JP5409016B2 - Power generation test equipment for solid oxide fuel cell - Google Patents

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Description

本発明は、固体酸化物形燃料電池用セルの発電試験装置に係り、詳しくは、燃料用チャンバー及び空気極ガス用チャンバーの繰り返し利用が可能な固体酸化物形燃料電池用セルの発電試験装置に関する。   The present invention relates to a power generation test apparatus for a solid oxide fuel cell, and more particularly to a power generation test apparatus for a solid oxide fuel cell capable of repeatedly using a fuel chamber and an air electrode gas chamber. .

固体酸化物形燃料電池の最小単位であるセルは、電解質と、その一の面に積層された燃料極及びその他の面に積層された空気極とから構成されている。例えば、電解質、燃料極及び空気極は、それぞれが酸化物セラミックスにより形成されている。その固体酸化物形燃料電池は、燃料極に、水素ガスの単体を供給したり、或いは都市ガスやLPGから内部改質により取り出された水素ガスを供給したりすると共に、空気極には空気極ガスを供給して、600〜1000°Cの温度条件下に作動される。すると、空気極に導入された空気極ガス中の酸素は電解質との界面で解離して酸素イオンとなり、その酸素イオンは、電解質中を拡散して燃料極へ移動し、水素と電気化学的に反応して水を生成するが、その時放出された電子が電気回路を通じて空気極に移動し、空気極での反応に使われる。このように電子が電気回路を流れることによって電気が生じる。この固体酸化物形燃料電池の発電特性を把握するために、セルの発電能力を試験するための試験装置がある。   A cell, which is the minimum unit of a solid oxide fuel cell, is composed of an electrolyte, a fuel electrode stacked on one surface, and an air electrode stacked on the other surface. For example, the electrolyte, the fuel electrode, and the air electrode are each formed of oxide ceramics. In the solid oxide fuel cell, a single hydrogen gas is supplied to the fuel electrode or a hydrogen gas extracted from the city gas or LPG by internal reforming is supplied. The gas is supplied and operated under a temperature condition of 600-1000 ° C. Then, oxygen in the air electrode gas introduced into the air electrode dissociates at the interface with the electrolyte and becomes oxygen ions, which diffuse through the electrolyte and move to the fuel electrode, and electrochemically with hydrogen. Water reacts to produce water, but the emitted electrons move to the air electrode through an electric circuit and are used for the reaction at the air electrode. In this way, electricity is generated by electrons flowing through the electric circuit. In order to grasp the power generation characteristics of the solid oxide fuel cell, there is a test apparatus for testing the power generation capacity of the cell.

従来、固体酸化物形燃料電池用セルの発電試験装置としては、燃料極側ガスを収容するための燃料用チャンバー及び空気極側ガスを収容するための空気極ガス用チャンバーを有し、それぞれのチャンバーで、セルを挟み込む形態の装置が用いられてきた。このような装置が、特許文献1において、従来技術として開示されている。   Conventionally, as a power generation test apparatus for a solid oxide fuel cell, it has a fuel chamber for storing a fuel electrode side gas and an air electrode gas chamber for storing an air electrode side gas. An apparatus in which a cell is sandwiched between chambers has been used. Such a device is disclosed as a prior art in Patent Document 1.

その発電試験装置では、電解質と、その電解質の上側面に積層された電解質と平面形状が同じ大きさの燃料極と、電解質の下側面に積層された電解質より平面形状が小さい空気極とからなるセルを、燃料用チャンバー(文献ではガス隔離管)と空気極ガス用チャンバー(文献ではガス隔離管)とで、上下から挟み込んでいる。このような構成のセルをシールするために、空気極ガス用チャンバーの開口側端部は電解質に密着し、また、燃料用チャンバーの開口側端部は、燃料極に密着している。   The power generation test apparatus includes an electrolyte, a fuel electrode having the same planar shape as the electrolyte stacked on the upper surface of the electrolyte, and an air electrode having a smaller planar shape than the electrolyte stacked on the lower surface of the electrolyte. The cell is sandwiched from above and below by a fuel chamber (in the literature, a gas isolation pipe) and an air electrode gas chamber (in the literature, a gas isolation pipe). In order to seal the cell having such a configuration, the opening end of the air electrode gas chamber is in close contact with the electrolyte, and the opening end of the fuel chamber is in close contact with the fuel electrode.

特開2008−59833号公報(明細書の[0005][0006]、図面の[図13]を参照)JP 2008-59833 A (see [0005] [0006] in the specification and [FIG. 13] in the drawing)

上記発電試験装置において、空気極ガス用チャンバーの開口側端部が密着する電解質は、緻密な構造を有する酸化物セラミックスであるため、密着性を高めればシール性に問題はない。ところが、燃料用チャンバーの開口側端部が密着する相手は、多孔質構造の燃料極であるため、燃料用チャンバーの開口側端部と燃料極とが十分に密着するようにしても、燃料極側に供給された高圧の燃料ガスは、燃料極の中を通過して外部へ漏れるという問題がある。その燃料ガスの漏出は、試験のための燃料ガスの供給を効率よく行う点からすれば、好ましいものではない。   In the power generation test apparatus, since the electrolyte to which the opening side end of the air electrode gas chamber is in close contact is an oxide ceramic having a dense structure, there is no problem in sealing performance as long as the adhesion is improved. However, since the opening side end of the fuel chamber is in close contact with the fuel electrode having a porous structure, the fuel electrode can be formed even if the opening side end of the fuel chamber and the fuel electrode are sufficiently in close contact with each other. The high-pressure fuel gas supplied to the side passes through the fuel electrode and leaks to the outside. The leakage of the fuel gas is not preferable from the viewpoint of efficiently supplying the fuel gas for the test.

また、被試験物であるセルを間に挟み込んだ燃料用チャンバーと空気極ガス用チャンバーとは、600〜1000°Cの雰囲気中において試験に供される。この温度条件下で試験を行う際に、空気極ガス用チャンバーの開口側端部と電解質との密着性、或いは、燃料用チャンバーの開口側端部と燃料極との密着性を高めると共に、それぞれのチャンバー内の密封性を高める必要がある。そのために、それぞれの密着部において、互いが押圧関係となるように、空気極ガス用チャンバー及び燃料用チャンバーに対して外部から押圧力を作用させることも行われている。更に、密着部でのシール性を高めるために、前記温度条件下で軟化する物質をシール部材として介在させることも行われている。   Further, the fuel chamber and the air electrode gas chamber with the cell to be tested sandwiched therebetween are subjected to the test in an atmosphere of 600 to 1000 ° C. When performing the test under this temperature condition, the adhesion between the opening side end of the air electrode gas chamber and the electrolyte, or the adhesion between the opening side end of the fuel chamber and the fuel electrode, It is necessary to improve the sealing performance in the chamber. Therefore, a pressing force is also applied to the air electrode gas chamber and the fuel chamber from the outside so that the respective contact portions have a pressing relationship with each other. Furthermore, in order to improve the sealing performance at the close contact portion, a substance that softens under the temperature condition is interposed as a sealing member.

しかし、空気極ガス用チャンバーの開口側端部と電解質とが、或いは、燃料用チャンバーの開口側端部と燃料極とが、上記のような高温下において押圧力を受けてシール部材を介して密着する場合、それぞれが仮接着状態となり、そのまま冷却して固化することが起きる。また、シール部材を介在させたときは、そのシール部材の一部が溶融して溶融接着することもある。すると、空気極ガス用チャンバーの端部から電解質を分離したり、燃料用チャンバーの端部から燃料極を分離したりすることが困難となり、空気極ガス用チャンバーや燃料用チャンバーを使い捨てとせざるを得ない状況も起こり得る。   However, the opening side end of the air electrode gas chamber and the electrolyte, or the opening side end of the fuel chamber and the fuel electrode are subjected to a pressing force at a high temperature as described above via the seal member. When they are in close contact with each other, they are temporarily bonded, and are cooled and solidified as they are. Further, when the seal member is interposed, a part of the seal member may be melted and melt-bonded. Then, it becomes difficult to separate the electrolyte from the end of the air electrode gas chamber or the fuel electrode from the end of the fuel chamber, and the air electrode gas chamber or the fuel chamber must be made disposable. There are situations where you can't.

本発明は、このような問題に着目してなされたものであり、その目的とするところは、空気極ガス用チャンバー及び燃料用チャンバーと固体酸化物形燃料電池用セルとの間のシールをより確実に行うと共に、空気極ガス用チャンバー及び燃料用チャンバーの繰り返し使用を可能とする固体酸化物形燃料電池用セルの発電試験装置を提供することにある。   The present invention has been made paying attention to such a problem. The object of the present invention is to provide a cathode gas chamber and a seal between the fuel chamber and the solid oxide fuel cell. An object of the present invention is to provide a power generation test apparatus for a solid oxide fuel cell, which can be reliably used and can be used repeatedly for an air electrode gas chamber and a fuel chamber.

上記問題を解決するために請求項1に記載の固体酸化物形燃料電池用セルの発電試験装置の発明は、板状体の電解質の一の面に燃料極が積層され、他の面に空気極が積層された固体酸化物形燃料電池用セルの発電試験装置において、箱状の下部フレームと上部フレームが、それぞれ開口部を対向させた状態で互いに閉合され、その内部に収容される前記電解質は、前記燃料極及び空気極のそれぞれの外周部の外側にシールのためのシール面部を有し、前記燃料極を収容し燃料ガスが供給される燃料用チャンバーの開口側端部と、前記空気極を収容し空気極ガスが供給される空気極ガス用チャンバーの開口側端部とにより、それぞれの開口側端部と前記電解質との間にシール部材を介在させて、前記シール面部において前記電解質が挟持されるようにし、一方、前記上部フレーム外部に露出するように前記空気極ガス用チャンバーの開口側端部と燃料用チャンバーの開口側端部とが互いに接近する方向に付勢する付勢手段を設けると共に、その付勢手段の付勢方向とは逆方向に付勢する逆付勢手段を設け、前記付勢手段は、前記燃料用チャンバーに連結されて前記上部フレーム外に露出した支持部材に形成された付勢受部の一の面に対して、前記燃料極から空気極へ向かう方向へ付勢力を与え、前記逆付勢手段は、前記付勢受部の他の面に対して、前記空気極から燃料極へ向かう方向へ付勢力を与えることを特徴とするものである。 In order to solve the above problem, the invention of the power generation test apparatus for a solid oxide fuel cell according to claim 1 is characterized in that the fuel electrode is laminated on one surface of the electrolyte of the plate-shaped body, and the air is formed on the other surface. In the power generation test apparatus for a solid oxide fuel cell, in which electrodes are stacked, the box-shaped lower frame and the upper frame are closed to each other with their openings facing each other, and are accommodated in the electrolyte. Has a sealing surface portion for sealing outside the outer peripheral portion of each of the fuel electrode and the air electrode, and includes an opening side end portion of a fuel chamber that contains the fuel electrode and is supplied with fuel gas, and the air A seal member is interposed between each opening-side end portion and the electrolyte by the opening-side end portion of the air electrode gas chamber that accommodates the electrode and is supplied with the air electrode gas, and the electrolyte in the sealing surface portion. Is pinched Unishi, whereas, provided with a biasing means for biasing in a direction in which the said open end of said chamber for the air electrode gas so as to be exposed to the upper frame outside the opening side end of the fuel chamber approach each other The biasing means is provided with a reverse biasing means for biasing in a direction opposite to the biasing direction of the biasing means, and the biasing means is connected to the fuel chamber and is formed on a support member exposed to the outside of the upper frame. An urging force is applied to one surface of the urging receiving portion in a direction from the fuel electrode toward the air electrode, and the reverse urging means is configured to apply the air to the other surface of the urging receiving portion. An urging force is applied in a direction from the pole toward the fuel electrode .

請求項1に記載の発明によれば、電解質を、燃料極及び空気極のそれぞれの外周部の外側の部分をシール面部とすることが可能な大きさとした。そして、燃料用チャンバーの開口側端部と空気極ガス用チャンバーの開口側端部とにより、それぞれの開口側端部と電解質との間にシール部材を介在させて、前記シール面部において電解質を挟持するようにした。そのため、燃料用チャンバーの開口側端部が多孔質構造の燃料極に密着する従来技術において燃料ガスの漏出が起こることとは異なり、本発明においては、燃料用チャンバーの開口側端部がシール部材を介して緻密な構造の電解質に密着するので、燃料ガスの漏出を防止することができる。   According to the first aspect of the present invention, the electrolyte is sized so that the outer portions of the outer peripheral portions of the fuel electrode and the air electrode can be used as the seal surface portion. Then, an opening side end of the fuel chamber and an opening side end of the air electrode gas chamber interpose a sealing member between each opening side end and the electrolyte so that the electrolyte is sandwiched between the sealing surface portions. I tried to do it. Therefore, unlike the conventional technique in which the opening end of the fuel chamber is in close contact with the porous fuel electrode, in the present invention, the opening end of the fuel chamber is the sealing member. Thus, the fuel gas can be prevented from leaking.

また、本発明においては、空気極ガス用チャンバーの開口側端部と燃料用チャンバーの開口側端部とが互いに接近する方向に付勢する付勢手段を設けると共に、その付勢手段の付勢方向とは逆方向に付勢する逆付勢手段を設けた。そのため、高温化で発電試験を行った後、付勢手段の付勢力を解除して、逆付勢手段により、空気極ガス用チャンバーの開口側端部と燃料用チャンバーの開口側端部とが互いに離反する方向に付勢することができる。すると、空気極ガス用チャンバーの開口側端部と燃料用チャンバーの開口側端部とのそれぞれが、シール部材と仮接着状態になっていても、未だ高温雰囲気にある時、押圧力が作用しなくなるので、その仮接着状態を解消することができる。さらに、付勢手段及び逆付勢手段のそれぞれの付勢力を、燃料用チャンバーに連結され、上部フレーム外に露出した支持部材に形成された付勢受部に作用させるようにした。そのため、付勢手段及び逆付勢手段は、高温の雰囲気に曝されることがないので、それぞれの付勢力の調整及び維持が容易に行われる。 In the present invention, the biasing means for biasing the opening side end of the air electrode gas chamber and the opening side end of the fuel chamber in a direction approaching each other is provided, and the biasing of the biasing means is provided. Reverse biasing means for biasing in the direction opposite to the direction was provided. Therefore, after conducting a power generation test at a high temperature, the urging force of the urging means is released, and the opening side end of the air electrode gas chamber and the opening side end of the fuel chamber are separated by the reverse urging means. It is possible to bias in directions away from each other. Then, even if each of the opening side end of the air electrode gas chamber and the opening side end of the fuel chamber is in a temporarily bonded state with the seal member, the pressing force is applied when still in a high temperature atmosphere. Since it disappears, the temporary adhesion state can be eliminated. Further, the respective urging forces of the urging means and the reverse urging means are applied to the urging receiving portion formed on the support member that is connected to the fuel chamber and exposed outside the upper frame. Therefore, since the urging means and the reverse urging means are not exposed to a high temperature atmosphere, adjustment and maintenance of each urging force can be easily performed.

請求項に記載の発明は、板状体の電解質の一の面に燃料極が積層され、他の面に空気極が積層された固体酸化物形燃料電池用セルの発電試験装置において、箱状の下部フレームと上部フレームが、それぞれ開口部を対向させた状態で互いに閉合され、その内部に収容される前記電解質は、前記燃料極及び空気極のそれぞれの外周部の外側にシールのためのシール面部を有し、前記燃料極を収容し燃料ガスが供給される燃料用チャンバーの開口側端部と、前記空気極を収容し空気極ガスが供給される空気極ガス用チャンバーの開口側端部とにより、それぞれの開口側端部と前記電解質との間にシール部材を介在させて、前記シール面部において前記電解質が挟持されるようにし、一方、前記下部フレーム外部に露出するように前記空気極ガス用チャンバーの開口側端部と燃料用チャンバーの開口側端部とが互いに接近する方向に付勢する付勢手段を設けると共に、その付勢手段の付勢方向とは逆方向に付勢する逆付勢手段を設け、前記付勢手段は、前記空気極ガス用チャンバーに連結されて下部フレーム外に露出した支持部材に形成された付勢受部の一の面に対して、前記空気極から燃料極へ向かう方向へ付勢力を与え、前記逆付勢手段は、前記付勢受部の他の面に対して、前記燃料極から空気極へ向かう方向へ付勢力を与えることを特徴とするものである。 According to a second aspect of the present invention, there is provided a power generation test apparatus for a solid oxide fuel cell having a fuel electrode laminated on one surface of a plate-like electrolyte and an air electrode laminated on the other surface. The lower frame and the upper frame are closed to each other with the openings facing each other, and the electrolyte accommodated therein is sealed outside the outer periphery of each of the fuel electrode and the air electrode. An opening side end of a fuel chamber that has a sealing surface portion and that accommodates the fuel electrode and is supplied with fuel gas; and an opening side end of an air electrode gas chamber that accommodates the air electrode and is supplied with air electrode gas A seal member interposed between each opening side end and the electrolyte so that the electrolyte is sandwiched between the seal surface portions, while the air is exposed to the outside of the lower frame. Pole gas A biasing means for biasing the opening side end of the chamber and the opening side end of the fuel chamber toward each other is provided, and reverse biasing biasing in a direction opposite to the biasing direction of the biasing means is provided. A biasing means is provided, and the biasing means is connected to the air electrode gas chamber and is fueled from the air electrode to one surface of a bias receiving portion formed on a support member exposed outside the lower frame. A biasing force is applied in a direction toward the pole, and the reverse biasing means applies a biasing force in a direction from the fuel electrode to the air electrode with respect to the other surface of the bias receiving portion. It is.

請求項に記載の発明によれば、付勢手段及び逆付勢手段のそれぞれの付勢力を、空気極ガス用チャンバーに連結され、下部フレーム外に露出した支持部材に形成された付勢受部に作用させるようにした。そのため、付勢手段及び逆付勢手段は、高温の雰囲気に曝されることがないので、それぞれの付勢力の調整及び維持が容易に行われる。 According to the second aspect of the present invention, the urging force of each of the urging means and the reverse urging means is coupled to the air electrode gas chamber and formed on the support member exposed to the outside of the lower frame. It was made to act on the part. Therefore, since the urging means and the reverse urging means are not exposed to a high temperature atmosphere, adjustment and maintenance of each urging force can be easily performed.

請求項に記載の発明は、請求項1または2に記載の固体酸化物形燃料電池用セルの発電試験装置において、前記付勢手段及び逆付勢手段は、それぞれが線条材で形成された圧縮スプリングであり、前記逆付勢手段は、前記付勢手段の付勢力よりも弱い力の付勢力を発現することを特徴とするものである。 According to a third aspect of the present invention, in the power generation test apparatus for a solid oxide fuel cell according to the first or second aspect , each of the urging means and the reverse urging means is made of a wire rod. The reverse urging means expresses an urging force that is weaker than the urging force of the urging means.

請求項に記載の発明によれば、付勢手段及び逆付勢手段のそれぞれを線条材で形成した圧縮スプリングとし、付勢手段の付勢力よりも逆付勢手段の付勢力を弱いものとした。そのため、2種類の圧縮スプリングを用いる簡単な構造により、空気極ガス用チャンバーの開口側端部と燃料用チャンバーの開口側端部とが互いに接近する方向に、逆付勢手段の付勢力に抗して付勢手段の付勢力を作用させることができる。また、付勢手段の圧縮スプリングに対する圧縮力を解除すれば、逆付勢手段の圧縮スプリングにより、空気極ガス用チャンバーの開口側端部と燃料用チャンバーの開口側端部とが互いに離反する方向に付勢力を作用させることができる。 According to the invention described in claim 3 , each of the urging means and the reverse urging means is a compression spring formed of a wire rod, and the urging force of the reverse urging means is weaker than the urging force of the urging means. It was. Therefore, a simple structure using two types of compression springs resists the biasing force of the reverse biasing means in the direction in which the opening end of the air electrode gas chamber and the opening end of the fuel chamber approach each other. Thus, the urging force of the urging means can be applied. Also, if the compressive force of the biasing means against the compression spring is released, the opening end of the air electrode gas chamber and the opening end of the fuel chamber are separated from each other by the compression spring of the reverse biasing means. An urging force can be applied to.

請求項に記載の発明は、請求項1または2に記載の固体酸化物形燃料電池用セルの発電試験装置において、前記付勢手段の前記付勢受部に当接している側と反対側の端部を押し込む押込み部材が設けられ、その押込み部材の押し込みにより、前記逆付勢手段の反発力に抗して、前記付勢手段が、前記支持部材を介して、前記空気極ガス用チャンバーの開口側端部と燃料用チャンバーの開口側端部とが、前記シール部材を介して前記電解質を挟持する部分に押圧力を作用させることを特徴とするものである。 According to a fourth aspect of the present invention, in the power generation test apparatus for a solid oxide fuel cell according to the first or second aspect , the side opposite to the side in contact with the biasing receiving portion of the biasing means. A pushing member that pushes in the end portion of the air electrode gas chamber against the repulsive force of the reverse biasing means due to the pushing of the pushing member. The opening-side end portion of the fuel and the opening-side end portion of the fuel chamber apply a pressing force to a portion sandwiching the electrolyte via the seal member.

請求項に記載の発明によれば、押込み部材を設け、その押込み部材により付勢手段の端部を押込み、付勢手段を作動させるようにした。また、押込み部材の押込みを解除すれば、逆付勢手段を作動させることができる。 According to the fourth aspect of the present invention, the pushing member is provided, the end of the urging means is pushed by the pushing member, and the urging means is operated. Further, if the pushing of the pushing member is released, the reverse biasing means can be operated.

請求項に記載の発明は、請求項に記載の固体酸化物形燃料電池用セルの発電試験装置において、前記押込み部材が前記付勢手段の端部から離反した時、前記逆付勢手段は、前記付勢受部の他の面に対する付勢力を維持していることを特徴とするものである。 According to a fifth aspect of the present invention, in the power generation test apparatus for a solid oxide fuel cell according to the fourth aspect , when the pushing member is separated from the end of the urging means, the reverse urging means is provided. Is characterized in that the urging force against the other surface of the urging receiving portion is maintained.

請求項に記載の発明によれば、押込み部材が付勢手段の端部から離反した時、逆付勢手段の付勢受部に対する付勢力を維持できるようにした。そのため、逆付勢手段の付勢力を、空気極ガス用チャンバーの開口側端部と燃料用チャンバーの開口側端部とが互いに離反する方向により確実に作用させることができる。 According to the fifth aspect of the present invention, when the pushing member is separated from the end of the urging means, the urging force against the urging receiving portion of the reverse urging means can be maintained. Therefore, the urging force of the reverse urging means can be reliably applied in the direction in which the opening side end of the air electrode gas chamber and the opening side end of the fuel chamber are separated from each other.

本発明によれば、空気極ガス用チャンバー及び燃料用チャンバーと固体酸化物形燃料電池用セルとの間のシールをより確実に行うと共に、空気極ガス用チャンバー及び燃料用チャンバーとシール部材との固着を防止することができるため、それぞれのチャンバーの繰り返し使用を可能とする固体酸化物形燃料電池用セルの発電試験装置を提供することができる。   According to the present invention, the air electrode gas chamber, the fuel chamber, and the solid oxide fuel cell are more reliably sealed, and the air electrode gas chamber, the fuel chamber, and the seal member Since sticking can be prevented, it is possible to provide a power generation test apparatus for a solid oxide fuel cell that enables repeated use of each chamber.

本発明の実施形態の発電試験装置の全体を模式的に示す一部断面図。The partial cross section figure which shows typically the whole power generation test apparatus of embodiment of this invention. チャンバーユニットを模式的に示す一部断面図。The partial cross section figure which shows a chamber unit typically. 付勢手段及び逆付勢手段を模式的に示し、(a)は付勢手段の付勢力が発現される状態を示し、(b)は付勢手段の付勢力が発現されない状態を示す。The urging means and the reverse urging means are schematically shown. (A) shows a state in which the urging force of the urging means is expressed, and (b) shows a state in which the urging force of the urging means is not expressed.

(実施形態)
以下、本発明を具体化した実施形態を図1〜3を用いて説明する。なお、図1においては、図が込み入ることにより読み取りの妨げになることを避けるために、各4本の下部支持部材14及び支持部材17を各1本として描いている。また、本実施形態における空気極側管7及び燃料極側管8は、各2本が配置されているが、これも各1本として描いている。各部材の材質は、特に明記しないものについては、鉄鋼を用いているものとする。また、空気極ガスを単に空気と称するものとする。
(Embodiment)
Hereinafter, an embodiment embodying the present invention will be described with reference to FIGS. In FIG. 1, each of the four lower support members 14 and the support members 17 is depicted as one in order to avoid reading hindrance due to the drawing. In addition, two air electrode side tubes 7 and fuel electrode side tubes 8 in the present embodiment are arranged, but these are also drawn as one each. As for the material of each member, steel is used unless otherwise specified. In addition, the air electrode gas is simply referred to as air.

図1に示すように、本実施形態の発電試験装置は、箱状の下部フレーム10と上部フレーム11とが、それぞれの開口部を対向させた状態で互いに閉合され、それぞれの係合突部26a及び係合突部26bにおいて、係止部材27により係合されている。   As shown in FIG. 1, in the power generation test apparatus of this embodiment, a box-shaped lower frame 10 and an upper frame 11 are closed with each opening facing each other, and each engaging protrusion 26a. The engaging protrusion 26b is engaged by the locking member 27.

下部フレーム10は、底板10aと側板10bとよりなり、その内部にセラミック製の底部断熱材1、側部断熱材2及び側部断熱材3が収容されている。また、底板10aには、四角状に配置された4本の支持ピン13が固定され、支持ピン13に螺合された六角ナット13aにより、4本の支持ピン13が貫通した下部支持板12を支持している。この、下部支持板12は、底板10a及び底部断熱材1を貫通して、円周上等間隔に配置された4本の下部支持部材14を下方から支持している。下部支持部材14の先端部は空気用チャンバー30に螺合されている。六角ナット14aは、下部支持部材14の上方への移動を制限する位置決め部材として用いられている。   The lower frame 10 includes a bottom plate 10a and a side plate 10b, and a ceramic bottom heat insulating material 1, a side heat insulating material 2, and a side heat insulating material 3 are accommodated therein. Also, four support pins 13 arranged in a square shape are fixed to the bottom plate 10a, and the lower support plate 12 through which the four support pins 13 pass is secured by a hexagon nut 13a screwed to the support pin 13. I support it. The lower support plate 12 penetrates the bottom plate 10a and the bottom heat insulating material 1 and supports four lower support members 14 arranged at equal intervals on the circumference from below. The tip of the lower support member 14 is screwed into the air chamber 30. The hexagon nut 14a is used as a positioning member that restricts the upward movement of the lower support member 14.

また、下部支持板12及び底板10aを貫通すると共に、底部断熱材1の孔に挿入されたスリーブ7cの内部を貫通して、2本の空気極側管7が配管されている。この空気極側管7は、後に詳述するように、空気用チャンバー30内に空気を供給するためと、余剰の気体を排出するためとに用いられ、図示しない配管を介して、同じく図示しない空気供給装置と、空気排出装置とに連結されている。   Further, two air electrode side tubes 7 are piped through the lower support plate 12 and the bottom plate 10 a and through the inside of the sleeve 7 c inserted into the hole of the bottom heat insulating material 1. As will be described in detail later, the air electrode side tube 7 is used for supplying air into the air chamber 30 and discharging excess gas, and is not shown through a pipe (not shown). It is connected to an air supply device and an air discharge device.

底板10aの左右のそれぞれの端部には、ブラケット22が六角ボルト22aにより固定され、そのブラケット22の上部に、セラミック製の位置決めピン24を支持する支持板23が六角ボルト23aにより固定されている。この位置決めピン24は側部断熱材3に配置されたスリーブ25を貫通して、後に詳述するように、その端部において、被試験体51の位置決めを行っている。六角ナット24aは、位置決めピン24の外方への移動を制限する位置決め部材として用いられている。   A bracket 22 is fixed to the left and right ends of the bottom plate 10a by hexagon bolts 22a, and a support plate 23 that supports a ceramic positioning pin 24 is fixed to the upper portion of the bracket 22 by hexagon bolts 23a. . The positioning pin 24 passes through the sleeve 25 disposed on the side heat insulating material 3 and positions the device under test 51 at its end as will be described in detail later. The hexagon nut 24a is used as a positioning member that restricts the outward movement of the positioning pin 24.

上部フレーム11は、上板11aと側板11bとよりなり、その内部にセラミック製の上部断熱材4を収容している。また、上板11aには、四角状に配置された4本の支持ピン16が固定され、支持ピン16に螺合された六角ナット16aと環状部16bとにより上部支持板15を挟持している。この上部支持板15には、円周上等間隔に配置された4本の押込み部材19が螺合されている。   The upper frame 11 includes an upper plate 11a and a side plate 11b, and accommodates an upper heat insulating material 4 made of ceramic therein. Also, four support pins 16 arranged in a square shape are fixed to the upper plate 11a, and the upper support plate 15 is sandwiched between a hexagon nut 16a and an annular portion 16b screwed to the support pin 16. . Four pushing members 19 arranged at equal intervals on the circumference are screwed to the upper support plate 15.

また、上板11a及び上部断熱材4を摺動可能に貫通して、円周上等間隔に配置された4本の丸棒状の支持部材17が設けられ、その支持部材17に形成された板状体の付勢受部18と上板11aとの間に逆付勢手段としての線条材からなる分離スプリング20が装置されている。更に、付勢受部18の上面部には付勢手段としての線条材からなる押圧スプリング21が装置されている。支持部材17の先端部は燃料用チャンバー37に螺合されている。   Further, four round bar-like support members 17 that are slidably penetrated through the upper plate 11a and the upper heat insulating material 4 and are arranged at equal intervals on the circumference are provided, and the plate formed on the support member 17 A separation spring 20 made of a wire material as a reverse biasing means is provided between the urging biasing receiving portion 18 and the upper plate 11a. Further, a pressing spring 21 made of a wire material as an urging means is provided on the upper surface portion of the urging receiving portion 18. The front end portion of the support member 17 is screwed into the fuel chamber 37.

また、上部支持板15、上板11a及び上部断熱材4を貫通して、2本の燃料極側管8が配管されている。この燃料極側管8は、後に詳述するように、燃料用チャンバー37内に燃料ガスを供給するためと、余剰の燃料ガス及び生成された水分を排出するためとに用いられ、図示しない配管を介して、同じく図示しない燃料ガスの供給装置及び処理装置に連結されている。   Further, two fuel electrode side tubes 8 are piped through the upper support plate 15, the upper plate 11 a and the upper heat insulating material 4. As will be described in detail later, the fuel electrode side pipe 8 is used for supplying fuel gas into the fuel chamber 37 and discharging excess fuel gas and generated moisture, and is not shown in the drawing. Are connected to a fuel gas supply device and a processing device (not shown).

側部断熱材3の内面にはヒーター9が配置され、そのヒーター9により、底部断熱材1、側部断熱材2、側部断熱材3及び上部断熱材4で囲まれた空間を加熱して、被試験体51の条件に対応する600〜1000°Cのいずれかの温度に設定された高温室50を形成している。この高温室50に配置されているチャンバーユニット5は、円周上等間隔に配置されたセラミック製の4本の位置決めピン6により水平方向の位置決めがされ、被試験体51を挟持したセラミック製の空気用チャンバー30と燃料用チャンバー37とよりなっている。そして、4本の下部支持部材14により空気用チャンバー30が支持され、4本の支持部材17により燃料用チャンバー37が支持されている。各位置決めピン6の両端に螺合されているセラミック製の六角ナット6aは、位置決めピン6が空気用チャンバー30又は燃料用チャンバー37から脱落することを防ぐために用いられている。   A heater 9 is disposed on the inner surface of the side heat insulating material 3, and the heater 9 heats a space surrounded by the bottom heat insulating material 1, the side heat insulating material 2, the side heat insulating material 3, and the upper heat insulating material 4. The high temperature chamber 50 set to any temperature of 600 to 1000 ° C. corresponding to the condition of the device under test 51 is formed. The chamber unit 5 disposed in the high temperature chamber 50 is positioned in the horizontal direction by four ceramic positioning pins 6 disposed at equal intervals on the circumference, and is made of a ceramic sandwiching the device under test 51. An air chamber 30 and a fuel chamber 37 are included. The air chamber 30 is supported by the four lower support members 14, and the fuel chamber 37 is supported by the four support members 17. The ceramic hexagon nut 6 a screwed to both ends of each positioning pin 6 is used to prevent the positioning pin 6 from falling off from the air chamber 30 or the fuel chamber 37.

次に、図2を用いて、チャンバーユニット5を詳細に説明する。なお、図2においては、下部支持部材14、支持部材17及び位置決めピン6の図示を省略している。
被試験体51は、円盤状の電解質34の上面に積層された燃料極35と、電解質34の下面に積層された空気極33と、燃料極35及び空気極33の外周部の外側における電解質34の両面に配置された銀製の環状体からなるシール部材36とにより構成されている。燃料極35と上部のシール部材36とは、図示しない集電材と導電材により導通している。同様に、空気極33と下部のシール部材36とは、図示しない集電材と導電材により導通している。
Next, the chamber unit 5 will be described in detail with reference to FIG. In FIG. 2, illustration of the lower support member 14, the support member 17, and the positioning pins 6 is omitted.
A device under test 51 includes a fuel electrode 35 stacked on the upper surface of a disk-shaped electrolyte 34, an air electrode 33 stacked on the lower surface of the electrolyte 34, and an electrolyte 34 outside the outer peripheral portions of the fuel electrode 35 and the air electrode 33. And a seal member 36 made of a silver annular body disposed on both sides of the plate. The fuel electrode 35 and the upper seal member 36 are electrically connected by a current collector and a conductive material (not shown). Similarly, the air electrode 33 and the lower seal member 36 are electrically connected by a current collector and a conductive material (not shown).

そして、前述のように、左右の位置決めピン24の凹部24cに嵌合した被試験体51は、左右の位置決めピン24により、上下方向及び左右方向を位置決めされている。この上下方向の位置決めは、被試験体51が空気用チャンバー30と燃料用チャンバー37とにより挟持されるまでの間に行われる。上記のように、燃料極35と導通した上部のシール部材36は、右側の位置決めピン24の導通部24bに導通しており、燃料極35は導通部24bを介して図示しない電圧計に電気的に接続されている。また、空気極33と導通した下部のシール部材36は、左側の位置決めピン24の導通部24dに導通しており、空気極33は導通部24dを介して図示しない電圧計に電気的に接続されている。   As described above, the device under test 51 fitted in the recesses 24 c of the left and right positioning pins 24 is positioned in the vertical and horizontal directions by the left and right positioning pins 24. This vertical positioning is performed until the device under test 51 is sandwiched between the air chamber 30 and the fuel chamber 37. As described above, the upper seal member 36 that is electrically connected to the fuel electrode 35 is electrically connected to the conductive portion 24b of the right positioning pin 24, and the fuel electrode 35 is electrically connected to a voltmeter (not shown) via the conductive portion 24b. It is connected to the. The lower seal member 36 that is electrically connected to the air electrode 33 is electrically connected to the conductive portion 24d of the left positioning pin 24, and the air electrode 33 is electrically connected to a voltmeter (not shown) via the conductive portion 24d. ing.

空気用チャンバー30は、円盤状の基体部30aと円筒状の筒状体部30bとからなり、筒状体部30bの内部が空気を収容する空気収容室30cとなっている。空気収容室30cの底部には凹部30dが形成され、その凹部30dの底部において、空気Aを空気収容室30c内へ供給するための供給管7aと、剰余の空気Aを排出するための排出管7bが配置されている。凹部30dの底部には、供給管7a及び排出管7bと、それらが挿通された孔との間をシールするための図示しないシール材が充填されている。この供給管7aと排出管7bとが、図1に示した空気極側管7である。   The air chamber 30 includes a disk-shaped base portion 30a and a cylindrical tubular body portion 30b, and the inside of the tubular body portion 30b is an air accommodating chamber 30c that accommodates air. A recess 30d is formed at the bottom of the air accommodating chamber 30c, and a supply pipe 7a for supplying air A into the air accommodating chamber 30c and a discharge pipe for discharging excess air A at the bottom of the recess 30d. 7b is arranged. The bottom of the recess 30d is filled with a sealing material (not shown) for sealing between the supply pipe 7a and the discharge pipe 7b and the holes through which they are inserted. The supply pipe 7a and the discharge pipe 7b are the air electrode side pipe 7 shown in FIG.

燃料用チャンバー37は、円盤状の基体部37aと円筒状の筒状体部37bとからなり、筒状体部37bの内部が燃料ガスを収容する燃料ガス収容室37cとなっている。基体部37aの上面には凹部37dが形成され、その凹部37dの底部を貫通して燃料ガス収容室37c内に臨むように、燃料ガスNを供給するための供給管8aと、余剰となった燃料ガスNと生成された水分とを排出するための排出管8bとが配置されている。凹部37dの底部には、供給管8a及び排出管8bと、それらが挿通された孔との間をシールするための図示しないシール材が充填されている。この供給管8aと排出管8bとが、図1に示した燃料極側管8である。   The fuel chamber 37 includes a disc-shaped base portion 37a and a cylindrical tubular body portion 37b, and the inside of the tubular body portion 37b serves as a fuel gas storage chamber 37c that stores fuel gas. A concave portion 37d is formed on the upper surface of the base portion 37a, and the supply pipe 8a for supplying the fuel gas N passes through the bottom of the concave portion 37d and faces the fuel gas storage chamber 37c. A discharge pipe 8b for discharging the fuel gas N and the generated water is disposed. The bottom of the recess 37d is filled with a sealing material (not shown) for sealing between the supply pipe 8a and the discharge pipe 8b and the holes through which they are inserted. The supply pipe 8a and the discharge pipe 8b are the fuel electrode side pipe 8 shown in FIG.

そして、空気用チャンバー30の開口側端部31に被試験体51の下部のシール部材36を載置し、上部のシール部材36に燃料用チャンバー37の開口側端部38を載置して、開口側端部31と開口側端部38とにより、上下のシール部材36を介して電解質34は挟持されると共にシールされる。このとき、開口側端部31は、空気用チャンバー30を支持する下部支持部材14により、下方への移動が起こらないように位置決めされている。そして、開口側端部38は、燃料用チャンバー37を支持する支持部材17を介して押圧スプリング21の付勢力により、上部のシール部材36を押圧する。従って、開口側端部31と開口側端部38との間の上下のシール部材36及び電解質34は、それぞれが当接する部分において、押圧力を受けて密着することになる。   Then, the lower seal member 36 of the DUT 51 is placed on the opening end 31 of the air chamber 30, and the opening end 38 of the fuel chamber 37 is placed on the upper seal member 36. The electrolyte 34 is sandwiched and sealed by the opening-side end 31 and the opening-side end 38 via the upper and lower sealing members 36. At this time, the opening-side end portion 31 is positioned by the lower support member 14 that supports the air chamber 30 so as not to move downward. The opening-side end 38 presses the upper seal member 36 by the urging force of the pressing spring 21 through the support member 17 that supports the fuel chamber 37. Accordingly, the upper and lower seal members 36 and the electrolyte 34 between the opening side end portion 31 and the opening side end portion 38 are in close contact with each other at a portion where they abut against each other.

次に図3を用いて、付勢手段としての押圧スプリング21と、逆付勢手段としての分離スプリング20との作用を説明する。
図3(a)に示すように、支持部材17の付勢受部18の下面部18aと、上板11aとの間に分離スプリング20が配置されている。また、六角頭部19dを有する棒状体の押込み部材19は、ねじ部19cが上部支持板15に螺合しており、先端部において押圧板19aが螺合されている。押圧板19aは止めピン19bにより回転不能となっている。そして、その押圧板19aの押圧面部19eと付勢受部18の上面部18bとの間に押圧スプリング21が配置されている。
Next, the operation of the pressing spring 21 as the biasing means and the separation spring 20 as the reverse biasing means will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 3A, a separation spring 20 is disposed between the lower surface portion 18a of the bias receiving portion 18 of the support member 17 and the upper plate 11a. The rod-shaped pushing member 19 having a hexagonal head 19d has a screw portion 19c screwed to the upper support plate 15, and a pressing plate 19a screwed to the tip portion. The pressing plate 19a cannot be rotated by the stop pin 19b. A pressing spring 21 is disposed between the pressing surface portion 19e of the pressing plate 19a and the upper surface portion 18b of the bias receiving portion 18.

図3(a)に示されている状態は、六角頭部19dを正回転することにより、押込み部材19が下方に前進して押圧スプリング21に付勢力を発生させ、その付勢力が、分離スプリング20の付勢力に抗して、付勢受部18に対して下方へ向かう力を作用させていることを示している。従って、付勢受部18を介して下方への力を受ける支持部材17は、燃料用チャンバー37の開口側端部38における押圧力を発生させることになる。   In the state shown in FIG. 3A, when the hexagon head 19d is rotated forward, the pushing member 19 advances downward to generate a biasing force on the pressing spring 21, and the biasing force is generated by the separation spring. It shows that a downward force is applied to the urging receiving portion 18 against the urging force 20. Therefore, the support member 17 that receives the downward force via the bias receiving portion 18 generates a pressing force at the opening side end portion 38 of the fuel chamber 37.

そして、図3(b)に示すように、六角頭部19dを逆回転することにより、押込み部材19を後退させて、押圧面部19eと押圧スプリング21の端部21aとの間に隙間ができるようにすれば、押圧スプリング21は自然長となって付勢力を発しない。すると、付勢受部18に対する付勢力は、上方へ向かう分離スプリング20の付勢力のみとなる。この上方への付勢力が、支持部材17を介して燃料用チャンバー37の開口側端部38に伝わり、開口側端部38のシール部材36に対する押圧力に替わり、開口側端部38がシール部材36から分離する力として作用する。このとき、チャンバーユニット5は高温室50内にあるので、開口側端部38とシール部材36との仮接着状態は固化しないまま解消される。従って、開口側端部38がシール部材36から容易に分離するので、燃料用チャンバー37の繰り返しの使用が可能となる。   Then, as shown in FIG. 3B, by rotating the hexagonal head 19 d in the reverse direction, the pushing member 19 is moved backward so that a gap is formed between the pressing surface portion 19 e and the end portion 21 a of the pressing spring 21. In this case, the pressing spring 21 has a natural length and does not generate an urging force. Then, the urging force with respect to the urging receiving portion 18 is only the urging force of the separating spring 20 moving upward. This upward biasing force is transmitted to the opening side end portion 38 of the fuel chamber 37 via the support member 17, and instead of the pressing force of the opening side end portion 38 against the seal member 36, the opening side end portion 38 becomes the sealing member. Acts as a force separating from 36. At this time, since the chamber unit 5 is in the high temperature chamber 50, the temporarily bonded state between the opening side end portion 38 and the seal member 36 is eliminated without being solidified. Therefore, since the opening side end portion 38 is easily separated from the seal member 36, the fuel chamber 37 can be used repeatedly.

同様にして、空気用チャンバー30の開口側端部31とシール部材36との仮接着状態は固化しないまま解消され、開口側端部31がシール部材36から容易に分離するので、空気用チャンバー30の繰り返しの使用が可能となる。   Similarly, the temporarily bonded state between the opening-side end 31 of the air chamber 30 and the seal member 36 is eliminated without being solidified, and the opening-side end 31 is easily separated from the seal member 36. Can be used repeatedly.

また、空気用チャンバー30の開口側端部31とシール部材36との仮接着状態が維持された場合であっても、燃料用チャンバー37は分離されているので、開口側端部31からシール部材36を剥がすことは容易に行うことができる。   Further, even when the temporarily bonded state between the opening side end portion 31 of the air chamber 30 and the seal member 36 is maintained, the fuel chamber 37 is separated, so that the sealing member is separated from the opening side end portion 31. Peeling 36 can be easily performed.

従って、上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
(1)上記実施形態では、電解質34を、燃料極35及び空気極33のそれぞれの外周部の外側の部分をシール面部とすることが可能な大きさとした。そして、燃料用チャンバー37の開口側端部38と空気用チャンバー30の開口側端部31とにより、それぞれの開口側端部38、31と電解質34との間にシール部材36を介在させて、シール面部において電解質34を挟持するようにした。そのため、開口側端部38、31がシール部材36を介して緻密な構造の電解質34に密着するので、高圧で供給された燃料ガスNの漏出を防止することができる。
Therefore, according to the above embodiment, the following effects can be obtained.
(1) In the above-described embodiment, the electrolyte 34 has such a size that a portion outside the outer peripheral portions of the fuel electrode 35 and the air electrode 33 can be used as a seal surface portion. Then, the sealing member 36 is interposed between the opening side end portions 38 and 31 and the electrolyte 34 by the opening side end portion 38 of the fuel chamber 37 and the opening side end portion 31 of the air chamber 30, respectively. The electrolyte 34 is sandwiched between the seal surfaces. Therefore, the opening-side end portions 38 and 31 are in close contact with the electrolyte 34 having a dense structure via the seal member 36, so that leakage of the fuel gas N supplied at high pressure can be prevented.

(2)上記実施形態では、空気用チャンバー30の開口側端部31と燃料用チャンバー37の開口側端部38とが互いに接近する方向に付勢する付勢手段としての押圧スプリング21を設けると共に、その押圧スプリング21の付勢方向とは逆方向に付勢する逆付勢手段としての分離スプリング20を設けた。このため、高温下で発電試験を行った後、押圧スプリング21の付勢力を解除して、分離スプリング20の付勢力により、開口側端部31と開口側端部38とが互いに離反する方向に付勢することができる。すると、開口側端部31と開口側端部38とのそれぞれが、シール部材36と仮接着状態になっていても、未だ高温雰囲気にある時、押圧力が作用しなくなるので、その仮接着状態を解消することができる。従って、燃料用チャンバー37及び空気用チャンバー30からシール部材36を分離することを容易に行うことができるので、燃料用チャンバー37及び空気用チャンバー30の繰り返しの使用が可能な固体酸化物形燃料電池用セルの発電試験装置を提供することができる。   (2) In the above embodiment, the pressing spring 21 is provided as a biasing means for biasing the opening side end portion 31 of the air chamber 30 and the opening side end portion 38 of the fuel chamber 37 toward each other. The separation spring 20 is provided as a reverse biasing means that biases the pressing spring 21 in a direction opposite to the biasing direction. For this reason, after conducting a power generation test at a high temperature, the biasing force of the pressing spring 21 is released, and the opening side end 31 and the opening side end 38 are separated from each other by the biasing force of the separation spring 20. Can be energized. Then, even if each of the opening-side end portion 31 and the opening-side end portion 38 is in a temporarily bonded state with the seal member 36, the pressing force does not act when still in a high temperature atmosphere. Can be eliminated. Therefore, since the sealing member 36 can be easily separated from the fuel chamber 37 and the air chamber 30, the solid oxide fuel cell capable of repeatedly using the fuel chamber 37 and the air chamber 30 can be used. A cell power generation test apparatus can be provided.

(3)上記実施形態では、分離スプリング20及び押圧スプリング21を上部フレーム11の上板11aの外側に配置し、上板11a外へ露出し、燃料用チャンバー37に連結された支持部材17の付勢受部18に作用させるようにした。そのため、分離スプリング20及び押圧スプリング21は、高温の雰囲気に曝されることがないので、それぞれの付勢力の調整及び維持を容易に行うことができる。   (3) In the above embodiment, the separation spring 20 and the pressing spring 21 are arranged outside the upper plate 11 a of the upper frame 11, are exposed to the outside of the upper plate 11 a, and are attached to the support member 17 connected to the fuel chamber 37. It was made to act on the force receiving portion 18. Therefore, since the separation spring 20 and the pressing spring 21 are not exposed to a high temperature atmosphere, adjustment and maintenance of each urging force can be easily performed.

(4)上記実施形態では、押込み部材19を設け、その押込み部材19の六角頭部19dを正回転することにより、押圧スプリング21の端部21aを押込むと共に、付勢受部18を介して分離スプリング20を圧縮して、それぞれの付勢力を発生させるようにした。また、押込み部材19の六角頭部19dを逆回転して押込みを解除すれば、分離スプリング20の付勢力のみを作動させることができる。従って、押込み部材19の六角頭部19dの正逆回転により、空気用チャンバー30の開口側端部31及び燃料用チャンバー37の開口側端部38とシール部材36との間に押圧力を付与したり、分離力を作用させたりすることを容易に行うことができる。   (4) In the above embodiment, the pushing member 19 is provided, and the hexagonal head 19d of the pushing member 19 is rotated forward to push in the end 21a of the pushing spring 21 and through the bias receiving portion 18. The separation spring 20 was compressed to generate each urging force. If the hexagonal head 19d of the pushing member 19 is reversely rotated to release the pushing, only the urging force of the separation spring 20 can be operated. Therefore, a pressing force is applied between the opening end 31 of the air chamber 30 and the opening end 38 of the fuel chamber 37 and the seal member 36 by forward and reverse rotation of the hexagonal head 19 d of the pushing member 19. Or a separation force can be easily applied.

(変更例)
なお、上記実施形態は、次のように変更して具体化することも可能である。
・ 押圧スプリング21により付勢受部18を介して支持部材17に対して下方を向く力を作用させる際、同時に押圧スプリング21を圧縮するようにしたが、付勢受部18の下面部18aと上板11aとの間で分離スプリング20を非圧縮状態とすることにより、押圧スプリング21が分離スプリング20による逆付勢力を受けないようにすること。このようにした場合、付勢受部18を、支持部材17と一体化させることなく、支持部材17に形成されたねじ部に螺合することが可能な六角ナット状体とする。その上で、付勢受部18を介して支持部材17に対して上方を向く力を作用させる時は、押圧スプリング21を除いた後、六角ナット状体とした付勢受部18を正回転させることにより、分離スプリング20を圧縮して、その反力により支持部材17に対して上方を向く力を作用させるようにすることができる。
・ 付勢手段及び逆付勢手段として2種類の圧縮スプリングを用いたが、進退可能なロッドを備えた空圧シリンダーを用いること。
・ 付勢手段及び逆付勢手段として2種類の圧縮スプリングを用いたが、合成樹脂製弾性体からなる2種類の中空筒状体とすること。
・ 左右の位置決めピン24のうち、右側の位置決めピン24の導通部24bと燃料極35とを導通し、左側の位置決めピン24の導通部24dと空気極33とを導通したが、一方の位置決めピン24の上部に導通部24bを設け、下部に導通部24dを設けるようにすること。
・ 空気用チャンバー30の空気収容室30cに凹部30dを形成したが、凹部30dを形成せずに、供給管7a及び排出管7bを空気収容室30cに臨むように配管すること。
・ シール部材36を銀製としたが、シール部材36は銀に限定されず、試験の際の温度条件下で軟化する金属、硝子等を適宜選択し、例えば、硼珪酸硝子、ジルコンフリット又はアルミナシリケートB203等を用いるようにすること。シール部材36として電気抵抗の大きい部材を用いた場合は、空気極33と導通部24dとの導通のための導通材を配置する必要があり、燃料極35と導通部24bとの導通のための導通材を配置する必要がある。
・ 燃料用チャンバー37を上方に配置し、空気用チャンバー30を下方に配置したが、燃料用チャンバー37を下方に配置し、空気用チャンバー30を上方に配置すること。
(Example of change)
In addition, the said embodiment can also be changed and actualized as follows.
When the downward force is applied to the support member 17 via the biasing receiving portion 18 by the pressing spring 21, the pressing spring 21 is compressed at the same time, but the lower surface portion 18a of the biasing receiving portion 18 and By making the separation spring 20 in an uncompressed state with the upper plate 11a, the pressing spring 21 is prevented from receiving a reverse biasing force by the separation spring 20. In this case, the urging receiving portion 18 is a hexagonal nut-like body that can be screwed into the screw portion formed on the support member 17 without being integrated with the support member 17. In addition, when an upward force is applied to the support member 17 via the urging receiving portion 18, the urging receiving portion 18 having a hexagonal nut shape is rotated forward after removing the pressing spring 21. By doing so, it is possible to compress the separation spring 20 and to apply an upward force to the support member 17 by the reaction force.
• Two types of compression springs were used as the biasing means and reverse biasing means, but a pneumatic cylinder with a rod that can be advanced and retracted should be used.
-Although two types of compression springs were used as the biasing means and the reverse biasing means, two types of hollow cylindrical bodies made of synthetic resin elastic bodies should be used.
Of the right and left positioning pins 24, the conducting portion 24b of the right positioning pin 24 and the fuel electrode 35 are conducted, and the conducting portion 24d of the left positioning pin 24 and the air electrode 33 are conducted, but one positioning pin The conduction part 24b is provided in the upper part of 24, and the conduction part 24d is provided in the lower part.
The concave portion 30d is formed in the air accommodating chamber 30c of the air chamber 30, but the supply pipe 7a and the discharge pipe 7b are piped so as to face the air accommodating chamber 30c without forming the concave portion 30d.
The seal member 36 is made of silver, but the seal member 36 is not limited to silver, and a metal, glass, or the like that softens under the temperature conditions during the test is appropriately selected. For example, borosilicate glass, zircon frit, or alumina silicate Use B203 etc. When a member having a large electric resistance is used as the seal member 36, it is necessary to dispose a conductive material for the conduction between the air electrode 33 and the conduction portion 24d, and for the conduction between the fuel electrode 35 and the conduction portion 24b. It is necessary to arrange a conductive material.
The fuel chamber 37 is disposed above and the air chamber 30 is disposed below, but the fuel chamber 37 is disposed below and the air chamber 30 is disposed above.

A…空気、N…燃料ガス、17…支持部材、18…付勢受部、19…押込み部材、21a…端部、30…空気用チャンバー、31,38…開口側端部、33…空気極、34…電解質、35…燃料極、36…シール部材、37…燃料用チャンバー。   A ... Air, N ... Fuel gas, 17 ... Support member, 18 ... Biasing receiving portion, 19 ... Pushing member, 21a ... End, 30 ... Air chamber, 31, 38 ... Open side end, 33 ... Air electrode 34 ... Electrolyte, 35 ... Fuel electrode, 36 ... Seal member, 37 ... Fuel chamber.

Claims (5)

板状体の電解質の一の面に燃料極が積層され、他の面に空気極が積層された固体酸化物形燃料電池用セルの発電試験装置において、箱状の下部フレームと上部フレームが、それぞれ開口部を対向させた状態で互いに閉合され、その内部に収容される前記電解質は、前記燃料極及び空気極のそれぞれの外周部の外側にシールのためのシール面部を有し、前記燃料極を収容し燃料ガスが供給される燃料用チャンバーの開口側端部と、前記空気極を収容し空気極ガスが供給される空気極ガス用チャンバーの開口側端部とにより、それぞれの開口側端部と前記電解質との間にシール部材を介在させて、前記シール面部において前記電解質が挟持されるようにし、一方、前記上部フレーム外部に露出するように前記空気極ガス用チャンバーの開口側端部と燃料用チャンバーの開口側端部とが互いに接近する方向に付勢する付勢手段を設けると共に、その付勢手段の付勢方向とは逆方向に付勢する逆付勢手段を設け、前記付勢手段は、前記燃料用チャンバーに連結されて前記上部フレーム外に露出した支持部材に形成された付勢受部の一の面に対して、前記燃料極から空気極へ向かう方向へ付勢力を与え、前記逆付勢手段は、前記付勢受部の他の面に対して、前記空気極から燃料極へ向かう方向へ付勢力を与えることを特徴とする固体酸化物形燃料電池用セルの発電試験装置。 In a power generation test apparatus for a solid oxide fuel cell, in which a fuel electrode is stacked on one surface of a plate-like electrolyte and an air electrode is stacked on the other surface, a box-shaped lower frame and upper frame are Each of the electrolytes that are closed to each other with the openings facing each other and housed therein have seal face portions for sealing outside the outer peripheral portions of the fuel electrode and the air electrode, respectively. The opening side end of the fuel chamber to which the fuel gas is supplied and the opening side end of the air electrode gas chamber to which the air electrode is supplied and the air electrode gas is supplied part and a sealing member is interposed between the electrolyte, wherein the electrolyte in the sealing surface portion so as to be clamped, while the open end of the chamber air electrode gas so as to be exposed to the upper frame outside portion Provided with a biasing means and the open end of the fuel chamber urges toward each other, the reverse biasing means for biasing the reverse direction provided to the biasing direction of the biasing means, with the The biasing means applies a biasing force in a direction from the fuel electrode to the air electrode with respect to one surface of the biasing receiving portion formed on the support member connected to the fuel chamber and exposed to the outside of the upper frame. And the reverse biasing means applies a biasing force in the direction from the air electrode to the fuel electrode with respect to the other surface of the bias receiving portion of the solid oxide fuel cell. Power generation test equipment. 板状体の電解質の一の面に燃料極が積層され、他の面に空気極が積層された固体酸化物形燃料電池用セルの発電試験装置において、箱状の下部フレームと上部フレームが、それぞれ開口部を対向させた状態で互いに閉合され、その内部に収容される前記電解質は、前記燃料極及び空気極のそれぞれの外周部の外側にシールのためのシール面部を有し、前記燃料極を収容し燃料ガスが供給される燃料用チャンバーの開口側端部と、前記空気極を収容し空気極ガスが供給される空気極ガス用チャンバーの開口側端部とにより、それぞれの開口側端部と前記電解質との間にシール部材を介在させて、前記シール面部において前記電解質が挟持されるようにし、一方、前記下部フレーム外部に露出するように前記空気極ガス用チャンバーの開口側端部と燃料用チャンバーの開口側端部とが互いに接近する方向に付勢する付勢手段を設けると共に、その付勢手段の付勢方向とは逆方向に付勢する逆付勢手段を設け、前記付勢手段は、前記空気極ガス用チャンバーに連結されて前記下部フレーム外に露出した支持部材に形成された付勢受部の一の面に対して、前記空気極から燃料極へ向かう方向へ付勢力を与え、前記逆付勢手段は、前記付勢受部の他の面に対して、前記燃料極から空気極へ向かう方向へ付勢力を与えることを特徴とする固体酸化物形燃料電池用セルの発電試験装置。In a power generation test apparatus for a solid oxide fuel cell, in which a fuel electrode is stacked on one surface of a plate-like electrolyte and an air electrode is stacked on the other surface, a box-shaped lower frame and upper frame are Each of the electrolytes that are closed to each other with the openings facing each other and housed therein have seal face portions for sealing outside the outer peripheral portions of the fuel electrode and the air electrode, respectively. The opening side end of the fuel chamber to which the fuel gas is supplied and the opening side end of the air electrode gas chamber to which the air electrode is supplied and the air electrode gas is supplied A seal member is interposed between the electrode and the electrolyte so that the electrolyte is sandwiched in the seal surface portion, while the opening side end of the air electrode gas chamber is exposed to the outside of the lower frame An urging means for urging in the direction in which the opening side end of the fuel chamber approaches each other, and a reverse urging means for urging the urging direction opposite to the urging direction of the urging means are provided. The urging means is applied in a direction from the air electrode to the fuel electrode with respect to one surface of the urging receiving portion formed on the support member connected to the air electrode gas chamber and exposed to the outside of the lower frame. The solid bias type fuel cell is characterized in that the reverse biasing means applies a biasing force in the direction from the fuel electrode to the air electrode with respect to the other surface of the bias receiving portion. Cell power generation test equipment. 前記付勢手段及び逆付勢手段は、それぞれが線条材で形成された圧縮スプリングであり、前記逆付勢手段は、前記付勢手段の付勢力よりも弱い力の付勢力を発現することを特徴とする請求項1または2に記載の固体酸化物形燃料電池用セルの発電試験装置。Each of the urging means and the reverse urging means is a compression spring formed of a wire material, and the reverse urging means expresses an urging force that is weaker than the urging force of the urging means. The power generation test apparatus for a solid oxide fuel cell according to claim 1 or 2, characterized in that: 前記付勢手段の前記付勢受部に当接している側と反対側の端部を押し込む押込み部材が設けられ、その押込み部材の押し込みにより、前記逆付勢手段の反発力に抗して、前記付勢手段が、前記支持部材を介して、前記空気極ガス用チャンバーの開口側端部と燃料用チャンバーの開口側端部とが、前記シール部材を介して前記電解質を挟持する部分に押圧力を作用させることを特徴とする請求項1または2に記載の固体酸化物形燃料電池用セルの発電試験装置。A pushing member that pushes the end of the biasing means opposite to the side that is in contact with the biasing receiving portion is provided, and the pushing of the pushing member resists the repulsive force of the reverse biasing means, The biasing means pushes the opening side end portion of the air electrode gas chamber and the opening side end portion of the fuel chamber through the support member into a portion sandwiching the electrolyte via the seal member. 3. A power generation test apparatus for a solid oxide fuel cell according to claim 1, wherein pressure is applied. 前記押込み部材が前記付勢手段の端部から離反した時、前記逆付勢手段は、前記付勢受部の他の面に対する付勢力を維持していることを特徴とする請求項4に記載の固体酸化物形燃料電池用セルの発電試験装置。The said reverse biasing means is maintaining the biasing force with respect to the other surface of the said biasing receiving part, when the said pushing member leaves | separates from the edge part of the said biasing means. Power generation test equipment for solid oxide fuel cell.
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