JP6416522B2

JP6416522B2 - Fuel cell stack and fuel cell module

Info

Publication number: JP6416522B2
Application number: JP2014142878A
Authority: JP
Inventors: 法之小林; 佑介藤堂; 洋介伊藤
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Priority date: 2014-07-11
Filing date: 2014-07-11
Publication date: 2018-10-31
Anticipated expiration: 2034-07-11
Also published as: JP2016018750A

Description

本発明は、積層された複数の単セルと、複数の単セルの積層方向の両端に配置されるとともに複数の単セルをその積層方向に固定する集電板とを備えた燃料電池スタック、及びその燃料電池スタックを備えた燃料電池モジュールに関するものである。 The present invention includes a fuel cell stack including a plurality of stacked unit cells, and current collectors that are disposed at both ends of the plurality of unit cells in the stacking direction and fix the plurality of unit cells in the stacking direction, and The present invention relates to a fuel cell module including the fuel cell stack.

従来より、発電装置の一種である燃料電池として、例えば固体電解質層（固体酸化物）を備えた固体酸化物形燃料電池（Solid Oxide Fuel Cell ；ＳＯＦＣ）が知られている。固体酸化物形燃料電池は、エネルギー変換効率が５０％以上と非常に高く、かつ、小型化が可能であるため、家庭用コジェネレーションシステムや自動車の動力源として開発が行われている。 Conventionally, a solid oxide fuel cell (SOFC) including a solid electrolyte layer (solid oxide) is known as a fuel cell which is a kind of power generation device. Solid oxide fuel cells have a very high energy conversion efficiency of 50% or more and can be miniaturized, and therefore are being developed as a power source for household cogeneration systems and automobiles.

具体的には、固体酸化物形燃料電池は、燃料ガスに接する燃料極と酸化剤ガスに接する空気極とが固体電解質層の両側に配置された平板状の単セルを備えている。なお、燃料ガスは水素を生成するためのものであり、酸化剤ガスは酸素を生成するためのものである。そして、水素と酸素とが固体電解質層を介して反応（発電反応）することにより、空気極を正極、燃料極を負極とする直流の電力が発生するようになっている。 Specifically, the solid oxide fuel cell includes a flat single cell in which a fuel electrode in contact with the fuel gas and an air electrode in contact with the oxidant gas are disposed on both sides of the solid electrolyte layer. The fuel gas is for generating hydrogen, and the oxidant gas is for generating oxygen. Then, when hydrogen and oxygen react via a solid electrolyte layer (power generation reaction), DC power is generated with the air electrode as the positive electrode and the fuel electrode as the negative electrode.

一般に、固体酸化物形燃料電池は、平板形の発電セルを複数積層してなる燃料電池スタックの形態で使用され、その発電時には７００℃〜１０００℃の高温となる。このため、燃料電池スタックを断熱容器内に収納して保温することで固体酸化物形燃料電池の発電効率が高められている。また、固体酸化物形燃料電池のような高温タイプの燃料電池では、発電効率を良好な状態に保つために、熱電対によって燃料電池スタックの温度を検出し、その検出結果に基づいて燃料電池スタックの温度を管理している（例えば、特許文献１参照）。 In general, a solid oxide fuel cell is used in the form of a fuel cell stack formed by laminating a plurality of flat plate-shaped power generation cells, and becomes a high temperature of 700 ° C. to 1000 ° C. during the power generation. For this reason, the power generation efficiency of the solid oxide fuel cell is enhanced by storing the fuel cell stack in a heat insulating container and keeping the temperature constant. Further, in a high-temperature type fuel cell such as a solid oxide fuel cell, in order to keep the power generation efficiency in a good state, the temperature of the fuel cell stack is detected by a thermocouple, and the fuel cell stack is based on the detection result. The temperature is controlled (for example, see Patent Document 1).

特許文献１では、シース熱電対を用いて燃料電池の温度を検出する手法が開示されている。具体的には、シース熱電対は、金属チューブ内に絶縁材を介して一対の熱電体素線を配して構成される。そして、シース熱電対の一端部側（先端部側）における金属チューブの外面全体に電気絶縁性ペーストが塗布され、そのシース熱電対の一端部に電気絶縁性を有する第１保護管及び第２保護管が外装される。また、燃料電池スタックにおいて、金属セパレータの外周部には挿入孔が穿設されており、その挿入孔に、金属チューブと第１保護管との間、及び第１保護管と第２保護管との間に隙間を設けた状態でシース熱電対の一端部が挿入されている。 Patent Document 1 discloses a technique for detecting the temperature of a fuel cell using a sheath thermocouple. Specifically, the sheath thermocouple is configured by arranging a pair of thermoelectric element wires through an insulating material in a metal tube. Then, an electrically insulating paste is applied to the entire outer surface of the metal tube on one end side (tip end side) of the sheath thermocouple, and a first protective tube and a second protection tube having electrical insulation are provided on one end portion of the sheath thermocouple. The tube is sheathed. Further, in the fuel cell stack, an insertion hole is formed in the outer peripheral portion of the metal separator, and the insertion hole is provided between the metal tube and the first protection tube, and between the first protection tube and the second protection tube. One end portion of the sheath thermocouple is inserted with a gap between them.

特開２０１０−２３８４３５号公報JP 2010-238435 A

ところで、特許文献１に開示されている従来の燃料電池スタックでは、金属セパレータの部分に、温度測定部であるシース熱電対の一端部を保持するために絶縁性ペーストや保護管を取り付けている。この手法では、金属セパレータに挿入孔を設けるための加工が必要であり、その挿入孔にシース熱電対を取り付ける際には、絶縁性保護が必要となる。さらに、シース熱電対の金属チューブと金属セパレータの金属成分との高温による相互拡散を防ぐために、絶縁性ペーストや絶縁性の保護管を二重に設ける必要があり、絶縁処理を行うのは容易ではなかった。また、シース熱電対が断線した場合やシース熱電対の固定が不安定となった場合には、燃料電池スタックと断線部分とが接触することによりショート故障が生じることが懸念される。さらには、シース熱電対の固定が外れた場合には、測定温度の検出精度が低下して、燃料電池の温度管理を正確に行うことができなくなる。 By the way, in the conventional fuel cell stack disclosed in Patent Document 1, an insulating paste and a protective tube are attached to a metal separator portion in order to hold one end portion of a sheath thermocouple as a temperature measuring portion. In this method, processing for providing an insertion hole in the metal separator is necessary, and when a sheath thermocouple is attached to the insertion hole, insulating protection is required. Furthermore, in order to prevent mutual diffusion due to high temperatures between the metal tube of the sheath thermocouple and the metal component of the metal separator, it is necessary to provide double insulating paste and insulating protective tube, and it is not easy to perform insulation treatment There wasn't. In addition, when the sheath thermocouple is disconnected or when the fixing of the sheath thermocouple becomes unstable, there is a concern that a short circuit failure may occur due to contact between the fuel cell stack and the disconnected portion. Furthermore, when the sheath thermocouple is unfixed, the detection accuracy of the measured temperature is lowered, and the temperature management of the fuel cell cannot be performed accurately.

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、燃料電池スタックに対して温度センサを容易に位置決めすることができる燃料電池スタック、及びその燃料電池スタックを備える燃料電池モジュールを提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a fuel cell stack in which a temperature sensor can be easily positioned with respect to the fuel cell stack, and a fuel cell module including the fuel cell stack. It is to provide.

そして上記課題を解決するための手段（手段１）としては、燃料極、空気極及び電解質層を有し、積層された複数の単セルと、前記複数の単セルの積層方向の両端に配置されるとともに前記複数の単セルをその積層方向に固定する集電板とを備える燃料電池スタックであって、絶縁材料からなり前記燃料電池スタックの側面に当接して配置される治具と、前記治具の一部であって前記燃料電池スタックの側面に当接して位置決めされる当接部と、前記治具において前記当接部とは別の部位に設けられたセンサ保持部と、前記センサ保持部に保持された温度センサと、を有する温度測定用ユニットを備え、前記センサ保持部は、有底筒状に形成された絶縁管内の収容空間であり、前記温度測定用ユニットにおいて、前記センサ保持部が前記当接部を基準位置とした所定の位置に配置されていることを特徴とする燃料電池スタックがある。 As means for solving the above problems (means 1), the fuel cell, the air electrode, and the electrolyte layer are provided, and the plurality of stacked unit cells are disposed at both ends in the stacking direction of the plurality of unit cells. And a current collector plate that fixes the plurality of single cells in the stacking direction, the jig being made of an insulating material and disposed in contact with a side surface of the fuel cell stack, and the jig A contact portion that is a part of the tool and is positioned in contact with a side surface of the fuel cell stack; a sensor holding portion provided in a portion different from the contact portion in the jig; and the sensor holding A temperature measurement unit having a temperature sensor held in a portion, wherein the sensor holding portion is a housing space in an insulating tube formed in a bottomed cylindrical shape, and in the temperature measurement unit, the sensor holding unit Part abuts There is a fuel cell stack, characterized in that it is disposed in a predetermined position relative position.

手段１に記載の発明によると、温度測定用ユニットの治具における当接部が燃料電池スタックの側面に当接して位置決めされる。また、治具において当接部とは別の部位であって、その当接部を基準位置とした所定の位置に、温度センサを保持するセンサ保持部が設けられている。このような温度測定用ユニットを用いると、従来技術のように燃料電池スタックに対して煩雑な絶縁処理を施す必要がなく、燃料電池スタックにおいて温度測定が必要な所望の位置に、温度センサを容易に位置決めすることができる。 According to the first aspect of the invention, the contact portion of the temperature measurement unit jig contacts the side surface of the fuel cell stack and is positioned. In addition, a sensor holding portion that holds the temperature sensor is provided at a predetermined position with the contact portion as a reference position, which is a part different from the contact portion in the jig. When such a temperature measurement unit is used, there is no need to perform complicated insulation processing on the fuel cell stack as in the prior art, and the temperature sensor can be easily placed at a desired position where temperature measurement is required in the fuel cell stack. Can be positioned.

当接部は、治具を燃料電池スタックの側面に固定するための治具固定部を兼ねていてもよい。この場合、当接部と治具固定部とを別々に設ける必要がなく、燃料電池スタックの側面に治具を位置精度よく固定することができる。 The contact part may also serve as a jig fixing part for fixing the jig to the side surface of the fuel cell stack. In this case, it is not necessary to separately provide the contact portion and the jig fixing portion, and the jig can be fixed to the side surface of the fuel cell stack with high positional accuracy.

治具固定部には固定穴が設けられるとともに、固定穴を用いてねじ止めすることにより、治具が集電板の側端面に当接した状態で固定されていてもよい。ここで、集電板は、各単セルを締め付けるために十分な強度を有する。このため、治具の治具固定部に設けられた固定穴を用いて集電板の側端面に当接した状態でねじ止めすることにより、治具を確実に固定することができる。また、集電板は燃料電池スタックの端部に配置されるため、その集電板との当接部にある固定穴を基準としてセンサ保持部を設けることにより、燃料電池スタックにおいて温度測定が必要な所望の位置に温度センサを配置することができる。さらに、集電板にねじ止めして治具を固定しているので、燃料電池スタックに対する温度測定用ユニットの着脱を容易に行うことができる。このため、温度センサの交換を容易に行うことができ、メンテナンスコストを低く抑えることができる。 A fixing hole is provided in the jig fixing portion, and the jig may be fixed in a state of being in contact with the side end surface of the current collector plate by screwing using the fixing hole. Here, the current collector plate has sufficient strength to fasten each single cell. For this reason, a jig | tool can be fixed reliably by screwing in the state contact | abutted to the side end surface of a current collecting plate using the fixing hole provided in the jig | tool fixing | fixed part of a jig | tool. In addition, since the current collector plate is arranged at the end of the fuel cell stack, it is necessary to measure the temperature in the fuel cell stack by providing a sensor holding portion with reference to the fixing hole in the contact portion with the current collector plate. The temperature sensor can be arranged at any desired position. Further, since the jig is fixed by screwing to the current collector plate, the temperature measuring unit can be easily attached to and detached from the fuel cell stack. For this reason, the temperature sensor can be easily replaced, and maintenance costs can be kept low.

固定穴を有する治具固定部は、治具において離間した複数箇所に設けられ、複数の固定穴を用いてねじ止めすることにより、治具が両端の集電板の側端面に各々当接した状態で固定されていてもよい。より詳しくは、単セルは平板状部材として構成されおり、燃料電池スタックにおいて、複数の単セルは、上下方向に積層される。この場合、治具は、単セルの積層方向の上端に配置される集電板と下端に配置される集電板とにねじ止めされる。このようにすると、燃料電池スタックにおける上端及び下端の各集電板に温度測定用ユニットの治具を確実に固定することができる。 The jig fixing portions having fixing holes are provided at a plurality of locations separated from each other in the jig, and the jigs are in contact with the side end surfaces of the current collector plates at both ends by screwing using the plurality of fixing holes. It may be fixed in a state. More specifically, the single cell is configured as a flat plate member, and in the fuel cell stack, the plurality of single cells are stacked in the vertical direction. In this case, the jig is screwed to the current collector plate disposed at the upper end in the stacking direction of the single cells and the current collector plate disposed at the lower end. If it does in this way, the jig | tool of the unit for temperature measurement can be reliably fixed to each collector plate of the upper end and lower end in a fuel cell stack.

センサ保持部は、治具において単セルの積層方向に沿った異なる位置に複数形成されていてもよい。この場合、治具における複数のセンサ保持部に複数の温度センサがそれぞれ保持され、各温度センサの測定結果によって、燃料電池スタックにおける単セルの積層方向の温度分布を確認することができる。 A plurality of sensor holding portions may be formed at different positions along the stacking direction of the single cells in the jig. In this case, the plurality of temperature sensors are respectively held by the plurality of sensor holding portions in the jig, and the temperature distribution in the stacking direction of the single cells in the fuel cell stack can be confirmed from the measurement result of each temperature sensor.

温度センサとしては、高温での使用が可能な熱電対を挙げることができる。また、温度センサとして熱電対を用いる場合、センサ保持部には、熱電対の温度測定部（温接点がある先端部）が保持される。 An example of the temperature sensor is a thermocouple that can be used at a high temperature. Moreover, when using a thermocouple as a temperature sensor, the sensor holding part holds the thermocouple temperature measurement part (the tip part with the hot junction).

治具は、耐熱性の絶縁材料からなる。また、治具の形状としては、特に限定されるものではないが、燃料電池スタックの側面に対する絶縁性を確保する上で、平板状であることが好ましい。なおこの場合、治具は複数の絶縁板を積層してなる平板状であってもよい。 The jig is made of a heat-resistant insulating material. Further, the shape of the jig is not particularly limited, but is preferably a flat plate shape in order to ensure insulation with respect to the side surface of the fuel cell stack. In this case, the jig may be a flat plate formed by laminating a plurality of insulating plates.

また、センサ保持部は、温度センサを挿入可能な構造を有することが好ましい。具体的には、温度センサとして熱電対を用いる場合、熱電対の先端に設けられる温度測定部がセンサ保持部に挿入された状態で保持される。この場合、熱電対の温度測定部を確実に固定できるため、燃料電池スタックの温度を正確に測定することができる。 Moreover, it is preferable that a sensor holding part has a structure which can insert a temperature sensor. Specifically, when a thermocouple is used as the temperature sensor, the temperature measurement unit provided at the tip of the thermocouple is held in a state of being inserted into the sensor holding unit. In this case, since the temperature measuring part of the thermocouple can be fixed reliably, the temperature of the fuel cell stack can be accurately measured.

また、上記課題を解決するための別の手段（手段２）としては、手段１に記載の燃料電池スタックと、断熱部材を用いて構成され、前記燃料電池スタックを収容する断熱容器とを備えたことを特徴とする燃料電池モジュールがある。 Further, as another means (means 2) for solving the above problem, the fuel cell stack according to means 1 and a heat insulating container configured to use the heat insulating member and containing the fuel cell stack are provided. There is a fuel cell module characterized in that.

従って、手段２に記載の発明によると、上述した温度測定用ユニットを用いることで、燃料電池スタックにおいて温度測定が必要な所望の位置に、温度センサを容易に位置決めすることができる。この場合、温度センサによって燃料電池スタックの温度を正確に測定することができ、その測定結果に基づいて、燃料電池モジュールを効率よく運転させることが可能となる。 Therefore, according to the invention described in the means 2, the temperature sensor can be easily positioned at a desired position where the temperature measurement is required in the fuel cell stack by using the temperature measuring unit described above. In this case, the temperature of the fuel cell stack can be accurately measured by the temperature sensor, and the fuel cell module can be efficiently operated based on the measurement result.

本発明の燃料電池モジュールは、断熱容器内において燃料電池スタックの下方に配置され、発電のための補助的な処理を行う発電補助部をさらに備えていてもよい。そして、温度測定用ユニットの治具は、燃料電池スタックの下方の発電補助部に対向する位置まで設置されるとともに、燃料電池スタックに対応する位置と発電補助部に対応する位置とにセンサ保持部がそれぞれ形成されていてもよい。この温度測定用ユニットを用いると、燃料電池スタックの温度に加えて、発電補助部の温度も測定することができ、それら測定結果に基づいて、燃料電池モジュールを効率よく運転させることができる。 The fuel cell module of the present invention may further include a power generation auxiliary unit that is disposed below the fuel cell stack in the heat insulating container and performs auxiliary processing for power generation. The temperature measurement unit jig is installed up to a position facing the power generation auxiliary section below the fuel cell stack, and the sensor holding section is positioned at a position corresponding to the fuel cell stack and a position corresponding to the power generation auxiliary section. May be formed respectively. When this temperature measuring unit is used, in addition to the temperature of the fuel cell stack, the temperature of the power generation auxiliary section can be measured, and the fuel cell module can be operated efficiently based on the measurement results.

なお、断熱容器内に収納される発電補助部としては、燃料ガスを改質する改質器と、燃料電池スタックから排出される排ガスを浄化する燃焼器とが含まれていてもよい。この場合、温度測定用ユニットの温度センサにより改質器や燃焼器の温度を測定することができ、改質器や燃焼器の温度に基づいて、燃料電池モジュールを効率よく運転させることができる。 Note that the power generation auxiliary unit housed in the heat insulating container may include a reformer that reforms the fuel gas and a combustor that purifies the exhaust gas discharged from the fuel cell stack. In this case, the temperature of the reformer or the combustor can be measured by the temperature sensor of the temperature measuring unit, and the fuel cell module can be efficiently operated based on the temperature of the reformer or the combustor.

第１の実施の形態の燃料電池モジュールを示す概略構成図。The schematic block diagram which shows the fuel cell module of 1st Embodiment. 第１の実施の形態の燃料電池スタックを示す概略断面図。1 is a schematic cross-sectional view showing a fuel cell stack according to a first embodiment. 第１の実施の形態の温度測定用ユニットを示す平面図。The top view which shows the unit for temperature measurement of 1st Embodiment. 第１の実施の形態の温度測定用ユニットを示す断面図。Sectional drawing which shows the unit for temperature measurement of 1st Embodiment. 第２の実施の形態の燃料電池モジュールを示す概略構成図。The schematic block diagram which shows the fuel cell module of 2nd Embodiment. 第２の実施の形態の温度測定用ユニットを構成する各絶縁板を示す平面図。The top view which shows each insulating board which comprises the unit for temperature measurement of 2nd Embodiment. 第２の実施の形態のセンサ保持部を示す断面図。Sectional drawing which shows the sensor holding part of 2nd Embodiment. 第２の実施の形態の窓部を示す断面図。Sectional drawing which shows the window part of 2nd Embodiment. 第３の実施の形態の燃料電池モジュールを示す概略構成図。The schematic block diagram which shows the fuel cell module of 3rd Embodiment. 第３の実施の形態の温度測定用ユニットを構成する各絶縁板を示す平面図。The top view which shows each insulating board which comprises the unit for temperature measurement of 3rd Embodiment. 幅が広い温度測定用ユニットを有する別の実施の形態の燃料電池モジュールを示す概略構成図。The schematic block diagram which shows the fuel cell module of another embodiment which has a unit for temperature measurement with a wide width | variety. 発電補助部まで治具が設置された温度測定用ユニットを有する別の実施の形態の燃料電池モジュールを示す概略構成図。The schematic block diagram which shows the fuel cell module of another embodiment which has the unit for temperature measurement in which the jig | tool was installed to the power generation auxiliary | assistance part.

［第１の実施の形態］
以下、本発明を燃料電池モジュールに具体化した第１の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。 [First Embodiment]
Hereinafter, a first embodiment in which the present invention is embodied in a fuel cell module will be described in detail with reference to the drawings.

図１に示される本実施の形態の燃料電池モジュール１０は、固体酸化物形燃料電池（Solid Oxide Fuel Cell ；ＳＯＦＣ）を有する電池モジュールである。燃料電池モジュール１０は、燃料ガスと酸化剤ガスとの反応により発電する燃料電池スタック１２と、発電のための補助的な処理を行う発電補助部１３と、断熱材料を用いて構成され、燃料電池スタック１２及び発電補助部１３を収容する断熱容器１４とを備える。 A fuel cell module 10 of the present embodiment shown in FIG. 1 is a battery module having a solid oxide fuel cell (SOFC). The fuel cell module 10 is configured by using a fuel cell stack 12 that generates power by a reaction between a fuel gas and an oxidant gas, a power generation auxiliary unit 13 that performs auxiliary processing for power generation, and a heat insulating material. And a heat insulating container 14 that houses the stack 12 and the power generation auxiliary unit 13.

燃料電池スタック１２は、単セル１１をその厚さ方向（図１では上下方向）に複数積層してなり、例えば縦１８０ｍｍ×横１８０ｍｍ×高さ１２０ｍｍの略直方体形状をなしている。本実施の形態において、燃料電池スタック１２を構成する単セル１１の積層数は、２０枚程度となっている。また、燃料電池スタック１２には、単セル１１の積層方向における両端（図１では上端と下端）に、エンドプレート１５，１６（集電板）が配置されている。さらに、燃料電池スタック１２の周縁部には、同スタック１２を厚さ方向に貫通する複数の貫通穴が形成されている。そして、各貫通穴に締結ボルト１８を挿通させ、燃料電池スタック１２の下面から突出するボルト１８の下端部分にナット１９が螺着されている。このように締結ボルト１８及びナット１９を用いて各エンドプレート１５，１６を各単セル１１の積層方向に締め付けることで、複数の単セル１１が固定されるようになっている。また、燃料電池スタック１２の両端に配置されるエンドプレート１５，１６が、燃料電池スタック１２から出力される電流の出力端子となっている。 The fuel cell stack 12 is formed by laminating a plurality of unit cells 11 in the thickness direction (vertical direction in FIG. 1), and has a substantially rectangular parallelepiped shape, for example, 180 mm long × 180 mm wide × 120 mm high. In the present embodiment, the number of stacked single cells 11 constituting the fuel cell stack 12 is about 20. In the fuel cell stack 12, end plates 15 and 16 (current collector plates) are disposed at both ends (upper and lower ends in FIG. 1) in the stacking direction of the single cells 11. Furthermore, a plurality of through-holes that penetrate the stack 12 in the thickness direction are formed in the peripheral portion of the fuel cell stack 12. A fastening bolt 18 is inserted into each through hole, and a nut 19 is screwed to a lower end portion of the bolt 18 protruding from the lower surface of the fuel cell stack 12. In this way, the plurality of single cells 11 are fixed by tightening the end plates 15 and 16 in the stacking direction of the single cells 11 using the fastening bolts 18 and the nuts 19. End plates 15 and 16 disposed at both ends of the fuel cell stack 12 serve as output terminals for current output from the fuel cell stack 12.

図２に示されるように、燃料電池スタック１２を構成する単セル１１は、空気極２１、燃料極２２及び固体電解質層２３を有する平板状部材として構成される。また、燃料電池スタック１２には、単セル１１に加えて、インタコネクタ２４、セパレータ２５、空気極側集電体２７及び燃料極側集電体２８等が設けられ、それらが複数個ずつ積層されている。 As shown in FIG. 2, the single cell 11 constituting the fuel cell stack 12 is configured as a flat plate member having an air electrode 21, a fuel electrode 22, and a solid electrolyte layer 23. In addition to the single cell 11, the fuel cell stack 12 is provided with an interconnector 24, a separator 25, an air electrode side current collector 27, a fuel electrode side current collector 28, and the like, and a plurality of these are stacked. ing.

より詳しくは、インタコネクタ２４は、ステンレスなどの導電性材料によって形成されており、単セル１１の厚み方向の両側に一対配置される。各インタコネクタ２４により板厚方向での単セル１１間の導通が確保される。単セル１１の間に配置されるインタコネクタ２４は、隣り合う単セル１１を区分する。 More specifically, the interconnectors 24 are formed of a conductive material such as stainless steel, and a pair is arranged on both sides of the single cell 11 in the thickness direction. Each interconnector 24 ensures conduction between the single cells 11 in the thickness direction. The interconnector 24 arranged between the single cells 11 separates the adjacent single cells 11.

セパレータ２５は、ステンレスなどの導電性材料によって形成されており、矩形状の開口部２９を中央部に有する略矩形枠状をなしている。セパレータ２５は、単セル１１間の仕切り板として機能する。 The separator 25 is made of a conductive material such as stainless steel and has a substantially rectangular frame shape having a rectangular opening 29 at the center. The separator 25 functions as a partition plate between the single cells 11.

固体電解質層２３は、例えばイットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）などのセラミック材料（酸化物）によって矩形板状に形成されている。固体電解質層２３は、セパレータ２５の下面に固定されるとともに、セパレータ２５の開口部２９を塞ぐように配置されている。固体電解質層２３は、酸素イオン伝導性固体電解質体として機能するようになっている。 The solid electrolyte layer 23 is formed in a rectangular plate shape by a ceramic material (oxide) such as yttria stabilized zirconia (YSZ). The solid electrolyte layer 23 is fixed to the lower surface of the separator 25 and is disposed so as to close the opening 29 of the separator 25. The solid electrolyte layer 23 functions as an oxygen ion conductive solid electrolyte body.

また、固体電解質層２３の上面には、燃料電池スタック１２に供給された酸化剤ガスに接する空気極２１が形成され、固体電解質層２３の下面には、同じく燃料電池スタック１２に供給された燃料ガスに接する燃料極２２が形成されている。即ち、空気極２１及び燃料極２２は、固体電解質層２３の両側に配置されている。また、空気極２１は、セパレータ２５の開口部２９内に配置され、セパレータ２５と接触しないようになっている。なお、本実施の形態の単セル１１では、セパレータ２５の下方に燃料室３１が形成されるとともに、セパレータ２５の上方に空気室３２が形成されている。 Further, an air electrode 21 that is in contact with the oxidant gas supplied to the fuel cell stack 12 is formed on the upper surface of the solid electrolyte layer 23, and the fuel supplied to the fuel cell stack 12 is also formed on the lower surface of the solid electrolyte layer 23. A fuel electrode 22 in contact with the gas is formed. That is, the air electrode 21 and the fuel electrode 22 are disposed on both sides of the solid electrolyte layer 23. The air electrode 21 is disposed in the opening 29 of the separator 25 so as not to contact the separator 25. In the single cell 11 of the present embodiment, the fuel chamber 31 is formed below the separator 25 and the air chamber 32 is formed above the separator 25.

本実施の形態の単セル１１において、空気極２１は、金属の複合酸化物であるＬＳＣＦ（Ｌａ_０．６Ｓｒ_０．４Ｃｏ_０．２Ｆｅ_０．８Ｏ_３）によって矩形板状に形成されている。また、燃料極２２は、ニッケルとイットリア安定化ジルコニアとの混合物（Ｎｉ−ＹＳＺ）によって矩形板状に形成されている。空気極２１は、空気極側集電体２７によってインタコネクタ２４に電気的に接続される。燃料極２２は、燃料極側集電体２８によってインタコネクタ２４に電気的に接続されている。空気極側集電体２７は、例えばＳＵＳ４３０系フェライト合金等の緻密な金属板からなる。一方、燃料極側集電体２８は、燃料ガスの通過が可能なように、例えばニッケル製の多孔体からなる。 In the single cell 11 of the present embodiment, the air electrode 21 is formed in a rectangular plate shape by LSCF (La _0.6 Sr _0.4 Co _0.2 Fe _0.8 O ₃ ) which is a metal complex oxide. ing. The fuel electrode 22 is formed in a rectangular plate shape by a mixture of nickel and yttria-stabilized zirconia (Ni-YSZ). The air electrode 21 is electrically connected to the interconnector 24 by an air electrode side current collector 27. The fuel electrode 22 is electrically connected to the interconnector 24 by a fuel electrode side current collector 28. The air electrode side current collector 27 is made of a dense metal plate such as a SUS430 ferrite alloy. On the other hand, the fuel electrode side current collector 28 is made of, for example, a nickel porous body so that the fuel gas can pass therethrough.

図１に示されるように、本実施の形態の発電補助部１３は、改質器３６と燃焼器３７とを含んで構成されており、燃料電池スタック１２の下方に配置されている。改質器３６は、燃料ガスと水蒸気とを改質反応させることで水素濃度の高い燃料ガスに改質し、その燃料ガスを燃料電池スタック１２に供給する。この燃料ガスは、燃料電池スタック１２において、各単セル１１の燃料室３１に供給されて、燃料極２２に接することで発電反応に使用される。燃焼器３７は、燃焼触媒を有し、燃料電池スタック１２（単セル１１の燃料室３１）から排出される排ガスをその触媒を用いて燃焼させて浄化する。燃焼器３７で浄化された排ガスは、図示しない排気管を通じて断熱容器１４の外部に排出される。 As shown in FIG. 1, the power generation auxiliary unit 13 of the present embodiment includes a reformer 36 and a combustor 37 and is disposed below the fuel cell stack 12. The reformer 36 reforms the fuel gas and water vapor into a fuel gas having a high hydrogen concentration by reforming reaction, and supplies the fuel gas to the fuel cell stack 12. This fuel gas is supplied to the fuel chamber 31 of each single cell 11 in the fuel cell stack 12 and is used for the power generation reaction by contacting the fuel electrode 22. The combustor 37 includes a combustion catalyst, and purifies the exhaust gas discharged from the fuel cell stack 12 (the fuel chamber 31 of the single cell 11) by using the catalyst. The exhaust gas purified by the combustor 37 is discharged to the outside of the heat insulating container 14 through an exhaust pipe (not shown).

本実施の形態の燃料電池スタック１２は、発電時の温度を測定するための温度測定用ユニット４０を備えている。温度測定用ユニット４０は、燃料電池スタック１２の側面１２ａに当接して配置される平板状の治具４１と、治具４１の一部（上端部及び下端部）であって燃料電池スタック１２の側面１２ａに当接して位置決め固定される当接部４２，４３と、当接部４２，４３とは別の部位に設けられたセンサ保持部４４と、センサ保持部４４に保持された熱電対４５とを有する。 The fuel cell stack 12 of the present embodiment includes a temperature measurement unit 40 for measuring the temperature during power generation. The temperature measuring unit 40 includes a flat jig 41 arranged in contact with the side surface 12 a of the fuel cell stack 12, and a part (upper end and lower end) of the jig 41. Abutting portions 42 and 43 that are positioned and fixed in contact with the side surface 12 a, a sensor holding portion 44 provided at a part different from the abutting portions 42 and 43, and a thermocouple 45 held by the sensor holding portion 44. And have.

センサ保持部４４は、治具４１において、単セル１１の積層方向に沿った異なる位置に複数形成されている。本実施の形態で使用される熱電対４５はシース熱電対であり、治具４１の各センサ保持部４４には、熱電対４５の先端に設けられた温度測定部４５ａ（温接点がある先端部）が保持されるようになっている。 A plurality of sensor holding portions 44 are formed at different positions in the jig 41 along the stacking direction of the single cells 11. The thermocouple 45 used in the present embodiment is a sheath thermocouple, and each sensor holding portion 44 of the jig 41 has a temperature measuring portion 45a (a tip portion having a hot junction) provided at the tip of the thermocouple 45. ) Is held.

図１、図３及び図４に示されるように、治具４１は、長方形状の１枚の絶縁板４６と、その絶縁板４６に固定された２つの絶縁管４７とからなる。絶縁板４６として、耐熱性の絶縁材料からなる耐熱絶縁板（本実施の形態ではマイカからなる雲母板）が使用される。絶縁板４６の長さは、燃料電池スタック１２の高さとほぼ等しく１２０ｍｍ程度であり、絶縁板４６の幅は、燃料電池スタック１２の幅よりも狭く９０ｍｍ程度である。また、絶縁板４６の厚さは２ｍｍ程度である。 As shown in FIGS. 1, 3, and 4, the jig 41 includes a rectangular insulating plate 46 and two insulating tubes 47 fixed to the insulating plate 46. As the insulating plate 46, a heat-resistant insulating plate made of a heat-resistant insulating material (a mica plate made of mica in the present embodiment) is used. The length of the insulating plate 46 is approximately equal to the height of the fuel cell stack 12 and is approximately 120 mm, and the width of the insulating plate 46 is narrower than the width of the fuel cell stack 12 and is approximately 90 mm. The thickness of the insulating plate 46 is about 2 mm.

絶縁管４７は、耐熱性の絶縁材料であるアルミナを用いて有底円筒状に形成された焼結体であり、外径が５ｍｍ程度、内径が２ｍｍ程度、長さは３０ｍｍ程度のサイズを有している。本実施の形態では、各絶縁管４７内の収納空間がセンサ保持部４４となっており、そのセンサ保持部４４に、熱電対４５の先端にある温度測定部４５ａが配置される。つまり、熱電対４５の温度測定部４５ａが絶縁管４７の開口側からセンサ保持部４４に挿入されて保持されるようになっている。治具４１におけるセンサ保持部４４（各絶縁管４７）は、当接部４２を基準位置とした所定の位置に配置される。そして、絶縁板４６と絶縁管４７とはセラミックボンド５０を用いて固定されている。 The insulating tube 47 is a sintered body formed into a bottomed cylindrical shape using alumina, which is a heat-resistant insulating material, and has an outer diameter of about 5 mm, an inner diameter of about 2 mm, and a length of about 30 mm. doing. In the present embodiment, the storage space in each insulating tube 47 is a sensor holding portion 44, and the temperature measuring portion 45 a at the tip of the thermocouple 45 is arranged in the sensor holding portion 44. That is, the temperature measuring part 45 a of the thermocouple 45 is inserted and held in the sensor holding part 44 from the opening side of the insulating tube 47. The sensor holding portion 44 (each insulating tube 47) in the jig 41 is disposed at a predetermined position with the contact portion 42 as a reference position. The insulating plate 46 and the insulating tube 47 are fixed using a ceramic bond 50.

治具４１における当接部としての上端部４２及び下端部４３は、治具４１を燃料電池スタック１２の側面１２ａに固定するための治具固定部を兼ねる。具体的には、治具４１を構成する絶縁板４６において、上端部４２及び下端部４３には、固定穴４８，４９がそれぞれ１つずつ設けられている（図３参照）。本実施の形態では、絶縁板４６において、上端部４２側の固定穴４８の中心を基準位置にして、単セル１１の積層方向（図３では上下方向）に所定の間隔Ｘ１，Ｘ２をあけた位置に各絶縁管４７（センサ保持部４４）が設置されている。 The upper end portion 42 and the lower end portion 43 as contact portions in the jig 41 also serve as a jig fixing portion for fixing the jig 41 to the side surface 12 a of the fuel cell stack 12. Specifically, in the insulating plate 46 constituting the jig 41, the upper end portion 42 and the lower end portion 43 are each provided with one fixing hole 48, 49 (see FIG. 3). In the present embodiment, in the insulating plate 46, with the center of the fixing hole 48 on the upper end portion 42 side as a reference position, predetermined intervals X1 and X2 are provided in the stacking direction of the single cells 11 (vertical direction in FIG. 3). Each insulating tube 47 (sensor holding part 44) is installed at the position.

また、燃料電池スタック１２におけるエンドプレート１５，１６の側端面１５ａ，１６ａには、ねじ穴（図示略）が形成されている。そして、治具４１の上端部４２及び下端部４３の固定穴４８，４９と各エンドプレート１５，１６のねじ穴との中心が一致して各穴が連通するように、治具４１の位置合わせを行う。その後、治具４１の固定穴４８，４９を介してエンドプレート１５，１６のねじ穴にねじ５５を差し込み、治具４１をねじ止め固定する。このように、各固定穴４８，４９を用いてねじ止めすることにより、燃料電池スタック１２の上端に配置されるエンドプレート１５と下端に配置されるエンドプレート１６との各側端面１５ａ，１６ａに、治具４１の上端部４２及び下端部４３が当接した状態で固定される。またこのとき、燃料電池スタック１２の側面１２ａに対して治具４１の絶縁板４６全体が面状に接触した状態となる。 In addition, screw holes (not shown) are formed in the side end surfaces 15 a and 16 a of the end plates 15 and 16 in the fuel cell stack 12. The jig 41 is aligned so that the centers of the fixing holes 48 and 49 of the upper end portion 42 and the lower end portion 43 of the jig 41 and the screw holes of the end plates 15 and 16 coincide with each other and the holes communicate with each other. I do. Thereafter, the screws 55 are inserted into the screw holes of the end plates 15 and 16 through the fixing holes 48 and 49 of the jig 41 to fix the jig 41 with screws. Thus, by screwing using the fixing holes 48 and 49, the side end surfaces 15 a and 16 a of the end plate 15 disposed at the upper end and the end plate 16 disposed at the lower end of the fuel cell stack 12 are formed. The upper end 42 and the lower end 43 of the jig 41 are fixed in contact with each other. At this time, the entire insulating plate 46 of the jig 41 is brought into contact with the side surface 12a of the fuel cell stack 12 in a planar shape.

本実施の形態において、温度測定用ユニット４０における各熱電対４５の配線部分４５ｂは、燃料電池モジュール１０の外部に設けられた制御装置（図示略）に接続される。その制御装置は、各熱電対４５の検出信号に基づいて燃料電池スタック１２の温度を判定する。そして、制御装置は、燃料電池スタック１２の温度に基づいて、改質水などを供給する給水ポンプ、燃料ガスを供給する燃料ポンプ、酸化剤ガスを供給するエアポンプ等の駆動を制御する。この結果、燃料電池スタック１２の各単セル１１において発電反応が効率よく行われる。 In the present embodiment, the wiring portion 45 b of each thermocouple 45 in the temperature measurement unit 40 is connected to a control device (not shown) provided outside the fuel cell module 10. The control device determines the temperature of the fuel cell stack 12 based on the detection signal of each thermocouple 45. Based on the temperature of the fuel cell stack 12, the control device controls driving of a feed water pump that supplies reformed water, a fuel pump that supplies fuel gas, an air pump that supplies oxidant gas, and the like. As a result, the power generation reaction is efficiently performed in each single cell 11 of the fuel cell stack 12.

従って、本実施の形態によれば以下の効果を得ることができる。 Therefore, according to the present embodiment, the following effects can be obtained.

（１）本実施の形態の燃料電池モジュール１０において、温度測定用ユニット４０は、治具４１の上端部４２及び下端部４３（当接部）が燃料電池スタック１２の側面１２ａに当接して位置決め固定される。また、治具４１において、上端部４２（固定穴４８）を基準位置とした所定の位置に、熱電対４５を保持するセンサ保持部４４が設けられている。このような温度測定用ユニット４０を用いると、従来技術のように燃料電池スタック１２に対して煩雑な絶縁処理を施す必要がなく、燃料電池スタック１２において温度測定が必要な所望の位置に、熱電対４５を容易に位置決めすることができる。 (1) In the fuel cell module 10 according to the present embodiment, the temperature measurement unit 40 is positioned by the upper end portion 42 and the lower end portion 43 (contact portion) of the jig 41 being in contact with the side surface 12a of the fuel cell stack 12. Fixed. In the jig 41, a sensor holding part 44 for holding the thermocouple 45 is provided at a predetermined position with the upper end part 42 (fixing hole 48) as a reference position. When such a temperature measuring unit 40 is used, there is no need to perform complicated insulation processing on the fuel cell stack 12 as in the prior art, and the thermoelectric cell is placed at a desired position where temperature measurement is required in the fuel cell stack 12. The pair 45 can be easily positioned.

（２）本実施の形態の燃料電池モジュール１０では、治具４１において当接部となる上端部４２及び下端部４３に固定穴４８，４９が設けられており、上端部４２及び下端部４３が、治具４１を燃料電池スタック１２の側面１２ａに固定するための治具固定部を兼ねていている。このようにすると、治具４１において当接部と治具固定部とを別々に設ける必要がなく、燃料電池スタック１２の側面１２ａに治具４１を位置精度よく固定することができる。 (2) In the fuel cell module 10 of the present embodiment, the fixing holes 48 and 49 are provided in the upper end portion 42 and the lower end portion 43 that are contact portions in the jig 41, and the upper end portion 42 and the lower end portion 43 are provided. The jig 41 also serves as a jig fixing portion for fixing the jig 41 to the side surface 12 a of the fuel cell stack 12. In this way, it is not necessary to separately provide the contact portion and the jig fixing portion in the jig 41, and the jig 41 can be fixed to the side surface 12a of the fuel cell stack 12 with high positional accuracy.

（３）本実施の形態の燃料電池モジュール１０では、治具４１において離間した複数箇所に固定穴４８，４９が設けられる。そして、それら固定穴４８，４９を用いてねじ止めすることにより、燃料電池スタック１２におけるエンドプレート１５，１６の側端面１５ａ，１６ａに当接した状態で治具４１が固定される。燃料電池スタック１２において、エンドプレート１５，１６は、各単セル１１を締め付けるために十分な強度を有する。また、治具４１を構成する絶縁板４６の表面がエンドプレート１５，１６の側端面１５ａ，１６ａに当接することで、治具４１とエンドプレート１５，１６とが面同士の接触となる。従って、複数の固定穴４８，４９を用いてエンドプレート１５，１６の側端面１５ａ，１６ａにねじ止めすることにより、治具４１を確実に固定することができる。また、エンドプレート１５，１６は燃料電池スタック１２の端部に配置される。このため、治具４１において、そのエンドプレート１５との当接部にある固定穴４８を基準としてセンサ保持部４４を設けることにより、燃料電池スタック１２において温度測定が必要な所望の位置に熱電対４５を配置することができる。さらに、エンドプレート１５，１６にねじ止めして治具４１を固定しているので、燃料電池スタック１２に対する温度測定用ユニット４０の着脱を容易に行うことができる。このため、熱電対４５の交換を容易に行うことができ、メンテナンスコストを低く抑えることができる。 (3) In the fuel cell module 10 of the present embodiment, the fixing holes 48 and 49 are provided at a plurality of locations separated in the jig 41. And the jig | tool 41 is fixed in the state contact | abutted to the side end surfaces 15a and 16a of the end plates 15 and 16 in the fuel cell stack 12 by screwing using these fixing holes 48 and 49. In the fuel cell stack 12, the end plates 15 and 16 have sufficient strength for fastening the single cells 11. Further, the surface of the insulating plate 46 constituting the jig 41 abuts against the side end surfaces 15a and 16a of the end plates 15 and 16, so that the jig 41 and the end plates 15 and 16 are in contact with each other. Therefore, the jig 41 can be securely fixed by screwing it to the side end faces 15a, 16a of the end plates 15, 16 using the plurality of fixing holes 48, 49. The end plates 15 and 16 are disposed at the end of the fuel cell stack 12. For this reason, in the jig 41, by providing the sensor holding portion 44 with reference to the fixing hole 48 in the contact portion with the end plate 15, the thermocouple is placed at a desired position where temperature measurement is required in the fuel cell stack 12. 45 can be arranged. Further, since the jig 41 is fixed to the end plates 15 and 16 by screwing, the temperature measuring unit 40 can be easily attached to and detached from the fuel cell stack 12. For this reason, the thermocouple 45 can be easily replaced, and the maintenance cost can be kept low.

（４）本実施の形態の燃料電池モジュール１０では、温度測定用ユニット４０の治具４１において、単セル１１の積層方向に沿った異なる位置にセンサ保持部４４が複数形成されている。この場合、各センサ保持部４４に保持された熱電対４５の測定結果によって、燃料電池スタック１２における単セル１１の積層方向の温度分布を確認することができる。 (4) In the fuel cell module 10 of the present embodiment, a plurality of sensor holding portions 44 are formed at different positions along the stacking direction of the single cells 11 in the jig 41 of the temperature measurement unit 40. In this case, the temperature distribution in the stacking direction of the single cells 11 in the fuel cell stack 12 can be confirmed by the measurement result of the thermocouple 45 held in each sensor holding unit 44.

（５）本実施の形態の燃料電池モジュール１０では、温度測定用ユニット４０の治具４１は、耐熱性の絶縁材料である絶縁板４６（雲母板）及び絶縁管４７（アルミナの焼結体）によって構成されている。この場合、絶縁板４６及び絶縁管４７は、燃料電池モジュール１０の運転温度（７００℃程度の高温）でも化学的に安定であるため、熱電対４５や燃料電池スタック１２と治具４１との間での反応を防止することができる。 (5) In the fuel cell module 10 of the present embodiment, the jig 41 of the temperature measurement unit 40 includes an insulating plate 46 (mica plate) and an insulating tube 47 (alumina sintered body) which are heat-resistant insulating materials. It is constituted by. In this case, since the insulating plate 46 and the insulating tube 47 are chemically stable even at the operating temperature of the fuel cell module 10 (high temperature of about 700 ° C.), the space between the thermocouple 45 and the fuel cell stack 12 and the jig 41 is not limited. The reaction at can be prevented.

（６）本実施の形態の燃料電池モジュール１０において、温度測定用ユニット４０は、絶縁板４６と絶縁管４７とからなる比較的簡単な構成の治具４１を有している。このため、その治具４１を用いることにより、燃料電池スタック１２に対して熱電対４５を容易に固定することができる。 (6) In the fuel cell module 10 of the present embodiment, the temperature measurement unit 40 includes a jig 41 having a relatively simple configuration including an insulating plate 46 and an insulating tube 47. For this reason, the thermocouple 45 can be easily fixed to the fuel cell stack 12 by using the jig 41.

（７）本実施の形態の燃料電池モジュール１０において、温度測定用ユニット４０を構成する治具４１は平板状である。このため、治具４１のセンサ保持部４４から熱電対４５が外れた場合や熱電対４５が断線して熱電対４５の固定が外れた場合であっても、平板状の治具４１により、熱電対４５と燃料電池スタック１２との絶縁が確保される。このため、従来のような燃料電池スタック１２と熱電対４５とのショートを確実に防止することができる。
［第２の実施の形態］ (7) In the fuel cell module 10 of the present embodiment, the jig 41 constituting the temperature measuring unit 40 has a flat plate shape. For this reason, even when the thermocouple 45 is detached from the sensor holding portion 44 of the jig 41 or when the thermocouple 45 is disconnected and the thermocouple 45 is not fixed, the plate-shaped jig 41 is used to Insulation between the pair 45 and the fuel cell stack 12 is ensured. For this reason, it is possible to reliably prevent a short circuit between the fuel cell stack 12 and the thermocouple 45 as in the prior art.
[Second Embodiment]

次に、本発明を燃料電池モジュールに具体化した第２の実施の形態を図５〜図８に基づき説明する。 Next, a second embodiment in which the present invention is embodied in a fuel cell module will be described with reference to FIGS.

図５に示されるように、本実施の形態の燃料電池モジュール１０Ａでは、燃料電池スタック１２に備えられる温度測定用ユニット４０Ａが上記第１の実施の形態と異なり、それ以外の構成は上記第１の実施の形態と同じである。以下、本実施の形態の温度測定用ユニット４０Ａの構成について詳述する。 As shown in FIG. 5, in the fuel cell module 10A of the present embodiment, the temperature measurement unit 40A provided in the fuel cell stack 12 is different from the first embodiment, and other configurations are the same as those of the first embodiment. This is the same as the embodiment. Hereinafter, the configuration of the temperature measurement unit 40A of the present embodiment will be described in detail.

本実施の形態の温度測定用ユニット４０Ａも、燃料電池スタック１２の側面１２ａに当接して配置される平板状の治具４１Ａと、治具４１の一部（上端部及び下端部）であって燃料電池スタック１２の側面１２ａに当接して位置決め固定される当接部４２Ａ，４３Ａと、当接部４２Ａ，４３Ａとは別の部位に設けられたセンサ保持部４４Ａと、センサ保持部４４Ａに保持された熱電対４５とを有する。 The temperature measurement unit 40A of the present embodiment is also a flat jig 41A disposed in contact with the side surface 12a of the fuel cell stack 12, and a part (upper end and lower end) of the jig 41. Abutting portions 42A and 43A that abut on the side surface 12a of the fuel cell stack 12 and are positioned and fixed, a sensor holding portion 44A provided at a part different from the abutting portions 42A and 43A, and a sensor holding portion 44A. Thermocouple 45.

図５〜図８に示されるように、本実施の形態の治具４１Ａは、長方形状の３枚の絶縁板５１，５２，５３を積層一体化して形成される。より詳しくは、治具４１は、燃料電池スタック１２の側面１２ａに当接する内側絶縁板５１と、燃料電池スタック１２の側面１２ａの反対側に配置される外側絶縁板５２と、内側絶縁板５１と外側絶縁板５２との間に配置される中間絶縁板５３とを有する。各絶縁板５１〜５３は、耐熱性の絶縁材料からなる耐熱絶縁板（本実施の形態ではマイカからなる雲母板）が使用されている。 As shown in FIGS. 5 to 8, the jig 41 A of the present embodiment is formed by stacking and integrating three rectangular insulating plates 51, 52, and 53. More specifically, the jig 41 includes an inner insulating plate 51 that contacts the side surface 12a of the fuel cell stack 12, an outer insulating plate 52 disposed on the opposite side of the side surface 12a of the fuel cell stack 12, and an inner insulating plate 51. And an intermediate insulating plate 53 disposed between the outer insulating plate 52 and the outer insulating plate 52. As each of the insulating plates 51 to 53, a heat-resistant insulating plate made of a heat-resistant insulating material (a mica plate made of mica in the present embodiment) is used.

燃料電池スタック１２の側面１２ａに当接する内側絶縁板５１は、他の絶縁板（外側絶縁板５２及び中間絶縁板５３）よりも厚みが薄く形成されている。具体的には、内側絶縁板５１の厚さは０．５ｍｍ程度であり、外側絶縁板５２及び中間絶縁板５３の厚さは２．０ｍｍ程度である。また、各絶縁板５１〜５３の長さは、燃料電池スタック１２の高さとほぼ等しく１２０ｍｍ程度であり、各絶縁板５１〜５３の幅は、燃料電池スタック１２の幅よりも狭く９０ｍｍ程度である。 The inner insulating plate 51 in contact with the side surface 12a of the fuel cell stack 12 is formed to be thinner than the other insulating plates (the outer insulating plate 52 and the intermediate insulating plate 53). Specifically, the inner insulating plate 51 has a thickness of about 0.5 mm, and the outer insulating plate 52 and the intermediate insulating plate 53 have a thickness of about 2.0 mm. Further, the length of each of the insulating plates 51 to 53 is approximately equal to the height of the fuel cell stack 12 and is approximately 120 mm, and the width of each of the insulating plates 51 to 53 is narrower than the width of the fuel cell stack 12 and is approximately 90 mm. .

外側絶縁板５２には、センサ保持部４４Ａを構成する穴部であり熱電対４５の温度測定部４５ａ（先端部）が挿入されるスリット状の第１貫通穴６１が３箇所に形成されている。外側絶縁板５２において、スリット状の第１貫通穴６１は、絶縁板５２の幅方向（図６の左右方向）に延びるように形成されている。各第１貫通穴６１は、絶縁板５２の長さ方向（図６の上下方向）に等間隔の距離をあけてそれぞれ平行に形成されている。また、中間絶縁板５３には、センサ保持部４４Ａを構成する穴部であり外側絶縁板５２の第１貫通穴６１に連通するとともに第１貫通穴６１よりも長いスリット状の第２貫通穴６２が３箇所に形成されている。中間絶縁板５３において、スリット状の第２貫通穴６２は、絶縁板５３の幅方向（図６の左右方向）に延びるように形成されている。各第２貫通穴６２は、絶縁板５３の長さ方向（図６の上下方向）に等間隔の距離（各第１貫通穴６１と同じ距離）をあけてそれぞれ平行に形成されている。これら外側絶縁板５２の第１貫通穴６１や中間絶縁板５３の第２貫通穴６２は、例えばレーザ加工によって形成される。なお、レーザ加工以外にパンチング加工等の他の加工によって各貫通穴６１，６２を形成してもよい。 The outer insulating plate 52 is formed with three slit-like first through holes 61 which are holes constituting the sensor holding portion 44A and into which the temperature measuring portion 45a (tip portion) of the thermocouple 45 is inserted. . In the outer insulating plate 52, the slit-shaped first through holes 61 are formed so as to extend in the width direction of the insulating plate 52 (left and right direction in FIG. 6). Each first through hole 61 is formed in parallel with a distance of equal intervals in the length direction of the insulating plate 52 (vertical direction in FIG. 6). The intermediate insulating plate 53 is a hole that constitutes the sensor holding portion 44 A, communicates with the first through hole 61 of the outer insulating plate 52, and has a slit-like second through hole 62 that is longer than the first through hole 61. Are formed in three places. In the intermediate insulating plate 53, the slit-shaped second through hole 62 is formed so as to extend in the width direction of the insulating plate 53 (the left-right direction in FIG. 6). Each of the second through holes 62 is formed in parallel with an equally spaced distance (the same distance as each of the first through holes 61) in the length direction of the insulating plate 53 (vertical direction in FIG. 6). The first through hole 61 of the outer insulating plate 52 and the second through hole 62 of the intermediate insulating plate 53 are formed by, for example, laser processing. The through holes 61 and 62 may be formed by other processes such as punching other than laser processing.

そして、各絶縁板５１〜５３を重ね合わせて積層し、それら絶縁板５１〜５３を一体化させる。その結果、燃料電池スタック１２の側面１２ａに当接する内側絶縁板５１がセンサ保持部４４Ａ（各貫通穴６１，６２）を塞ぐ形で、治具４１Ａが構成される。本実施の形態の治具４１Ａも熱電対４５を挿入可能な構造を有する。具体的には、図７に示されるように、治具４１Ａにおいて、センサ保持部４４Ａは袋小路状の穴部となり、その端部に熱電対４５の先端にある温度測定部４５ａが配置される。また、治具４１Ａにおいて、内側絶縁板５１の表面がセンサ保持部４４Ａを塞ぐことにより、センサ保持部４４Ａが燃料電池スタック１２の側面１２ａに露出しないようになっている。治具４１Ａにおけるセンサ保持部４４Ａは、当接部４２Ａを基準位置とした所定の位置に配置される。そして、治具４１Ａにおける各センサ保持部４４Ａには、複数の熱電対４５がそれぞれ着脱可能な状態で保持される。 And each insulating plate 51-53 is piled up and laminated | stacked, and these insulating plates 51-53 are integrated. As a result, the jig 41A is configured such that the inner insulating plate 51 in contact with the side surface 12a of the fuel cell stack 12 closes the sensor holding portion 44A (respective through holes 61 and 62). The jig 41A of the present embodiment also has a structure in which a thermocouple 45 can be inserted. Specifically, as shown in FIG. 7, in the jig 41 A, the sensor holding portion 44 A becomes a bag path-like hole portion, and the temperature measurement portion 45 a at the tip of the thermocouple 45 is disposed at the end portion. Further, in the jig 41 A, the surface of the inner insulating plate 51 blocks the sensor holding portion 44 A, so that the sensor holding portion 44 A is not exposed to the side surface 12 a of the fuel cell stack 12. The sensor holding portion 44A in the jig 41A is disposed at a predetermined position with the contact portion 42A as a reference position. A plurality of thermocouples 45 are respectively held in a removable state at each sensor holding portion 44A in the jig 41A.

図５及び図８に示されるように、本実施の形態の治具４１Ａには、熱電対４５における温度測定部４５ａ以外の配線部分４５ｂがねじれ位置となるように配線部分４５ｂを屈曲させて配置させる窓部６５が形成されている。図６及び図８に示されるように、窓部６５は、外側絶縁板５２に形成された矩形状の貫通穴６６と、中間絶縁板５３に形成された矩形状の切欠部６７とによって構成される。なお、窓部６５を構成する貫通穴６６や切欠部６７も、センサ保持部４４Ａの各貫通穴６１，６２と同様に、レーザ加工によって形成される。 As shown in FIGS. 5 and 8, the jig 41A of the present embodiment is arranged by bending the wiring portion 45b so that the wiring portion 45b other than the temperature measurement portion 45a in the thermocouple 45 is in a twisted position. A window portion 65 is formed. As shown in FIGS. 6 and 8, the window portion 65 is configured by a rectangular through hole 66 formed in the outer insulating plate 52 and a rectangular cutout portion 67 formed in the intermediate insulating plate 53. The Note that the through hole 66 and the cutout portion 67 constituting the window portion 65 are also formed by laser processing in the same manner as the through holes 61 and 62 of the sensor holding portion 44A.

中間絶縁板５３において、切欠部６７は、絶縁板５３の下端から外側絶縁板５２の貫通穴６６と重なる位置まで形成されている。また、内側絶縁板５１が窓部６５（切欠部６７）を塞ぐことにより、窓部６５が燃料電池スタック１２の側面１２ａに露出しないようになっている。そして、熱電対４５の配線部分４５ｂは、窓部６５における外側絶縁板５２の貫通穴６６から中間絶縁板５３の切欠部６７に沿って挿入され、さらに外側絶縁板５２の下端に沿って折り曲げられている。この結果、熱電対４５における配線部分４５ｂは、絶縁が確保されるとともに、ねじれ位置となるように固定される。 In the intermediate insulating plate 53, the notch 67 is formed from the lower end of the insulating plate 53 to a position overlapping with the through hole 66 of the outer insulating plate 52. Further, the inner insulating plate 51 closes the window portion 65 (notch portion 67), so that the window portion 65 is not exposed to the side surface 12 a of the fuel cell stack 12. The wiring portion 45 b of the thermocouple 45 is inserted along the notch 67 of the intermediate insulating plate 53 from the through hole 66 of the outer insulating plate 52 in the window portion 65, and further bent along the lower end of the outer insulating plate 52. ing. As a result, the wiring portion 45b in the thermocouple 45 is secured so as to be insulated and in a twisted position.

治具４１Ａを構成する各絶縁板５１〜５３において、当接部となる上端部４２Ａ及び下端部４３Ａには、固定穴５８，５９がそれぞれ１つずつ設けられている（図６参照）。本実施の形態では、各絶縁板５２，５３における上端部４２Ａ側の固定穴５８の中心を基準位置にして、単セル１１の積層方向に所定の間隔をあけた位置にセンサ保持部４４Ａ（第１貫通穴６１及び第２貫通穴６２）が設けられている。そして、各固定穴５８，５９を用いてねじ止めすることにより、図５に示されるように、燃料電池スタック１２の上端に配置されるエンドプレート１５と下端に配置されるエンドプレート１６との各側端面１５ａ，１６ａに、治具４１Ａの上端部４２Ａ及び下端部４３Ａが当接した状態で固定される。また、治具４１Ａを各エンドプレート１５，１６にねじ止めすることで、各絶縁板５１〜５３が一体化された状態で接着剤を用いることなく互いに固定される。 In each of the insulating plates 51 to 53 constituting the jig 41A, one fixing hole 58, 59 is provided in each of the upper end portion 42A and the lower end portion 43A serving as contact portions (see FIG. 6). In the present embodiment, the sensor holding portion 44A (the first holding portion 44A) is positioned at a predetermined interval in the stacking direction of the single cells 11 with the center of the fixing hole 58 on the upper end portion 42A side in each insulating plate 52, 53 as a reference position. A first through hole 61 and a second through hole 62) are provided. Then, by screwing using the fixing holes 58 and 59, as shown in FIG. 5, each of the end plate 15 disposed at the upper end and the end plate 16 disposed at the lower end of the fuel cell stack 12 is shown. The upper end portion 42A and the lower end portion 43A of the jig 41A are fixed in contact with the side end surfaces 15a and 16a. Further, by fixing the jig 41A to the end plates 15 and 16, the insulating plates 51 to 53 are integrated with each other without using an adhesive.

本実施の形態の燃料電池モジュール１０Ａにおいても、上記第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。また、燃料電池モジュール１０Ａの温度測定用ユニット４０Ａにおいて、治具４１Ａは、外側絶縁板５２、中間絶縁板５３、及び内側絶縁板５１を積層してなる簡単な構造を有し、かつ外側絶縁板５２の第１貫通穴６１、中間絶縁板５３の第２貫通穴６２、及びそれらを塞ぐ内側絶縁板５１によってセンサ保持部４４Ａを容易に形成することができる。さらに、温度測定用ユニット４０Ａでは、ねじ止めによる治具４１Ａの固定と同時に複数の絶縁板５１〜５３を積層一体化して治具４１Ａを構成できる。このため、複数の絶縁板５１〜５３を一体化するための部材と固定部材とを別々に設ける必要がなく、治具４１Ａの部品コストを抑えることができる。 Also in the fuel cell module 10A of the present embodiment, the same effects as those of the first embodiment can be obtained. Further, in the temperature measuring unit 40A of the fuel cell module 10A, the jig 41A has a simple structure in which the outer insulating plate 52, the intermediate insulating plate 53, and the inner insulating plate 51 are laminated, and the outer insulating plate. The sensor holding portion 44A can be easily formed by the first through hole 61 of 52, the second through hole 62 of the intermediate insulating plate 53, and the inner insulating plate 51 that closes them. Furthermore, in the temperature measurement unit 40A, the jig 41A can be configured by stacking and integrating a plurality of insulating plates 51 to 53 simultaneously with fixing the jig 41A by screwing. For this reason, it is not necessary to separately provide a member and a fixing member for integrating the plurality of insulating plates 51 to 53, and the component cost of the jig 41A can be suppressed.

また、治具４１Ａを構成する複数の絶縁板５１〜５３のうち、燃料電池スタック１２の側面１２ａに当接する内側絶縁板５１は、他の絶縁板５２，５３よりも厚みが薄く形成される。このようにすると、センサ保持部４４Ａに保持される熱電対４５は、薄い内側絶縁板５１を介して燃料電池スタック１２の温度を測定することとなるため、温度測定の精度を高めることができる。また、燃料電池スタック１２の側面１２ａに当接しない外側絶縁板５２及び中間絶縁板５３を厚くすることで、治具４１Ａの強度を十分に確保することができる。 Of the plurality of insulating plates 51 to 53 constituting the jig 41 A, the inner insulating plate 51 that contacts the side surface 12 a of the fuel cell stack 12 is formed to be thinner than the other insulating plates 52 and 53. In this way, since the thermocouple 45 held by the sensor holding portion 44A measures the temperature of the fuel cell stack 12 via the thin inner insulating plate 51, the accuracy of temperature measurement can be improved. Further, by thickening the outer insulating plate 52 and the intermediate insulating plate 53 that do not come into contact with the side surface 12a of the fuel cell stack 12, the strength of the jig 41A can be sufficiently ensured.

さらに、燃料電池モジュール１０Ａにおいて、温度測定用ユニット４０Ａの治具４１Ａには、熱電対４５における配線部分４５ｂがねじれ位置となるように配線部分４５ｂを屈曲させて配置させる窓部６５が形成されている。この場合、熱電対４５の配線部分４５ｂに引っ張る方向の力が作用した場合でも窓部６５の部分でその力が抑制されるため、熱電対４５がセンサ保持部４４Ａから抜け難くなる。また、窓部６５に配線部分４５ｂを通すことにより、複数の熱電対４５の配線部分４５ｂを１つに束ねることができるため、他の部材の邪魔になることなく各配線部分４５ｂの配置を容易に行うことができる。
［第３の実施の形態］ Further, in the fuel cell module 10A, the jig 41A of the temperature measurement unit 40A is formed with a window portion 65 in which the wiring portion 45b is bent and arranged so that the wiring portion 45b of the thermocouple 45 is in a twisted position. Yes. In this case, even when a force in the pulling direction is applied to the wiring portion 45b of the thermocouple 45, the force is suppressed at the portion of the window portion 65, so that the thermocouple 45 is difficult to be removed from the sensor holding portion 44A. Further, since the wiring portions 45b of the plurality of thermocouples 45 can be bundled into one by passing the wiring portions 45b through the window portion 65, it is easy to arrange the wiring portions 45b without interfering with other members. Can be done.
[Third Embodiment]

次に、本発明を燃料電池モジュールに具体化した第３の実施の形態を図９及び図１０に基づき説明する。 Next, a third embodiment in which the present invention is embodied in a fuel cell module will be described with reference to FIGS.

図９に示されるように、本実施の形態の燃料電池モジュール１０Ｂでは、燃料電池スタック１２に備えられる温度測定用ユニット４０Ｂが上記第２の実施の形態と異なり、それ以外の構成は上記第２の実施の形態と同じである。以下、本実施の形態の温度測定用ユニット４０Ｂの構成について詳述する。 As shown in FIG. 9, in the fuel cell module 10B of the present embodiment, the temperature measurement unit 40B provided in the fuel cell stack 12 is different from the second embodiment, and other configurations are the same as those of the second embodiment. This is the same as the embodiment. Hereinafter, the configuration of the temperature measurement unit 40B of the present embodiment will be described in detail.

温度測定用ユニット４０Ｂの治具４１Ｂも、内側絶縁板５１Ａ、外側絶縁板５２Ａ及び中間絶縁板５３Ａの３枚の絶縁板を積層して形成される（図１０参照）。治具４１Ｂには、上記第２の実施の形態の治具４１Ａと同様に、３つのセンサ保持部４４Ａ及び１つの窓部６５が形成されている。これらセンサ保持部４４Ａ及び窓部６５は、配置及びサイズも第２の実施の形態の治具４１Ａと同じであり、治具４１Ｂの固定方法が治具４１Ａと異なっている。 The jig 41B of the temperature measurement unit 40B is also formed by laminating three insulating plates, an inner insulating plate 51A, an outer insulating plate 52A, and an intermediate insulating plate 53A (see FIG. 10). Similar to the jig 41A of the second embodiment, the jig 41B is formed with three sensor holding portions 44A and one window portion 65. The sensor holding portion 44A and the window portion 65 have the same arrangement and size as the jig 41A of the second embodiment, and the fixing method of the jig 41B is different from that of the jig 41A.

詳しくは、上記第２の実施の形態の治具４１Ａは、上端部４２Ａ及び下端部４３Ａの２箇所でねじ止めすることで各絶縁板５１〜５３が一体化された状態で互いに固定されていた。これに対して、本実施の形態の治具４１Ｂは、各絶縁板５１Ａ〜５３Ａの外周部分がセラミックボンド６０によって互いに接合されて一体化される。また、上記第２の実施の形態の各絶縁板５１〜５３において当接部（治具固定部）としての上端部４２Ａ及び下端部４３Ａに固定穴５８，５９が形成されていたが、本実施の形態の治具４１Ｂでは、外側絶縁板５２Ａのみに当接部としての治具固定部７１が形成されている。 Specifically, the jig 41A of the second embodiment is fixed to each other in a state where the insulating plates 51 to 53 are integrated by screwing at two positions of the upper end portion 42A and the lower end portion 43A. . In contrast, the jig 41 B of the present embodiment is integrated by joining the outer peripheral portions of the insulating plates 51 A to 53 A with the ceramic bond 60. Further, the fixing holes 58 and 59 are formed in the upper end portion 42A and the lower end portion 43A as contact portions (jig fixing portions) in each of the insulating plates 51 to 53 of the second embodiment. In the jig 41B of this form, a jig fixing portion 71 as a contact portion is formed only on the outer insulating plate 52A.

具体的には、外側絶縁板５２Ａにおける上端の角部に、タブ状の治具固定部７１が突設されるとともに、その治具固定部７１には、ボルト固定用の固定穴７２が設けられている。本実施の形態では、外側絶縁板５２Ａにおける固定穴７２の中心を基準位置にして、単セル１１の積層方向（図１０では上下方向）の所定の位置に各センサ保持部４４Ａ（第１貫通穴６１及び第２貫通穴６２）が設置されている。また、燃料電池スタック１２におけるエンドプレート１５の端部には、電流出力用の端子（図示しない電流棒）を固定するための部位であって、厚さが他の部位よりも厚く形成された肉厚部７４が形成されており、肉厚部７４の側端面７４ａに、ボルト固定用のねじ穴（図示略）が形成されている。 Specifically, a tab-like jig fixing portion 71 is projected at the upper corner of the outer insulating plate 52A, and a fixing hole 72 for fixing the bolt is provided in the jig fixing portion 71. ing. In the present embodiment, each sensor holding portion 44A (first through hole) is located at a predetermined position in the stacking direction (vertical direction in FIG. 10) of the single cells 11 with the center of the fixing hole 72 in the outer insulating plate 52A as a reference position. 61 and the second through hole 62) are provided. Further, the end portion of the end plate 15 in the fuel cell stack 12 is a portion for fixing a terminal for current output (current rod not shown), which is thicker than other portions. A thick portion 74 is formed, and a screw hole (not shown) for fixing a bolt is formed on a side end surface 74 a of the thick portion 74.

そして、治具４１Ｂにおける外側絶縁板５２Ａの治具固定部７１をエンドプレート１５の肉厚部７４の側端面７４ａに当接させる。なおここでは、治具固定部７１の固定穴７２とエンドプレート１５のねじ穴との中心が一致して各穴が連通するように、治具４１Ｂの位置合わせを行う。その後、治具固定部７１の固定穴７２を介してねじ穴にボルト７５を差し込み、治具４１Ｂをねじ止め固定する。この結果、本実施の形態における温度測定用ユニット４０Ｂの治具４１Ｂが燃料電池スタック１２に固定されて、燃料電池モジュール１０Ｂが構成される。燃料電池モジュール１０Ｂにおいても、上記第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。また、温度測定用ユニット４０Ｂでは、治具４１Ｂの固定穴７２は１箇所であるが、サイズの大きなボルト７５を用いて固定することで治具４１Ｂを確実に固定することができる。 Then, the jig fixing portion 71 of the outer insulating plate 52 A in the jig 41 B is brought into contact with the side end surface 74 a of the thick portion 74 of the end plate 15. Here, the jig 41B is aligned so that the center of the fixing hole 72 of the jig fixing portion 71 and the screw hole of the end plate 15 coincide and the holes communicate with each other. Thereafter, a bolt 75 is inserted into the screw hole through the fixing hole 72 of the jig fixing portion 71, and the jig 41B is fixed by screwing. As a result, the jig 41B of the temperature measurement unit 40B in the present embodiment is fixed to the fuel cell stack 12, and the fuel cell module 10B is configured. Also in the fuel cell module 10B, the same effect as in the first embodiment can be obtained. Further, in the temperature measuring unit 40B, the fixing hole 72 of the jig 41B is one place, but the jig 41B can be reliably fixed by fixing using the large-sized bolt 75.

なお、本発明の各実施の形態は以下のように変更してもよい。 In addition, you may change each embodiment of this invention as follows.

・上記各実施の形態の燃料電池モジュール１０,１０Ａ，１０Ｂにおいて、温度測定用ユニット４０,４０Ａ,４０Ｂの治具４１,４１Ａ,４１Ｂにおけるセンサ保持部４４，４４Ａ及び熱電対４５の個数は適宜変更してもよい。また、治具４１,４１Ａ,４１Ｂにおいて単セル１１の積層方向に沿った異なる位置に複数のセンサ保持部４４，４４Ａを形成していたが、これに限定されるものではない。図１１に示される燃料電池モジュール１０Ｃの温度測定用ユニット４０Ｃのように、治具４１Ｃにおいて単セル１１の積層方向（上下方向）に加えて左右方向の異なる位置にもセンサ保持部４４Ａを形成してもよい。なお、治具４１Ｃには、左右３箇所ずつ合計で６箇所にセンサ保持部４４Ａが形成されている。治具４１Ｃでも、外側絶縁板７７において、治具固定部７１（当接部）の固定穴７２の中心を基準位置にした所定の位置に各センサ保持部４４Ａ（第１貫通穴６１及び第２貫通穴６２）が設置されている。また、治具４１Ｃの外側絶縁板７７には、右上の端部に加えて左下の端部にタブ状の治具固定部７１が設けられるとともに、その治具固定部７１に固定穴７２が形成されている。治具４１Ｃは、外側絶縁板７７に加えて、内側絶縁板及び中間絶縁板の３枚の絶縁板からなる。そして、右上の治具固定部７１に形成された固定穴７２を用いて上側の肉厚部７４にねじ止めされるとともに、左下の治具固定部７１に形成された固定穴７２を用いて下側の肉厚部７４にねじ止めされる。このねじ止めによって、治具４１Ｃが燃料電池スタック１２の側面１２ａに固定される。 In the fuel cell modules 10, 10A, 10B of the above embodiments, the numbers of sensor holding portions 44, 44A and thermocouples 45 in the jigs 41, 41A, 41B of the temperature measuring units 40, 40A, 40B are changed as appropriate. May be. Moreover, although the several sensor holding | maintenance part 44, 44A was formed in the jig | tool 41,41A, 41B in the different position along the lamination direction of the single cell 11, it is not limited to this. Like the temperature measurement unit 40C of the fuel cell module 10C shown in FIG. 11, sensor holding portions 44A are formed at different positions in the left and right direction in addition to the stacking direction (vertical direction) of the single cells 11 in the jig 41C. May be. The jig 41C has sensor holding portions 44A formed at a total of six locations on the left and right. Even in the jig 41 C, in the outer insulating plate 77, each sensor holding portion 44 A (the first through-hole 61 and the second through-hole 61 and the second through-hole 61) is located at a predetermined position with the center of the fixing hole 72 of the jig fixing portion 71 (contact portion) as a reference position. A through hole 62) is provided. The outer insulating plate 77 of the jig 41C is provided with a tab-like jig fixing portion 71 at the lower left end portion in addition to the upper right end portion, and a fixing hole 72 is formed in the jig fixing portion 71. Has been. In addition to the outer insulating plate 77, the jig 41C includes three insulating plates, an inner insulating plate and an intermediate insulating plate. Then, the fixing hole 72 formed in the upper right jig fixing part 71 is screwed to the upper thick part 74 and the lower fixing hole 72 formed in the lower left jig fixing part 71 is It is screwed to the thick part 74 on the side. By this screwing, the jig 41 C is fixed to the side surface 12 a of the fuel cell stack 12.

燃料電池モジュール１０Ｃにおいても、上記第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。また、燃料電池モジュール１０Ｃでは、温度測定用ユニット４０Ｃにおける６箇所のセンサ保持部４４Ａに保持された各熱電対４５の測定結果によって、燃料電池スタック１２における温度分布をより正確に確認することができる。さらに、温度測定用ユニット４０Ｃを用いる場合、燃料電池スタック１２の側面１２ａのほぼ全体が治具４１Ｃの絶縁板７７で覆われている。このため、センサ保持部４４Ａから熱電対４５が外れた場合等にて、燃料電池スタック１２と熱電対４５とがショートすることをより確実に防止することができる。 Also in the fuel cell module 10C, the same effect as in the first embodiment can be obtained. In the fuel cell module 10C, the temperature distribution in the fuel cell stack 12 can be more accurately confirmed by the measurement results of the thermocouples 45 held by the six sensor holding portions 44A in the temperature measurement unit 40C. . Further, when the temperature measuring unit 40C is used, almost the entire side surface 12a of the fuel cell stack 12 is covered with the insulating plate 77 of the jig 41C. For this reason, it is possible to more reliably prevent the fuel cell stack 12 and the thermocouple 45 from being short-circuited when the thermocouple 45 is detached from the sensor holding portion 44A.

・上記各実施の形態の燃料電池モジュール１０,１０Ａ〜１０Ｃにおいて、温度測定用ユニット４０，４０Ａ〜４０Ｃの治具４１，４１Ａ〜４１Ｃは、燃料電池スタック１２の高さとほぼ等しい長さの各絶縁板４６，５１〜５３，５１Ａ〜５３Ａ，７７を用いて形成されていたが、各絶縁板の長さは適宜変更してもよい。具体的には、例えば、図１２に示される燃料電池モジュール１０Ｄの温度測定用ユニット４０Ｄのように、各絶縁板（外側絶縁板７８、中間絶縁板及び内側絶縁板）が燃料電池スタック１２の下方の発電補助部１３（改質器３６及び燃焼器３７）に対応する位置まで設置された治具４１Ｄを用いて温度測定用ユニット４０Ｄを構成してもよい。温度測定用ユニット４０Ｄの治具４１Ｄには、燃料電池スタック１２に対応する位置と発電補助部１３に対応する位置とに複数のセンサ保持部４４Ａが形成されている。治具４１Ｄでも、各絶縁板７８において、当接部である上端部４２Ａの固定穴５８を基準位置にした所定の位置に各センサ保持部４４Ａ（第１貫通穴６１及び第２貫通穴６２）が設置されている。この温度測定用ユニット４０Ｄを用いれば、燃料電池スタック１２の温度に加えて、発電補助部１３の温度を容易に測定することができる。そして、それら温度の測定結果に基づいて、燃料電池モジュール１０Ｄを効率よく運転させることができる。 In the fuel cell modules 10, 10 A to 10 C of the above-described embodiments, the jigs 41 and 41 A to 41 C of the temperature measurement units 40 and 40 A to 40 C have insulation lengths substantially equal to the height of the fuel cell stack 12. Although it formed using the board 46,51-53,51A-53A, 77, you may change the length of each insulating board suitably. Specifically, for example, as in the temperature measurement unit 40D of the fuel cell module 10D shown in FIG. 12, each insulating plate (outer insulating plate 78, intermediate insulating plate and inner insulating plate) is located below the fuel cell stack 12. The temperature measurement unit 40 D may be configured using a jig 41 D installed up to a position corresponding to the power generation auxiliary unit 13 (the reformer 36 and the combustor 37). In the jig 41D of the temperature measurement unit 40D, a plurality of sensor holding portions 44A are formed at a position corresponding to the fuel cell stack 12 and a position corresponding to the power generation auxiliary portion 13. Also in the jig 41D, in each insulating plate 78, each sensor holding portion 44A (first through hole 61 and second through hole 62) is in a predetermined position with the fixing hole 58 of the upper end portion 42A as a contact portion as a reference position. Is installed. If this temperature measuring unit 40D is used, in addition to the temperature of the fuel cell stack 12, the temperature of the power generation auxiliary unit 13 can be easily measured. And based on the measurement result of those temperatures, fuel cell module 10D can be operated efficiently.

・上記各実施の形態では、温度測定用ユニット４０,４０Ａ〜４０Ｄの治具４１，４１Ａ〜４１Ｄにおいて、固定穴４８，４９，５８，５９，７２は１箇所または２箇所に設けられていたが、これに限定されるものではない。治具の３箇所以上に固定穴を設け、それら固定穴を用いて治具４１，４１Ａ〜４１Ｄを固定してもよい。 In the above embodiments, the fixing holes 48, 49, 58, 59, 72 are provided at one or two places in the jigs 41, 41A-41D of the temperature measuring units 40, 40A-40D. However, the present invention is not limited to this. Fixing holes may be provided at three or more locations on the jig, and the jigs 41 and 41A to 41D may be fixed using these fixing holes.

・上記各実施の形態の温度測定用ユニット４０,４０Ａ〜４０Ｄでは、絶縁板４６，５１〜５３，５１Ａ〜５３Ａ，７７，７８を用いて平板状の治具４１，４１Ａ〜４１Ｄを形成していたが、これに限定されるものではない。セラミック等の絶縁材料を用いて立体的な形状を有する治具を形成してもよい。 In the temperature measuring units 40, 40A to 40D of the above embodiments, the flat jigs 41, 41A to 41D are formed using the insulating plates 46, 51 to 53, 51A to 53A, 77, 78. However, the present invention is not limited to this. A jig having a three-dimensional shape may be formed using an insulating material such as ceramic.

・上記各実施の形態の温度測定用ユニット４０,４０Ａ〜４０Ｄでは、治具４１,４１Ａ〜４１Ｄの各センサ保持部４４,４４Ａに、温度センサとしての熱電対４５を保持するものであったが、これに限定されるものではない。熱電対４５以外に、例えばサーミスタなどの半導体からなる温度センサを各センサ保持部４４,４４Ａに保持するものであってもよい。 In the temperature measurement units 40 and 40A to 40D of the above embodiments, the thermocouple 45 as a temperature sensor is held in the sensor holding portions 44 and 44A of the jigs 41 and 41A to 41D. However, the present invention is not limited to this. In addition to the thermocouple 45, for example, a temperature sensor made of a semiconductor such as a thermistor may be held in each sensor holding portion 44, 44A.

・上記各実施の形態の燃料電池モジュール１０,１０Ａ〜１０Ｄでは、燃料電池スタック１２における１つの側面１２ａに温度測定用ユニット４０,４０Ａ〜４０Ｄが設けられていたが、これに限定されるものではない。燃料電池スタック１２における複数の側面１２ａにそれぞれ温度測定用ユニット４０,４０Ａ〜４０Ｄが設けられていてもよい。 In the fuel cell modules 10, 10 A to 10 D of the above embodiments, the temperature measuring units 40, 40 A to 40 D are provided on one side surface 12 a of the fuel cell stack 12. Absent. The temperature measuring units 40, 40A to 40D may be provided on the plurality of side surfaces 12a of the fuel cell stack 12, respectively.

・上記各実施の形態では、固体酸化物形燃料電池を有する燃料電池モジュール１０,１０Ａ〜１０Ｄに具体化するものであったが、これ以外に溶融炭酸塩形燃料電池（ＭＣＦＣ）などの他の燃料電池を有する燃料電池モジュールに具体化してもよい。 In each of the above embodiments, the fuel cell module 10, 10A to 10D having a solid oxide fuel cell is embodied, but other than this, other types such as a molten carbonate fuel cell (MCFC) are used. The present invention may be embodied in a fuel cell module having a fuel cell.

・上記各実施の形態では、燃料電池スタック１２を構成する単セル１１は、空気極２１、燃料極２２及び固体電解質層２３を有する平板状部材として構成されていたが、これに限定されるものではない。平板形状の単セル１１以外には、例えば、円筒形状、扁平筒形状などの形状の単セルを複数個スタックしてもよい。 In each of the above embodiments, the single cell 11 constituting the fuel cell stack 12 is configured as a flat plate member having the air electrode 21, the fuel electrode 22, and the solid electrolyte layer 23. However, the present invention is not limited to this. is not. In addition to the flat unit cell 11, for example, a plurality of unit cells having a cylindrical shape, a flat cylindrical shape, or the like may be stacked.

・上記各実施の形態では、発電補助部１３は、断熱容器１４の内部に設置されたが、これに限定されるものではない。発電補助部１３は、例えば、断熱容器１４の外部に設置されてもよい。 -In each above-mentioned embodiment, although power generation auxiliary part 13 was installed in the inside of heat insulation container 14, it is not limited to this. The power generation auxiliary unit 13 may be installed outside the heat insulating container 14, for example.

次に、特許請求の範囲に記載された技術的思想のほかに、前述した各実施の形態によって把握される技術的思想を以下に列挙する。 Next, in addition to the technical ideas described in the claims, the technical ideas grasped by the respective embodiments described above are listed below.

（１）手段１において、前記単セルは平板状部材として構成されることを特徴とする燃料電池スタック。 (1) The fuel cell stack according to means 1, wherein the single cell is configured as a flat plate member.

（２）手段１において、前記温度センサは熱電対であり、前記センサ保持部には、前記熱電対の温度測定部が保持されていることを特徴とする燃料電池スタック。 (2) The fuel cell stack according to means 1, wherein the temperature sensor is a thermocouple, and the sensor holding unit holds the temperature measuring unit of the thermocouple.

（３）手段１において、前記温度センサは熱電対であり、複数の前記センサ保持部には、複数の前記熱電対がそれぞれ保持されていることを特徴とする燃料電池スタック。 (3) The fuel cell stack according to means 1, wherein the temperature sensor is a thermocouple, and the plurality of thermocouples are respectively held by the plurality of sensor holding portions.

（４）手段１において、前記治具は、耐熱性の絶縁材料からなることを特徴とする燃料電池スタック。 (4) The fuel cell stack according to means 1, wherein the jig is made of a heat-resistant insulating material.

（５）手段１において、前記治具は平板状であることを特徴とする燃料電池スタック。 (5) The fuel cell stack according to means 1, wherein the jig is flat.

（６）手段１において、前記治具は複数の絶縁板を積層してなる平板状であることを特徴とする燃料電池スタック。 (6) The fuel cell stack according to means 1, wherein the jig is a flat plate formed by laminating a plurality of insulating plates.

（７）手段１において、前記センサ保持部は、前記温度センサを挿入可能な構造を有することを特徴とする燃料電池スタック。 (7) The fuel cell stack according to means 1, wherein the sensor holding part has a structure into which the temperature sensor can be inserted.

（８）手段１において、前記複数の単セルは、上下方向に積層され、前記治具は、前記単セルの積層方向の上端に配置される前記集電板と下端に配置される前記集電板とにねじ止めされることを特徴とする燃料電池スタック。 (8) In the means 1, the plurality of single cells are stacked in the vertical direction, and the jig is disposed at the upper end in the stacking direction of the single cells and the current collector disposed at the lower end. A fuel cell stack that is screwed to a plate.

（９）手段１において、前記電解質層は、固体酸化物からなる固体電解質層であることを特徴とする燃料電池スタック。 (9) The fuel cell stack according to means 1, wherein the electrolyte layer is a solid electrolyte layer made of a solid oxide.

(１０)手段２において、前記断熱容器内における前記燃料電池スタックの下方に配置され、前記発電のための補助的な処理を行う発電補助部をさらに備え、前記治具は、前記燃料電池スタックの下方の前記発電補助部に対向する位置まで設置されるとともに、前記燃料電池スタックに対応する位置と前記発電補助部に対応する位置とに前記センサ保持部がそれぞれ形成されていることを特徴とする燃料電池モジュール。 (10) The means 2 further includes a power generation auxiliary unit that is disposed below the fuel cell stack in the heat insulating container and performs auxiliary processing for the power generation, and the jig includes the fuel cell stack. The sensor holding part is formed at a position corresponding to the fuel cell stack and a position corresponding to the power generation auxiliary part, and is installed up to a position facing the lower power generation auxiliary part. Fuel cell module.

(１１)技術的思想（１０）において、前記発電補助部には、前記燃料ガスを改質する改質器と、前記燃料電池スタックから排出される排ガスを浄化する燃焼器とが含まれることを特徴とする燃料電池モジュール。 (11) In the technical idea (10), the power generation auxiliary unit includes a reformer that reforms the fuel gas and a combustor that purifies the exhaust gas discharged from the fuel cell stack. A fuel cell module.

１０,１０Ａ〜１０Ｄ…燃料電池モジュール
１１…単セル
１２…燃料電池スタック
１２ａ…燃料電池スタックの側面
１４…断熱容器
１５，１６…集電板としてのエンドプレート
１５ａ，１６ａ，７４ａ…集電板の側端面
２１…空気極
２２…燃料極
２３…電解質層としての固体電解質層
４０，４０Ａ〜４０Ｄ…温度測定用ユニット
４１，４１Ａ〜４１Ｄ…治具
４２，４２Ａ…当接部及び治具固定部としての上端部
４３，４３Ａ…当接部及び治具固定部としての下端部
４４，４４Ａ…センサ保持部
４５…温度センサとしての熱電対
４８，４９，５８，５９，７２…固定穴
７１…当接部としての治具固定部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10,10A-10D ... Fuel cell module 11 ... Single cell 12 ... Fuel cell stack 12a ... Side surface of fuel cell stack 14 ... Thermal insulation container 15, 16 ... End plate 15a, 16a, 74a ... Current collector plate Side end face 21 ... Air electrode 22 ... Fuel electrode 23 ... Solid electrolyte layer as electrolyte layer 40, 40A to 40D ... Temperature measuring unit 41, 41A to 41D ... Jig 42, 42A ... As contact part and jig fixing part Upper end portions 43, 43A ... lower end portions 44, 44A as sensor contact portions and jig fixing portions 45 ... sensor holding portions 45 ... thermocouples as temperature sensors 48, 49, 58, 59, 72 ... fixing holes 71 ... contact portions Jig fixing part as part

Claims

A plurality of unit cells that are stacked, each having a fuel electrode, an air electrode, and an electrolyte layer, and a current collector that is disposed at both ends in the stacking direction of the plurality of single cells and that fixes the plurality of single cells in the stacking direction. A fuel cell stack comprising a plate,
A jig made of an insulating material and placed in contact with the side surface of the fuel cell stack;
A contact portion that is a part of the jig and is positioned in contact with a side surface of the fuel cell stack;
A sensor holding part provided in a part different from the contact part in the jig;
A temperature measurement unit having a temperature sensor held by the sensor holding unit ,
The sensor holding part is a housing space in an insulating tube formed in a bottomed cylindrical shape,
In the temperature measurement unit, the fuel cell stack is characterized in that the sensor holding portion is disposed at a predetermined position with the contact portion as a reference position.

The fuel cell stack according to claim 1, wherein the contact portion also serves as a jig fixing portion for fixing the jig to a side surface of the fuel cell stack.

A fixing hole is provided in the jig fixing portion, and the jig is fixed in a state of being in contact with a side end surface of the current collector plate by screwing using the fixing hole. The fuel cell stack according to claim 2.

The jig fixing portions having the fixing holes are provided at a plurality of positions separated from each other in the jig, and the jigs are screwed using the plurality of fixing holes, so that the jigs are on both sides of the current collector plate. The fuel cell stack according to claim 3, wherein each of the fuel cell stacks is fixed in contact with the end face.

5. The fuel cell stack according to claim 1, wherein a plurality of the sensor holding portions are formed at different positions along the stacking direction of the single cells in the jig. 6.

A fuel cell stack according to any one of claims 1 to 5,
A fuel cell module comprising: a heat insulating container configured to use a heat insulating member and containing the fuel cell stack.