JP4884596B2

JP4884596B2 - Solid oxide fuel cell module

Info

Publication number: JP4884596B2
Application number: JP2001103866A
Authority: JP
Inventors: 浩二池田; 長生久留
Original assignee: Electric Power Development Co Ltd; Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Electric Power Development Co Ltd; Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2001-04-02
Filing date: 2001-04-02
Publication date: 2012-02-29
Anticipated expiration: 2021-04-02
Also published as: JP2002298897A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、固体電解質型燃料電池モジュールに関し、特に、セルチューブのメンテナンス（交換）作業の作業性に優れた円筒型固体電解質型燃料電池モジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、円筒型固体電解質型燃料電池モジュールについては、特開平７−２７２７４１号公報、特開平９−１２９２５６号公報および特開平１０−１２２５８号公報に開示された技術が知られている。
【０００３】
図４を参照して、従来の円筒型固体電解質型燃料電池モジュールの概略構造を説明する。
【０００４】
図４に示すように、断熱材で包囲されたモジュール本体１内には、天板２、上部管板２０および下部管板２１が配設され、下部管板２１の下方には、発電室１１が形成されている。発電室１１の断熱用に断熱ボード３４が設けられている。
【０００５】
モジュール本体１内の天板２と上部管板２０との間には、燃料供給室１３が形成され、上部管板２０と下部管板２１の間には、燃料排出室１４が形成されている。
【０００６】
天板２には、燃料供給室１３とモジュール本体１の外部とを連通する燃料供給管７がモジュール本体１を貫通して連結されている。燃料供給管７から燃料供給室１３には、燃料ガス２３が導入される。燃料供給管７の内側には、燃料排出室１４とモジュール本体１の外部とを連通するように上部管板２０を貫通する残燃料排出管８が配設されている。残燃料排出管８からモジュール本体１の外部には、残燃料ガス２２が排出される。
【０００７】
燃料ガスが水素（Ｈ_２）ガス以外の場合には、モジュール本体１内部の熱を利用できる位置に、例えばＮｉ系等の触媒を配設して、燃料ガスの改質をするようにしている。すなわち、燃料としての天然ガスと水蒸気は、図示せぬプレリフォーマに供給されて、水素（Ｈ_２）と一酸化炭素（ＣＯ）とに改質（内部改質）され、ここで改質された改質ガスが燃料ガスとして燃料供給室１３に供給される。
【０００８】
下部管板２１には、複数のセルチューブ１２が、それらの上端を燃料排出室１４内に位置させると共に下方寄りを発電室１１内に位置させるようにして貫通支持されている。セルチューブ１２の外周部には、単電池膜（図示せず）が成膜されている。セルチューブ１２の内側には、当該セルチューブ１２の内部下方側と燃料供給室１３内とを連通させるように下部管板２１を貫通する燃料注入管１６が配設されている。
【０００９】
セルチューブ１２の単電池膜は、多孔質の基体管の上に燃料極、固体電解質、空気極の順に形成され、円筒管である基体管の中を燃料ガス２３が流れ、基体管の外側を空気２４が流れる。この円筒型固体電解質膜型燃料電池では、発生した電流をインターコネクタを介してセルチューブ１２上の隣接する単電池膜の空気極に流し、最終的には集電部材５または集電キャップ（後述する）を介して集電される。
【００１０】
燃料注入管１６の内側には、その上端を燃料供給室１３に位置させると共にその下端をセルチューブ１２の下端近傍に位置させた集電棒１０が配設されている。集電棒１０の下端は、上記単電池膜と電気的に接続すると共にセルチューブ１２の下端を閉塞する集電部材５に連結している。集電棒１０の上端は、ニッケル製の集電部材５および導電棒４を介してモジュール本体１の外部と電気的に接続されている。
【００１１】
セルチューブ１２の上端には、上記単電池膜と電気的に接続する集電コネクタ５７が取り付けられており、当該セルチューブ１２は、他のセルチューブ１２と集電コネクタ５７を介して並列に接続されている。また、セルチューブ１２の上端および下端の装着向きが適宜設定されることにより複数のセルチューブ１２は、互いに直列接続されている。
【００１２】
モジュール本体１の発電室１１の下部には、多孔質のセラミックス製の仕切板３が設けられている。仕切板３の下方には、仕切板３を介して発電室１１と連通する空気予熱室１７が設けられている。
【００１３】
空気予熱室１７には、モジュール本体１の外部と連通する空気供給管１８が接続されている。また、モジュール本体１の発電室１１の内部には、空気排出管１９の一端側が位置している。この空気排出管１９は、他端側がモジュール本体１の外側に位置し、中間部分が空気予熱室１７の内部を通過するように配設され、熱交換に供されている。
【００１４】
次に、上記構造の円筒型固体電解質型燃料電池モジュールの作用を説明する。
【００１５】
発電室１１内を作動温度（約９００〜１０００℃）に加熱し、燃料供給管７から水素などの燃料ガス２３を供給すると共に、空気供給管１８から酸化剤である空気２４を供給する。
燃料供給管７を介して供給された燃料ガス２３は、燃料供給室１３から燃料注入管１６を介してセルチューブ１２の下端側まで流入する。
一方、空気予熱室１７を介して仕切板３を通過した空気２４が発電室１１内に流入する。
【００１６】
燃料ガス２３がセルチューブ１２の多孔質性の基体管を透過して単電池膜に供給され、空気（酸素）２４が単電池膜に接触すると、該単電池膜が水素（燃料ガス２３）と空気（酸素）２４とが電気化学的に反応して電力が発生する。その電力は、集電部材５、上部集電コネクタ５７ａ、下部集電コネクタ５７ｂ、導電棒４を介してモジュール本体１の外部に取り出される。
【００１７】
燃料ガス２３がセルチューブ１２に供給されて発電に使用された後の残燃料ガス２２は、燃料排出室１４に集められて、残燃料排出管８を介して外部に排出される。一方、発電に供された後の残空気２３は、空気排出管１９を介して外部に排出される。
【００１８】
図５に示されるように、複数のセルチューブ１２に均一に燃料ガス２３が供給されるように、燃料ガス２３が整流された後に複数のセルチューブ１２に供給されることができる。符号３２は整流ヘッダ、３３は分配ヘッダをそれぞれ示している。燃料ガス２３は、燃料供給管７から導入され、整流ヘッダ３２によって整流された後に、分配ヘッダ３３によって分配されて、燃料供給室１３に供給される。なお、図５において、図４と同じ構成要素については同じ符号を付しその説明を省略する。
【００１９】
次に、図６を参照して、セルチューブ１２および燃料注入管１６の支持構造について説明する。なお、図６において、図４と同じ構成要素については同じ符号を付しその説明を省略する。
【００２０】
図６に示されるように、上部管板２０には、燃料注入管１６を挿通させるための孔４０が形成されている。孔４０は、大径部４１と小径部４２とを有している。燃料注入管１６の内部には、集電棒１０が貫通するように収容されている。燃料注入管１６の上部外周部にはフランジ部１６ｆが設けられている。フランジ部１６ｆの直径は、大径部４１よりも小さく小径部４２よりも大きい。フランジ部１６ｆは、孔４０の内面において大径部４１と小径部４２の間に形成された支持台部４３に引掛けられて支持されている。
【００２１】
フランジ部１６ｆの上部であって、大径部４１の内部には、上部押えリング４４が配設される。上部押えリング４４の下部には、外側に張り出すフランジ部が形成され、そのフランジ部の外周部には、ねじ部が形成されている。大径部４１の上部にはねじ部が形成され、上部押えリング４４のねじ部と互いに螺合している。上部押えリング４４が大径部４１と螺合することによって、フランジ部１６ｆは、支持台部４３に押し付けられて支持される。
【００２２】
フランジ部１６ｆの上部であって燃料注入管１６の外周部と上部押えリング４４の内周部との間には、絶縁碍子リング４５が介装されている。絶縁碍子リング４５は、燃料注入管１６よりも高さ方向において突出している。
【００２３】
集電コネクタ固定用リング４６は、概ね円筒状に形成され、その円筒部の下端部には外側にフランジ状に張り出すとともに下方に延びる周回壁部４６ａを有している。周回壁部４６ａの内部に絶縁碍子リング４５が嵌装され、集電コネクタ固定用リング４６の下面は、絶縁碍子リング４５の上面に接触して支持されている。
【００２４】
上部集電コネクタ５７ａは、複数の集電棒１０を互いに並列に接続している。上部集電コネクタ５７ａには、孔部が設けられている。上部集電コネクタ５７ａの孔部には、集電コネクタ固定用リング４６の円筒部が挿通される。上部集電コネクタ５７ａは、集電コネクタ固定用リング４６の円筒部の下端部の張り出し部分に相当する周回上面に支持される。
【００２５】
その周回上面との間に上部集電コネクタ５７ａを挟むように、集電コネクタ固定用リング４６の円筒部の外周部には、集電コネクタ押えリング４７が設けられる。集電コネクタ押えリング４７の自重により上部集電コネクタ５７ａが集電コネクタ固定用リング４６の周囲上面に押圧されることで、上部集電コネクタ５７ａは支持される。
【００２６】
上部集電コネクタ５７ａ、集電コネクタ固定用リング４６および集電コネクタ押えリング４７のそれぞれは、導電性を有している。集電コネクタ押えリング４７には、集電コイル４８の一端部が電気的に接続され、その他端部が集電棒１０の上端部に電気的に接続されている。
【００２７】
下部管板２１において、孔４０の真下に相当する位置には、孔５０が形成されている。孔５０には、セルチューブ１２が挿通される。そのセルチューブ１２の内部には、燃料注入管１６が収容され、二重管構造とされている。
【００２８】
孔５０は、大径部５１と小径部５２とを有している。小径部５２は、セルチューブ１２の外周部よりも大径に形成されている。孔５０の内面において大径部５１と小径部５２の間には、支持台部５３が形成されている。支持台部５３には、孔５０とセルチューブ１２の外周部との間をシールするためのシールリング５４が設けられている。
【００２９】
シールリング５４の上部であって、大径部５１の内部には、下部押えリング５５が配設される。下部押えリング５５の外周部には、ねじ部が形成されている。大径部５１の上部には、ねじ部が形成されている。下部押えリング５５のねじ部は、大径部５１のねじ部と互いに螺合している。下部押えリング５５が大径部５１に螺合したときに、シールリング５４は、下部押えリング５５によって支持台部５３に押し付けられて支持される。
【００３０】
セルチューブ１２の上端部には、導電性の集電キャップ５６が載せられている。集電キャップ５６は、概ね円筒状に形成され、その円筒部の高さ方向中間位置に外側に張り出すフランジ部が形成されている。集電キャップ５６の円筒部の外径は、セルチューブ１２の内径よりも若干小さく形成され、円筒部の下部はセルチューブ１２の内部に収められる。集電キャップ５６のフランジ部の外径は、セルチューブ１２の外径と概ね等しく形成され、そのフランジ部がセルチューブ１２の上端面に支持される。
【００３１】
集電キャップ５６のフランジ部の上面には、複数のセルチューブ１２を互いに直列接続するための下部集電コネクタ５７ｂが電気的に接続されている。集電キャップ５６の円筒部には、そのフランジ部との間に下部集電コネクタ５７ｂを挟んだ状態で集電コネクタ押えリング５８が設けられている。集電コネクタ押えリング５８の自重により下部集電コネクタ５７ｂが集電キャップ５６のフランジ部の上面に押圧されることで、下部集電コネクタ５７ｂは支持されている。
【００３２】
セルチューブ１２の内部下端部において、集電棒１０は、導電部材５によってセルチューブ１２に電気的に接続されている。セルチューブ１２の下端部には、シールキャップ５ａが設けられている。
【００３３】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、従来の円筒型固体電解質型燃料電池モジュールでは、集電を上部管板２０よりも上の還元雰囲気で行うに際し、燃料供給室１３内と燃料排出室１４内とで両極（＋、−）の集電を行っていた。そのため、万一、セルチューブ１２の１本でも異常になった場合等のメンテナンス（交換）作業は、天板２を開放した後に燃料供給室１３の部品を全て分解した後に、上部管板２０を開放して行う必要があった。
【００３４】
セルチューブ１２は、上部管板２０の下方に位置する下部集電コネクタ５７ｂに集電キャップ５６および集電コネクタ押えリング５８を介して接続されているため、そのセルチューブ１２を取り出すべく下部集電コネクタ５７ｂなどとの接続状態を解除するためには、上部管板２０を開放しなければならなかった。
【００３５】
上部管板２０に形成された燃料注入管１６を挿通・支持するための孔４０は、下部管板２１に形成されたセルチューブ１２を挿通・支持するための孔５０よりも孔径が小さいため、セルチューブ１２を取り出すためには、上部管板２０を開放する必要があった。
【００３６】
上記のことから、セルチューブのメンテナンス作業が大掛かりな作業となり、時間がかかってメンテナンス性が悪いという欠点があった。
【００３７】
本発明の目的は、装着されたセルチューブのメンテナンス（交換）作業の作業性に優れた固体電解質型燃料電池モジュールを提供することである。
本発明の他の目的は、天板を開放するのみでセルチューブのメンテナンス作業が可能な固体電解質型燃料電池モジュールを提供することである。
【００３８】
【課題を解決するための手段】
その課題を解決するための手段が、下記のように表現される。その表現中の請求項対応の技術的事項には、括弧（）つき、番号、記号等が添記されている。その番号、記号等は、請求項対応の技術的事項と実施の複数・形態のうちの少なくとも一つの形態の技術的事項との一致・対応関係を明白にしているが、その請求項対応の技術的事項が実施の形態の技術的事項に限定されることを示されるためのものではない。
【００３９】
本発明の固体電解質型燃料電池モジュールは、モジュール本体（１）と、前記モジュール本体（１）の内部を第１空間（１４、１１）と第２空間（１３）に仕切るための仕切部（２０）と、前記第１空間（１４、１１）側に設けられ、燃料電池セル（１２ａ）が形成されたセルチューブ（１２）とを備え、前記仕切部（２０）には、前記セルチューブ（１２）の延在方向の概ね延長線上に前記セルチューブ（１２）を挿通可能な大きさの開口部（１５０）が形成され、前記燃料電池セル（１２ａ）により発電された電力を取り出すための第１導電型電極部（５７ａ）および第２導電型電極部（５７ｂ）は、前記第２空間（１３）側に設けられている。
【００４０】
上記において、前記第１空間（１４、１１）は、燃料排出室（１４）および発電室（１１）を含む空間であることができる。前記第２空間（１３）は、燃料供給室（１３）であることができる。前記仕切部（２０）は、上部管板（２０）であることができる。前記第１導電型電極部（５７ａ）は、上部集電コネクタ（５７ａ）または集電棒（１０）であることができる。前記第２導電型電極部（５７ｂ）は、下部集電コネクタ（５７ｂ）または集電キャップ（５６）であることができる。
【００４１】
本発明の固体電解質型燃料電池モジュールにおいて、前記モジュール本体（１）の内部には、前記セルチューブ（１２）が複数設けられ、前記第１導電型電極部（５７ａ）および前記第２導電型電極部（５７ｂ）は、前記第２空間（１３）側で、他の前記セルチューブ（１２）に対応する前記第１導電型電極部（５７ａ）および前記第２導電型電極部（５７ｂ）とそれぞれ接続されている。
【００４２】
本発明の固体電解質型燃料電池モジュールにおいて、前記第１導電型電極部（５７ａ）および前記第２導電型電極部（５７ｂ）と、前記他のセルチューブ（１２）に対応する前記第１導電型電極部（５７ａ）および前記第２導電型電極部（５７ｂ）との接続状態の解除作業は、前記仕切部（２０）を外すことなく前記第２空間（１３）側で実施可能とされ、前記セルチューブ（１２）は、前記接続状態が解除されたときに、前記仕切部（２０）を外すことなく前記開口部（１５０）を介して前記第２空間（１３）側に移動可能に構成されている。
【００４３】
本発明の固体電解質型燃料電池モジュールは、モジュール本体（１）と、前記モジュール本体（１）の内部空間を概ね第１空間（１３）と第２空間（１４、１１）に仕切る第１仕切板（２０）と、前記第２空間（１４、１１）を概ね第３空間（１４）と第４空間（１１）に仕切る第２仕切板（２１）と、前記モジュール本体（１）の内部に設けられ、燃料電池セル（１２ａ）が前記第４空間（１１）に位置するように形成され、その開口部が前記第３空間（１４）に開口するように設けられた概ね有底円筒状のセルチューブ（１２）と、その一端開口部が前記セルチューブ（１２）の内部空間に開口するように設けられ、その他端開口部が前記第１空間（１３）に開口するように設けられた気体供給管（１６）とを備えた固体電解質型燃料電池モジュールであって、前記第２仕切板（２１）は、前記セルチューブ（１２）を挿通させた状態で支持し、前記第１仕切板（２０）は、前記セルチューブ（１２）を挿通可能な大きさに形成された開口部（１５０）を有し、前記気体供給管（１６）を前記開口部（１５０）に挿通させた状態で支持し、前記固体電解質型燃料電池モジュールは、更に、前記セルチューブ（１２）の底部に電気的に接続し前記燃料電池セル（１２ａ）により発電された電力を取り出すための第１導電型電極部（１０）と、前記セルチューブ（１２）の前記開口部に電気的に接続し前記燃料電池セル（１２ａ）により発電された電力を取り出すための第２導電型電極部（１９０）とを備え、前記第１導電型電極部（１０）および前記第２導電型電極部（１９０）は、前記開口部（１５０）を介して前記第１空間（１３）に設けられている。
【００４４】
上記において、前記第１空間（１３）は、燃料供給室（１３）であることができる。前記第２空間（１４、１１）は、燃料排出室（１４）および発電室（１１）を含む空間であることができる。前記第１仕切板（２０）は、上部管板（２０）であることができる。前記第３空間（１４）は、燃料排出室（１４）であることができる。前記第４空間（１１）は、発電室（１１）であることができる。前記第２仕切板（２１）は、下部管板（２１）であることができる。前記気体供給管（１６）は、燃料注入管（１６）であることができる。前記第１導電型電極部（１０）は、集電棒（１０）であることができる。前記第２導電型電極部（１９０）は、下部集電コイル（１９０）であることができる。
【００４５】
本発明の固体電解質型燃料電池モジュールにおいて、前記モジュール本体（１）の内部には、前記セルチューブ（１２）が複数設けられ、前記第１導電型電極部（１０）および前記第２導電型電極部（１９０）は、前記第１空間（１３）で、他の前記セルチューブ（１２）の前記第１導電型電極部（１０）および前記第２導電型電極部（１９０）とそれぞれ接続され、前記接続状態の解除作業は、前記第１仕切板（２０）を外すことなく前記第１空間（１３）で実施可能とされ、前記セルチューブ（１２）は、前記接続状態が解除されたときに、前記第１仕切板（２０）を外すことなく前記開口部（１５０）を介して前記第１空間（１３）側に移動可能に構成されている。
【００４６】
本発明の固体電解質型燃料電池モジュールにおいて、前記第２導電型電極部（１９０）は、少なくともその一部が伸縮自在に構成されている。
【００４７】
上記において、伸縮自在とは主として熱膨張を考慮し、例えばコイル状または蛇腹状に形成されることができる。
【００４８】
【発明の実施の形態】
本発明の固体電解質型燃料電池モジュールの一実施形態として、円筒型固体電解質型燃料電池モジュールについて説明する。
【００４９】
図１および図２を参照して、第１実施形態の円筒型固体電解質型燃料電池モジュールについて説明する。図１および図２において、図４から図６と同じ構成要素については、同じ符号を付してその説明を省略する。図２は、図１に示した円筒型固体電解質型燃料電池モジュールの上部管板２０における支持構造を拡大して示した図である。
【００５０】
上部管板２０において、下部管板２１の孔５０の略真上位置には、下部管板２１の孔５０よりも大径の孔１５０が形成されている。なお、孔５０は、図６の孔５０と同じ符号が付されていることからも明らかなように、その孔径は同じである。また、上部管板２０および下部管板２１は、金属製である。
【００５１】
孔１５０の孔径は、セルチューブ１２を出し入れ可能な大きさに形成されている。孔１５０は、小径部１５１と大径部１５２とを有している。孔１５０の内面において小径部１５１と大径部１５２の間には、支持台部１５３が形成されている。
【００５２】
支持台部１５３には、平板状の第１絶縁リング１６１が載せられている。第１絶縁リング１６１は、その断面が横長矩形状に形成されている。第１絶縁リング１６１は、支持台部１５３に載せられているのみで固定されていない。第１絶縁リング１６１の外径は、大径部１５２の径よりも小さく形成され、クリアランスが確保されている。固体電解質型燃料電池の反応温度は９００〜１０００℃と高温であることから、各部材の熱膨張を考慮してクリアランスが設けられる（以下のクリアランスについても同じ。）
【００５３】
第１絶縁リング１６１の上面には、その断面が縦長矩形状に形成された第２絶縁リング１６２が載せられている。第２絶縁リング１６２は、第１絶縁リング１６１の上面に載せられているのみで固定されていない。第２絶縁リング１６２の外径は、大径部１５２の径よりも小さく形成され、クリアランスが確保されている。
【００５４】
集電リング１７０は、導電性部材である。集電リング１７０は、上部よりも下部が厚肉とされた概ね円筒状に形成されている。集電リング１７０の下部の第１内径部１７５は、集電リング１７０の上部の第２内径部１７６に比べて、小さく形成されている。集電リング１７０の下部の第１外径部１７７は、集電リング１７０の上部の第２外径部１７８に比べて大きく形成されている。集電リング１７０の下部には、内側に張り出した第１フランジ部１７１が形成されている。
【００５５】
燃料注入管１６の外周部には、外側に張り出すフランジ部１６ｆが形成されている。フランジ部１６ｆは、大径フランジ部１６ｇと小径フランジ部１６ｈとを有している。小径フランジ部１６ｈの径は、第１フランジ部１７１の内径よりも小さく形成され、クリアランスが確保されている。大径フランジ部１６ｇの径は、第１内径部１７５の径よりも小さく形成され、クリアランスが確保されている。大径フランジ部１６ｇの径は、第１フランジ部１７１の内径よりも大きく形成されている。第１フランジ部１７１には、燃料注入管１６のフランジ部１６ｆ（大径フランジ部１６ｇ）が支持されている。第１フランジ部１７１には、大径フランジ部１６ｇが載せられているだけで固定されていない。
【００５６】
第１外径部１７７の径は、第１絶縁リング１６１の内径よりも小さく形成され、クリアランスが確保されている。第１絶縁リング１６１の内径部と外径部との間の径方向の長さは、第１絶縁リング１６１の外径部が大径部１５２に直接接触し、かつその接触部方向に集電リング１７０が移動したときであっても、第１絶縁リング１６１の内径部が小径部１５１よりも突出し、第１外径部１７７が小径部１５１に接触しない大きさに設定されている。
【００５７】
集電リング１７０の高さ方向中間位置には、外側に張り出す第２フランジ部１７２が形成されている。第２フランジ部１７２の外径は、小径部１５１の径よりも大きく、第２絶縁リング１６２の内径よりも小さい。第１絶縁リング１６１の上面であって第２絶縁リング１６２の内側には、第２フランジ部１７２が載せられている。第１絶縁リング１６１の上面には、第２フランジ部１７２が載せられているだけで固定はされていない。第２フランジ部１７２の高さは、第２絶縁リング１６２の高さよりも高い。
【００５８】
第２フランジ部１７２の上面には、その断面が横長矩形状（平板状）に形成された第３絶縁リング１６３が載せられている。第３絶縁リング１６３は、第２フランジ部１７２の上面に載せられているだけで固定されていない。第３絶縁リング１６３の外径は、大径部１５２の径よりも小さく形成され、クリアランスが確保されている。第３絶縁リング１６３の内径は、第２外径部１７８の径よりも大きく形成され、クリアランスが確保されている。
【００５９】
大径部１５２において、上記のように配置された第３絶縁リング１６３の上方に位置する内周面には、ねじ部１５２ｎが形成されている。このねじ部１５２ｎには、第１上部押えリング１６４が螺合される。
【００６０】
第１上部押えリング１６４は、概ね短尺の円筒形状に形成されている。第１上部押えリング１６４の下部には、外側に張り出すフランジ部が形成され、そのフランジ部の外周面に刻設されたねじ部が上記ねじ部１５２ｎと互いに螺合する。第１上部押えリング１６４をねじ部１５２ｎに螺合させることで、第３絶縁リング１６３、第２フランジ部１７２および第１絶縁リング１６１には、下向きの押圧力が作用し、これにより、第２フランジ部１７２が支持台部１５３に堅固に支持される。
【００６１】
第１上部押えリング１６４の内側であって、第３絶縁リング１６３の上面には、絶縁スリーブ１６５が載せられている。絶縁スリーブ１６５の高さは、第１上部押えリング１６４の高さよりも高く形成されている。絶縁スリーブ１６５の高さは、第３絶縁リング１６３の上面に載置されたときに集電リング１７０の高さよりも低く設定されている。絶縁スリーブ１６５の内径は、第２外径部１７８の径よりも大きく形成され、絶縁スリーブ１６５の外径は、第１上部押えリング１６４の内径よりも小さく形成されている。いずれもクリアランスが確保される。
【００６２】
第１絶縁リング１６１、第２絶縁リング１６２、第３絶縁リング１６３および絶縁スリーブ１６５は、集電リング１７０と、第１上部押えリング１６４および上部管板２０とを電気的に絶縁させている。
【００６３】
集電リング１７０の上面部１７０ａには、導電性の下部集電コネクタ５７ｂが直接接触した状態で載せられている。集電リング１７０には、上下方向に貫通する貫通孔１７９が形成されている。下部集電コイル１９０は、燃料注入管１６の周囲を燃料注入管１６と非接触状態で巻回し、その一端部が導電性の集電キャップ５６に電気的に接続されている。下部集電コイル１９０の他端部は、貫通孔１７９を通って集電リング１７０の上面部１７０ａに導かれ、下部集電コネクタ５７ｂに電気的に接続されて集電に供される。
【００６４】
第１内径部１７５の上部、すなわち、第１内径部１７５のうち第１フランジ部１７１に支持された状態のフランジ部１６ｆよりも上方に位置する内周面には、ねじ部１７５ｎが形成されている。ねじ部１７５ｎには、第２上部押えリング１８０が螺合される。
【００６５】
第２上部押えリング１８０は、概ね円筒状に形成されている。第２上部押えリング１８０の内径部は、燃料注入管１６の外径よりも大きく形成されている。第２上部押えリング１８０の下端部には、外側に張り出す第１フランジ部１８１が形成され、第２上部押えリング１８０の上端部には、外側に張り出す第２フランジ部１８２が形成されている。第１フランジ部１８１の外周部には、第１ねじ部１８１ｎが刻設されている。第２フランジ部１８２の外周部には、第２ねじ部１８２ｎが刻設されている。
【００６６】
集電リング１７０のねじ部１７５ｎには、第２上部押えリング１８０の第１ねじ部１８１ｎが螺合している。これにより、フランジ部１６ｆに下方に向く押圧力が作用し、フランジ部１６ｆは第１フランジ部１７１に堅固に支持される。
【００６７】
集電リング１７０のねじ部１７５ｎに第２上部押えリング１８０の第１ねじ部１８１ｎが螺合したとき、第２フランジ部１８２の第２ねじ部１８２ｎは、下部集電コネクタ５７ｂよりも上方に位置する。この状態の第２フランジ部１８２の第２ねじ部１８２ｎに、下部集電コネクタ押えリング１８５が螺合する。
【００６８】
下部集電コネクタ押えリング１８５は、その断面が横長矩形状に形成された概ね円筒状に形成され、その内周部には、第２ねじ部１８２ｎに螺合するねじ部１８５ｎが形成されている。下部集電コネクタ押えリング１８５のねじ部１８５ｎを第２ねじ部１８２ｎに螺合させることによって、下部集電コネクタ５７ｂには下方に向く押圧力が作用し、下部集電コネクタ５７ｂは、上面部１７０ａに押し付けられ支持される。
【００６９】
下部集電コネクタ押えリング１８５の外径は、集電リング１７０の第２外径部１７８よりも大きく形成されている。また、下部集電コネクタ押えリング１８５の外径部と内径部との間の径方向寸法は、集電リング１７０の上部（上面部１７０ａ）の第２外径部１７８と第２内径部１７６との間の径方向寸法よりも大きく形成されている。これらのことから、下部集電コネクタ押えリング１８５は、比較的大きな面積で下部集電コネクタ５７ｂを上面部１７０ａに押し付けることができる。
【００７０】
第２上部押えリング１８０の上面であって、燃料注入管１６の外周部との間には、絶縁碍子１８６が設けられている。絶縁碍子１８６は、概ね円筒状に形成され、その内径部は燃料注入管１６の外径よりも大きく形成され、クリアランスが確保されている。絶縁碍子１８６は、外径が大きく肉厚の大外径部１８６ａと、外径が小さく薄肉の小外径部１８６ｂとを有している。絶縁碍子１８６の外周面において、大外径部１８６ａと小外径部１８６ｂとの間には段部１８６ｃが形成されている。絶縁碍子１８６の段部１８６ｃは、第２上部押えリング１８０の上面１８０ａに支持される。
【００７１】
段部１８６ｃが上面１８０ａに支持された状態において、小外径部１８６ｂは、第２上部押えリング１８０の内周部と燃料注入管１６の外周部との間で、上面１８０ａより下方に延在するように設けられている。これにより、第２上部押えリング１８０と燃料注入管１６とが接触することが抑制される。小外径部１８６ｂは、第２上部押えリング１８０の内周部と概ね接触している。
【００７２】
絶縁碍子１８６の上面１８６ｄには、上部集電コネクタ固定用リング１８７が載せられている。上部集電コネクタ固定用リング１８７は、概ね円筒状に形成され、その下端部には外側に張り出すフランジ部１８７ａが形成されている。フランジ部１８７ａの外周部には、下側に立設された周回壁部１８７ｂが形成されている。フランジ部１８７ａの下面は、絶縁碍子１８６の上面１８６ｄに載せられている。フランジ部１８７ａの下面は、絶縁碍子１８６の上面１８６ｄに固定されていない。周回壁部１８７ｂの内径は、絶縁碍子１８６の上面１８６ｄの外径よりも大きく形成され、クリアランスが確保されている。絶縁碍子１８６は、上部集電コネクタ固定用リング１８７と第２上部押えリング１８０との間の電気的絶縁性を確保している。
【００７３】
フランジ部１８７ａの上面には、上部集電コネクタ５７ａが載せられている。上部集電コネクタ固定用リング１８７の外周部には、上部集電コネクタ押えリング１８８が配設される。上部集電コネクタ押えリング１８８は、上部集電コネクタ５７ａの上面に載せられる。これにより、上部集電コネクタ５７ａと上部集電コネクタ押えリング１８８とが電気的に接続される。
【００７４】
燃料注入管１６内に収容された集電棒１０の上端部は、上部集電コネクタ固定用リング１８７の上方から突出するように設けられる。集電棒１０の上端部には、導電部材５が電気的に接続されている。上部集電コイル１８９は、集電棒１０の周囲を巻回し、その一端部が導電部材５に、その他端部が上部集電コネクタ押えリング１８８に、それぞれ電気的に接続されている。
【００７５】
次に、セルチューブ１２のメンテナンス作業を行うときの作業手順について説明する。
【００７６】
まず、天板２を開放する。次いで、上部集電コネクタ押えリング１８８を上部集電コネクタ固定用リング１８７から外す。次に、上部集電コネクタ５７ａを上部集電コネクタ固定用リング１８７から外す。次いで、上部集電コネクタ固定用リング１８７、絶縁碍子１８６の順に取り外す。
【００７７】
その後、下部集電コネクタ押えリング１８５のねじ部１８５ｎと、第２上部押えリング１８０の第２ねじ部１８２ｎとの螺合を解いて、下部集電コネクタ押えリング１８５を第２上部押えリング１８０から取り外す。
【００７８】
次に、第２上部押えリング１８０の第１ねじ部１８１ｎと集電リング１７０のねじ部１７５ｎとの螺合を解いて、第２上部押えリング１８０を集電リング１７０から取り外す。
【００７９】
次に、下部集電コネクタ５７ｂを集電リング１７０の上面１７０ａから外す。次いで、第２外径部１７８の外周側であって第３絶縁リング１６３の上面に設けられた絶縁スリーブ１６５を取り外す。次に、上部押えリング１６４とねじ部１５２ｎとの螺合を解除し、上部押えリング１６４を取り外す。
【００８０】
次に、第３絶縁リング１６３を取り外す。その後、集電リング１７０と燃料注入管１６と集電キャップ５６を孔１５０を介して燃料供給室１３側に取り出す。次に、第１絶縁リング１６１を取り出す。
【００８１】
次いで、下部押えリング５５と大径部５１との螺合を解除して、下部押えリング５５を、孔１５０を介して燃料供給室１３側に取り出す。次に、シールリング５４を支持台部５３から取り外して、孔５０および孔１５０を介して燃料供給室１３側に取り出す。次いで、セルチューブ１２および集電棒１０を孔５０および孔１５０を介して燃料供給室１３側に取り出す。
【００８２】
なお、上記の取り外しの作業手順は一例に過ぎない。図１および図２を参照して上記において説明した構成において、各部材間の干渉等がおきなければ、上記以外の作業手順であることができる。
【００８３】
メンテナンス作業の後に、セルチューブ１２を孔５０および孔１５０に挿通させる作業方法は、上記の取り外しの作業方法と逆の順番で行われる。
【００８４】
上記のように、セルチューブ１２をメンテナンスする場合には、天板２を開放した後に、上部管板２０の上方に位置する上部集電コネクタ５７ａおよび下部集電コネクタ５７ｂと各種部品との接続（結合）状態を解除するだけで、上部管板２０を開放することなく、セルチューブ１２を取り出すことができる。したがって、メンテナンス作業の作業性に優れている。
【００８５】
第１実施形態によれば、セルチューブ１２の交換等のメンテナンス作業が格段に容易になる。従来は、そのメンテナンス作業に１週間程度かかっていたが、本実施形態によれば、１日程度で済むという効果が得られる。
【００８６】
次に、図３を参照して、本発明の円筒型固体電解質型燃料電池モジュールの第２実施形態について説明する。図３において、図１および図２と同じ構成要素については同じ符号を付し、その詳細な説明に付いては省略する。
【００８７】
第１実施形態においては、集電キャップ５６と下部集電コネクタ５７ｂとは、下部集電コイル１９０により電気的に接続されていたが、第２実施形態では、この下部集電コイル１９０に代えて以下の構成が採用される。
【００８８】
集電リング１７０の第１フランジ部１７１の下端部と、集電キャップ５６の上端部との間には、蛇腹状の導電リング１９５が設けられる。導電リング１９５は、第１フランジ部１７１の下端部に電気的に接続され、且つ機械的に固定されている。同様に、導電リング１９５は、集電キャップ５６の上端部に電気的に接続され、且つ機械的に固定されている。
【００８９】
導電リング１９５が蛇腹状に形成されるのは、燃料電池の反応時の熱膨張により集電キャップ５６と集電リング１７０との間の距離が変動することがあるためである。なお、上部集電コイル１８９および下部集電コイル１９０において、伸縮自在なコイル状に形成されているのも上記と同じ理由に基づくものである。
【００９０】
上記第２実施形態においても、上記第１実施形態と同様の効果が得られる。
【００９１】
上記の実施形態におけるそれぞれの円筒型固体電解質型燃料電池モジュールは、例えば発電レベルが数１０ｋＷ級のものである。
【００９２】
また、上記の実施形態におけるそれぞれの円筒型固体電解質型燃料電池モジュールのセルチューブ１２の単電池膜は、基体管の上に燃料極、固体電解質、空気極の順に形成され、基体管の中を燃料ガス２３が流れ、基体管の外側を空気２４が流れる構成として説明したが、この構成に代えて、基体管の上に空気極、固体電解質、燃料極の順に形成され、基体管の中を空気２４が流れ、基体管の外側を燃料ガス２３が流れる構成とすることができる。その場合には、燃料注入管１６には燃料ガス２３に代えて空気２４が供給され、燃料排出室１４には燃料電池反応後に残った（未反応の）空気が導入され、発電室１１には空気２４に代えて燃料ガス２３が供給される。
【００９３】
【発明の効果】
本発明の固体電解質型燃料電池モジュールによれば、セルチューブのメンテナンス（交換）作業の作業性に優れている。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態の円筒型固体電解質型燃料電池モジュールを示す側面図である。
【図２】図２は、本発明の第１実施形態の円筒型固体電解質型燃料電池モジュールの要部を拡大して示す側面図である。
【図３】図３は、本発明の第２実施形態の円筒型固体電解質型燃料電池モジュールを示す側面図である。
【図４】図４は、従来の円筒型固体電解質型燃料電池モジュールを示す側面図である。
【図５】図４は、従来の他の円筒型固体電解質型燃料電池モジュールを示す側面図である。
【図６】図６は、従来の円筒型固体電解質型燃料電池モジュールにおける、燃料注入管およびセルチューブの支持構造を示す側面図である。
【符号の説明】
５導電部材
１０集電棒
１２セルチューブ
１６燃料注入管
１６ｆフランジ部
１６ｇ大径フランジ部
１６ｈ小径フランジ部
２０上部管板
２１下部管板
５０孔
５６集電キャップ
５７ａ上部集電コネクタ
５７ｂ下部集電コネクタ
１５０孔
１５１小径部
１５２大径部
１５２ｎねじ部
１５３支持台部
１６１第１絶縁リング
１６２第２絶縁リング
１６３第３絶縁リング
１６４第１上部押えリング
１６５絶縁スリーブ
１７０集電リング
１７０ａ上面部
１７１第１フランジ部
１７２第２フランジ部
１７５第１内径部
１７５ｎねじ部
１７６第２内径部
１７７第１外径部
１７８第２外径部
１７９貫通孔
１８０第２上部押えリング
１８０ａ上面
１８１第１フランジ部
１８１ｎ第１ねじ部
１８２第２フランジ部
１８２ｎ第２ねじ部
１８５下部集電コネクタ押えリング
１８５ｎねじ部
１８６絶縁碍子
１８６ａ大外径部
１８６ｂ小外径部
１８６ｃ段部
１８６ｄ上面
１８７上部集電コネクタ固定用リング
１８７ａフランジ部
１８７ｂ周回壁部
１８８上部集電コネクタ押えリング
１８９上部集電コイル
１９０下部集電コイル
１９５導電リング[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a solid oxide fuel cell module, and more particularly to a cylindrical solid oxide fuel cell module excellent in workability of cell tube maintenance (exchange) work.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, for cylindrical solid oxide fuel cell modules, techniques disclosed in JP-A-7-272741, JP-A-9-129256, and JP-A-10-12258 are known.
[0003]
A schematic structure of a conventional cylindrical solid oxide fuel cell module will be described with reference to FIG.
[0004]
As shown in FIG. 4, the top plate 2, the upper tube plate 20, and the lower tube plate 21 are disposed in the module body 1 surrounded by the heat insulating material, and the power generation chamber 11 is disposed below the lower tube plate 21. Is formed. A heat insulation board 34 is provided for heat insulation of the power generation chamber 11.
[0005]
A fuel supply chamber 13 is formed between the top plate 2 and the upper tube plate 20 in the module body 1, and a fuel discharge chamber 14 is formed between the upper tube plate 20 and the lower tube plate 21. .
[0006]
A fuel supply pipe 7 that connects the fuel supply chamber 13 and the outside of the module body 1 is connected to the top plate 2 through the module body 1. A fuel gas 23 is introduced from the fuel supply pipe 7 into the fuel supply chamber 13. Inside the fuel supply pipe 7, a residual fuel discharge pipe 8 that penetrates the upper tube plate 20 is disposed so as to communicate the fuel discharge chamber 14 and the outside of the module body 1. The remaining fuel gas 22 is discharged from the remaining fuel discharge pipe 8 to the outside of the module body 1.
[0007]
Fuel gas is hydrogen (H ₂ In the case of other than the gas, for example, a Ni-based catalyst or the like is disposed at a position where the heat inside the module body 1 can be used to reform the fuel gas. That is, natural gas and water vapor as fuel are supplied to a pre-reformer (not shown), and hydrogen (H ₂ ) And carbon monoxide (CO) (internal reforming), and the reformed gas reformed here is supplied to the fuel supply chamber 13 as a fuel gas.
[0008]
A plurality of cell tubes 12 are penetrated and supported by the lower tube sheet 21 so that the upper ends thereof are positioned in the fuel discharge chamber 14 and the lower side thereof is positioned in the power generation chamber 11. A single battery film (not shown) is formed on the outer periphery of the cell tube 12. Inside the cell tube 12, a fuel injection pipe 16 that penetrates the lower tube plate 21 is disposed so as to communicate the inside lower side of the cell tube 12 and the inside of the fuel supply chamber 13.
[0009]
The unit cell membrane of the cell tube 12 is formed in the order of a fuel electrode, a solid electrolyte, and an air electrode on a porous substrate tube. The fuel gas 23 flows through the substrate tube, which is a cylindrical tube, and flows outside the substrate tube. Air 24 flows. In this cylindrical solid electrolyte membrane fuel cell, the generated current flows through the interconnector to the air electrode of the adjacent single cell membrane on the cell tube 12, and finally the current collecting member 5 or the current collecting cap (described later). Current).
[0010]
Inside the fuel injection pipe 16, a current collecting rod 10 having an upper end positioned in the fuel supply chamber 13 and a lower end positioned near the lower end of the cell tube 12 is disposed. The lower end of the current collecting rod 10 is connected to the current collecting member 5 that is electrically connected to the unit cell membrane and closes the lower end of the cell tube 12. The upper end of the current collecting rod 10 is electrically connected to the outside of the module body 1 through a nickel current collecting member 5 and a conductive rod 4.
[0011]
A current collecting connector 57 that is electrically connected to the cell membrane is attached to the upper end of the cell tube 12, and the cell tube 12 is connected in parallel via another cell tube 12 and the current collecting connector 57. Has been. In addition, the plurality of cell tubes 12 are connected in series with each other by appropriately setting the mounting directions of the upper and lower ends of the cell tubes 12.
[0012]
A porous ceramic partition plate 3 is provided below the power generation chamber 11 of the module body 1. An air preheating chamber 17 that communicates with the power generation chamber 11 via the partition plate 3 is provided below the partition plate 3.
[0013]
An air supply pipe 18 that communicates with the outside of the module body 1 is connected to the air preheating chamber 17. Further, one end side of the air discharge pipe 19 is located inside the power generation chamber 11 of the module body 1. The other end side of the air discharge pipe 19 is located outside the module main body 1, and an intermediate portion is disposed so as to pass through the inside of the air preheating chamber 17, and is used for heat exchange.
[0014]
Next, the operation of the cylindrical solid oxide fuel cell module having the above structure will be described.
[0015]
The inside of the power generation chamber 11 is heated to an operating temperature (about 900 to 1000 ° C.), a fuel gas 23 such as hydrogen is supplied from the fuel supply pipe 7, and air 24 as an oxidant is supplied from the air supply pipe 18.
The fuel gas 23 supplied via the fuel supply pipe 7 flows from the fuel supply chamber 13 to the lower end side of the cell tube 12 via the fuel injection pipe 16.
On the other hand, the air 24 that has passed through the partition plate 3 flows into the power generation chamber 11 through the air preheating chamber 17.
[0016]
When the fuel gas 23 passes through the porous base tube of the cell tube 12 and is supplied to the single cell membrane, and the air (oxygen) 24 contacts the single cell membrane, the single cell membrane becomes hydrogen (fuel gas 23). The air (oxygen) 24 reacts electrochemically to generate electric power. The electric power is taken out of the module body 1 through the current collecting member 5, the upper current collecting connector 57 a, the lower current collecting connector 57 b, and the conductive rod 4.
[0017]
The remaining fuel gas 22 after the fuel gas 23 is supplied to the cell tube 12 and used for power generation is collected in the fuel discharge chamber 14 and discharged to the outside through the remaining fuel discharge pipe 8. On the other hand, the remaining air 23 after being subjected to power generation is discharged to the outside through the air discharge pipe 19.
[0018]
As shown in FIG. 5, the fuel gas 23 can be supplied to the plurality of cell tubes 12 after being rectified so that the fuel gas 23 is uniformly supplied to the plurality of cell tubes 12. Reference numeral 32 denotes a rectification header, and 33 denotes a distribution header. The fuel gas 23 is introduced from the fuel supply pipe 7, rectified by the rectification header 32, distributed by the distribution header 33, and supplied to the fuel supply chamber 13. 5, the same components as those in FIG. 4 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
[0019]
Next, a support structure for the cell tube 12 and the fuel injection pipe 16 will be described with reference to FIG. In FIG. 6, the same components as those in FIG. 4 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
[0020]
As shown in FIG. 6, a hole 40 through which the fuel injection pipe 16 is inserted is formed in the upper tube sheet 20. The hole 40 has a large diameter part 41 and a small diameter part 42. The current collector rod 10 is accommodated in the fuel injection pipe 16 so as to penetrate therethrough. A flange portion 16 f is provided on the upper outer peripheral portion of the fuel injection pipe 16. The diameter of the flange portion 16 f is smaller than the large diameter portion 41 and larger than the small diameter portion 42. The flange portion 16 f is hooked and supported by a support base portion 43 formed between the large diameter portion 41 and the small diameter portion 42 on the inner surface of the hole 40.
[0021]
An upper presser ring 44 is disposed in the upper portion of the flange portion 16 f and inside the large diameter portion 41. A flange portion projecting outward is formed at the lower portion of the upper presser ring 44, and a screw portion is formed on the outer peripheral portion of the flange portion. A screw portion is formed on the upper portion of the large diameter portion 41 and is screwed together with the screw portion of the upper presser ring 44. When the upper presser ring 44 is screwed into the large diameter portion 41, the flange portion 16 f is pressed against and supported by the support base portion 43.
[0022]
An insulator ring 45 is interposed between the outer peripheral portion of the fuel injection pipe 16 and the inner peripheral portion of the upper pressing ring 44 above the flange portion 16f. The insulator ring 45 protrudes in the height direction from the fuel injection pipe 16.
[0023]
The current collecting connector fixing ring 46 is formed in a substantially cylindrical shape, and has a circumferential wall portion 46 a that extends outwardly in a flange shape and extends downward at the lower end portion of the cylindrical portion. An insulator ring 45 is fitted inside the circumferential wall portion 46 a, and the lower surface of the current collecting connector fixing ring 46 is supported in contact with the upper surface of the insulator ring 45.
[0024]
The upper current collecting connector 57a connects a plurality of current collecting rods 10 in parallel with each other. The upper current collecting connector 57a is provided with a hole. The cylindrical portion of the current collecting connector fixing ring 46 is inserted through the hole of the upper current collecting connector 57a. The upper current collecting connector 57 a is supported on the upper surface of the circumference corresponding to the protruding portion of the lower end portion of the cylindrical portion of the current collecting connector fixing ring 46.
[0025]
A current collecting connector pressing ring 47 is provided on the outer peripheral portion of the cylindrical portion of the current collecting connector fixing ring 46 so that the upper current collecting connector 57a is sandwiched between the upper surface and the surrounding upper surface. The upper current collecting connector 57 a is supported by the upper current collecting connector 57 a being pressed against the upper surface of the current collecting connector fixing ring 46 by the weight of the current collecting connector holding ring 47.
[0026]
Each of the upper current collecting connector 57a, the current collecting connector fixing ring 46, and the current collecting connector pressing ring 47 has conductivity. One end of a current collecting coil 48 is electrically connected to the current collecting connector pressing ring 47, and the other end is electrically connected to the upper end of the current collecting rod 10.
[0027]
In the lower tube sheet 21, a hole 50 is formed at a position corresponding to just below the hole 40. The cell tube 12 is inserted into the hole 50. A fuel injection pipe 16 is accommodated in the cell tube 12 to form a double pipe structure.
[0028]
The hole 50 has a large diameter part 51 and a small diameter part 52. The small diameter portion 52 is formed to have a larger diameter than the outer peripheral portion of the cell tube 12. A support base 53 is formed between the large diameter portion 51 and the small diameter portion 52 on the inner surface of the hole 50. The support base 53 is provided with a seal ring 54 for sealing between the hole 50 and the outer periphery of the cell tube 12.
[0029]
A lower presser ring 55 is disposed in the upper portion of the seal ring 54 and inside the large diameter portion 51. A screw portion is formed on the outer periphery of the lower presser ring 55. A screw portion is formed on the upper portion of the large diameter portion 51. The thread portion of the lower presser ring 55 is screwed with the thread portion of the large diameter portion 51. When the lower presser ring 55 is screwed into the large diameter portion 51, the seal ring 54 is pressed against and supported by the support base 53 by the lower presser ring 55.
[0030]
A conductive current collecting cap 56 is placed on the upper end of the cell tube 12. The current collecting cap 56 is formed in a substantially cylindrical shape, and a flange portion that projects outward is formed at an intermediate position in the height direction of the cylindrical portion. The outer diameter of the cylindrical portion of the current collecting cap 56 is formed to be slightly smaller than the inner diameter of the cell tube 12, and the lower portion of the cylindrical portion is housed inside the cell tube 12. The outer diameter of the flange portion of the current collecting cap 56 is formed substantially equal to the outer diameter of the cell tube 12, and the flange portion is supported by the upper end surface of the cell tube 12.
[0031]
A lower current collecting connector 57b for connecting the plurality of cell tubes 12 in series to each other is electrically connected to the upper surface of the flange portion of the current collecting cap 56. The cylindrical portion of the current collecting cap 56 is provided with a current collecting connector pressing ring 58 in a state where the lower current collecting connector 57b is sandwiched between the cylindrical portion and the flange portion. The lower current collecting connector 57 b is supported by the lower current collecting connector 57 b being pressed against the upper surface of the flange portion of the current collecting cap 56 by the weight of the current collecting connector pressing ring 58.
[0032]
At the inner bottom end of the cell tube 12, the current collector rod 10 is electrically connected to the cell tube 12 by the conductive member 5. A seal cap 5 a is provided at the lower end of the cell tube 12.
[0033]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, in the conventional cylindrical solid oxide fuel cell module, when current collection is performed in a reducing atmosphere above the upper tube plate 20, both electrodes in the fuel supply chamber 13 and the fuel discharge chamber 14 (+ ,-). Therefore, in the unlikely event that even one of the cell tubes 12 becomes abnormal, maintenance (replacement) work is performed after disassembling all the components of the fuel supply chamber 13 after opening the top plate 2 and then removing the upper tube plate 20. It was necessary to open it.
[0034]
Since the cell tube 12 is connected to the lower current collecting connector 57b located below the upper tube sheet 20 via the current collecting cap 56 and the current collecting connector holding ring 58, the lower current collecting is required to take out the cell tube 12. In order to release the connection state with the connector 57b or the like, the upper tube sheet 20 had to be opened.
[0035]
Since the hole 40 for inserting / supporting the fuel injection pipe 16 formed in the upper tube sheet 20 has a smaller hole diameter than the hole 50 for inserting / supporting the cell tube 12 formed in the lower tube sheet 21, In order to take out the cell tube 12, the upper tube sheet 20 had to be opened.
[0036]
From the above, the maintenance work of the cell tube is a large work, and there is a drawback that it takes time and the maintainability is poor.
[0037]
An object of the present invention is to provide a solid oxide fuel cell module excellent in workability of maintenance (replacement) work of a mounted cell tube.
Another object of the present invention is to provide a solid oxide fuel cell module capable of maintenance work of a cell tube only by opening a top plate.
[0038]
[Means for Solving the Problems]
Means for solving the problem is expressed as follows. The technical matters corresponding to the claims in the expression are appended with parentheses (), numbers, symbols, and the like. The number, symbol, etc. clarifies the coincidence / correspondence between the technical matters corresponding to the claims and the technical matters of at least one of the forms / implementations. It is not intended to show that the technical matter is limited to the technical matter of the embodiment.
[0039]
The solid oxide fuel cell module of the present invention includes a module body (1) and a partition (20) for partitioning the interior of the module body (1) into a first space (14, 11) and a second space (13). ) And a cell tube (12) provided on the first space (14, 11) side, in which a fuel cell (12a) is formed, and the partition (20) includes the cell tube (12). ) Is formed on an approximately extension line in the extending direction of the cell tube (12), and an opening (150) having a size capable of being inserted through the cell tube (12) is formed, and a first power for taking out the electric power generated by the fuel cell (12a). The conductive electrode part (57a) and the second conductive electrode part (57b) are provided on the second space (13) side.
[0040]
In the above, the first space (14, 11) may be a space including a fuel discharge chamber (14) and a power generation chamber (11). The second space (13) may be a fuel supply chamber (13). The partition part (20) may be an upper tube sheet (20). The first conductivity type electrode part (57a) may be an upper current collecting connector (57a) or a current collecting rod (10). The second conductivity type electrode part (57b) may be a lower current collecting connector (57b) or a current collecting cap (56).
[0041]
In the solid oxide fuel cell module of the present invention, a plurality of the cell tubes (12) are provided inside the module body (1), and the first conductivity type electrode portion (57a) and the second conductivity type electrode are provided. The part (57b) is on the second space (13) side, and the first conductivity type electrode part (57a) and the second conductivity type electrode part (57b) corresponding to the other cell tube (12), respectively. It is connected.
[0042]
In the solid oxide fuel cell module of the present invention, the first conductivity type corresponding to the first conductivity type electrode portion (57a), the second conductivity type electrode portion (57b), and the other cell tube (12). The release operation of the connection state between the electrode part (57a) and the second conductivity type electrode part (57b) can be performed on the second space (13) side without removing the partition part (20), The cell tube (12) is configured to be movable toward the second space (13) through the opening (150) without removing the partition (20) when the connection state is released. ing.
[0043]
The solid oxide fuel cell module of the present invention includes a module main body (1) and a first partition plate that partitions the internal space of the module main body (1) into a first space (13) and a second space (14, 11). (20), a second partition plate (21) that substantially divides the second space (14, 11) into a third space (14) and a fourth space (11), and the module body (1). A substantially bottomed cylindrical cell formed so that the fuel battery cell (12a) is positioned in the fourth space (11), and an opening of the fuel cell (12a) is opened in the third space (14). A gas supply in which the tube (12) and one end opening thereof are provided so as to open into the internal space of the cell tube (12), and the other end opening is provided so as to open into the first space (13). Solid electrolyte fuel cell with tube (16) It is a module, The said 2nd partition plate (21) is supported in the state which penetrated the said cell tube (12), The said 1st partition plate (20) can insert the said cell tube (12) The solid electrolyte fuel cell module further includes the opening (150) having a size, and supports the gas supply pipe (16) in a state of being inserted through the opening (150). A first conductivity type electrode (10) for electrically connecting to the bottom of the cell tube (12) and taking out the electric power generated by the fuel cell (12a); and the opening of the cell tube (12) And a second conductivity type electrode portion (190) for taking out the electric power generated by the fuel battery cell (12a), and the first conductivity type electrode portion (10) and the second conductivity type. Type electrode part (190) Is provided in the first space (13) through the opening (150).
[0044]
In the above, the first space (13) may be a fuel supply chamber (13). The second space (14, 11) may be a space including a fuel discharge chamber (14) and a power generation chamber (11). The first partition plate (20) may be an upper tube plate (20). The third space (14) may be a fuel discharge chamber (14). The fourth space (11) may be a power generation chamber (11). The second partition plate (21) may be a lower tube plate (21). The gas supply pipe (16) may be a fuel injection pipe (16). The first conductivity type electrode part (10) may be a current collecting rod (10). The second conductivity type electrode part (190) may be a lower current collecting coil (190).
[0045]
In the solid oxide fuel cell module of the present invention, a plurality of the cell tubes (12) are provided inside the module body (1), and the first conductivity type electrode portion (10) and the second conductivity type electrode are provided. The part (190) is connected to the first conductivity type electrode part (10) and the second conductivity type electrode part (190) of the other cell tube (12) in the first space (13), respectively. The release operation of the connected state can be performed in the first space (13) without removing the first partition plate (20), and the cell tube (12) is released when the connected state is released. The first partition plate (20) can be moved to the first space (13) side through the opening (150) without removing the first partition plate (20).
[0046]
In the solid oxide fuel cell module of the present invention, at least a part of the second conductivity type electrode part (190) is configured to be extendable and contractible.
[0047]
In the above description, the term “expandable” mainly refers to thermal expansion, and can be formed in a coil shape or a bellows shape, for example.
[0048]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
As an embodiment of the solid oxide fuel cell module of the present invention, a cylindrical solid oxide fuel cell module will be described.
[0049]
A cylindrical solid oxide fuel cell module according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 2. In FIG. 1 and FIG. 2, the same components as those in FIG. 4 to FIG. FIG. 2 is an enlarged view showing a support structure in the upper tube sheet 20 of the cylindrical solid oxide fuel cell module shown in FIG.
[0050]
In the upper tube sheet 20, a hole 150 having a diameter larger than that of the hole 50 of the lower tube sheet 21 is formed at a position almost directly above the hole 50 of the lower tube sheet 21. In addition, the hole 50 has the same hole diameter, as is clear from the fact that the same reference numerals as those of the hole 50 in FIG. 6 are given. The upper tube plate 20 and the lower tube plate 21 are made of metal.
[0051]
The hole diameter of the hole 150 is formed such that the cell tube 12 can be taken in and out. The hole 150 has a small diameter portion 151 and a large diameter portion 152. A support base 153 is formed between the small diameter portion 151 and the large diameter portion 152 on the inner surface of the hole 150.
[0052]
A flat plate-like first insulating ring 161 is placed on the support base 153. The cross section of the first insulating ring 161 is formed in a horizontally long rectangular shape. The first insulating ring 161 is only mounted on the support base 153 and is not fixed. The outer diameter of the first insulating ring 161 is formed smaller than the diameter of the large diameter portion 152, and a clearance is ensured. Since the reaction temperature of the solid oxide fuel cell is as high as 900 to 1000 ° C., clearance is provided in consideration of thermal expansion of each member (the same applies to the following clearances).
[0053]
On the upper surface of the first insulating ring 161, a second insulating ring 162 whose cross section is formed in a vertically long rectangular shape is placed. The second insulating ring 162 is only mounted on the upper surface of the first insulating ring 161 and is not fixed. The outer diameter of the second insulating ring 162 is formed smaller than the diameter of the large diameter portion 152, and a clearance is ensured.
[0054]
The current collection ring 170 is a conductive member. The current collecting ring 170 is formed in a substantially cylindrical shape in which the lower part is thicker than the upper part. The first inner diameter portion 175 at the lower portion of the current collecting ring 170 is formed smaller than the second inner diameter portion 176 at the upper portion of the current collecting ring 170. The first outer diameter portion 177 at the lower portion of the current collecting ring 170 is formed larger than the second outer diameter portion 178 at the upper portion of the current collecting ring 170. A first flange portion 171 projecting inward is formed at the lower portion of the current collecting ring 170.
[0055]
A flange portion 16 f that protrudes outward is formed on the outer peripheral portion of the fuel injection pipe 16. The flange portion 16f has a large diameter flange portion 16g and a small diameter flange portion 16h. The diameter of the small-diameter flange portion 16h is formed smaller than the inner diameter of the first flange portion 171 and a clearance is ensured. The diameter of the large diameter flange portion 16g is formed smaller than the diameter of the first inner diameter portion 175, and a clearance is ensured. The diameter of the large-diameter flange portion 16g is formed larger than the inner diameter of the first flange portion 171. The first flange portion 171 supports a flange portion 16 f (large diameter flange portion 16 g) of the fuel injection pipe 16. The first flange portion 171 has only a large-diameter flange portion 16g mounted thereon and is not fixed.
[0056]
The diameter of the first outer diameter portion 177 is smaller than the inner diameter of the first insulating ring 161, and a clearance is secured. The length in the radial direction between the inner diameter portion and the outer diameter portion of the first insulating ring 161 is such that the outer diameter portion of the first insulating ring 161 is in direct contact with the large diameter portion 152 and current is collected in the direction of the contact portion. Even when the ring 170 moves, the inner diameter portion of the first insulating ring 161 protrudes from the small diameter portion 151, and the first outer diameter portion 177 is set so as not to contact the small diameter portion 151.
[0057]
A second flange portion 172 that protrudes outward is formed at an intermediate position in the height direction of the current collecting ring 170. The outer diameter of the second flange portion 172 is larger than the diameter of the small diameter portion 151 and smaller than the inner diameter of the second insulating ring 162. A second flange portion 172 is placed on the upper surface of the first insulating ring 161 and inside the second insulating ring 162. On the upper surface of the first insulating ring 161, only the second flange portion 172 is placed but not fixed. The height of the second flange portion 172 is higher than the height of the second insulating ring 162.
[0058]
On the upper surface of the second flange portion 172, a third insulating ring 163 whose cross section is formed in a horizontally long rectangular shape (flat plate shape) is placed. The third insulating ring 163 is only fixed on the upper surface of the second flange portion 172 and is not fixed. The outer diameter of the third insulating ring 163 is formed smaller than the diameter of the large diameter portion 152, and a clearance is ensured. The inner diameter of the third insulating ring 163 is formed larger than the diameter of the second outer diameter portion 178, and a clearance is ensured.
[0059]
In the large diameter portion 152, a screw portion 152n is formed on the inner peripheral surface located above the third insulating ring 163 arranged as described above. The first upper presser ring 164 is screwed into the screw portion 152n.
[0060]
The first upper presser ring 164 is formed in a substantially short cylindrical shape. A flange portion projecting outward is formed at the lower portion of the first upper presser ring 164, and a screw portion carved on the outer peripheral surface of the flange portion is screwed with the screw portion 152n. By screwing the first upper presser ring 164 into the screw portion 152n, a downward pressing force acts on the third insulating ring 163, the second flange portion 172, and the first insulating ring 161. The flange portion 172 is firmly supported by the support base portion 153.
[0061]
An insulating sleeve 165 is placed on the inner surface of the first upper holding ring 164 and on the upper surface of the third insulating ring 163. The height of the insulating sleeve 165 is formed higher than the height of the first upper presser ring 164. The height of the insulating sleeve 165 is set lower than the height of the current collecting ring 170 when placed on the upper surface of the third insulating ring 163. The inner diameter of the insulating sleeve 165 is formed larger than the diameter of the second outer diameter portion 178, and the outer diameter of the insulating sleeve 165 is formed smaller than the inner diameter of the first upper holding ring 164. In both cases, clearance is secured.
[0062]
The first insulating ring 161, the second insulating ring 162, the third insulating ring 163, and the insulating sleeve 165 electrically insulate the current collecting ring 170 from the first upper holding ring 164 and the upper tube sheet 20.
[0063]
A conductive lower current collecting connector 57b is placed on the upper surface 170a of the current collecting ring 170 in a direct contact state. The current collecting ring 170 is formed with a through-hole 179 penetrating in the vertical direction. The lower current collecting coil 190 is wound around the fuel injection pipe 16 in a non-contact state with the fuel injection pipe 16, and one end thereof is electrically connected to the conductive current collection cap 56. The other end of the lower current collecting coil 190 is led to the upper surface portion 170a of the current collecting ring 170 through the through hole 179, and is electrically connected to the lower current collecting connector 57b to be used for current collection.
[0064]
A threaded portion 175n is formed on the upper surface of the first inner diameter portion 175, that is, on the inner peripheral surface located above the flange portion 16f of the first inner diameter portion 175 supported by the first flange portion 171. Yes. The second upper presser ring 180 is screwed into the screw portion 175n.
[0065]
The second upper presser ring 180 is formed in a substantially cylindrical shape. The inner diameter portion of the second upper pressing ring 180 is formed larger than the outer diameter of the fuel injection pipe 16. A first flange portion 181 projecting outward is formed at the lower end portion of the second upper presser ring 180, and a second flange portion 182 projecting outward is formed at the upper end portion of the second upper presser ring 180. Yes. A first screw portion 181n is engraved on the outer peripheral portion of the first flange portion 181. A second screw portion 182n is engraved on the outer peripheral portion of the second flange portion 182.
[0066]
The first screw portion 181n of the second upper presser ring 180 is screwed into the screw portion 175n of the current collecting ring 170. As a result, a downward pressing force acts on the flange portion 16f, and the flange portion 16f is firmly supported by the first flange portion 171.
[0067]
When the first screw portion 181n of the second upper holding ring 180 is screwed into the screw portion 175n of the current collecting ring 170, the second screw portion 182n of the second flange portion 182 is positioned above the lower current collecting connector 57b. To do. The lower current collector connector pressing ring 185 is screwed into the second screw portion 182n of the second flange portion 182 in this state.
[0068]
The lower current collector connector pressing ring 185 is formed in a substantially cylindrical shape whose cross section is formed in a horizontally-long rectangular shape, and a screw portion 185n that is screwed into the second screw portion 182n is formed in the inner peripheral portion thereof. . By screwing the screw portion 185n of the lower current collector connector pressing ring 185 into the second screw portion 182n, a downward pressing force acts on the lower current collector connector 57b, and the lower current collector connector 57b has an upper surface portion 170a. It is pressed against and supported.
[0069]
The outer diameter of the lower current collecting connector pressing ring 185 is formed larger than the second outer diameter portion 178 of the current collecting ring 170. The radial dimension between the outer diameter portion and the inner diameter portion of the lower current collecting connector pressing ring 185 is such that the second outer diameter portion 178 and the second inner diameter portion 176 of the upper portion (upper surface portion 170a) of the current collection ring 170 are It is formed larger than the radial dimension between. Accordingly, the lower current collector connector pressing ring 185 can press the lower current collector connector 57b against the upper surface portion 170a with a relatively large area.
[0070]
An insulator 186 is provided on the upper surface of the second upper presser ring 180 and between the outer periphery of the fuel injection pipe 16. The insulator 186 is formed in a substantially cylindrical shape, and an inner diameter portion thereof is formed to be larger than an outer diameter of the fuel injection pipe 16 to ensure a clearance. The insulator 186 has a large outer diameter portion 186a having a large outer diameter and a large thickness, and a small outer diameter portion 186b having a small outer diameter and a small thickness. On the outer peripheral surface of the insulator 186, a step portion 186c is formed between the large outer diameter portion 186a and the small outer diameter portion 186b. The step portion 186 c of the insulator 186 is supported on the upper surface 180 a of the second upper presser ring 180.
[0071]
In a state where the stepped portion 186c is supported by the upper surface 180a, the small outer diameter portion 186b extends below the upper surface 180a between the inner peripheral portion of the second upper pressing ring 180 and the outer peripheral portion of the fuel injection pipe 16. It is provided to do. Thereby, it is suppressed that the 2nd upper presser ring 180 and the fuel injection pipe 16 contact. The small outer diameter portion 186 b is generally in contact with the inner peripheral portion of the second upper presser ring 180.
[0072]
An upper current collector connector fixing ring 187 is placed on the upper surface 186 d of the insulator 186. The upper current collector connector fixing ring 187 is formed in a substantially cylindrical shape, and a flange portion 187a projecting outward is formed at a lower end portion thereof. A circumferential wall portion 187b erected on the lower side is formed on the outer peripheral portion of the flange portion 187a. The lower surface of the flange portion 187a is placed on the upper surface 186d of the insulator 186. The lower surface of the flange portion 187a is not fixed to the upper surface 186d of the insulator 186. The inner diameter of the surrounding wall portion 187b is formed larger than the outer diameter of the upper surface 186d of the insulator 186, and a clearance is secured. The insulator 186 ensures electrical insulation between the upper current collector connector fixing ring 187 and the second upper presser ring 180.
[0073]
An upper current collecting connector 57a is placed on the upper surface of the flange portion 187a. An upper current collector connector presser ring 188 is disposed on the outer periphery of the upper current collector connector fixing ring 187. The upper current collector connector pressing ring 188 is placed on the upper surface of the upper current collector connector 57a. As a result, the upper current collecting connector 57a and the upper current collecting connector pressing ring 188 are electrically connected.
[0074]
The upper end of the current collector rod 10 accommodated in the fuel injection pipe 16 is provided so as to protrude from above the upper current collector connector fixing ring 187. The conductive member 5 is electrically connected to the upper end portion of the current collecting rod 10. The upper current collecting coil 189 is wound around the current collecting rod 10, and one end thereof is electrically connected to the conductive member 5 and the other end is electrically connected to the upper current collecting connector pressing ring 188.
[0075]
Next, a work procedure when performing maintenance work on the cell tube 12 will be described.
[0076]
First, the top plate 2 is opened. Next, the upper current collector connector holding ring 188 is removed from the upper current collector connector fixing ring 187. Next, the upper current collector connector 57 a is removed from the upper current collector connector fixing ring 187. Next, the upper current collector connector fixing ring 187 and the insulator 186 are removed in this order.
[0077]
Thereafter, the screw portion 185n of the lower current collector connector press ring 185 and the second screw portion 182n of the second upper presser ring 180 are unscrewed, and the lower current collector connector presser ring 185 is removed from the second upper presser ring 180. Remove.
[0078]
Next, the second upper presser ring 180 is removed from the current collection ring 170 by unscrewing the first screw part 181n of the second upper presser ring 180 and the screw part 175n of the current collection ring 170.
[0079]
Next, the lower current collecting connector 57 b is removed from the upper surface 170 a of the current collecting ring 170. Next, the insulating sleeve 165 provided on the outer peripheral side of the second outer diameter portion 178 and on the upper surface of the third insulating ring 163 is removed. Next, the upper presser ring 164 and the screw portion 152n are unscrewed, and the upper presser ring 164 is removed.
[0080]
Next, the third insulating ring 163 is removed. Thereafter, the current collection ring 170, the fuel injection pipe 16, and the current collection cap 56 are taken out to the fuel supply chamber 13 side through the holes 150. Next, the first insulating ring 161 is taken out.
[0081]
Next, the screwing between the lower presser ring 55 and the large diameter part 51 is released, and the lower presser ring 55 is taken out to the fuel supply chamber 13 side through the hole 150. Next, the seal ring 54 is removed from the support base 53 and taken out to the fuel supply chamber 13 side through the holes 50 and 150. Next, the cell tube 12 and the current collecting rod 10 are taken out to the fuel supply chamber 13 side through the holes 50 and 150.
[0082]
The above removal work procedure is merely an example. In the configuration described above with reference to FIGS. 1 and 2, if there is no interference between the members, the work procedure other than the above can be performed.
[0083]
After the maintenance work, the work method for inserting the cell tube 12 through the hole 50 and the hole 150 is performed in the reverse order of the above-described removal work method.
[0084]
As described above, when the cell tube 12 is maintained, after the top plate 2 is opened, the upper current collector connector 57a and the lower current collector connector 57b located above the upper tube plate 20 are connected to various components ( The cell tube 12 can be taken out without opening the upper tube sheet 20 only by releasing the coupled state. Therefore, the maintenance workability is excellent.
[0085]
According to the first embodiment, maintenance work such as replacement of the cell tube 12 becomes much easier. Conventionally, it took about one week for the maintenance work, but according to the present embodiment, an effect that only one day is required is obtained.
[0086]
Next, a second embodiment of the cylindrical solid oxide fuel cell module of the present invention will be described with reference to FIG. 3, the same components as those in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
[0087]
In the first embodiment, the current collecting cap 56 and the lower current collecting connector 57b are electrically connected by the lower current collecting coil 190. However, in the second embodiment, instead of the lower current collecting coil 190, The following configuration is adopted.
[0088]
A bellows-like conductive ring 195 is provided between the lower end portion of the first flange portion 171 of the current collecting ring 170 and the upper end portion of the current collecting cap 56. The conductive ring 195 is electrically connected to the lower end portion of the first flange portion 171 and is mechanically fixed. Similarly, the conductive ring 195 is electrically connected to the upper end portion of the current collecting cap 56 and is mechanically fixed.
[0089]
The reason why the conductive ring 195 is formed in a bellows shape is that the distance between the current collecting cap 56 and the current collecting ring 170 may fluctuate due to thermal expansion during the reaction of the fuel cell. The upper current collecting coil 189 and the lower current collecting coil 190 are formed in an expandable and contractible coil shape for the same reason as described above.
[0090]
In the second embodiment, the same effect as in the first embodiment can be obtained.
[0091]
Each cylindrical solid oxide fuel cell module in the above embodiment has, for example, a power generation level of several tens of kW class.
[0092]
In addition, the single cell membrane of the cell tube 12 of each cylindrical solid oxide fuel cell module in the above embodiment is formed on the base tube in the order of the fuel electrode, the solid electrolyte, and the air electrode. In the above description, the fuel gas 23 flows and the air 24 flows outside the base tube, but instead of this configuration, an air electrode, a solid electrolyte, and a fuel electrode are formed in this order on the base tube. It can be configured that the air 24 flows and the fuel gas 23 flows outside the base tube. In that case, air 24 is supplied to the fuel injection pipe 16 in place of the fuel gas 23, air remaining after the fuel cell reaction is introduced to the fuel discharge chamber 14, and the power generation chamber 11 is supplied to the power generation chamber 11. A fuel gas 23 is supplied instead of the air 24.
[0093]
【Effect of the invention】
According to the solid oxide fuel cell module of the present invention, the workability of the maintenance (replacement) operation of the cell tube is excellent.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side view showing a cylindrical solid oxide fuel cell module according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an enlarged side view showing a main part of the cylindrical solid oxide fuel cell module according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a side view showing a cylindrical solid oxide fuel cell module according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a side view showing a conventional cylindrical solid oxide fuel cell module.
FIG. 4 is a side view showing another conventional cylindrical solid oxide fuel cell module.
FIG. 6 is a side view showing a support structure for a fuel injection tube and a cell tube in a conventional cylindrical solid oxide fuel cell module.
[Explanation of symbols]
5 Conductive members
10 Current collector
12 cell tubes
16 Fuel injection pipe
16f Flange
16g Large diameter flange
16h Small diameter flange
20 Upper tube sheet
21 Lower tube sheet
50 holes
56 Current collecting cap
57a Upper current collector connector
57b Lower current collector connector
150 holes
151 Small diameter part
152 Large diameter part
152n thread
153 Support base
161 First insulating ring
162 Second insulation ring
163 Third insulation ring
164 First upper presser ring
165 Insulation sleeve
170 Current collecting ring
170a top surface
171 First flange
172 Second flange
175 1st inner diameter part
175n thread
176 2nd inner diameter part
177 First outer diameter portion
178 Second outer diameter portion
179 Through hole
180 Second upper presser ring
180a top surface
181 First flange
181n First screw part
182 Second flange
182n Second screw part
185 Lower current collector connector presser ring
185n thread
186 Insulator
186a Large outer diameter
186b Small outer diameter
186c Step
186d top surface
187 Upper current collector connector fixing ring
187a Flange
187b Circumferential wall
188 Upper current collector connector presser ring
189 Upper current collecting coil
190 Lower current collecting coil
195 conductive ring

Claims

An upper tube sheet,
A lower tube sheet,
A fuel supply chamber formed above the upper tube sheet;
A fuel discharge chamber between the upper tube sheet and the lower tube sheet;
A bottomed cylindrical cell tube whose upper end is supported by the lower tube sheet, and whose upper end opens into the fuel discharge chamber ;
A fuel supply pipe having an upper end supported by the upper tube plate, inserted into the cell tube, the upper end opened to the fuel supply chamber, and a lower end opened to the inside of the cell tube;
Wherein the upper tube sheet, said Seruchu blanking is provided which can be inserted size, the hole through which the fuel supply pipe is passed phase,
Provided in the fuel supply chamber, a first conductivity type electrode unit for taking out electric power generated by the fuel cell,
A second conductivity type electrode portion provided in the fuel supply chamber for taking out the electric power generated by the fuel battery cell ;
A current collecting rod for electrically connecting the bottom of the cell tube and the first conductive electrode portion through the hole;
Lead means for electrically connecting the upper end portion of the cell tube and the second conductivity type electrode portion through the hole;
A solid oxide fuel cell module comprising:

2. The solid oxide fuel cell module according to claim 1, wherein the lead means is configured to be stretchable.

The solid electrolyte fuel cell module according to claim 2, wherein the lead means is formed in a coil shape.

3. The solid oxide fuel cell module according to claim 2, wherein the lead means is a bellows-like conductive ring.