JP6379859B2 - Fuel cell and fuel cell system - Google Patents
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Description
本発明は、燃料電池、及び燃料電池を備える燃料電池システムに関する。 The present invention relates to a fuel cell and a fuel cell system including the fuel cell.
燃料電池(固体酸化物型燃料電池:SOFC(Solid Oxide Fuel Cell)等)は、水素を含有する水素含有ガスと空気とを電気化学的に反応させて、発電を行う。平板型SOFC(平板型固体酸化物型燃料電池)等の燃料電池として、発電セルとセパレータ(インタコネクタ)とが交互に複数積層されて構成される燃料電池スタックと、燃料電池スタックを収容する断熱部材と、を備えるものがある(特許文献1参照)。断熱部材を備えることにより、燃料電池スタックの内側の温度と、燃料電池スタックの外側であって断熱容器の内側の温度とを、均一に保ちやすくなる。 BACKGROUND ART A fuel cell (a solid oxide fuel cell: SOFC (Solid Oxide Fuel Cell) or the like) generates electricity by causing an electrochemical reaction between a hydrogen-containing gas containing hydrogen and air. As a fuel cell such as a flat plate type SOFC (flat plate solid oxide fuel cell), a fuel cell stack configured by alternately stacking a plurality of power generation cells and separators (interconnectors), and a heat insulation housing the fuel cell stack There exists a thing provided with a member (refer to patent documents 1). By providing the heat insulating member, it is easy to keep the temperature inside the fuel cell stack and the temperature outside the fuel cell stack and inside the heat insulating container uniform.
燃料電池スタックは、発電セルとセパレータとを、発電セルとセパレータとの積層方向(以下、「積層方向」という)に挟む板状の部材(上基盤及び下基盤)を有している。上基盤と下基盤とは、互いに近づくように積層方向に沿って付勢される。これにより、発電セルとセパレータとの隙間が小さくなり、ガスや液体のリークが低減され、燃料電池における電気的な導通が確保又は向上される。 The fuel cell stack has plate-like members (upper base and lower base) that sandwich the power generation cell and the separator in the stacking direction of the power generation cell and the separator (hereinafter referred to as “stacking direction”). The upper base and the lower base are urged along the stacking direction so as to approach each other. Thereby, the clearance gap between a power generation cell and a separator becomes small, the leak of gas or a liquid is reduced, and the electrical conduction in a fuel cell is ensured or improved.
上基盤と下基盤とを積層方向に付勢する部材(以下、「付勢部材」という)として、例えば、セラミクス製の圧縮コイルバネ(以下、「セラミクスバネ」という)がある。セラミクスバネは、断熱部材の内側の内壁部に設けられる。セラミクスバネは、上基盤と下基盤とを互いに近づける方向に、上基盤又は下基盤の少なくとも一方を付勢する。 As a member for urging the upper base and the lower base in the stacking direction (hereinafter referred to as “biasing member”), for example, there is a compression coil spring made of ceramics (hereinafter referred to as “ceramic spring”). The ceramic spring is provided on the inner wall portion inside the heat insulating member. The ceramic spring biases at least one of the upper base and the lower base in a direction in which the upper base and the lower base are brought close to each other.
しかしながら、セラミクスバネは、衝撃に弱いという性質を有する。そのため、燃料電池システムの運転中にセラミクスバネに一定以上の衝撃が加わると、その衝撃によりセラミクスバネが破損することがある。また、セラミクスバネは、比較的高価であるためコスト増になってしまうという問題もある。 However, ceramic springs have the property of being vulnerable to impacts. Therefore, if a certain level of impact is applied to the ceramic spring during operation of the fuel cell system, the ceramic spring may be damaged by the impact. In addition, ceramic springs are relatively expensive and thus increase the cost.
したがって、本発明の目的は、燃料電池の製造コストが低減され、且つ耐衝撃性が向上された付勢部材を備える燃料電池、及び燃料電池を備える燃料電池システムを提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a fuel cell including an urging member with reduced manufacturing cost of the fuel cell and improved impact resistance, and a fuel cell system including the fuel cell.
本発明は、発電セルとセパレータとが交互に複数積層されて構成される燃料電池スタックと、前記燃料電池スタックを前記発電セルと前記セパレータとの積層方向に直接的に又は間接的に挟む上基盤及び下基盤と、前記下基盤又は前記上基盤と一体的に構成され、前記燃料電池スタック並びに前記下基盤及び前記上基盤を、前記積層方向における上下方向からそれぞれ覆うと共に前記積層方向に対して直交する横方向から覆う断熱壁部材であって、断熱壁部材の内側の空間と外側の空間とを断熱する断熱壁部材と、前記下基盤と前記上基盤とを互いに近づける方向へ前記下基盤又は前記上基盤の少なくとも一方を付勢する、前記断熱壁部材の外側の空間に配置された金属製の付勢部材を有する付勢部と、を備える燃料電池に関する。 The present invention relates to a fuel cell stack configured by alternately stacking a plurality of power generation cells and separators, and an upper base that directly or indirectly sandwiches the fuel cell stack in the stacking direction of the power generation cells and the separator. and a lower base, is composed the lower base or the upper base integrally orthogonal, the fuel cell stack and the lower base and the upper platform relative to the stacking direction is covered respectively from the upper and lower directions in the stacking direction A heat insulating wall member that covers from the lateral direction, the heat insulating wall member that insulates the space inside and outside the heat insulating wall member, and the lower base or the base And a biasing portion having a metal biasing member disposed in a space outside the heat insulating wall member for biasing at least one of the upper base.
また、前記付勢部は、一端寄りの部分が前記上基盤に固定されると共に前記一端寄りの部分に対する他端寄りの部分が前記下基盤に対して移動可能な移動部材を備え、前記付勢部材は、前記下基盤に前記上基盤を近づける方向へ前記移動部材を駆動させることが好ましい。 The biasing portion includes a moving member in which a portion near one end is fixed to the upper base and a portion near the other end relative to the portion near the one end is movable with respect to the lower base. Preferably, the member drives the moving member in a direction in which the upper base is brought closer to the lower base.
また、前記移動部材は、前記積層方向に沿って前記下基盤に向けて延びるガイド部材により構成され、前記下基盤は、前記ガイド部材が挿通されるガイド孔を有し、前記ガイド部材が前記ガイド孔に挿通され、前記上基盤は、前記ガイド部材が前記ガイド孔に挿通された状態において前記下基盤に対して移動可能に構成されることが好ましい。 Further, the moving member is configured by a guide member extending toward the lower base along the stacking direction, the lower base includes a guide hole through which the guide member is inserted, and the guide member is the guide Preferably, the upper base is inserted into the hole, and the upper base is configured to be movable with respect to the lower base in a state where the guide member is inserted into the guide hole.
更に、本発明は、上記燃料電池を備える燃料電池システムにおいて、前記ガイド孔から前記断熱壁部材の外側の空間へ突出している前記ガイド部材の部分の近傍において加熱された空気を、前記断熱壁部材の内側の空間へ流通させる被加熱空気流通ラインを有する燃料電池システムに関する。 Furthermore, in the fuel cell system including the fuel cell according to the present invention, air heated in the vicinity of the portion of the guide member protruding from the guide hole to a space outside the heat insulating wall member is used as the heat insulating wall member. It is related with the fuel cell system which has the to-be-heated air distribution line distribute | circulated to the space inside.
本発明によれば、燃料電池の製造コストが低減され、且つ耐衝撃性が向上された付勢部材を備える燃料電池、及びこの燃料電池を備える燃料電池システムを提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the manufacturing cost of a fuel cell can be reduced, and a fuel cell provided with the biasing member by which impact resistance was improved, and a fuel cell system provided with this fuel cell can be provided.
[実施形態]
以下、本発明の実施形態における燃料電池2、及び燃料電池2を備える燃料電池システム1について、図1及び図2を参照して説明する。図1は、本発明の実施形態に係る燃料電池2を備える燃料電池システム1を示す概略図である。図2は、本発明の実施形態に係る燃料電池2の概略断面図である。
[Embodiment]
Hereinafter, a
燃料電池システム1は、燃料電池2と、燃焼器3と、改質器4と、蒸発器5と、断熱壁部材6と、吸気ファン51(図2参照)と、を備える。燃料電池2と、燃焼器3と、改質器4と、蒸発器5と、断熱壁部材6と、吸気ファン51とは、1つのケース(図示せず)に収納されている。
The fuel cell system 1 includes a
また、燃料電池システム1は、燃料ガス供給ラインL1と、水供給ラインL2と、蒸発水供給ラインL3と、改質ガス供給ラインL4と、空気供給ラインL5と、燃焼前オフガス排出ラインL6と、燃焼後オフガス排出ラインL7と、を備える。なお、「ライン」とは、流路、経路、及び管路等の総称である。 The fuel cell system 1 includes a fuel gas supply line L1, a water supply line L2, an evaporative water supply line L3, a reformed gas supply line L4, an air supply line L5, a pre-combustion off-gas discharge line L6, And a post-combustion off-gas discharge line L7. The “line” is a general term for a flow path, a path, a pipe line, and the like.
[ラインの説明]
燃料ガス供給ラインL1においては、燃料ガス供給ラインL1の一端部は、都市ガス等の燃料ガスG1を供給可能な燃料ガス供給部(図示せず)に接続され、燃料ガス供給ラインL1の他端部は改質器4に接続されている。燃料ガスG1は、燃料ガス供給部から燃料ガス供給ラインL1を流通して、改質器4に供給される。
[Description of line]
In the fuel gas supply line L1, one end of the fuel gas supply line L1 is connected to a fuel gas supply unit (not shown) capable of supplying a fuel gas G1 such as city gas, and the other end of the fuel gas supply line L1. The part is connected to the reformer 4. The fuel gas G1 is supplied from the fuel gas supply unit to the reformer 4 through the fuel gas supply line L1.
水供給ラインL2の一端部は、水貯留部(図示せず)に接続され、水供給ラインL2の他端部は、蒸発器5に接続されている。水供給ラインL2の途中には、ポンプ7が接続されている。ポンプ7は、蒸発器5に改質水W1を供給するために、水貯留部からの改質水W1を加圧する。水貯留部内の改質水W1は、ポンプ7の駆動によって、水貯留部から水供給ラインL2を流通して、蒸発器5へ供給される。
One end of the water supply line L2 is connected to a water reservoir (not shown), and the other end of the water supply line L2 is connected to the
蒸発水供給ラインL3においては、蒸発水供給ラインL3の一端部は、蒸発器5に接続され、蒸発水供給ラインL3の他端部は、改質器4に接続されている。蒸発器5により蒸発された改質水W1(以下、「蒸発水W2」という)は、蒸発器5から蒸発水供給ラインL3を流通して、改質器4へ供給される。
In the evaporated water supply line L3, one end of the evaporated water supply line L3 is connected to the
改質ガス供給ラインL4においては、改質ガス供給ラインL4の一端部は改質器4に接続され、改質ガス供給ラインL4の他端部は燃料電池2に接続されている。改質器4において生成される水素を含む改質ガスG2は、改質ガス供給ラインL4を流通して、燃料電池2に供給され、発電に用いられる。
In the reformed gas supply line L4, one end of the reformed gas supply line L4 is connected to the reformer 4, and the other end of the reformed gas supply line L4 is connected to the
空気供給ラインL5においては、空気供給ラインL5の一端部は、酸素を含む空気A1を燃料電池2に供給するための空気供給部としてのブロワ(図示せず)及びフィルタ(図示せず)に接続されている。空気供給ラインL5の他端部は燃料電池2に接続されている。すなわち、空気A1は、ブロワからフィルタを通過し、空気供給ラインL5を流通して、燃料電池2に供給される。
In the air supply line L5, one end of the air supply line L5 is connected to a blower (not shown) and a filter (not shown) as an air supply part for supplying the oxygen-containing air A1 to the
燃焼前オフガス排出ラインL6(以下、「オフガス排出ラインL6」という)においては、オフガス排出ラインL6の一端部は、燃料電池2に接続され、オフガス排出ラインL6の他端部は、燃焼器3に接続されている。燃料電池2から排出された燃焼前オフガスG3は、オフガス排出ラインL6を流通して、燃焼器3に供給される。
In the pre-combustion off-gas discharge line L6 (hereinafter referred to as “off-gas discharge line L6”), one end of the off-gas discharge line L6 is connected to the
燃焼後オフガス排出ラインL7(以下、「オフガス排出ラインL7」という)においては、オフガス排出ラインL7の一端部は、燃焼器3に接続され、オフガス排出ラインL7の他端部は、屋外(図示せず)に開放されている。燃焼器3により燃焼された燃焼前オフガスG3(燃焼後オフガスG4)は、オフガス排出ラインL7を流通して、屋外に排出される。 In the post-combustion off-gas exhaust line L7 (hereinafter referred to as “off-gas exhaust line L7”), one end of the off-gas exhaust line L7 is connected to the combustor 3, and the other end of the off-gas exhaust line L7 is outdoors (not shown). Open). The pre-combustion off-gas G3 (post-combustion off-gas G4) combusted by the combustor 3 flows through the off-gas discharge line L7 and is discharged outdoors.
[各装置の説明]
燃料電池2としては、固体酸化物型燃料電池(SOFC)が用いられる。燃料電池2は、燃料電池スタック21を有している(後述の図2参照)。また、燃料電池スタック21は、複数の発電セル(図示せず)とセパレータ(図示せず)とが交互に積層されることで構成される。
[Description of each device]
As the
発電セルは、アノードと、カソードと、アノードとカソードとの間に設けられた電解質層と、を有する。アノードは、ニッケル等から形成されている。 The power generation cell includes an anode, a cathode, and an electrolyte layer provided between the anode and the cathode. The anode is made of nickel or the like.
燃料電池2は、改質器4から改質ガス供給ラインL4を介してアノードに供給される改質ガスG2と、空気供給ラインL5からカソードに供給される空気A1中の酸素とを反応させることにより、発電を行なうことができる。燃料電池2による発電時の温度である運転温度は、500℃〜1000℃程度である。燃料電池2によって発電された電気は、パワーコンディショナ(図示せず)に送られ、AC電圧に変換される。
The
燃料電池2は、アノードからのオフガスであるアノードオフガス、及びカソードからのオフガスであるカソードオフガスを排出する。アノードオフガス(燃焼前オフガスG3)は、アノードガス(水素)を含んでいる。そのため、アノードガス(水素)を不活化するために燃焼器3によって燃焼処理を行う。
The
燃焼されたアノードオフガス(つまり、燃焼後オフガスG4)、及びカソードオフガスは、燃焼器3の下流側に接続されたオフガス排出ラインL7を介して、燃料電池システム1の外に排出される。 The combusted anode off-gas (that is, off-combustion off-gas G4) and cathode off-gas are discharged out of the fuel cell system 1 through an off-gas discharge line L7 connected to the downstream side of the combustor 3.
燃焼器3は、バーナーや炉等により構成される。オフガス排出ラインL6を通じて供給された燃焼前オフガスG3が燃焼されて、すなわち、アノードオフガス及びカソードオフガスが燃焼されて、高温の燃焼後オフガスG4が生成される。 The combustor 3 includes a burner, a furnace, or the like. The pre-combustion off-gas G3 supplied through the off-gas discharge line L6 is combusted, that is, the anode off-gas and the cathode off-gas are combusted, and a high-temperature post-combustion off-gas G4 is generated.
改質器4は、燃料ガス供給ラインL1から供給された燃料ガスG1及び蒸発水供給ラインL3から供給された蒸発水W2に基づいて、触媒上で、水素を含む改質ガスG2を生成する。改質器4によって生成された水素を含む改質ガスG2は、改質ガス供給ラインL4を介して燃料電池2へ供給される。改質器4の運転温度は、500℃から800℃程度である。
The reformer 4 generates the reformed gas G2 containing hydrogen on the catalyst based on the fuel gas G1 supplied from the fuel gas supply line L1 and the evaporated water W2 supplied from the evaporated water supply line L3. The reformed gas G2 containing hydrogen generated by the reformer 4 is supplied to the
蒸発器5は、水供給ラインL2から供給された改質水W1を蒸発させる。蒸発器5により蒸発させられた改質水W1(蒸発水W2)は、蒸発水供給ラインL3を介して改質器4に供給される。
The
断熱壁部材6は、燃料電池2と、燃焼器3と、改質器4と、蒸発器5と、を収容するように配置されている。断熱壁部材6は、断熱壁部材6の内側の空間41(図2参照)と外側の空間42(図2参照)との間の断熱を行う。
The heat insulating wall member 6 is disposed so as to accommodate the
次に、図2を参照して、燃料電池2、及び燃料電池2を備える燃料電池システム1の詳細を説明する。図2では、説明の簡単化のため、断熱壁部材6の内側に配置されている各種ラインL1〜L7の図示を省略している。以下の説明では、発電セルとセパレータとの積層方向を「積層方向D1」とし、積層方向D1に対して直交する横方向を「横方向D2」として説明する。
Next, the details of the
燃料電池2は、断熱壁部材6と、燃料電池スタック21と、上基盤22と、下基盤23と、一対の付勢部30と、を備える。断熱壁部材6は、燃料電池システム1の外殻を構成するケース(図示せず)に固定されている。断熱壁部材6とケースとの間には、吸気ファン51及び被加熱空気流通ラインL8が配置されている。
The
燃料電池スタック21は、発電セルとセパレータとが、交互に複数積層されることにより構成される。
上基盤22及び下基盤23は、ほぼ同一形状の板状の部材から構成されている。上基盤22の下面は、燃料電池スタック21の上面に当接している。また、下基盤23の上面は、燃料電池スタック21の下面に当接している。上基盤22及び下基盤23は、燃料電池スタック21を積層方向D1において直接的に挟んで押圧する。
The
The
燃料電池スタック21が、上基盤22と下基盤23との間で積層方向D1において、押圧されることにより、発電セルとセパレータとの隙間が小さくなり、ガスや液体のリークが低減され、電気的な導通が確保又は向上される。
When the
上基盤22の下面の面積は、燃料電池スタック21の上面の全面を覆う程度の大きさとなっている。また、下基盤23の上面の面積は、燃料電池スタック21の下面の全面を覆う程度の大きさとなっている。下基盤23の周縁部(燃料電池スタック21と対向しない領域)には、複数のガイド孔23aが設けられている。ガイド孔23aは、積層方向D1において下基盤23を貫通している。また、下基盤23の中心部側(燃料電池スタック21と対向する領域)には、熱回収孔23bが設けられている。熱回収孔23bは、積層方向D1において下基盤23を貫通している。
The area of the lower surface of the
断熱壁部材6は、燃料電池スタック21を積層方向D1における上下方向からそれぞれ覆うと共に横方向D2からも覆っている。断熱壁部材6は、下基盤23と一体に構成されている。ここで「一体に構成されている」とは、両者が一体成形されている態様のみならず、別体が連結された結果、断熱壁部材6と下基盤23とが相対的に移動不能に一体的にされた態様も含む。
また、断熱壁部材6は、上基盤21と一体に構成されてもよい。
The heat insulating wall member 6 covers the
The heat insulating wall member 6 may be configured integrally with the
断熱壁部材6には、下基盤23におけるガイド孔23aとほぼ同一の直径を有するガイド孔6aが、複数設けられている。ガイド孔6aは、断熱壁部材6を積層方向D1において貫通している。ガイド孔23aとガイド孔6aとは、積層方向D1においてほぼ同軸上に配置している。また、断熱壁部材6の側壁には、断熱壁部材6の内側の空間41と外側の空間42とを連通させる連通孔6bが設けられている。また、断熱壁部材6の下端側には、断面U字形状の熱回収通路6dが設けられている。熱回収通路6dは、断熱壁部材6の上端側から断熱壁部材6の内部を挿通し、熱回収孔23bに接続される。
The heat insulating wall member 6 is provided with a plurality of
付勢部30は、ガイド部材32と、付勢部材34と、を有する。ガイド部材32は、両端部に雄ネジを有する棒状のロッド部材により構成されている。以下の説明において、ガイド部材32は、ロッド部材32により構成される。また、燃料電池2は、複数の付勢部30を有しているが、これらの付勢部30は、実質的に同じ構成であるため、以下の説明では、1つの付勢部30についてのみ説明する。
The urging
付勢部材34は、耐衝撃及び耐食性の高い金属(例えば、ステンレス)製の圧縮コイルバネである。
ロッド部材32は、積層方向D1に沿って上基盤22から下基盤23に向けて延びるように構成されている。ロッド部材32の一端部32aは、上基盤22における周縁部の下端部22aに固定されている。具体的には、一端部32aは、下端部22aに設けられた雌ネジ部(図示省略)に螺合されることにより下端部22aに固定されている。ロッド部材32の他端部32bは、ガイド孔23a及びガイド孔6aを貫通し、断熱壁部材6の外側の空間42に突出している。ロッド部材32は、他端部32bがガイド孔23a及びガイド孔6aにより積層方向D1方向においてガイドされながら、上基盤22と共に下基盤23に対して相対的に移動可能な状態となっている。
The urging
The
断熱壁部材6の外側の空間42に突出したロッド部材32の他端部32b側(断熱壁部材6を貫通したロッド部材32の他端部32b)には、付勢部材34が嵌められている。ロッド部材32の他端部32bには、ナット33が螺合されている。付勢部材34は、断熱壁部材6における下端側の外壁部6cとナット33との間で、積層方向D1において押し縮められている。
An urging
押し縮められた付勢部材34の付勢力により、ロッド部材32の他端部32bが下方に移動させられる。この他端部32bの移動に伴って、一端部32aが固定されている上基盤22が下基盤23に近づく方向に移動される。これにより、上基盤22と下基盤23との距離が相対的に近づき、上基盤22と下基盤23との間に配置されている燃料電池スタック21は、積層方向D1において押圧される。
The
本実施形態の燃料電池2を備える燃料電池システム1は、被加熱空気流通ラインL8を有する。被加熱空気流通ラインL8の一端部には吸気ファン51が接続されている。被加熱空気流通ラインL8の他端部には、連通孔6bと、熱回収通路6dと、熱回収孔23bとが挿通され、燃料電池スタック21の下端側に対向される。
吸気ファン51(被加熱空気流通ラインL8の一端部)は、断熱壁部材6の外部、且つガイド孔23a及びガイド孔6aを貫通したロッド部材32(他端部32b)の近傍に配置されている。ロッド部材32を介して断熱壁部材6の内側の空間41から外側の空間42に伝わった内側の空間41の熱(内側の空間41で加熱された空気A2)は、ロッド部材32(他端部32b)の近傍の気体を加熱する。加熱された気体は、吸気ファン51により吸気されて被加熱空気回収ラインL9を流れ、燃料電池スタック21の下端側に回収される(つまり、加熱された空気は、燃料電池スタック21のカソードに供給される)。
ここで、「ロッド部材32(他端部32b)の近傍」とは、吸気ファン51で、ロッド部材32の他端部32bに伝わった熱により加熱された気体を回収できる程度に、ロッド部材32(他端部32b)の近くであることを意味する。
The fuel cell system 1 including the
The intake fan 51 (one end portion of the heated air circulation line L8) is disposed outside the heat insulating wall member 6 and in the vicinity of the rod member 32 (the
Here, “the vicinity of the rod member 32 (the
本実施形態の燃料電池2によれば、以下の効果が奏される。
本実施形態の燃料電池2は、発電セルとセパレータとが交互に複数積層されて構成される燃料電池スタック21と、燃料電池スタック21を発電セルとセパレータとの積層方向D1に直接的に又は間接的に挟む上基盤22及び下基盤23と、下基盤23と一体的に構成され、燃料電池スタック21を積層方向D1における上下方向からそれぞれ覆うと共に積層方向に対して直交する横方向D2から覆う断熱壁部材であって、断熱壁部材6の内側の空間41の空間と外側の空間42とを断熱する断熱壁部材6と、下基盤23と上基盤22とを互いに近づける方向へ下基盤23又は上基盤22の少なくとも一方を付勢する、断熱壁部材6の外側の空間42に配置された付勢部材34を有する付勢部30と、を備える。
According to the
The
また、付勢部30は、一端寄りの部分(一端部32a)が上基盤22に固定されると共に一端寄りの部分(一端部32a)に対する他端寄りの部分(他端部32b)が下基盤23に対して移動可能な移動部材32を備え、付勢部材34は、下基盤23に上基盤22を近づける方向へ移動部材32を駆動させる。
Further, the biasing
また、移動部材32は、積層方向D1に沿って下基盤23に向けて延びるガイド部材32により構成され、下基盤23は、ガイド部材32が挿通されるガイド孔23aを有し、ガイド部材32がガイド孔23aに挿通され、上基盤22は、ガイド部材32がガイド孔23aに挿通された状態において下基盤23に対して移動可能に構成される。
Further, the moving
上記のような構成によれば、断熱壁部材6の外側の空間42に配置された付勢部材34(金属性コイルバネ)により、上基盤22と下基盤23との距離を相対的に近づけて積層方向D1において、燃料電池スタック21を押圧することができる。
According to the configuration as described above, the biasing member 34 (metallic coil spring) disposed in the
すなわち、本実施形態の燃料電池2によれば、付勢部材34を、断熱壁部材6の内側の空間41ではなく外側の空間42に配置させことができる。これにより、付勢部材34を高温に耐え得る高価な部材(例えば、セラミクス)で構成する必要はなくなり、耐衝撃性の高い且つ、燃料電池の製造コストの低減を達成し得る金属(例えば、ステンレス)で構成することができる。つまり、本実施形態では、燃料電池2の製造コストが低減され、且つ耐衝撃性が向上された付勢部材34を備える燃料電池2を提供することができる。
That is, according to the
更に、本実施形態の燃料電池2を備える燃料電池システム1によれば、ガイド孔23aから断熱壁部材6の外側の空間42へ突出しているガイド部材32の部分の近傍において加熱された空気A2を、断熱壁部材6の内側の空間41へ流通させる被加熱空気流通ラインL8を有する。
Furthermore, according to the fuel cell system 1 including the
このような構成によれば、ロッド部材32を介して断熱壁部材6の内側の空間41から外側の空間42に伝わった内側の空間41の熱により加熱された気体を、吸気ファン51で吸収して被加熱空気流通ラインL8を介して、燃料電池スタック21の下端側に回収することができる。すなわち、断熱壁部材6の外側の空間42に流出した熱により加熱された気体を、燃料電池スタック21で再利用させることができる。
According to such a configuration, the gas heated by the heat of the
更に、ロッド部材32の他端部32bに伝わった熱により加熱された気体は、吸気ファン51(被加熱空気流通ラインL8)により回収されるので、ロッド部材32の他端部32bの温度を低くすることができる。これにより、例えば、燃料電池システム1の運転中に、他端部32b側に接触することにより発生する事故(火傷等)を減少させることができる。つまり、本実施形態の燃料電池2を備える燃料電池システム1では、安全面の向上が図られている。
Furthermore, since the gas heated by the heat transmitted to the
本発明は、上述した実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲に記載された技術的範囲において変形が可能である。
例えば、上述の説明では、上基盤22と燃料電池スタック21、及び下基盤23と燃料電池スタック21との間には、部材が配置されていないが、本発明はこれに限定されない。例えば、上基盤22と燃料電池スタック21との間、及び/又は下基盤23と燃料電池スタック21との間に所定の部材を配置させ、燃料電池スタック21が、所定の部材を介して上基盤22及び/又は下基盤23により、間接的に挟みこまれてもよい。
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be modified within the technical scope described in the claims.
For example, in the above description, no member is disposed between the
また、上述の説明では、ロッド部材32の一端部32aを上基盤22の下端部22aに固定させているが、本発明はこれに限定されない。例えば、上基盤22をロッド部材32の一端部32aで貫通させ、貫通させた一端部32aの近傍の部分(一端寄りの部分)を、上基盤22に対して固定させてもよい。
Moreover, in the above-mentioned description, although the one
また、上述の説明では、ロッド部材32の他端部32bにナット33が固定(螺合)されているが、本発明はこれに限定されない。例えば、他端部32bの近傍の部分(他端寄りの部分)に、ナット33を固定させてもよい。
In the above description, the
また、上述の説明では、付勢部材34が下基盤23側にのみ設けられたが、本発明はこれに限定されない。例えば、付勢部材34は、下基盤23と上基盤22とを互いに近づける方向へ下基盤23又は上基盤22の少なくとも一方を付勢するように、断熱壁部材6の外側の空間42に配置されていればよい。
In the above description, the urging
また、被加熱空気流通ラインL8の他端部を、燃料電池スタック21の下端側に対向させる構成に限定されない。例えば、被加熱空気流通ラインL8の他端部を、上基盤22の上端側から上基盤22を貫通させて燃料電池スタック21の上端側に対向させることができる。このように構成すると、ロッド部材32を介して伝わった内側の空間41の熱を、吸気ファン51で吸収して被加熱空気流通ラインL8を介して、燃料電池スタック21の上端側に回収することができる。
Further, the configuration is not limited to the configuration in which the other end portion of the heated air circulation line L8 is opposed to the lower end side of the
1 燃料電池システム
2 燃料電池
6 断熱壁部材
21 燃料電池スタック
22 上基盤
23 下基盤
23a ガイド孔
30 付勢部
32 移動部材(ガイド部材、ロッド部材)
34 付勢部材
41 内側の空間
42 外側の空間
L8 被加熱空気流通ライン
A2 加熱された空気
D1 積層方向
D2 横方向
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
34 Energizing
Claims (4)
前記燃料電池スタックを前記発電セルと前記セパレータとの積層方向に直接的に又は間接的に挟む上基盤及び下基盤と、
前記下基盤又は前記上基盤と一体的に構成され、前記燃料電池スタック並びに前記下基盤及び前記上基盤を、前記積層方向における上下方向からそれぞれ覆うと共に前記積層方向に対して直交する横方向から覆う断熱壁部材であって、断熱壁部材の内側の空間と外側の空間とを断熱する断熱壁部材と、
前記下基盤と前記上基盤とを互いに近づける方向へ前記下基盤又は前記上基盤の少なくとも一方を付勢する、前記断熱壁部材の外側の空間に配置された金属製の付勢部材を有する付勢部と、を備える燃料電池。 A fuel cell stack configured by alternately stacking a plurality of power generation cells and separators;
An upper base and a lower base sandwiching the fuel cell stack directly or indirectly in the stacking direction of the power generation cell and the separator;
The lower base or configured the upper base and integrally, the fuel cell stack and the lower base and the upper platform, covering the lateral direction perpendicular to the stacking direction is covered respectively from the upper and lower directions in the stacking direction A heat insulating wall member that insulates the space inside and outside the heat insulating wall member;
A biasing force having a metal biasing member disposed in a space outside the heat insulating wall member for biasing at least one of the lower base and the upper base in a direction in which the lower base and the upper base are brought closer to each other. A fuel cell.
前記付勢部材は、前記下基盤に前記上基盤を近づける方向へ前記移動部材を駆動させる請求項1に記載の燃料電池。 The biasing portion includes a moving member in which a portion near one end is fixed to the upper base and a portion near the other end relative to the portion near the one end is movable with respect to the lower base,
The fuel cell according to claim 1, wherein the urging member drives the moving member in a direction in which the upper base is brought closer to the lower base.
前記下基盤は、前記ガイド部材が挿通されるガイド孔を有し、前記ガイド部材が前記ガイド孔に挿通され、
前記上基盤は、前記ガイド部材が前記ガイド孔に挿通された状態において前記下基盤に対して移動可能に構成される請求項2に記載の燃料電池。 The moving member is constituted by a guide member extending toward the lower base along the stacking direction,
The lower base has a guide hole through which the guide member is inserted, and the guide member is inserted into the guide hole.
The fuel cell according to claim 2, wherein the upper base is configured to be movable with respect to the lower base in a state where the guide member is inserted into the guide hole.
前記ガイド孔から前記断熱壁部材の外側の空間へ突出している前記ガイド部材の部分の近傍において加熱された空気を、前記断熱壁部材の内側の空間へ流通させる被加熱空気流通ラインを有する燃料電池システム。 A fuel cell according to claim 3,
A fuel cell having a heated air circulation line that circulates air heated in the vicinity of the portion of the guide member protruding from the guide hole to the space outside the heat insulating wall member to the space inside the heat insulating wall member. system.
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