JP5297358B2 - Fuel cell - Google Patents
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Description
本発明は、燃料電池に関する。 The present invention relates to a fuel cell.
燃料電池の一種である固体酸化物形燃料電池(以下、「SOFC」と表記する。)には、平面型、横縞円筒型、縦縞円筒型などの種々の形式がある。 There are various types of solid oxide fuel cells (hereinafter referred to as “SOFC”), which are a type of fuel cell, such as a planar type, a horizontal stripe cylindrical type, and a vertical stripe cylindrical type.
そのうちの横縞円筒型のSOFCでは、多孔質セラミックなどを円筒状に形成した基体管の円周面に燃料極、電解質、空気極が順に配置された燃料電池セルが横縞状に並んで形成されたセルチューブを有し、このセルチューブを平行に並べて配置し、セルチューブの一方および他方の端部のそれぞれを板状の集電コネクタと電気的に接続した構成が知られている(例えば、特許文献1参照。)。
具体的には、セルチューブの端部に、セルチューブと集電キャップとの間にニッケルフェルトなどの部材を介在させて集電キャップを配置し、集電キャップと、集電キャップと螺合される押さえナットとの間に集電コネクタを挟みこむことにより、電気的な接続が確保されている。
Among them, in the horizontal-striped cylindrical SOFC, fuel cells in which a fuel electrode, an electrolyte, and an air electrode are sequentially arranged on the circumferential surface of a base tube formed of a porous ceramic or the like in a cylindrical shape are formed side by side. A configuration is known in which a cell tube is provided, the cell tubes are arranged in parallel, and one end and the other end of the cell tube are electrically connected to a plate-like current collecting connector (for example, a patent) Reference 1).
Specifically, a current collecting cap is disposed at the end of the cell tube with a member such as nickel felt interposed between the cell tube and the current collecting cap, and the current collecting cap and the current collecting cap are screwed together. An electrical connection is ensured by sandwiching a current collecting connector between the holding nut.
上述の特許文献1には、その他にもセルチューブの端部に集電キャップを配置し、集電キャップに導線を電気的に接続する構成も開示されている。具体的には、集電キャップの弾性力を利用して、セルチューブの端部に集電キャップを取り付け、集電キャップに導線が固縛されている。この導線を用いて複数のセルチューブにおいて発電された電力が集電されている。
The above-described
その他にも板状に形成された集電コネクタにバネ状の構造物を形成し、セルチューブによりバネ状の構造物を変形させるようにして、セルチューブを集電コネクタに配置する構成も知られている。
このようにすることで、バネ状の構造物は弾性力によってセルチューブに押しつけられ、集電コネクタとセルチューブとの電気的な接続が確保される。
In addition, a structure in which a spring-like structure is formed on a current collector connector formed in a plate shape, and the cell tube is arranged on the current collector connector by deforming the spring-like structure with the cell tube is also known. ing.
By doing so, the spring-like structure is pressed against the cell tube by an elastic force, and electrical connection between the current collector connector and the cell tube is ensured.
しかしながら、セルチューブと集電キャップとの電気的接続を確保するために、セルチューブと集電キャップとの間にニッケルフェルトなどの部材を介在させる方法では、集電キャップの弾性力を利用する方法と比較して、集電キャップの取り付け作業に時間を要するという問題があった。特に、セルチューブの数が増加した場合、要する時間がセルチューブの数に比例して増加し、この問題が顕著になっていた。 However, in the method of interposing a member such as nickel felt between the cell tube and the current collecting cap in order to ensure the electrical connection between the cell tube and the current collecting cap, a method using the elastic force of the current collecting cap Compared to the above, there is a problem that it takes time to install the current collecting cap. In particular, when the number of cell tubes increases, the time required increases in proportion to the number of cell tubes, and this problem becomes remarkable.
さらに、集電キャップと押さえナットとの間に集電コネクタを挟む方法では、押さえナットをねじ込む作業が必要となり、集電キャップと集電コネクタとを電気的に接続させる作業に時間を要するという問題があった。この場合にも、セルチューブの数が増加した場合、要する時間がセルチューブの数に比例して増加し、この問題が顕著になっていた。 Furthermore, in the method of sandwiching the current collecting connector between the current collecting cap and the holding nut, it is necessary to screw in the holding nut, and it takes time to electrically connect the current collecting cap and the current collecting connector. was there. Also in this case, when the number of cell tubes increases, the time required increases in proportion to the number of cell tubes, and this problem becomes remarkable.
また、集電キャップと押さえナットとの間に集電コネクタを挟む方法では、押さえナットを回転させる工具を差し込む空間を確保する必要があり、隣接するセルチューブの間隔を狭くすることができないという問題があった。言い換えると、セルチューブの配置密度を高めることが困難であるという問題があった。 Further, in the method of sandwiching the current collecting connector between the current collecting cap and the holding nut, it is necessary to secure a space for inserting a tool for rotating the holding nut, and the interval between the adjacent cell tubes cannot be reduced. was there. In other words, there is a problem that it is difficult to increase the arrangement density of the cell tubes.
集電キャップから導線を用いて集電する場合には、複数の導線の固縛作業や、集電結線作業に時間を要するという問題があった。この場合にも、セルチューブの数が増加した場合、要する時間がセルチューブの数に比例して増加し、この問題が顕著になっていた。 When collecting current using a conducting wire from a current collecting cap, there is a problem that it takes time to tie up a plurality of conducting wires or to collect and connect currents. Also in this case, when the number of cell tubes increases, the time required increases in proportion to the number of cell tubes, and this problem becomes remarkable.
さらに、SOFCでは高温(結線部位で例えば500℃から700℃)で運転されるため、室温で導線の固縛作業を行ってからSOFCの運転を行うと、室温と運転温度との温度差によって固縛部位が緩み、接触抵抗が変化するおそれがあった。 Furthermore, since the SOFC is operated at a high temperature (for example, 500 ° C. to 700 ° C. at the connection site), if the SOFC operation is performed after conducting the wire lashing operation at room temperature, the SOFC is fixed due to the temperature difference between the room temperature and the operation temperature. There was a risk that the binding site would loosen and the contact resistance would change.
その一方で、配線の固縛作業を行うためには、隣接するセルチューブとの間に所定の空間を確保する必要がある。そのため、隣接するセルチューブの間隔を狭くすることは困難であるという問題があった。 On the other hand, in order to perform the wire securing operation, it is necessary to secure a predetermined space between the adjacent cell tubes. Therefore, there is a problem that it is difficult to narrow the interval between adjacent cell tubes.
集電コネクタに設けられたバネ状の構造物を用いてセルチューブとの電気的な接続を確保する方法では、一本のセルチューブにおいて電気的な接続不良が発生すると、他のセルチューブにおける電気的な接続が健全であっても、集電コネクタ全体を交換する必要があった。 In the method of securing the electrical connection with the cell tube using the spring-like structure provided on the current collecting connector, if an electrical connection failure occurs in one cell tube, Even if the general connection was sound, the entire current collecting connector had to be replaced.
さらに、複数のセルチューブを有するSOFCであって、複数のセルチューブが行列状(例えば100本のセルチューブが5列×20行)に配置されている場合には、複数のセルチューブが集電コネクタに一挙に差し込まれることになる。すると、一本のセルチューブを集電コネクタに差し込む際に必要な荷重が小さくても、セルチューブが複数になると差し込む際に必要な荷重が大きくなり、作業員による差し込みが困難になるという問題があった。言い換えると、差し込み作業の装置化が必要になるという問題があった。 Furthermore, when the SOFC has a plurality of cell tubes and the plurality of cell tubes are arranged in a matrix (for example, 100 cell tubes are arranged in 5 columns × 20 rows), the plurality of cell tubes are collected. It will be plugged into the connector all at once. Then, even if the load required to insert a single cell tube into the current collector connector is small, the load required to insert multiple cell tubes increases, making it difficult for workers to insert them. there were. In other words, there has been a problem that it is necessary to make an insertion work apparatus.
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、燃料電池の製造工程を簡略化し、修理作業を容易にするとともに、燃料電池の小型化や高性能化を図ることができる燃料電池を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and can simplify the manufacturing process of the fuel cell, facilitate repair work, and reduce the size and performance of the fuel cell. An object is to provide a fuel cell.
上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
本発明の燃料電池は、基体管の端部に配置され、集電板と前記基体管とを電気的に接続して固定する固定部を備えた燃料電池であって、前記固定部には、内部に前記基体管が挿入される空間と、該空間の壁面の一部を構成するとともに、径方向に変位可能に構成された固定部側押え部と、が設けられ、前記集電板には、前記固定部側押え部が差し込まれる貫通孔であって、前記集電板に対して前記固定部側押え部が回転されることにより前記固定部側押え部を前記基体管側に変位させる集電板側孔部が設けられていることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention provides the following means.
The fuel cell of the present invention is a fuel cell that is disposed at an end portion of a base tube and includes a fixing portion that electrically connects and fixes a current collector plate and the base tube, and the fixing portion includes: A space in which the base tube is inserted and a part of a wall surface of the space, and a fixed portion-side pressing portion configured to be radially displaceable are provided, and the current collector plate A through hole into which the fixed portion side pressing portion is inserted, and the fixed portion side pressing portion is displaced toward the base tube side by rotating the fixed portion side pressing portion with respect to the current collector plate. An electric plate side hole is provided.
本発明によれば、固定部を集電板に形成された集電板側孔部に差し込み、所定角度だけ回転させると、固定部に設けられた固定部側押え部は、基体管の中心側に変位して基体管の円周面を外径側から中心側に向かって押え込むことができる。 According to the present invention, when the fixing portion is inserted into the current collecting plate side hole formed in the current collecting plate and rotated by a predetermined angle, the fixing portion side pressing portion provided in the fixing portion is And the circumferential surface of the base tube can be pressed from the outer diameter side toward the center side.
そのため、基体管を集電板に固定する作業や、電気的に接続する作業は、固定部および集電板を相対回転させるだけで行われ、本発明の燃料電池を有する燃料電池の製造工程や修理作業が簡略になる。
さらに、還元作業の失敗による基体管の導通が有る場合には、集電部の単独切離しにより、当該基体管の燃料不足による折損を防止できる。
Therefore, the work of fixing the base tube to the current collector plate and the work of electrically connecting are performed only by relatively rotating the fixing portion and the current collector plate, and the manufacturing process of the fuel cell having the fuel cell of the present invention Repair work is simplified.
Furthermore, when there is continuity of the base tube due to the failure of the reduction operation, breakage due to a shortage of fuel in the base tube can be prevented by disconnecting the current collecting unit alone.
その一方で、集電板に対して固定部を回転させるのに必要な作業空間を確保できればよいため、基体管の配置間隔を狭くすることができ、燃料電池の小型化を図ることができる。あるいは、燃料電池全体の大きさを同じにした場合、より多くの基体管を内部に備えることができ、燃料電池の高性能化を図ることができる。 On the other hand, it is only necessary to secure a work space necessary for rotating the fixing portion with respect to the current collector plate. Therefore, the arrangement interval of the base tube can be narrowed, and the fuel cell can be downsized. Or when the size of the whole fuel cell is made the same, more base tubes can be provided inside, and the performance of the fuel cell can be improved.
上記発明においては、前記集電板側孔部の半径は、前記集電板側孔部の中心まわりに回転するに伴い、漸次縮小されることが望ましい。 In the above invention, it is desirable that the radius of the current collector plate side hole is gradually reduced as it rotates around the center of the current collector plate side hole.
本発明によれば、固定部側押え部の変位は、半径が漸次縮小される集電板側孔部の形状によって行われる。言い換えると、集電板側孔部の中心まわり、言い換えると基体管まわりに回転する固定部押え部は、半径が漸次縮小される集電板側孔部によって、基体管の中心側に押され、基体管の円周面を外径側から中心側に向かって抑えこむ。 According to the present invention, the displacement of the fixed portion side pressing portion is performed by the shape of the current collector plate side hole portion whose radius is gradually reduced. In other words, the fixed portion presser that rotates around the center of the current collector plate side hole, in other words, around the base tube, is pushed toward the center of the base tube by the current collector side hole whose radius is gradually reduced, The circumferential surface of the base tube is suppressed from the outer diameter side toward the center side.
本発明の燃料電池は、基体管の端部に配置され、集電板と前記基体管とを電気的に接続して固定する固定部を備えた燃料電池であって、前記集電板には、前記基体管が挿通される集電板側孔部と、該集電板側孔部における前記基体管の円周面と対向する位置に、周方向に延びるとともに径方向内側に変位可能に構成された集電板側押え部と、が設けられ、前記固定部には、前記基体管に沿って延び、前記集電板側孔部および前記基体管の隙間に差し込まれ、前記集電板側孔部の中心まわりに回転されることにより、前記集電板側孔部および前記集電板側押え部の間に進入する爪部が設けられていることを特徴とする。 The fuel cell of the present invention is a fuel cell that is disposed at an end portion of a base tube, and includes a fixing portion that electrically connects and fixes the current collector plate and the base tube. A current collector plate side hole through which the base tube is inserted, and a position extending in the circumferential direction and displaceable radially inward at a position facing the circumferential surface of the base tube in the current collector plate side hole A current collector plate side pressing portion, and the fixing portion extends along the base tube, and is inserted into a gap between the current collector plate side hole and the base tube, and the current collector plate side A claw portion that enters between the current collector plate side hole portion and the current collector plate side pressing portion by being rotated around the center of the hole portion is provided.
本発明によれば、固定部を集電板に設けられた集電板側孔部に差し込み、所定角度だけ回転させると、集電板に設けられた集電板側押え部は、爪部に押されて基体管の中心側に変位し、基体管を外径側から中心側に向かって抑え込むことができる。
そのため、基体管を集電板に固定する作業や、電気的に接続する作業は、固定部および集電板を相対回転させるだけで行われ、本発明の燃料電池を有する燃料電池の製造工程や修理作業が簡略になる。
According to the present invention, when the fixing portion is inserted into the current collector plate side hole provided in the current collector plate and rotated by a predetermined angle, the current collector plate side press portion provided in the current collector plate is attached to the claw portion. By being pushed and displaced toward the center side of the base tube, the base tube can be suppressed from the outer diameter side toward the center side.
Therefore, the work of fixing the base tube to the current collector plate and the work of electrically connecting are performed only by relatively rotating the fixing portion and the current collector plate, and the manufacturing process of the fuel cell having the fuel cell of the present invention Repair work is simplified.
その一方で、集電板に対して固定部を回転させるのに必要な作業空間を確保できればよいため、基体管の配置間隔を狭くすることができ、燃料電池の小型化を図ることができる。あるいは、燃料電池全体の大きさを同じにした場合、より多くの基体管を内部に備えることができ、燃料電池の高性能化を図ることができる。 On the other hand, it is only necessary to secure a work space necessary for rotating the fixing portion with respect to the current collector plate. Therefore, the arrangement interval of the base tube can be narrowed, and the fuel cell can be downsized. Or when the size of the whole fuel cell is made the same, more base tubes can be provided inside, and the performance of the fuel cell can be improved.
上記発明においては、前記集電板側押え部における径方向外側の縁は、前記集電板側押え部の先端に向かうに伴い前記基体管の中心側に近づく傾斜を有し、前記集電板側孔部の中心まわりに前記固定部が回転されることにより、前記爪部と前記集電板側押え部における径方向外側の縁とが接触することが望ましい。 In the above invention, the radially outer edge of the current collecting plate side pressing portion has an inclination that approaches the center side of the base tube as it goes to the tip of the current collecting plate side pressing portion, It is desirable that the claw portion and the radially outer edge of the collector plate side pressing portion come into contact with each other by rotating the fixing portion around the center of the side hole portion.
本発明によれば、集電板側押え部の変位は、集電板側押え部の外周側に形成され、半径が漸次縮小される集電板側押え部の形状によって行われる。言い換えると、回転移動する爪部が集電板側押え部の径方向外側に縁と接触し、集電板側押え部は径方向内側に押し込まれる。これにより、集電板側押え部は基体管の円周面を外径側から中心側に向かって抑えこむ。 According to the present invention, the current collector plate-side presser is displaced by the shape of the current collector plate-side presser that is formed on the outer peripheral side of the current collector plate-side presser and whose radius is gradually reduced. In other words, the claw portion that rotates is brought into contact with the edge on the radially outer side of the current collector plate-side pressing portion, and the current collector plate-side pressing portion is pushed radially inward. Thereby, the current collector plate-side pressing portion holds the circumferential surface of the base tube from the outer diameter side toward the center side.
本発明の燃料電池によれば、固定部を集電板に形成された集電板側孔部に差し込み、所定角度だけ回転させると、固定部に設けられた固定部側押え部は、基体管の中心側に変位して基体管の円周面を外径側から中心側に向かって押え込むことにより、燃料電池の製造工程を簡略し、修理作業を容易にするとともに、燃料電池の小型化や高性能化を図ることができるという効果を奏する。 According to the fuel cell of the present invention, when the fixed portion is inserted into the current collector plate side hole formed in the current collector plate and rotated by a predetermined angle, the fixed portion side presser portion provided in the fixed portion is Displacement to the center side of the tube and pressing the circumferential surface of the base tube from the outer diameter side toward the center side simplifies the manufacturing process of the fuel cell, facilitates repair work, and reduces the size of the fuel cell And has the effect of improving performance.
〔第1の実施形態〕
以下、本発明の第1の実施形態に係る燃料電池ついて図1から図11を参照して説明する。
図1は、本実施形態に係る燃料電池の構成を説明する模式図である。図2は、図1の排出側集電板の構成を説明する図である。図3は、図1の供給側集電板の構造を説明する模式図である。
[First Embodiment]
Hereinafter, a fuel cell according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating the configuration of the fuel cell according to the present embodiment. FIG. 2 is a diagram illustrating the configuration of the discharge-side current collector plate in FIG. FIG. 3 is a schematic diagram illustrating the structure of the supply-side current collector plate in FIG.
本実施形態の燃料電池1は、本願発明の燃料電池を横縞円筒型のSOFCに適用して説明する。
燃料電池1には、図1から図3に示すように、筐体2と、複数のセルチューブ(基体管)3と、上側支持部4と、下側支持部5と、第1排出側集電板(集電板)6と、第2排出側集電板(集電板)7と、供給側集電板(集電板)8と、が主に設けられている。
The
As shown in FIGS. 1 to 3, the
筐体2は、内部に複数のセルチューブ3や第1排出側集電板6や第2排出側集電板7や供給側集電板8などを収納するものである。
筐体2には、図1に示すように、燃料供給室21と、発電室22と、燃料排出室23と、が設けられている。
The housing 2 houses therein a plurality of
As shown in FIG. 1, the housing 2 is provided with a
燃料供給室21は、筐体2と下側支持部5とにより囲まれた空間であって、外部から発電に用いられる燃料ガスが流入する空間である。
燃料供給室21の内部には、供給側集電板8が配置されているとともに、セルチューブ3の燃料供給室21側の開口端が配置されている。
The
Inside the
発電室22は、筐体2と上側支持部4と下側支持部5とにより囲まれた空間であって、外部から発電に用いられる空気が流入し流出する空間である。
発電室22の内部には、セルチューブ3のうち発電セルが設けられている領域が配置されている。
The
Inside the
燃料排出室23は、筐体2と上側支持部4とにより囲まれた空間であって、発電に用いられた後の燃料ガスが流入する空間である。
燃料排出室23の内部には、第1排出側集電板6および第2排出側集電板7が配置されているとともに、セルチューブ3の燃料排出室23の開口端が配置されている。
The
Inside the
上側支持部4は、下側支持部5とともにセルチューブ3を支持するものであるとともに、発電室22と燃料排出室23との間に配置されたものである。言い換えると、上側支持部4は、発電室22と燃料排出室23とを区画するものでもある。
The
下側支持部5は、上側支持部4とともにセルチューブ3を支持するものであるとともに、発電室22と燃料供給室21との間に配置されたものである。言い換えると、下側支持部5は、発電室22と燃料供給室21とを区画するものでもある。
The
セルチューブ3は、燃料ガスおよび空気(酸素)の供給を受けて発電を行うものである。セルチューブ3は円筒状の基体管の円周面上に、セルチューブ3の長手方向に沿って発電セルが直列接続して配置されたものである。さらにセルチューブ3は筐体2の内部に、一方の開口端が燃料排出室23に、他方の開口端が燃料供給室21に開口するように配置されている。
The
複数のセルチューブ3は概略同じ長さに形成され、平行に並んで配置されている。さらに、複数のセルチューブ3における燃料排出室23側の開口端は概略同一の平面上に位置し、燃料供給室21側の開口端も概略同一の平面上に位置している。
その一方で複数のセルチューブ3は、第1排出側集電板6と供給側集電板8とに電気的に接続される第1セル群3Aと、第2排出側集電板7と供給側集電板8とに電気的に接続される第2セル群3Bとに分けられる。
The plurality of
On the other hand, the plurality of
第1排出側集電板6は、第1セル群3Aのセルチューブ3の端部と電気的に接続されるとともに固定されるものであって、供給側集電板8とともに第1セル群3Aのセルチューブ3を並列接続するものである。第1排出側集電板6は、図1および図2に示すように、第2排出側集電板7と概略同一平面上に配置されているとともに、所定間隔をあけて並んで配置されている。
このように、第1排出側集電板6と第2排出側集電板7とが間隔をあけて配置されているため、両者は電気的に隔離されている。
The first discharge side
Thus, since the 1st discharge side
図4は、第1排出側集電板、第2排出側集電板および供給側集電板に形成された集電板側孔部の構成を説明する模式図である。
さらに第1排出側集電板6は、筐体2の燃料排出室23に配置された金属板であって、図2および図4に示すように、第1排出側集電板6には複数の集電板側孔部61が設けられている。
第1排出側集電板6に設けられた複数の集電板側孔部61は、後述する固定用キャップ9を介して、第1セル群3Aのセルチューブ3における負極32と電気的に接続されるものである。
FIG. 4 is a schematic diagram illustrating the configuration of current collector plate side holes formed in the first discharge side current collector plate, the second discharge side current collector plate, and the supply side current collector plate.
Further, the first discharge-side
A plurality of current collecting plate side holes 61 provided in the first discharge side
第2排出側集電板7は、第2セル群3Bのセルチューブ3の端部と電気的に接続されるとともに固定されるものであって、供給側集電板8とともに第2セル群3Bのセルチューブ3を並列接続するものである。第2排出側集電板7は、図1および図2に示すように、第1排出側集電板6と概略同一平面上に配置されているとともに、所定間隔をあけて並んで配置されている。
The second discharge side
さらに第2排出側集電板7は、筐体2の燃料供給室21に配置された金属板であって、図2および図4に示すように、複数の集電板側孔部61が設けられたものである。
第2排出側集電板7に設けられた複数の集電板側孔部61は、後述する固定用キャップ9を介して、第2セル群3Bのセルチューブ3における正極33と電気的に接続されるものである。
Further, the second discharge side
A plurality of current collecting plate side holes 61 provided in the second discharge side
供給側集電板8は、第1セル群3Aおよび第2セル群3Bのセルチューブ3の端部と電気的に接続されるとともに固定されるものである。さらに供給側集電板8は、第1排出側集電板6とともに第1セル群3Aのセルチューブ3を並列接続し、第2排出側集電板7とともに第2セル群3Bのセルチューブ3を並列接続し、かつ、第1セル群3Aのセルチューブ3と第2セル群3Bのセルチューブ3とを直列接続するものである。
The supply side
さらに供給側集電板8は、筐体2の燃料供給室21に配置された金属板であって、図3および図4に示すように、供給側集電板8には複数の集電板側孔部61が設けられている。
供給側集電板8に設けられた複数の集電板側孔部61は、後述する固定用キャップ9を介して、第1セル群3Aのセルチューブ3における正極31と電気的に接続されるものであり、第2セル群3Bのセルチューブ3における負極34と電気的に接続されるものである。
Further, the supply-side
The plurality of current collector plate side holes 61 provided in the supply side
集電板側孔部61は、図2から図4に示すように、第1排出側集電板6、第2排出側集電板7および供給側集電板8に形成された貫通孔である。
集電板側孔部61は、図4に示すように概略円上に形成され、その一部に固定用キャップ側押え部92が差し込まれる差込部62が設けられている。
The current collector
As shown in FIG. 4, the current collector plate
本実施形態では一対の差込部62が、集電板側孔部61における互いに対向する位置に設けられている例に適用して説明する。
差込部62は、集電板側孔部61の中心からの距離Lが、集電板側孔部61における半径Rよりも大きく(L>R)形成されている。さらに、差込部62と集電板側孔部61との境目の少なくとも一方は、傾斜63によって両者がつながれている。言い換えると、集電板側孔部61の中心からの距離(半径)が、差込部62から離れるに伴い、漸次減少している。
In the present embodiment, a description will be given by applying to an example in which the pair of
The
ここで、集電板側孔部61の半径Rは、セルチューブ3の半径よりも若干大きく形成されている。
そのため、複数本のセルチューブを有する燃料電池1であっても、第1排出側集電板6や、第2排出側集電板7や、供給側集電板8に複数本のセルチューブを挿入する際に、第1排出側集電板6等の重量以上の負荷が発生しない。
Here, the radius R of the current collector
Therefore, even in the
これに対して、第1排出側集電板6や、第2排出側集電板7や、供給側集電板8にバネ状の構造物を設けて、当該構造物の弾性を利用してセルチューブ3と、第1排出側集電板6等とを電気的に接触させる場合には、セルチューブ3を第1排出側集電板6等に挿入する際に上述の構造物を弾性変形させる必要があり、第1排出側集電板6等の重量以上の負荷が発生していた。
On the other hand, a spring-like structure is provided on the first discharge-side
図5は、本実施形態に係る固定用キャップの構成を説明する模式図である。図6は、図5の固定用キャップの構成を説明するA−A線矢視断面図である。
固定用キャップ(固定部)9は、セルチューブ3と、第1排出側集電板6、第2排出側集電板7および供給側集電板8との間の電気的な接続を確保するとともに、両者を固定するものである。
固定用キャップ9には、図5および図6に示すように、キャップ本体91の円周面に一対の固定用キャップ側押え部(固定部側押え部)92が設けられている。
キャップ本体91は概略円筒状に形成され、内部にセルチューブ3が配置される空間が設けられている。そのため、固定用キャップ9はセルチューブ3の端部を封じるものではない。
FIG. 5 is a schematic diagram illustrating the configuration of the fixing cap according to the present embodiment. FIG. 6 is a cross-sectional view taken along line AA for explaining the configuration of the fixing cap of FIG.
The fixing cap (fixing portion) 9 ensures electrical connection between the
As shown in FIGS. 5 and 6, the fixing
The
固定用キャップ側押え部92は、第1排出側集電板6、第2排出側集電板7および供給側集電板8のいずれかと、セルチューブ3との電気的な接続を確保するとともに、第1排出側集電板6、第2排出側集電板7および供給側集電板8のいずれかに対してセルチューブ3を固定するものである。
本実施形態では、一対の固定用キャップ側押え部92が、キャップ本体91の円周面において互いに対向して配置されている例に適用して説明する。
The fixing cap
In the present embodiment, a description will be given by applying to an example in which the pair of fixing cap-side
図7は、図5の固定用キャップ側押え部の構成を説明する模式図である。
固定用キャップ側押え部92は、図5から図7に示すように、キャップ本体91の円周面に形成されたスリット93によって、キャップ本体91の円周面から切り離されている。さらに固定用キャップ側押え部92は、キャップ本体91の端部近傍で折り返され、断面視においてU字状に形成されている。
固定用キャップ側押え部92の端部には、外側に向かって折り曲げられたストッパ部94が形成されている。
FIG. 7 is a schematic diagram illustrating the configuration of the fixing cap side pressing portion of FIG.
As shown in FIGS. 5 to 7, the fixing cap-side
A
次に、上記の構成からなる燃料電池1におけるセルチューブ3の電気的接続方法、および、固定方法について説明する。
Next, an electrical connection method and a fixing method of the
ここでは理解を容易にするために、第1排出側集電板6の集電板側孔部61に、固定用キャップ9を用いて、セルチューブ3を電気的に接続するとともに、固定する場合について説明する。
なお、第2排出側集電板7や供給側集電板8の集電板側孔部61に、固定用キャップ9を用いてセルチューブ3を電気的に接続し、固定する場合も同様であるため、その説明を省略する。
Here, in order to facilitate understanding, when the
The same applies to the case where the
図8は、集電板側孔部に固定用キャップが差し込まれた状態を説明する模式図である。図9は、図8における固定用キャップ側押え部とセルチューブとの配置関係を説明する断面視図である。
まず、第1排出側集電板6の集電板側孔部61にセルチューブ3が挿通される。このとき、セルチューブ3は、図1に示すように、筐体2の内部における所定の位置に配置される。
そして、セルチューブ3の端部に固定用キャップ9が被せられ、図8および図9に示すように、固定用キャップ側押え部92が集電板側孔部61の差込部62に差し込まれる。このとき、固定用キャップ側押え部92のストッパ部94が差込部62に当接し、固定用キャップ側押え部92が差込部62に差し込まれすぎないようになっている。
FIG. 8 is a schematic diagram illustrating a state in which a fixing cap is inserted into the current collector plate side hole. FIG. 9 is a cross-sectional view for explaining the positional relationship between the fixing cap side pressing portion and the cell tube in FIG. 8.
First, the
Then, the fixing
図10は、セルチューブが固定用キャップにより固定された状態を説明する模式図である。図11は、図10における固定用キャップ側押え部とセルチューブとの配置関係を説明する模式図である。
その後、固定用キャップ9は、図10および図12に示すように、集電板側孔部61に対して回される。具体的には、固定用キャップ9は、固定用キャップ側押え部92を差込部62から傾斜63側に移動するように、セルチューブ3を中心として回される。
すると、固定用キャップ側押え部92は、傾斜63によってセルチューブ3の中心側に押し込まれて弾性変形する。これにより、固定用キャップ側押え部92は、セルチューブ3の円周面と接触し、円周面を外側から中心側に向かって押え込む。言い換えると、セルチューブ3は固定用キャップ9と電気的に接続されるとともに、固定用キャップ9に固定される。さらに、固定用キャップ9は第1排出側集電板6と電気的に接続されるとともに、第1排出側集電板6に固定される。
FIG. 10 is a schematic diagram illustrating a state in which the cell tube is fixed by a fixing cap. FIG. 11 is a schematic diagram for explaining an arrangement relationship between the fixing cap side pressing portion and the cell tube in FIG. 10.
Thereafter, the fixing
Then, the fixing cap
上記の構成によれば、固定用キャップ9を第1排出側集電板6、第2排出側集電板および供給側集電板8に形成された集電板側孔部61に差し込み、所定角度だけ回転させると、固定用キャップ9に設けられた固定用キャップ側押え部92は、セルチューブ3の中心側に変位してセルチューブ3の円周面を外径側から中心側に向かって押え込むことができる。
According to the above configuration, the fixing
そのため、セルチューブ3を第1排出側集電板6等に固定する作業や、電気的に接続する作業は、固定用キャップ9および第1排出側集電板6等を相対回転させるだけで行われ、本実施形態の燃料電池1における製造工程や修理作業が簡略になる。
さらに、還元作業の失敗によるセルチューブ3の導通が有る場合には、第1排出側集電板6や、第2排出側集電板7や、供給側集電板8の単独切離しにより、セルチューブ3の燃料不足による折損を防止できる。
Therefore, the work for fixing the
Furthermore, when there is continuity of the
その一方で、第1排出側集電板6等に対して固定用キャップ9を回転させるのに必要な作業空間を確保できればよいため、セルチューブ3の配置間隔を狭くすることができ、燃料電池1の小型化を図ることができる。あるいは、燃料電池1全体の大きさを同じにした場合、より多くのセルチューブ3を内部に備えることができ、燃料電池1の高性能化を図ることができる。
On the other hand, it is only necessary to secure a working space necessary for rotating the fixing
固定用キャップ側押え部92の変位は、半径が漸次縮小される集電板側孔部61の形状によって行われる。言い換えると、半径が漸次縮小される集電板側孔部61によって、回転移動する固定用キャップ側押え部92はセルチューブ3の中心側に押され、セルチューブ3の円周面を外径側から中心側に向かって抑えこむ。
The displacement of the fixing cap
さらに、第1排出側集電板6等と固定用キャップ9とが分離されているため、第1排出側集電板6等の板厚と、固定用キャップ9の板厚とを任意に決定することができる。
そのため、接触抵抗の低減を目的として、第1排出側集電板6等の板厚を固定用キャップ9の板厚とは関係なく決定することができる。
その一方で、固定用キャップ側押え部92におけるバネ力(弾性力)の調整を目的として、固定用キャップ9の板厚を第1排出側集電板6等の板厚とは関係なく決定することもできる。
Further, since the first discharge side
Therefore, for the purpose of reducing the contact resistance, the thickness of the first discharge-side
On the other hand, for the purpose of adjusting the spring force (elastic force) in the fixing cap
〔第2の実施形態〕
次に、本発明の第2の実施形態について図12から図16を参照して説明する。
本実施形態の燃料電池の基本構成は、第1の実施形態と同様であるが、第1の実施形態とは、セルチューブにおける電気的な接続および固定に関する構成が異なっている。よって、本実施形態においては、図12から図16を用いてセルチューブにおける電気的な接続および固定に関する構成のみを説明し、その他の構成要素等の説明を省略する。
図12は、本実施形態に係るセルチューブにおける電気的な接続および固定に関する構成を説明する模式図である。図13は、図12の集電板側孔部の構成を説明する模式図である。
なお、第1の実施形態と同一の構成要素については同一の符号を付して、その説明を省略する。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
The basic configuration of the fuel cell of the present embodiment is the same as that of the first embodiment, but differs from the first embodiment in the configuration relating to electrical connection and fixation in the cell tube. Therefore, in the present embodiment, only the configuration relating to electrical connection and fixation in the cell tube will be described using FIGS. 12 to 16, and description of other components and the like will be omitted.
FIG. 12 is a schematic diagram illustrating a configuration related to electrical connection and fixation in the cell tube according to the present embodiment. FIG. 13 is a schematic diagram illustrating the configuration of the current collector plate side hole of FIG.
In addition, the same code | symbol is attached | subjected about the component same as 1st Embodiment, and the description is abbreviate | omitted.
本実施形態の燃料電池101の第1排出側集電板6、第2排出側集電板7および供給側集電板8には、集電板側孔部161が設けられている。
集電板側孔部161は、図12に示すように、固定用キャップ(固定部)109を用いて、セルチューブ3と電気的に接続されるとともに、セルチューブ3を固定するものである。さらに集電板側孔部161は、第1排出側集電板6、第2排出側集電板7および供給側集電板8に形成された貫通孔である。
なお、図12および図13では、説明を容易にするために第1排出側集電板6の集電板側孔部161を代表して記載している。
The first discharge side
As shown in FIG. 12, the current collector
In FIG. 12 and FIG. 13, the current collector
集電板側孔部161には、図12および図13に示すように、集電板側押え部162が設けられている。
集電板側押え部162は、固定用キャップ109の爪部192に押されて弾性変形することにより、セルチューブ3と電気的に接続されるとともに、セルチューブ3を固定するものである。集電板側押え部162は、集電板側孔部161の周方向に沿って片持ち梁状に延びる部材であって、集電板側孔部161の中心から集電板側押え部162までの半径は、セルチューブ3の半径よりも若干大きなものである。
このようにすることで、複数本のセルチューブ3を有する燃料電池101であっても、第1排出側集電板6や、第2排出側集電板7や、供給側集電板8に複数本のセルチューブを挿入する際に、第1排出側集電板6等の重量以上の負荷が発生しない。
The current collector
The collector plate
In this way, even in the
集電板側押え部162の径方向外側の縁と、集電板側孔部161の円周面との間には、固定用キャップ109の爪部192が進入するスリット163が形成されている。さらに、集電板側押え部162における径方向外側の縁には、先端に向かうとともに集電板側孔部161の中心に向かう傾斜164が形成されている。
A
本実施形態では一対の集電板側押え部162が、集電板側孔部161における互いに対向する位置に設けられている例に適用して説明する。
In the present embodiment, a description will be given by applying to an example in which a pair of current collector plate
図14は、図12の固定用キャップの構成を説明する模式図である。図15は、図14の固定用キャップの構成を説明するB−B断面視図である。
固定用キャップ109は、回転されることにより集電板側押え部162の集電板側押え部162をセルチューブ3の中心側に弾性変形させるものである。
固定用キャップ109には、図14および図15に示すように、キャップ本体191と、爪部192とが設けられている。
キャップ本体191は概略円筒状に形成され、内部にセルチューブ3が配置できるように構成されている。
FIG. 14 is a schematic diagram illustrating the configuration of the fixing cap of FIG. 15 is a cross-sectional view taken along the line B-B for explaining the configuration of the fixing cap of FIG. 14.
The fixing
As shown in FIGS. 14 and 15, the fixing
The
爪部192は、キャップ本体191の端部から円筒の中心軸線に沿って延びる三角柱状の部材であって、集電板側押え部162の傾斜164と当接するものである。言い換えると、断面視においてクサビ状に形成された柱状の部材である。
本実施形態では一対の爪部192が、固定用キャップ109における互いに対向する位置に設けられている例に適用して説明する。
The
In the present embodiment, a description will be given by applying to an example in which the pair of
次に、上記の構成からなる燃料電池101におけるセルチューブ3の電気的接続方法、および、固定方法について説明する。
Next, an electrical connection method and a fixing method of the
ここでは理解を容易にするために、第1排出側集電板6の集電板側孔部161に、固定用キャップ109を用いて、セルチューブ3を電気的に接続するとともに、固定する場合について説明する。
なお、第2排出側集電板7や供給側集電板8の集電板側孔部161に、固定用キャップ109を用いてセルチューブ3を電気的に接続し、固定する場合も同様であるため、その説明を省略する。
Here, in order to facilitate understanding, when the
The same applies to the case where the
まず、図12に示すように、第1排出側集電板6の集電板側孔部161にセルチューブ3が挿通される。そして、セルチューブ3の端部に固定用キャップ109が被せられ、爪部192がセルチューブ3と集電板側孔部161との隙間に差し込まれる。
First, as shown in FIG. 12, the
図16は、セルチューブが集電板側孔部により固定された状態を説明する模式図である。
その後、固定用キャップ109は、図16に示すように、集電板側孔部161に対して回転される。具体的には、爪部192がスリット163に進入する方向に移動するように、セルチューブ3を中心として回転される。
FIG. 16 is a schematic diagram illustrating a state where the cell tube is fixed by the current collector plate side hole.
Thereafter, the fixing
すると、爪部192は集電板側押え部162の傾斜164と当接する。さらに爪部192が回転移動されると、集電板側押え部162は爪部192によってセルチューブ3の中心側に押し出される。その結果、集電板側押え部162はセルチューブ3の円周面を外側から中心側に向かって押え込む。言い換えると、セルチューブ3は第1排出側集電板6に電気的に接続されるとともに、第1排出側集電板6に固定される。
Then, the
上記の構成によれば、固定用キャップ109を第1排出側集電板6、第2排出側集電板7および供給側集電板8に設けられた集電板側孔部161に差し込み、所定角度だけ回転させると、第1排出側集電板6等に設けられた集電板側押え部162は、爪部192に押されてセルチューブ3の中心側に変位し、セルチューブ3を外径側から中心側に向かって抑え込むことができる。
そのため、セルチューブ3を第1排出側集電板6等に固定する作業や、電気的に接続する作業は、固定用キャップ109および第1排出側集電板6等を相対回転させるだけで行われ、本実施形態の燃料電池101の製造工程や修理作業が簡略になる。
According to the above configuration, the fixing
Therefore, the operation of fixing the
その一方で、第1排出側集電板6等に対して固定用キャップ109を回転させるのに必要な作業空間を確保できればよいため、セルチューブ3の配置間隔を狭くすることができ、燃料電池101の小型化を図ることができる。あるいは、燃料電池101全体の大きさを同じにした場合、より多くのセルチューブ3を内部に備えることができ、燃料電池101の高性能化を図ることができる。
On the other hand, it is only necessary to secure a work space necessary for rotating the fixing
集電板側押え部162の変位は、集電板側押え部162の外周側に形成され、半径が漸次縮小される集電板側押え部162の傾斜164によって行われる。言い換えると、回転移動する爪部192が集電板側押え部162の径方向外側に縁と接触し、集電板側押え部162は径方向内側に押し込まれる。これにより、集電板側押え部162はセルチューブ3の円周面を外径側から中心側に向かって抑えこむことができる。
The current collector plate-
さらに、第1排出側集電板6等と固定用キャップ109とが分離されているため、第1排出側集電板6等の板厚と、固定用キャップ109の板厚とを任意に決定することができる。
そのため、接触抵抗の低減を目的として、第1排出側集電板6等の板厚を固定用キャップ109の板厚とは関係なく決定することができる。
Further, since the first discharge side
Therefore, for the purpose of reducing the contact resistance, the thickness of the first discharge side
1,101 燃料電池
3 セルチューブ(基体管)
6 第1排出側集電板(集電板)
7 第2排出側集電板(集電板)
8 供給側集電板(集電板)
9,109 固定用キャップ(固定部)
61,161 集電板側孔部
92 固定用キャップ側押え部(固定部側押え部)
162 集電板側押え部
192 爪部
1,101
6 First discharge side current collector (current collector)
7 Second discharge side current collector (current collector)
8 Supply-side current collector (current collector)
9,109 Cap for fixing (fixing part)
61,161 Current collecting
162 Current
Claims (4)
前記固定部には、内部に前記基体管が挿入される空間と、該空間の壁面の一部を構成するとともに、径方向に変位可能に構成された固定部側押え部と、が設けられ、
前記集電板には、前記固定部側押え部が差し込まれる貫通孔であって、前記集電板に対して前記固定部側押え部が回転されることにより前記固定部側押え部を前記基体管側に変位させる集電板側孔部が設けられていることを特徴とする燃料電池。 A fuel cell comprising a fixing portion disposed at an end of the base tube and electrically connecting and fixing the current collector plate and the base tube;
The fixing portion is provided with a space into which the base tube is inserted, and a fixing portion-side pressing portion that is configured to be displaceable in the radial direction while constituting a part of the wall surface of the space.
The current collector plate is a through-hole into which the fixing portion side pressing portion is inserted, and the fixing portion side pressing portion is rotated with respect to the current collecting plate so that the fixing portion side pressing portion becomes the base. A fuel cell, wherein a current collector plate side hole to be displaced toward the tube side is provided.
前記集電板には、前記基体管が挿通される集電板側孔部と、該集電板側孔部における前記基体管の円周面と対向する位置に、周方向に延びるとともに径方向内側に変位可能に構成された集電板側押え部と、が設けられ、
前記固定部には、前記基体管に沿って延び、前記集電板側孔部および前記基体管の隙間に差し込まれ、前記集電板側孔部の中心まわりに回転されることにより、前記集電板側孔部および前記集電板側押え部の間に進入する爪部が設けられていることを特徴とする燃料電池。 A fuel cell comprising a fixing portion disposed at an end of the base tube and electrically connecting and fixing the current collector plate and the base tube;
The current collector plate has a current collector plate side hole through which the base tube is inserted, and a radial direction and a radial direction at a position facing the circumferential surface of the base tube in the current collector plate side hole. A current collector plate pressing portion configured to be displaceable on the inside, and
The fixing portion extends along the base tube, is inserted into a gap between the current collector plate side hole and the base tube, and rotates around the center of the current collector plate side hole, thereby A fuel cell, wherein a claw portion is provided between the electric plate side hole and the current collector side pressing portion.
前記集電板側孔部の中心まわりに前記固定部が回転されることにより、前記爪部と前記集電板側押え部における径方向外側の縁とが接触することを特徴とする請求項3記載の燃料電池。 The radially outer edge of the current collector plate pressing portion has an inclination that approaches the center side of the base tube as it goes to the tip of the current collector plate pressing portion,
4. The claw portion and a radially outer edge of the collector plate-side pressing portion come into contact with each other by rotating the fixing portion around the center of the collector plate-side hole portion. The fuel cell as described.
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