JP2020004726A - Solid oxide fuel cell module - Google Patents

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大 白▲濱▼
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Abstract

To provide a solid oxide fuel cell module that achieves weight reduction and improved assemblability while maintaining the conventional insulation performance.SOLUTION: In a solid oxide fuel cell module including a module container 1016 and a plurality of fuel cells that generate power using an oxidizing gas and a fuel gas inside the module container 1016, the module container 1016 is covered with a plurality of plate-shaped heat insulating materials 1000 covered with a shape holding sheet 1000b that holds a shape in a plate shape. The plate-shaped heat insulating material 1000 constitutes the outermost surface of the solid oxide fuel cell module, and a portion where the plurality of plate-shaped heat insulating materials 1000 are in contact with each other is fixed to the module container 1016 by a fixing member 1004.SELECTED DRAWING: Figure 5

Description

本発明は、内部に燃料電池セルを備えた燃料電池モジュールを包囲する断熱材に関し、特
に固体酸化物形燃料電池モジュールに関する。
The present invention relates to a heat insulating material surrounding a fuel cell module having a fuel cell therein, and more particularly to a solid oxide fuel cell module.

次世代のクリーンな発電装置として、発電効率の高い燃料電池と、この燃料電池を稼動
するための補機類とを備えた燃料電池装置の開発が活発化している。燃料電池としては、
固体高分子形燃料電池(PEFC)やリン酸形燃料電池(PAFC)、溶融炭酸塩形燃料
電池(MCFC)、固体酸化物形燃料電池(SOFC)、アルカリ電解質形燃料電池(A
FC)、直接形燃料電池(DFC)等が知られている。
As a next-generation clean power generation device, the development of a fuel cell device including a fuel cell having high power generation efficiency and accessories for operating the fuel cell has been activated. As a fuel cell,
Polymer electrolyte fuel cell (PEFC), phosphoric acid fuel cell (PAFC), molten carbonate fuel cell (MCFC), solid oxide fuel cell (SOFC), alkaline electrolyte fuel cell (A
FC), direct fuel cell (DFC) and the like are known.

特にSOFCは、電解質として酸化物イオン導電性固体電解質を用い、その両側に電極
を設け、一方の側に燃料ガス、他方の側に空気や酸素等の酸素含有ガスを供給することで
高温で動作する燃料電池である。一般的に、固体酸化物形燃料電池へ供給する燃料ガスは
都市ガスや天然ガスを改質して生成する。都市ガス等を燃料ガスへ変換する燃料改質器は
高温で加熱する必要があるが、SOFCの動作温度は約700〜1000℃と、他の燃料
電池と比較して高温状態での運転となるため、その排ガスを使って燃料改質器の加熱を行
うことができる。つまり、SOFCは別途外部から燃料改質器を加熱するための熱を与え
る必要がなく、高い発電効率を得ることができるという利点を有する。
In particular, SOFCs operate at high temperatures by using an oxide ion conductive solid electrolyte as the electrolyte, providing electrodes on both sides, and supplying fuel gas to one side and oxygen-containing gas such as air or oxygen to the other side. Fuel cell. Generally, fuel gas supplied to a solid oxide fuel cell is generated by reforming city gas or natural gas. It is necessary to heat a fuel reformer that converts city gas and the like to fuel gas at a high temperature, but the operating temperature of the SOFC is about 700 to 1000 ° C., which is an operation at a higher temperature than other fuel cells. Therefore, the fuel reformer can be heated using the exhaust gas. That is, the SOFC has an advantage that high power generation efficiency can be obtained without the need to separately provide heat for heating the fuel reformer from the outside.

ところで、この固体酸化物形燃料電池装置において、燃料電池セルを内部に収容し内部
で発電反応を行う燃料電池モジュールと、燃料ガス・空気・水などの流体を制御するため
の制御ユニットやインバータや熱回収ユニットなどの補機類(以下補機ユニットとも言う
)とが必要となるため、燃料電池モジュールと補機類とを同一の筐体に収容し発電ユニッ
トとする形態が一般的である。
By the way, in this solid oxide fuel cell device, a fuel cell module in which a fuel cell is housed and a power generation reaction is internally performed, a control unit and an inverter for controlling a fluid such as fuel gas, air, and water are provided. Since an auxiliary device such as a heat recovery unit (hereinafter also referred to as an auxiliary device unit) is required, a form in which the fuel cell module and the auxiliary device are housed in the same housing to form a power generation unit is generally used.

そのため、内部に固体酸化物形燃料電池セルを収容した燃料電池モジュールにおいて、燃
料電池モジュール容器(以下、モジュール容器と呼ぶこともある)の外方に熱を放出して
しまうと、同一の筐体に収容された補機類は耐熱性能が低いため、放出された熱によって
補機類が故障してしまう恐れがある。さらに、燃料電池セルは高温で作動するものである
ため、モジュール容器外に熱を放出してしまうと、モジュール容器の内部の温度が低下し
てしまい、エネルギー効率が低下してしまう。これらのことから、燃料電池モジュールは
、モジュール容器外部へ熱を放出することによって引き起こしてしまう補機類の故障やエ
ネルギー効率の低下を防止するために、燃料電池モジュール容器の外表面を断熱材で覆い
、動作中の燃料電池モジュールから熱が散逸することを抑制することが求められる。
Therefore, in a fuel cell module containing a solid oxide fuel cell therein, if heat is released to the outside of a fuel cell module container (hereinafter sometimes referred to as a module container), the same casing Since the auxiliary equipment housed in the storage device has low heat resistance performance, there is a possibility that the auxiliary equipment may be damaged by the released heat. Further, since the fuel cell operates at a high temperature, if heat is released to the outside of the module container, the temperature inside the module container will decrease, and the energy efficiency will decrease. For these reasons, the outer surface of the fuel cell module container is covered with heat insulating material in order to prevent the failure of accessories and the decrease in energy efficiency caused by releasing heat to the outside of the module container. It is required to cover and prevent heat from being dissipated from the operating fuel cell module.

例えば特許文献1では、複数の燃料電池セルを内部に収容した燃料電池モジュールに対
してその外表面をブロック状の断熱材で覆い、さらにその断熱材の外表面を金属製の筐体
によって包囲することが開示されている。
For example, in Patent Document 1, the outer surface of a fuel cell module in which a plurality of fuel cells are housed is covered with a block-shaped heat insulating material, and the outer surface of the heat insulating material is surrounded by a metal casing. It is disclosed.

特開2014−191972号JP 2014-191972A

ここで、燃料電池モジュールに用いられる断熱材は強度が低く、割れや欠けが発生して
しまうことが懸念される。断熱材は燃料電池モジュール容器と密接して配置することが断
熱性能の観点から望ましいが、割れ・欠けが発生してしまった場合には燃料電池モジュー
ルの断熱性能が低下してしまう。すなわち、燃料電池モジュール容器の熱が断熱材の破損
により生じた隙間から逃げてしまうことによって、不要な放熱が生じて熱利用率の低下に
繋がってしまう。
Here, the heat insulating material used for the fuel cell module has low strength, and there is a concern that cracks and chips may occur. It is desirable from the viewpoint of heat insulation performance that the heat insulating material is disposed in close contact with the fuel cell module container, but if cracks or chips occur, the heat insulation performance of the fuel cell module is reduced. That is, since the heat of the fuel cell module container escapes from the gap generated by the breakage of the heat insulating material, unnecessary heat radiation occurs, leading to a decrease in the heat utilization rate.

さらに、断熱材の割れ・欠けによって生じた断熱材の微小な粉塵が、装置内部に並設さ
れた補機類に悪影響を及ぼすことが考えられる。具体的には、微小な粉塵が補機類に侵入
し、インバータの電気回路をショートさせたり、電子部品の放熱を妨げたりすることで、
機器の故障を引き起こしてしまうことによって補機類に悪影響を与えてしまう。
Furthermore, minute dust of the heat insulating material caused by cracking or chipping of the heat insulating material may adversely affect the auxiliary devices arranged side by side inside the apparatus. Specifically, minute dust invades auxiliary equipment and short-circuits the inverter's electric circuit and prevents heat from electronic components.
Auxiliary equipment is adversely affected by causing equipment failure.

上記の理由により、断熱材の周囲を強度を有する部材で保護して断熱材の割れ・欠けを
防止する必要があるが、燃料電池モジュールは高温で運転するものであるため、燃料電池
モジュールの最外表面を構成する部材は耐熱性のあるものが望ましい。特許文献1の構成
では、燃料電池モジュールの最外表面は耐熱性のある金属製の筐体によって覆われており
、モジュール容器の外方に配置された断熱材を保護・補強している。
For the above reasons, it is necessary to protect the periphery of the heat insulating material with a strong member to prevent cracking or chipping of the heat insulating material. However, since the fuel cell module operates at high temperature, the fuel cell It is desirable that the members constituting the outer surface have heat resistance. In the configuration of Patent Literature 1, the outermost surface of the fuel cell module is covered with a heat-resistant metal housing, and protects and reinforces a heat insulating material disposed outside the module container.

しかしながら、上述のように断熱材を配置した後にその外表面を耐熱性のある金属製の
部材等によって被覆することは大変作業性が悪い上に、金属製の部材分だけ部材費がかか
り、重量が大きくなってしまう。
However, covering the outer surface of the heat insulating material with a heat-resistant metal member or the like after disposing the heat insulating material as described above is very poor in workability. Becomes large.

詳述すると、燃料電池モジュール容器の各側面及び上下面に断熱材を配置するが、これ
らの作業は断熱材が破損しないように取り扱いに注意しながら行わなければならない。さ
らに、金属製の部材等によって断熱材の外表面を覆うが、断熱材と金属製の部材とは、コ
ンパクト化の観点から、ほぼ隙間が生じないように構成するため、断熱材と金属製の部材
とが接触して断熱材が破損して割れや欠けが生じる恐れがあった。そのため、断熱材の取
り扱いには細心の注意を払って燃料電池モジュールを組み立てる必要があった。それに加
えて、燃料電池モジュール外表面を覆うほどの金属製の部材を用いるため、部材費が高く
なることや、燃料電池モジュールの重量が大きくなってしまうという問題があった。
More specifically, a heat insulating material is disposed on each side surface and upper and lower surfaces of the fuel cell module container, and these operations must be performed with care in handling so that the heat insulating material is not damaged. Further, the outer surface of the heat insulating material is covered with a metal member or the like. However, from the viewpoint of compactness, the heat insulating material and the metal member are configured so that almost no gap is generated. There is a possibility that the heat insulating material may be broken due to contact with the member and cracks or chips may occur. Therefore, it was necessary to pay close attention to the handling of the heat insulating material when assembling the fuel cell module. In addition, since a metal member is used to cover the outer surface of the fuel cell module, there is a problem that the member cost is increased and the weight of the fuel cell module is increased.

以上のことから、本発明は上記の課題を解決し、従来の断熱性能を保持しつつ、組み立
て性向上と軽量化を実現した固体酸化物形燃料電池モジュールを提供することを目的とす
る。
In view of the above, it is an object of the present invention to solve the above-mentioned problems and to provide a solid oxide fuel cell module that achieves improved assemblability and reduced weight while maintaining the conventional heat insulating performance.

そこで、本明細書で開示する発明の構成の一態様は、モジュール容器と、モジュール容器は、板状に形状を保持する形状保持シートに被覆された複数の板状断熱材により覆われ、複数の板状断熱材が互いに接触する部分は、固定部材によりモジュール容器に固定されており、固定部材は断面の形状がL字であり、固定部材は板状断熱材のそれぞれが接触する部分に沿って延在する線状形状である。   Therefore, one embodiment of the structure of the invention disclosed in this specification is that a module container and a module container are covered with a plurality of plate-like heat insulating materials covered with a shape holding sheet that holds a shape in a plate shape, and a plurality of plate containers. The portions where the plate-shaped heat insulating materials are in contact with each other are fixed to the module container by a fixing member. It is a linear shape that extends.

このように構成された本件発明によれば、断熱材を形状保持シートによって被覆して断
熱材に強度を付帯させることで、断熱材を板状の形状に保持することができ、モジュール
容器の最外表面に配置することができる。すなわち、板状断熱材とすることで、粉塵の発
生や断熱性能の低下を抑制するために必要であった金属製の筐体が必要とならず、燃料電
池モジュールの最外表面に配置することが可能となる。このため、各板状断熱材の接触箇
所のみを固定すればモジュール容器に固定することができるため、最小限の固定部材で燃
料電池モジュールを構成することができる。さらに、板状断熱材として構成することで断
熱材は強度が向上するため、燃料電池モジュール組み立て時に断熱材の取り扱いに細心の
注意を払わずとも、モジュール容器の外方に板状断熱材を貼り付けるように配置すること
ができ、燃料電池モジュールの組み立て性が向上する。以上のことから、従来の断熱材を
板状断熱材として構成することで、モジュール容器の組立て作業性を向上させつつ、燃料
電池モジュールの軽量化や部材費削減を実現することができる。
According to the present invention configured as described above, by covering the heat insulating material with the shape holding sheet and imparting strength to the heat insulating material, the heat insulating material can be held in a plate shape, and the module container can be formed in the most suitable shape. Can be located on the outer surface. In other words, the use of a plate-shaped heat insulating material eliminates the need for a metal housing that was necessary to suppress the generation of dust and a decrease in heat insulating performance. Becomes possible. For this reason, if only the contact portion of each plate-shaped heat insulating material is fixed, it can be fixed to the module container, so that the fuel cell module can be configured with a minimum of fixing members. Furthermore, since the heat insulating material is improved in strength by being configured as a plate heat insulating material, the sheet heat insulating material can be attached to the outside of the module container without paying close attention to the handling of the heat insulating material when assembling the fuel cell module. The fuel cell module can be arranged so that the fuel cell module can be assembled easily. As described above, by configuring the conventional heat insulating material as a plate-shaped heat insulating material, it is possible to improve the workability of assembling the module container, and realize the weight reduction and the reduction of the material cost of the fuel cell module.

また、本明細書で開示する発明の構成の一態様は、固定部材は板状断熱材のそれぞれが
接触する部分と、その近傍を覆うように設けられ、固定部材は板状断熱材のそれぞれと接
触する部分を押しつぶすようにして固定されている。
In one embodiment of the structure of the invention disclosed in this specification, the fixing member is provided so as to cover a portion where each of the plate-shaped heat insulating materials is in contact, and the vicinity thereof, and the fixing member is provided with each of the plate-shaped heat insulating materials. It is fixed by crushing the contacting part.

このように構成された本件発明によれば、それぞれの断熱材の接触箇所は固定部材によ
って押しつぶされるように密着され接触箇所の断熱性能を向上させることができる。本件
発明では、板状の断熱材を並べて配置することで、モジュール容器の断熱被覆を行ってい
る。しかしながら、このように断熱材を並設すると断熱材同士の隙間から断熱被覆した内
部から熱が放出しやすいため、一体的に形成された断熱材に比べて断熱性能が低くなって
しまう。そのため、本件発明では並べて配置した板状断熱材の接触部を押しつぶすことで
熱の放出を抑制している。これは従来のブロック形状の断熱材では、強度的に脆いため接
触部が崩れてしまうが、板状断熱材は被覆され板状形状が維持されているため、接触部に
おいて崩れずに押しつぶすことができて、熱が放出する隙間をなくす事が可能となる。よ
って、別途複数の部材によって断熱性能を強化する必要がなくなり、軽量化と組み立て性
の向上を実現できる。
According to the present invention configured as described above, the contact portions of the heat insulating materials are brought into close contact with each other so as to be crushed by the fixing member, and the heat insulating performance of the contact portions can be improved. In the present invention, heat insulation coating of the module container is performed by arranging plate-shaped heat insulating materials side by side. However, when the heat insulating materials are juxtaposed in this manner, heat is easily radiated from the inside of the heat insulating coating through the gap between the heat insulating materials, so that the heat insulating performance is lower than that of the heat insulating material formed integrally. Therefore, in the present invention, the heat release is suppressed by crushing the contact portions of the plate-shaped heat insulating materials arranged side by side. This is because, in the conventional block-shaped heat insulating material, the contact portion collapses due to its brittleness in strength, but since the plate-like heat insulating material is covered and the plate-like shape is maintained, it can be crushed without collapse at the contact portion. As a result, it is possible to eliminate a gap from which heat is released. Therefore, it is not necessary to separately enhance the heat insulating performance by a plurality of members, and it is possible to realize a reduction in weight and an improvement in assemblability.

また、本明細書で開示する発明の構成の一態様は、固定部材は断面の形状がL字である
In one embodiment of the present invention disclosed in this specification, the fixing member has an L-shaped cross section.

このように構成された本件発明によれば、板状断熱材の接触箇所は角をなすように接触
するため、断面がL字の固定部材によって板状断熱材の接触箇所を覆うように固定するこ
とができる。よって、固定部材が板状断熱材を覆う部分を最小限とすることができるため
、燃料電池モジュールを軽量化することができる。なお、L字形状は断面視において2辺
の長さは相違したものであってもよい。
According to the present invention thus configured, since the contact portions of the plate-shaped heat insulating material make contact with each other at an angle, the contact portions of the plate-shaped heat insulating material are fixed by an L-shaped fixing member so as to cover the contact portions. be able to. Therefore, since the portion where the fixing member covers the plate-shaped heat insulating material can be minimized, the weight of the fuel cell module can be reduced. Note that the L-shape may have different lengths of two sides in cross-sectional view.

また、本明細書で開示する発明の構成の一態様は、固定部材は板状断熱材のそれぞれが
接触する部分に沿って延在する線状形状である。
In one embodiment of the present invention disclosed in this specification, the fixing member has a linear shape extending along a portion where each of the plate-shaped heat insulating materials contacts.

このように構成された本件発明によれば、それぞれの板状断熱材は一辺に渡って接触す
るが、固定部材を線状形状とすることで、一つの固定部材によって板状断熱材を密着させ
て固定することができる。すなわち、二つの板状断熱材が接触するのは一辺で接するため
、一辺に渡って放熱が生じやすいが、線状形状に形成された一つの固定部材によって一辺
に渡って接触する二つの板状断熱材同士を押しつぶすように固定することができる。よっ
て、一つの固定部材で二つの板状部材の接触箇所を完全に被覆することができるため、一
辺に渡って密着させ、部分的に断熱性能が異なることを防ぎ、均一な断熱性能を発揮する
ことができる。
According to the present invention configured as described above, each plate-shaped heat insulating material contacts over one side, but by fixing the fixing member to a linear shape, the plate-shaped heat insulating material is brought into close contact with one fixing member. Can be fixed. In other words, since the two plate-shaped heat insulating materials come into contact on one side, heat is likely to be generated over one side, but the two plate-shaped heat-insulating materials are contacted over one side by one fixed member formed in a linear shape. The heat insulating materials can be fixed so as to be crushed. Therefore, since one fixed member can completely cover the contact portion between the two plate-shaped members, it is adhered over one side, preventing the heat insulation performance from being partially different, and exhibiting uniform heat insulation performance. be able to.

また、本明細書で開示する発明の構成の一態様は、板状断熱材とモジュール容器の間に
は、形状保持シートに被覆されていない断熱材が配置されている。
In one embodiment of the structure of the present invention disclosed in this specification, a heat insulating material that is not covered with a shape holding sheet is disposed between a plate-shaped heat insulating material and a module container.

このように構成された本件発明によれば、強度の高い板状断熱材によって燃料電池モジ
ュール筐体とすることができるため、モジュール容器と板状断熱材との間に強度的に脆い
断熱材を配置しても、その外表面に板状断熱材を貼り付けるように組み付けることができ
るため、組み付け性が向上する。さらに、モジュール容器外表面はモジュール容器内部の
熱により高温状態であるが、モジュール容器と板状断熱材との間に断熱材を配置すること
によって、熱による形状保持シートの劣化や破損による断熱性能の低下を防止することが
できる。
According to the present invention configured as described above, the fuel cell module housing can be formed by the high-strength plate-shaped heat insulating material. Therefore, a strongly brittle heat insulating material is provided between the module container and the plate-shaped heat insulating material. Even if it is arranged, the plate-like heat insulating material can be attached so as to be attached to the outer surface thereof, so that the assembling property is improved. In addition, the outer surface of the module container is in a high temperature state due to the heat inside the module container. Can be prevented from decreasing.

また、本明細書で開示する発明の構成の一態様は、板状断熱材の形状保持シートに被覆
された断熱材はヒュームドシリカを含有する断熱材である。
In one embodiment of the structure of the invention disclosed in this specification, the heat insulating material coated on the shape-retaining sheet of the plate-shaped heat insulating material is a heat insulating material containing fumed silica.

ここで、ヒュームドシリカを含有する断熱材は一般的に脆く、断熱性能が良いが親水性
が高いため内部に水分を蓄えてしまうという特徴を有する。断熱材の補強の観点から断熱
材の外表面に金属製の筐体で覆った場合、断熱材の内部に蓄えた水分が運転環境下によっ
て蒸発し、その水分が金属筐体と断熱材の間で結露と蒸発を繰り返して断熱材が劣化して
しまうという問題があった。
Here, a heat insulating material containing fumed silica is generally brittle, has a good heat insulating performance, but has a feature of storing moisture inside due to its high hydrophilicity. When the outer surface of the heat insulating material is covered with a metal housing from the viewpoint of reinforcing the heat insulating material, the water stored inside the heat insulating material evaporates depending on the operating environment, and the water is removed between the metal housing and the heat insulating material. Thus, there is a problem that the heat insulating material deteriorates due to repeated condensation and evaporation.

そこで、このように構成された本件発明によれば、ヒュームドシリカを含有する断熱材
が、固定部材が設けられている箇所を除いてモジュール容器の最外壁を構成しているため
、断熱材内部に蓄えた水分が蒸発しても結露しないため、ヒュームドシリカを含有する断
熱材の高い断熱性能を享受しつつも、水蒸気の凝縮によって発生する水によって断熱材が
劣化することはない。
Therefore, according to the present invention thus configured, the heat insulating material containing fumed silica constitutes the outermost wall of the module container except for the portion where the fixing member is provided, so that the heat insulating material Even if the moisture stored in the fumed silica is not condensed, the heat insulating material containing fumed silica enjoys the high heat insulating performance, but the heat insulating material does not deteriorate due to the water generated by the condensation of water vapor.

また、本明細書で開示する発明の構成の一態様は、形状保持シートはガラスクロスであ
る。
In one embodiment of the structure of the invention disclosed in this specification, the shape maintaining sheet is a glass cloth.

このように構成された本件発明によれば、ガラスクロスの最高使用温度はおよそ550
℃で燃料電池の作動温度より低いものであるが、板状断熱材とモジュール容器の間には形
状保持シートに被覆されていない断熱材を内部に配置しているため、形状保持シートの劣
化を防ぐことができる。
According to the present invention thus configured, the maximum use temperature of the glass cloth is about 550.
Although the temperature is lower than the operating temperature of the fuel cell at ℃, the insulation material not covered by the shape-retaining sheet is placed between the plate-shaped heat-insulating material and the module container. Can be prevented.

従来の断熱性能を維持すると共に、軽量化と組み立て性の向上を実現した固体酸化物形
燃料電池モジュールを提供することができる。
It is possible to provide a solid oxide fuel cell module that achieves weight reduction and improved assemblability while maintaining the conventional heat insulating performance.

本発明の実施形態による固体酸化物形燃料電池装置の概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of a solid oxide fuel cell device according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態による板状断熱材と固定部材によって最外表面が構成された燃料電池モジュールを示す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view showing a fuel cell module having an outermost surface formed by a plate-shaped heat insulating material and a fixing member according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態による板状断熱材の配置を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows arrangement | positioning of the plate-shaped heat insulation material by embodiment of this invention. 本発明の実施形態による固定部材の配置を示す説明図である。It is an explanatory view showing arrangement of a fixing member by an embodiment of the present invention. 発明の実施形態による固定部材と板状断熱材を示す図2のX−X線に沿った上面視からの部分断面図である。FIG. 3 is a partial cross-sectional view of the fixing member and the plate-like heat insulating material according to the embodiment of the present invention, as viewed from above along line XX in FIG. 本発明の実施形態による点火装置の配置部分について図2のY−Y線に沿った側面視からの部分断面図である。FIG. 3 is a partial cross-sectional view of an arrangement portion of the ignition device according to the embodiment of the present invention as viewed from a side along a line YY in FIG. 2. 本発明の第1実施例による固体酸化物形燃料電池装置の燃料電池モジュールを示す正面断面図である。1 is a front sectional view showing a fuel cell module of a solid oxide fuel cell device according to a first embodiment of the present invention. 図7のIII−III線に沿った断面図である。FIG. 8 is a sectional view taken along the line III-III in FIG. 7. 本発明の第1実施例による固体酸化物形燃料電池装置のモジュール容器及び空気通路カバーの分解斜視図である。1 is an exploded perspective view of a module container and an air passage cover of a solid oxide fuel cell device according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第1実施例による固体酸化物形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。FIG. 2 is a partial sectional view showing a fuel cell unit of the solid oxide fuel cell device according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第1実施例による固体酸化物形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。1 is a perspective view showing a fuel cell stack of a solid oxide fuel cell device according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第1実施例による固体酸化物形燃料電池装置の燃料電池モジュールにおけるガスの流れの説明するための、燃料電池モジュールを示す側面断面図である。FIG. 2 is a side cross-sectional view showing the fuel cell module for describing a gas flow in the fuel cell module of the solid oxide fuel cell device according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第1実施例による固体酸化物形燃料電池装置の燃料電池モジュールにおけるガスの流れの説明するための、図7のIII−III線に沿った燃料電池モジュールの正面断面図である。FIG. 8 is a front sectional view of the fuel cell module taken along the line III-III of FIG. 7 for explaining gas flow in the fuel cell module of the solid oxide fuel cell device according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第1実施例による固体酸化物形燃料電池装置の燃料電池モジュールの上部の部分断面図である。1 is a partial cross-sectional view of an upper part of a fuel cell module of a solid oxide fuel cell device according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第1実施例による固体酸化物形燃料電池装置の改質器の周囲を流れる排気ガスの説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram of exhaust gas flowing around a reformer of the solid oxide fuel cell device according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第1実施例による固体酸化物形燃料電池装置の改質器及び排気ガス誘導部材の側面断面斜視図である。1 is a side cross-sectional perspective view of a reformer and an exhaust gas guide member of a solid oxide fuel cell device according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第1実施例による固体酸化物形燃料電池装置の改質器及び排気ガス誘導部材の正面断面斜視図である。1 is a front sectional perspective view of a reformer and an exhaust gas guide member of a solid oxide fuel cell device according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第1実施例による固体酸化物形燃料電池装置の改質器の貫通孔を流れる排気ガスの説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram of exhaust gas flowing through a through hole of a reformer of the solid oxide fuel cell device according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第1実施例による固体酸化物形燃料電池装置の熱交換部の正面断面図である。FIG. 2 is a front sectional view of a heat exchange unit of the solid oxide fuel cell device according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第1実施例による固体酸化物形燃料電池装置のモジュール容器の天板と排気管の接続部分の説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram of a connection portion between a top plate and an exhaust pipe of a module container of the solid oxide fuel cell device according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第1実施例による固体酸化物形燃料電池装置のモジュール容器の天板上の発電用空気供給通路の説明図である。FIG. 3 is an explanatory view of a power generation air supply passage on a top plate of a module container of the solid oxide fuel cell device according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第1実施例による固体酸化物形燃料電池装置のモジュール容器の天板下の排気通路の説明図である。FIG. 2 is an explanatory view of an exhaust passage below a top plate of a module container of the solid oxide fuel cell device according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第1実施例による固体酸化物形燃料電池装置のプレートフィンの斜視図である。FIG. 2 is a perspective view of a plate fin of the solid oxide fuel cell device according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第1実施例による固体酸化物形燃料電池装置の空気通路カバーの側板とモジュール容器の側板との間に配置されたプレートフィンの説明図である。FIG. 3 is an explanatory view of plate fins arranged between a side plate of an air passage cover and a side plate of a module container of the solid oxide fuel cell device according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施例(a)と第2実施例((b)及び(c))による断熱材の記載を省略した燃料電池モジュールを示す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view showing a fuel cell module according to a first embodiment (a) and a second embodiment ((b) and (c)) of the present invention, in which a heat insulating material is omitted. 図25に示す燃料電池モジュールをx方向から見た、本発明の第1の実施例(a)と第2実施例((b)及び(c))による燃料電池モジュールを示す断面図(断熱材の記載は省略)である。Sectional view (heat insulating material) showing the fuel cell module according to the first embodiment (a) and the second embodiment ((b) and (c)) of the present invention when the fuel cell module shown in FIG. 25 is viewed from the x direction. Is omitted). 図25に示す燃料電池モジュールをx方向から見た、本発明の第1の実施例(a)と第2実施例((b)及び(c))による燃料電池モジュールを示す断面図(空気通路カバーの記載は省略)である。Sectional view (air passage) showing the fuel cell module according to the first embodiment (a) and the second embodiment ((b) and (c)) of the present invention when the fuel cell module shown in FIG. 25 is viewed from the x direction. The description of the cover is omitted). 本発明の第1の実施例(a)と第2実施例((b)及び(c))による燃料電池モジュールを示す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view showing a fuel cell module according to a first embodiment (a) and a second embodiment ((b) and (c)) of the present invention. 図28に示す燃料電池モジュールをx方向から見た、本発明の第1の実施例(a)と第2実施例((b)及び(c))による燃料電池モジュールを示す断面図(断熱材の記載は省略)である。Sectional view (heat insulating material) showing the fuel cell module according to the first embodiment (a) and the second embodiment ((b) and (c)) of the present invention, as viewed from the x direction of the fuel cell module shown in FIG. Is omitted).

つぎに図1から図6を参照して、本発明の実施形態による固体酸化物形燃料電池セルを
収容した燃料電池モジュールについて説明する。図1は本発明の一実施形態による燃料電
池モジュールを含む固体酸化物形燃料電池装置を示す全体構成概略である。図1に示すよ
うに、本発明の一実施形態による固体酸化物形燃料電池装置1は、燃料電池モジュール2
と、補機ユニット4を備えており、燃料電池モジュール2と補機ユニット4とは固体酸化
物形燃料電池装置1の内部に並設される。
Next, a fuel cell module containing a solid oxide fuel cell according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is an overall schematic diagram showing a solid oxide fuel cell device including a fuel cell module according to one embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, a solid oxide fuel cell device 1 according to one embodiment of the present invention includes a fuel cell module 2
And an auxiliary unit 4. The fuel cell module 2 and the auxiliary unit 4 are arranged side by side inside the solid oxide fuel cell device 1.

燃料電池モジュール2は、モジュール容器8を備え、このモジュール容器8の外部には
、断熱材7、板状断熱材1000の順に配置されている。モジュール容器8の内部は密閉
空間であり、モジュール容器8の下方部分である発電室10には、燃料ガスと酸化剤ガス
(以下では適宜「発電用空気」又は「空気」と呼ぶ。)とにより発電反応を行う燃料電池
セル12が配置されている。この例では、燃料電池セル集合体14は、128本の燃料電
池セルユニット16を有する。燃料電池セル集合体14は、複数の燃料電池セルユニット
16の全てが直列接続されている。
The fuel cell module 2 includes a module container 8, and a heat insulating material 7 and a plate-shaped heat insulating material 1000 are arranged outside the module container 8 in this order. The interior of the module container 8 is a closed space, and the power generation chamber 10 below the module container 8 is filled with a fuel gas and an oxidizing gas (hereinafter, appropriately referred to as “power generation air” or “air”). A fuel cell 12 that performs a power generation reaction is arranged. In this example, the fuel cell assembly 14 has 128 fuel cell units 16. In the fuel cell assembly 14, all of the plurality of fuel cell units 16 are connected in series.

燃料電池モジュール2のモジュール容器8の発電室10の上方には、燃焼部としての燃
焼室18が形成され、この燃焼室18で、発電反応に使用されなかった残余の燃料ガスと
残余の空気とが燃焼し、排気ガス(言い換えると燃焼ガス)を生成するようになっている
。また、この燃焼室18の上方には、燃料ガスを生成する改質器120が配置され、上記
した残余ガスの燃焼熱によって改質器120を改質反応が可能な温度となるように加熱し
ている。
Above the power generation chamber 10 of the module container 8 of the fuel cell module 2, a combustion chamber 18 as a combustion part is formed. In the combustion chamber 18, the remaining fuel gas not used for the power generation reaction and the remaining air Are burned to generate exhaust gas (in other words, combustion gas). Above the combustion chamber 18, a reformer 120 for generating a fuel gas is disposed, and the reformer 120 is heated by the combustion heat of the residual gas to a temperature at which a reforming reaction is possible. ing.

さらに、図1に示すようにモジュール容器8は断熱材7により覆われており、燃料電池
モジュール2内部の熱が、外部へ発散するのを抑制している。断熱材7の外部には、板状
断熱材1000が配置され、燃料電池モジュール2の外表面を板状断熱材1000と固定
部材(図示せず)とで構成されており、板状断熱材1000は端部を固定部材1004(
図2、3を参照)によって固定され燃料電池モジュール2を形成している。
Furthermore, as shown in FIG. 1, the module container 8 is covered with a heat insulating material 7 to suppress the heat inside the fuel cell module 2 from radiating to the outside. Outside the heat insulating material 7, a plate heat insulating material 1000 is arranged, and the outer surface of the fuel cell module 2 is constituted by the plate heat insulating material 1000 and a fixing member (not shown). Is the fixing member 1004 (
2 and 3) to form a fuel cell module 2.

また、モジュール容器8の上方には、蒸発器140が断熱材7内に設けられている。蒸
発器140は、供給された水と排気ガスとの間で熱交換を行うことによって、水を蒸発さ
せて水蒸気を生成し、この水蒸気と原燃料ガスとの混合ガス(以下では「燃料ガス」と呼
ぶこともある。)をモジュール容器8内の改質器120に供給する。
An evaporator 140 is provided in the heat insulating material 7 above the module container 8. The evaporator 140 performs heat exchange between the supplied water and the exhaust gas to evaporate the water to generate steam, and a mixed gas of the steam and the raw fuel gas (hereinafter, “fuel gas”). Is supplied to the reformer 120 in the module container 8.

図2は、本発明の実施形態による燃料電池モジュール1002の全体斜視図である。さ
らに、図3と図4は板状断熱材1000と固定部材1004とで構成される燃料電池モジ
ュール2の簡易分解図を示している。また、図5は図2におけるX―X断面に沿った上面
視部分断面図である。図2、図4、図5に示すように燃料電池モジュール2、1002は
、その外表面が板状断熱材1000と固定部材1004とで構成されており、領域Aは二
つの板状断熱材1000が接触する箇所で、領域Bは三つの板状断熱材1000が接触す
る箇所の角部を示している。
FIG. 2 is an overall perspective view of the fuel cell module 1002 according to the embodiment of the present invention. 3 and 4 show simplified exploded views of the fuel cell module 2 including the plate-shaped heat insulating material 1000 and the fixing member 1004. FIG. 5 is a partial cross-sectional view from the top along the XX section in FIG. As shown in FIGS. 2, 4 and 5, the outer surfaces of the fuel cell modules 2 and 1002 are constituted by a plate-like heat insulating material 1000 and a fixing member 1004, and a region A is provided with two plate-like heat insulating materials 1000. Are in contact with each other, and a region B indicates a corner of a place where the three plate-shaped heat insulating materials 1000 contact.

ここで、図3、4を参照しながら、燃料電池モジュール1002の構成に関して説明す
る。図3に示すように、上下面、左右、正背面の6面全面にヒュームドシリカを含有する
ブロック状の断熱材1001が配置されており、その内部にはモジュール容器1016が
収納されている。さらに、断熱材1001の外表面において、下面を除いた全面に板状断
熱材1000が周囲を覆うように設けられている。下面に配置された断熱材1001の表
面側には、金属板によって構成され端部が上方に折り曲げられたトレー1010が配置さ
れており、トレー1010は図3に示すように底面の周囲4辺が折り曲げられて立ち上が
り、底面全体を覆うように形成されている。なお、本実施形態では下面に板状断熱材10
00を設置していないが、これに限るものではない。
Here, the configuration of the fuel cell module 1002 will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 3, a block-shaped heat insulating material 1001 containing fumed silica is arranged on the entire upper surface, the lower surface, the left and right, and the front surface, and a module container 1016 is accommodated therein. Further, on the outer surface of the heat insulating material 1001, a plate-shaped heat insulating material 1000 is provided so as to cover the entire surface except the lower surface. On the front side of the heat insulating material 1001 disposed on the lower surface, a tray 1010 made of a metal plate and having an end bent upward is disposed. As shown in FIG. It is formed so as to be bent and rise to cover the entire bottom surface. In this embodiment, the plate-like heat insulating material 10 is provided on the lower surface.
00 is not installed, but is not limited to this.

つぎに、図4に示すように、板状断熱材1000は8つの固定部材1004によって板
状断熱材1000同士が固定される。それぞれの固定部材1004は二つの板状断熱材1
000が接触する箇所の領域Aと、三つの板状断熱材1000が接触する個所の領域Bと
を覆うように設けられており、複数の板状断熱材1000を固定している。さらに、図2
を参照すると、燃料電池モジュール1002の一側面には燃料供給配管1003、発電用
空気導入管1005、温度センサ1006、点火装置1020が板状断熱材1000と断
熱材1001とを貫通して側面から燃料電池モジュール1002の内部へと挿入されてお
り、上面からは水添脱硫器用水素取出管1009がモジュール容器1002の上方に突出
している。
Next, as shown in FIG. 4, the plate-shaped heat insulating materials 1000 are fixed to each other by eight fixing members 1004. Each fixing member 1004 has two plate-shaped heat insulating materials 1
000 are provided so as to cover a region A where the 000 contacts and a region B where the three plate-shaped heat insulating materials 1000 are in contact, and fix the plurality of plate-shaped heat insulating materials 1000. Further, FIG.
Referring to FIG. 2, a fuel supply pipe 1003, a power generation air introduction pipe 1005, a temperature sensor 1006, and an ignition device 1020 penetrate the plate-shaped heat insulating material 1000 and the heat insulating material 1001 on one side of the fuel cell module 1002, and the fuel is supplied from the side. It is inserted into the battery module 1002, and a hydrogen extraction pipe 1009 for hydrodesulfurizer projects from the upper surface above the module container 1002.

ところで、一般的に断熱材は脆く、燃料電池モジュール1002の組み立ての際などに
割れや欠けが発生しやすく、割れや欠けが生じた断熱材は、通常と比較して断熱性能が低
下し、発生した微小な粉塵が補機ユニット4(図1参照)に侵入し内部を構成する電子部
品のショートや電子部品の放熱妨害を引き起こしてしまう。このため、従来では断熱材1
000をモジュール容器1016の表面に配置し、その後断熱材1000の外表面に金属
製のカバー部材で覆い、断熱材1000の保護や補強を行っていた。しかしながら、断熱
材1000とカバー部材との接触による断熱材1000の破損のリスクや、モジュール容
器1016を覆うほどの金属製のカバー部材による重量化が懸念される。
By the way, in general, the heat insulating material is brittle, and cracks and chips are easily generated at the time of assembling the fuel cell module 1002 and the like. The minute dust that has entered the auxiliary unit 4 (see FIG. 1) causes short-circuiting of the electronic components constituting the inside and interference with heat radiation of the electronic components. For this reason, conventionally, the heat insulating material 1
000 was disposed on the surface of the module container 1016, and then the outer surface of the heat insulating material 1000 was covered with a metal cover member to protect and reinforce the heat insulating material 1000. However, there is a concern that there is a risk of breakage of the heat insulating material 1000 due to contact between the heat insulating material 1000 and the cover member, and weight increase due to a metal cover member that covers the module container 1016.

そこで、本発明において図3に示すように、断熱材1000aの周囲を形状保持シート
1000bによって保護しながら断熱材1000aの強度を向上させた板状形状の板状断
熱材1000(図5参照)を、断熱材1001の下面を除いた全ての表面に貼り付けるよ
うに配置されている。さらに、図4に示すように、これらの板状断熱材1000は各々が
端部で接触し、その接触領域を覆うように配置された断面形状がL字の固定部材1004
によってモジュール容器1016に固定されている。すなわち、板状断熱材1000は形
状保持シート1000bによって十分な強度が付与されて板状形状が保持できるため、最
外表面に設置して燃料電池モジュール1002として形成することが可能であり、さらに
断熱材の割れや欠けによって発生した粉塵が補機ユニット4(図1参照)へ悪影響を及ぼ
すリスクを低減することが可能となる。
Therefore, in the present invention, as shown in FIG. 3, a plate-shaped heat insulating material 1000 (see FIG. 5) in which the strength of the heat insulating material 1000a is improved while the periphery of the heat insulating material 1000a is protected by a shape maintaining sheet 1000b. The heat insulating material 1001 is arranged so as to be attached to all surfaces except the lower surface. Further, as shown in FIG. 4, these plate-shaped heat insulating materials 1000 are in contact with each other at their ends, and are fixed so as to cover the contact area.
To the module container 1016. That is, since the plate-shaped heat insulating material 1000 is given sufficient strength by the shape holding sheet 1000b and can maintain the plate-shaped shape, it can be installed on the outermost surface and formed as the fuel cell module 1002. It is possible to reduce the risk that dust generated due to cracking or chipping of the material adversely affects the accessory unit 4 (see FIG. 1).

また、形状保持シート1000bによって断熱材1000aが保護されているため、断
熱材を保護するための金属製のカバー部材が不要となり、モジュール容器2の外表面とし
て用い、板状断熱材1000とモジュール容器1016との間には強度的に不安のある複
数の断熱材1001を配置することができる。すなわち、モジュール容器1016を囲む
断熱材を全て形状保持シート1000bによって保護する必要はなく、断熱材を2層また
は多層に構成して最外層の断熱材を形状保持シート1000bによって覆うことで、最小
限の形状保持シート1000bでコストを抑えながら構成することができる。これによっ
て、断熱性能を高めるために、厚みが増えてサイズが大きくなった断熱材を形状保持シー
ト1000bによって被覆せずとも、内部に断熱材1001を別途配置させればよく、断
熱材1001の表面に貼り付けるように外表面に配置して固定することができ、従来通り
の断熱性能を確保しながら組み立て性向上と軽量化を計ることができる。
Further, since the heat insulating material 1000a is protected by the shape maintaining sheet 1000b, a metal cover member for protecting the heat insulating material is not required, and is used as the outer surface of the module container 2, and the plate-shaped heat insulating material 1000 and the module container are used. A plurality of heat insulating materials 1001 whose strength is uneasy can be arranged between the heat insulating materials 1001 and 1016. In other words, it is not necessary to protect all the heat insulating material surrounding the module container 1016 with the shape maintaining sheet 1000b, and it is possible to form the heat insulating material in two layers or multiple layers and cover the outermost heat insulating material with the shape maintaining sheet 1000b. The shape holding sheet 1000b can be configured while suppressing costs. Accordingly, in order to enhance the heat insulating performance, the heat insulating material 1001 having a large thickness and a large size may not be covered with the shape maintaining sheet 1000b, and the heat insulating material 1001 may be separately disposed inside, and the surface of the heat insulating material 1001 may be provided. It can be arranged and fixed on the outer surface so as to be adhered to the device, and it is possible to improve the assemblability and reduce the weight while securing the heat insulation performance as before.

また、形状保持シート1000bは熱伝導性の低いガラスクロスを用いている。ガラス
クロスの最高使用温度はおよそ550℃で燃料電池装置の作動温度よりも低いものである
が、板状断熱材1000とモジュール容器1016の間には被覆シート1000bに覆わ
れていない断熱材1001を内側に配置しているため、燃料電池モジュール1002が高
温で運転されることによって被覆シートが劣化や損傷することはない。
Further, a glass cloth having low thermal conductivity is used for the shape maintaining sheet 1000b. Although the maximum use temperature of the glass cloth is about 550 ° C., which is lower than the operating temperature of the fuel cell device, the heat insulating material 1001 which is not covered by the cover sheet 1000b is provided between the plate heat insulating material 1000 and the module container 1016. Since the fuel cell module 1002 is arranged at the inner side, the fuel cell module 1002 does not deteriorate or be damaged when the fuel cell module 1002 is operated at a high temperature.

ところで、複数の断熱材によってモジュール容器1016を包囲した場合には、それぞ
れの断熱材の接触箇所Aは隙間ができやすいため内部の熱が逃げやすく、一体的に形成さ
れた断熱材に比べて断熱性能が低くなる。しかし、本件発明の実施形態によれば、図5を
参照すると、板状断熱材1000のそれぞれが接触する領域Aにおいて、形状保持シート
1000bに包まれた断熱材1000aは固定部材1004によってそれぞれの接触面を
圧迫する方向に圧力が働く(図5の太字実線矢印)。具体的には、二つの板状断熱材10
00が接触する領域Aにおいて、L字の固定部材1004が板状断熱材1000をモジュ
ール容器1016方向に圧迫するように力が働く(太字実線矢印)。そのため、板状断熱
材1000の断熱材1000aは、図5の一点鎖線矢印に示すように、圧迫方向から逃れ
るように長手方向に延出しようとするため、図5の黒字太線に示すように、状断熱材10
00の端部は押しつぶされて密着している。以上のことから、二つの板状断熱材1000
の接触箇所を示す領域Aでは、固定部材1004による長手方向に延出しようとする力(
一点鎖線矢印)が働くことで、断熱材1000の端部が押しつぶされて密着するため、隙
間ができやすい断熱材の合わせ面からの放熱を抑制することができる。
By the way, when the module container 1016 is surrounded by a plurality of heat insulating materials, the contact points A of the respective heat insulating materials are apt to form a gap, so that the internal heat is easily released, and the heat insulating material is more insulated than the integrally formed heat insulating material. Performance is reduced. However, according to the embodiment of the present invention, referring to FIG. 5, in the region A where each of the plate-shaped heat insulating materials 1000 contacts, the heat insulating materials 1000a wrapped in the shape holding sheet 1000b are respectively contacted by the fixing members 1004. Pressure acts in the direction of pressing the surface (solid arrow in bold in FIG. 5). Specifically, two plate-shaped heat insulating materials 10
In a region A where 00 contacts, a force acts so that the L-shaped fixing member 1004 presses the plate-shaped heat insulating material 1000 in the direction of the module container 1016 (solid thick line arrow). Therefore, as shown by the one-dot chain line arrow in FIG. 5, the heat insulating material 1000a of the plate-shaped heat insulating material 1000 extends in the longitudinal direction so as to escape from the compression direction. Insulation 10
The end of 00 is crushed and adhered. From the above, two plate-shaped heat insulating materials 1000
In the region A indicating the contact point of the above, the force (in the longitudinal direction) by the fixing member 1004 to extend in the longitudinal direction (
The action of the dashed line arrow) causes the end of the heat insulating material 1000 to be crushed and adhered, so that heat radiation from the mating surface of the heat insulating material, which is likely to form a gap, can be suppressed.

図2に示すように、3つの板状断熱材1000が接触する燃料電池モジュールの角部の
領域Bでは、特に隙間ができやすく、熱を放出しやすい。しかしながら本件発明の実施形
態によれば、燃料電池モジュールの角部の領域Bには固定部材1004の3つが重なる部
分であり、板状断熱材1000に大きな圧力がかかる。そのため、板状断熱材1000の
端部を確実に押しつぶすことが可能になり、最も放熱が生じやすい角部の領域Bにおいて
も、断熱性能が低下することはない。
As shown in FIG. 2, in the corner region B of the fuel cell module where the three plate-shaped heat insulating materials 1000 come into contact, a gap is particularly easily formed, and heat is easily released. However, according to the embodiment of the present invention, the three regions of the fixing members 1004 overlap the region B of the corner portion of the fuel cell module, and a large pressure is applied to the plate-shaped heat insulating material 1000. Therefore, the end of the plate-shaped heat insulating material 1000 can be reliably crushed, and the heat insulating performance does not decrease even in the corner region B where heat radiation is most likely to occur.

上述したように、それぞれの板状断熱材1000は一辺に渡って領域Aにおいて接触す
るが(図2の領域A参照)、断面形状がL字の固定部材1004は線状形状に形成されて
いるため、二つの板状断熱材1000を一辺に渡って密着させている(図5の黒字太線を
参照)。さらに、領域Aにおいて、一つの固定部材1004で二つの板状断熱材1000
を均等に圧迫されるため(図5の太字実線矢印を参照)、部分的に断熱性能が異なること
なく、最低限の固定部材1004で一辺に渡って均一な断熱性能を発揮できる。なお、本
実施例においては燃料電池モジュール2の底面以外に設けた板状断熱材1000を固定部
材1004によって固定しており、全体的にモジュール容器1016方向に向かう圧力を
均等にしているが、部分的に固定部材を設けても良い。
As described above, each plate-shaped heat insulating material 1000 is in contact with the area A over one side (see the area A in FIG. 2), but the fixing member 1004 having an L-shaped cross section is formed in a linear shape. Therefore, the two plate-shaped heat insulating materials 1000 are adhered over one side (see the thick black line in FIG. 5). Further, in the area A, one fixing member 1004 is used for two plate-like heat insulating materials 1000.
(See the bold solid line arrow in FIG. 5), the heat insulating performance can be exerted uniformly over one side with the minimum fixing member 1004 without partially different heat insulating performance. In the present embodiment, the plate-shaped heat insulating material 1000 provided on a portion other than the bottom surface of the fuel cell module 2 is fixed by the fixing member 1004, and the pressure toward the module container 1016 is equalized as a whole. Alternatively, a fixing member may be provided.

ここで、断熱材1001、1000aはヒュームドシリカを含有するものである。ヒュ
ームドシリカを含有する断熱材は一般的に脆く、断熱性能が良いが親水性が強いため内部
に水分を蓄えてしまう。断熱材の補強の観点から断熱材の外表面に金属性の筐体で覆うこ
とが知られているが、内部に蓄えた水分が運転環境下によって蒸発し、その水分が金属筐
体と断熱材の間で結露と蒸発を繰り返して断熱材が劣化してしまうという問題があった。
そこで、本発明によれば、ヒュームドシリカを含有する断熱材1001、1000aは、
固定部材1004が設けられている箇所を除いてモジュール容器1016の最外表面を構
成しているため、断熱材1001、1000aの内部に蓄えた水分は蒸発すると共に燃料
電池モジュール2の外方に放出され、水蒸気の凝縮によって発生する水による断熱材10
01、1000aの劣化を防止することができる。
Here, the heat insulating materials 1001 and 1000a contain fumed silica. Insulation materials containing fumed silica are generally brittle and have good heat insulation performance, but have a high hydrophilicity and thus store moisture inside. It is known that the outer surface of the heat insulating material is covered with a metal casing from the viewpoint of reinforcing the heat insulating material, but the moisture stored inside evaporates depending on the operating environment, and the moisture is removed from the metal casing and the heat insulating material. In this case, there is a problem that the heat insulating material deteriorates due to repeated condensation and evaporation.
Therefore, according to the present invention, the heat insulating materials 1001 and 1000a containing fumed silica are:
Since the outermost surface of the module container 1016 is configured except for the portion where the fixing member 1004 is provided, the water stored in the heat insulating materials 1001 and 1000a evaporates and is discharged to the outside of the fuel cell module 2. Insulation material 10 made of water generated by condensation of water vapor
01, 1000a can be prevented from deteriorating.

以上のことから、本発明の実施形態によれば、板状断熱材1000と固定部材1004
とによって燃料電池モジュール最外表面を構成するため、つまり燃料電池モジュールの筐
体を形成することができるため、断熱材を保護するための金属製のカバーが不要となり、
低コスト化や軽量化を計ることが可能となる。さらに、板状断熱材1000は強度が高く
、断熱材1001に貼り付けるようにモジュール容器1016に組み付けて最外面が構成
できるため断熱材の破損のリスクを低くしつつ燃料電池モジュール1002の組み立てが
可能となる。それに加えて、固定部材1004によって領域Aまたは領域Bの放熱を抑え
ながら板状断熱材1000を固定することができるため、別途複数の部材によって断熱性
能を強化する必要がなく、軽量化と組み立て性向上を実現できる。
From the above, according to the embodiment of the present invention, the plate-shaped heat insulating material 1000 and the fixing member 1004
Because of this, the outermost surface of the fuel cell module is formed, that is, the casing of the fuel cell module can be formed, so that a metal cover for protecting the heat insulating material is not required,
It is possible to reduce the cost and weight. Further, the plate-shaped heat insulating material 1000 has high strength and can be assembled to the module container 1016 so as to be attached to the heat insulating material 1001 so that the outermost surface can be configured, so that the fuel cell module 1002 can be assembled while reducing the risk of damage to the heat insulating material. It becomes. In addition, the plate-shaped heat insulating material 1000 can be fixed while suppressing heat radiation in the region A or the region B by the fixing member 1004. Therefore, it is not necessary to enhance the heat insulating performance by a plurality of members. Improvement can be realized.

つぎに、図6を参照しながら、燃料電池モジュール1002の側面から内部に挿入され
、燃料電池セル1018の上部に配置された点火装置1020について説明する。図6は
図2のY−Yの断面図を示している。
Next, the igniter 1020 inserted from the side of the fuel cell module 1002 and disposed above the fuel cell 1018 will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a sectional view taken along line YY of FIG.

図6に示すように、燃料電池モジュール1002のモジュール容器1016の発電室1
019の上方には燃焼室1014が形成され、この燃焼室1014で、発電反応に使用さ
れなかった残余の燃料ガスと残余の空気とを燃焼させており、燃焼の際には点火装置10
20によって残余のガスに着火して燃焼させている。なお、本実施例では点火装置102
0は点火ヒーターを用いているが、点火プラグ等によって着火してもよい。
As shown in FIG. 6, the power generation chamber 1 of the module container 1016 of the fuel cell module 1002
Above 019, a combustion chamber 1014 is formed. In this combustion chamber 1014, residual fuel gas not used for the power generation reaction and residual air are burned.
20 ignites and burns the remaining gas. In this embodiment, the ignition device 102
0 uses an ignition heater, but may be ignited by an ignition plug or the like.

また、図6は点火装置1020が設置されたモジュール容器1016の部分断面図を示
している。点火装置1020は板状断熱材1000と断熱材1001を貫通し、モジュー
ル容器1016の側壁からモジュール内部に挿入されており、点火装置1020の先端は
燃焼室1014に位置するように配置されている。なお、ここでは改質器は図示しない。
FIG. 6 is a partial cross-sectional view of the module container 1016 in which the ignition device 1020 is installed. The igniter 1020 penetrates the plate-like heat insulating material 1000 and the heat insulating material 1001, is inserted into the module from the side wall of the module container 1016, and is arranged so that the tip of the igniter 1020 is located in the combustion chamber 1014. Here, the reformer is not shown.

ここで、点火装置1020の先端は燃焼室1014に位置するように設けられているた
め、常に燃焼室1014の高温の燃焼熱を受け続けることとなる。その一方で、図2、4
に示すように点火装置1020は板状断熱材1000と断熱材1001を貫通してモジュ
ール容器1016内部へと挿入されるため、周囲を断熱材で覆われることとなり、自身に
蓄えた燃焼室1014からの熱を放熱しにくく、点火装置1020などの電子部品は熱劣
化の促進や破損に至ってしまう。そのため、本実施形態において、点火装置1020がモ
ジュール容器1016の内部の熱によって劣化・破損する事を防止する目的で、点火装置
1020と板状断熱材1000の外表面とを接続する放熱部材1022を設けている。
Here, since the tip of the ignition device 1020 is provided so as to be located in the combustion chamber 1014, it always receives the high-temperature combustion heat of the combustion chamber 1014. On the other hand, FIGS.
Since the ignition device 1020 is inserted into the module container 1016 through the plate-shaped heat insulating material 1000 and the heat insulating material 1001 as shown in FIG. It is difficult to dissipate the heat of the electronic device, and electronic components such as the ignition device 1020 are accelerated or deteriorated. Therefore, in this embodiment, in order to prevent the ignition device 1020 from being deteriorated or damaged by the heat inside the module container 1016, the heat radiation member 1022 connecting the ignition device 1020 and the outer surface of the plate-shaped heat insulating material 1000 is provided. Provided.

放熱部材1022は伝熱性を有する金属板で構成されており、この金属板は一方が点火
装置1020と接触し、他方が板状断熱材1000の外表面と接続され、それぞれが固定
されている。このように構成することで、点火装置1020に蓄えた熱量が熱伝導によっ
て放熱部材1022に伝わり、板状断熱材1000の外表面側へと伝熱していき、放熱部
材1022と板状断熱材1000外方の空気とで熱交換を行う(図6の点線矢印)。その
ため、断熱材に囲まれている点火装置1020から放熱させることができ、蓄熱による点
火装置1020の劣化や故障を防止することができる。なお、板状断熱材1000の大き
さや接触面積を変化することによって放熱量を調整することができ、最低限の熱量を点火
装置1020から放熱させて燃料電池モジュール10022の熱効率を維持することがで
きる。また、本実施形態では点火装置1020について言及したが、モジュール容器10
16を貫通して内部から熱を受ける電子部品に適用することも可能である。
The heat radiating member 1022 is formed of a metal plate having heat conductivity. One of the metal plates is in contact with the igniter 1020, and the other is connected to the outer surface of the plate-shaped heat insulating material 1000, and each is fixed. With this configuration, the amount of heat stored in the ignition device 1020 is transmitted to the heat radiating member 1022 by heat conduction, and is transmitted to the outer surface side of the plate-shaped heat insulating material 1000. Heat exchange is performed with the outside air (dotted arrows in FIG. 6). Therefore, heat can be radiated from the ignition device 1020 surrounded by the heat insulating material, and deterioration and failure of the ignition device 1020 due to heat storage can be prevented. Note that the amount of heat radiation can be adjusted by changing the size or contact area of the plate-shaped heat insulating material 1000, and the minimum heat amount can be radiated from the ignition device 1020 to maintain the thermal efficiency of the fuel cell module 10022. . In the present embodiment, the ignition device 1020 has been described.
It is also possible to apply the present invention to an electronic component that receives heat from the inside through 16.

(第1実施例)
次に、図7〜図24を参照して、本発明の第1実施例を説明する。
(First embodiment)
Next, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

図7は、本発明の第1実施例による固体酸化物形燃料電池装置の燃料電池モジュールを
示す側面断面図であり、図8は、図7のIII−III線に沿った断面図であり、図9は
、モジュール容器及び空気通路カバーの分解斜視図である。
FIG. 7 is a side sectional view showing a fuel cell module of the solid oxide fuel cell device according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 8 is a sectional view taken along line III-III of FIG. FIG. 9 is an exploded perspective view of the module container and the air passage cover.

図7及び図8に示すように、燃料電池モジュール2は、断熱材7で覆われたモジュール
容器8の内部に設けられた燃料電池セル集合体12及び改質器120を有すると共に、モ
ジュール容器8の外部で且つ断熱材7内に設けられた蒸発器140を有する。
As shown in FIGS. 7 and 8, the fuel cell module 2 has a fuel cell assembly 12 and a reformer 120 provided inside a module container 8 covered with a heat insulating material 7, and the module container 8 And an evaporator 140 provided inside the heat insulator 7.

まず、モジュール容器8は、図9に示すように、略矩形の天板8a,底板8c,これら
の長手方向(図7の左右方向)に延びる辺同士を連結する対向する一対の側板8bからな
る筒状体と、この筒状体の長手方向の両端部の2つの対向する開口部を塞ぎ、天板8a及
び底板8cの幅方向(図8の左右方向)に延びる辺同士を連結する閉鎖側板8d,8eか
らなる。
First, as shown in FIG. 9, the module container 8 includes a substantially rectangular top plate 8a, a bottom plate 8c, and a pair of opposed side plates 8b connecting sides extending in the longitudinal direction (the left-right direction in FIG. 7). A closed side plate that closes the cylindrical body and two opposing openings at both ends in the longitudinal direction of the cylindrical body and connects sides extending in the width direction (left and right directions in FIG. 8) of the top plate 8a and the bottom plate 8c. 8d and 8e.

モジュール容器8は、空気通路カバー160によって天板8a及び側板8bが覆われて
いる。空気通路カバー160は、天板160aと、対向する一対の側板160bとを有す
る。天板160aの略中央部分には、排気管171を貫通させるための開口部167が設
けられている。天板160aと天板8aとの間、及び、側板160bと側板8bとの間は
、所定の距離だけ離間した状態となっている。これにより、モジュール容器8の外側と断
熱材7との間、具体的にはモジュール容器8の天板8a及び側板8bと、空気通路カバー
160の天板160a及び側板160bとの間には、酸化剤ガス供給通路としての空気通
路161a,161bが形成されている(図8参照)。
The top plate 8a and the side plate 8b of the module container 8 are covered with the air passage cover 160. The air passage cover 160 has a top plate 160a and a pair of opposed side plates 160b. An opening 167 through which the exhaust pipe 171 penetrates is provided at a substantially central portion of the top plate 160a. The space between the top plate 160a and the top plate 8a and the space between the side plate 160b and the side plate 8b are separated by a predetermined distance. Accordingly, oxidation is caused between the outside of the module container 8 and the heat insulating material 7, specifically, between the top plate 8a and the side plate 8b of the module container 8 and the top plate 160a and the side plate 160b of the air passage cover 160. Air passages 161a and 161b are formed as agent gas supply passages (see FIG. 8).

モジュール容器8の側板8bの下部には、複数の貫通孔である吹出口8fが設けられて
いる(図9参照)。発電用空気は、空気通路カバー160の天板160aのうち、モジュ
ール容器8の閉鎖側板8e側の略中央部に設けられた発電用空気導入管74から流路方向
調整部164を介して空気通路161a内に供給される(図7、図9参照)。そして、発
電用空気は、空気通路161a,161bを通って、吹出口8fから燃料電池セル集合体
12に向けて発電室10内に噴射される(図8、図9参照)。
At the lower part of the side plate 8b of the module container 8, an outlet 8f as a plurality of through holes is provided (see FIG. 9). The power generation air flows from the power generation air introduction pipe 74 provided at a substantially central portion of the top plate 160 a of the air passage cover 160 on the closed side plate 8 e side of the module container 8 through the air passage direction adjustment portion 164. 161a (see FIGS. 7 and 9). Then, the air for power generation passes through the air passages 161a and 161b and is injected into the power generation chamber 10 from the outlet 8f toward the fuel cell assembly 12 (see FIGS. 8 and 9).

また、空気通路161a,161bの内部には、熱交換促進部材としての板状のオフセ
ットフィンであるプレートフィン162,163が設けられている(図8参照)。プレー
トフィン162は、モジュール容器8の天板8aと空気通路カバー160の天板160a
の間で長手方向及び幅方向に延びるように水平方向に設けられ、プレートフィン163は
、モジュール容器8の側板8bと空気通路カバー160の側板160bとの間であって、
且つ、燃料電池セルユニット16よりも上方の位置に長手方向及び鉛直方向に延びるよう
に設けられている。
Further, plate fins 162 and 163, which are plate-shaped offset fins, serving as heat exchange promoting members are provided inside the air passages 161a and 161b (see FIG. 8). The plate fins 162 are connected to the top plate 8a of the module container 8 and the top plate 160a of the air passage cover 160.
The plate fin 163 is provided between the side plate 8b of the module container 8 and the side plate 160b of the air passage cover 160 in a horizontal direction so as to extend in the longitudinal direction and the width direction.
In addition, it is provided at a position above the fuel cell unit 16 so as to extend in the longitudinal direction and the vertical direction.

空気通路161a,161bを流れる発電用空気は、特にプレートフィン162,16
3を通過する際に、これらプレートフィン162,163の内側のモジュール容器8内(
具体的には天板8a,側板8bに沿って設けられた排気通路)を通過する排気ガスとの間
で熱交換を行い、加熱されることとなる。このようなことから、空気通路161a,16
1bにおいてプレートフィン162,163が設けられた部分は、熱交換器(熱交換部)
として機能する。なお、プレートフィン162が設けられた部分が主たる熱交換器部分を
構成し、プレートフィン163が設けられた部分が従たる熱交換器部分を構成する。
The air for power generation flowing through the air passages 161a and 161b is,
3 when passing through the module container 8 inside the plate fins 162 and 163 (
Specifically, heat is exchanged with the exhaust gas passing through the exhaust gas passage provided along the top plate 8a and the side plate 8b, thereby being heated. Therefore, the air passages 161a, 161a
1b, the portion where the plate fins 162, 163 are provided is a heat exchanger (heat exchange section)
Function as The portion provided with the plate fins 162 constitutes a main heat exchanger portion, and the portion provided with the plate fins 163 constitutes a subordinate heat exchanger portion.

次に、蒸発器140は、モジュール容器8の天板8a上で水平方向に延びるように固定
されている。また、蒸発器140とモジュール容器8との間には、これらの隙間を埋める
ように断熱材7の一部分7aが配置されている(図7及び図8参照)。
Next, the evaporator 140 is fixed so as to extend in the horizontal direction on the top plate 8 a of the module container 8. A part 7a of the heat insulating material 7 is arranged between the evaporator 140 and the module container 8 so as to fill these gaps (see FIGS. 7 and 8).

具体的には、蒸発器140は、長手方向(図7の左右方向)の一側端側に、水及び原燃
料ガス(改質用空気を含めてもよい)を供給する燃料供給配管63と、排気ガスを排出す
るための排気ガス排出管82(図8参照)とが連結され、長手方向の他側端側に、排気管
171の上端部が連結されている。排気管171は、空気通路カバー160の天板160
aに形成された開口部167を貫通して下方へ延び、モジュール容器8の天板8a上に形
成された排気口111に連結されている。排気口111は、モジュール容器8内の燃焼室
18で生成された排気ガスをモジュール容器8の外へ排出する開口部であり、モジュール
容器8の上面視略矩形の天板8aのほぼ中央部に形成されている。
Specifically, the evaporator 140 has a fuel supply pipe 63 for supplying water and a raw fuel gas (which may include reforming air) to one end side in the longitudinal direction (the horizontal direction in FIG. 7). And an exhaust gas discharge pipe 82 for discharging exhaust gas (see FIG. 8), and an upper end portion of the exhaust pipe 171 is connected to the other end in the longitudinal direction. The exhaust pipe 171 is connected to the top plate 160 of the air passage cover 160.
a, extends downward through an opening 167 formed in the module container 8, and is connected to an exhaust port 111 formed on a top plate 8 a of the module container 8. The exhaust port 111 is an opening for discharging exhaust gas generated in the combustion chamber 18 in the module container 8 to the outside of the module container 8. Is formed.

また、蒸発器140は、図7及び図8に示すように、上面視で略矩形の蒸発器ケース1
41を有している。この蒸発器ケース141は、2つの高さの低い有底矩形筒状の上側ケ
ース142と下側ケース143とを、これらの間に中間板144を挟んだ状態で接合して
形成されている。
As shown in FIGS. 7 and 8, the evaporator 140 has a substantially rectangular evaporator case 1 as viewed from above.
41. The evaporator case 141 is formed by joining two lower case-shaped rectangular upper and lower cases 142 and 143 with an intermediate plate 144 interposed therebetween.

したがって、蒸発器ケース141は、上下方向に二層構造となっており、下層部分には
、排気管171から供給された排気ガスが通過する排気通路部140Aが形成され、上層
部分には、燃料供給配管63から供給された水を蒸発させて水蒸気を生成する蒸発部14
0Bと、蒸発部140Bで生成された水蒸気と燃料供給配管63から供給された原燃料ガ
スとを混合させる混合部140Cが設けられている。
Therefore, the evaporator case 141 has a two-layer structure in the vertical direction. An exhaust passage portion 140A through which the exhaust gas supplied from the exhaust pipe 171 passes is formed in the lower layer portion, and the fuel passage portion 140A is formed in the upper layer portion. Evaporator 14 that evaporates water supplied from supply pipe 63 to generate water vapor
A mixing unit 140C for mixing the water vapor generated in the evaporating unit 140B with the raw fuel gas supplied from the fuel supply pipe 63 is provided.

蒸発部140B及び混合部140Cは、複数の連通孔(スリット)が設けられた仕切り
板により蒸発器140を仕切った空間にて形成されている。また、蒸発部140B内には
、アルミナボール(図示せず)が充填されている。
また、排気通路部140Aは、同様に複数の連通孔を有する2つの仕切り板により排気
ガスの上流側から下流側にかけて3つの空間に仕切られている。そして、2番目の空間に
燃焼触媒(図示せず)が充填されている。すなわち、本第1実施例の蒸発器140は、燃
焼触媒器を含んでいる。
The evaporating section 140B and the mixing section 140C are formed in a space in which the evaporator 140 is partitioned by a partition plate provided with a plurality of communication holes (slits). The evaporating section 140B is filled with alumina balls (not shown).
The exhaust passage section 140A is similarly divided into three spaces from the upstream side to the downstream side of the exhaust gas by two partition plates having a plurality of communication holes. The second space is filled with a combustion catalyst (not shown). That is, the evaporator 140 of the first embodiment includes a combustion catalyst.

このような蒸発器140では、蒸発部140B内の水と排気通路部140Aを通過する
排気ガスとの間で熱交換が行われ、排気ガスの熱により蒸発部140B内の水が蒸発して
、水蒸気が生成されることとなる。また、混合部140C内の混合ガスと排気通路部14
0Aを通過する排気ガスとの間で熱交換が行われ、排気ガスの熱により混合ガスが昇温さ
れることとなる。
In such an evaporator 140, heat exchange is performed between water in the evaporator 140B and exhaust gas passing through the exhaust passage 140A, and water in the evaporator 140B evaporates due to heat of the exhaust gas. Water vapor will be generated. Further, the mixed gas in the mixing section 140C and the exhaust passage section 14
Heat exchange is performed with the exhaust gas passing through 0A, and the temperature of the mixed gas is increased by the heat of the exhaust gas.

更に、図7に示すように、混合部140Cには、改質器120に混合ガスを供給するた
めの混合ガス供給管112が接続されている。この混合ガス供給管112は、排気管17
1の内部を通過するように配置されており、一端が中間板144に形成された開口144
aに連結され、他端が改質器120の天面に形成された混合ガス供給口120aに連結さ
れている。混合ガス供給管112は、排気通路部140A内,排気管171内を通過して
モジュール容器8内まで鉛直下方に延び、そこで略90°屈曲されて天板8aに沿って水
平方向に延びた後、下方へ略90°屈曲されて改質器120に連結されている。
Further, as shown in FIG. 7, a mixed gas supply pipe 112 for supplying a mixed gas to the reformer 120 is connected to the mixing section 140C. The mixed gas supply pipe 112 is connected to the exhaust pipe 17.
1 and an opening 144 formed at one end in the intermediate plate 144.
a, and the other end is connected to a mixed gas supply port 120 a formed on the top surface of the reformer 120. The mixed gas supply pipe 112 passes through the exhaust passage 140A and the exhaust pipe 171 and extends vertically downward into the module container 8, where it is bent by approximately 90 ° and extends horizontally along the top plate 8a. , Are bent downward by approximately 90 ° and connected to the reformer 120.

次に、改質器120は、燃焼室18の上方でモジュール容器8の長手方向に沿って水平
方向に延びるように配置され、モジュール容器8の天板8aとの間に排気ガス誘導部材1
30を介して所定距離隔てられて状態で、天板8aに対して固定されている。改質器12
0は、上面視で外形略矩形であるが、中央部に貫通孔120bが形成された環状構造体で
あり、上側ケース121と下側ケース122とが接合された筐体を有している。この貫通
孔120bは、天板8aに形成された排気口111と上面視で重なるように位置し、好ま
しくは、貫通孔120bの中央位置に排気口111が形成される。
Next, the reformer 120 is disposed so as to extend horizontally above the combustion chamber 18 along the longitudinal direction of the module container 8, and the exhaust gas guide member 1 is provided between the reformer 120 and the top plate 8 a of the module container 8.
It is fixed to the top plate 8a at a predetermined distance via 30. Reformer 12
Reference numeral 0 denotes an annular structure having a substantially rectangular outer shape in a top view, but having a through-hole 120b formed in the center thereof, and has a housing in which an upper case 121 and a lower case 122 are joined. The through hole 120b is positioned so as to overlap the exhaust port 111 formed in the top plate 8a when viewed from above, and preferably, the exhaust port 111 is formed at the center of the through hole 120b.

改質器120の長手方向の一端側(モジュール容器8の閉鎖側板8e側)では、上側ケ
ース121に設けられた混合ガス供給口120aに混合ガス供給管112が連結されてお
り、他端側(閉鎖側板8d側)では、燃料ガス供給管64が下側ケース122に、脱硫器
36まで延びる水添脱硫器用水素取出管65が上側ケース121にそれぞれ連結されてい
る。したがって、改質器120は、混合ガス供給管112から混合ガス(つまり水蒸気が
混合された原燃料ガス(改質用空気を含めてもよい))を受け取り、内部で混合ガスを改
質し、燃料ガス供給管64及び水添脱硫器用水素取出管65から改質後のガス(即ち、燃
料ガス)を排出するように構成されている。
At one end of the reformer 120 in the longitudinal direction (closed side plate 8e side of the module container 8), a mixed gas supply pipe 112 is connected to a mixed gas supply port 120a provided in the upper case 121, and the other end ( On the closed side plate 8d side), the fuel gas supply pipe 64 is connected to the lower case 122, and the hydrogen removal pipe 65 for the hydrodesulfurizer extending to the desulfurizer 36 is connected to the upper case 121, respectively. Therefore, the reformer 120 receives the mixed gas (that is, the raw fuel gas (which may include reforming air) mixed with steam) from the mixed gas supply pipe 112, and reforms the mixed gas therein, The reformed gas (that is, fuel gas) is discharged from the fuel gas supply pipe 64 and the hydrogen removal pipe 65 for the hydrodesulfurizer.

改質器120は、その内部空間が2つの仕切り板123a,123bによって3つの空
間に仕切られることにより、改質器120内に、混合ガス供給管112からの混合ガスを
受入れる混合ガス受入部120Aと、混合ガスを改質するための改質触媒(図示せず)が
充填された改質部120Bと、改質部120Bを通過したガスを排出するガス排出部12
0Cと、が形成されている(図7参照)。改質部120Bは、仕切り板123a,123
bに挟まれた空間であり、この空間に改質触媒が保持されている。混合ガス及び改質後の
燃料ガスは、仕切り板123a,123bに設けられた複数の連通孔(スリット)を通っ
て移動可能となっている。また、改質触媒としては、アルミナの球体表面にニッケルを付
与したものや、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。
The internal space of the reformer 120 is divided into three spaces by the two partition plates 123a and 123b, so that the mixed gas receiving section 120A for receiving the mixed gas from the mixed gas supply pipe 112 into the reformer 120. And a reforming section 120B filled with a reforming catalyst (not shown) for reforming the mixed gas, and a gas discharging section 12 for discharging gas passing through the reforming section 120B.
0C is formed (see FIG. 7). The reforming section 120B includes partition plates 123a, 123
b, and the reforming catalyst is held in this space. The mixed gas and the reformed fuel gas can move through a plurality of communication holes (slits) provided in the partition plates 123a and 123b. As the reforming catalyst, one obtained by adding nickel to the surface of an alumina sphere or one obtained by adding ruthenium to the surface of an alumina sphere is used as appropriate.

混合ガス受入部120Aには、蒸発器140から混合ガス供給管112を介して供給さ
れた混合ガスが混合ガス供給口120aを通して噴出される。この混合ガスは、混合ガス
受入部120A内で拡張されて噴出速度が低下し、仕切り板123aを通過して改質部1
20Bに供給される。
改質部120Bでは、低速で移動する混合ガスが改質触媒により燃料ガスに改質され、
この燃料ガスが仕切り板123bを通過してガス排出部120Cに供給される。
ガス排出部120Cでは、燃料ガスが燃料ガス供給管64、及び、水添脱硫器用水素取
出管65へ排出される。
The mixed gas supplied from the evaporator 140 via the mixed gas supply pipe 112 is ejected to the mixed gas receiving portion 120A through the mixed gas supply port 120a. This mixed gas is expanded in the mixed gas receiving section 120A, the jet velocity is reduced, and passes through the partition plate 123a, and the reforming section 1A
20B.
In the reforming unit 120B, the mixed gas that moves at a low speed is reformed into fuel gas by the reforming catalyst,
This fuel gas passes through the partition plate 123b and is supplied to the gas discharge unit 120C.
In the gas discharge section 120C, the fuel gas is discharged to the fuel gas supply pipe 64 and the hydrogen removal pipe 65 for the hydrodesulfurizer.

燃料ガス供給通路としての燃料ガス供給管64は、モジュール容器8内を閉鎖側板8d
に沿って下方へ延び、底板8c付近で略90°屈曲されて水平方向に延びて、燃料電池セ
ル集合体12の下方に形成されたマニホールド66内へ入り、更にマニホールド66内で
逆側の閉鎖側板8e付近まで水平方向に延びている。燃料ガス供給管64の水平部64a
の下方面には、複数の燃料供給孔64bが形成されており、この燃料供給孔64bから、
燃料ガスがマニホールド66内に供給される。このマニホールド66の上方には、燃料電
池セルスタック14を支持するための貫通孔を備えた下支持板68が取り付けられており
、マニホールド66内の燃料ガスが、燃料電池セルユニット16内に供給される。また、
燃料ガスと空気との燃焼を開始するための点火装置83が、燃焼室18に設けられている
The fuel gas supply pipe 64 as a fuel gas supply passage is configured to close the inside of the module container 8 with the closed side plate 8d.
Along the bottom plate 8b, bent approximately 90 ° near the bottom plate 8c, extends horizontally, enters the manifold 66 formed below the fuel cell assembly 12, and further closes the inside of the manifold 66 on the opposite side. It extends horizontally near the side plate 8e. Horizontal portion 64a of fuel gas supply pipe 64
A plurality of fuel supply holes 64b are formed on the lower surface of the fuel supply hole 64b.
Fuel gas is supplied into the manifold 66. Above the manifold 66, a lower support plate 68 having a through hole for supporting the fuel cell stack 14 is attached, and the fuel gas in the manifold 66 is supplied into the fuel cell unit 16. You. Also,
An ignition device 83 for starting the combustion of the fuel gas and the air is provided in the combustion chamber 18.

排気ガス誘導部材130は、改質器120と天板8aとの間でモジュール容器8の長手
方向に沿って水平方向に延びるように配置されている。排気ガス誘導部材130は、上下
方向に所定距離だけ離間された下部誘導板131及び上部誘導板132と、これらの長手
方向の両端辺が取り付けられる連結板133,134とを備えている(図7,図8参照)
。上部誘導板132は、幅方向の両端部が下方に向けて折り曲げられ、下部誘導板131
に連結されている。連結板133,134は、上端部が天板8aに連結され、下端部が改
質器120に連結されており、これにより、排気ガス誘導部材130及び改質器120を
天板8aに固定している。
The exhaust gas guide member 130 is arranged so as to extend in the horizontal direction along the longitudinal direction of the module container 8 between the reformer 120 and the top plate 8a. The exhaust gas guide member 130 includes a lower guide plate 131 and an upper guide plate 132 which are vertically separated by a predetermined distance, and connection plates 133 and 134 to which both ends in the longitudinal direction are attached (FIG. 7). , See FIG. 8)
. Both ends in the width direction of the upper guide plate 132 are bent downward, and the lower guide plate 131 is bent.
It is connected to. The connection plates 133 and 134 have an upper end connected to the top plate 8a and a lower end connected to the reformer 120, thereby fixing the exhaust gas guide member 130 and the reformer 120 to the top plate 8a. ing.

下部誘導板131は、幅方向(図8の左右方向)の中央部が下方に向けて突出する凸状
段部131aが形成されている。一方、上部誘導板132は、下部誘導板131と同様に
、幅方向の中央部が下方に向けて凹状となるように凹部132aが形成されている。凸状
段部131aと凹部132aは、上下方向で並行して長手方向に延びている。混合ガス供
給管112は、モジュール容器8内でこの凹部132a内を水平方向に延びた後、閉鎖側
板8e付近で下方に向けて屈曲し、上部誘導板132及び下部誘導板131を貫通して、
改質器120に連結されている。
The lower guide plate 131 is formed with a convex step 131a whose central part in the width direction (the left-right direction in FIG. 8) projects downward. On the other hand, similarly to the lower guide plate 131, the upper guide plate 132 is formed with a concave portion 132a such that the central portion in the width direction is concave downward. The convex step portion 131a and the concave portion 132a extend in the longitudinal direction in parallel in the vertical direction. The mixed gas supply pipe 112 extends horizontally in the concave portion 132a in the module container 8, then bends downward near the closed side plate 8e, penetrates through the upper guide plate 132 and the lower guide plate 131,
It is connected to the reformer 120.

排気ガス誘導部材130は、上部誘導板132、下部誘導板131、連結板133,1
34によって、断熱層として機能する内部空間であるガス溜135が形成されている。こ
のガス溜135は、燃焼室18と流体連通している。すなわち、上部誘導板132、下部
誘導板131、連結板133,134は、所定の隙間を形成するように連結されており、
気密的には連結されていない。ガス溜135には、運転中に燃焼室18から排気ガスが流
入したり、停止時に外部から空気が流入したりすることが可能となっているが、総じてガ
ス溜135の内外間のガスの移動は緩やかである。
The exhaust gas guide member 130 includes an upper guide plate 132, a lower guide plate 131, a connecting plate 133,1.
34 forms a gas reservoir 135 which is an internal space functioning as a heat insulating layer. This gas reservoir 135 is in fluid communication with the combustion chamber 18. That is, the upper guide plate 132, the lower guide plate 131, and the connection plates 133 and 134 are connected so as to form a predetermined gap.
It is not connected in an airtight manner. Exhaust gas can flow into the gas reservoir 135 from the combustion chamber 18 during operation, and air can flow in from outside when stopped. Is gradual.

上部誘導板132は、天板8aと所定の上下方向距離を隔てて配置されており、上部誘
導板132と天板8aとの間には、長手方向及び幅方向に沿って水平方向に延びる排気通
路172が形成されている。この排気通路172は、モジュール容器8の天板8aを挟ん
で空気通路161aと並設されており、排気通路172内には、空気通路161a,16
1b内のプレートフィン162,163と同様なプレートフィン175が配置されている
。このプレートフィン175は、プレートフィン162と上面視で略同一箇所に設けられ
ており、天板8aを挟んで上下方向に対向している。空気通路161a及び排気通路17
2のうち、プレートフィン162,175が設けられた部分において、空気通路161a
を流れる発電用空気と排気通路172を流れる排気ガスとの間で効率的な熱交換が行われ
て、排気ガスの熱により発電用空気が昇温されることとなる。
The upper guide plate 132 is disposed at a predetermined vertical distance from the top plate 8a, and the exhaust air extending in the horizontal direction along the longitudinal direction and the width direction is provided between the upper guide plate 132 and the top plate 8a. A passage 172 is formed. The exhaust passage 172 is provided in parallel with the air passage 161a with the top plate 8a of the module container 8 interposed therebetween.
A plate fin 175 similar to the plate fins 162 and 163 in 1b is arranged. The plate fins 175 are provided at substantially the same positions as the plate fins 162 when viewed from above, and face up and down with the top plate 8a interposed therebetween. Air passage 161a and exhaust passage 17
2, the air passage 161a is provided at a portion where the plate fins 162 and 175 are provided.
Heat is efficiently exchanged between the power generation air flowing through the exhaust gas and the exhaust gas flowing through the exhaust passage 172, and the temperature of the power generation air is increased by the heat of the exhaust gas.

また、改質器120は、モジュール容器8の側板8bと所定の水平方向距離を隔てて配
置されており、改質器120と側板8bとの間には、排気ガスを下方から上方へ通過させ
る排気通路173が形成されている。また、排気ガス誘導部材130も側板8bと所定の
水平方向距離を隔てて配置されており、排気通路173は、排気ガス誘導部材130と側
板8bとの間の通路を含んで天板8aまで延びている。排気通路173は、天板8aと側
板8bとの角部に位置する排気ガス導入口172aで排気通路172と連通している。こ
の排気ガス導入口172aは、モジュール容器8内で長手方向に延びている。
The reformer 120 is disposed at a predetermined horizontal distance from the side plate 8b of the module container 8, and allows the exhaust gas to pass upward from below between the reformer 120 and the side plate 8b. An exhaust passage 173 is formed. The exhaust gas guide member 130 is also disposed at a predetermined horizontal distance from the side plate 8b, and the exhaust passage 173 extends to the top plate 8a including the passage between the exhaust gas guide member 130 and the side plate 8b. ing. The exhaust passage 173 communicates with the exhaust passage 172 at an exhaust gas inlet 172a located at a corner between the top plate 8a and the side plate 8b. The exhaust gas introduction port 172a extends in the module container 8 in the longitudinal direction.

さらに、下部誘導板131は、改質器120の上側ケース121の天面から所定の上下
方向距離を隔てて配置されており、下部誘導板131と上側ケース121との間、及び、
改質器120の貫通孔120bは、貫通孔120bを下方から上方へ向けて通過した排気
ガスを通過させる排気通路174を形成している。この排気通路174は、改質器120
の上方で排気通路173と合流する。
Further, the lower guide plate 131 is arranged at a predetermined vertical distance from the top surface of the upper case 121 of the reformer 120, and is disposed between the lower guide plate 131 and the upper case 121, and
The through-hole 120b of the reformer 120 forms an exhaust passage 174 that allows exhaust gas that has passed through the through-hole 120b upward from below. This exhaust passage 174 is connected to the reformer 120.
Merges with the exhaust passage 173 above.

次に、図10を参照して、燃料電池セルユニット16について説明する。図10は、本
発明の第1実施例による固体酸化物形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10に示すように、燃料電池セルユニット16は、燃料電池セル84と、この燃料電
池セル84の両端部にそれぞれ接続されたキャップである内側電極端子86とを備えてい
る。
燃料電池セル84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88を
形成する円筒形の内側電極層90と、円筒形の外側電極層92と、内側電極層90と外側
電極層92との間にある電解質層94とを備えている。この内側電極層90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92は、空気と接触する空
気極であり、(+)極となっている。
Next, the fuel cell unit 16 will be described with reference to FIG. FIG. 10 is a partial sectional view showing a fuel cell unit of the solid oxide fuel cell device according to the first embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 10, the fuel cell unit 16 includes a fuel cell 84 and inner electrode terminals 86 as caps connected to both ends of the fuel cell 84.
The fuel cell 84 is a tubular structure extending in the vertical direction, and has a cylindrical inner electrode layer 90, a cylindrical outer electrode layer 92, and an inner electrode layer 90 that form a fuel gas flow path 88 therein. And an electrolyte layer 94 between the electrode layer 92. The inner electrode layer 90 is a fuel electrode through which the fuel gas passes and is a (-) electrode, while the outer electrode layer 92 is an air electrode in contact with air and is a (+) electrode.

燃料電池セル84の上端側と下端側に取り付けられた内側電極端子86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86について具体的に説明す
る。内側電極層90の上部90aは、電解質層94と外側電極層92に対して露出された
外周面90bと上端面90cとを備えている。内側電極端子86は、導電性のシール材9
6を介して内側電極層90の外周面90bと接続され、さらに、内側電極層90の上端面
90cとは直接接触することにより、内側電極層90と電気的に接続されている。内側電
極端子86の中心部には、内側電極層90の燃料ガス流路88と連通する燃料ガス流路細
管98が形成されている。
Since the inner electrode terminals 86 attached to the upper and lower ends of the fuel cell 84 have the same structure, the inner electrode terminals 86 attached to the upper end will be specifically described here. The upper portion 90a of the inner electrode layer 90 has an outer peripheral surface 90b and an upper end surface 90c exposed to the electrolyte layer 94 and the outer electrode layer 92. The inner electrode terminal 86 is made of a conductive sealing material 9.
6, the outer peripheral surface 90b of the inner electrode layer 90 is electrically connected to the inner electrode layer 90 by being in direct contact with the upper end surface 90c of the inner electrode layer 90. At the center of the inner electrode terminal 86, a fuel gas flow channel thin tube 98 communicating with the fuel gas flow channel 88 of the inner electrode layer 90 is formed.

この燃料ガス流路細管98は、内側電極端子86の中心から燃料電池セル84の軸線方
向に延びるように設けられた細長い細管である。このため、マニホールド66(図7参照
)から、下側の内側電極端子86の燃料ガス流路細管98を通って燃料ガス流路88に流
入する燃料ガスの流れには、所定の圧力損失が発生する。従って、下側の内側電極端子8
6の燃料ガス流路細管98は、流入側流路抵抗部として作用し、その流路抵抗は所定の値
となるように設定されている。また、燃料ガス流路88から、上側の内側電極端子86の
燃料ガス流路細管98を通って燃焼室18(図7参照)に流出する燃料ガスの流れにも所
定の圧力損失が発生する。従って、上側の内側電極端子86の燃料ガス流路細管98は、
流出側流路抵抗部として作用し、その流路抵抗は所定の値となるように設定されている。
The fuel gas flow channel thin tube 98 is an elongated thin tube provided to extend from the center of the inner electrode terminal 86 in the axial direction of the fuel cell 84. Therefore, a predetermined pressure loss occurs in the flow of the fuel gas flowing from the manifold 66 (see FIG. 7) into the fuel gas flow passage 88 through the fuel gas flow passage narrow tube 98 of the lower inner electrode terminal 86. I do. Therefore, the lower inner electrode terminal 8
The fuel gas passage thin tube 98 of No. 6 functions as an inflow-side passage resistance portion, and the passage resistance is set to a predetermined value. Also, a predetermined pressure loss occurs in the flow of the fuel gas flowing from the fuel gas passage 88 to the combustion chamber 18 (see FIG. 7) through the fuel gas passage narrow tube 98 of the upper inner electrode terminal 86. Therefore, the fuel gas flow passage narrow tube 98 of the upper inner electrode terminal 86 is
It functions as an outflow-side flow path resistance portion, and the flow path resistance is set to be a predetermined value.

内側電極層90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 90 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, Ni, and a ceria doped with at least one selected from rare earth elements. It is formed from at least one of a mixture of Ni and a mixture of lanthanum garde doped with at least one selected from Sr, Mg, Co, Fe, and Cu.

電解質層94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 94 is made of, 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, Sr,
It is formed from at least one of lanthanum gallate doped with at least one selected from Mg.

外側電極層92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 92 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, and Cu. It is formed from at least one of lanthanum cobaltite, silver, and the like doped with at least one selected from the group consisting of:

次に、図11を参照して、燃料電池セルスタック14について説明する。図11は、本
発明の第1実施例による固体酸化物形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11に示すように、燃料電池セルスタック14は、16本の燃料電池セルユニット1
6を備え、これらの燃料電池セルユニット16は、8本ずつ2列に並べて配置されている

各燃料電池セルユニット16は、下端側がセラミック製の長方形の下支持板68(図7
参照)により支持され、上端側は、両端部の燃料電池セルユニット16が4本ずつ、概ね
正方形の2枚の上支持板100により支持されている。これらの下支持板68及び上支持
板100には、内側電極端子86が貫通可能な貫通穴がそれぞれ形成されている。
Next, the fuel cell stack 14 will be described with reference to FIG. FIG. 11 is a perspective view showing a fuel cell stack of the solid oxide fuel cell device according to the first embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 11, the fuel cell stack 14 includes 16 fuel cell units 1.
The fuel cell units 16 are arranged in two rows of eight.
Each fuel cell unit 16 has a lower support plate 68 (see FIG.
The upper end is supported by two generally square upper support plates 100 each having four fuel cell units 16 at both ends. The lower support plate 68 and the upper support plate 100 are formed with through holes through which the inner electrode terminals 86 can pass.

さらに、燃料電池セルユニット16には、集電体102及び外部端子104が取り付け
られている。この集電体102は、燃料極である内側電極層90に取り付けられた内側電
極端子86と電気的に接続される燃料極用接続部102aと、空気極である外側電極層9
2の外周面と電気的に接続される空気極用接続部102bとを接続するように一体的に形
成されている。また、各燃料電池セルユニット16の外側電極層92(空気極)の外表面
全体には、空気極側の電極として、銀製の薄膜が形成されている。この薄膜の表面に空気
極用接続部102bが接触することにより、集電体102は空気極全体と電気的に接続さ
れる。
Further, a current collector 102 and an external terminal 104 are attached to the fuel cell unit 16. The current collector 102 includes a fuel electrode connecting portion 102a electrically connected to the inner electrode terminal 86 attached to the inner electrode layer 90 serving as a fuel electrode, and the outer electrode layer 9 serving as an air electrode.
2 is integrally formed so as to connect the outer peripheral surface of the air electrode 2 to the air electrode connecting portion 102b which is electrically connected. Further, a silver thin film is formed on the entire outer surface of the outer electrode layer 92 (air electrode) of each fuel cell unit 16 as an electrode on the air electrode side. The current collector 102 is electrically connected to the entire air electrode when the air electrode connecting portion 102b contacts the surface of the thin film.

さらに、燃料電池セルスタック14の端(図11では左端の奥側)に位置する燃料電池
セルユニット16の空気極には、2つの外部端子104がそれぞれ接続されている。これ
らの外部端子104は、隣接する燃料電池セルスタック14の端にある燃料電池セルユニ
ット16の内側電極端子86に接続され、上述したように、128本の燃料電池セルユニ
ット16の全てが直列接続されるようになっている。
Further, two external terminals 104 are connected to the air electrode of the fuel cell unit 16 located at the end of the fuel cell stack 14 (the left end in FIG. 11). These external terminals 104 are connected to the inner electrode terminals 86 of the fuel cell unit 16 at the end of the adjacent fuel cell stack 14, and as described above, all of the 128 fuel cell units 16 are connected in series. It is supposed to be.

次に、図12及び図13を参照して、本発明の第1実施例による固体酸化物形燃料電池
装置の燃料電池モジュール内のガスの流れについて説明する。図12は、図7と同様の、
本発明の第1実施例による固体酸化物形燃料電池装置の燃料電池モジュールを示す側面断
面図であり、図13は、図8と同様の、図7のIII―III線に沿った断面図である。
図12及び図13は、それぞれ、図7及び図8中にガスの流れを示す矢印を新たに付加し
た図であり、説明の便宜上、断熱材7を取り除いた状態の図を示している。図中、実線矢
印は燃料ガスの流れ、破線矢印は発電用空気の流れ、一点鎖線矢印は排気ガスの流れを示
す。
Next, gas flows in the fuel cell module of the solid oxide fuel cell device according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 12 is similar to FIG.
FIG. 13 is a side sectional view showing the fuel cell module of the solid oxide fuel cell device according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 13 is a sectional view similar to FIG. 8 and taken along the line III-III of FIG. is there.
FIGS. 12 and 13 are diagrams in which arrows indicating gas flows are newly added in FIGS. 7 and 8, respectively, and show a state in which the heat insulating material 7 is removed for convenience of explanation. In the figure, solid arrows indicate the flow of fuel gas, broken arrows indicate the flow of air for power generation, and dashed-dotted arrows indicate the flow of exhaust gas.

図12に示すように、水及び原燃料ガス(燃料ガス)は、蒸発器140の長手方向の一
端側に連結された燃料供給配管63から蒸発器140の上層に設けられた蒸発部140B
内に供給される。蒸発部140Bに供給された水は、蒸発器140の下層に設けられた排
気通路部140Aを流れる排気ガスにより加熱され水蒸気となる。この水蒸気と、燃料供
給配管63から供給された原燃料ガスとが、蒸発部140B内を下流方向に流れて行き、
混合部140C内で混合される。混合部140C内の混合ガスは、下層の排気通路部14
0Aを流れる排気ガスにより加熱される。
As shown in FIG. 12, water and raw fuel gas (fuel gas) are supplied from a fuel supply pipe 63 connected to one end of the evaporator 140 in the longitudinal direction to an evaporator 140B provided in an upper layer of the evaporator 140.
Supplied within. The water supplied to the evaporator 140B is heated by the exhaust gas flowing through the exhaust passage 140A provided below the evaporator 140 to become steam. This water vapor and the raw fuel gas supplied from the fuel supply pipe 63 flow downstream in the evaporator 140B,
The mixing is performed in the mixing section 140C. The mixed gas in the mixing section 140C is discharged to the lower exhaust passage section 14.
Heated by exhaust gas flowing through 0A.

混合部140C内で形成された混合ガス(燃料ガス)は、混合ガス供給管112を通っ
て、モジュール容器8内の改質器120に供給される。混合ガス供給管112は、排気通
路部140A,排気管171,及び排気通路172を順に通過しているため、これらの通
路を流れる排気ガスにより、混合ガス供給管112内の混合ガスは更に加熱される。
The mixed gas (fuel gas) formed in the mixing section 140C is supplied to the reformer 120 in the module container 8 through the mixed gas supply pipe 112. Since the mixed gas supply pipe 112 sequentially passes through the exhaust passage 140A, the exhaust pipe 171, and the exhaust passage 172, the mixed gas in the mixed gas supply pipe 112 is further heated by the exhaust gas flowing through these passages. You.

混合ガスは、改質器120内の混合ガス受入部120A内に流入し、ここから仕切り板
123aを通過して改質部120Bに流入する。混合ガスは、改質部120Bにおいて改
質されて燃料ガスとなる。こうして生成された燃料ガスは、仕切り板123bを通過して
、ガス排出部120Cに流入する。
The mixed gas flows into the mixed gas receiving section 120A in the reformer 120, and then passes through the partition plate 123a and flows into the reforming section 120B. The mixed gas is reformed in the reforming section 120B to become a fuel gas. The fuel gas thus generated passes through the partition plate 123b and flows into the gas discharge unit 120C.

更に、燃料ガスは、ガス排出部120Cから燃料ガス供給管64と水添脱硫器用水素取
出管65とに分岐する。そして、燃料ガス供給管64に流入した燃料ガスは、燃料ガス供
給管64の水平部64aに設けられた燃料供給孔64bからマニホールド66内に供給さ
れ、マニホールド66から各燃料電池セルユニット16内に供給される。
Further, the fuel gas branches from the gas discharge part 120C to a fuel gas supply pipe 64 and a hydrogen extraction pipe 65 for a hydrodesulfurizer. Then, the fuel gas flowing into the fuel gas supply pipe 64 is supplied into the manifold 66 from a fuel supply hole 64b provided in the horizontal portion 64a of the fuel gas supply pipe 64, and is supplied from the manifold 66 into each fuel cell unit 16. Supplied.

また、図12及び図13に示すように、発電用空気は、発電用空気導入管74から空気
通路161aに供給される。発電用空気は、空気通路161a,161b内において、プ
レートフィン162,163を通過する際に、これらプレートフィン162,163の下
部のモジュール容器8内に形成された排気通路172,173を通過する排気ガスとの間
で効率的な熱交換を行い、加熱されることとなる。特に、排気通路172内には、空気通
路161aのプレートフィン162に対応してプレートフィン175が設けられているの
で、発電用空気は、プレートフィン162とプレートフィン175とを介して、排気ガス
とより効率的な熱交換を行う。この後、発電用空気は、モジュール容器8の側板8bの下
部に設けられた複数の吹出口8fから燃料電池セル集合体12に向けて発電室10内に噴
射される。なお、本第1実施例では、燃料電池セル集合体12の側方部位には排気通路が
形成されていないため、この部位において発電用空気と排気ガスとの間の熱交換は行われ
ない。したがって、燃料電池セル集合体12の側方部位において、空気通路161b内の
発電用空気に上下方向の温度勾配が生じ難くなっている。
As shown in FIGS. 12 and 13, the power generation air is supplied from the power generation air introduction pipe 74 to the air passage 161a. When the power generation air passes through the plate fins 162 and 163 in the air passages 161a and 161b, the exhaust air passes through the exhaust passages 172 and 173 formed in the module container 8 below the plate fins 162 and 163. Efficient heat exchange is performed with the gas, and the gas is heated. In particular, since the plate fins 175 are provided in the exhaust passage 172 corresponding to the plate fins 162 of the air passage 161a, the power generation air is supplied to the exhaust gas through the plate fins 162 and the plate fins 175. Perform more efficient heat exchange. Thereafter, the air for power generation is injected into the power generation chamber 10 toward the fuel cell assembly 12 from a plurality of outlets 8f provided below the side plate 8b of the module container 8. In the first embodiment, since no exhaust passage is formed in the side portion of the fuel cell assembly 12, heat exchange between the power generation air and the exhaust gas is not performed in this portion. Therefore, in the side portion of the fuel cell assembly 12, a vertical temperature gradient is less likely to occur in the power generation air in the air passage 161b.

また、発電室10内で発電に利用されなかった燃料ガスは、図13に示すように、燃焼
室18で燃焼されて排気ガス(燃焼ガス)となり、モジュール容器8内を上昇していく。
具体的には、排気ガスは、排気通路173と排気通路174とに分岐して、改質器120
の外側面とモジュール容器8の側板8bとの間、及び、改質器120の貫通孔120bか
ら改質器120と排気ガス誘導部材130との間をそれぞれ通過する。このとき、排気通
路174を通過する排気ガスは、改質器120の貫通孔120bの上方に配置された凸状
段部131aによって幅方向に二分され、排気ガス誘導部材130の下部に留まることな
く排気通路173に向けて誘導され、排気通路173を流れる排気ガスに素早く合流され
る。
Further, the fuel gas not used for power generation in the power generation chamber 10 is burned in the combustion chamber 18 to become exhaust gas (combustion gas) as shown in FIG.
Specifically, the exhaust gas is branched into an exhaust passage 173 and an exhaust passage 174, and the reformer 120
, And the side plate 8b of the module container 8, and through the through hole 120b of the reformer 120, between the reformer 120 and the exhaust gas guide member 130, respectively. At this time, the exhaust gas passing through the exhaust passage 174 is bisected in the width direction by the convex step portion 131a disposed above the through hole 120b of the reformer 120, and does not stay at the lower portion of the exhaust gas guide member 130. The air is guided toward the exhaust passage 173 and quickly merges with the exhaust gas flowing through the exhaust passage 173.

その後、排気ガスは、排気ガス導入口172aから排気通路172に流入する。排気通
路172内では、排気ガスは、排気通路172を水平方向に流れていき、モジュール容器
8の天板8aの中央に形成された排気口111から流出する。
なお、排気ガスが排気通路173を上方へ流れていく際に、空気通路161b内に設け
られたプレートフィン163を介して、発電用空気と排気ガスとの間で熱交換が行われる
。また、排気ガスが排気通路172を水平方向に流れていく際に、排気通路172内に設
けられたプレートフィン175と、このプレートフィン175に対応して空気通路161
a内に設けられたプレートフィン162とを介して、発電用空気と排気ガスとの間で効率
的な熱交換が行われる。このようにして、排気ガスの熱により発電用空気が昇温される。
Thereafter, the exhaust gas flows into the exhaust passage 172 from the exhaust gas inlet 172a. In the exhaust passage 172, the exhaust gas flows in the exhaust passage 172 in the horizontal direction, and flows out from an exhaust port 111 formed at the center of the top plate 8a of the module container 8.
When the exhaust gas flows upward through the exhaust passage 173, heat is exchanged between the power generation air and the exhaust gas via the plate fins 163 provided in the air passage 161b. When the exhaust gas flows in the exhaust passage 172 in the horizontal direction, a plate fin 175 provided in the exhaust passage 172 and an air passage 161 corresponding to the plate fin 175 are provided.
Through the plate fins 162 provided in a, efficient heat exchange is performed between the power generation air and the exhaust gas. In this way, the power generation air is heated by the heat of the exhaust gas.

そして、排気口111から流出した排気ガスは、モジュール容器8の外部に設けられた
排気管171を通過して蒸発器140の排気通路部140Aに流入し、排気通路部140
Aを通過した後、蒸発器140から排気ガス排出管82へ排出される。排気ガスは、蒸発
器140の排気通路部140Aを流れる際に、上述したように、蒸発器140の混合部1
40C内の混合ガス及び蒸発部140B内の水と熱交換を行う。
Then, the exhaust gas flowing out of the exhaust port 111 passes through an exhaust pipe 171 provided outside the module container 8 and flows into the exhaust passage 140A of the evaporator 140.
After passing through A, it is discharged from the evaporator 140 to the exhaust gas discharge pipe 82. When the exhaust gas flows through the exhaust passage section 140A of the evaporator 140, as described above, the mixing section 1 of the evaporator 140
Heat exchange is performed with the mixed gas in 40C and the water in the evaporating section 140B.

次に、図14〜図18を参照して、本第1実施例の改質器の作用について説明する。図
14は、本発明の第1実施例による固体酸化物形燃料電池装置の燃料電池モジュールの上
部の部分断面図であり、図15は、改質器の周囲を流れる排気ガスの説明図であり、図1
6及び図17は、それぞれ改質器及び排気ガス誘導部材の側面断面斜視図及び正面断面斜
視図であり、図18は、改質器の貫通孔を流れる排気ガスの説明図である。
Next, the operation of the reformer of the first embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 14 is a partial cross-sectional view of the upper part of the fuel cell module of the solid oxide fuel cell device according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 15 is an explanatory diagram of exhaust gas flowing around the reformer. , FIG.
6 and 17 are a side cross-sectional perspective view and a front cross-sectional perspective view of a reformer and an exhaust gas guiding member, respectively. FIG. 18 is an explanatory diagram of exhaust gas flowing through a through hole of the reformer.

図14に示すように、発電室10内に供給された発電用空気は、上方へ向けて移動し(
図14の破線矢印参照)、燃焼室18でオフガスを燃焼させて排気ガスとなる。改質器1
20に貫通孔120bが形成されていない場合には、排気ガスは、燃焼室18から、排気
通路173(モジュール容器8の側板8bの内面に沿って延びる)のみを通って、モジュ
ール容器8内の上部へ向けて移動することになる。この場合、発電用空気の流路分布は、
燃料電池セル集合体12に対して、上面視幅方向の両端部付近に偏ったものとなり、中央
部分の燃料電池セルユニット16への空気供給が十分でなくなり、この部分の燃料電池セ
ルユニット16を劣化させてしまうおそれがあった。
As shown in FIG. 14, the power generation air supplied into the power generation chamber 10 moves upward (
The off-gas is burned in the combustion chamber 18 to become exhaust gas (see the broken arrow in FIG. 14). Reformer 1
When the through hole 120b is not formed in the module 20, the exhaust gas passes from the combustion chamber 18 only through the exhaust passage 173 (extending along the inner surface of the side plate 8b of the module container 8), and the exhaust gas in the module container 8 It will move towards the top. In this case, the flow distribution of the air for power generation is
With respect to the fuel cell assembly 12, the fuel cell unit 12 is biased toward both ends in the width direction when viewed from above, and the air supply to the fuel cell unit 16 in the central portion is not sufficient. There was a risk of deterioration.

そこで、本第1実施例では、改質器120に貫通孔120bを設けることにより、排気
通路174(改質器120の貫通孔120bから改質器120と排気ガス誘導部材130
との間に延びる)を形成している。これにより、本第1実施例では、排気ガスは、燃焼室
18から、排気通路174と排気通路173とに分岐して、モジュール容器8内の上部へ
向けて移動することができる(図15参照)。
Therefore, in the first embodiment, by providing the through hole 120b in the reformer 120, the exhaust passage 174 (from the through hole 120b of the reformer 120 to the reformer 120 and the exhaust gas guiding member 130) is provided.
And extending between them). Accordingly, in the first embodiment, the exhaust gas is branched from the combustion chamber 18 into the exhaust passage 174 and the exhaust passage 173, and can move toward the upper part in the module container 8 (see FIG. 15). ).

また、本第1実施例では、特に、排気通路174と排気通路173を流れる排気ガスの
流量比が所定値になるように、特定的には、排気通路173よりも排気通路174を流れ
る排気ガスの流量が大きくなるように、排気通路173の通路断面積,改質器120の上
側での排気通路174の通路断面積,貫通孔120bの開口面積や角部R形状,後述する
連結凹部等が寸法設計されている。これにより、改質器120と燃料電池セル集合体12
との距離が接近していたとしても、排気ガスを確実に排気通路174へ流すことができる
。このため、本第1実施例では、このような排気ガスの流れに伴い、発電用空気の流れは
、上面視で燃料電池セル集合体12の幅方向の両端部付近に偏ることなく、中央部分へも
流れるため、発電室10内での発電用空気の空気供給量のムラが抑制され、発電用空気の
流れが均等化され易くなる。
In the first embodiment, in particular, the exhaust gas flowing through the exhaust passage 174 rather than the exhaust passage 173 so that the flow ratio of the exhaust gas flowing through the exhaust passage 174 and the exhaust passage 173 becomes a predetermined value. The passage cross-sectional area of the exhaust passage 173, the passage cross-sectional area of the exhaust passage 174 above the reformer 120, the opening area of the through hole 120b, the corner R-shape, and the connecting recess described later are so increased that the flow rate of The dimensions are designed. Thereby, the reformer 120 and the fuel cell assembly 12
, The exhaust gas can be surely flown to the exhaust passage 174. For this reason, in the first embodiment, the flow of the air for power generation is not biased to the vicinity of both ends in the width direction of the fuel cell assembly 12 in a top view, and the flow of the air for power generation is caused by the flow of the exhaust gas. Therefore, unevenness in the air supply amount of the power generation air in the power generation chamber 10 is suppressed, and the flow of the power generation air is easily equalized.

また、本第1実施例では、改質器120は、その底面に衝突する排気ガスによって加熱
された後、排気通路173を通過する排気ガスにより幅方向の側方から加熱されると共に
、貫通孔120bを通過する排気ガスにより中央部からも加熱される。このように、第1
実施例では、排気ガスによる改質器120の加熱を効率良く行うことができる。
In the first embodiment, the reformer 120 is heated from the side in the width direction by the exhaust gas passing through the exhaust passage 173 after being heated by the exhaust gas impinging on the bottom surface of the reformer 120. The exhaust gas passing through 120b is also heated from the center. Thus, the first
In this embodiment, the reformer 120 can be efficiently heated by the exhaust gas.

また、本第1実施例では、上面視で改質器120の貫通孔120bとモジュール容器8
の排気口111とが少なくとも部分的に重なり合うように形成されている。より好適には
、上面視で排気口111は、貫通孔120bの点対称な位置である、貫通孔120bの長
手方向及び幅方向の中央部に配置されている。また、上面視で排気口111及び貫通孔1
20bは、燃料電池セル集合体12の中央部分に配置されている。
Further, in the first embodiment, the through hole 120b of the reformer 120 and the module container 8 are viewed from above.
Is formed so as to at least partially overlap with the exhaust port 111. More preferably, the exhaust port 111 is disposed at a central portion in the longitudinal direction and the width direction of the through hole 120b, which is a point symmetrical position of the through hole 120b in a top view. Further, the exhaust port 111 and the through hole 1 are viewed from the top.
Reference numeral 20b is disposed at the center of the fuel cell assembly 12.

仮に、排気口111が、上面視で貫通孔120bに対して幅方向にずれて配置されてい
る場合には、貫通孔120bから排気口111への排気ガスの流れが、少なくとも幅方向
において不均等又は非対称になる。そして、このような排気ガスの流れに伴って、発電用
空気の流れも幅方向において不均等になる。しかしながら、本第1実施例では、排気口1
11と貫通孔120bが上面視でモジュール容器8の中央部分に配置され、且つ、互いに
重なり合う構成となっているため、貫通孔120bから排気口111への排気ガスの流れ
が、少なくとも幅方向において均等になり、発電用空気の流れも幅方向において均等にな
る。なお、改質器120も上面視でモジュール容器8の中央位置に配置されている。これ
により、発電用空気の流路分布の偏りが抑制されて、中央部分及び両端部付近を含んで略
均等に燃料電池セルユニット16へ発電用空気を十分に供給することができるため、燃料
電池セルユニット16の劣化を抑制することが可能となる。
If the exhaust port 111 is disposed in the width direction with respect to the through hole 120b in a top view, the flow of the exhaust gas from the through hole 120b to the exhaust port 111 is uneven at least in the width direction. Or it becomes asymmetric. With the flow of the exhaust gas, the flow of the power generation air also becomes uneven in the width direction. However, in the first embodiment, the exhaust port 1
11 and the through-hole 120b are arranged at the central portion of the module container 8 in a top view and overlap each other, so that the flow of the exhaust gas from the through-hole 120b to the exhaust port 111 is uniform at least in the width direction. And the flow of the air for power generation is also uniform in the width direction. The reformer 120 is also arranged at the center of the module container 8 when viewed from above. Thereby, the bias of the flow distribution of the power generation air is suppressed, and the power generation air can be sufficiently supplied to the fuel cell unit 16 substantially uniformly including the central portion and the vicinity of both ends. Deterioration of the cell unit 16 can be suppressed.

また、本第1実施例では、改質器120の幅方向において、排気ガスの流量が対称(線
対称)となるように、即ち、貫通孔120bを挟んで両側の排気通路173の流量が均等
で流路分布の偏りがなくなるように、貫通孔120bは、上面視で改質器120を少なく
とも幅方向に略等分に区分けするように線対称に形成されている。なお、本第1実施例で
は、貫通孔120bは、上面視で改質器120を長手方向にも略等分に区分けするように
線対称に形成されている。
In the first embodiment, the flow rate of the exhaust gas is symmetrical (linearly symmetric) in the width direction of the reformer 120, that is, the flow rates of the exhaust passages 173 on both sides of the through hole 120b are equal. The through-hole 120b is formed line-symmetrically so as to divide the reformer 120 at least approximately equally in the width direction when viewed from above, so that the flow path distribution is not biased. In the first embodiment, the through holes 120b are formed in line symmetry so as to divide the reformer 120 in the longitudinal direction substantially equally in a top view.

また、本第1実施例では、図16及び図17に示されているように、改質器120の貫
通孔120bは、上面視略長円形であり、長手方向に延びるように形成されている。また
、改質器120のハウジングは、上側ケース121及び下側ケース122からなる。上側
ケース121及び下側ケース122の各々には、幅方向の両端部から貫通孔120bを連
結するように内方へ窪んだ連結凹部121a,122aが形成されている。本第1実施例
では、連結凹部121a,122aは、それぞれ長手方向に離間して2つずつ形成されて
いる。
In the first embodiment, as shown in FIGS. 16 and 17, the through-hole 120b of the reformer 120 is substantially oblong in a top view and formed to extend in the longitudinal direction. . The housing of the reformer 120 includes an upper case 121 and a lower case 122. In each of the upper case 121 and the lower case 122, connection concave portions 121a and 122a which are depressed inward so as to connect the through holes 120b from both ends in the width direction are formed. In the first embodiment, two connecting recesses 121a and 122a are formed separately from each other in the longitudinal direction.

連結凹部122aは、燃焼室18から上昇してきた排気ガスが改質器120の下側ケー
ス122の底面に衝突すると、この排気ガスを幅方向の両側、即ち、貫通孔120b(排
気通路174)及びモジュール容器8の側板8bに沿った排気通路173に誘導する。こ
れにより、本第1実施例では、排気通路173に排気ガスの流れが偏ることなく、貫通孔
120bに排気ガスを積極的に供給することが可能となる。
When the exhaust gas rising from the combustion chamber 18 collides with the bottom surface of the lower case 122 of the reformer 120, the connecting recess 122a transfers the exhaust gas to both sides in the width direction, that is, the through holes 120b (the exhaust passage 174) and The module 8 is guided to an exhaust passage 173 along the side plate 8b. Thus, in the first embodiment, it is possible to positively supply the exhaust gas to the through-hole 120b without the flow of the exhaust gas being biased to the exhaust passage 173.

また、連結凹部121a,122aは、改質器120の内部空間へ向けて突出している
。具体的には、連結凹部121a,122aは、改質器120内の改質部120Bの流路
を狭めるように内部空間へ向けて突出している。このため、混合ガスは、連結凹部121
a,122aによる突出部分によって流路を変更しながら改質部120Bを流れるので、
混合ガスと改質触媒との接触機会及び接触時間が増える。これにより、本第1実施例では
、混合ガスの改質効率を向上させることができる。さらに、改質触媒は改質器120の周
囲を流れる排気ガスにより所定温度まで昇温されるが、混合ガスと改質触媒との接触機会
・接触時間が増えることにより、昇温した改質触媒によって混合ガスを効率良く加熱する
ことができる。
The connection recesses 121a and 122a protrude toward the internal space of the reformer 120. Specifically, the connection recesses 121a and 122a protrude toward the internal space so as to narrow the flow path of the reforming section 120B in the reformer 120. Therefore, the mixed gas is supplied to the connection recess 121.
a, 122a, while flowing through the reforming section 120B while changing the flow path,
The contact opportunity and contact time between the mixed gas and the reforming catalyst increase. Thus, in the first embodiment, the reforming efficiency of the mixed gas can be improved. Further, the temperature of the reforming catalyst is raised to a predetermined temperature by the exhaust gas flowing around the reformer 120. However, the contact opportunity and the contact time between the mixed gas and the reforming catalyst increase, so that the temperature of the reforming catalyst is raised. Thus, the mixed gas can be efficiently heated.

また、本第1実施例では、上側ケース121及び下側ケース122は、同一の原ケース
部材から形成されている。即ち、原ケース部材は、金属材料を所定の型を用いて成形(例
えば、絞り加工)したものである。そして、同一の原ケース部材を加工することにより、
上側ケース121と下側ケース122がそれぞれ形成される。このため、低コスト化と組
み立て性の向上を両立することができる。また、改質器120のケースを1パーツ構成と
すると、絞り加工では嵩高のケースを形成できないが、本第1実施例では、改質器120
のケースを上側ケース121及び下側ケース122による2パーツ構成としているため、
嵩高なケースを形成することができる。このため、容積を同一とした場合には、より底面
積の小さな小型の改質器とすることができる。
In the first embodiment, the upper case 121 and the lower case 122 are formed from the same original case member. That is, the original case member is formed by molding (for example, drawing) a metal material using a predetermined mold. And by processing the same original case member,
An upper case 121 and a lower case 122 are formed, respectively. For this reason, cost reduction and improvement in assemblability can both be achieved. Further, if the case of the reformer 120 is formed of one part, a bulky case cannot be formed by drawing, but in the first embodiment, the reformer 120 is not formed.
Is a two-part configuration with an upper case 121 and a lower case 122,
A bulky case can be formed. Therefore, when the volume is the same, a small reformer having a smaller bottom area can be obtained.

上側ケース121と下側ケース122は、それぞれ外周側のフランジ部121b,12
2bと、貫通孔120bを形成する内周側のフランジ部121c,122cを有しており
、これらフランジ部を重ね合せた状態で溶接固定されている。外周側のフランジ部121
b,122bは、同一の幅を有しており、ケースの側方から容易に溶接作業を行うことが
可能である。これに対して、内周側のフランジ部121c,122cが同一の幅を有して
いた場合には、これらフランジ部を側方から溶接作業を行うことは困難であり、組み立て
性が悪い。このため、本第1実施例では、内周側のフランジ部121cは、フランジ部1
22cよりも幅が狭くなるように原ケース部材から加工されている(図17参照)。この
ため、フランジ部121c,122cは、これらフランジ部の段差を利用して上側から溶
接作業を容易に行うことが可能となり、組み立て性を向上させることができる。
The upper case 121 and the lower case 122 are respectively provided with flange portions 121b and 121 on the outer peripheral side.
2b and inner peripheral flange portions 121c and 122c forming a through hole 120b, and these flange portions are welded and fixed in a state of being overlapped. Outer flange 121
b and 122b have the same width, and the welding operation can be easily performed from the side of the case. On the other hand, when the inner flange portions 121c and 122c have the same width, it is difficult to perform welding work on these flange portions from the side, resulting in poor assemblability. Therefore, in the first embodiment, the flange portion 121c on the inner peripheral side is
It is processed from the original case member so as to be narrower than 22c (see FIG. 17). For this reason, the flange portions 121c and 122c can easily perform welding work from the upper side using the steps of the flange portions, and can improve the assemblability.

また、上側ケース121及び下側ケース122は、その内側面の角部(貫通孔120b
の角部を含む)は、所定の曲率半径を有するR形状となるように湾曲形状とされている(
図16及び図15の破線部A参照)。曲率半径は、1.0mm〜30mmが好ましい。こ
のため、本第1実施例では、ガスが改質器120の内部を通過する際に、角部にガスが滞
留することが防止されるので、容器内にデッドスペースがなくなり改質触媒に対して均一
にガスを流通させ易くなる。
Further, the upper case 121 and the lower case 122 are provided at the corners (the through holes 120b
Are formed into a curved shape so as to have an R shape having a predetermined radius of curvature (
16 and 15 (see broken line portion A). The radius of curvature is preferably from 1.0 mm to 30 mm. For this reason, in the first embodiment, when the gas passes through the inside of the reformer 120, the gas is prevented from staying in the corners, so that there is no dead space in the container and the reforming catalyst Gas can be easily distributed uniformly.

また、貫通孔120bの周面と下側ケース122の下面との接続部分又は角部は、貫通
孔120bの周縁(連結凹部122aの部分も含む)にわたって、所定の曲率半径となる
ようにR形状に形成されている(図17の破線部A参照)。即ち、図18に示されている
ように、改質器120のケース断面は、改質器120の底面から貫通孔120bの周面(
側面)にかけて、外側に向けて凸状となるR形状となっている。
Further, a connection portion or a corner portion between the peripheral surface of the through hole 120b and the lower surface of the lower case 122 has an R-shape so as to have a predetermined radius of curvature over the peripheral edge (including the connection concave portion 122a) of the through hole 120b. (See broken line portion A in FIG. 17). That is, as shown in FIG. 18, the cross section of the case of the reformer 120 extends from the bottom surface of the reformer 120 to the peripheral surface of the through hole 120 b (
(Side), and has an R shape that is convex toward the outside.

貫通孔120bの周面と下側ケース122の底面との角部が所定の曲率半径の断面円弧
状に形成されていることにより、下側ケース122に衝突した排気ガスは貫通孔120b
に向けて誘導され易くなる。そして、このような排気ガスの流れに引っ張られて、発電用
空気も貫通孔120bに向けて誘導される。しかしながら、曲率半径が大きくなり過ぎる
と、貫通孔120bへ誘導される発電用空気が多くなり過ぎて、改質器120の外周側を
通過する発電用空気が少なくなり過ぎ、発電室10内での発電用空気の流路分布が不均等
になってしまう。
Since the corner between the peripheral surface of the through hole 120b and the bottom surface of the lower case 122 is formed in a circular cross section having a predetermined radius of curvature, the exhaust gas that has collided with the lower case 122 can be discharged through the through hole 120b.
It becomes easy to be guided toward. Then, the air for power generation is also guided toward the through-hole 120b by the flow of the exhaust gas. However, when the radius of curvature is too large, the amount of power generation air guided to the through-hole 120b becomes too large, and the amount of power generation air passing through the outer peripheral side of the reformer 120 becomes too small. The distribution of the flow path of the air for power generation becomes uneven.

このため、本第1実施例では、排気通路173と排気通路174での発電用空気の流量
比が適宜な値になるように、角部の曲率半径が1.0mm〜30mmに設定されており、
これにより、中央部分及び周縁部分に配置された燃料電池セルユニット16にそれぞれ十
分な発電用空気を行き渡らせることができる。
For this reason, in the first embodiment, the radius of curvature of the corner is set to 1.0 mm to 30 mm so that the flow ratio of the power generation air in the exhaust passage 173 and the exhaust passage 174 becomes an appropriate value. ,
Thereby, sufficient power generation air can be distributed to the fuel cell units 16 arranged in the central portion and the peripheral portion, respectively.

次に、図14を参照して、本第1実施例の排気ガス誘導部材の作用について説明する。
本第1実施例では、蒸発器140をモジュール容器8の外部に配置しており、この配置
により、モジュール容器8内で水の蒸発熱による局所的な温度低下(排気ガスの温度低下
を含む)を防止し、排気ガスと発電用空気との熱交換をより効率的に行うように構成され
ている。したがって、本第1実施例では、燃料電池セルユニット16の側方部分で熱交換
を行うことを回避して、モジュール容器8の天板8a付近の限定された部位のみで実質的
な熱交換を行うことを可能としている。
Next, the operation of the exhaust gas guide member of the first embodiment will be described with reference to FIG.
In the first embodiment, the evaporator 140 is arranged outside the module container 8, and this arrangement causes a local temperature decrease (including a temperature decrease of exhaust gas) due to the heat of evaporation of water in the module container 8. And the heat exchange between the exhaust gas and the air for power generation is performed more efficiently. Therefore, in the first embodiment, it is possible to avoid performing the heat exchange in the side portion of the fuel cell unit 16 and to perform the substantial heat exchange only in the limited portion near the top plate 8a of the module container 8. It is possible to do.

このため、本第1実施例では、天板8aを挟んでその上下に空気通路161a,排気通
路172が形成され、この部分で実質的な熱交換が行われるように構成されている。しか
しながら、装置の小型化を図る場合には、天板8aの面積も小さくなるため、十分な熱交
換を行うための面積が確保できなくなるおそれがある。そこで、本第1実施例では、排気
通路172の入口と出口における排気ガスの温度差を可能な限り大きく維持することによ
り、高い熱交換効率を達成するように構成している。
For this reason, in the first embodiment, the air passage 161a and the exhaust passage 172 are formed above and below the top plate 8a, and substantial heat exchange is performed in this portion. However, when the size of the apparatus is reduced, the area of the top plate 8a is also reduced, so that an area for performing sufficient heat exchange may not be secured. Therefore, the first embodiment is configured to achieve high heat exchange efficiency by maintaining the temperature difference between the exhaust gas at the inlet and the outlet of the exhaust passage 172 as large as possible.

このため、本第1実施例では、排気ガス誘導部材130を採用している。排気ガス誘導
部材130は、貫通孔120bを通過して上昇してきた排気ガスを、貫通孔120bと向
かい合うように下方に向けて突出する凸状段部131aに衝突させ、幅方向に方向付けて
、速やかに排気ガス導入口172aに誘導する。これにより、排気ガスは、排気ガス誘導
部材130の底面付近に滞留することなく、素早く排気ガス導入口172aに向けて誘導
される。
For this reason, in the first embodiment, the exhaust gas guide member 130 is employed. The exhaust gas guiding member 130 collides the exhaust gas, which has risen through the through hole 120b, with the convex step 131a projecting downward so as to face the through hole 120b, and is directed in the width direction. It is quickly guided to the exhaust gas inlet 172a. Thus, the exhaust gas is quickly guided toward the exhaust gas inlet 172a without staying near the bottom surface of the exhaust gas guide member 130.

排気ガス誘導部材130の上部には熱交換部として機能する排気通路172が形成され
ているため、排気ガス誘導部材130の上部の排気ガスは下部の排気ガスよりも低温であ
る。したがって、排気通路174内で排気ガスが排気ガス誘導部材130の底面付近に滞
留すると、排気ガス誘導部材130を介して排気通路172内の排気ガスとの間で熱交換
が生じて、排気通路174内の排気ガスの温度が低下するおそれがある。また、排気通路
174内の排気ガスは、改質器120の上面や排気ガス誘導部材130の下面を通して熱
を奪われるおそれがある。しかしながら、本第1実施例では、排気ガス誘導部材130の
底面に凸状段部131aを設けたことにより、改質器120の貫通孔120bを通過して
上昇してきた高温の排気ガスを、排気ガス誘導部材130の底面付近に滞留させることな
く、速やかに側方に誘導することができるので、高い温度を維持したまま排気ガス導入口
172aに到達させることが可能となる。
Since the exhaust passage 172 functioning as a heat exchange part is formed in the upper part of the exhaust gas guide member 130, the exhaust gas in the upper part of the exhaust gas guide member 130 is lower in temperature than the lower exhaust gas. Therefore, when the exhaust gas stays near the bottom surface of the exhaust gas guide member 130 in the exhaust passage 174, heat exchange occurs with the exhaust gas in the exhaust passage 172 via the exhaust gas guide member 130, and the exhaust passage 174 There is a possibility that the temperature of the exhaust gas in the interior may decrease. Further, the exhaust gas in the exhaust passage 174 may lose heat through the upper surface of the reformer 120 and the lower surface of the exhaust gas guide member 130. However, in the first embodiment, since the convex step 131a is provided on the bottom surface of the exhaust gas guide member 130, the high-temperature exhaust gas that has risen through the through-hole 120b of the reformer 120 can be exhausted. Since the gas can be guided to the side quickly without staying near the bottom surface of the gas guide member 130, it is possible to reach the exhaust gas inlet 172a while maintaining a high temperature.

また、排気通路172では、幅方向の両端部(排気通路172の入口である排気ガス導
入口172a)から中央部(特に、排気通路172の出口である排気口111)に向けて
排気ガスが流れる際に、発電用空気との熱交換が行われるため、排気ガス誘導部材130
の凹部132a付近(図14の破線部A参照)での排気ガスの温度が最も低くなる。特に
、凹部132aの長手方向の中央部分に配置された排気口111付近の温度が最も低くな
る。一方、排気通路174では、改質器120の貫通孔120bの上方、即ち、排気ガス
誘導部材130の凸状段部131a付近(図14の破線部B参照)の温度が最も高くなる
Further, in the exhaust passage 172, the exhaust gas flows from both ends in the width direction (the exhaust gas inlet 172a which is the inlet of the exhaust passage 172) toward the center (in particular, the exhaust outlet 111 which is the outlet of the exhaust passage 172). At this time, since heat exchange with the air for power generation is performed, the exhaust gas guiding member 130
The temperature of the exhaust gas in the vicinity of the concave portion 132a (see the broken line portion A in FIG. 14) becomes the lowest. In particular, the temperature in the vicinity of the exhaust port 111 arranged at the central portion in the longitudinal direction of the concave portion 132a becomes the lowest. On the other hand, in the exhaust passage 174, the temperature above the through hole 120b of the reformer 120, that is, in the vicinity of the convex step 131a of the exhaust gas guide member 130 (see the broken line B in FIG. 14) is the highest.

最も温度が低い破線部Aの領域と最も温度が高い破線部Bの領域(図14参照)とは、
排気ガス誘導部材130を介して上下に位置するため、直線的な離間距離は小さい。この
ため、これらの領域間で熱交換が行われてしまうと、排気ガスの入口温度が低下するおそ
れがある。そこで、本第1実施例では、排気ガス誘導部材130のケース部材内にガス溜
135(ガス室)を形成し、このガス溜135を断熱材として機能させている。これによ
り、本第1実施例では、排気ガス誘導部材130の上下の空間(即ち、排気通路172と
排気通路174)との間、特に図14の破線部A及びBの領域間の熱交換が遮断されるた
め、改質器120の貫通孔120bを通過して上昇してきた高温の排気ガスの温度低下が
防止され、高温状態に維持したまま排気ガス導入口172aへ流出させて、排気ガスの入
口温度を高温に維持することができる。
The region of the broken line portion A where the temperature is the lowest and the region of the broken line portion B where the temperature is the highest (see FIG. 14)
Since it is located up and down via the exhaust gas guide member 130, the linear separation distance is small. For this reason, if heat exchange is performed between these regions, the exhaust gas inlet temperature may decrease. Therefore, in the first embodiment, a gas reservoir 135 (gas chamber) is formed in the case member of the exhaust gas guide member 130, and the gas reservoir 135 functions as a heat insulating material. Thus, in the first embodiment, heat exchange between the space above and below the exhaust gas guide member 130 (that is, the exhaust passage 172 and the exhaust passage 174), particularly between the regions indicated by broken lines A and B in FIG. Since the high-temperature exhaust gas that has passed through the through-hole 120b of the reformer 120 is prevented from lowering, the temperature of the high-temperature exhaust gas is prevented from dropping. The inlet temperature can be kept high.

また、排気ガス誘導部材130が断熱材として機能するため、排気通路172内の排気
ガスの熱が排気ガス誘導部材130によって奪われることが抑制され、排気通路172内
の排気ガスと空気通路161a内の発電用空気との間の熱交換を促進させることができる

さらに、排気通路172において、排気ガス誘導部材130の上部誘導板132が熱反
射板として機能するため、上部誘導板132からの輻射熱を排気ガス及び空気に与えるこ
とができる。これにより、本第1実施例では、熱交換部でのより高い熱交換効率を達成す
ることができる。
Further, since the exhaust gas guide member 130 functions as a heat insulating material, the heat of the exhaust gas in the exhaust passage 172 is suppressed from being taken away by the exhaust gas guide member 130, and the exhaust gas in the exhaust passage 172 and the air passage 161a are prevented. Heat exchange with the power generation air can be promoted.
Further, in the exhaust passage 172, since the upper guide plate 132 of the exhaust gas guide member 130 functions as a heat reflecting plate, radiant heat from the upper guide plate 132 can be given to the exhaust gas and the air. Thereby, in the first embodiment, higher heat exchange efficiency in the heat exchange section can be achieved.

また、排気ガス誘導部材130は、伝熱性を有する部材(例えば、金属材料等)で形成
されており、それ自体が熱伝導させる。したがって、高温の排気ガスが排気ガス誘導部材
130の凸状段部131aに衝突することにより凸状段部131aが加熱されると、凸状
段部131aから排気ガス誘導部材130の他の部位への熱伝導を完全に遮断することは
できない。このため、排気ガス誘導部材130の上面への熱伝導も生じ得る。そうすると
、排気ガス誘導部材130の上面において、熱交換部を構成する排気通路172の上流側
と下流側の温度差が縮小され、熱交換効率の向上に不利となる。
Further, the exhaust gas guide member 130 is formed of a member having heat conductivity (for example, a metal material or the like), and conducts heat itself. Therefore, when the high-temperature exhaust gas collides with the convex step 131a of the exhaust gas guiding member 130 and the convex step 131a is heated, the convex step 131a moves to another portion of the exhaust gas guiding member 130. Cannot completely shut off the heat conduction. For this reason, heat conduction to the upper surface of the exhaust gas guide member 130 may also occur. Then, on the upper surface of the exhaust gas guide member 130, the temperature difference between the upstream side and the downstream side of the exhaust passage 172 constituting the heat exchange part is reduced, which is disadvantageous for improving the heat exchange efficiency.

そこで、本第1実施例では、排気ガス誘導部材130の上面のうち排気ガスの温度が最
も低くなる排気通路172の下流側の部位(即ち、幅方向の中央部分)に凹部132aを
形成することにより、排気通路172内で排気ガスの本流部分が通過する部分(凹部13
2aが形成された部位以外の通路高さ位置であり、図14ではプレートフィン175が位
置する高さ位置)と排気ガス誘導部材130の凹部132aの底面との間の距離を大きく
している。これにより、排気通路172の下流側の部位において、排気ガスと排気ガス誘
導部材130との間で熱交換が起き難くなり、凸状段部131aから凹部132aへの熱
伝導が抑制される。即ち、凹部132aが熱伝導により一旦昇温した後は、凹部132a
付近で排気ガスとの熱交換が起き難いため、凹部132aの温度は低下し難くなる。これ
により、本第1実施例では、熱交換部でのより高い熱交換効率を達成することができる。
Therefore, in the first embodiment, the concave portion 132a is formed in a portion of the upper surface of the exhaust gas guide member 130 on the downstream side of the exhaust passage 172 where the temperature of the exhaust gas is lowest (that is, the central portion in the width direction). As a result, a portion through which the main stream portion of the exhaust gas passes in the exhaust passage 172 (the concave portion 13)
The distance between the passage height position other than the portion where 2a is formed and the height position where the plate fin 175 is located in FIG. 14) and the bottom surface of the recess 132a of the exhaust gas guide member 130 are increased. Accordingly, heat exchange between the exhaust gas and the exhaust gas guiding member 130 is less likely to occur at the downstream side of the exhaust passage 172, and heat conduction from the convex step 131a to the concave 132a is suppressed. That is, once the temperature of the recess 132a is increased by heat conduction, the recess 132a
Since heat exchange with the exhaust gas hardly occurs in the vicinity, the temperature of the concave portion 132a does not easily decrease. Thereby, in the first embodiment, higher heat exchange efficiency in the heat exchange section can be achieved.

また、混合ガス供給管112は、排気口111からモジュール容器8内を通って、改質
器120へ配管されている。このため、混合ガス供給管112内の混合ガスをモジュール
容器8内で予熱することができるが、この予熱により排気ガスの熱が奪われるため、熱交
換効率の向上にとって不利となる。そこで、本第1実施例では、排気ガスの温度が最も低
くなっている排気通路172の下流側にある排気ガス誘導部材130の凹部132a内に
混合ガス供給管112を配置することにより、熱交換部での熱交換前の高温の排気ガスで
はなく、熱交換後の低温の排気ガスによって混合ガス供給管112を昇温させるように構
成されている。これにより、排気ガスの熱が混合ガス供給管112によって過剰に奪われ
ることが抑制され、混合ガスを予熱する効率(熱交換効率)を低減することができる。
Further, the mixed gas supply pipe 112 is connected to the reformer 120 from the exhaust port 111 through the inside of the module container 8. For this reason, the mixed gas in the mixed gas supply pipe 112 can be preheated in the module container 8, but this preheating removes the heat of the exhaust gas, which is disadvantageous for improving the heat exchange efficiency. Therefore, in the first embodiment, the heat exchange is performed by disposing the mixed gas supply pipe 112 in the concave portion 132a of the exhaust gas guide member 130 downstream of the exhaust passage 172 where the temperature of the exhaust gas is lowest. The temperature of the mixed gas supply pipe 112 is raised by the low-temperature exhaust gas after the heat exchange, not by the high-temperature exhaust gas before the heat exchange in the section. Thereby, the heat of the exhaust gas is prevented from being excessively taken by the mixed gas supply pipe 112, and the efficiency of preheating the mixed gas (heat exchange efficiency) can be reduced.

次に、図19〜図24を参照して、本第1実施例の熱交換器の作用について説明する。
図19は、本発明の第1実施例による固体酸化物形燃料電池装置の熱交換部の横断面図で
あり、図20は、モジュール容器の天板と排気管の接続部分の説明図であり、図21は、
モジュール容器の天板上の発電用空気供給通路の説明図であり、図22は、モジュール容
器の天板下の排気通路の説明図であり、図23は、プレートフィンの斜視図であり、図2
4は、空気通路カバーの側板とモジュール容器の側板との間に配置されたプレートフィン
の説明図である。
Next, the operation of the heat exchanger of the first embodiment will be described with reference to FIGS.
FIG. 19 is a cross-sectional view of a heat exchange unit of the solid oxide fuel cell device according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 20 is an explanatory diagram of a connection portion between a top plate of a module container and an exhaust pipe. , FIG.
FIG. 22 is an explanatory diagram of a power generation air supply passage on a top plate of the module container, FIG. 22 is an explanatory diagram of an exhaust passage below the top plate of the module container, and FIG. 23 is a perspective view of a plate fin. 2
FIG. 4 is an explanatory view of a plate fin arranged between the side plate of the air passage cover and the side plate of the module container.

図19に示すように、空気通路カバー160は、モジュール容器8に対して、長手方向
の一端側(図19の右側)にやや偏った位置に取り付けられている。具体的には、モジュ
ール容器8の長手方向の他端側では、水添脱硫器用水素取出管65が天板8aを貫通して
上方に延びているが、空気通路カバー160は、水添脱硫器用水素取出管65を避けてモ
ジュール容器8の長手方向の一端側にずらして配置されている。これにより、空気通路カ
バー160には、水添脱硫器用水素取出管65を貫通させるための貫通孔を設けることが
不要になる。また、空気通路カバー160に貫通孔を設けた場合には、水添脱硫器用水素
取出管65を貫通孔において溶接等により気密的に固定する必要があるが、このような複
雑な加工工程も不要となる。
As shown in FIG. 19, the air passage cover 160 is attached to the module container 8 at a position slightly deviated to one end in the longitudinal direction (the right side in FIG. 19). Specifically, at the other end of the module container 8 in the longitudinal direction, the hydrogen extraction pipe 65 for the hydrodesulfurizer extends upward through the top plate 8a. The module container 8 is arranged so as to be shifted to one end in the longitudinal direction so as to avoid the hydrogen extraction pipe 65. This eliminates the need for the air passage cover 160 to have a through hole for penetrating the hydrogen removal pipe 65 for the hydrodesulfurizer. Further, when a through hole is provided in the air passage cover 160, the hydrogen extraction pipe 65 for the hydrodesulfurizer needs to be hermetically fixed by welding or the like in the through hole, but such a complicated processing step is not required. It becomes.

また、図19に示すように、空気通路カバー160の天板160aの一端側の端部中央
部分には、開口部165が形成されており、この開口部165を覆うように流路方向調整
部164が固定されている。発電用空気導入管74を流れてきた発電用空気は、流路方向
調整部164を介して開口部165を通って空気通路161a内へ供給される。発電用空
気導入管74は、少なくともその供給側端部が、空気通路カバー160の天板160aの
長手方向に沿って水平に延びている(図9参照)。なお、本第1実施例では、発電用空気
導入管74の供給側端部が天板160a又は天板8aと平行に延びているが、先端側が下
がるように角度付けされていてもよい。
As shown in FIG. 19, an opening 165 is formed at the center of one end of the top plate 160 a of the air passage cover 160, and the flow path direction adjusting unit is formed so as to cover the opening 165. 164 are fixed. The power generation air flowing through the power generation air introduction pipe 74 is supplied to the air passage 161 a through the opening 165 via the flow direction adjustment unit 164. At least the supply side end of the power generation air introduction pipe 74 extends horizontally along the longitudinal direction of the top plate 160a of the air passage cover 160 (see FIG. 9). In the first embodiment, the supply-side end of the power generation air introduction pipe 74 extends in parallel with the top plate 160a or the top plate 8a, but may be angled so that the tip end is lowered.

流路方向調整部164は、発電用空気導入管74を連結するための略半円形状の取付部
164aと、上方に突出するように形成された凸状流路部164bとを有する流路部材で
あり、天板160aの開口部165を塞ぐように取り付けられている。凸状流路部164
bは、取付部164aから発電用空気の進行方向に沿って徐々に略半円形状の断面が相似
的に縮小するカバー部材であり、内部に空気流路を形成している。したがって、内部空気
流路は、先端側ほど上面が低くなり且つ幅も狭くなる。また、凸状流路部164bの下部
は、開口部165を介して空気通路161aと連通している。
The flow channel direction adjusting portion 164 is a flow channel member having a substantially semicircular attachment portion 164a for connecting the power generation air introduction pipe 74 and a convex flow channel portion 164b formed to protrude upward. It is attached so as to close the opening 165 of the top plate 160a. Convex channel portion 164
Reference numeral b denotes a cover member whose substantially semicircular cross section gradually decreases in a similar manner along the traveling direction of the air for power generation from the mounting portion 164a, and forms an air flow passage therein. Therefore, the upper surface of the internal air flow path becomes lower and the width thereof becomes narrower toward the front end. The lower part of the convex flow path 164b communicates with the air passage 161a via the opening 165.

天板160aの下に形成された空気通路161aは、幅方向寸法及び長手方向寸法は大
きいが、通路の高さは低くなるように形成されている。このため、モジュール容器8の天
板8aと空気通路カバー160の天板160aとの間の距離(通路の高さ)は、発電用空
気導入管74の径寸法よりも小さいので、発電用空気導入管74を空気通路161aの高
さ部分で空気通路カバー160に連結することは困難であり、仮に連結することができた
としても圧力損失が大きくなる。
The air passage 161a formed below the top plate 160a is formed so that the width dimension and the longitudinal dimension are large, but the height of the passage is low. For this reason, the distance (height of the passage) between the top plate 8a of the module container 8 and the top plate 160a of the air passage cover 160 is smaller than the diameter of the power generation air introduction pipe 74. It is difficult to connect the pipe 74 to the air passage cover 160 at the height of the air passage 161a, and even if it can be connected, the pressure loss increases.

また、発電用空気導入管74を上下方向に延びるように配置し、上方から開口部165
を通して空気通路161a内に発電用空気を供給した場合には、発電用空気が空気通路1
61aの下面に衝突し、側方の通路空間に向けて分散し難くなる。このため、発電用空気
を空気通路161aの全域にムラなく供給することが困難となり、局所的に熱交換効率が
低下する部位が生じるため、全体として熱交換効率が低下してしまう。
Further, the power generation air introduction pipe 74 is disposed so as to extend in the vertical direction, and the opening 165 is formed from above.
When the air for power generation is supplied into the air passage 161a through the
It collides with the lower surface of 61a, and becomes difficult to disperse toward the side passage space. For this reason, it becomes difficult to uniformly supply the air for power generation to the entire area of the air passage 161a, and there is a portion where the heat exchange efficiency is locally reduced, so that the heat exchange efficiency is reduced as a whole.

そこで、本第1実施例では、発電用空気導入管74の供給側端部を、流路方向調整部1
64を介して空気通路カバー160の天板160aに連結している。このように構成する
ことにより、流路方向調整部164を別部材として空気通路カバー160に組み付けるこ
とが可能となると共に、発電用空気導入管74を空気通路カバー160に連結する組み付
け性が向上される。また、流路方向調整部164を空気通路カバー160に予め組み付け
ておき、その後、空気通路カバー160をモジュール容器8に組み付けることが可能であ
る。
Therefore, in the first embodiment, the supply-side end of the power generation air introduction pipe 74 is connected to the flow path direction adjustment unit 1.
It is connected to the top plate 160a of the air passage cover 160 through the center 64. With this configuration, it is possible to assemble the flow direction adjuster 164 as a separate member to the air passage cover 160, and to improve the assemblability of connecting the power generation air introduction pipe 74 to the air passage cover 160. You. In addition, it is possible to assemble the flow path direction adjusting portion 164 in the air passage cover 160 in advance, and then assemble the air passage cover 160 to the module container 8.

しかしながら、この構成では、発電用空気導入管74が空気通路161aの上方にずれ
て位置することになり、発電用空気導入管74と空気通路161a内の流路方向とは長手
方向成分において略平行であるが、上下方向に離間することになる。このため、流路方向
調整部164は、発電用空気導入管74の供給側端部から離れるに従って、内部流路高さ
が低くなるように形成されている。これにより、凸状流路部164bは、発電用空気導入
管74から供給される発電用空気の流路方向を徐々に下方に向けて変更し、空気通路16
1aの流路方向に対して緩やかな角度に角度付けて空気通路161aへ発電用空気を送り
出すことができる。
However, in this configuration, the power generation air introduction pipe 74 is positioned above the air passage 161a, and the direction of the power generation air introduction pipe 74 and the flow path in the air passage 161a are substantially parallel in the longitudinal direction component. However, they are separated in the vertical direction. For this reason, the flow path direction adjusting section 164 is formed such that the internal flow path height decreases as the distance from the supply-side end of the power generation air introduction pipe 74 increases. Accordingly, the convex flow path portion 164b gradually changes the flow direction of the power generation air supplied from the power generation air introduction pipe 74 downward, and the air passage 16
The air for power generation can be sent out to the air passage 161a at a gentle angle to the direction of the flow path 1a.

さらに、凸状流路部164bは、発電用空気導入管74の供給側端部から離れるに従っ
て、内部流路高さが低くなることに加えて、内部流路幅が狭くなるように形成されている
(図9参照)。したがって、凸状流路部164bは、進行方向に対して流路断面積が徐々
に小さくなる。このため、発電用空気は、流路方向調整部164内で大きな抵抗を受ける
ことなく、徐々に増速される。これにより、空気通路カバー160の長手方向の一端側か
ら空気通路161aに供給された発電用空気は、空気通路カバー160の長手方向の他端
側まで到達可能であり、空気通路161aの全域に発電用空気をムラなく供給することが
できる。
Further, the convex flow path portion 164b is formed so that the internal flow path height decreases and the internal flow path width decreases as the distance from the supply side end of the power generation air introduction pipe 74 increases. (See FIG. 9). Therefore, in the convex flow path portion 164b, the flow path cross-sectional area gradually decreases in the traveling direction. For this reason, the power generation air is gradually increased without receiving a large resistance in the flow path direction adjusting unit 164. Thus, the power-generating air supplied to the air passage 161a from one end in the longitudinal direction of the air passage cover 160 can reach the other end in the longitudinal direction of the air passage cover 160, and power is generated in the entire area of the air passage 161a. The working air can be supplied evenly.

また、流路方向調整部164を用いない場合には、発電用空気導入管74から流路高さ
の低い空気通路161aへの流入面積が小さくなるため、上述のように、圧力損失が大き
くなってしまうが、流路方向調整部164を用いることにより、大きな流入面積を確保す
ることができる。このため、本第1実施例では、圧力損失を小さくして、空気通路161
aにおいて、空気通路カバー160の長手方向の他端側まで発電用空気をスムーズに供給
することができる。
Further, when the flow direction adjusting unit 164 is not used, the inflow area from the power generation air introduction pipe 74 to the air passage 161a having a low flow path height is small, so that the pressure loss increases as described above. However, by using the flow direction adjusting unit 164, a large inflow area can be secured. Therefore, in the first embodiment, the pressure loss is reduced and the air passage 161 is reduced.
In a, power generation air can be smoothly supplied to the other end in the longitudinal direction of the air passage cover 160.

また、空気通路161a内には、排気管171の両側にモジュール容器8の長手方向に
沿って2つの空気分配部材166が略平行に配置されている(図20、図21参照)。プ
レートフィン162は、空気分配部材166に対して、空気通路161aの幅方向外側に
配置されており、したがって、2つの空気分配部材166の間には、プレートフィン16
2のようなガスが移動する際の抵抗となる部材(排気管171を除く)が存在しない空間
が形成される。
In the air passage 161a, two air distribution members 166 are arranged substantially parallel to the both sides of the exhaust pipe 171 along the longitudinal direction of the module container 8 (see FIGS. 20 and 21). The plate fins 162 are disposed outside the air distribution member 166 in the width direction of the air passage 161a. Therefore, the plate fins 162 are disposed between the two air distribution members 166.
A space is formed in which there is no member (except the exhaust pipe 171) that becomes a resistance when the gas moves, such as 2.

空気分配部材166は、空気通路カバー160の天板160aの長手方向の略全体の長
さ範囲にわたって空気通路161aを区画するように延びる長尺部材である。空気分配部
材166は、長手方向に離間して所定間隔で形成された多数の貫通孔を有し、この貫通孔
により空気通路161aを幅方向に連通している(図19参照)。また、空気分配部材1
66は、天板8aと天板160aとを連結している(図20参照)。
The air distribution member 166 is a long member that extends so as to partition the air passage 161a over substantially the entire length range of the top plate 160a of the air passage cover 160 in the longitudinal direction. The air distribution member 166 has a large number of through holes formed at predetermined intervals in the longitudinal direction, and communicates the air passage 161a in the width direction with the through holes (see FIG. 19). Also, the air distribution member 1
Reference numeral 66 connects the top plate 8a and the top plate 160a (see FIG. 20).

図21に示すように、流路方向調整部164を介して供給された発電用空気は、空気通
路カバー160の一端側(図21の右側)から他端側に向けて2つの空気分配部材166
の間を流れる。2つの空気分配部材166の間は、プレートフィンのような物理的な抵抗
がないため、流路方向調整部164によって流速を速められて空気通路161a内に供給
された発電用空気は、空気通路カバー160の他端側まで到達可能である。そして、発電
用空気は、空気分配部材166の貫通孔を通って幅方向へ移動する。
As shown in FIG. 21, the power generation air supplied via the flow direction adjusting unit 164 is supplied to the two air distribution members 166 from one end (the right side in FIG. 21) of the air passage cover 160 toward the other end.
Flowing between Since there is no physical resistance such as a plate fin between the two air distribution members 166, the power generation air supplied into the air passage 161a with the flow velocity increased by the flow passage direction adjustment unit 164 is supplied to the air passage 161a. The other end of the cover 160 can be reached. Then, the power generation air moves in the width direction through the through hole of the air distribution member 166.

空気分配部材166の貫通孔を通過した発電用空気は、プレートフィン162,天板8
a,排気通路172内のプレートフィン175を介して、排気ガスとの間で熱交換が行わ
れ昇温される。その後、発電用空気は、空気通路161aの幅方向の両端部に到達し、空
気通路161bを経由して、モジュール容器8の側板8bに形成された吹出口8fから発
電室10内へ噴射される。
The power generation air passing through the through holes of the air distribution member 166 is supplied to the plate fins 162 and the top plate 8.
(a) Heat is exchanged with the exhaust gas through the plate fins 175 in the exhaust passage 172 to increase the temperature. Thereafter, the power generation air reaches both ends in the width direction of the air passage 161a, and is injected into the power generation chamber 10 from the outlet 8f formed in the side plate 8b of the module container 8 via the air passage 161b. .

流路方向調整部164は、空気通路カバー160の天板160aの4つの端辺のうち、
空気通路161bに連通する端辺(長手方向に延びる辺)とは異なる端辺(幅方向に延び
る辺)に配置されている。このため、本第1実施例では、発電用空気を天板8a上の空気
通路161a内で長手方向に沿って供給しつつ幅方向に供給することにより、その後、側
板8b上の空気通路161bに対して長手方向において均等に発電用空気を供給すること
ができる。
The flow path direction adjusting part 164 is provided between the four end sides of the top plate 160a of the air passage cover 160.
It is arranged on an end side (side extending in the width direction) different from an end side (side extending in the longitudinal direction) communicating with the air passage 161b. For this reason, in the first embodiment, the power generation air is supplied in the width direction while being supplied in the air passage 161a on the top plate 8a in the longitudinal direction, and thereafter, is supplied to the air passage 161b on the side plate 8b. On the other hand, the air for power generation can be supplied evenly in the longitudinal direction.

本第1実施例では、モジュール容器8の外側から空気通路カバー160を組み付けて固
定することにより、モジュール容器8外に空気通路161a,161bを容易に形成する
ことができる(図9参照)。また、モジュール容器8の天板8a及び側板8b上に予めプ
レートフィン162,163を配置した後に、空気通路カバー160を配置することが可
能であり、プレートフィン162,163の組み付け性も良好である。
In the first embodiment, the air passage covers 161a and 161b can be easily formed outside the module container 8 by assembling and fixing the air passage cover 160 from the outside of the module container 8 (see FIG. 9). Further, after the plate fins 162 and 163 are previously arranged on the top plate 8a and the side plate 8b of the module container 8, the air passage cover 160 can be arranged, and the assemblability of the plate fins 162 and 163 is good. .

また、モジュール容器8に対して空気通路カバー160を外部から機械溶接を適用し固
定することが可能であるため、量産化を図ることができる。特に、本第1実施例では、空
気通路カバー160が共に矩形状の天板160a及び側板160bを備えているため、外
郭が直線的に形成されており、自動機械による溶接の適用が容易である。
このように、本第1実施例では、空気通路の形成のための作業性が良好となり、製造コ
ストを低減することが可能である。
Further, since the air passage cover 160 can be fixed to the module container 8 by applying mechanical welding from the outside, mass production can be achieved. In particular, in the first embodiment, since both the air passage cover 160 includes the rectangular top plate 160a and the side plate 160b, the outer contour is formed linearly, and the application of welding by an automatic machine is easy. .
As described above, in the first embodiment, the workability for forming the air passage is improved, and the manufacturing cost can be reduced.

また、本第1実施例では、モジュール容器8内には排気通路のみを形成すればよくなる
ため、製造が容易になる。更に、モジュール容器8内に排気通路が位置するので、排気ガ
スがモジュール容器8外に漏洩することを防止することができる。一方、空気通路はモジ
ュール容器8外に位置するが、空気通路の気密性が確保できなくなった場合でも、発電用
空気がモジュール容器8外に漏洩するだけに留めることができる。
Further, in the first embodiment, since only the exhaust passage needs to be formed in the module container 8, the manufacturing becomes easy. Further, since the exhaust passage is located inside the module container 8, it is possible to prevent the exhaust gas from leaking out of the module container 8. On the other hand, although the air passage is located outside the module container 8, even when airtightness of the air passage cannot be ensured, power generation air can only leak out of the module container 8.

また、本第1実施例では、図20に示すように、モジュール容器8の天板8aの排気口
111には排気管171が固定されている。このため、空気通路カバー160の開口部1
67に排気管171を挿入することにより、モジュール容器8に対して空気通路カバー1
60を位置決めすることができるので、良好な組付け性を確保することができる。
In the first embodiment, as shown in FIG. 20, an exhaust pipe 171 is fixed to the exhaust port 111 of the top plate 8a of the module container 8. Therefore, the opening 1 of the air passage cover 160
By inserting the exhaust pipe 171 into the air container 67, the air passage cover 1
Since it is possible to position 60, good assemblability can be ensured.

さらに、空気通路カバー160の開口部167には、その周縁部が上方へ突出するよう
に湾曲されることにより環状部167aが形成されている。したがって、環状部167a
の曲面に沿って排気管171を開口部167に容易に挿入することができる。
また、環状部167aと排気管171とを固定する際に、環状部167aが溶接を行う
際の接続しろとなる。このため、本第1実施例では、環状部167aのような接続しろが
無い場合と比べて、空気通路カバー160の開口部167と排気管171の周面とをより
確実に溶接によって固定することができる。
このように、本第1実施例では、開口部167に上方へ突出する環状部167aを設け
たことにより、空気通路カバー160をモジュール容器8に組み付ける際の作業性を向上
させることができる。
Further, an annular portion 167a is formed in the opening 167 of the air passage cover 160 by bending the peripheral edge so as to protrude upward. Therefore, the annular portion 167a
The exhaust pipe 171 can be easily inserted into the opening 167 along the curved surface of.
Further, when the annular portion 167a and the exhaust pipe 171 are fixed, the annular portion 167a serves as a connection margin when welding is performed. For this reason, in the first embodiment, the opening 167 of the air passage cover 160 and the peripheral surface of the exhaust pipe 171 are more reliably fixed by welding as compared with the case where there is no connection margin like the annular portion 167a. Can be.
As described above, in the first embodiment, since the opening 167 is provided with the annular portion 167a that protrudes upward, the workability when assembling the air passage cover 160 to the module container 8 can be improved.

本第1実施例では、上述のように、燃料電池セルユニット16の側方部分での熱交換を
行うことを回避して、モジュール容器8の天板8a付近で実質的な熱交換を行うこととし
ている。この場合、天板8aの面積は燃料電池セルユニット16の側方の側板8bの面積
よりも小さくなるため、十分な熱交換を行うための面積が確保できないおそれがある。し
かしながら、本第1実施例では、小さな面積でも十分な熱交換を行うことができるように
、上述の排気ガス誘導部材130に加えて、熱交換距離延長部材176を設けている。
In the first embodiment, as described above, the substantial heat exchange is performed in the vicinity of the top plate 8a of the module container 8 while avoiding the heat exchange in the side portions of the fuel cell unit 16. And In this case, since the area of the top plate 8a is smaller than the area of the side plate 8b on the side of the fuel cell unit 16, there is a possibility that an area for performing sufficient heat exchange cannot be secured. However, in the first embodiment, a heat exchange distance extending member 176 is provided in addition to the exhaust gas guide member 130 so that sufficient heat exchange can be performed even in a small area.

図22に示すように、排気ガス誘導部材130の上部誘導板132上には、混合ガス供
給管112及び凹部132aを挟んで幅方向の両側にプレートフィン175が配置されて
いる。また、これらプレートフィン175の長手方向に延びる中央側の端辺に沿って、そ
の内側に熱交換距離延長部材176が配置されている。2つの熱交換距離延長部材176
は、長手方向に沿って略平行、且つ、排気口111に対して対称に配置されている。熱交
換距離延長部材176は、その長さが天板8aの長手方向長さの略半分である長尺な板状
部材であり、その下端部が上部誘導板132に固定されると共に、上端部が天板8aに当
接されている(図20参照)。
As shown in FIG. 22, on the upper guide plate 132 of the exhaust gas guide member 130, plate fins 175 are arranged on both sides in the width direction with the mixed gas supply pipe 112 and the recess 132a interposed therebetween. Further, a heat exchange distance extending member 176 is arranged inside the plate fin 175 along the central side edge extending in the longitudinal direction. Two heat exchange distance extending members 176
Are arranged substantially parallel along the longitudinal direction and symmetrically with respect to the exhaust port 111. The heat exchange distance extending member 176 is a long plate-like member whose length is substantially half the length in the longitudinal direction of the top plate 8a, and a lower end portion thereof is fixed to the upper guide plate 132 and an upper end portion thereof. Are in contact with the top plate 8a (see FIG. 20).

排気通路173,174から排気ガス導入口172aを介して排気通路172へ供給さ
れた排気ガスは、天板8aの略中央部分に設けられた排気口111から排出される。した
がって、熱交換距離延長部材176が無い場合には、排気ガスの流れは、排気ガス導入口
172aから排気口111へ直接的に向かうようになり、排気通路172の一部に排気ガ
スの流れが偏ってしまい、排気ガスから十分な熱量をプレートフィン175に伝えること
ができない。その結果、排気ガスと発電用空気との間の熱交換を十分に行うことができな
い。
Exhaust gas supplied from the exhaust passages 173 and 174 to the exhaust passage 172 via the exhaust gas inlet 172a is exhausted from an exhaust outlet 111 provided at a substantially central portion of the top plate 8a. Therefore, when the heat exchange distance extending member 176 is not provided, the flow of the exhaust gas flows directly from the exhaust gas introduction port 172a to the exhaust port 111, and the flow of the exhaust gas flows in a part of the exhaust passage 172. As a result, a sufficient amount of heat cannot be transmitted from the exhaust gas to the plate fins 175. As a result, heat exchange between the exhaust gas and the power generation air cannot be sufficiently performed.

そこで、本第1実施例では、排気口111を挟んで2つの熱交換距離延長部材176を
配置することにより、排気ガスを迂回させて排気口111へ導くように構成されている。
具体的には、排気ガスは、排気ガス導入口172aからプレートフィン175を通過しつ
つ、排気通路172の幅方向の中央部に向けて移動する。ところが、排気口111の両側
には長手方向に沿って熱交換距離延長部材176が配置されているので、排気ガスは、熱
交換距離延長部材176に衝突し、その長手方向の一端側又は他端側に迂回して、2つの
熱交換距離延長部材176の間の空間に到達し、さらにこの空間を通過して排気口111
に到達する。このように、本第1実施例では、排気ガスに熱交換距離延長部材176を迂
回させることにより、排気通路172において排気ガスが流れる距離が延長されると共に
、排気通路172の全面で熱交換が可能となる。これにより、排気ガスから十分な熱量を
空気通路161a内の発電用空気に伝えることが可能となり、その結果、排気ガスと発電
用空気との間の熱交換効率を向上させることができる。
Therefore, in the first embodiment, by arranging two heat exchange distance extending members 176 with the exhaust port 111 interposed therebetween, the exhaust gas is bypassed and guided to the exhaust port 111.
Specifically, the exhaust gas moves toward the center in the width direction of the exhaust passage 172 while passing through the plate fins 175 from the exhaust gas inlet 172a. However, since the heat exchange distance extending member 176 is disposed on both sides of the exhaust port 111 along the longitudinal direction, the exhaust gas collides with the heat exchange distance extending member 176, and one end or the other end in the longitudinal direction. To the space between the two heat exchange distance extending members 176, and further passes through this space to form the exhaust port 111.
To reach. As described above, in the first embodiment, the distance through which the exhaust gas flows in the exhaust passage 172 is extended by bypassing the heat exchange distance extending member 176 to the exhaust gas, and heat exchange is performed over the entire surface of the exhaust passage 172. It becomes possible. Thereby, a sufficient amount of heat can be transmitted from the exhaust gas to the power generation air in the air passage 161a, and as a result, the heat exchange efficiency between the exhaust gas and the power generation air can be improved.

また、熱交換距離延長部材176は、その上端部が天板8aに当接されているので(図
20参照)、排気ガスの熱を天板8aに直接的に伝導させて、空気通路161a内の発電
用空気を昇温させることができる。
さらに、空気通路161aに供給された発電用空気は、排気管171の外周壁に衝突す
るため、排気管171の周囲付近は、空気密度が他の領域よりも高くなり(図20の破線
部A参照)、排気管171は冷却される。一方、熱交換距離延長部材176の上端部は、
排気管171(及び排気口111)付近の天板8aと当接している(図20、図22参照
)。このため、熱交換距離延長部材176から温度が低下された排気管171への熱伝導
が促進されるので、より効率的に空気通路161a内の発電用空気を昇温させることが可
能である。
Further, since the upper end portion of the heat exchange distance extending member 176 is in contact with the top plate 8a (see FIG. 20), the heat of the exhaust gas is directly transmitted to the top plate 8a, and Temperature for power generation can be raised.
Further, since the power generation air supplied to the air passage 161a collides with the outer peripheral wall of the exhaust pipe 171, the air density becomes higher around the exhaust pipe 171 than in other areas (broken line A in FIG. 20). ), The exhaust pipe 171 is cooled. On the other hand, the upper end of the heat exchange distance extending member 176 is
It is in contact with the top plate 8a near the exhaust pipe 171 (and the exhaust port 111) (see FIGS. 20 and 22). Therefore, heat conduction from the heat exchange distance extending member 176 to the exhaust pipe 171 whose temperature has been reduced is promoted, and the power generation air in the air passage 161a can be heated more efficiently.

次に、図23に示すように、プレートフィン162,163,175は、矩形状の薄い
金属板をプレス加工することにより形成されており、平面部200と、平面部200に所
定間隔で形成され、平面部200の両面側に向けてそれぞれ突出する突出部202とを備
えている。突出部202は、平面部200の一部を切り欠いて台形状に展伸させたもので
あり、傾斜部202aと天板部202bからなる。突出部202の傾斜部202aと天板
部202bは、平面部200から離間しており、離間した部位に開口202cが形成され
ている。このように形成されたプレートフィンでは、平面部200の両側面に沿ってガス
が流れる際に、ガスと平面部200とが直接的に熱交換を行う以外に、ガスが突出部20
2に衝突することにより、ガスと突出部202とが熱交換を行う。これにより、ガスとプ
レートフィンとの間で効率よく熱交換を行うことができる。
Next, as shown in FIG. 23, the plate fins 162, 163, and 175 are formed by pressing a rectangular thin metal plate, and are formed at predetermined intervals on the flat portion 200 and the flat portion 200. , And protruding portions 202 that protrude toward both surface sides of the flat portion 200, respectively. The protruding part 202 is formed by cutting out a part of the plane part 200 and expanding it in a trapezoidal shape, and includes an inclined part 202a and a top plate part 202b. The inclined part 202a of the protruding part 202 and the top plate part 202b are separated from the flat part 200, and an opening 202c is formed in the separated part. In the plate fin thus formed, when the gas flows along both side surfaces of the flat portion 200, the gas and the flat portion 200 directly exchange heat, and also the gas flows into the projecting portion 20.
2, the gas and the protruding portion 202 perform heat exchange. This allows efficient heat exchange between the gas and the plate fins.

また、ガスと突出部202との衝突により、ガスの流路方向が変更される。具体的には
、突出部202の傾斜部202aの外側面(開口202cと逆側の面)又は内側面(開口
202c側の面)に衝突することにより、ガスの流路は側方へ変更される。これにより、
ガスは、全体としては流路に沿った方向に流れるが、局所的には種々の方向に流れて互い
に混じり合うため分散性が向上される。
Further, the collision between the gas and the protruding portion 202 changes the gas flow direction. Specifically, the gas flow path is changed to the side by colliding with the outer surface (the surface opposite to the opening 202c) or the inner surface (the surface on the opening 202c side) of the inclined portion 202a of the protruding portion 202. You. This allows
The gas flows in the direction along the flow path as a whole, but locally flows in various directions and mixes with each other, so that the dispersibility is improved.

また、図24に示すように、プレートフィン163は、モジュール容器8の側板8bと
空気通路カバー160の側板160bに挟まれて配置されている。プレートフィン163
は、側板8bとは突出部202の天板部202bで接触しているが、側板160bとは天
板部202bに設けた突起部203を介して接触している。
Further, as shown in FIG. 24, the plate fins 163 are arranged between the side plate 8b of the module container 8 and the side plate 160b of the air passage cover 160. Plate fin 163
Is in contact with the side plate 8b at the top plate portion 202b of the protruding portion 202, but is in contact with the side plate 160b via a protrusion 203 provided on the top plate portion 202b.

突起部203は、天板部202bよりも接触面積が小さくなるように形成されており、
例えば、天板部202bの一部を外方へ突出させることにより形成することができる。ま
た、突起部203は、熱伝導性の良好なプレートフィンとは別部材とすることもできる。
この場合、プレートフィンよりも熱伝導性の低い材料で形成すると好適である。
The protruding portion 203 is formed so that the contact area is smaller than that of the top plate portion 202b.
For example, it can be formed by projecting a part of the top plate 202b outward. Further, the protruding portion 203 can be a member separate from the plate fin having good thermal conductivity.
In this case, it is preferable to use a material having lower thermal conductivity than the plate fin.

突起部203は、側板160b側のすべての突出部202の天板部202bに設けられ
てはおらず、少なくとも1つの天板部202bに設けられている。このため、側板160
bに向けて突出する突出部202のうち、ほとんどの突出部202が側板160bと接触
せず、1つ又は少数の突出部202のみが突起部203を介して側板160bと接触して
いる。
The protrusions 203 are not provided on the top plate 202b of all the protrusions 202 on the side plate 160b side, but are provided on at least one top plate 202b. For this reason, the side plate 160
Among the protrusions 202 protruding toward b, most of the protrusions 202 do not contact the side plate 160b, and only one or a small number of the protrusions 202 contact the side plate 160b via the protrusion 203.

このように、プレートフィン163は、接触面積が小さく、好ましくは熱伝導性が低い
突起部203を介して、側板160bと接触している。このため、プレートフィン163
から側板160bを介して外部の断熱材7へ熱を放散させること(熱損失)を抑制するこ
とが可能となり、排気通路173の排気ガスと空気通路161bの発電用空気との間の熱
交換効率より向上させることができる。なお、プレートフィン162でも同様である。
As described above, the plate fin 163 is in contact with the side plate 160b via the projection 203 having a small contact area and preferably having low thermal conductivity. Therefore, the plate fins 163
From the outside through the side plate 160b to the external heat insulating material 7 (heat loss), and the heat exchange efficiency between the exhaust gas in the exhaust passage 173 and the power generation air in the air passage 161b can be suppressed. It can be further improved. The same applies to the plate fins 162.

(第2実施例)
つぎに、本発明にかかる固体酸化物形燃料電池装置1の第2実施例について、図25〜
図29を参照しながら説明する。図25〜図29の(a)は第1実施例に記載の固体酸化
物形燃料電池装置1を示し、(b)および(c)は第2実施例における固体酸化物形燃料
電池装置を示している。なお、図25〜図29において、第1実施例と同じ機能を有する
構成部品については、同一の番号を付与し、説明は省略する。
(Second embodiment)
Next, a second embodiment of the solid oxide fuel cell device 1 according to the present invention will be described with reference to FIGS.
This will be described with reference to FIG. 25A to 29A show the solid oxide fuel cell device 1 according to the first embodiment, and FIGS. 25B and 29C show the solid oxide fuel cell device according to the second embodiment. ing. In FIGS. 25 to 29, the same reference numerals are given to components having the same functions as in the first embodiment, and description thereof will be omitted.

はじめに、第2実施例((b)及び(c))に記載の燃料電池モジュール2は第1実施
例に対して、出力を抑えて燃料電池モジュールをコンパクトに形成して多用なニーズに応
えることができるものである。例えば(b)の燃料電池モジュール2は燃料電池セルユニ
ット16が6×13の合計78本のセルが配置されており、第1実施例よりもコンパクト
に構成される(図26参照)。さらに、(c)に記載の燃料電池モジュール2は4×19
の合計76本のセルが配置されており、(b)よりも燃料電池モジュール2を薄く構成す
ることができる(図26参照)。
First, the fuel cell module 2 described in the second embodiment ((b) and (c)) is different from the first embodiment in that the output is suppressed and the fuel cell module is compactly formed to meet various needs. Can be done. For example, the fuel cell module 2 of (b) has a fuel cell unit 16 in which a total of 78 cells of 6 × 13 are arranged, and is configured to be more compact than the first embodiment (see FIG. 26). Further, the fuel cell module 2 described in FIG.
And a total of 76 cells are arranged, and the fuel cell module 2 can be made thinner than in FIG. 26B (see FIG. 26).

図25を参照すると、(a)に対して(b)及び(c)は幅方向(z方向)にコンパク
トに形成されている。さらに(b)に対して、(c)の方が幅方向に小さく、奥行き方向
(x方向)に長く形成されているため、同じ性能でありながら燃料電池モジュール2を薄
く形成することができる。
Referring to FIG. 25, (b) and (c) are formed more compactly in the width direction (z direction) than (a). Further, as compared with (b), (c) is formed smaller in the width direction and longer in the depth direction (x direction), so that the fuel cell module 2 can be formed thinner with the same performance.

ところで、燃料電池セルユニット16の作動温度は700〜1000度と非常に高温の
状態で作動し、その排気ガスを使って改質器120の加熱を行うことができる。すなわち
、別途外部から改質器120を加熱するための熱を与える必要がなく、高い発電効率を得
ることができるという利点を有する。しかし、上述のように、燃料電池セルユニット16
の総数を減らして小型化することによって、発電熱や燃焼熱が小さくなることに起因する
問題が生じる。すなわち、燃料電池セルユニット16の発熱量や燃料電池セルユニット1
6の上部での燃焼量が小さくなることによって、熱自立性を担保させるための熱量が不足
してしまうばかりか、昇温不足による改質不良を招いてしまう。その熱量不足を燃料電池
セルユニット16上部の燃焼熱を大きくして補おうとすると、燃料電池セルユニット16
の長手方向に温度ムラが生じてしまい、燃料電池セルユニット16の発電性能に支障をき
たしてしまう。
By the way, the operating temperature of the fuel cell unit 16 operates at a very high temperature of 700 to 1000 degrees, and the reformer 120 can be heated using the exhaust gas. That is, there is no need to separately provide heat for heating the reformer 120 from outside, and there is an advantage that high power generation efficiency can be obtained. However, as described above, the fuel cell unit 16
By reducing the total number of the components to reduce the size, there arises a problem caused by a decrease in the power generation heat and the combustion heat. That is, the calorific value of the fuel cell unit 16 and the fuel cell unit 1
When the amount of combustion in the upper part of the fuel cell 6 is small, not only the amount of heat for ensuring thermal independence is insufficient, but also reforming failure due to insufficient temperature rise is caused. To compensate for this shortage of heat by increasing the combustion heat in the upper part of the fuel cell unit 16, the fuel cell unit 16
Temperature unevenness occurs in the longitudinal direction of the fuel cell unit 16, which hinders the power generation performance of the fuel cell unit 16.

さらに、装置が小型化すると流路長や流路径が縮小してしまい、熱交換距離の短縮や、
熱交換通路を流れるガスの流速が増大することによる熱交換時間の短縮など、発電用空気
と排気ガスとの熱交換性能が低下し、熱量不足の要因の一つとなる。加えて、発電用空気
の流速が増大することによって、燃料電池セルユニット16への発電用空気の供給ムラや
、着火不良を招いてしまう。また、マニホールド66も同様に小型化することから、マニ
ホールド66の内部空間も小さくなり、燃料ガスが十分に分散せずに燃料電池セルユニッ
ト16に偏って供給される恐れがある。以上のことから、コンパクトな燃料電池モジュー
ルにおいて、装置の小型化に伴い発生する種々の問題を解消することが求められる。
Furthermore, when the device is downsized, the flow path length and the flow path diameter are reduced, and the heat exchange distance is shortened,
The heat exchange performance between the air for power generation and the exhaust gas is reduced, such as a reduction in the heat exchange time due to an increase in the flow velocity of the gas flowing through the heat exchange passage, and this is one of the causes of the lack of heat. In addition, an increase in the flow velocity of the power generation air causes uneven supply of the power generation air to the fuel cell unit 16 and poor ignition. Further, since the size of the manifold 66 is similarly reduced, the internal space of the manifold 66 is also reduced, and the fuel gas may not be sufficiently dispersed and may be supplied to the fuel cell unit 16 unevenly. From the above, in a compact fuel cell module, it is required to solve various problems that occur with downsizing of the device.

ここで、図25に示す第1実施例(a)、第2実施例(b)及び(c)において、燃料
供給配管63は傾斜して蒸発器140へと配設されることによって水が蒸発器140内に
流入しやすくすることができる。そのため、蒸発器140の入口側の圧力が上昇した場合
においても、傾斜によって水が蒸発器140へ流れ落ちやすくなるため、安定的に蒸発器
140に水・燃料供給することが可能となる。
Here, in the first embodiment (a), the second embodiment (b), and (c) shown in FIG. 25, the water is evaporated by the fuel supply pipe 63 being inclined and provided to the evaporator 140. It can be made easier to flow into the vessel 140. Therefore, even when the pressure on the inlet side of the evaporator 140 increases, the water easily flows down to the evaporator 140 due to the inclination, so that it is possible to stably supply water and fuel to the evaporator 140.

さらに、発電用空気を供給するための発電用空気導入管74が、一側面から空気通路カ
バー160の天板106aに配設され、発電用空気がモジュール容器8の天板8aに吹き
付けられるように構成されている。また、モジュール容器8の下方では、複数の燃料電池
セルユニット16に電気的に接続されたバスバー252がモジュール容器8の外部に引き
出されており、電気の取り出しを行う。
Further, a power generation air introduction pipe 74 for supplying power for power generation is disposed on the top plate 106a of the air passage cover 160 from one side so that the power generation air is blown onto the top plate 8a of the module container 8. It is configured. Further, below the module container 8, a bus bar 252 electrically connected to the plurality of fuel cell units 16 is drawn out of the module container 8, and takes out electricity.

図26は図25に記載のx方向から見たモジュール容器8の断面図を示している。(a
)は第1実施例の断面図を示しており、(b1)、(b2)及び(c)は第2実施例の断
面図を示している。さらに、(b2)は(b1)に対して、排気側のプレートフィン17
5の配置箇所を拡大したものであって、(c)はプレートフィン163の配置箇所を拡大
されている。
FIG. 26 is a cross-sectional view of the module container 8 viewed from the x direction shown in FIG. (A
() Shows a sectional view of the first embodiment, and (b1), (b2) and (c) show sectional views of the second embodiment. Further, (b2) is different from (b1) in that the plate fins 17 on the exhaust side are used.
5 is an enlarged view of the arrangement position of the plate fin 163. FIG.

一般的に、燃料電池装置をコンパクトにしようとすると、排気ガスと発電用空気の熱交
換距離も同時に小さくなるため、排ガスの熱を有効利用できずに熱利用率が低下してしま
う恐れがある。そのため、図26の(b2)に示す第2実施例では、プレートフィン17
5の配置面積を(b1)に対して拡大することによって、熱交換距離が短くなっても、プ
レートフィン175によって熱交換を促進させているため、排気ガスと発電用空気との熱
交換量は低下しない。
Generally, when trying to make a fuel cell device compact, the heat exchange distance between the exhaust gas and the air for power generation is also reduced at the same time, so that the heat of the exhaust gas cannot be effectively used and the heat utilization rate may be reduced. . Therefore, in the second embodiment shown in FIG.
By increasing the area of arrangement of (5) with respect to (b1), even if the heat exchange distance is shortened, the heat exchange is promoted by the plate fins 175. Does not drop.

また、図26の(c)において、モジュール容器の天面の幅方向(図25のx方向)が
小さいため、モジュール容器8の天板8aでの熱交換距離が非常に小さくなる。その場合
、プレートフィン163の設置距離を大きくする(設置箇所を増やす)ことによって、熱
交換距離が短くなっても、熱交換量は低下しない。
In FIG. 26 (c), since the width direction of the top surface of the module container (x direction in FIG. 25) is small, the heat exchange distance on the top plate 8a of the module container 8 is extremely small. In this case, by increasing the installation distance of the plate fins 163 (by increasing the installation locations), the heat exchange amount does not decrease even if the heat exchange distance decreases.

このように、小型化によって熱交換距離が小さくなったとしても、プレートフィン16
2、163、175によって熱交換性能が低下することを防ぐことができる。なお、熱交
換距離が短くなった分をプレートフィン等の熱交換促進部材の配置箇所や配置距離によっ
て補えばよいため、この配置方法に限るものではない。
As described above, even if the heat exchange distance is reduced due to the miniaturization, the plate fins 16
2, 163 and 175 can prevent the heat exchange performance from deteriorating. It should be noted that the shortened heat exchange distance may be compensated for by the arrangement location and the arrangement distance of the heat exchange promoting members such as the plate fins.

ところで、マニホールド66の内部の燃料ガス供給管64およびマニホールド66の天
面は、支持板260によってマニホールド内部に支持される。ここで、燃料ガスはマニホ
ールド66の内部において、燃料ガス供給管64からマニホールド66の底面に吹き付け
るように噴出されるため、支持板262がマニホールド66の内部のガス分散の障壁とな
ってしまう。これは、特に図26の(c)に示されるように、モジュール容器8自体がコ
ンパクトに形成されることによってマニホールド66の内部空間が小さくなり、燃料ガス
の分散を阻害することとなる。従って、本実施例2によれば、図26の(c)に示すよう
なコンパクトな燃料電池モジュール2でも確実にマニホールド66の内部において、支持
板262はガス通過領域の確保と、燃料ガス供給管64およびマニホールド66の天面の
支持との両立を実現することができる。
By the way, the fuel gas supply pipe 64 inside the manifold 66 and the top surface of the manifold 66 are supported by the support plate 260 inside the manifold. Here, since the fuel gas is jetted from the fuel gas supply pipe 64 to the inside of the manifold 66 so as to be sprayed on the bottom surface of the manifold 66, the support plate 262 becomes a barrier for gas dispersion inside the manifold 66. In particular, as shown in FIG. 26 (c), since the module container 8 itself is formed compact, the internal space of the manifold 66 is reduced, and the dispersion of the fuel gas is hindered. Therefore, according to the second embodiment, even in the compact fuel cell module 2 as shown in FIG. 26C, the support plate 262 ensures the gas passage area and the fuel gas supply pipe inside the manifold 66. It is possible to achieve compatibility with the support of the top surface of the manifold 64 and the manifold 66.

ところで、図26に示すように、蒸発器140は、上面視で略矩形の蒸発器ケース14
1を有している。この蒸発器ケース141は、2つの高さの低い有底矩形筒状の上側ケー
ス142と下側ケース143とを、これらの間に中間板144を挟んだ状態で接合して形
成されている。これらの接合面には、蒸発器用ヒーター250が接合面に沿って配置され
ており、3つの部材の接合面から効率よく蒸発器140全体を昇温させることができる。
なお、蒸発器140の天面と蒸発器用ヒーター250との高さを揃えることで平坦面を形
成することができるため、蒸発器140の外周に配置される断熱材7の底面への特段の加
工を不必要とすることができる。
By the way, as shown in FIG. 26, the evaporator 140 has a substantially rectangular evaporator case 14 in a top view.
One. The evaporator case 141 is formed by joining two lower case-shaped rectangular upper and lower cases 142 and 143 with an intermediate plate 144 interposed therebetween. Evaporator heaters 250 are arranged on these joint surfaces along the joint surfaces, and the entire evaporator 140 can be efficiently heated from the joint surfaces of the three members.
In addition, since the top surface of the evaporator 140 and the height of the evaporator heater 250 are made equal to each other to form a flat surface, special processing on the bottom surface of the heat insulating material 7 arranged on the outer periphery of the evaporator 140 is performed. Can be unnecessary.

なお、図示しないが、第1実施例(a)に記載の燃料電池モジュールを、第2実施例(
b)、(c)に記載の燃料電池モジュールに小型化、コンパクト化するに際し、これに起
因して変動する内部ガスの流動を調整するために、あるいはこれに起因して変動する熱量
や温度分布を調整するために、流路長や流路径、各構成部品の間隔や形状等を適宜修正、
変更して用いることも好ましい。
Although not shown, the fuel cell module described in the first embodiment (a) is replaced by the second embodiment (
b) In order to reduce the size and size of the fuel cell module described in (c), to adjust the flow of the internal gas that fluctuates due to this, or to fluctuate the amount of heat and temperature distribution that fluctuates due to this. In order to adjust, the flow path length and flow path diameter, the interval and shape of each component, etc. are appropriately corrected,
It is also preferable to use it after changing it.

図27は、空気通路カバー160の記載を省略した燃料電池モジュール2の斜視図を示
している。図27の第1実施例(a)及び、第2実施例(b)、(c)において、発電用
空気導入管74から供給された空気は空気分散部材254とモジュール容器8の天板8a
との間に形成される空気流入室256に流入する。空気流入室256に供給された空気は
、天板8aと接触することによって分散し、空気分散部材254に設けられた通過穴25
8からプレートフィン162、163と接触しながら、吹出口8fから燃料電池セルユニ
ット16へと供給される。ここで、空気分散部材254に設けられた通過穴258は空気
流入室256に流入してきた空気をプレートフィン162に任意の量で供給すればよいた
め、穴の数や大きさはこれに限るものではなく、モジュール容器8のサイズによって自由
に構成してよい。
FIG. 27 is a perspective view of the fuel cell module 2 from which the description of the air passage cover 160 is omitted. In the first embodiment (a), the second embodiment (b), and (c) of FIG. 27, the air supplied from the power generation air introduction pipe 74 is supplied to the air dispersion member 254 and the top plate 8a of the module container 8.
Flows into the air inflow chamber 256 formed between them. The air supplied to the air inflow chamber 256 is dispersed by coming into contact with the top plate 8a, and the air holes 25 provided in the air dispersion member 254 are provided.
8, while being in contact with the plate fins 162 and 163, the fuel is supplied from the outlet 8 f to the fuel cell unit 16. Here, the passage holes 258 provided in the air dispersion member 254 may supply the air flowing into the air inflow chamber 256 to the plate fins 162 in an arbitrary amount. Instead, it may be freely configured according to the size of the module container 8.

また、図27の第1実施例の斜視図(a)に対して、第2実施例(b)及び(c)では
、モジュール容器の大きさが異なるため、発電用空気と排気ガスとの熱交換距離が異なり
、第2実施例(b)及び(c)のようにコンパクトにした場合には、十分に熱交換できな
いことが考えられる。そのため、図27の(b)及び(c)に示すようにプレートフィン
162、163の配置や、大きさを変えることによって、発電用空気と排気ガスとの熱交
換量をコントロールすることができる。すなわち、図27の(c)では、モジュール容器
8の天板8aのz方向が短くなってしまうが、y方向のプレートフィン163の距離を伸
ばすことによって総合的な熱交換効率に差が生じないように構成することができる。
In addition, as compared with the perspective view (a) of the first embodiment in FIG. 27, the second embodiment (b) and (c) have different sizes of the module containers, so that the heat of the power generation air and the exhaust gas is different. If the exchange distances are different and compact as in the second embodiment (b) and (c), it is possible that sufficient heat exchange is not possible. Therefore, as shown in FIGS. 27B and 27C, by changing the arrangement and size of the plate fins 162 and 163, the amount of heat exchange between the power generation air and the exhaust gas can be controlled. That is, in (c) of FIG. 27, the z direction of the top plate 8a of the module container 8 is shortened, but there is no difference in the overall heat exchange efficiency by increasing the distance of the plate fin 163 in the y direction. It can be configured as follows.

さらに、図27を参照すると、吹出口8fがモジュール容器8の側板8bに設けられて
おり、吹出口8fからモジュール容器8の内部に配置された燃料電池セルユニット16へ
と発電用空気が供給されることとなる。本第2実施例によれば、図27の(b)及び(c
)のように異なる大きさのモジュール容器においても、穴の配置場所、穴の数または、穴
の大きさによって発電用空気の流量を調整し、供給ムラ等を防止することができる。
Further, referring to FIG. 27, an outlet 8 f is provided on the side plate 8 b of the module container 8, and the air for power generation is supplied from the outlet 8 f to the fuel cell unit 16 arranged inside the module container 8. The Rukoto. According to the second embodiment, (b) and (c) of FIG.
In the case of the module containers having different sizes as in the case of (1), the flow rate of the air for power generation can be adjusted according to the location of the holes, the number of holes, or the size of the holes, thereby preventing uneven supply.

図28は第1実施例(a)と第2実施例((b)及び(c))における燃料電池モジュ
ール2の斜視図を示している。第1実施例の図28の(a)は発電用空気導入管74をモ
ジュール容器8の天板8aから一側面に配設している。さらに、図28(b)及び(c)
を参照すると、発電用空気導入管74をモジュール容器8の天板8aからそのまま上方に
突出させている。
FIG. 28 is a perspective view of the fuel cell module 2 in the first embodiment (a) and the second embodiment ((b) and (c)). In FIG. 28A of the first embodiment, a power generation air introduction pipe 74 is disposed on one side of the module container 8 from the top plate 8a. Further, FIGS. 28 (b) and (c)
Referring to, the power generation air introduction pipe 74 is projected upward from the top plate 8a of the module container 8 as it is.

本第2実施例((b)及び(c))においても、第1実施例(a)と同様に、燃料電池
モジュール容器を板状に形状を保持する形状保持シートに被覆された複数の板状断熱材1
000により覆い、複数の板状断熱材1000が互いに接触する部分は、固定部材100
4によりモジュール容器に固定することができる。このように、モジュール容器の形状、
サイズが異なった場合であっても本件発明を適用することができ、とくにモジュール容器
の軽量化又は小型化を進めた場合に軽量性および作業性向上の観点で有益である。
In the second embodiment ((b) and (c)), similarly to the first embodiment (a), a plurality of plates coated with a shape holding sheet for holding the shape of the fuel cell module container in a plate shape. Heat insulating material 1
000, and a portion where the plurality of plate-shaped heat insulating materials 1000 are in contact with each other is a fixing member 100
4 can be fixed to the module container. Thus, the shape of the module container,
The present invention can be applied even when the sizes are different, and it is particularly advantageous in terms of improving the lightness and workability when the weight or size of the module container is reduced.

ここで、図28の(a)、(b)及び(c)に共通して、板状断熱材1000や内部に
設けられた断熱材7よりも内部に設けられた構成部品(例えば熱電対等)と燃料電池モジ
ュール2の天面との平坦性を確保するための抑え部材260である。なお、抑え部材26
0の配置箇所や形状はこれに限るものではない。
Here, in common to FIGS. 28A, 28B and 28C, components provided inside the plate-shaped heat insulating material 1000 or the heat insulating material 7 provided inside (for example, a thermocouple or the like) And a restraining member 260 for ensuring flatness between the fuel cell module 2 and the top surface. The holding member 26
The location and shape of 0 are not limited to this.

図29は、図28のx方向から見た断面図である。なお、図29の(a)、(b)及び
(c)において、それぞれ蒸発器140の断面図が異なるように断面を示している。第1
実施例(a)、第2実施例(b)及び(c)は、蒸発器140が設置されたモジュール容
器8を断熱材7、7a及び板状断熱材1000によって覆い、固定部材1004によって
、モジュール容器8に固定されている。燃料電池モジュール2の下方からは電力を取り出
すためのバスバー252が配置されている。
FIG. 29 is a cross-sectional view as viewed from the x direction in FIG. 29 (a), (b) and (c) show the cross sections of the evaporator 140 so that the cross sections are different. First
In the embodiment (a), the second embodiment (b) and (c), the module container 8 in which the evaporator 140 is installed is covered with the heat insulating materials 7 and 7a and the plate heat insulating material 1000, and the module 100 is fixed by the fixing member 1004. It is fixed to the container 8. A bus bar 252 for extracting electric power is provided from below the fuel cell module 2.

ところで、上述したように、モジュール容器8の内部では発電用空気の流速が増大傾向
であるため、燃料電池セルユニット16への空気供給ムラや、長手方向の温度ムラや、着
火不良(火移り不良)などが生じてしまう。そのため、図26に示す上支持板100を大
きくすることによって、発電用空気の流れを乱して流速を低下させることも好ましい。さ
らに、図示はしないが、燃料電池モジュール2の起動時間を長くして、すなわち種々のガ
スの供給量や流速を抑えることによって、起動時の温度ムラや着火性を安定させることも
好ましい。
By the way, as described above, since the flow velocity of the air for power generation tends to increase inside the module container 8, uneven air supply to the fuel cell unit 16, uneven temperature in the longitudinal direction, and poor ignition (defective fire transfer) ) Etc. will occur. Therefore, it is also preferable to increase the size of the upper support plate 100 shown in FIG. 26 to disturb the flow of the air for power generation and reduce the flow velocity. Further, although not shown, it is also preferable to stabilize the temperature unevenness and ignitability at the time of startup by lengthening the startup time of the fuel cell module 2, that is, by suppressing the supply amounts and flow rates of various gases.

本発明にかかる固体酸化物形燃料電池装置は、モジュール容器の外方に断熱材を備えた
固体酸化物形燃料電池装置において幅広く有用である。
INDUSTRIAL APPLICABILITY The solid oxide fuel cell device according to the present invention is widely useful in a solid oxide fuel cell device provided with a heat insulating material outside a module container.

1 固体酸化物形燃料電池装置
2 燃料電池モジュール
7,7a 断熱材
8 モジュール容器
8a 天板
8b 側板
8d,8e 閉鎖側板
10 発電室
16 燃料電池セルユニット
18 燃焼室(燃焼部)
63 燃料供給配管
64 燃料ガス供給管(燃料ガス供給通路)
74 発電用空気導入管
82 排気ガス排出管
111 排気口
112 混合ガス供給管
120 改質器
120b 貫通孔
130 排気ガス誘導部材
131a 凸状段部
132a 凹部
135 ガス溜
140 蒸発器
160 空気通路カバー
160a 天板
160b 側板
161a,161b 空気通路
162,163 プレートフィン
164 流路方向調整部
171 排気管
172a 排気ガス導入口
172 排気通路
173 排気通路(第2排気通路)
174 排気通路(第1排気通路)
175 プレートフィン
176 熱交換距離延長部材
250 蒸発器用ヒーター
252 バスバー
254 空気分散部材
256 空気流入室
258 通過穴
260 抑え部材
262 支持板
1000 板状断熱材
1000a 断熱材
1000b 形状保持シート
1001 断熱材
1002 燃料電池モジュール
1003 燃料供給配管
1004 固定部材
1005 発電用空気導入管
1006 温度センサ
1009 水添脱硫器用水素取出管
1010 トレー
1014 燃焼室
1016 モジュール容器
1018 燃料電池セル
1020 点火装置(点火ヒーター)
1022 放熱部材
A 2つの板状部材が接触する箇所
B 3つの板状部材が接触する箇所
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Solid oxide fuel cell device 2 Fuel cell module 7, 7a Heat insulating material 8 Module container 8a Top plate 8b Side plate 8d, 8e Closed side plate 10 Power generation room 16 Fuel cell unit 18 Combustion chamber (combustion part)
63 fuel supply pipe 64 fuel gas supply pipe (fuel gas supply passage)
74 power generation air introduction pipe 82 exhaust gas discharge pipe 111 exhaust port 112 mixed gas supply pipe 120 reformer 120b through hole 130 exhaust gas guide member 131a convex step 132a concave 135 gas reservoir 140 evaporator 160 air passage cover 160a top Plate 160b Side plate 161a, 161b Air passage 162, 163 Plate fin 164 Flow direction adjusting unit 171 Exhaust pipe 172a Exhaust gas inlet 172 Exhaust passage 173 Exhaust passage (second exhaust passage)
174 exhaust passage (first exhaust passage)
175 Plate fin 176 Heat exchange distance extension member 250 Evaporator heater 252 Bus bar 254 Air dispersion member 256 Air inflow chamber 258 Passage hole 260 Suppression member 262 Support plate 1000 Plate heat insulation material 1000a Heat insulation material 1000b Shape retention sheet 1001 Heat insulation material 1002 Fuel cell Module 1003 Fuel supply pipe 1004 Fixing member 1005 Power generation air introduction pipe 1006 Temperature sensor 1009 Hydrogen removal pipe for hydrodesulfurizer 1010 Tray 1014 Combustion chamber 1016 Module container 1018 Fuel cell 1020 Ignition device (ignition heater)
1022 Heat radiating member A Location where two plate-shaped members contact B Location where three plate-shaped members contact

Claims (5)

モジュール容器と、
前記モジュール容器は、板状に形状を保持する形状保持シートに被覆された複数の板状
断熱材により覆われ、
前記複数の板状断熱材が互いに接触する部分は、固定部材により前記モジュール容器に固定されており、前記固定部材は断面の形状がL字であり、前記固定部材は前記板状断熱材のそれぞれが接触する部分に沿って延在する線状形状であることを特徴とする固体酸化物形燃料電池モジュール。
A module container,
The module container is covered with a plurality of plate-shaped heat insulating materials covered with a shape holding sheet that holds a shape in a plate shape,
The portion where the plurality of plate-shaped heat insulating materials are in contact with each other is fixed to the module container by a fixing member, the fixing member has an L-shaped cross section, and the fixing member is each of the plate-shaped heat insulating materials. A solid oxide fuel cell module having a linear shape extending along a portion contacting with a solid oxide fuel cell module.
前記固定部材は前記板状断熱材のそれぞれが接触する部分と、その近傍を覆うように設
けられ、前記固定部材は前記板状断熱材のそれぞれと接触する部分を押しつぶすようにし
て固定されていることを特徴とする請求項1に記載の固体酸化物形燃料電池モジュール。
The fixing member is provided so as to cover a portion where each of the plate-shaped heat insulating materials is in contact with the vicinity thereof, and the fixing member is fixed so as to crush the portion in contact with each of the plate-shaped heat insulating materials. The solid oxide fuel cell module according to claim 1, wherein:
前記板状断熱材と前記モジュール容器の間には、前記形状保持シートに被覆されていな
い断熱材が配置されていることを特徴とする請求項1に記載の固体酸化物形燃料電池モジ
ュール。
2. The solid oxide fuel cell module according to claim 1, wherein a heat insulating material that is not covered by the shape maintaining sheet is disposed between the plate heat insulating material and the module container. 3.
前記板状断熱材の前記形状保持シートに被覆された断熱材はヒュームドシリカを含有す
る断熱材であることを特徴とする請求項3に記載の固体酸化物形燃料電池モジュール。
4. The solid oxide fuel cell module according to claim 3, wherein the heat insulating material coated on the shape maintaining sheet of the plate heat insulating material is a heat insulating material containing fumed silica. 5.
前記形状保持シートはガラスクロスであることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか
一項に記載の固体酸化物形燃料電池モジュール
The solid oxide fuel cell module according to any one of claims 1 to 4, wherein the shape maintaining sheet is a glass cloth.
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