JP5876287B2 - 燃料電池装置 - Google Patents
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Description
筐体の高さ方向に沿った断面において、
(i)筐体は、上向きに開放する第1上面開口部、互いに対向する2個の第1側壁、第1側壁の下部同士を繋ぐ第1底壁をもつU字形状をなす第1U板部材と、上向きに開放する第2上面開口部、互いに対向する2個の第2側壁、第2側壁の下部同士を繋ぐ第2底壁をもつU字形状をなす第2U板部材とを具備しており、
(ii)断面において、筐体は、第1上面開口部および第2上面開口部が上側となるように、第1U板部材および第2U板部材がこれらの厚み方向に隙間を介して積層されて形成されており、
(iii)断面において、カソードガス流路および排ガス流路のうちの少なくとも一方の少なくとも一部は、第1側壁および第2側壁が互いに対面して形成された側隙間流路と、第1底壁および第2底壁が互いに対面して形成され且つ側隙間流路に連通する底隙間流路とを備えている。
図1〜図3は実施形態1を示す。図1は、燃料電池装置の筐体200の高さ方向(矢印H方向)に沿って燃料電池装置の筐体200を横断するように切断した断面を示す。図1に示すように、燃料電池装置は、発電室203を有すると共に発電室203の上部を塞ぐ第1閉鎖蓋201および第2閉鎖蓋202を有する金属製の筐体200と、発電室203に設けられ燃料ガスを水蒸気で改質させて水素を主成分として含むアノードガスを生成させる改質器300と、発電室203に設けられアノードガスおよびカソードガスが供給されて発電するスタック400と、筐体200に設けられカソードガスをスタック400のカソードに供給させるカソードガス流路500と、筐体200に設けられ発電室203から発生した排ガスを外部に排出させる排ガス流路600とを有する。
図4および図5は実施形態2を示す。本実施形態は実施形態1と基本的には同様の構成、作用および効果を有する。図4および図5は、筐体200の組付形態の一例を示す。まず、図4において、内層となる断面でU形状の第3U板部材230には、長手方向(矢印L方向)に延びる補強用のリブ238が形成されていると共に、流路隙間を形成するディンプル用の複数個の突起290が形成されている。補強用のリブの高さはディンプルの高さより低くなっている。これにより流路閉塞を防止できる。リブ238により第3U板部材230を強化できる。
図6は実施形態3を示す。本実施形態は実施形態1,2と基本的には同様の構成、作用および効果を有する。以下、相違する部分を中心として説明する。図6は、筐体200の高さ方向(矢印H方向)に沿って筐体200を横断するように切断した断面を示す。図6に示すように、筐体200の主骨格は、第1U板部材210と第2U板部材220とを組み付けて形成されている。本実施形態によれば、第3U板部材は設けられていない。
図8は実施形態4を示す。本実施形態は実施形態1〜3と基本的には同様の構成、作用および効果を有する。以下、相違する部分を中心として説明する。第1U板部材210の第1側壁212には、凹み212sを有するリブ膨出部212rがプレス成形によりリブとして形成されている。第2U板部材220の第2側壁222には、凹み222sを有するリブ膨出部222rがプレス成型によりリブとして形成されている。リブ膨出部212r,222rはU板部材210,220の長手方向(矢印L方向)に沿って連続して延設されている。閉鎖蓋201,202が熱膨張により矢印X1方向において伸長するときの影響で、側壁212,222が矢印W5方向に持ち上げられるような変形がなされるときであっても、リブ膨出部212r,222rは側壁212,222の伸びを確保できる利点が得られる。これにより溶接部201h,202h(図1参照)に作用する応力負荷を更に低減でき、溶接部201h,202h(図1参照)の保護に有利である。図8に示すようにリブ膨出部212r,222rは同じ高さ位置において互いに対面するように同じ向きで形成されている。また、図8−1に示すようにリブ幅212rWがリブ幅222rWより大きく設計されているため流路断面はリブにおいても確保できる。このため、流路隙間の隙間幅の変動が抑制され、カソードガスの流量、排ガスの流量の変動を抑制できる。但し、リブ膨出部212r,222r(211rW、222rW)は異なる高さ位置としても良いし、異なる向きとしても良い。
本発明は上記し且つ図面に示した各実施形態のみに限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施できる。燃料電池のスタックは、固体酸化物形燃料電池に限定されず、場合によっては、固体高分子電解質形燃料電池でも良いし、リン酸形燃料電池でも良く、溶融炭酸塩形燃料電池でも良い。改質器に供給される燃料も特に制限されず、都市ガス、プロパンガス、バイオガス、LPGガス、CNGガス等の燃料ガス、及びメタノール、エタノール、灯油等の液相状燃料を例示できる。カソードガス流路および排ガス流路のうちの一方の全部は、第1U板部材と第2U板部材とで形成されていても良い。カソードガス流路および排ガス流路のうちの他方の全部は、第2U板部材と第3U板部材とで形成されていても良い。
Claims (7)
- 発電室を有すると共に前記発電室の上部を塞ぐ閉鎖蓋を有する筐体と、
前記発電室に設けられアノードガスおよびカソードガスが供給されて発電するスタックと、
前記筐体に設けられカソードガスを前記スタックに供給させるカソードガス流路と、
前記筐体に設けられ前記発電室で発生した排ガスを外部に排出させる排ガス流路とを具備しており、
前記筐体の高さ方向に沿った断面において、
前記筐体は、上向きに開放する第1上面開口部、互いに対向する2個の第1側壁、第1側壁の下部同士を繋ぐ第1底壁をもつU字形状をなす第1U板部材と、上向きに開放する第2上面開口部、互いに対向する2個の第2側壁、第2側壁の下部同士を繋ぐ第2底壁をもつU字形状をなす第2U板部材とを具備しており、
前記第1側壁および前記第2側壁には、凹みを有するリブ膨出部が前記第1U板部材および前記第2U板部材の長手方向に沿って連続して延設されており、
前記断面において、前記筐体は、前記第1上面開口部および前記第2上面開口部が上側となるように、前記第1U板部材および前記第2U板部材がこれらの厚み方向に隙間を介して積層されて形成されており、
前記断面において、前記カソードガス流路および前記排ガス流路のうちの少なくとも一方の少なくとも一部は、前記第1側壁および前記第2側壁が互いに対面して形成された側隙間流路と、前記第1底壁および前記第2底壁が互いに対面して形成され且つ前記側隙間流路に連通する底隙間流路とを備えている燃料電池装置。 - 請求項1において、前記断面において、外部から前記発電室にかけて、前記第1U板部材、前記第2U板部材および断熱層がこの順に配置されており、前記カソードガス流路および前記排ガス流路のうちの一方の少なくとも一部は、前記断熱層と前記第2U板部材とで形成されており、前記カソードガス流路および前記排ガス流路のうちの他方の少なくとも一部は、前記第1U板部材と前記第2U板部材とで形成されている燃料電池装置。
- 請求項1または2において、前記断面において、外部から前記発電室にかけて、前記筐体は、前記第1U板部材および前記第2U板部材を具備する他に、上向きに開放する第3上面開口部、互いに対向する2個の第3側壁、前記第3側壁の下部同士を繋ぐ第3底壁をもつU字形状をなす第3U板部材とを具備しており、
前記断面において、前記筐体は、前記第1上面開口部、前記第2上面開口部および前記第3上面開口部が上側となるように、前記第1U板部材、前記第2U板部材および前記第3U板部材がこれらの厚み方向に積層されて形成されており、
前記断面において、前記カソードガス流路および前記排ガス流路のうちの一方の少なくとも一部は、
前記第1側壁および前記第2側壁が互いに対面して形成された第1側隙間流路と、前記第1底壁および前記第2底壁が互いに対面して形成され且つ前記第1側隙間流路に連通する第1底隙間流路とを備えており、
前記カソードガス流路および前記排ガス流路のうちの他方の少なくとも一部は、
前記第2側壁および前記第3側壁が互いに対面して形成された第2側隙間流路と、前記第2底壁および前記第3底壁が互いに対面して形成され且つ前記第2側隙間流路に連通する第2底隙間流路とを備えている燃料電池装置。 - 請求項3において、前記断面において、外部から前記発電室にかけて、前記第1U板部材、前記第2U板部材および前記第3U板部材がこの順に配置されており、前記カソードガス流路および前記排ガス流路のうちの一方の少なくとも一部は、前記第1U板部材と前記第2U板部材とで形成されており、前記カソードガス流路および前記排ガス流路のうちの他方の少なくとも一部は、前記第2U板部材と前記第3U板部材とで形成されている燃料電池装置。
- 請求項1〜4のうちの一項において、
前記スタックの上面から吐出されたアノードオフガスおよび/または燃料ガスを含む可燃ガスを燃焼する燃焼部が前記スタックの上方に設けられている燃料電池装置。 - 請求項1〜5のうちの一項において、前記第1U板部材および前記第2U板部材のうちの少なくとも一方は、前記第1U板部材および前記第2U板部材のうちの他方に突出することにより前記隙間流路を形成する複数の突起を有する燃料電池装置。
- 請求項1〜6のうちの一項において、前記第2U板部材は、前記第1U板部材の内側に配置され、
前記第1側壁に形成された前記リブ膨出部と前記第2側壁に形成された前記リブ膨出部とは、同じ高さ位置において互いに対面するように同じ向きで形成され、
前記第1側壁に形成された前記リブ膨出部のリブ幅は、前記第2側壁に形成された前記リブ膨出部のリブ幅よりも大きい燃料電池装置。
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