JP6203627B2 - Fuel cell oxidant supply header, fuel cell, and method for supplying oxidant to fuel cell - Google Patents

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Description

本発明は、燃料電池の酸化剤供給ヘッダ、燃料電池及び燃料電池への酸化剤供給方法に関するものである。   The present invention relates to an oxidant supply header for a fuel cell, a fuel cell, and a method for supplying oxidant to the fuel cell.

燃料電池は、電気化学反応による発電方式を利用した発電装置であり、優れた発電効率及び環境対応等の特性を有している。このため、２１世紀を担う都市型のエネルギー供給システムとして、実用化に向けた研究開発が進んでいる。
このような燃料電池は、燃料側の電極である燃料極と、空気（酸化剤）側の電極である空気極と、これらの間にありイオンのみを通す電解質とにより構成されており、電解質の種類によって様々な形式が開発されている。 A fuel cell is a power generation device that uses a power generation method based on an electrochemical reaction, and has excellent power generation efficiency and environmental characteristics. For this reason, research and development for practical use is progressing as an urban energy supply system for the 21st century.
Such a fuel cell is composed of a fuel electrode that is an electrode on the fuel side, an air electrode that is an electrode on the air (oxidant) side, and an electrolyte that passes only ions between them. Various formats have been developed depending on the type.

このうち、固体酸化物形燃料電池（Solid Oxide Fuel Cell：以下「ＳＯＦＣ」という。）は、電解質としてジルコニアセラミックスなどのセラミックスが用いられ、天然ガス、石油、メタノール、石炭ガス化ガスなどを燃料として運転される燃料電池である。このＳＯＦＣは、イオン伝導率を高めるために作動温度が約９００〜１０００℃程度と高く、用途の広い高効率な高温型燃料電池として知られている。
このような燃料電池に適用される燃料電池への空気供給方法としては、例えば、特許文献１に開示されたものが知られている。 Among these, solid oxide fuel cells (hereinafter referred to as “SOFC”) use ceramics such as zirconia ceramics as the electrolyte, and use natural gas, petroleum, methanol, coal gasification gas, etc. as fuel. A fuel cell to be operated. This SOFC is known as a high-efficiency high-temperature fuel cell with a wide range of uses, with an operating temperature as high as about 900 to 1000 ° C. in order to increase ionic conductivity.
As a method of supplying air to the fuel cell applied to such a fuel cell, for example, the one disclosed in Patent Document 1 is known.

特開２０１３−１７１６７６号公報JP 2013-171676 A

図１０に示すように、上記特許文献１に開示された燃料電池（燃料電池モジュール）１０は、断熱材のケーシング（容器）１１と、略円筒状に形成された複数のセルチューブ（燃料電池セルスタック）１２と、セルチューブ１２の両端を支持する上下の管板１３，１４と、これら上下の管板１３，１４の間に配置された上下の断熱体１５，１６と、ケーシング１１の下部に設けられ、燃料排出ヘッダ（第一空間）２０を収納して空気流路（後述する空気供給流路４０および空気流通孔４１）を形成する二重容器構造の支持架台３０と、を備えている。
また、上断熱体１５は、後述する空気排出ヘッダ２３を形成するため、第１上断熱体１５Ａと第２上断熱体１５Ｂとに二分割されている。すなわち、空気排出ヘッダ２３は、第１上断熱体１５Ａと第２上断熱体１５Ｂとの間に形成されている。 As shown in FIG. 10, the fuel cell (fuel cell module) 10 disclosed in Patent Document 1 includes a casing (container) 11 of a heat insulating material and a plurality of cell tubes (fuel cell cells) formed in a substantially cylindrical shape. Stack) 12, upper and lower tube plates 13 and 14 that support both ends of the cell tube 12, upper and lower heat insulators 15 and 16 disposed between the upper and lower tube plates 13 and 14, and a lower portion of the casing 11. And a support pedestal 30 having a double container structure that houses the fuel discharge header (first space) 20 and forms an air flow path (an air supply flow path 40 and an air circulation hole 41 described later). .
The upper heat insulator 15 is divided into two parts, a first upper heat insulator 15A and a second upper heat insulator 15B, in order to form an air discharge header 23 described later. That is, the air discharge header 23 is formed between the first upper heat insulator 15A and the second upper heat insulator 15B.

ケーシング１１と上下の断熱体１５，１６との間には、具体的には第１断熱体１５Ａと下断熱体１６との間には、発電室１７が形成されている。ケーシング１１と上管板１３との間には、燃料供給ヘッダ（燃料供給室）１８が形成され、上面に燃料供給管１９が接続されている。下管板１４の下側には、燃料排出ヘッダ２０の空間が形成されている。
そして、下管板１４と下断熱体１６との間には、空気供給ヘッダ２２が形成され、上管板１３と上断熱体１５との間には、空気排出ヘッダ２３が形成されている。なお、図中の符号２４は、空気排出ヘッダ２３に接続された空気排出管である。 Between the casing 11 and the upper and lower heat insulators 15, 16, specifically, a power generation chamber 17 is formed between the first heat insulator 15 A and the lower heat insulator 16. A fuel supply header (fuel supply chamber) 18 is formed between the casing 11 and the upper tube plate 13, and a fuel supply pipe 19 is connected to the upper surface. A space for the fuel discharge header 20 is formed below the lower tube plate 14.
An air supply header 22 is formed between the lower tube plate 14 and the lower heat insulator 16, and an air discharge header 23 is formed between the upper tube plate 13 and the upper heat insulator 15. Reference numeral 24 in the drawing is an air discharge pipe connected to the air discharge header 23.

上管板１３は、略長方形の水平断面形状を有する角柱状のケーシング１１において、長手方向の上側（図１０の上方）に配置された板状の部材であり、燃料供給ヘッダ１８の下面部材でとなる。
また、下管板１４は、同じく長手方向の下側（図１０の下方）に配置された板状の部材であり、燃料排出ヘッダ２０の上面部材とともに空気供給ヘッダ２２の下面部材となる。また、下管板１４は、後述する空気供給流路４０の上端部を封止し、外周部が鍔部２０ａとして機能する部材である。
下管板１４には、セルチューブ１２の一方の端部が気密に固定支持されている。燃料ガスはセルチューブ１２の内面を流れることで、発電室を経由して燃料供給ヘッダ１８から燃料排出ヘッダ２０に流通している。
なお、この場合の長手方向については、略角柱形状となるケーシング１１の上下方向と読み替えることも可能である。 The upper tube plate 13 is a plate-like member disposed on the upper side in the longitudinal direction (upward in FIG. 10) in the prismatic casing 11 having a substantially rectangular horizontal cross-sectional shape, and is a lower surface member of the fuel supply header 18. It becomes.
Further, the lower tube plate 14 is a plate-like member that is also disposed on the lower side in the longitudinal direction (downward in FIG. 10), and becomes the lower surface member of the air supply header 22 together with the upper surface member of the fuel discharge header 20. The lower tube plate 14 is a member that seals an upper end portion of an air supply channel 40 to be described later, and an outer peripheral portion functions as the flange portion 20a.
One end of the cell tube 12 is fixed and supported on the lower tube plate 14 in an airtight manner. The fuel gas flows from the fuel supply header 18 to the fuel discharge header 20 via the power generation chamber by flowing through the inner surface of the cell tube 12.
In addition, about the longitudinal direction in this case, it can also be read with the up-down direction of the casing 11 used as a substantially prismatic shape.

セルチューブ１２は、多孔質セラミックスから形成された略円筒状の管であり、長手方向における中央部には発電を行う燃料電池セル（図示せず）が設けられている。
セルチューブ１２は、一方の開口端が燃料供給ヘッダ１８に開口するとともに、他方の開口端が燃料排出ヘッダ２０内に開口するように、上下の管板１３，１４に穿設した貫通孔よって支持されている。また、セルチューブ１２は、燃料電池セルが発電室１７内にのみ位置するように配置されている。 The cell tube 12 is a substantially cylindrical tube formed of porous ceramics, and a fuel cell (not shown) that generates power is provided at the center in the longitudinal direction.
The cell tube 12 is supported by through holes formed in the upper and lower tube plates 13 and 14 such that one open end opens into the fuel supply header 18 and the other open end opens into the fuel discharge header 20. Has been. Further, the cell tube 12 is arranged so that the fuel cell is located only in the power generation chamber 17.

上断熱体１５は、ケーシング１１の長手方向の上側（図１０の上方）に配置され、断熱材料を用いてブランケット状あるいはボード状などに形成された部材である。下断熱材１６は、ケーシング１１の長手方向の下側（図１０の下方）に配置され、断熱材料を用いてブランケット状あるいはボード状などに形成された部材であり、空気供給ヘッダ２２の上面部材ともなる。
上断熱体１５および下断熱体１６には、セルチューブ１２を挿通させる孔１５ａ，１６ａが形成され、孔１５ａ，１６ａの直径は、空気の流通を可能にするためセルチューブ１２の直径よりも大きく形成されている。
このような構成にすることで、セルチューブ１２と孔１５ａ，１６ａとの間を通って発電室１７に流入する空気に下断熱体１６の熱が伝達されやすくなるので、発電室１７の温度を高温に保ちやすくなる。 The upper heat insulator 15 is a member that is disposed on the upper side in the longitudinal direction of the casing 11 (upper side in FIG. 10) and is formed in a blanket shape or a board shape using a heat insulating material. The lower heat insulating material 16 is a member disposed on the lower side in the longitudinal direction of the casing 11 (lower side in FIG. 10) and formed in a blanket shape or a board shape using a heat insulating material, and is an upper surface member of the air supply header 22. It also becomes.
The upper heat insulator 15 and the lower heat insulator 16 are formed with holes 15a and 16a through which the cell tube 12 is inserted. The diameters of the holes 15a and 16a are larger than the diameter of the cell tube 12 in order to allow air to flow. Is formed.
With this configuration, the heat of the lower heat insulator 16 is easily transferred to the air flowing into the power generation chamber 17 through the space between the cell tube 12 and the holes 15a and 16a. It becomes easy to keep at high temperature.

ケーシング１１の下端部側（下部構造）は、支持架台３０の内部に燃料排出ヘッダ２０を収納して空気流路を形成する金属部材による二重箱（二重壁）構造となっている。
燃料排出ヘッダ２０は、上面に下管板１４を備えた中空箱形（略直方体形状）の部材であり、略同形状にして上面を開口させた支持架台３０の内部空間（略直方体形状）に収納設置されている。 The lower end side (lower structure) of the casing 11 has a double box (double wall) structure made of a metal member that houses the fuel discharge header 20 in the support frame 30 to form an air flow path.
The fuel discharge header 20 is a hollow box-shaped (substantially rectangular parallelepiped shape) member having a lower tube plate 14 on the upper surface, and is formed in an internal space (substantially rectangular parallelepiped shape) of the support frame 30 having the substantially same shape and having the upper surface opened. Storage is installed.

すなわち、燃料排出ヘッダ２０は、支持架台３０より若干小さい略同形状の中空部材であり、下管板１４がその上面開口を塞ぐようにして、上端部等の適所に固定して取り付けられている。
この場合、下管板１４の平面形状を燃料排出ヘッダ２０より大きくすることで、外周部が全周にわたって水平方向外向きに突出することとなり、この突出部が燃料排出ヘッダ２０の鍔部２０ａを形成している。なお、図１０中の符号２１は、燃料排出ヘッダ２０の底面に接続された燃料排出管である。 That is, the fuel discharge header 20 is a hollow member having substantially the same shape that is slightly smaller than the support frame 30 and is fixedly attached to an appropriate position such as the upper end portion so that the lower tube plate 14 closes the upper surface opening. .
In this case, by making the planar shape of the lower tube plate 14 larger than that of the fuel discharge header 20, the outer peripheral portion protrudes outward in the horizontal direction over the entire periphery, and this protruding portion forms the flange portion 20 a of the fuel discharge header 20. Forming. In addition, the code | symbol 21 in FIG. 10 is the fuel discharge pipe connected to the bottom face of the fuel discharge header 20. FIG.

つづいて、図１０の発電室１７の下部に配置される空気供給ヘッダ２２、空気供給流路（第二空間）４０、燃料排出ヘッダ２０について、図１１から図１３を用いてさらに詳細に説明する。
支持架台３０は、上面が開放されている箱型の部材であって、側面３１および底面３２により構成されている。側面３１の上端部には、側壁鍔部３１ａが形成されている。側壁鍔部３１ａには外周側より低い段差部３３が全周にわたって設けられている。この段差部３３は、支持架台３０の内部に燃料排出ヘッダ２０を収納する際、燃料排出ヘッダ２０の上端外周部に設けた鍔部２０ａを設置して係止するための部分である。 Next, the air supply header 22, the air supply flow path (second space) 40, and the fuel discharge header 20 disposed in the lower part of the power generation chamber 17 in FIG. 10 will be described in more detail with reference to FIGS. 11 to 13. .
The support frame 30 is a box-shaped member having an open upper surface, and includes a side surface 31 and a bottom surface 32. A side wall flange 31 a is formed at the upper end of the side surface 31. A stepped portion 33 lower than the outer peripheral side is provided on the side wall flange 31a over the entire circumference. The step portion 33 is a portion for installing and locking the flange portion 20a provided on the outer peripheral portion of the upper end of the fuel discharge header 20 when the fuel discharge header 20 is housed in the support frame 30.

また、支持架台３０の底面３２には空気供給口３４が設けられ、下方へ向けた空気供給ノズル３５が接続されている。空気供給ノズル３５の側面には、空気供給管３６が接続されている。さらに、上述した燃料排出ヘッダ２０の燃料排出管２１は、空気供給口３４および空気供給ノズル３５の内部を通り、空気供給ノズル３５の底部３５ａを下方へ貫通して図示しない外部機器に接続されている。   An air supply port 34 is provided on the bottom surface 32 of the support frame 30, and an air supply nozzle 35 directed downward is connected thereto. An air supply pipe 36 is connected to the side surface of the air supply nozzle 35. Further, the fuel discharge pipe 21 of the fuel discharge header 20 described above passes through the inside of the air supply port 34 and the air supply nozzle 35, passes through the bottom 35 a of the air supply nozzle 35, and is connected to an external device (not shown). Yes.

空気供給口３４および空気供給ノズル３５は、燃料排出管２１より大径とされる。このため、燃料排出管２１の外周面と空気供給ノズル３５の内周面との間には、空気供給管３６から供給された空気を空気供給ヘッダ２２へ導く断面形状がリング状である空気導入空間部３７が形成されている。この空気導入空間部３７は、支持架台３０の内周面と燃料排出ヘッダ２０の外周面との間に形成された空気供給流路４０の間隙部と空気供給口３４を介して連通している。従って、空気供給管３６から供給された空気は、空気導入空間部３７から、燃料排出ヘッダ２０の外周（底面および側面）に形成された空気供給流路４０へ流入する。   The air supply port 34 and the air supply nozzle 35 are larger in diameter than the fuel discharge pipe 21. For this reason, between the outer peripheral surface of the fuel discharge pipe 21 and the inner peripheral surface of the air supply nozzle 35, an air introduction having a ring-shaped cross section for guiding the air supplied from the air supply pipe 36 to the air supply header 22. A space 37 is formed. The air introduction space portion 37 communicates with a gap portion of an air supply passage 40 formed between the inner peripheral surface of the support frame 30 and the outer peripheral surface of the fuel discharge header 20 via an air supply port 34. . Therefore, the air supplied from the air supply pipe 36 flows from the air introduction space portion 37 into the air supply passage 40 formed on the outer periphery (bottom surface and side surface) of the fuel discharge header 20.

また、空気供給流路４０は、支持架台３０における側壁３１の上端部に設けられる側壁鍔部３１ａにおいて、段差部３３の上面に上述した鍔部２０ａが設置されることから、空気供給流路４０から空気供給ヘッダ２２へ、すなわち、空気供給ヘッダ２２に空気を供給するため、側壁鍔部３１ａの段差部３３に設けた複数の空気流通孔（酸化剤流通流路）４１を備えている。この空気流通孔４１は、図１３に示すように、平面視が略長方形の支持架台３０において、空気供給室２２の周囲に開口するように配置して設けられている。空気供給流路４０は、空気流通孔４１を介して発電室１７と連通しており、酸化剤が空気供給ヘッダ２２を経由して発電室１７に供給される。
空気流通孔４１は、段差部３３に設けた凹溝状のスリット４１ａと、鍔部２０ａの壁面とにより形成されている。 In addition, the air supply channel 40 has the above-described flange portion 20a on the upper surface of the stepped portion 33 in the side wall flange portion 31a provided at the upper end portion of the side wall 31 of the support gantry 30, and thus the air supply channel 40 In order to supply air to the air supply header 22, that is, to the air supply header 22, a plurality of air flow holes (oxidant flow channels) 41 provided in the stepped portion 33 of the side wall flange 31 a are provided. As shown in FIG. 13, the air circulation hole 41 is provided so as to open around the air supply chamber 22 in the support base 30 having a substantially rectangular shape in plan view. The air supply channel 40 communicates with the power generation chamber 17 via the air circulation hole 41, and the oxidant is supplied to the power generation chamber 17 via the air supply header 22.
The air flow hole 41 is formed by a groove-shaped slit 41a provided in the step portion 33 and a wall surface of the flange portion 20a.

なお、燃料電池１０は、セルチューブ１２の内側に燃料供給ヘッダ１８から燃料ガスを導入して燃料排出ヘッダ２０へ排出するとともに、空気供給ヘッダ２２から発電室１７内に空気を導入してセルチューブ１２の外側を空気排出ヘッダ２３へ向けて下方から上方へ流し、燃料ガスと酸化剤の空気とを電気化学的に反応させて発電する。   The fuel cell 10 introduces fuel gas from the fuel supply header 18 to the inside of the cell tube 12 and discharges it to the fuel discharge header 20, and introduces air into the power generation chamber 17 from the air supply header 22. The outside of 12 is flowed from the lower side to the upper side toward the air discharge header 23, and fuel gas and oxidant air are reacted electrochemically to generate electricity.

さて、図１４に示すように、下管板１４の鍔部２０ａの外周端と、支持架台３０の側壁鍔部３１ａの内周端とは、周方向の全体（スリット４１ａが形成されている部分を除く）にわたって溶接により接合されている。そのため、下管板１４の鍔部２０ａおよび支持架台３０の側壁鍔部３１ａが、溶接時の熱で変形する。また、鍔部２０ａは面接触で段差部３３に乗っている状態であり、前工程の溶接作業時の熱で下管板１４の鍔部２０ａが変形し、反りが出てしまい、面接触部に不均一な接触箇所が発生してしまう。なお、図１４中の符号４２は、溶接部を示している。
その結果、各スリット４１ａの断面積に差が生じたり、不均一な接触箇所における隙間が生じたりして、通過する空気の流量に偏りが発生する。その結果、発電室１７の温度や発電性能に影響を与えるおそれがあった。 Now, as shown in FIG. 14, the outer peripheral end of the flange portion 20a of the lower tube plate 14 and the inner peripheral end of the side wall flange portion 31a of the support frame 30 are the whole in the circumferential direction (the portion where the slit 41a is formed). Are joined by welding. Therefore, the flange part 20a of the lower tube sheet 14 and the side wall flange part 31a of the support frame 30 are deformed by heat during welding. Further, the flange portion 20a is in a state of being on the stepped portion 33 by surface contact, and the flange portion 20a of the lower tube sheet 14 is deformed by the heat at the time of welding work in the previous process, causing warpage, and the surface contact portion. Will cause uneven contact. In addition, the code | symbol 42 in FIG. 14 has shown the welding part.
As a result, a difference occurs in the cross-sectional area of each slit 41a, or a gap at a non-uniform contact location occurs, resulting in a deviation in the flow rate of the air passing therethrough. As a result, the temperature and power generation performance of the power generation chamber 17 may be affected.

また、二重構造となっている場合、発電室１７の下部を組み立てる際、集電棒や燃料排出管２１は、燃料排出ヘッダ２０と支持架台３２の両者を貫通させ溶接する必要があった。しかし、溶接作業性が悪く、溶接不良が生じて気密性を保てないおそれがあった。   Further, in the case of a double structure, when assembling the lower part of the power generation chamber 17, the current collecting rod and the fuel discharge pipe 21 need to penetrate both the fuel discharge header 20 and the support frame 32 and be welded. However, welding workability is poor and there is a possibility that poor welding occurs and the airtightness cannot be maintained.

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、発電室内に供給される空気を、周方向において均一化することができる燃料電池の酸化剤供給ヘッダ、燃料電池及び燃料電池への酸化剤供給方法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 is directed to an oxidant supply header for a fuel cell, a fuel cell, and a fuel cell that can uniformize the air supplied into the power generation chamber in the circumferential direction. An object is to provide a method for supplying an oxidant.

本発明は、上記の課題を解決するため、下記の手段を採用した。
本発明に係る燃料電池の酸化剤供給ヘッダは、フレーム構造の酸化剤ダクトと、前記酸化剤ダクトの外側面に接続され、前記酸化剤ダクトに酸化剤を供給する酸化剤供給管と、前記酸化剤ダクトに形成され、前記酸化剤ダクトの内側面によって囲まれる空間に連通する複数の連通孔と、前記連通孔が形成された前記酸化剤ダクトの面と対向して設置された仕切り面とを備えることを特徴とする。 In order to solve the above problems, the present invention employs the following means.
An oxidant supply header of a fuel cell according to the present invention includes an oxidant duct having a frame structure, an oxidant supply pipe connected to an outer surface of the oxidant duct and supplying the oxidant duct with the oxidant, and the oxidant A plurality of communication holes that are formed in the oxidant duct and communicate with a space surrounded by an inner surface of the oxidant duct, and a partition surface that is installed to face the surface of the oxidant duct in which the communication hole is formed. It is characterized by providing.

この構成によれば、酸化剤ダクトがフレーム構造で設けられて、酸化剤ダクトの外側面にて酸化剤供給管が接続されており、酸化剤ダクトの内方に形成される空間と酸化剤ダクトとが、複数個の連通孔を介して連通されている。
酸化剤ダクトに形成された連通孔の形状（径）によって、酸化剤の圧力損失が決まるため、酸化剤ダクトの内側面によって囲まれる空間に均一に空気を供給できる。
また、空気孔から吹き出された空気は、仕切り面に衝突した後、空気ダクトの内方に形成される空間に向かって進む、すなわち、仕切り面に衝突して四方八方に拡散した後、空気ダクトの内方に形成される空間に向かって進むことになる。これにより、複数個の連通孔を介して発電室内に供給される空気を、周方向においてさらに均一化することができる。
さらに、酸化剤供給管が酸化剤ダクトの外側面に接続されることから、従来と異なって二重構造とならないため、集電棒や燃料排出管の貫通構造がなくなり、溶接作業が不要となる。 According to this configuration, the oxidant duct is provided in a frame structure, the oxidant supply pipe is connected to the outer surface of the oxidant duct, and the space formed inside the oxidant duct and the oxidant duct Are communicated through a plurality of communication holes.
Since the pressure loss of the oxidant is determined by the shape (diameter) of the communication hole formed in the oxidant duct, air can be uniformly supplied to the space surrounded by the inner surface of the oxidant duct.
The air blown out from the air holes collides with the partition surface and then travels toward the space formed inside the air duct. That is, after colliding with the partition surface and diffusing in all directions, the air duct It will proceed toward the space formed inside. Thereby, the air supplied into the power generation chamber through the plurality of communication holes can be made more uniform in the circumferential direction.
Furthermore, since the oxidant supply pipe is connected to the outer surface of the oxidant duct, unlike the conventional case, a double structure is not required, so that the through-hole structure of the current collecting rod and the fuel discharge pipe is eliminated, and welding work is unnecessary.

上記発明において、前記連通孔は、矩形状とされた前記酸化剤ダクトの４つの角部において密となり、長辺方向における中央部に向かって疎となるようにして設けられてもよい。   In the above invention, the communication holes may be provided so as to be dense at the four corners of the rectangular oxidant duct and sparse toward the center in the long side direction.

この構成によれば、複数個の連通孔を介して発電室内に供給される空気の、周方向における均一化を最適化することができる。   According to this configuration, it is possible to optimize the uniformity in the circumferential direction of the air supplied into the power generation chamber through the plurality of communication holes.

本発明に係る燃料電池は、上記いずれかの燃料電池の酸化剤供給ヘッダを具備していることを特徴とする。   A fuel cell according to the present invention includes the oxidant supply header of any one of the above fuel cells.

この構成によれば、複数個の空気孔を介して発電室内に供給される空気を、周方向において均一化することができる燃料電池の酸化剤供給ヘッダを具備しているので、燃料電池の発電性能および信頼性を向上させることができる。   According to this configuration, since the fuel cell oxidant supply header that can uniformize the air supplied into the power generation chamber through the plurality of air holes in the circumferential direction is provided, Performance and reliability can be improved.

上記発明において、前記酸化剤供給ヘッダと、該酸化剤供給ヘッダの下方に位置する燃料排出ヘッダとの間に、断熱材が設けられてもよい。   In the above invention, a heat insulating material may be provided between the oxidant supply header and a fuel discharge header located below the oxidant supply header.

この構成によれば、発電室の保温性を向上させることができ、燃料電池の発電性能および信頼性をさらに向上させることができる。   According to this configuration, the heat retention of the power generation chamber can be improved, and the power generation performance and reliability of the fuel cell can be further improved.

本発明に係る燃料電池への酸化剤供給方法は、フレーム構造の酸化剤ダクトと、前記酸化剤ダクトの外側面に接続され、前記酸化剤ダクトに酸化剤を供給する酸化剤供給管と、前記酸化剤ダクトに形成され、前記酸化剤ダクトの内側面によって囲まれる空間に連通する複数の連通孔と、前記連通孔が形成された前記酸化剤ダクトの面と対向して設置された仕切り面とを備える燃料電池への酸化剤供給方法であって、前記連通孔から吹き出された酸化剤が、前記仕切り面に衝突した後、前記酸化剤ダクトの内側面によって囲まれる空間に向かって進むことを特徴とする。   The method of supplying an oxidant to a fuel cell according to the present invention includes an oxidant duct having a frame structure, an oxidant supply pipe connected to an outer surface of the oxidant duct and supplying the oxidant to the oxidant duct, A plurality of communication holes formed in the oxidant duct and communicated with a space surrounded by an inner surface of the oxidant duct; and a partition surface disposed to face a surface of the oxidant duct in which the communication hole is formed. A method of supplying an oxidant to a fuel cell, wherein the oxidant blown out from the communication hole travels toward a space surrounded by an inner surface of the oxidant duct after colliding with the partition surface. Features.

本発明によれば、発電室内に供給される空気を、周方向において均一化することができる。   According to the present invention, the air supplied into the power generation chamber can be made uniform in the circumferential direction.

（ａ）は本発明の第１実施形態に係る燃料電池の空気供給ヘッダの平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ矢視線断面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ矢視線断面図である。(A) is a top view of the air supply header of the fuel cell which concerns on 1st Embodiment of this invention, (b) is the sectional view on the AA arrow line of (a), (c) is BB of (a). It is arrow sectional drawing. 図１（ｂ）に二点鎖線で示す円Ａを拡大して示す図である。FIG. 2 is an enlarged view of a circle A indicated by a two-dot chain line in FIG. 図１（ｃ）に二点鎖線で示す円Ｂを拡大して示す図である。It is a figure which expands and shows the circle | round | yen B shown with a dashed-two dotted line in FIG.1 (c). 本発明の第１実施形態に係る燃料電池の空気供給ヘッダを具備している燃料電池の要部を拡大して示す断面図である。It is sectional drawing which expands and shows the principal part of the fuel cell provided with the air supply header of the fuel cell which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１実施形態に係る燃料電池の空気供給ヘッダの一部を拡大して示す斜視図である。It is a perspective view which expands and shows a part of air supply header of the fuel cell which concerns on 1st Embodiment of this invention. 図５に示す燃料電池の空気排出ヘッダおよび図１０を用いて説明した燃料電池の空気排出ヘッダの平面図である。It is a top view of the air discharge header of the fuel cell shown in FIG. 5, and the air discharge header of the fuel cell demonstrated using FIG. 図６のＣ−Ｃ矢視線断面図である。It is CC sectional view taken on the line of FIG. 本発明の第２実施形態に係る燃料電池の空気供給ヘッダの断面図であって、図３に対応した図である。FIG. 4 is a cross-sectional view of an air supply header of a fuel cell according to a second embodiment of the present invention, corresponding to FIG. 3. 本発明の第３実施形態に係る燃料電池の空気供給ヘッダの断面図であって、図３に対応した図である。It is sectional drawing of the air supply header of the fuel cell which concerns on 3rd Embodiment of this invention, Comprising: It is a figure corresponding to FIG. 従来の燃料電池の概略を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the outline of the conventional fuel cell. 図１０に示す燃料電池の下部構造拡大図であり、酸化剤の供給流路となる間隙部がある部分の断面図である。FIG. 11 is an enlarged view of the lower structure of the fuel cell shown in FIG. 10, and is a cross-sectional view of a portion having a gap serving as an oxidant supply channel. 図１０に示す燃料電池の下部構造拡大図であり、酸化剤の供給流路となる間隙部がない部分の断面図である。FIG. 11 is an enlarged view of the lower structure of the fuel cell shown in FIG. 10, and is a cross-sectional view of a portion without a gap serving as an oxidant supply channel. 図１０に示す燃料電池の下部構造について、要部の拡大断面を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the expanded cross section of the principal part about the lower structure of the fuel cell shown in FIG. 図１２に示す燃料電池の下部構造を示す部分拡大断面図である。It is a partial expanded sectional view which shows the lower part structure of the fuel cell shown in FIG.

〔第１実施形態〕
以下、本発明の第１実施形態に係る燃料電池の空気供給ヘッダ５０および燃料電池への空気供給方法について、図１から図５を参照しながら説明する。なお、以下では、燃料電池に供給される酸化剤の一例として空気の場合について説明するが、本発明は他の酸化剤でもよい。
図１に示すように、本実施形態に係る燃料電池の空気供給ヘッダ５０（以下、「空気供給ヘッダ５０」という。）には、矩形管によって額縁形状を形成する空気ダクト５２が設けられる。空気供給管５１は、空気ダクト５２の外側面５４に連結するように設けられ、空気が空気供給管５１を介して、空気ダクト５２に供給される。空気ダクト５２は、矩形管により例えば四角形のフレーム形状を形成することで額縁形状とされている。 [First Embodiment]
Hereinafter, an air supply header 50 of a fuel cell according to a first embodiment of the present invention and an air supply method to the fuel cell will be described with reference to FIGS. 1 to 5. In the following, the case of air will be described as an example of the oxidant supplied to the fuel cell, but the present invention may be other oxidants.
As shown in FIG. 1, the air supply header 50 (hereinafter referred to as “air supply header 50”) of the fuel cell according to the present embodiment is provided with an air duct 52 that forms a frame shape by a rectangular tube. The air supply pipe 51 is provided so as to be connected to the outer surface 54 of the air duct 52, and air is supplied to the air duct 52 through the air supply pipe 51. The air duct 52 has a frame shape, for example, by forming a rectangular frame shape with a rectangular tube.

空気供給ヘッダ５０は、空気ダクト５２と、空気ダクト５２を構成する矩形管の外側面５４が少なくとも下面５７よりも下側に伸びた延長部５９を有している。外側面５４における延長部５９の端部は、下面５７と平行して設けられる仕切り面５３と接続されている。仕切り面５３は４枚の長尺板材が組み合わされた額縁形状を有しており、各長尺板材の幅は下面５７の外側面５４から内側に伸びる長さとほぼ同等の長さを有している。
本実施形態において、空気供給管５１は、空気供給ヘッダ５０の短辺側に位置する一対の外側面５４にそれぞれ２つずつ接続されている。 The air supply header 50 includes an air duct 52 and an extension 59 in which an outer surface 54 of a rectangular tube constituting the air duct 52 extends at least below the lower surface 57. An end portion of the extension portion 59 on the outer side surface 54 is connected to a partition surface 53 provided in parallel with the lower surface 57. The partition surface 53 has a frame shape in which four long plates are combined, and the width of each long plate has a length substantially equal to the length extending inward from the outer surface 54 of the lower surface 57. Yes.
In the present embodiment, two air supply pipes 51 are connected to each of the pair of outer side surfaces 54 located on the short side of the air supply header 50.

空気ダクト５２は、矩形管によって形成される内部が空洞の空間であり、外側面５４と、上面５５と、内側面５６と、下面５７と、により形成（区画）されている。
なお、下面５７の外端（外周端）は、外側面５４の高さ方向における中間点よりも下方で、かつ、下面５７と仕切り面５３との間に一定（所定）の隙間が形成されるようにして外側面５４に接続されている。 The air duct 52 is a hollow space formed by a rectangular tube, and is formed (partitioned) by an outer surface 54, an upper surface 55, an inner surface 56, and a lower surface 57.
The outer end (outer peripheral end) of the lower surface 57 is below the midpoint in the height direction of the outer surface 54, and a fixed (predetermined) gap is formed between the lower surface 57 and the partition surface 53. In this way, it is connected to the outer surface 54.

図１（ａ）に示すように、下面５７には、板厚方向に貫通する連通孔５８が、空気供給ヘッダ５０の４つの角部（隅部）において密となり、空気供給ヘッダ５０の長手方向における中央部に向かって疎となるようにして設けられている。
そして、図４または図５に示すように、空気供給管５１から空気ダクト５２に流入した空気は、連通孔５８から下方、すなわち、仕切り面５３に向かって吹き出され、仕切り面５３に衝突した後、空気供給ヘッダ５０の内側（内方）、すなわち空気ダクト５２の内側面５６で囲まれる空間に向かって進み、セルチューブ１２と孔１６ａ（図１０参照）との間を通って発電室１７に流入する。
なお、図４中の符号６１は燃料排出ヘッダ、符号６２は断熱材を示している。 As shown in FIG. 1A, on the lower surface 57, communication holes 58 penetrating in the thickness direction are dense at the four corners (corners) of the air supply header 50, and the longitudinal direction of the air supply header 50 is It is provided so as to become sparse toward the central part.
Then, as shown in FIG. 4 or FIG. 5, after the air flowing into the air duct 52 from the air supply pipe 51 is blown downward from the communication hole 58, that is, toward the partition surface 53 and collides with the partition surface 53. The air supply header 50 moves toward the inside (inward), that is, the space surrounded by the inner surface 56 of the air duct 52, and passes between the cell tube 12 and the hole 16 a (see FIG. 10) to the power generation chamber 17. Inflow.
In addition, the code | symbol 61 in FIG. 4 has shown the fuel discharge header, and the code | symbol 62 has shown the heat insulating material.

ここで、本実施形態に係る（燃料電池の）空気排出ヘッダ２３および図１０を用いて説明した（燃料電池の）空気排出ヘッダ２３について、図６および図７を参照しながら説明する。
図６に示すように、空気排出ヘッダ２３は、空気供給ヘッダ５０と同様、直方体形状を呈する部材であり、周縁部には、４つの空気排出管２４と連通する空気ダクト７２が１本、周方向全体にわたって連続するようにして設けられている。
空気排出ヘッダ２３は、平面視矩形状を呈する１枚の仕切り面７３と、仕切り面７３の４つの辺（周縁）に立設された側板７４と、を備えている。 Here, the air discharge header 23 (of the fuel cell) according to the present embodiment and the air discharge header 23 (of the fuel cell) described with reference to FIG. 10 will be described with reference to FIGS. 6 and 7.
As shown in FIG. 6, the air discharge header 23 is a member that has a rectangular parallelepiped shape, like the air supply header 50, and has one air duct 72 that communicates with the four air discharge pipes 24 at the periphery. It is provided so as to be continuous over the entire direction.
The air discharge header 23 includes a single partition surface 73 having a rectangular shape in plan view, and side plates 74 erected on four sides (peripheries) of the partition surface 73.

図７に示すように、空気ダクト７２は、断面視矩形状を呈する空間で、側板７４の上端から仕切り面７３と平行になるようにして内側（内方）に延びる天板７５と、天板７５の内端（内周端）から側板７４と平行になるようにして下側（下方）に延びて、下端が仕切り面７３に接続される側板７６と、により形成（区画）されている。   As shown in FIG. 7, the air duct 72 is a space having a rectangular shape in a sectional view, and a top plate 75 extending inward (inward) from the upper end of the side plate 74 so as to be parallel to the partition surface 73, and the top plate 75 is formed (partitioned) by a side plate 76 that extends downward (downward) so as to be parallel to the side plate 74 from the inner end (inner peripheral end) of the 75 and has a lower end connected to the partition surface 73.

図６に示すように、側板７６には、板厚方向に貫通する連通孔７８が、対向する一対の長辺側に一定（所定）のピッチで多数設けられている。
そして、空気排出ヘッダ２３から連通孔７８を介して空気ダクト７２に流入した空気は、最寄りの空気排出管２４に向かって進み、最寄りの空気排出管２４から排出される。 As shown in FIG. 6, the side plate 76 is provided with a plurality of communication holes 78 penetrating in the thickness direction at a constant (predetermined) pitch on a pair of opposed long sides.
Then, the air that flows into the air duct 72 from the air discharge header 23 through the communication hole 78 proceeds toward the nearest air discharge pipe 24 and is discharged from the nearest air discharge pipe 24.

本実施形態によれば、仕切り面５３の周縁部に、周方向全体にわたって連続するようにして設けられて、側板５４に接続された空気供給管５１と連通する１本の空気ダクト５２が設けられており、空気ダクト５２の内方に形成される空間と空気ダクト５２とが、複数個の連通孔５８を介して連通されている。
空気ダクト５２に形成された連通孔５８の形状（径）によって、空気の圧力損失が決まるため、空気ダクト５２の内側面によって囲まれる空間に均一に空気を供給できる。 According to the present embodiment, one air duct 52 is provided on the peripheral portion of the partition surface 53 so as to be continuous over the entire circumferential direction and communicated with the air supply pipe 51 connected to the side plate 54. The air duct 52 communicates with the air duct 52 through a plurality of communication holes 58.
Since the pressure loss of the air is determined by the shape (diameter) of the communication hole 58 formed in the air duct 52, air can be supplied uniformly to the space surrounded by the inner surface of the air duct 52.

また、連通孔５８から吹き出された空気は、仕切り面５３に衝突した後、空気ダクト５２の内方に形成される空間に向かって進む、すなわち、仕切り面５３に衝突して四方八方に拡散した後、空気ダクト５２の内方に形成される空間に向かって進むことになる。
これにより、複数個の連通孔５８を介して発電室１７内に供給される空気を、周方向においてさらに均一化することができる。その結果、発電室１７の温度や発電性能を安定化させることができる。
さらに、空気供給管５１が空気ダクト５２の外側面に接続されることから、従来と異なって二重構造とならない。そのため、集電棒や燃料排出管の貫通構造がなくなり、溶接作業が不要となる。その結果、溶接不良による気密性の悪化を回避できる。 The air blown out from the communication hole 58 collides with the partition surface 53 and then proceeds toward the space formed inside the air duct 52, that is, collides with the partition surface 53 and diffuses in all directions. Thereafter, the air travels toward a space formed inside the air duct 52.
Thereby, the air supplied into the power generation chamber 17 through the plurality of communication holes 58 can be further uniformized in the circumferential direction. As a result, the temperature and power generation performance of the power generation chamber 17 can be stabilized.
In addition, since the air supply pipe 51 is connected to the outer surface of the air duct 52, a double structure is not formed unlike the conventional case. For this reason, the through-hole structure of the current collecting rod and the fuel discharge pipe is eliminated, and welding work is not necessary. As a result, deterioration of airtightness due to poor welding can be avoided.

本実施形態によれば、連通孔５８が、４つの角部において密となり、長手方向における中央部に向かって疎となるようにして設けられているので、複数個の連通孔５８を介して発電室１７内に供給される空気の、周方向における均一化を最適化することができ、ヘッダ５０内の酸素分布を均一化することができる。なお、連通孔５８の配置および径については、例えば流動解析を実施し、運転時の空気供給ヘッダ５０内の空気分布が最も均一化できるように決定される。   According to the present embodiment, since the communication holes 58 are provided so as to be dense at the four corners and sparse toward the center in the longitudinal direction, power generation is performed via the plurality of communication holes 58. Uniformity in the circumferential direction of the air supplied into the chamber 17 can be optimized, and the oxygen distribution in the header 50 can be uniformized. In addition, about arrangement | positioning and a diameter of the communicating hole 58, a flow analysis is implemented, for example, and it determines so that the air distribution in the air supply header 50 at the time of operation can be made most uniform.

本実施形態に係る空気供給ヘッダ５０を具備した燃料電池によれば、複数個の連通孔５８を介して発電室１７内に供給される空気を、周方向において均一化することができる空気供給ヘッダ５０を具備しているので、燃料電池の発電性能および信頼性を向上させることができる。   According to the fuel cell including the air supply header 50 according to the present embodiment, the air supply header that can uniformize the air supplied into the power generation chamber 17 through the plurality of communication holes 58 in the circumferential direction. 50, the power generation performance and reliability of the fuel cell can be improved.

また、本実施形態に係る空気供給ヘッダ５０を具備した燃料電池によれば、発電室下部において、従来のような支持架台の内部に燃料排出ヘッダを収納する二重箱構造をとらないので、空気供給ヘッダ５０と、燃料排出ヘッダ６１との間に、断熱材６２を設けることが可能となる。従って、発電室１７の保温性を更に向上させることができ、燃料電池の発電性能および信頼性をさらに向上させることができる。   Further, according to the fuel cell equipped with the air supply header 50 according to the present embodiment, since the conventional double box structure in which the fuel discharge header is housed inside the support frame is not provided in the lower part of the power generation chamber, the air supply A heat insulating material 62 can be provided between the header 50 and the fuel discharge header 61. Therefore, the heat retention of the power generation chamber 17 can be further improved, and the power generation performance and reliability of the fuel cell can be further improved.

〔第２実施形態〕
本発明の第２実施形態に係る空気供給ヘッダ８０および燃料電池への空気供給方法について、図８を参照しながら説明する。
本実施形態に係る空気供給ヘッダ８０には、上述した空気供給ヘッダ５０と同様、矩形管によって額縁形状を形成する空気ダクト８２が設けられる。空気供給管５１は、空気ダクト８２の外側面８４に連結するように設けられ、空気が空気供給管５１を介して、空気ダクト８２に供給される。空気ダクト８２は、矩形管により四角形のフレーム形状を形成することで額縁形状とされている。 [Second Embodiment]
An air supply header 80 and a method of supplying air to the fuel cell according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
As with the air supply header 50 described above, the air supply header 80 according to the present embodiment is provided with an air duct 82 that forms a frame shape with a rectangular tube. The air supply pipe 51 is provided so as to be connected to the outer surface 84 of the air duct 82, and air is supplied to the air duct 82 via the air supply pipe 51. The air duct 82 has a frame shape by forming a rectangular frame shape with a rectangular tube.

空気供給ヘッダ８０は、空気ダクト８２と、空気ダクト８２を構成する矩形管の外側面８４が少なくとも上面８７よりも上側に伸びた延長部９０を有している。外側面８４における延長部９０の端部は、上面８７と平行して設けられる仕切り面８５と接続されている。   The air supply header 80 includes an air duct 82 and an extension 90 in which an outer surface 84 of a rectangular tube constituting the air duct 82 extends at least above the upper surface 87. An end portion of the extension 90 on the outer side surface 84 is connected to a partition surface 85 provided in parallel with the upper surface 87.

上面８７は、内側面８８の上端から仕切り面８５と平行になるようにして外側（外方）に延びている。上面８７の外端（外周端）は、外側面８４の高さ方向における中間点よりも上方で、かつ、上面８７と仕切り面８５との間に一定（所定）の隙間が形成されるようにして外側面８４に接続されている。
内側面８８は、上面８７の内端（内周端）から外側面８４と平行になるようにして下側（下方）に延びており、内側面８８の下端は、下面８３に接続されている。 The upper surface 87 extends outward (outward) from the upper end of the inner surface 88 so as to be parallel to the partition surface 85. The outer end (outer peripheral end) of the upper surface 87 is above the intermediate point in the height direction of the outer surface 84, and a certain (predetermined) gap is formed between the upper surface 87 and the partition surface 85. Connected to the outer surface 84.
The inner side surface 88 extends downward (downward) from the inner end (inner peripheral end) of the upper surface 87 so as to be parallel to the outer side surface 84, and the lower end of the inner side surface 88 is connected to the lower surface 83. .

仕切り面８５の内端（内周端）は、側面８６と内側面８８との間に一定（所定）の隙間が形成されるように、上面８７の内端（内周端）よりも内側（内方）に位置し、上面８７は、仕切り面８５との間に一定（所定）の隙間が形成されるように、仕切り面８５よりも下側（下方）に位置しており、側面８６の下端は、下面８３との間に一定（所定）の隙間が形成されるように、下面８３よりも上側（上方）に位置している。   The inner end (inner peripheral end) of the partition surface 85 is located on the inner side (inner peripheral end) of the upper surface 87 so that a fixed (predetermined) gap is formed between the side surface 86 and the inner side surface 88 ( The upper surface 87 is located on the lower side (lower side) of the partition surface 85 so that a fixed (predetermined) gap is formed between the upper surface 87 and the partition surface 85. The lower end is located above (above) the lower surface 83 so that a fixed (predetermined) gap is formed between the lower end and the lower surface 83.

空気ダクト８２は、矩形管によって形成される内部が空洞の空間であり、下面８３と、外側面８４と、上面８７と、内側面８８と、により形成（区画）されている。
また、仕切り面８５と上面８７との間に形成された隙間、側面８６と内側面８８との間に形成された隙間、側面８６の下端と下面８３との間に形成された隙間により、空気流路が形成されている。 The air duct 82 is a hollow space formed by a rectangular tube, and is formed (partitioned) by a lower surface 83, an outer surface 84, an upper surface 87, and an inner surface 88.
Further, air is formed by a gap formed between the partition surface 85 and the upper surface 87, a gap formed between the side surface 86 and the inner side surface 88, and a gap formed between the lower end of the side surface 86 and the lower surface 83. A flow path is formed.

上面８７には、板厚方向に貫通する連通孔８９が、図１（ａ）と同様、空気供給ヘッダ８０の４つの角部（隅部）において密となり、空気供給ヘッダ８０の長手方向における中央部に向かって疎となるようにして設けられている。
そして、図８に示すように、空気供給管５１から空気ダクト８２に流入した空気は、連通孔８９から上方、すなわち、仕切り面８５に向かって吹き出され、仕切り面８５に衝突した後、空気供給ヘッダ８０の内側（内方）に向かって進む。空気供給ヘッダ８０の内側（内方）に向かって進んだ空気は、側面８６に衝突した後、空気供給ヘッダ８０の下側（下方）に向かって進む。空気供給ヘッダ８０の下側（下方）に向かって進んだ空気は、下面８３に衝突した後、空気供給ヘッダ８０の内側（内方）に向かって進み、セルチューブ１２と孔１６ａ（図１０参照）との間を通って発電室１７に流入する。 A communication hole 89 penetrating in the plate thickness direction is formed in the upper surface 87 at the four corners (corners) of the air supply header 80 in the same manner as in FIG. It is provided so as to become sparse toward the part.
Then, as shown in FIG. 8, the air that has flowed into the air duct 82 from the air supply pipe 51 is blown upward from the communication hole 89, that is, toward the partition surface 85, and collides with the partition surface 85. Proceed toward the inside (inward) of the header 80. The air that has traveled toward the inside (inward) of the air supply header 80 collides with the side surface 86 and then travels toward the bottom (downward) of the air supply header 80. The air that has traveled toward the lower side (downward) of the air supply header 80 collides with the lower surface 83 and then travels toward the inner side (inward) of the air supply header 80, and the cell tube 12 and the hole 16a (see FIG. 10). ) And flow into the power generation chamber 17.

本実施形態に係る空気供給ヘッダ８０および燃料電池への空気供給方法の作用効果は、上述した第１実施形態のものと同じであるので、ここではその説明を省略する。   Since the effects of the air supply header 80 and the air supply method to the fuel cell according to the present embodiment are the same as those of the first embodiment described above, description thereof is omitted here.

〔第３実施形態〕
本発明の第３実施形態に係る空気供給ヘッダ１００および燃料電池への空気供給方法について、図９を参照しながら説明する。
本実施形態に係る空気供給ヘッダ１００には、上述した空気供給ヘッダ５０，８０と同様、矩形管によって額縁形状を形成する空気ダクト１０２が設けられる。空気供給管５１は、空気ダクト１０２の外側面５４に連結するように設けられ、空気が空気供給管５１を介して、空気ダクト５２に供給される。空気ダクト５２は、矩形管により四角形のフレーム形状を形成することで額縁形状とされている。 [Third Embodiment]
An air supply header 100 and a method of supplying air to the fuel cell according to the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The air supply header 100 according to the present embodiment is provided with an air duct 102 that forms a frame shape by a rectangular tube, similarly to the air supply headers 50 and 80 described above. The air supply pipe 51 is provided so as to be connected to the outer surface 54 of the air duct 102, and air is supplied to the air duct 52 via the air supply pipe 51. The air duct 52 is formed into a frame shape by forming a rectangular frame shape with a rectangular tube.

空気供給ヘッダ１００は、空気ダクト１０２と、空気ダクト１０２を構成する矩形管の上面１０５が少なくとも内側面１０７よりも内側に伸びた延長部１０９を有している。上面１０５における延長部１０９の端部は、内側面１０７と平行して設けられる仕切り面１０６と接続されている。   The air supply header 100 includes an air duct 102 and an extension 109 in which an upper surface 105 of a rectangular tube constituting the air duct 102 extends at least inward from the inner side surface 107. An end of the extension 109 on the upper surface 105 is connected to a partition surface 106 provided in parallel with the inner surface 107.

上面１０５の内端（内周端）は、仕切り面１０６と内側面１０７との間に一定（所定）の隙間が形成されるように、内側面１０７の内端（内周端）よりも内側（内方）に位置し、仕切り面１０６の下端は、下面１０３との間に一定（所定）の隙間が形成されるように、下面１０３よりも上側（上方）に位置している。
また、内側面１０７の上端は、上面１０５の幅方向における中間点よりも内側（内方）で、かつ、仕切り面１０６と内側面１０７との間に一定（所定）の隙間が形成されるようにして上面１０５に接続され、内側面１０７の下端は、下面１０３に接続されている。 The inner end (inner peripheral end) of the upper surface 105 is inside the inner end (inner peripheral end) of the inner side surface 107 so that a fixed (predetermined) gap is formed between the partition surface 106 and the inner side surface 107. The lower end of the partition surface 106 is positioned above (above) the lower surface 103 so that a fixed (predetermined) gap is formed between the lower surface 103 and the lower surface 103.
Further, the upper end of the inner surface 107 is inside (inward) from the intermediate point in the width direction of the upper surface 105, and a constant (predetermined) gap is formed between the partition surface 106 and the inner surface 107. The lower surface 103 is connected to the lower surface 103.

空気ダクト１０２は、矩形管によって形成される内部が空洞の空間であり、下面１０３と、外側面１０４と、上面１０５と、内側面１０７と、により形成（区画）されている。
また、仕切り面１０６と内側面１０７との間に形成された隙間、仕切り面１０６の下端と下面１０３との間に形成された隙間により、空気流路が形成されている。 The air duct 102 is a hollow space formed by a rectangular tube, and is formed (partitioned) by a lower surface 103, an outer surface 104, an upper surface 105, and an inner surface 107.
In addition, an air flow path is formed by a gap formed between the partition surface 106 and the inner side surface 107 and a gap formed between the lower end of the partition surface 106 and the lower surface 103.

内側面１０７には、板厚方向に貫通する連通孔１０８が、図１（ａ）と同様、空気供給ヘッダ１００の４つの角部（隅部）において密となり、空気供給ヘッダ１００の長手方向における中央部に向かって疎となるようにして設けられている。
そして、図９に示すように、空気供給管５１から空気ダクト１０２に流入した空気は、連通孔１０８から内方、すなわち、仕切り面１０６に向かって吹き出され、仕切り面１０６に衝突した後、空気供給ヘッダ１００の下側（下方）に向かって進む。空気供給ヘッダ１００の下側（下方）に向かって進んだ空気は、下面１０３に衝突した後、空気供給ヘッダ１００の内側（内方）に向かって進み、セルチューブ１２と孔１６ａ（図１０参照）との間を通って発電室１７に流入する。 As shown in FIG. 1A, communication holes 108 penetrating in the thickness direction in the inner surface 107 are dense at the four corners (corners) of the air supply header 100, and in the longitudinal direction of the air supply header 100. It is provided so as to become sparse toward the center.
As shown in FIG. 9, the air that has flowed into the air duct 102 from the air supply pipe 51 is blown inward from the communication hole 108, that is, toward the partition surface 106, and after colliding with the partition surface 106, Proceed toward the lower side (downward) of the supply header 100. The air that has traveled toward the lower side (downward) of the air supply header 100 collides with the lower surface 103 and then travels toward the inner side (inward) of the air supply header 100, and the cell tube 12 and the hole 16a (see FIG. 10). ) And flow into the power generation chamber 17.

本実施形態に係る空気供給ヘッダ１００および燃料電池への空気供給方法の作用効果は、上述した第１実施形態のものと同じであるので、ここではその説明を省略する。   Since the operational effects of the air supply header 100 and the air supply method to the fuel cell according to the present embodiment are the same as those of the first embodiment described above, description thereof is omitted here.

なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜必要に応じて変形・変更して実施することもできる。   In addition, this invention is not limited to embodiment mentioned above, It can also implement by changing and changing suitably as needed.

５０，８０，１００ 空気供給ヘッダ（酸化剤供給ヘッダ）
５１ 空気供給管（酸化剤供給管）
５２，８２，１０２ 空気ダクト（酸化剤ダクト）
５３，８３，１０３ 仕切り面
５４，８４，１０４ 外側板
５８，８９，１０８ 連通孔
６１ 燃料排出ヘッダ
６２ 断熱材
50, 80, 100 Air supply header (oxidant supply header)
51 Air supply pipe (oxidant supply pipe)
52, 82, 102 Air duct (oxidizer duct)
53, 83, 103 Partition surface 54, 84, 104 Outer plate 58, 89, 108 Communication hole 61 Fuel discharge header 62 Heat insulating material

Claims (5)

フレーム構造の酸化剤ダクトと、
前記酸化剤ダクトの外側面に接続され、前記酸化剤ダクトに酸化剤を供給する酸化剤供給管と、
前記酸化剤ダクトに形成され、前記酸化剤ダクトの内側面によって囲まれる空間に連通する複数の連通孔と、
前記連通孔が形成された前記酸化剤ダクトの面と対向して設置された仕切り面と、
を備えることを特徴とする燃料電池の酸化剤供給ヘッダ。 An oxidant duct with a frame structure;
An oxidant supply pipe connected to an outer surface of the oxidant duct and supplying an oxidant to the oxidant duct;
A plurality of communication holes formed in the oxidant duct and communicating with a space surrounded by an inner surface of the oxidant duct;
A partition surface installed facing the surface of the oxidant duct in which the communication hole is formed;
An oxidant supply header for a fuel cell, comprising: 前記連通孔は、矩形状とされた前記酸化剤ダクトの４つの角部において密となり、長辺方向における中央部に向かって疎となるようにして設けられていることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池の酸化剤供給ヘッダ。   2. The communication hole is provided so as to be dense at four corners of the oxidant duct having a rectangular shape and sparse toward a central portion in a long side direction. An oxidant supply header for a fuel cell according to claim 1. 請求項１又は２に記載の燃料電池の酸化剤供給ヘッダを具備していることを特徴とする燃料電池。   A fuel cell comprising the oxidant supply header for a fuel cell according to claim 1. 前記酸化剤供給ヘッダと、該酸化剤供給ヘッダの下方に位置する燃料排出ヘッダとの間に、断熱材が設けられていることを特徴とする請求項３に記載の燃料電池。   The fuel cell according to claim 3, wherein a heat insulating material is provided between the oxidant supply header and a fuel discharge header located below the oxidant supply header. フレーム構造の酸化剤ダクトと、前記酸化剤ダクトの外側面に接続され、前記酸化剤ダクトに酸化剤を供給する酸化剤供給管と、前記酸化剤ダクトに形成され、前記酸化剤ダクトの内側面によって囲まれる空間に連通する複数の連通孔と、前記連通孔が形成された前記酸化剤ダクトの面と対向して設置された仕切り面とを備える燃料電池への酸化剤供給方法であって、
前記連通孔から吹き出された酸化剤が、前記仕切り面に衝突した後、前記酸化剤ダクトの内側面によって囲まれる空間に向かって進むことを特徴とする燃料電池への酸化剤供給方法。 An oxidant duct having a frame structure, an oxidant supply pipe connected to an outer side surface of the oxidant duct and supplying an oxidant to the oxidant duct, and an inner side surface of the oxidant duct formed in the oxidant duct A method of supplying an oxidant to a fuel cell, comprising: a plurality of communication holes communicating with a space surrounded by a space; and a partition surface provided opposite to a surface of the oxidant duct in which the communication holes are formed.
The method of supplying an oxidant to a fuel cell, characterized in that the oxidant blown from the communication hole travels toward a space surrounded by an inner surface of the oxidant duct after colliding with the partition surface.
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