JP2020098804A - Solid oxide fuel cell device - Google Patents

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Abstract

To provide a solid state oxide fuel cell device in which weight reduction is made without increasing the number of components, and without causing increase in the assembly man hours.SOLUTION: A solid state oxide fuel cell device (1) has a box type module case (8), multiple tabular heat insulating materials (7) arranged to surround the module case, and multiple fixing members (6b-6i) arranged along the edge lines formed by respective heat insulating materials so that they are held, respectively. The heat insulating material is covered by a shape holding sheet, and provided with insertion ports (188, 192) for passing through components (190, 194) extending from the module case to the outside of the heat insulating material. The fixing member is a member of substantially L-shaped cross section attached to cover the marginal part of two heat insulating materials in contact, and at least one fixing member includes extensions for opening (198, 199)extending to close the insertion port.SELECTED DRAWING: Figure 9

Description

本発明は、固体酸化物形燃料電池装置に関し、特に、燃料ガスと酸化剤ガスとにより発電を行う燃料電池セルを複数備えた固体酸化物形燃料電池に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a solid oxide fuel cell device, and more particularly to a solid oxide fuel cell including a plurality of fuel battery cells that generate electricity using a fuel gas and an oxidant gas.

固体酸化物形燃料電池装置(Solid Oxide Fuel Cell:以下「SOFC」とも言う)は、電解質として酸化物イオン導電性固体電解質を用い、その両側に電極を取り付け、一方の側に燃料ガスを供給し、他方の側に酸化剤ガス(空気、酸素等)を供給して、比較的高温で動作する燃料電池である。 A solid oxide fuel cell device (hereinafter also referred to as “SOFC”) uses an oxide ion conductive solid electrolyte as an electrolyte, has electrodes on both sides thereof, and supplies fuel gas to one side thereof. A fuel cell that operates at a relatively high temperature by supplying an oxidant gas (air, oxygen, etc.) to the other side.

固体酸化物形燃料電池装置は、固体高分子形燃料電池等に比べて非常に高温で動作するため、燃料電池セルを収容したモジュールケースを断熱材で覆う必要がある。モジュールケースから放散される熱量が多いと、動作温度を維持するために多くの燃料が消費され、総合的なエネルギー効率の低下を招く。特開2014−191972号公報(特許文献1)記載の燃料電池システムにおいては、モジュールケース全体を取り囲むようにヒュームドシリカを用いた断熱材を配置して、モジュールケースの断熱性能を高めている。 Since a solid oxide fuel cell device operates at a much higher temperature than a solid polymer fuel cell or the like, it is necessary to cover the module case accommodating the fuel battery cell with a heat insulating material. If the amount of heat dissipated from the module case is large, a large amount of fuel is consumed to maintain the operating temperature, resulting in a decrease in overall energy efficiency. In the fuel cell system described in JP-A-2014-191972 (Patent Document 1), a heat insulating material using fumed silica is arranged so as to surround the entire module case to enhance the heat insulating performance of the module case.

しかしながら、ヒュームドシリカ製の断熱材は破損しやすいため、特許文献1記載の発明においては、断熱材で覆われたモジュールケース全体を金属製のハウジングに収容することで断熱材を保護し、断熱材の破損を防止している。このため、燃料電池セルは金属製の容器で二重に覆われることとなり、燃料電池モジュールの重量が増加すると共にコスト高の原因となる。 However, since the heat insulating material made of fumed silica is easily damaged, in the invention described in Patent Document 1, the entire module case covered with the heat insulating material is housed in a metal housing to protect the heat insulating material and Prevents material damage. For this reason, the fuel cells are doubly covered with the metal container, which increases the weight of the fuel cell module and increases the cost.

特開2014−191972号公報JP, 2014-191972, A

一方、パネル式の断熱材が知られている。このパネル式断熱材は、ブロック状の断熱材をガラス繊維シートで被覆したものであり、単体で板状の形状を維持することができる。また、パネル式断熱材は比較的破損しにくいため、断熱材を外側から金属製のハウジングで覆う必要がなく、燃料電池モジュールを軽量化し、コストダウンできる可能性がある。 On the other hand, a panel type heat insulating material is known. This panel-type heat insulating material is a block-shaped heat insulating material coated with a glass fiber sheet, and can maintain a plate-like shape by itself. Further, since the panel-type heat insulating material is relatively hard to break, it is not necessary to cover the heat insulating material from the outside with a metal housing, which may reduce the weight of the fuel cell module and reduce the cost.

ところが、モジュールケースには、燃料供給用の配管や、排気管、各種センサの信号を取り出すための配線等を外部から接続する必要があり、これらが断熱材を貫通するように挿通される必要がある。モジュールケースから延びている配管は、これを貫通させるように断熱材に開口を設けておくことにより、熱を大きく放散させることなく外部に引き出すことができる。一方、断熱材を取り付けた後、外部から挿入して配置するセンサ等については、断熱材に設けた開口を通して断熱材の内側にセンサ等を配置した後は、センサから延びる配線材だけが断熱材の開口を通って外部に引き出される。このため、断熱材と、それを貫通して延びる配線材等の間には大きな隙間ができるが、この隙間を放置すると隙間から熱が消散し、エネルギー効率の低下を招く。 However, in the module case, it is necessary to connect a pipe for fuel supply, an exhaust pipe, wiring for taking out signals of various sensors, etc. from the outside, and these need to be inserted so as to penetrate the heat insulating material. is there. The piping extending from the module case can be drawn to the outside without significantly dissipating heat by providing an opening in the heat insulating material so as to penetrate the piping. On the other hand, for sensors etc. that are inserted from the outside after the heat insulating material is mounted and arranged, after the sensors etc. are arranged inside the heat insulating material through the openings provided in the heat insulating material, only the wiring material extending from the sensor It is pulled out to the outside through the opening. Therefore, a large gap is formed between the heat insulating material and the wiring material extending through the heat insulating material. However, if the gap is left, heat is dissipated from the gap and energy efficiency is lowered.

これを防止するには、隙間を塞ぐための金属板等を取り付ける必要がある。しかしながら、配線等を通す挿通口の隙間を夫々塞ぐために金属板を取り付けるのでは、部品点数が大幅に増加すると共に、燃料電池モジュールの組み立て工数も増加してしまうので、パネル式断熱材を採用したメリットを十分に活かすことができない。さらに、断熱材を通して外部から挿入したセンサ等の部品の中には、モジュールケース側に固定されておらず、断熱材に挿通させただけでは脱落してしまうものもある。このような部品を装着した場合には、外側のハウジングが省略されていると何らかの固定用の部材が必要となる。また、挿通口の隙間に綿状の断熱材等を詰めて隙間が塞がれる場合もあるが、隙間に詰めた断熱材の脱落を防止するために別途何らかの部材を取り付ける必要がある。 To prevent this, it is necessary to attach a metal plate or the like for closing the gap. However, if a metal plate is attached in order to close the gaps of the insertion holes through which the wiring etc. pass, the number of parts will increase significantly and the man-hours for assembling the fuel cell module will also increase, so the panel type heat insulating material was adopted. You cannot take full advantage of the benefits. Further, some parts such as sensors inserted from the outside through the heat insulating material are not fixed to the module case side and may be dropped out only by being inserted into the heat insulating material. When such a component is mounted, some fixing member is required if the outer housing is omitted. In addition, although a cotton-like heat insulating material or the like may be filled in the gap of the insertion port to close the gap, some member needs to be attached separately to prevent the heat insulating material filled in the gap from falling off.

本発明は、上記の問題に鑑みなされたものであり、部品点数の増加や、組み立て工数の増加を招くことなく、軽量化した固体酸化物形燃料電池装置を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a solid oxide fuel cell device having a reduced weight without increasing the number of parts and the number of assembling steps.

本発明は、燃料ガスと酸化剤ガスとにより発電を行う燃料電池セルを備えた固体酸化物形燃料電池装置であって、箱形のモジュールケースと、モジュールケースの周囲を囲むように配置された複数の板状の断熱材と、断熱材各々がモジュールケースの周囲に保持されるように、モジュールケースを囲んでいる各断熱材によって形成される稜線に沿って配置された複数の固定部材と、を有し、断熱材は、その板状の形状が保持されるように形状保持シートによって被覆されていると共に、モジュールケースから断熱材の外部へ延びる貫通部品を通すための挿通口が設けられ、固定部材は接触している2枚の断熱材の縁部を覆うように取り付けられる概ねL字型断面の部材であると共に、固定部材のうちの少なくとも1つは、挿通口を閉塞するように延びる塞口用延出部を備えている、ことを特徴としている。 The present invention is a solid oxide fuel cell device including a fuel battery cell that generates electricity using a fuel gas and an oxidant gas, and is a box-shaped module case and is arranged so as to surround the periphery of the module case. A plurality of plate-shaped heat insulating materials, and a plurality of fixing members arranged along the ridge line formed by each heat insulating material surrounding the module case so that each heat insulating material is held around the module case, And the heat insulating material is covered with a shape-retaining sheet so that the plate-like shape thereof is held, and an insertion port for passing a penetrating component extending from the module case to the outside of the heat insulating material is provided, The fixing member is a member having a substantially L-shaped cross-section mounted so as to cover the edges of the two heat insulating materials in contact with each other, and at least one of the fixing members extends so as to close the insertion port. It is characterized in that it is provided with an extension portion for closing.

このように構成された本発明によれば、モジュールケースの周囲に配置された板状の断熱材が、金属板等で全面的に覆われるのではなく、断熱材によって形成される稜線に沿って配置された概ねL字型断面の固定部材によって保持されるので、固体酸化物形燃料電池装置を軽量化することができる。ところが、モジュールケースからは、燃料ガス等の供給管や、各種センサ等、種々の貫通部品が突出しており、これらを断熱材の外部に引き出す必要がある。従って、これらの貫通部品を通すための挿通口を断熱材に設ける必要があるが、挿通口のうちの幾つかは、貫通部品を引き出した後、閉塞させる必要がある。しかしながら、挿通口を閉塞するための金属板等を専用の部材として取り付けると、部品点数が大幅に増加すると共に、固体酸化物形燃料電池装置の組み立て工数が増加して、コストアップに繋がる。上記のように構成された本発明によれば、断熱材を保持する固定部材に塞口用延出部が設けられ、これにより挿通口が閉塞されるので、挿通口を閉塞するための専用の部品を省略することが可能になる。これにより、部品点数の大幅な増加や、組み立て工数の増加を防止することができる。 According to the present invention thus configured, the plate-shaped heat insulating material arranged around the module case is not entirely covered with the metal plate or the like, but along the ridge line formed by the heat insulating material. The solid oxide fuel cell device can be reduced in weight because it is held by the arranged fixing member having a substantially L-shaped cross section. However, various penetrating parts such as a fuel gas supply pipe and various sensors project from the module case, and it is necessary to draw them out of the heat insulating material. Therefore, although it is necessary to provide the heat insulating material with an insertion port for passing these penetrating parts, some of the inserting ports need to be closed after the penetrating part is pulled out. However, if a metal plate or the like for closing the insertion port is attached as a dedicated member, the number of parts is significantly increased and the man-hours for assembling the solid oxide fuel cell device are increased, leading to an increase in cost. According to the present invention configured as described above, the fixing member that holds the heat insulating material is provided with the plugging extension portion, which closes the insertion opening, so that it is dedicated to closing the insertion opening. It becomes possible to omit parts. This can prevent a large increase in the number of parts and an increase in the number of assembly steps.

本発明において、好ましくは、塞口用延出部は、固定部材の両端部を接続するように延びるコの字型の部分である。
このように構成された本発明によれば、塞口用延出部が固定部材の両端部を接続するように延びるコの字型の部分として形成されるので、閉塞すべき挿通口が、固定部材が配置されている稜線から遠い位置にある場合でも、挿通口を確実に閉塞することができる。
In the present invention, preferably, the plug extension portion is a U-shaped portion extending so as to connect both end portions of the fixing member.
According to the present invention thus configured, since the plugging-out extending portion is formed as a U-shaped portion extending so as to connect both ends of the fixing member, the insertion opening to be closed is fixed. Even when the member is located far from the ridgeline where the member is arranged, the insertion port can be reliably closed.

本発明において、好ましくは、塞口用延出部は、覆っている挿通口を貫通して延びる貫通部品を外部に露出させる寸法及び形状に構成されている。
断熱材を保持するための固定部材に塞口用延出部を設け、これにより、断熱材の固定と共に挿通口を閉塞させると、挿通口を閉塞させる前に取り付けておくべき貫通部品を取り付け忘れてしまうというミスの発生が予想される。このようなミスを見逃して、次工程に進んでしまうと、取り付け忘れた貫通部品を後から取り付けることが困難となり、組み立て作業時間の大きなロスになる。上記のように構成された本発明によれば、塞口用延出部が、貫通部品が外部に露出する寸法及び形状に構成されているので、このようなミスを容易に発見することができ、組み立て作業時間のロスを抑制することができる。
In the present invention, preferably, the plug extension portion is formed in a size and shape that exposes a penetrating component extending through the covering insertion opening to the outside.
If a fixing member for holding the heat insulating material is provided with an extension portion for closing, thereby blocking the insertion hole together with fixing the heat insulating material, forget to attach the penetrating part that should be attached before closing the insertion hole. It is expected that mistakes will occur. If such mistakes are overlooked and the process proceeds to the next step, it becomes difficult to attach the penetrating component that has been forgotten to be attached later, resulting in a large loss of assembly work time. According to the present invention configured as described above, since the extension portion for closure is configured to have a size and shape in which the penetrating component is exposed to the outside, such an error can be easily found. It is possible to suppress the loss of assembly work time.

本発明によれば、部品点数の増加や、組み立て工数の増加を招くことなく、軽量化した固体酸化物形燃料電池装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a lightweight solid oxide fuel cell device without increasing the number of parts and the number of assembling steps.

本発明の一実施形態による固体酸化物形燃料電池装置(SOFC)を示す全体構成図である。1 is an overall configuration diagram showing a solid oxide fuel cell device (SOFC) according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態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る。FIG. 3 is a side sectional view showing a fuel cell module of a solid oxide fuel cell device according to an embodiment of the present invention. 図2のIII−III線に沿った断面図である。FIG. 3 is a sectional view taken along line III-III in FIG. 2. モジュールケース及び空気通路カバーの分解斜視図である。It is an exploded perspective view of a module case and an air passage cover. 本発明の一実施形態による固体酸化物形燃料電池の燃料電池セルユニットを示す部分断面図である。FIG. 3 is a partial cross-sectional view showing a fuel cell unit of a solid oxide fuel cell according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態による固体酸化物形燃料電池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 according to an embodiment of the present invention. モジュールケースが板状の断熱材によって囲まれている状態を示す斜視断面図である。It is a perspective sectional view showing a state where the module case is surrounded by a plate-shaped heat insulating material. 板状の断熱材が一部の固定部材で固定された状態を示す斜視図である。It is a perspective view showing the state where the plate-shaped heat insulating material is fixed by a part of the fixing members. 板状の断熱材が全ての固定部材で固定された状態を示す斜視図である。It is a perspective view showing the state where the plate-shaped heat insulating material is fixed by all the fixing members.

つぎに、添付図面を参照して、本発明の一実施形態による固体酸化物形燃料電池装置を説明する。
図1は、本発明の一実施形態による固体酸化物形燃料電池装置(SOFC)を示す全体構成図である。
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(SOFC)1は、燃料電池モジュール2と、補機ユニット4を備えている。
Next, a solid oxide fuel cell device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is an overall configuration diagram showing a solid oxide fuel cell device (SOFC) according to an embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 1, a solid oxide fuel cell device (SOFC) 1 according to an embodiment of the present invention includes a fuel cell module 2 and an auxiliary unit 4.

燃料電池モジュール2は、金属製のモジュールケース8を備え、このモジュールケース8の周囲が、複数の板状の断熱材7で囲まれている。なお、複数の板状の断熱材7は、各断熱材7の外側に取り付けられた固定部材(図1には図示せず)によって、モジュールケース8の周囲に保持されている。この密閉空間であるモジュールケース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集合体12が配置されている。この燃料電池セル集合体12は、8個の燃料電池セルスタック14(詳細は図6で後述する)を備え、この燃料電池セルスタック14は、各々が燃料電池セルを含む、16本の燃料電池セルユニット16(詳細は図5で後述する)から構成されている。この例では、燃料電池セル集合体12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12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 case 8 made of metal, and the periphery of the module case 8 is surrounded by a plurality of plate-shaped heat insulating materials 7. The plurality of plate-shaped heat insulating materials 7 are held around the module case 8 by a fixing member (not shown in FIG. 1) attached to the outside of each heat insulating material 7. In the power generation chamber 10 that is the lower portion of the module case 8 that is the closed space, a fuel cell that performs a power generation reaction with a fuel gas and an oxidant gas (hereinafter appropriately referred to as "power generating air" or "air"). The cell aggregate 12 is arranged. The fuel battery cell assembly 12 includes eight fuel battery cell stacks 14 (details will be described later with reference to FIG. 6), and each of the fuel battery cell stacks 14 includes 16 fuel battery cells. The cell unit 16 (details will be described later with reference to FIG. 5) is configured. In this example, the fuel battery cell assembly 12 has 128 fuel battery cell units 16. In the fuel cell assembly 12, all of the plurality of fuel cell units 16 are connected in series.

燃料電池モジュール2のモジュールケース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(オフガス)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。さらに、モジュールケース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、外気へ発散するのを抑制している。また、この燃焼室18の上方には、原燃料ガス(原料ガス)を改質する改質器120が配置され、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。 A combustion chamber 18 as a combustor is formed above the power generation chamber 10 of the module case 8 of the fuel cell module 2, and in this combustion chamber 18, the residual fuel gas (off gas) and the residual fuel gas not used for power generation reaction Is combusted with the air to generate exhaust gas (in other words, combustion gas). Further, the module case 8 is covered with the heat insulating material 7 to prevent the heat inside the fuel cell module 2 from radiating to the outside air. A reformer 120 that reforms the raw fuel gas (raw material gas) is arranged above the combustion chamber 18, and the reformer 120 has a temperature at which the reforming reaction can be performed by the combustion heat of the residual gas. Is heating up.

さらに、ハウジング6内においてモジュールケース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。)をモジュールケース8内の改質器120に供給する。 Further, an evaporator 140 is provided in the heat insulating material 7 above the module case 8 in the housing 6. The evaporator 140 evaporates water to generate water vapor by exchanging heat between the supplied water and exhaust gas, and a mixed gas of the water vapor and the raw fuel gas (hereinafter referred to as “fuel gas”). Is also referred to as “.” is supplied to the reformer 120 in the module case 8.

つぎに、補機ユニット4は、燃料電池モジュール2からの排気中に含まれる水分を結露させた水を貯水してフィルターにより純水とする純水タンク26から供給される水の流量を調整する水流量調整ユニット28(モータで駆動される「水ポンプ」等)を備えている。また、補機ユニット4は、都市ガス等の燃料供給源30から供給された燃料を遮断するガス遮断弁32と、燃料ガスから硫黄を除去するための脱硫器36と、燃料ガスの流量を調整する燃料流量調整ユニット38(モータで駆動される「燃料ポンプ」等)と、電源喪失時において、燃料流量調整ユニット38から流出する燃料ガスを遮断するバルブ39を備えている。さらに、補機ユニット4は、空気供給源40から供給される空気を遮断する電磁弁42と、空気の流量を調整する改質用空気流量調整ユニット44及び発電用空気流量調整ユニット45(モータで駆動される「空気ブロア」等)と、改質器120に供給される改質用空気を加熱する第1ヒータ46と、発電室に供給される発電用空気を加熱する第2ヒータ48とを備えている。これらの第1ヒータ46と第2ヒータ48は、起動時の昇温を効率よく行うために設けられているが、省略しても良い。 Next, the auxiliary device unit 4 adjusts the flow rate of water supplied from the pure water tank 26 which stores the water that has condensed the water contained in the exhaust gas from the fuel cell module 2 and uses it as pure water by the filter. A water flow rate adjusting unit 28 (such as a “water pump” driven by a motor) is provided. In addition, the accessory unit 4 adjusts the flow rate of the fuel gas, a gas shutoff valve 32 that shuts off the fuel supplied from the fuel supply source 30 such as city gas, a desulfurizer 36 that removes sulfur from the fuel gas. A fuel flow rate adjusting unit 38 (a "fuel pump" driven by a motor) and a valve 39 for shutting off the fuel gas flowing out from the fuel flow rate adjusting unit 38 when the power source is lost. Further, the accessory unit 4 includes a solenoid valve 42 that shuts off the air supplied from the air supply source 40, a reforming air flow rate adjusting unit 44 and a power generation air flow rate adjusting unit 45 that adjust the flow rate of the air. Driven "air blower"), a first heater 46 for heating the reforming air supplied to the reformer 120, and a second heater 48 for heating the power generating air supplied to the power generation chamber. I have it. The first heater 46 and the second heater 48 are provided in order to efficiently raise the temperature at startup, but they may be omitted.

なお、本実施形態では、装置の起動時に改質器120内において、部分酸化改質反応(POX)のみが生じるPOX工程から、部分酸化改質反応(POX)と水蒸気改質反応(SR)が混在したオートサーマル改質反応(ATR)が生じるATR工程を経て、水蒸気改質反応のみが生じるSR工程が行われるように構成してもよいし、POX工程を省略してATR工程からSR工程に移行されるように構成してもよいし、POX工程及びATR工程を省略してSR工程のみが行われるように構成してもよい。なお、SR工程のみが行われる構成では、改質用空気流量調整ユニット44は不要である。 In the present embodiment, the partial oxidation reforming reaction (POX) and the steam reforming reaction (SR) start from the POX step in which only the partial oxidation reforming reaction (POX) occurs in the reformer 120 when the apparatus is started. The SR process in which only the steam reforming reaction occurs may be performed through the ATR process in which the mixed auto-thermal reforming reaction (ATR) occurs, or the POX process can be omitted to change from the ATR process to the SR process. It may be configured to be transferred, or the POX process and the ATR process may be omitted and only the SR process may be performed. It should be noted that the reforming air flow rate adjusting unit 44 is not necessary in the configuration in which only the SR process is performed.

つぎに、燃料電池モジュール2には、排気ガスが供給される温水製造装置50が接続されている。この温水製造装置50には、水供給源24から水道水が供給され、この水道水が排気ガスの熱により温水となり、図示しない外部の給湯器の貯湯タンクへ供給されるようになっている。また、燃料電池モジュール2には、燃料ガスの供給量等を制御するための制御ボックス52が取り付けられている。さらに、燃料電池モジュール2には、燃料電池モジュールにより発電された電力を外部に供給するための電力取出部(電力変換部)であるインバータ54が接続されている。 Next, to the fuel cell module 2, a hot water producing device 50 to which exhaust gas is supplied is connected. The hot water producing device 50 is supplied with tap water from a water supply source 24, and the tap water becomes hot water by the heat of exhaust gas and is supplied to a hot water storage tank of an external water heater (not shown). Further, the fuel cell module 2 is provided with a control box 52 for controlling the supply amount of fuel gas and the like. Further, the fuel cell module 2 is connected to an inverter 54 that is a power extraction unit (power conversion unit) for supplying the power generated by the fuel cell module to the outside.

つぎに、図2〜図4を参照して、本発明の一実施形態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構造について説明する。
図2は、本発明の一実施形態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3は、図2のIII−III線に沿った断面図であり、図4は、モジュールケース及び空気通路カバーの分解斜視図である。
Next, the structure of the fuel cell module of the solid oxide fuel cell device according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
2 is a side sectional view showing a fuel cell module of a solid oxide fuel cell device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a sectional view taken along line III-III of FIG. 4 is an exploded perspective view of the module case and the air passage cover.

図2及び図3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ケース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、モジュールケース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。なお、本実施形態においては、モジュールケース8と蒸発器140の間の空間や、モジュールケース8のまわりにはブロック状の断熱材7aが配置され、その外側を囲むように板状の断熱材7が配置されている。 As shown in FIGS. 2 and 3, the fuel cell module 2 has a fuel cell assembly 12 and a reformer 120 provided inside a module case 8 covered with a heat insulating material 7, and also has a module case 8 And an evaporator 140 that is provided outside and inside the heat insulating material 7. In the present embodiment, a block-shaped heat insulating material 7a is arranged in the space between the module case 8 and the evaporator 140 and around the module case 8, and the plate-shaped heat insulating material 7 surrounds the outside thereof. Are arranged.

まず、モジュールケース8は、図4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2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3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. 4, the module case 8 includes a substantially rectangular top plate 8a, a bottom plate 8c, and a pair of side plates 8b facing each other, which connect sides extending in the longitudinal direction (the left-right direction in FIG. 2) of each other. A closed side plate that closes the tubular body and two opposing openings at both ends in the longitudinal direction of the tubular body, and connects the sides extending in the width direction (left-right direction in FIG. 3) of the top plate 8a and the bottom plate 8c. It consists of 8d and 8e.

モジュールケース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。また、天板160aの閉鎖側板8d側の部分には、発電用空気導入管74(図2参照)が接続される開口部168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、モジュールケース8の外側と断熱材7との間、具体的にはモジュールケース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3参照)。 In the module case 8, the top plate 8a and the side plates 8b are covered by the air passage cover 160. The air passage cover 160 has a top plate 160a and a pair of side plates 160b facing each other. An opening 167 for allowing the exhaust pipe 171 to penetrate therethrough is provided in a substantially central portion of the top plate 160a. Further, an opening 168 to which the power generation air introduction pipe 74 (see FIG. 2) is connected is provided in a portion of the top plate 160a on the closed side plate 8d side. The top plate 160a and the top plate 8a are separated from each other and the side plate 160b and the side plate 8b are separated from each other by a predetermined distance. As a result, oxidation occurs between the outside of the module case 8 and the heat insulating material 7, specifically between the top plate 8a and the side plate 8b of the module case 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. 3).

モジュールケース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4参照)。発電用空気は、空気通路カバー160の天板160aのうち、モジュールケース8の閉鎖側板8d側の略中央部に設けられた発電用空気導入管74から空気通路161a内に供給される(図2参照)。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3、図4参照)。 The lower portion of the side plate 8b of the module case 8 is provided with air outlets 8f which are a plurality of through holes (see FIG. 4). The power generation air is supplied into the air passage 161a from a power generation air introduction pipe 74 provided in the top plate 160a of the air passage cover 160 at a substantially central portion on the side of the closing side plate 8d of the module case 8 (FIG. 2). reference). Then, the power generation air is injected into the power generation chamber 10 from the air outlet 8f toward the fuel cell assembly 12 through the air passages 161a and 161b (see FIGS. 3 and 4).

また、空気通路161a,161bの内部には、熱交換促進部材としてのプレートフィン162,163が設けられている(図3参照)。プレートフィン162は、モジュールケース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、モジュールケース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 as heat exchange promoting members are provided inside the air passages 161a and 161b (see FIG. 3). The plate fins 162 are provided in the horizontal direction so as to extend in the longitudinal direction and the width direction between the top plate 8a of the module case 8 and the top plate 160a of the air passage cover 160, and the plate fins 163 are the side plates 8b of the module case 8. And the side plate 160b of the air passage cover 160 and 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162,163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ケース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,161b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 power generation air flowing through the air passages 161a and 161b, particularly when passing through the plate fins 162 and 163, is inside the module case 8 inside the plate fins 162 and 163 (specifically, along the top plate 8a and the side plate 8b). The heat is exchanged with the exhaust gas passing through the exhaust passage (provided in the above) and the exhaust gas is heated. For this reason, the portions of the air passages 161a and 161b where the plate fins 162 and 163 are provided function as a heat exchanger (heat exchange section). The portion provided with the plate fins 162 constitutes the main heat exchanger portion, and the portion provided with the plate fins 163 constitutes the subordinate heat exchanger portion.

一方、図2に示すように、モジュールケース8の閉鎖側板8eには、金属製のパイプ144、146が取り付けられている。これら金属製のパイプは、閉鎖側板8eに取り付けられた先端側が閉鎖されており、内部には温度センサが配置される。即ち、パイプ144は、燃焼室18の側方に取り付けられており、内部には燃焼室温度センサ144aが配置される。また、パイプ144は、断熱材7に形成された挿通口と連通するように配置されている。燃料電池モジュール2の組み立て時においては、断熱材7が取り付けられた後、断熱材7の外側から挿通口を介して、パイプ144の中に燃焼室温度センサ144aが挿入される。 On the other hand, as shown in FIG. 2, metal pipes 144 and 146 are attached to the closing side plate 8e of the module case 8. These metal pipes are closed at the tip side attached to the closing side plate 8e, and a temperature sensor is arranged inside. That is, the pipe 144 is attached to the side of the combustion chamber 18, and the combustion chamber temperature sensor 144a is arranged inside. Further, the pipe 144 is arranged so as to communicate with the insertion port formed in the heat insulating material 7. When the fuel cell module 2 is assembled, after the heat insulating material 7 is attached, the combustion chamber temperature sensor 144a is inserted into the pipe 144 from the outside of the heat insulating material 7 through the insertion port.

また、金属製のパイプ146は、燃料電池セルスタック14の側方、即ち、発電室10の側方に取り付けられており、内部には発電室温度センサ(図示せず)が配置される。この発電室温度センサは金属製のパイプ146内に封入されており、パイプ146は、断熱材7を貫通して外部に露出する。 The metal pipe 146 is attached to the side of the fuel cell stack 14, that is, the side of the power generation chamber 10, and a power generation chamber temperature sensor (not shown) is arranged inside. This power generation chamber temperature sensor is enclosed in a metal pipe 146, and the pipe 146 penetrates the heat insulating material 7 and is exposed to the outside.

つぎに、蒸発器140は、モジュールケース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。そして、蒸発器140は、長手方向(図2の左右方向)の一側端側に、に排気管171及び混合ガス供給管112が接続され、長手方向の他側端側に排気ガス排出管82が接続され、排気管171により支持されている。また、蒸発器140とモジュールケース8との間には、これらの隙間を埋めるようにブロック状の断熱材7aの一部分が配置されている(図2及び図3参照)。 Next, the evaporator 140 is fixed on the top plate 8a of the module case 8 so as to extend in the horizontal direction. The evaporator 140 is connected to the exhaust pipe 171 and the mixed gas supply pipe 112 at one end in the longitudinal direction (the left-right direction in FIG. 2), and the exhaust gas exhaust pipe 82 at the other end in the longitudinal direction. Are connected and are supported by the exhaust pipe 171. Further, a part of the block-shaped heat insulating material 7a is arranged between the evaporator 140 and the module case 8 so as to fill these gaps (see FIGS. 2 and 3).

具体的には、蒸発器140は、長手方向(図2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)を供給する水供給配管62及び原料供給配管63と、排気ガスを排出するための排気ガス排出管82(図2参照)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。これらのうち、水供給配管62及び原料供給配管63は断熱材7を貫通して外部に延びている。排気管171は、空気通路カバー160の天板160aに形成された開口部167を貫通して下方へ延び、モジュールケース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、モジュールケース8内の燃焼室18で生成された排気ガスをモジュールケース8の外へ排出する開口部であり、モジュールケース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 includes a water supply pipe 62 for supplying water and raw fuel gas (which may include reforming air) to one side end side in the longitudinal direction (the left-right direction in FIG. 2). The raw material supply pipe 63 and the exhaust gas exhaust pipe 82 (see FIG. 2) for exhausting exhaust gas are connected, and the upper end of the exhaust pipe 171 is connected to the other side end in the longitudinal direction. Of these, the water supply pipe 62 and the raw material supply pipe 63 penetrate the heat insulating material 7 and extend to the outside. The exhaust pipe 171 extends downward through an opening 167 formed in the top plate 160a of the air passage cover 160, and is connected to an exhaust port 111 formed on the top plate 8a of the module case 8. The exhaust port 111 is an opening through which the exhaust gas generated in the combustion chamber 18 in the module case 8 is discharged to the outside of the module case 8, and is located in the central portion of the top plate 8a of the module case 8 which is substantially rectangular in a top view. Has been formed.

さらに、蒸発器140はヒータ157を備える(図3)。ヒータ157は、矩形状の蒸発器140の三辺の外周に沿うように設けられており、両端部は蒸発器140の上流側に向かって延在している。
また、蒸発器140の上面には、金属製のパイプ69が取り付けられている。この金属製のパイプ69も先端側が閉鎖されており、内部には蒸発器温度センサ(図示せず)が配置される。金属製のパイプ69も水供給配管62及び原料供給配管63と同様に蒸発器140の側縁を跨いで水平方向に延びている。蒸発器温度センサは、モジュールケース8を取り囲むように断熱材7が配置された後、金属製のパイプ69と整合するように断熱材7に形成された挿通口を介して外部から挿入される。
Further, the evaporator 140 includes a heater 157 (FIG. 3). The heater 157 is provided along the outer periphery of the three sides of the rectangular evaporator 140, and both ends thereof extend toward the upstream side of the evaporator 140.
A metal pipe 69 is attached to the upper surface of the evaporator 140. This metal pipe 69 is also closed on the tip side, and an evaporator temperature sensor (not shown) is arranged inside. Similarly to the water supply pipe 62 and the raw material supply pipe 63, the metal pipe 69 also extends horizontally across the side edge of the evaporator 140. After the heat insulating material 7 is arranged so as to surround the module case 8, the evaporator temperature sensor is externally inserted through an insertion port formed in the heat insulating material 7 so as to be aligned with the metal pipe 69.

蒸発器140の下側には、排気ガス流路154が設けられており、排気管171から排気ガスを流入させ、この排気ガスの熱で蒸発器140を加熱するようになっている。排気管171は排気ガス流路154の上流側の端部に接続され、排気ガス排出管82は、排気ガス流路154の下流端部に接続されている。蒸発器140に接続された排気ガス排出管82は下方に向かって延びており、下端が燃焼触媒器200に接続されている。燃焼触媒器200は横方向に延びる円筒状の部材であり、内部に円柱状の空間が形成されている。排気ガス排出管82は燃焼触媒器200の一端部に接続されており、燃焼触媒器200の他端部には排ガス放出管202が接続されている。排ガス放出管202は水平方向に蒸発器140から離間する方向に水平に延びている。燃焼触媒器200は蒸発器140と同様に断熱材7の内部に配置されている。 An exhaust gas flow path 154 is provided below the evaporator 140, and the exhaust gas is introduced from an exhaust pipe 171, and the heat of the exhaust gas heats the evaporator 140. The exhaust pipe 171 is connected to the upstream end of the exhaust gas flow passage 154, and the exhaust gas discharge pipe 82 is connected to the downstream end of the exhaust gas flow passage 154. The exhaust gas discharge pipe 82 connected to the evaporator 140 extends downward, and the lower end thereof is connected to the combustion catalyst 200. The combustion catalyst 200 is a cylindrical member that extends in the lateral direction, and has a cylindrical space formed therein. The exhaust gas discharge pipe 82 is connected to one end of the combustion catalyst 200, and the exhaust gas discharge pipe 202 is connected to the other end of the combustion catalyst 200. The exhaust gas discharge pipe 202 extends horizontally in a direction away from the evaporator 140 in the horizontal direction. Like the evaporator 140, the combustion catalyst 200 is arranged inside the heat insulating material 7.

つぎに、図2及び図3に示すように、改質器120は、燃焼室18の上方でモジュールケース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、モジュールケース8の天板8aとの間に排気ガス誘導部材130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120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, as shown in FIGS. 2 and 3, the reformer 120 is arranged above the combustion chamber 18 so as to extend horizontally along the longitudinal direction of the module case 8, and the top plate 8 a of the module case 8 is arranged. Are fixed to the top plate 8a while being separated by a predetermined distance via the exhaust gas guide member 130. The reformer 120 has a substantially rectangular outer shape in a top view, but is an annular structure having a through hole 120b formed in the center, and has a housing in which an upper case 121 and a lower case 122 are joined. ing. The through hole 120b is located so as to overlap the exhaust port 111 formed in the top plate 8a in a top view, and preferably, the exhaust port 111 is formed at the center position of the through hole 120b.

改質器120の長手方向の一端側(モジュールケース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。また、水添脱硫器用水素取出管65は、ブロック状の断熱材7a及び板状の断熱材7を貫通して外部に延びている。 On one end side of the reformer 120 in the longitudinal direction (closer side plate 8e side of the module case 8), the mixed gas supply pipe 112 is connected to the mixed gas supply port 120a provided in the upper case 121, and the other end side ( On the closed side plate 8d side), the fuel gas supply pipe 64 is connected to the lower case 122 and the hydrogen desulfurizer hydrogen extraction pipe 65 extending to the desulfurizer 36 is connected to the upper case 121. Therefore, the reformer 120 receives the mixed gas (that is, the raw fuel gas mixed with steam (which may include reforming air)) from the mixed gas supply pipe 112, and internally reforms the mixed gas, The reformed gas (that is, fuel gas) is discharged from the fuel gas supply pipe 64 and the hydrogen desulfurizer hydrogen extraction pipe 65. Further, the hydrogen extraction pipe 65 for the hydrodesulfurizer penetrates the block-shaped heat insulating material 7a and the plate-shaped heat insulating material 7 and extends to the outside.

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120Cと、が形成されている(図2参照)。改質部120Bは、仕切り板123a,123b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 interior space of the reformer 120 is partitioned into three spaces by the two partition plates 123a and 123b, so that the reformer 120 receives the mixed gas from the mixed gas supply pipe 112 in the mixed gas receiving portion 120A. And a reforming section 120B filled with a reforming catalyst (not shown) for reforming the mixed gas, and a gas discharging section 120C for discharging the gas that has passed through the reforming section 120B. (See Figure 2). The reforming section 120B is a space sandwiched between the partition plates 123a and 123b, and the reforming catalyst is held in this space. The mixed gas and the fuel gas after reforming are movable through a plurality of communication holes (slits) provided in the partition plates 123a and 123b. Further, as the reforming catalyst, one having nickel added to the surface of the sphere of alumina, or one having ruthenium added to the surface of the sphere of alumina is appropriately used.

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120B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。また、ガス排出部120Cには、水添脱硫器用水素取出管65と平行に金属製のパイプ(図示せず)が取り付けられている。この金属製のパイプは、先端部が閉鎖された管であり、内部には改質器温度センサ(図示せず)が配置されている。さらに、断熱材7には、金属製のパイプと整合するように挿通口が設けられている。燃料電池モジュール2の組み立て時においては、断熱材7が取り付けられた後、挿通口を介して断熱材7の外側から金属製のパイプの中に改質器温度センサ(図示せず)が挿入される。
The mixed gas supplied from the evaporator 140 via the mixed gas supply pipe 112 is jetted into 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 ejection speed is reduced, and passes through the partition plate 123a to be supplied to the reforming section 120B.
In the reforming section 120B, the low-speed moving mixed gas is reformed into fuel gas by the reforming catalyst, and this fuel gas passes through the partition plate 123b and is supplied to the gas discharge section 120C.
In the gas discharge part 120C, the fuel gas is discharged to the fuel gas supply pipe 64 and the hydrogen desulfurizer hydrogen extraction pipe 65. Further, a metal pipe (not shown) is attached to the gas discharge part 120C in parallel with the hydrogen extraction pipe 65 for the hydrodesulfurizer. This metal pipe is a pipe whose tip is closed, and a reformer temperature sensor (not shown) is arranged inside. Further, the heat insulating material 7 is provided with an insertion opening so as to be aligned with the metal pipe. At the time of assembling the fuel cell module 2, after the heat insulating material 7 is attached, a reformer temperature sensor (not shown) is inserted into the metal pipe from the outside of the heat insulating material 7 through the insertion port. It

燃料ガス供給通路としての燃料ガス供給管64は、モジュールケース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。この点火装置83は、モジュールケース8内の燃焼室18から、板状の断熱材7を貫通して外部まで延びている。 The fuel gas supply pipe 64, which serves as a fuel gas supply passage, extends downward in the module case 8 along the closing side plate 8d, is bent substantially 90° in the vicinity of the bottom plate 8c, and extends in the horizontal direction. It enters into the manifold 66 formed below, and further extends horizontally in the manifold 66 to the vicinity of the closing side plate 8e on the opposite side. A plurality of fuel supply holes 64b are formed on the lower surface of the horizontal portion 64a of the fuel gas supply pipe 64, and the fuel gas is supplied into the manifold 66 from the fuel supply holes 64b. A lower support plate 68 having a through hole for supporting the fuel cell stack 14 is attached above the manifold 66, and the fuel gas in the manifold 66 is supplied into the fuel cell unit 16. It Further, an ignition device 83 for starting combustion of fuel gas and air is provided in the combustion chamber 18. The ignition device 83 extends from the combustion chamber 18 in the module case 8 through the plate-shaped heat insulating material 7 to the outside.

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ケース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2,図3参照)。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 horizontally between the reformer 120 and the top plate 8a along the longitudinal direction of the module case 8. The exhaust gas guide member 130 includes a lower guide plate 131 and an upper guide plate 132, which are vertically separated from each other by a predetermined distance, and connecting plates 133 and 134 to which both ends in the longitudinal direction are attached (FIG. 2). , See FIG. 3). Both ends in the width direction of the upper guide plate 132 are bent downward and are connected to the lower guide plate 131. The upper ends of the connecting plates 133 and 134 are connected to the top plate 8a, and the lower ends thereof are connected to the reformer 120, whereby the exhaust gas guide member 130 and the reformer 120 are fixed to the top plate 8a. ing.

下部誘導板131は、幅方向(図3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、モジュールケース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 portion 131a whose central portion in the width direction (left-right direction in FIG. 3) projects downward. On the other hand, similar to the lower guide plate 131, the upper guide plate 132 is formed with a recess 132a such that the center portion in the width direction is recessed 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 recess 132a in the module case 8 and then bends downward near the closing side plate 8e to penetrate 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133,134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。 In the exhaust gas guide member 130, the upper guide plate 132, the lower guide plate 131, and the connecting plates 133 and 134 form a gas reservoir 135 which is an internal space functioning as a heat insulating layer. The 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 connecting plates 133 and 134 are connected so as to form a predetermined gap and are not airtightly connected. It is possible for exhaust gas to flow into the gas reservoir 135 from the combustion chamber 18 during operation, and for air to enter from the outside when the gas is stopped, but generally gas movement between the inside and outside of the gas reservoir 135 is possible. Is loose.

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、モジュールケース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,161b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172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 arranged with a predetermined vertical distance from the top plate 8a, and an exhaust gas extending horizontally along the longitudinal direction and the width direction between the upper guide plate 132 and the top plate 8a. A passage 172 is formed. The exhaust passage 172 is arranged in parallel with the air passage 161a with the top plate 8a of the module case 8 interposed therebetween. Inside the exhaust passage 172, plate fins similar to the plate fins 162 and 163 in the air passages 161a and 161b are provided. 175 are arranged. The plate fins 175 are provided at substantially the same positions as the plate fins 162 in a top view, and face each other in the vertical direction with the top plate 8a interposed therebetween. In the portions of the air passage 161a and the exhaust passage 172 where the plate fins 162 and 175 are provided, efficient heat exchange is performed between the power generation air flowing through the air passage 161a and the exhaust gas flowing through the exhaust passage 172. As a result, the heat of the exhaust gas raises the temperature of the power generation air.

また、改質器120は、モジュールケース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、モジュールケース8内で長手方向に延びている。 Further, the reformer 120 is arranged at a predetermined horizontal distance from the side plate 8b of the module case 8, and the exhaust gas is passed between the reformer 120 and the side plate 8b from the lower side to the upper side. An exhaust passage 173 is formed. Further, the exhaust gas guide member 130 is also arranged 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 through an exhaust gas introduction port 172a located at a corner between the top plate 8a and the side plate 8b. The exhaust gas inlet 172a extends in the module case 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 disposed 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 reformer. The through hole 120b of 120 forms an exhaust passage 174 through which the exhaust gas passing through the through hole 120b from the lower side to the upper side passes. The exhaust passage 174 merges with the exhaust passage 173 above the reformer 120.

つぎに、図5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5は、本発明の一実施形態による固体酸化物形燃料電池の燃料電池セルユニットを示す部分断面図である。
図5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。
Next, the fuel cell unit 16 will be described with reference to FIG.
FIG. 5 is a partial cross-sectional view showing a fuel cell unit of a solid oxide fuel cell according to an embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 5, the fuel cell unit 16 includes a fuel cell 84 and inner electrode terminals 86, which are caps connected to both ends of the fuel cell 84, respectively.

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。 The fuel cell 84 is a tubular structure extending in the vertical direction, and has a cylindrical inner electrode layer 90 that forms a fuel gas flow passage 88 therein, a cylindrical outer electrode layer 92, an inner electrode layer 90 and the outside. And an electrolyte layer 94 between the electrode layer 92 and the electrode layer 92. The inner electrode layer 90 is a fuel electrode through which the fuel gas passes and serves as a (−) pole, while the outer electrode layer 92 is an air electrode in contact with air and serves as a (+) pole.

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96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 end side and the lower end side of the fuel cell 84 have the same structure, the inner electrode terminal 86 attached to the upper end side will be specifically described here. The upper portion 90a of the inner electrode layer 90 includes an outer peripheral surface 90b exposed to the electrolyte layer 94 and the outer electrode layer 92, and an upper end surface 90c. The inner electrode terminal 86 is connected to the outer peripheral surface 90b of the inner electrode layer 90 via the conductive sealing material 96, and further, is in direct contact with the upper end surface 90c of the inner electrode layer 90, so that the inner electrode layer 90 is connected to the inner electrode layer 90. It is electrically connected. At the center of the inner electrode terminal 86, a fuel gas passage thin tube 98 communicating with the fuel gas passage 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。
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 fuel gas passage thin tube 98 is an elongated thin tube provided so as to extend in the axial direction of the fuel cell 84 from the center of the inner electrode terminal 86.
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 ceria doped with at least one selected from rare earth elements. It is formed of at least one of a mixture, 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 includes, for example, zirconia doped with at least one selected from rare earth elements such as Y and Sc, ceria doped with at least one selected from rare earth elements, and lanthanum gallate doped with at least one selected from Sr and Mg, Of at least one of

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 of at least one of lanthanum cobaltite, silver, etc. doped with at least one selected from

つぎに、図6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6は、本発明の一実施形態による固体酸化物形燃料電池の燃料電池セルスタックを示す斜視図である。
図6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16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2参照)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. 6 is a perspective view showing a fuel cell stack of a solid oxide fuel cell according to an embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 6, the fuel battery cell stack 14 includes 16 fuel battery cell units 16, and these fuel battery cell units 16 are arranged in two rows of eight fuel battery cell units 16.
Each fuel cell unit 16 is supported at its lower end by a rectangular lower support plate 68 (see FIG. 2) made of ceramic, and at the upper end, four fuel cell units 16 at both ends, each of which has a substantially square shape. It is supported by the upper support plate 100. Each of the lower support plate 68 and the upper support plate 100 has a through hole through which the inner electrode terminal 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92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 an outer peripheral surface of the outer electrode layer 92 serving as an air electrode. It is integrally formed so as to connect to the air electrode connecting portion 102b that is electrically connected. Further, a thin film made of silver is formed as an electrode on the air electrode side on the entire outer surface of the outer electrode layer 92 (air electrode) of each fuel cell unit 16. The current collector 102 is electrically connected to the entire air electrode by bringing the air electrode connection portion 102b into contact with the surface of the thin film.

さらに、燃料電池セルスタック14の端(図6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 inner side of the left end in FIG. 6). These external terminals 104 are connected to the inner electrode terminals 86 of the fuel cell units 16 at the ends of the adjacent fuel cell stacks 14, and all 128 fuel cell units 16 are connected in series as described above. It is supposed to be done.

次に、図2及び図3を参照して、燃料電池モジュール内におけるガスの流れを説明する。
まず、水及び原燃料ガス(原料ガス)は、蒸発器140の長手方向の一端側に連結された水供給配管62及び原料供給配管63から蒸発器140の上層に供給される。蒸発器140に供給された水は蒸発して水蒸気となり、原燃料ガスと混合されて混合ガス供給管112に流入する。混合ガス供給管112に流入した混合ガスは、改質器120において水素を豊富に含む燃料ガスに改質される。改質器120において改質された燃料ガスは、燃料ガス供給管64、マニホールド66を通って、各燃料電池セルユニット16の内部に流入する。
Next, the flow of gas in the fuel cell module will be described with reference to FIGS. 2 and 3.
First, water and raw fuel gas (raw material gas) are supplied to the upper layer of the evaporator 140 from a water supply pipe 62 and a raw material supply pipe 63 connected to one end side of the evaporator 140 in the longitudinal direction. The water supplied to the evaporator 140 evaporates into steam, which is mixed with the raw fuel gas and flows into the mixed gas supply pipe 112. The mixed gas flowing into the mixed gas supply pipe 112 is reformed in the reformer 120 into a fuel gas rich in hydrogen. The fuel gas reformed in the reformer 120 flows into the inside of each fuel cell unit 16 through the fuel gas supply pipe 64 and the manifold 66.

一方、発電用の空気は、発電用空気導入管74から、モジュールケース8上部の空気通路161aに流入して加熱された後、モジュールケース8側面の空気通路161bに流入する。空気通路161bに流入した空気は、モジュールケース8側面の吹出口8fから発電室10内に流入する。発電室10内に流入した空気は、各燃料電池セルユニット16の内部に流れる燃料ガスとの間で発電反応を起こし、電荷が生成される。発電に使用されずに残った燃料ガスは、各燃料電池セルユニット16の先端で燃焼され、燃焼室18内で排気ガスが生成される。 On the other hand, the power generation air flows from the power generation air introduction pipe 74 into the air passage 161a in the upper part of the module case 8 to be heated, and then flows into the air passage 161b on the side surface of the module case 8. The air that has flowed into the air passage 161b flows into the power generation chamber 10 through the air outlet 8f on the side surface of the module case 8. The air that has flowed into the power generation chamber 10 causes a power generation reaction with the fuel gas that flows inside each fuel cell unit 16, and an electric charge is generated. The fuel gas remaining without being used for power generation is combusted at the tip of each fuel cell unit 16, and exhaust gas is generated in the combustion chamber 18.

生成された排気ガスは、燃焼室18上方の改質器120を加熱した後、排気通路173及び排気ガス導入口172aを通りながら、空気通路161a内の発電用の空気を加熱する。排気ガス導入口172aを通過した排気ガスは、排気口111を通って蒸発器140の下層に流入して、上層に供給された水を加熱する。蒸発器140の下層を通過した排気ガスは、排気ガス排出管82を通って燃焼触媒器200に流入する。燃焼触媒器200において浄化された排気ガスは、排ガス放出管202から排出される。 The generated exhaust gas heats the reformer 120 above the combustion chamber 18, and then passes through the exhaust passage 173 and the exhaust gas introduction port 172a to heat the air for power generation in the air passage 161a. The exhaust gas that has passed through the exhaust gas introduction port 172a flows into the lower layer of the evaporator 140 through the exhaust port 111 and heats the water supplied to the upper layer. The exhaust gas that has passed through the lower layer of the evaporator 140 flows into the combustion catalyst device 200 through the exhaust gas discharge pipe 82. The exhaust gas purified in the combustion catalyst device 200 is discharged from the exhaust gas discharge pipe 202.

次に、図7乃至図9を参照して、モジュールケース8の周囲に配置された板状の断熱材7の固定構造を説明する。
図7は、モジュールケースが板状の断熱材によって囲まれている状態を示す斜視断面図である。図8は、板状の断熱材が一部の固定部材で固定された状態を示す斜視図である。図9は、板状の断熱材が全ての固定部材で固定された状態を示す斜視図である。
Next, the fixing structure of the plate-shaped heat insulating material 7 arranged around the module case 8 will be described with reference to FIGS. 7 to 9.
FIG. 7 is a perspective cross-sectional view showing a state where the module case is surrounded by a plate-shaped heat insulating material. FIG. 8 is a perspective view showing a state where the plate-shaped heat insulating material is fixed by a part of the fixing members. FIG. 9 is a perspective view showing a state where the plate-shaped heat insulating material is fixed by all the fixing members.

図7に示すように、複数の燃料電池セルユニット16を収容しているモジュールケース8は、その周囲を複数の板状の断熱材7によって囲まれている。また、モジュールケース8と各板状の断熱材7の間の空間には、ブロック状の断熱材7aが配置されている。ブロック状の断熱材7aは、ヒュームドシリカ製の断熱材であり、モジュールケース8等と外側の板状の断熱材7との間の隙間を充填している。板状の断熱材7もヒュームドシリカ製であるが、表面がガラスクロスの形状保持シートで被覆されている。ヒュームドシリカ製の断熱材を形状保持シートで被覆して強化することにより、本実施形態のように、断熱材7を最外層の外装材として使用することが可能になる。 As shown in FIG. 7, the module case 8 accommodating the plurality of fuel cell unit 16 is surrounded by a plurality of plate-shaped heat insulating materials 7. A block-shaped heat insulating material 7a is arranged in a space between the module case 8 and each plate-shaped heat insulating material 7. The block-shaped heat insulating material 7a is a heat insulating material made of fumed silica, and fills a gap between the module case 8 and the outer plate-shaped heat insulating material 7. The plate-shaped heat insulating material 7 is also made of fumed silica, but the surface thereof is covered with a shape retention sheet of glass cloth. By covering and strengthening the heat insulating material made of fumed silica with the shape-retaining sheet, the heat insulating material 7 can be used as the outermost outer packaging material as in the present embodiment.

さらに、モジュールケース8の側方(4方向)、上方、及び下方に夫々配置された6枚の平らな板状の断熱材7は直方体を形成し、この直方体の底面にはトレー6aが配置され、残りの各稜線に沿って延びるように固定部材6b乃至6iが夫々配置されている。各固定部材6b乃至6iは、L字型断面の細長い金属部材であり、直方体の稜線で接触している2枚の断熱材7の縁部を覆うように配置されている。さらに、トレー6a及び各固定部材6b乃至6iは、その端部(直方体の角部)において相互に連結されており、これにより、各板状の断熱材7はモジュールケース8の周囲の所定の位置に保持されている。 Further, the six flat plate-shaped heat insulating materials 7 arranged laterally (4 directions), above and below the module case 8 form a rectangular parallelepiped, and the tray 6a is arranged on the bottom surface of the rectangular parallelepiped. The fixing members 6b to 6i are respectively arranged so as to extend along the remaining ridgelines. Each of the fixing members 6b to 6i is an elongated metal member having an L-shaped cross section, and is arranged so as to cover the edges of the two heat insulating materials 7 that are in contact with each other at the ridge line of the rectangular parallelepiped. Further, the tray 6a and each of the fixing members 6b to 6i are connected to each other at their ends (the corners of the rectangular parallelepiped), so that each plate-shaped heat insulating material 7 is located at a predetermined position around the module case 8. Held in.

次に、図8に示すように、板状の断熱材7によって囲まれたモジュールケース8からは、複数の配管や電気配線等が外部に引き出されている。即ち、モジュールケース8の一方の側面から、水供給配管62(図3)、原料供給配管63(図3)、ヒータ157(図3)の両端の電極、発電用空気導入管74(図2)、排ガス放出管202(図2)、点火装置83(図2)、及び発電室温度センサ配置用のパイプ146(図2)が突出しており、これらのうちの幾つかが側面に配置された1枚の板状の断熱材7を貫通して外部に露出している。また、モジュールケース8の上面からは水添脱硫器用水素取出管65(図2)が突出しており、これが上面に配置された板状の断熱材7を貫通して外部に露出している。 Next, as shown in FIG. 8, from the module case 8 surrounded by the plate-shaped heat insulating material 7, a plurality of pipes, electric wirings, etc. are drawn to the outside. That is, from one side surface of the module case 8, a water supply pipe 62 (FIG. 3), a raw material supply pipe 63 (FIG. 3), electrodes at both ends of the heater 157 (FIG. 3), and a power generation air introduction pipe 74 (FIG. 2). , The exhaust gas discharge pipe 202 (FIG. 2), the ignition device 83 (FIG. 2), and the pipe 146 (FIG. 2) for arranging the power generation chamber temperature sensor are projected, and some of these are arranged on the side surface. It penetrates through the plate-shaped heat insulating material 7 and is exposed to the outside. Further, a hydrogen take-out pipe 65 for hydrodesulfurizer (FIG. 2) projects from the upper surface of the module case 8, and this penetrates the plate-shaped heat insulating material 7 arranged on the upper surface and is exposed to the outside.

これらの突出物のうち、水供給配管62及び原料供給配管63は、上面に配置された断熱材7に設けられた切欠180a、180bを通って外部に露出している。また、ヒータ157の電極、及び発電用空気導入管74は、上面に配置された断熱材7と側面に配置された断熱材7との間の隙間182を通って外部に露出している。さらに、排ガス放出管202、点火装置83及びパイプ146は、側面に配置された断熱材7に夫々形成された貫通穴184a、184bを通って外部に露出している。また、水添脱硫器用水素取出管65は、上面に配置された断熱材7に形成された貫通穴186を通って外部に露出している。 Of these protrusions, the water supply pipe 62 and the raw material supply pipe 63 are exposed to the outside through the notches 180a and 180b provided in the heat insulating material 7 arranged on the upper surface. In addition, the electrode of the heater 157 and the power generation air introduction pipe 74 are exposed to the outside through a gap 182 between the heat insulating material 7 arranged on the upper surface and the heat insulating material 7 arranged on the side surface. Further, the exhaust gas discharge pipe 202, the ignition device 83, and the pipe 146 are exposed to the outside through through holes 184a and 184b formed in the heat insulating material 7 arranged on the side surfaces, respectively. Further, the hydrogen extraction pipe 65 for the hydrodesulfurizer is exposed to the outside through a through hole 186 formed in the heat insulating material 7 arranged on the upper surface.

これに加えて、側面に配置された断熱材7には、挿通口188が設けられている。この挿通口188は、燃焼室温度センサ144aを配置するための金属製のパイプ144と整合する位置に形成されている(図7)。断熱材7が配置された後、挿通口188を介して燃焼室温度センサ144aが挿入される。燃焼室温度センサ144aは、挿通口188と整合して配置されている金属製のパイプ144の閉鎖した先端に配置され、挿通口188からは、燃焼室温度センサ144aから延びる貫通部品であるリード線190が引き出される。 In addition to this, the heat insulating material 7 arranged on the side surface is provided with an insertion port 188. The insertion port 188 is formed at a position aligned with the metal pipe 144 for disposing the combustion chamber temperature sensor 144a (FIG. 7). After the heat insulating material 7 is arranged, the combustion chamber temperature sensor 144a is inserted through the insertion port 188. The combustion chamber temperature sensor 144a is arranged at the closed front end of a metal pipe 144 arranged in alignment with the insertion port 188, and a lead wire which is a penetrating component extending from the combustion chamber temperature sensor 144a from the insertion port 188. 190 is pulled out.

同様に、上面に配置された断熱材7には、挿通口192が設けられている。この挿通口192は、改質器温度センサ(図示せず)を配置するための金属製のパイプ(図示せず)と整合する位置に形成されている。断熱材7が配置された後、挿通口192を介して改質器温度センサが挿入される。改質器温度センサは、挿通口192と整合して配置されている金属製のパイプの閉鎖した先端に配置され、挿通口192からは、改質器温度センサから延びる貫通部品であるリード線194が引き出される。 Similarly, the heat insulating material 7 arranged on the upper surface is provided with an insertion port 192. The insertion port 192 is formed at a position aligned with a metal pipe (not shown) for disposing a reformer temperature sensor (not shown). After the heat insulating material 7 is arranged, the reformer temperature sensor is inserted through the insertion port 192. The reformer temperature sensor is arranged at the closed front end of a metal pipe arranged in alignment with the insertion port 192, and from the insertion port 192, a lead wire 194 which is a penetrating part extending from the reformer temperature sensor. Is withdrawn.

また、蒸発器温度センサ(図示せず)を配置するための金属製のパイプ69(図2)は、側面に配置された断熱材7と上面に配置された断熱材7の隙間182と整合する位置に配置されている。蒸発器温度センサは、各断熱材7が配置された後、隙間182を介してパイプ69の中に挿入され、隙間182からは、蒸発器温度センサから延びる貫通部品であるリード線196が引き出される。 Further, the metal pipe 69 (FIG. 2) for disposing the evaporator temperature sensor (not shown) is aligned with the gap 182 between the heat insulating material 7 arranged on the side surface and the heat insulating material 7 arranged on the upper surface. It is located in a position. The evaporator temperature sensor is inserted into the pipe 69 through the gap 182 after the heat insulating materials 7 are arranged, and the lead wire 196, which is a penetrating component extending from the evaporator temperature sensor, is pulled out from the gap 182. ..

図9に示すように、モジュールケース8の周囲に配置された各断熱材7の外側にトレー6a及び各固定部材6b乃至6iが配置され、各断熱材7が所定位置に保持される。
トレー6aは、4辺が上方に向けて折り曲げられた金属製の板であり、この上に、断熱材7で囲まれたモジュールケース8が配置される。
固定部材6b乃至6eは、トレー6aの4隅から鉛直に立ち上がるL字型断面の細長い部材である。固定部材6b乃至6eは、モジュールケース8の各側面に配置された板状の断熱材7の縁部を覆うように稜線に沿って配置される。
As shown in FIG. 9, the tray 6a and the fixing members 6b to 6i are arranged outside each heat insulating material 7 arranged around the module case 8, and each heat insulating material 7 is held at a predetermined position.
The tray 6a is a metal plate whose four sides are bent upward, and the module case 8 surrounded by the heat insulating material 7 is placed on the metal plate.
The fixing members 6b to 6e are elongated members having an L-shaped cross section that rises vertically from the four corners of the tray 6a. The fixing members 6b to 6e are arranged along the ridges so as to cover the edges of the plate-shaped heat insulating material 7 arranged on each side surface of the module case 8.

固定部材6f及び6gは、モジュールケース8の上方に配置された断熱材7の、向かい合う長辺に沿って配置されたL字型断面の細長い部材であり、上方に配置された断熱材7と側面に配置された断熱材によって形成される稜線に沿って配置されている。 The fixing members 6f and 6g are elongated members having an L-shaped cross section and arranged along the opposite long sides of the heat insulating material 7 arranged above the module case 8, and the heat insulating material 7 arranged above and the side surface. Are arranged along the ridgeline formed by the heat insulating material.

固定部材6hは、モジュールケース8の上方に配置された断熱材7の、1つの短辺に沿って配置されるL字型断面の細長い部材である。固定部材6hの両端部は、長辺に沿って配置された固定部材6f及び6gの端部に、夫々ねじ止めされ連結されている。この固定部材6hを配置することにより、上面の断熱材7と側面の断熱材7との間の隙間182(図7)が覆われる。また、上面の断熱材7に設けられた切欠180a、180b(図7)も、固定部材6hにより覆われる。さらに、固定部材6hには、上記の隙間182及び切欠180a、180bから突出しているヒータ157の端子、発電用空気導入管74、水供給配管62、及び原料供給配管63を夫々通すための穴が設けられている。 The fixing member 6h is an elongated member having an L-shaped cross section arranged along one short side of the heat insulating material 7 arranged above the module case 8. Both ends of the fixing member 6h are respectively screwed and connected to the ends of the fixing members 6f and 6g arranged along the long side. By disposing this fixing member 6h, the gap 182 (FIG. 7) between the heat insulating material 7 on the upper surface and the heat insulating material 7 on the side surface is covered. Further, the notches 180a and 180b (FIG. 7) provided in the heat insulating material 7 on the upper surface are also covered with the fixing member 6h. Further, the fixing member 6h has holes for passing the terminals of the heater 157 projecting from the gap 182 and the notches 180a and 180b, the power-generating air introduction pipe 74, the water supply pipe 62, and the raw material supply pipe 63, respectively. It is provided.

また、隙間182を通して外部に引き出されている蒸発器温度センサ(図示せず)から延びるリード線196は、側面の断熱材7の表面と固定部材6hの裏面の間から外部に引き出される。さらに、隙間182には綿状の断熱材(図示せず)が詰め込まれ、側面の断熱材7と上面の断熱材7の間の隙間を埋めることにより、モジュールケース8からの熱の消散が抑制される。固定部材6hを取り付けることにより、詰め込んだ綿状の断熱材の脱落、及びパイプ69(図2)の中に挿入された蒸発器温度センサ(図示せず)の脱落が防止される。なお、固定部材6hの幅は、引き出されたリード線196が外部に露出可能な寸法形状に構成されている。このように、リード線196を外部に露出させることにより、固定部材6hを取り付けた後でも、蒸発器温度センサ(図示せず)が取り付けられていることを認識することができる。 A lead wire 196 extending from the evaporator temperature sensor (not shown) drawn to the outside through the gap 182 is drawn to the outside from between the front surface of the heat insulating material 7 on the side surface and the back surface of the fixing member 6h. Further, the gap 182 is filled with a cotton-like heat insulating material (not shown), and the gap between the heat insulating material 7 on the side surface and the heat insulating material 7 on the upper surface is filled, so that heat dissipation from the module case 8 is suppressed. To be done. By attaching the fixing member 6h, it is possible to prevent the stuffed cotton-like heat insulating material from falling off and the evaporator temperature sensor (not shown) inserted into the pipe 69 (FIG. 2) from falling off. In addition, the width of the fixing member 6h is configured in such a shape that the lead wire 196 pulled out can be exposed to the outside. Thus, by exposing the lead wire 196 to the outside, it is possible to recognize that the evaporator temperature sensor (not shown) is attached even after attaching the fixing member 6h.

また、固定部材6iは、モジュールケース8の上方に配置された断熱材7の、固定部材6hとは反対側の短辺に沿って配置される部材である。固定部材6iは、他の固定部材と同様のL字型断面の細長い部材に、「コ」の字型の塞口用延出部198を一体に形成した形態であり、全体としては長方形の「ロ」の字型の薄板である。換言すれば、固定部材6iは、L字型断面の固定部材に、その両端部を接続するように延びる「コ」の字型の塞口用延出部198が一体に形成された形態を有する。固定部材6iの、下方に向けてL字型に折り曲げられた部分が、側面の断熱材7に沿うように配置される。 The fixing member 6i is a member arranged along the short side of the heat insulating material 7 arranged above the module case 8 on the side opposite to the fixing member 6h. The fixing member 6i is an elongated member having an L-shaped cross-section similar to the other fixing members, and a "U"-shaped extending portion 198 for closing is integrally formed. It is a square-shaped thin plate. In other words, the fixing member 6i has a form in which the fixing member 6i having an L-shaped cross section is integrally formed with the "U"-shaped opening extending portion 198 extending so as to connect both ends thereof. .. The portion of the fixing member 6i bent downward in an L shape is arranged along the heat insulating material 7 on the side surface.

固定部材6iの各短辺(「コ」の字型の塞口用延出部198の両側の辺)は、固定部材6f及び6gと重なるように配置され、これらの固定部材とねじ止めにより連結されている。また、「コ」の字型の塞口用延出部198の中央の辺には、水添脱硫器用水素取出管65を突出させるための穴が形成されている。また、塞口用延出部198の中央の辺は、上方に配置された断熱材7に設けられた挿通口192を覆うように配置される。 Each short side of the fixing member 6i (sides on both sides of the U-shaped extension portion 198 for closing) is arranged so as to overlap the fixing members 6f and 6g, and is connected to these fixing members by screwing. Has been done. In addition, a hole for projecting the hydrogen take-out pipe 65 for the hydrodesulfurizer is formed at the central side of the U-shaped extension part 198 for closing. Further, the central side of the plug extension 198 is arranged so as to cover the insertion port 192 provided in the heat insulating material 7 arranged above.

挿通口192を通して外部に引き出されている改質器温度センサ(図示せず)から延びるリード線194は、上面の断熱材7の表面と塞口用延出部198の裏面の間から外部に引き出される。ここで、断熱材7に設けられた挿通口192は、改質器温度センサ(図示せず)を挿入することができる大きさに形成されているのに対し、挿通口192から引き出されるリード線194は細く、挿通口192とリード線194の間には大きな隙間ができる。この隙間には綿状の断熱材(図示せず)が詰め込まれており、モジュールケース8からの熱の消散が抑制される。 The lead wire 194 extending from the reformer temperature sensor (not shown) drawn to the outside through the insertion port 192 is drawn to the outside from between the top surface of the heat insulating material 7 and the back surface of the plug extension 198. Be done. Here, the insertion port 192 provided in the heat insulating material 7 is formed to have a size into which a reformer temperature sensor (not shown) can be inserted, whereas the lead wire pulled out from the insertion port 192. 194 is thin, and a large gap is formed between the insertion port 192 and the lead wire 194. A cotton-like heat insulating material (not shown) is packed in this gap to suppress the dissipation of heat from the module case 8.

挿通口186を覆うように固定部材6i(塞口用延出部198)を取り付けることにより、綿状の断熱材の脱落、及び改質器温度センサ(図示せず)の抜けが防止される。なお、塞口用延出部198の幅は、引き出されたリード線194が外部に露出可能な寸法形状に構成されている。このように、リード線194を外部に露出させることにより、固定部材6iを取り付けた後でも、改質器温度センサ(図示せず)が取り付けられていることを認識することができる。 By attaching the fixing member 6i (extension part 198 for closing) so as to cover the insertion port 186, the cotton-like heat insulating material is prevented from falling off and the reformer temperature sensor (not shown) is prevented from coming off. The width of the plug extension portion 198 is configured to have a size and shape that allows the drawn lead wire 194 to be exposed to the outside. By thus exposing the lead wire 194 to the outside, it is possible to recognize that the reformer temperature sensor (not shown) is attached even after the fixing member 6i is attached.

固定部材6bは、モジュールケース8の側面に配置された2枚の板状の断熱材7の縁部を覆うように、縦方向の稜線に沿って配置されている。固定部材6bは、直角に突出するように形成された長方形の塞口用延出部199を備えており、この塞口用延出部199によって、断熱材7に設けられた挿通口188が覆われる。挿通口188を通して外部に引き出されている燃焼室温度センサ144a(図2)から延びるリード線190は、側面の断熱材7の表面と塞口用延出部199の裏面の間から外部に引き出される。
なお、側面の断熱材7には、発電室温度センサ(図示せず)が挿入されたパイプ146(図2)も貫通しているが、このパイプ146は基端部が封止されているため、パイプ146の外側を塞口用延出部等により閉塞しなくとも、このパイプ146介して消散される熱は比較的少ない。
The fixing member 6b is arranged along the vertical ridge line so as to cover the edges of the two plate-shaped heat insulating materials 7 arranged on the side surfaces of the module case 8. The fixing member 6b includes a rectangular opening extension 199 formed so as to project at a right angle, and the insertion extension 199 covers the insertion opening 188 provided in the heat insulating material 7. Be seen. The lead wire 190 extending from the combustion chamber temperature sensor 144a (FIG. 2) drawn to the outside through the insertion port 188 is drawn to the outside from between the surface of the heat insulating material 7 on the side surface and the back surface of the plug extension 199. ..
In addition, the heat insulating material 7 on the side surface also penetrates the pipe 146 (FIG. 2) in which the power generation chamber temperature sensor (not shown) is inserted, but the base end portion of the pipe 146 is sealed. Even if the outside of the pipe 146 is not closed by the extension portion for closing or the like, the heat dissipated through the pipe 146 is relatively small.

また、挿通口188は、燃焼室温度センサ144aを挿入することができる大きさに形成されている一方、リード線190は細く、挿通口188とリード線190の間の隙間には綿状の断熱材(図示せず)が詰め込まれている。挿通口188を覆うように固定部材6b(塞口用延出部199)を取り付けることにより、綿状の断熱材の脱落、及び燃焼室温度センサ144aの脱落が防止される。なお、塞口用延出部199の幅は、引き出されたリード線190が外部に露出可能な寸法形状に構成されている。このように、リード線190を外部に露出させることにより、固定部材6bを取り付けた後でも、燃焼室温度センサ144aが取り付けられていることを認識することができる。 Further, the insertion port 188 is formed to have a size into which the combustion chamber temperature sensor 144a can be inserted, while the lead wire 190 is thin, and a cotton-like heat insulation is provided in the gap between the insertion port 188 and the lead wire 190. The material (not shown) is packed. By attaching the fixing member 6b (extending part 199 for closing) so as to cover the insertion port 188, the cotton-like heat insulating material and the combustion chamber temperature sensor 144a are prevented from falling off. The width of the plug extension portion 199 is configured so that the drawn lead wire 190 can be exposed to the outside. In this way, by exposing the lead wire 190 to the outside, it is possible to recognize that the combustion chamber temperature sensor 144a is attached even after the fixing member 6b is attached.

本発明の実施形態の固体酸化物形燃料電池装置1によれば、断熱材7を保持する固定部材6bに塞口用延出部199が設けられ、固定部材6iに塞口用延出部198が設けられ、これらにより挿通口192、188が閉塞されるので、各挿通口を閉塞するための専用の部品を省略することが可能になる。これにより、部品点数の大幅な増加や、組み立て工数の増加を防止することができる。 According to the solid oxide fuel cell device 1 of the embodiment of the present invention, the fixing extension portion 199 is provided in the fixing member 6b holding the heat insulating material 7, and the closing extension portion 198 is provided in the fixing member 6i. Are provided, and the insertion ports 192 and 188 are closed by these, it is possible to omit a dedicated part for closing each insertion port. This can prevent a large increase in the number of parts and an increase in the number of assembly steps.

また、本実施形態の固体酸化物形燃料電池装置1によれば、塞口用延出部198が固定部材6iの両端部を接続するように延びるコの字型の部分として形成されるので、閉塞すべき挿通口192が、固定部材6iが配置されている稜線から遠い位置にある場合でも、挿通口192を確実に閉塞することができる。 Further, according to the solid oxide fuel cell device 1 of the present embodiment, since the plugging extension portion 198 is formed as a U-shaped portion extending so as to connect both ends of the fixing member 6i, Even when the insertion opening 192 to be closed is located far from the ridge line where the fixing member 6i is arranged, the insertion opening 192 can be reliably closed.

さらに、本実施形態の固体酸化物形燃料電池装置1によれば、塞口用延出部198、199が、貫通部品であるリード線194、190が外部に露出する寸法及び形状に構成されているので、センサの取り付け忘れのようなミスを容易に発見することができ、組み立て作業時間のロスを抑制することができる。 Further, according to the solid oxide fuel cell device 1 of the present embodiment, the plugging extending portions 198 and 199 are configured to have a size and shape such that the lead wires 194 and 190 which are penetrating parts are exposed to the outside. Therefore, it is possible to easily find an error such as forgetting to attach the sensor, and it is possible to suppress loss of assembly work time.

以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、上述した実施形態に種々の変更を加えることができる。特に、上述した実施形態においては、貫通部品としてリード線が引き出されていたが、他の部品を引き出した挿通口の閉塞に本発明を適用することもできる。また、上述した実施形態においては、断熱材を配置した後、リード線を有する温度センサが挿入されていたが、断熱材を配置する前から突出していた貫通部品を引き出した挿通口を閉塞するために本発明を適用することもできる。 Although the preferred embodiment of the present invention has been described above, various modifications can be made to the above-described embodiment. In particular, in the above-described embodiment, the lead wire is drawn out as the penetrating part, but the present invention can also be applied to the closing of the insertion port through which another part is drawn out. Further, in the above-described embodiment, the temperature sensor having the lead wire is inserted after the heat insulating material is arranged, but in order to close the insertion port through which the penetrating component protruding from before the heat insulating material is arranged is pulled out. The present invention can also be applied to.

なお、好ましい構成態様として、本発明を次のように構成することもできる。
1.燃料ガスと酸化剤ガスとにより発電を行う燃料電池セルを複数備えた固体酸化物形燃料電池装置であって、
前記燃料電池セルを内部に収容した箱形のモジュールケースと、
前記モジュールケースの周囲を囲むように配置された複数の板状の断熱材と、
前記断熱材各々が前記モジュールケースの周囲に保持されるように、前記モジュールケースを囲んでいる前記各断熱材によって形成される稜線に沿って配置された複数の固定部材と、
を有し、
前記断熱材は、その板状の形状が保持されるように形状保持シートによって被覆されていると共に、前記モジュールケースから前記断熱材の外部へ延びる貫通部品を通すための挿通口が設けられ、
前記固定部材は接触している2枚の前記断熱材の縁部を覆うように取り付けられる概ねL字型断面の部材であると共に、前記固定部材のうちの少なくとも1つは、前記挿通口を閉塞するように延びる塞口用延出部を備えている、ことを特徴とする固体酸化物形燃料電池装置。
2.前記塞口用延出部は、前記固定部材の両端部を接続するように延びるコの字型の部分である上記1記載の固体酸化物形燃料電池装置。
3.前記塞口用延出部は、覆っている前記挿通口を貫通して延びる前記貫通部品を外部に露出させる寸法及び形状に構成されている、上記1又は2に記載の固体酸化物形燃料電池装置。
In addition, as a preferable configuration aspect, the present invention may be configured as follows.
1. A solid oxide fuel cell device comprising a plurality of fuel battery cells that generate electric power using a fuel gas and an oxidant gas,
A box-shaped module case containing the fuel cell inside,
A plurality of plate-shaped heat insulating materials arranged so as to surround the periphery of the module case,
A plurality of fixing members arranged along a ridgeline formed by each heat insulating material surrounding the module case so that each of the heat insulating materials is held around the module case,
Have
The heat insulating material is covered with a shape-retaining sheet so that the plate-like shape of the heat insulating material is retained, and an insertion opening for inserting a penetrating component extending from the module case to the outside of the heat insulating material is provided,
The fixing member is a member having a substantially L-shaped cross section that is attached so as to cover the edges of the two heat insulating materials that are in contact with each other, and at least one of the fixing members closes the insertion opening. A solid oxide fuel cell device, comprising:
2. 2. The solid oxide fuel cell device according to claim 1, wherein the plugging extending portion is a U-shaped portion that extends so as to connect both ends of the fixing member.
3. 3. The solid oxide fuel cell according to 1 or 2 above, wherein the plugging extension portion is configured to have a size and shape that exposes the penetrating component extending through the covering insertion opening to the outside. apparatus.

1 固体酸化物形燃料電池装置
2 燃料電池モジュール
4 補機ユニット
6a トレー
6b 固定部材
6c 固定部材
6d 固定部材
6e 固定部材
6f 固定部材
6g 固定部材
6h 固定部材
6i 固定部材
7 断熱材
7a 断熱材
8 モジュールケース
8a 天板
8b 側板
8c 底板
8d 閉鎖側板
8e 閉鎖側板
8f 吹出口
10 発電室
12 燃料電池セル集合体
14 燃料電池セルスタック
16 燃料電池セルユニット
18 燃焼室
24 水供給源
26 純水タンク
28 水流量調整ユニット
30 燃料供給源
32 ガス遮断弁
36 脱硫器
38 燃料流量調整ユニット
39 バルブ
40 空気供給源
42 電磁弁
44 改質用空気流量調整ユニット
45 発電用空気流量調整ユニット
50 温水製造装置
52 制御ボックス
54 インバータ
62 水供給配管
63 原料供給配管
64 燃料ガス供給管
64a 水平部
64b 燃料供給孔
65 水添脱硫器用水素取出管
66 マニホールド
68 下支持板
69 パイプ
74 発電用空気導入管
82 排気ガス排出管
83 点火装置
84 燃料電池セル
86 内側電極端子
88 燃料ガス流路
90 内側電極層
90a 上部
90b 外周面
90c 上端面
92 外側電極層
94 電解質層
96 シール材
98 燃料ガス流路細管
100 上支持板
102 集電体
102a 燃料極用接続部
102b 空気極用接続部
104 外部端子
111 排気口
112 混合ガス供給管
120 改質器
120A 混合ガス受入部
120B 改質部
120C ガス排出部
120a 混合ガス供給口
120b 貫通孔
121 上側ケース
122 下側ケース
123a 仕切り板
123b 仕切り板
130 排気ガス誘導部材
131 下部誘導板
131a 凸状段部
132 上部誘導板
132a 凹部
133 連結板
135 ガス溜
140 蒸発器
144 パイプ
146 パイプ
154 排気ガス流路
157 ヒータ
160 空気通路カバー
160a 天板
160b 側板
161a 空気通路
161b 空気通路
162 プレートフィン
163 プレートフィン
167 開口部
171 排気管
172 排気通路
172a 排気ガス導入口
173 排気通路
174 排気通路
175 プレートフィン
180a 切欠
180b 切欠
182 隙間
184a 貫通穴
184b 貫通穴
186 貫通穴
188 挿通口
190 リード線(貫通部品)
192 挿通口
194 リード線(貫通部品)
196 リード線(貫通部品)
198 塞口用延出部
199 塞口用延出部
200 燃焼触媒器
202 排ガス放出管
1 Solid Oxide Fuel Cell Device 2 Fuel Cell Module 4 Auxiliary Unit 6a Tray 6b Fixing Member 6c Fixing Member 6d Fixing Member 6e Fixing Member 6f Fixing Member 6g Fixing Member 6h Fixing Member 6i Fixing Member 7 Insulating Material 7a Insulating Material 8 Module Case 8a Top plate 8b Side plate 8c Bottom plate 8d Closing side plate 8e Closing side plate 8f Air outlet 10 Power generation chamber 12 Fuel cell cell assembly 14 Fuel cell cell stack 16 Fuel cell unit 18 Combustion chamber 24 Water supply source 26 Pure water tank 28 Water flow rate Adjustment unit 30 Fuel supply source 32 Gas cutoff valve 36 Desulfurizer 38 Fuel flow rate adjustment unit 39 Valve 40 Air supply source 42 Electromagnetic valve 44 Reforming air flow rate adjustment unit 45 Power generation air flow rate adjustment unit 50 Hot water production device 52 Control box 54 Inverter 62 Water supply pipe 63 Raw material supply pipe 64 Fuel gas supply pipe 64a Horizontal part 64b Fuel supply hole 65 Hydrogen extraction pipe for hydrodesulfurizer 66 Manifold 68 Lower support plate 69 Pipe 74 Air introduction pipe for power generation 82 Exhaust gas discharge pipe 83 Ignition Device 84 Fuel cell 86 Inner electrode terminal 88 Fuel gas flow channel 90 Inner electrode layer 90a Upper part 90b Outer peripheral surface 90c Upper end surface 92 Outer electrode layer 94 Electrolyte layer 96 Seal material 98 Fuel gas flow channel 100 Upper support plate 102 Current collector 102a Fuel electrode connection part 102b Air electrode connection part 104 External terminal 111 Exhaust port 112 Mixed gas supply pipe 120 Reformer 120A Mixed gas receiving part 120B Reforming part 120C Gas discharge part 120a Mixed gas supply port 120b Through hole 121 Upper side Case 122 Lower case 123a Partition plate 123b Partition plate 130 Exhaust gas guide member 131 Lower guide plate 131a Convex step 132 Upper guide plate 132a Recess 133 Connecting plate 135 Gas reservoir 140 Evaporator 144 Pipe 146 Pipe 154 Exhaust gas flow path 157 Heater 160 Air passage cover 160a Top plate 160b Side plate 161a Air passage 161b Air passage 162 Plate fin 163 Plate fin 167 Opening 171 Exhaust pipe 172 Exhaust passage 172a Exhaust gas inlet 173 Exhaust passage 174 Exhaust passage 175 Plate fin 180a Notch 180b Notch 182 Gap 184a Through hole 184b Through hole 186 Through hole 188 Insertion port 190 Lead wire (through part)
192 Insertion port 194 Lead wire (penetrating part)
196 Lead wire (penetrating part)
198 Closure extension 199 Closure extension 200 Combustion catalyst 202 Exhaust gas discharge pipe

Claims (3)

燃料ガスと酸化剤ガスとにより発電を行う燃料電池セルを備えた固体酸化物形燃料電池装置であって、
箱形のモジュールケースと、
前記モジュールケースの周囲を囲むように配置された複数の板状の断熱材と、
前記断熱材各々が前記モジュールケースの周囲に保持されるように、前記モジュールケースを囲んでいる前記各断熱材によって形成される稜線に沿って配置された複数の固定部材と、
を有し、
前記断熱材は、その板状の形状が保持されるように形状保持シートによって被覆されていると共に、前記モジュールケースから前記断熱材の外部へ延びる貫通部品を通すための挿通口が設けられ、
前記固定部材は接触している2枚の前記断熱材の縁部を覆うように取り付けられる概ねL字型断面の部材であると共に、前記固定部材のうちの少なくとも1つは、前記挿通口を閉塞するように延びる塞口用延出部を備えている、ことを特徴とする固体酸化物形燃料電池装置。
A solid oxide fuel cell device comprising a fuel battery cell for generating power with a fuel gas and an oxidant gas,
Box-shaped module case,
A plurality of plate-shaped heat insulating materials arranged so as to surround the periphery of the module case,
A plurality of fixing members arranged along a ridgeline formed by each heat insulating material surrounding the module case so that each of the heat insulating materials is held around the module case,
Have
The heat insulating material is covered with a shape-retaining sheet so that its plate-like shape is held, and an insertion port for passing a penetrating component extending from the module case to the outside of the heat insulating material is provided,
The fixing member is a member having a substantially L-shaped cross section that is attached so as to cover the edges of the two heat insulating materials that are in contact with each other, and at least one of the fixing members closes the insertion port. A solid oxide fuel cell device, comprising:
前記塞口用延出部は、前記固定部材の両端部を接続するように延びるコの字型の部分である請求項1記載の固体酸化物形燃料電池装置。 The solid oxide fuel cell device according to claim 1, wherein the plugging extending portion is a U-shaped portion that extends so as to connect both end portions of the fixing member. 前記塞口用延出部は、覆っている前記挿通口を貫通して延びる前記貫通部品を外部に露出させる寸法及び形状に構成されている、請求項1又は2に記載の固体酸化物形燃料電池装置。 The solid oxide fuel according to claim 1 or 2, wherein the plug extension portion is configured to have a size and shape that exposes the penetrating component extending through the covering insertion opening to the outside. Battery device.
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