JP5219393B2 - Fuel cell module and fuel cell device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、収納ケース内に燃料電池セルスタックを収納するとともに、温度センサを配置した燃料電池モジュールおよびそれを収納してなる燃料電池装置に関する。 The present invention relates to a fuel cell module in which a fuel cell stack is housed in a housing case and a temperature sensor is disposed, and a fuel cell device in which the fuel cell module is housed.
近年、次世代エネルギーとして、水素ガスと空気(酸素含有ガス)とを用いて電力を得ることができる燃料電池セルを複数電気的に直列してなる燃料電池セルスタックを収納してなる燃料電池モジュールが種々提案されている。 In recent years, as a next-generation energy, a fuel cell module comprising a fuel cell stack in which a plurality of fuel cells that can obtain electric power using hydrogen gas and air (oxygen-containing gas) are electrically connected in series. Various proposals have been made.
そのような燃料電池モジュールとしては、例えば発電を行なう燃料電池セルを複数個並設し、電気的に直列に接続した燃料電池セルスタックを発電室内に収納するとともに、発電室を内包する直方体状の収納ケースからなる燃料電池モジュールが提案されている(例えば、特許文献1参照)。
ところで、燃料電池(セル)の運転は所定の温度範囲にて行なわれ、燃料電池セル(スタック)が過度に温度上昇すると、劣化や熱応力により燃料電池セルに破損等を生じるおそれがあることから、燃料電池セル(燃料電池モジュール内)の温度を測定するとともに、その温度管理を行なうことが必要となる。その際、燃料電池セル近傍の温度を測定することが好ましい。 By the way, the operation of the fuel cell (cell) is performed within a predetermined temperature range, and if the temperature of the fuel cell (stack) rises excessively, the fuel cell may be damaged due to deterioration or thermal stress. In addition, it is necessary to measure the temperature of the fuel cell (in the fuel cell module) and manage the temperature. At that time, it is preferable to measure the temperature near the fuel cell.
ここで、燃料電池モジュール内の温度を測定するにあたり、燃料電池セルに近接して温度センサ等を配置する場合に、温度センサを収納ケースの外側より燃料電池セルの近傍に挿入することが考えられるが、その場合に、温度センサと温度センサの挿入部(孔)との隙間より排ガス等が漏出するおそれがあるという問題があった。 Here, in measuring the temperature in the fuel cell module, when a temperature sensor or the like is disposed in the vicinity of the fuel cell, it is considered that the temperature sensor is inserted in the vicinity of the fuel cell from the outside of the storage case. However, in that case, there has been a problem that exhaust gas and the like may leak from the gap between the temperature sensor and the insertion portion (hole) of the temperature sensor.
また、燃料電池セルに近接して温度センサを配置した場合に、燃料電池モジュールの運搬時に温度センサと燃料電池セルとが接触し、温度センサや燃料電池セルが破損するおそれがあった。 Further, when the temperature sensor is arranged in the vicinity of the fuel cell, the temperature sensor and the fuel cell come into contact with each other during transportation of the fuel cell module, and the temperature sensor and the fuel cell may be damaged.
また燃料電池セルに近接して温度センサを配置する場合に、温度センサと燃料電池セルとのショートを抑制(防止)すべく、温度センサを絶縁管等に挿入して配置することが考えられるが、その場合においては、絶縁管のコストがかかるという問題もあった。 In addition, when the temperature sensor is disposed close to the fuel cell, it is conceivable that the temperature sensor is inserted into an insulating tube or the like to suppress (prevent) a short circuit between the temperature sensor and the fuel cell. In that case, there is also a problem that the cost of the insulating tube is high.
それゆえ、本発明は、燃料電池モジュール内の温度管理を行なうにあたり、燃料電池モジュールから排ガス等が漏出することを抑制するとともに、燃料電池セルの破損やショートを抑制することができる燃料電池モジュールを提供することを目的とする。 Therefore, the present invention provides a fuel cell module capable of suppressing exhaust gas and the like from leaking from the fuel cell module and controlling damage and short-circuiting of the fuel cell when performing temperature management in the fuel cell module. The purpose is to provide.
本発明の燃料電池モジュールは、内壁と外壁とを有する二重壁構造の収納ケースの前記
内壁により内包される発電室に、内部に燃料ガス流路を有する複数の燃料電池セルを一列に配置して電気的に直列に接続してなる燃料電池セルスタックを、前記該燃料電池セルに燃料ガスを供給するためのマニホールドの上面に装着した構成を有する燃料電池セルスタック装置を収納してなり、前記内壁と前記外壁との間を前記燃料電池セルに導入する酸素含有ガスの流路とするとともに、前記内壁に、前記内壁と前記外壁の間とつながって、前記燃料電池セルの配列方向における幅に対応し、前記燃料電池セルの配列方向に沿った側面側より前記燃料電池セルスタックに前記酸素含有ガスを導入するためであって、一対の板部材の下端部を底部材で接合して形成された反応ガス導入部材が接続されており、温度センサを、該温度センサの測温部が前記反応ガス導入部材の内部に位置するよう、前記外壁を貫通して、かつ前記内壁を貫通しないように配置したことを特徴とする。
The fuel cell module of the present invention is a double-walled storage case having an inner wall and an outer wall.
The power generation chamber to be encapsulated by the inner wall, the fuel cell stack formed by connecting a plurality of fuel cells electrically in series and arranged in a line having a fuel gas flow passage therein, the fuel in the fuel cell A fuel cell stack device having a configuration mounted on the upper surface of a manifold for supplying gas is housed, and a flow path of oxygen-containing gas introduced into the fuel cell is formed between the inner wall and the outer wall. together, the inner wall, connected with between the inner wall and the outer wall, said fuel cell cell corresponds to the width in the arrangement direction of the Le, before Symbol fuel cell cell Le said fuel cell from the side surface side along the arrangement direction of the by way of introducing the oxygen-containing gas to the stack, the reaction gas introduction member the lower end portion is formed by joining the bottom members of the pair of plate members is connected, a temperature sensor, measuring the temperature sensor As the part is located inside the reaction-gas introducing member and through said outer wall, and characterized by being arranged so as not to pass through the inner wall.
このような燃料電池モジュールにおいては、燃料電池セルスタックを収納する収納ケースを内壁と外壁との二重壁構造とし、内壁に燃料電池セルの配列方向における幅に対応し、燃料電池セルの配列方向に沿った側面側より燃料電池セルスタックに酸素含有ガスを導入するための反応ガス導入部材を備えるとともに、その内部に温度センサの測温部が位置するよう温度センサを、外壁を貫通して、かつ内壁を貫通しないように配置することから、温度センサを配置するにあたり収納ケースに内壁と外壁とを貫通する孔を設ける必要がない。それゆえ、燃料電池モジュール内の排ガス等が漏出することを抑制できるとともに、燃料電池モジュール内の温度が下がることを抑制できる。
In such a fuel cell module, a housing case for housing the fuel cell stack and a double wall structure between the inner and outer walls, corresponding to the width in the arrangement direction of the fuel cell cell Le to the inner wall, of the fuel cell cell Le A reaction gas introduction member for introducing an oxygen-containing gas into the fuel cell stack from the side surface along the arrangement direction is provided, and the temperature sensor passes through the outer wall so that the temperature measurement part of the temperature sensor is located inside the reaction gas introduction member. In addition, since the temperature sensor is arranged so as not to penetrate the inner wall, it is not necessary to provide a hole penetrating the inner wall and the outer wall in the storage case when arranging the temperature sensor. Therefore, it is possible to suppress leakage of exhaust gas and the like in the fuel cell module, and it is possible to suppress the temperature in the fuel cell module from decreasing.
また、温度センサを反応ガス導入部材の内部に配置することから、例えば、温度センサと燃料電池セルとがショートすることを抑制できる。さらに、燃料電池モジュールの運搬時等において、温度センサと燃料電池セルとが接触し、燃料電池セルが破損することを抑制できる。 Further, since the temperature sensor is arranged inside the reaction gas introduction member, for example, it is possible to suppress a short circuit between the temperature sensor and the fuel cell. Furthermore, it is possible to prevent the temperature sensor and the fuel cell from coming into contact with each other during transportation of the fuel cell module, and the fuel cell from being damaged.
さらに、燃料電池セルの配列方向に沿った側面側より、燃料電池セルスタックに酸素含有ガスを導入するための反応ガス導入部材の内部に温度センサを配置することから、燃料電池モジュール内に収納される燃料電池セルスタック近傍の温度を効果的に測定することができる。それゆえ、燃料電池モジュールの温度管理を効率的に行うことができる。
Further housing, from the side surface along the arrangement direction of the fuel cell cell Le, from placing the temperature sensor in the interior of the reaction gas introduction member for introducing oxygen-containing gas to the fuel cell stack, in the fuel cell module It is possible to effectively measure the temperature in the vicinity of the fuel cell stack. Therefore, the temperature management of the fuel cell module can be performed efficiently.
また、本発明の燃料電池モジュールは、前記温度センサの測温部が、前記反応ガス導入部材の壁の前記燃料電池セルスタックに対向する側に配置されていることが好ましい。 In the fuel cell module of the present invention, it is preferable that the temperature measuring part of the temperature sensor is arranged on the side of the wall of the reaction gas introduction member facing the fuel cell stack.
このような燃料電池モジュールにおいては、温度センサの測温部を、反応ガス導入部材の壁の燃料電池セルスタックに対向する側に配置することにより、温度センサの測温部を、燃料電池セルスタックに近づけて配置することができる。それにより、より効果的に燃料電池セルスタック近傍の温度を測定することができる。 In such a fuel cell module, the temperature sensor of the temperature sensor is disposed on the side of the wall of the reaction gas introduction member facing the fuel cell stack, so that the temperature sensor of the temperature sensor is disposed on the fuel cell stack. Can be placed close to. Thereby, the temperature in the vicinity of the fuel cell stack can be measured more effectively.
また、本発明の燃料電池モジュールは、前記温度センサの測温部が、前記燃料電池セルの高さにおける中央部で、かつ該燃料電池セルの配列方向における幅の中央部に位置するよう配置されていることが好ましい。 Further, the fuel cell module of the present invention is arranged such that the temperature measuring part of the temperature sensor is located at the center of the height of the fuel cell and the center of the width in the arrangement direction of the fuel cell. It is preferable.
このような燃料電池セルスタックにおいて最も高温となるのは、燃料電池セルスタックを構成する燃料電池セルの配列方向における幅の中央部に位置する燃料電池セルで、かつその燃料電池セルの高さにおける中央部となる。 The highest temperature in such a fuel cell stack is the fuel cell located in the center of the width in the arrangement direction of the fuel cells constituting the fuel cell stack, and at the height of the fuel cell. It becomes the central part.
それゆえ、温度センサの測温部を、燃料電池セルの高さにおける中央部で、かつ燃料電池セルの配列方向における幅の中央部に位置するように配置することにより、燃料電池モジュール内の高温となる部位の近傍の温度を測定することができ、それにより、燃料電池モジュールの温度管理を効率的に行うことができる。
Therefore, the temperature measuring unit of the temperature sensor, at the central portion in the height of the fuel cell, and by arranging so as to be positioned at the center portion of the width in the arrangement direction of the fuel cell, in the fuel cell module High The temperature in the vicinity of the portion that becomes the temperature can be measured, whereby the temperature management of the fuel cell module can be performed efficiently.
また、本発明の燃料電池モジュールは、前記燃料電池セルスタックと対向する前記反応ガス導入部材の壁の前記温度センサの測温部の近傍に開口部を有することが好ましい。 Moreover, it is preferable that the fuel cell module of this invention has an opening part in the vicinity of the temperature measurement part of the said temperature sensor of the wall of the said reaction gas introduction member facing the said fuel cell stack.
このような燃料電池モジュールにおいては、燃料電池セルスタックと対向する反応ガス導入部材の壁の温度センサの測温部の近傍に開口部を有することから、燃料電池セルスタックの温度を、開口部を通じてより直接的に測定することができる。それゆえ、燃料電池モジュールの温度管理を効率的に行うことができる。 In such a fuel cell module, since there is an opening in the vicinity of the temperature sensor of the temperature sensor on the wall of the reaction gas introduction member facing the fuel cell stack, the temperature of the fuel cell stack is controlled through the opening. It can be measured more directly. Therefore, the temperature management of the fuel cell module can be performed efficiently.
本発明の燃料電池装置は、上記のうちいずれかに記載の燃料電池モジュールを収納してなることを特徴とする。 A fuel cell device according to the present invention is characterized in that any one of the above fuel cell modules is housed.
このような燃料電池装置においては、温度管理を適切に行うことができる燃料電池モジュールを収納してなることから、燃料電池モジュールを作動するための補機類等を適切に作動させることができ、発電効率を向上することができる燃料電池装置とすることができる。 In such a fuel cell device, since the fuel cell module capable of appropriately performing temperature management is housed, auxiliary equipment for operating the fuel cell module can be appropriately operated, It can be set as the fuel cell apparatus which can improve power generation efficiency.
本発明の燃料電池モジュールは、収納ケースを内壁と外壁との二重構造とし、内壁に、内壁と外壁の間とつながって接続された反応ガス導入部材の内部に温度センサの測温部が位置するよう温度センサを、外壁を貫通して、かつ前記内壁を貫通しないように配置することにより、燃料電池モジュール内の排ガス等が漏出することを抑制できるとともに、温度センサと燃料電池セルスタックとが接触やショートすることを抑制でき、さらに燃料電池セルスタックの近傍の温度を測定することができることから、燃料電池モジュールの温度管理を効率的に行なうことができる。また本発明の燃料電池装置は、本発明の燃料電池モジュールを収納してなることで、発電効率を向上することができる。
In the fuel cell module of the present invention, the storage case has a double structure of an inner wall and an outer wall, and the temperature sensor of the temperature sensor is located inside the reaction gas introduction member connected to the inner wall and connected between the inner wall and the outer wall. By disposing the temperature sensor so as to penetrate the outer wall and not through the inner wall, it is possible to suppress leakage of exhaust gas in the fuel cell module, and the temperature sensor and the fuel cell stack are Since contact and short-circuiting can be suppressed and the temperature in the vicinity of the fuel cell stack can be measured, the temperature management of the fuel cell module can be performed efficiently. Moreover, the fuel cell device of the present invention can improve the power generation efficiency by housing the fuel cell module of the present invention.
図1は、本発明の燃料電池モジュールの一例を示す外観斜視図である。燃料電池モジュール1は、直方体状の収納ケース2の内部に、複数の燃料電池セル3を並設して電気的に直列に接続してなる燃料電池セルスタック4を収納する。図1においては、燃料電池セル3として、燃料電池セル3の内部を長手方向に燃料ガスが流れる中空平板状の燃料電池セル3を例示している。また、燃料電池セル3にて使用する燃料ガスを得るために、天然ガスや灯油等の原燃料を改質するための改質器6を燃料電池セルスタック4の上部に配置している。さらに燃料電池セルスタック4は、改質された燃料(改質ガス)を燃料電池セル3に供給するためのマニホールド7の上面に装着されており、改質器6で生成された改質ガスが、マニホールド7を介して燃料電池セル3に供給される。そして、これらの構成により燃料電池セルスタック装置8が構成されている。
FIG. 1 is an external perspective view showing an example of the fuel cell module of the present invention. The
なお、図1においては、収納ケース2の一部(前面)を取り外し、内部に収容されている燃料電池セルスタック装置8を前方に取り出した状態を示している。ここで、図1に示した燃料電池モジュール1においては、燃料電池セルスタック装置8を、収納ケース2内にスライドさせて収納することが可能である。
FIG. 1 shows a state in which a part (front surface) of the
図2は、図1で示す燃料電池モジュールのX断面図であり、内部に温度センサ15を配置してなる燃料電池モジュール11の一例を示す。
FIG. 2 is an X sectional view of the fuel cell module shown in FIG. 1 and shows an example of the
燃料電池モジュール11を構成する収納ケース2は、内壁9と外壁10を有する二重壁構造で、外壁10により収納ケース2の外枠が形成されるとともに、内壁9により燃料電池セルスタック4(燃料電池セルスタック装置8)を収納する発電室5が形成されている。
The
さらに燃料電池モジュール11においては、内壁9と外壁10との間を、燃料電池セル3に導入する反応ガスの流路としており、例えば、燃料電池セル3に導入する酸素含有ガスが流れる。
Furthermore in the
ここで内壁9には、燃料電池セル3の配列方向における幅に対応し、内壁9と外壁10とで形成される流路に連通して燃料電池セル3の配列方向に沿った側面側より燃料電池セルスタック4に酸素含有ガスを導入するための反応ガス導入部材13が備えられている。また、反応ガス導入部材13の下端側(燃料電池セル3の下端側)には、燃料電池セル3
に酸素含有ガスを導入するための吹出口14が設けられている。なお図2において、反応ガス導入部材13は、収納ケース2の上面側から発電室5に垂下する形状を示しており、反応ガス導入部材は、互いに所定間隔を空けて並設された一対の板部材により反応ガス導入流路を形成し、下端側で底部材に接合して形成されている。そして、反応ガス導入部材13の内部に、温度センサ15の測温部16が位置するよう、温度センサ15が収納ケース2の上面側より挿入されている。
Here, the
An
ここで、燃料電池セル3は所定の温度範囲で運転されるため、発電室5内(好ましくは燃料電池セルスタック4近傍)の温度を測定するとともに、その温度管理を行なうことが必要となる。特に燃料電池セル3が、固体酸化物形燃料電池の場合においては、その運転温度が非常に高く、燃料電池セル3(燃料電池セルスタック4)が過度に上昇すると、劣化や熱応力により燃料電池セル3に破損等を生じるおそれがあるため、燃料電池セルスタック4近傍の温度を効果的に測定するとともに、その温度管理を行なうことが特に必要となる。
Here, since the
ここで、温度センサ15を、収納ケース2を構成する内壁9と外壁10とを貫通するように挿入する場合、その収納ケース2に設けられた温度センサ挿入部(孔)と温度センサ15との隙間から、排ガスや燃料ガス等が収納ケース2の外部に漏出するおそれがある。
Here, when the
また、温度センサ15を燃料電池セル3の近傍に配置した場合(例えば、収納ケース2の前後面から温度センサ15を挿入して燃料電池セル3の配列方向に沿って配置した場合等)には、燃料電池モジュール11の運搬時における振動等により、温度センサ15と燃料電池セル3とが接触し、温度センサ15や燃料電池セル3が破損するおそれがある。さらには燃料電池モジュール11の運転時において、温度センサ15と燃料電池セル3とがショートし、燃料電池セル3が破損するおそれもある。
Further, when the
それゆえ、本発明においては、収納ケース2を構成する内壁9に、燃料電池セル3に酸素含有ガスを導入する反応ガス導入部材13を備えるとともに、温度センサ15の測温部16を反応ガス導入部材13の内部に位置するよう配置する。すなわち、温度センサ15は、収納ケースの外壁10のみを貫通して配置される。なお、図2においては、2つの並置された燃料電池セルスタック4の間に反応ガス導入部材13が配置されている。
Therefore, in the present invention, the
ここで、発電室5は内壁9により内包されているため、発電室5中の排ガスや燃料ガス等が内壁9から漏出することが抑制される。さらに、反応ガス導入部材13に設けられる吹出口14からは燃料電池セル3に供給される酸素含有ガスが吹き出すため、発電室5内の排ガスや燃料ガス等が吹出口14から反応ガス導入部材13に入り込む(逆流する)ことが抑制される。それにより、外壁10に設けられる温度センサ15の挿入孔19から、発電室5内の排ガスや燃料ガス等が、収納ケース2の外部に漏出することを抑制できる。
Here, since the
また、反応ガス導入部材13の内部に、温度センサ15の測温部16を配置することから、温度センサ15(測温部16)は、燃料電池セルスタック4の近傍に配置することができる。それにより、燃料電池セルスタック4近傍の温度を測定することができ、燃料電池モジュール11内の温度管理を効率的に行うことができる。
Further, since the
なお、反応ガス導入部材13の内部に温度センサ15の測温部16を配置することから、実際の燃料電池セルスタック4近傍よりも温度が下がることが予想されるため、事前にセルスタック4近傍の温度を測定し、反応ガス導入部材13の内部に配置した温度センサ15の測温部16で測定される温度と、燃料電池セルスタック4近傍の温度との相関関係を調査しておくことが好ましい。
In addition, since the
また、温度センサ15を反応ガス導入部材13の内部に配置することにより、燃料電池モジュール11の運搬時における振動等が生じた場合であっても、温度センサ15と燃料電池セル3とが直接接触することがなく、温度センサ15や燃料電池セル3が破損することが抑制(防止)される。またあわせて、温度センサ15と燃料電池セル3とが絶縁されて配置されることから、温度センサ15と燃料電池セル3とのショートを抑制(防止)することができる。
Further, by disposing the
それに伴い、例えば温度センサ15として熱電対を用いる場合に、熱電対を絶縁管等により覆うことなく燃料電池モジュール11内に配置することができ、燃料電池モジュール11のコストを低減することができる。
Accordingly, for example, when a thermocouple is used as the
以下、図2を用いて収納ケース2の他の構成について説明する。収納ケース2は、さらに内壁9の発電室5側に発電室側内壁12が設けられている。ここで発電室側内壁12は上端側が開放された構成となっており、燃料電池セルスタック4の発電により生じる排ガスが、内壁9と発電室側内壁12とにより形成される空間を流通して、収納ケース2の外部に排気される。そして、この内壁9と発電室側内壁12とにより形成される空間を流れる排ガスと、内壁9と外壁10とにより形成される流路を流れる酸素含有ガスとで効率よく熱交換し、反応ガス導入部材13から燃料電池セル3に供給される酸素含有ガスを温めることができ、より効率よく熱交換を行うため、これらの空間はそれぞれ例えば蛇行状の流路とすることができ、図2に示す燃料電池モジュールにおいては、これらの空間を蛇行状の流路とすべく、蛇行流路板19を設けた例を示している。また発電室5内には、燃料電池セル3と発電室側内壁12との間や、マニホールド7と外壁10との間等に、適宜断熱材17を設けることができる。
Hereinafter, another configuration of the
なお、収納ケース2は金属製の板または箱を成形加工することにより作製でき、例えば収納ケース2を構成する前後面の壁面を取り外し可能とすることにより、収納ケース2の発電室5に、燃料電池セルスタック装置8や、断熱材17をスライドして挿入することができる。それゆえ、本発明の燃料電池モジュール11は、容易に組み立てができる燃料電池モジュールとすることができる。
The
図3は、温度センサ15の測温部16が、反応ガス導入部材13の壁の燃料電池セルスタック4に対向する側に配置されている燃料電池モジュールの一例を示している。
FIG. 3 shows an example of a fuel cell module in which the
このような燃料電池モジュール21においては、温度センサ15を、反応ガス導入部材13の壁の燃料電池セルスタック4に対向する側に配置する(すなわち、燃料電池セルスタック4に近づけて配置する)ことにより、より効果的に燃料電池セルスタック4近傍(発電室5内)の温度を測定することができる。それにより、燃料電池モジュール11内の温度管理を効率的に行うことができる。
In such a
また図4は、発電室5内に2つ並置された燃料電池セルスタック4を、燃料電池セルスタック4の配列方向に沿って両側面側から挟むように反応ガス導入部材13を配置した燃料電池モジュールの一例であり、温度センサ15はそれぞれの反応ガス導入部材13の壁の燃料電池セルスタック4に対向する側に配置されている。
4 shows a fuel cell in which reaction
それにより、発電室5内に2つ並置された燃料電池セルスタック4の配列方向に沿った両側面側において温度センサ15により発電室5内の温度を測定することから、発電室5内の温度をより正確に測定することができる。また、温度センサ15を燃料電池セルスタック4の数にあわせて配置することにより、個別の燃料電池セルスタック4の温度を測定することができ、個別の燃料電池セルスタック4の温度異常を検知することも可能である。
Accordingly, the temperature in the
さらに例えば、燃料電池セルスタック4の最も温度が高くなる部位の近傍と、最も温度が低くなる部位の近傍の温度を測定し、燃料電池セルスタック4(発電室5内)の温度範囲を検知することもできる。そのような部位については後述する。
Further, for example, the temperature in the vicinity of the portion of the
なお、発電室5内に2つ並置された燃料電池セルスタック4を、燃料電池セルスタックの配列方向に沿った両側面側から挟むように反応ガス導入部材13を配置する場合において、反応ガス導入部材13に設ける吹出口14は、燃料電池セルスタック4側に設ければよい。
When the reaction
ちなみに、図には示していないが、例えば燃料電池セルスタック4を1つ配置する場合に、燃料電池セルスタック4の配列方向に沿った両側面側から燃料電池セルスタック4を挟むように反応ガス導入部材13を配置することもできる。この場合も同様に、燃料電池セルスタック4の温度範囲を検知できる。
Incidentally, although not shown in the drawing, for example, when one
ところで、燃料電池セルスタック4において最も高温となる部位は、燃料電池セルスタック4を構成する燃料電池セル3の高さにおける中央部で、かつ燃料電池セル3の配列方向の幅における中央部となる。なお、燃料電池セル3の高さ方向における中央部とは、燃料電池セル3のマニホールド7に接着されている部分を除く、残りの高さ(長さ)における中央部とし、以下同意とする。
By the way, the highest temperature portion in the
それゆえ、温度センサ15の測温部16を、燃料電池セルスタック4を構成する燃料電池セル3の高さにおける中央部に対応する位置で、かつ燃料電池セル3の配列方向の幅における中央部に対応する位置となるように配置することにより、燃料電池セルスタック4の最も高温となる部位の近傍の温度を測定することができ、それにより、燃料電池モジュール内の温度管理を効率的に行うことができる。
Therefore, the
ちなみに、燃料電池セルスタック4の温度範囲を検知する場合には、燃料電池セルスタック4の最も温度が低い部分についても測定することが好ましく、この場合、燃料電池セルスタック4を構成する燃料電池セル3のマニホールド7側(燃料電池セル3のマニホールド7に接着されていない部分の下端側)に対応する位置で、かつ燃料電池セル3の配列方向の幅における端部側に対応する位置に、温度センサ15の測温部16を配置することが好ましい。
Incidentally, when detecting the temperature range of the
なお、燃料電池セル3の高さにおける中央部に対応する位置とは、例えば図2のX断面図においては、温度センサ15の測温部16が、燃料電池セル3の高さにおける中央部と同じ位置(高さ)に配置されることをいい、燃料電池セル3の形状や、燃料電池セルスタック4の構成等により、適宜決定される。
Note that the position corresponding to the central portion at the height of the
そして、例えば温度センサ15の測温部16を、燃料電池セル3の高さにおける中央部に対応する位置に配置するにあたっては、予め収納ケース2、断熱材17、マニホールド5、燃料電池セル3、改質器7等の大きさ(高さ等)を設定しておき、燃料電池セル3の高さにおける中央部の収納ケース2の上面からの距離を算出しておく。そしてその算出された距離を、温度センサ15の反応ガス導入部材13内に挿入する下端部から計測し、温度センサ15にしるし等をつけておく。そして、収納ケース2の上面から反応ガス導入部材13内に温度センサ15を挿入し、そのしるしの部位まで挿入した際に、温度センサ15と収納ケース2とをねじ等により固定する。それにより、温度センサ15の測温部16を燃料電池セル3の高さにおける中央部に対応する位置に配置することができる。
For example, when the
なお、燃料電池セル3の配列方向の幅における中央部に対応する位置に、温度センサ15の測温部16を配置するにあたっては、予め収納ケース2、断熱材17、燃料電池セルスタック4の配列方向における幅等を設定しておき、燃料電池セルスタック4の幅方向における中央部に位置する収納ケース2の部位に、温度センサ15の挿入孔19を設け、その挿入孔19より温度センサ15を挿入することで、温度センサ15の測温部16を燃料電池セル3の配列方向の幅における中央部に対応する位置に配置することができる。
In arranging the
図5は反応ガス導入部材13と温度センサ15を抜粋して示したものであり、温度センサ15を反応ガス導入部材13の内部に縦方向より挿入した例を示しており、さらに、反応ガス導入部材13の壁の温度センサ15の測温部16の近傍に開口部20が設けられている。
FIG. 5 shows the reaction
それにより、測温部16は反応ガス導入部材13を構成する部材を介さずに直接的に燃料電池セルスタック4近傍の温度を測定することができる。それゆえ、燃料電池セルスタック4近傍の温度をより正確に測定することができることから、燃料電池モジュールの温度管理を効率的に行うことができる。
Accordingly, the
なお、燃料電池セル3の大きさや、反応ガス導入部材13の大きさ等によっては、開口部20を吹出口14と共用することもできる。
Depending on the size of the
さらに、上述したような本発明の燃料電池モジュールを収納して燃料電池装置を構成することにより、排ガス等の漏出を抑制できるとともに、燃料電池モジュールの温度管理を容易に行うことができることで燃料電池モジュールを作動するための補機類等を適切に作動させることができることから、発電効率が向上した燃料電池装置とすることができる。 Furthermore, by storing the fuel cell module of the present invention as described above to constitute the fuel cell device, it is possible to suppress leakage of exhaust gas and the like, and to easily perform temperature management of the fuel cell module. Since the auxiliary machines for operating the module can be appropriately operated, a fuel cell device with improved power generation efficiency can be obtained.
以上、本発明について詳細に説明したが、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更、改良等が可能である。 Although the present invention has been described in detail above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications and improvements can be made without departing from the scope of the present invention.
例えば反応ガス導入部材13に複数の温度センサ15を配置することにより、燃料電池セルスタック4を1つだけ収納する燃料電池モジュールにおいても、燃料電池セルスタック4の温度範囲を検知することができる。
For example, by disposing a plurality of
また上述の説明において、中空平板状の燃料電池セル3を用いて説明したが、例えば円筒型や平板形の燃料電池セル3とすることもできる。この場合においては、反応ガス導入部材13の構造を適宜調整することにより、本発明の燃料電池モジュールとすることができる。
In the above description, the hollow
また、反応ガス導入部材13を収納ケース2の上面から垂下するように設けた例を示したが、反応ガス導入部材13を、燃料電池セルスタック4の配列方向における幅に対応して、収納ケース2の側面を構成する内壁から発電室5内に突出する形状とすることもできる。
Further, the example in which the reaction
1、11、21、31:燃料電池モジュール
2:収納ケース
3:燃料電池セル
4:燃料電池セルスタック
5:発電室
6:改質器
7:マニホールド
8:燃料電池セルスタック装置
9:内壁
10:外壁
13:反応ガス導入部材
14:吹出口
15:温度センサ
16:測温部
20:開口部
1, 11, 21, 31: Fuel cell module 2: Storage case 3: Fuel cell 4: Fuel cell stack 5: Power generation chamber 6: Reformer 7: Manifold 8: Fuel cell stack device 9: Inner wall 10: Outer wall 13: Reaction gas introduction member 14: Air outlet 15: Temperature sensor 16: Temperature measuring unit 20: Opening
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