JP6479400B2 - Fuel cell device and fuel cell system - Google Patents

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Description

本発明は、燃料電池装置および燃料電池システムに関する。   The present invention relates to a fuel cell device and a fuel cell system.

従来、都市ガス、天然ガス、石油、メタノール、石炭ガス化ガスなどを燃料として運転される燃料電池が知られている。燃料電池の一つである固体酸化物形燃料電池（Ｓｏｌｉｄ Ｏｘｉｄｅ Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ：以下「ＳＯＦＣ」という。）は、イオン伝導率を高めるために作動温度が約７００〜１１００℃程度と高く、用途の広い高効率な高温型燃料電池として知られている。ＳＯＦＣは、空気極と燃料極とを有する筒状のセルチューブ（セルスタック）の内部と外部に供給される燃料ガスと酸化剤ガスとを反応させることにより電力を発生させる装置である。
特許文献１には、燃料電池を構成する複数のセルチューブの電極同士を導電性の集電部材により電気的に接続することで、配線作業を容易にした燃料電池装置が開示されている。 Conventionally, fuel cells that are operated using city gas, natural gas, petroleum, methanol, coal gasification gas, or the like as fuel are known. A solid oxide fuel cell (Solid Oxide Fuel Cell: hereinafter referred to as “SOFC”), which is one of the fuel cells, has a high operating temperature of about 700 to 1100 ° C. in order to increase ionic conductivity and has a wide range of applications. It is known as a high-efficiency high-temperature fuel cell. The SOFC is a device that generates electric power by reacting a fuel gas and an oxidant gas supplied inside and outside a cylindrical cell tube (cell stack) having an air electrode and a fuel electrode.
Patent Document 1 discloses a fuel cell device that facilitates wiring work by electrically connecting electrodes of a plurality of cell tubes constituting a fuel cell with a conductive current collecting member.

特許第５１０６８８４号公報Japanese Patent No. 5106884

ＳＯＦＣでは、複数のセルスタックを水平面内で隣接した状態で配置したモジュールが１つの発電単位となっている。また、ＳＯＦＣは、複数のモジュールを密接した状態とし、これらを圧力容器内に配置するのが一般的である。
各モジュールを構成する複数のセルスタックは、運転中（発電中）に、燃料ガスと酸化剤ガスとの発熱反応によってそれぞれが発熱する。複数のセルスタックは水平面内で隣接して配置されるとともに、圧力容器内では他のモジュールのセルスタックとも隣接して配置される。圧力容器内は密閉された状態であり、領域毎に発熱量や放熱量が異なる。そのため、複数のセルスタックが配置される水平面内では、領域毎に運転中の温度が異なったものとなる。 In SOFC, a module in which a plurality of cell stacks are arranged adjacent to each other in a horizontal plane is one power generation unit. In SOFC, a plurality of modules are generally brought into close contact with each other, and these are arranged in a pressure vessel.
Each of the plurality of cell stacks constituting each module generates heat by an exothermic reaction between the fuel gas and the oxidant gas during operation (power generation). The plurality of cell stacks are disposed adjacent to each other in a horizontal plane, and are disposed adjacent to cell stacks of other modules in the pressure vessel. The inside of the pressure vessel is in a sealed state, and the heat generation amount and the heat release amount are different for each region. Therefore, in the horizontal plane in which a plurality of cell stacks are arranged, the temperature during operation differs for each region.

複数のセルスタックが配置される水平面内では領域毎に運転中の温度が異なるため、各セルスタックの電気抵抗値が異なったものとなる。運転中の温度が相対的に高い領域に配置されるセルスタックは、運転中の温度が相対的に低い領域に配置されるセルスタックよりも電気抵抗値が小さくなる。   In the horizontal plane in which a plurality of cell stacks are arranged, the temperature during operation is different for each region, so that the electric resistance value of each cell stack is different. A cell stack arranged in a region where the temperature during operation is relatively high has a smaller electric resistance value than a cell stack arranged in a region where the temperature during operation is relatively low.

特許文献１に開示された燃料電池装置は、複数のセルチューブ（以下、セルスタックという。）の全ての電極同士を導電性の集電部材により電気的に接続している。そのため、電気抵抗値の差に起因して、運転中の温度が相対的に低い領域に配置されるセルスタックよりも、運転中の温度が相対的に高い領域に配置されるセルスタックの方に多くの電流が流れることとなる。したがって、各セルスタックに流れる電流の大きさに大きな偏りが生じてしまう。   In the fuel cell device disclosed in Patent Document 1, all electrodes of a plurality of cell tubes (hereinafter referred to as cell stacks) are electrically connected to each other by a conductive current collecting member. Therefore, due to the difference in electric resistance value, the cell stack arranged in the region where the temperature during operation is relatively higher than the cell stack arranged in the region where the temperature during operation is relatively low. A lot of current will flow. Therefore, a large deviation occurs in the magnitude of the current flowing through each cell stack.

各セルスタックに流れる電流の大きさに大きな偏りが生じると、電流の大きさに依存する発熱量の大きさにも大きな偏りが生じる。運転中の温度が相対的に高い領域に配置されるセルスタックの発熱量は、運転中の温度が相対的に低い領域に配置されるセルスタックの発熱量よりも多い。これにより、運転中の温度が相対的に高い領域に配置されるセルスタックの電気抵抗値と運転中の温度が相対的に低い領域に配置されるセルスタックの電気抵抗値の差が次第に大きくなる。
燃料電池装置では、運転中のセルスタックを流れる電流やセルスタックの温度に上限を設けるのが通常である。そのため、燃料電池装置では、一部のセルスタックに流れる電流が大きくなりすぎ、あるいは一部のセルスタックの温度が高くなりすぎると、装置全体の出力が制限されて所望の電力が得られなくなる可能性がある。 When a large deviation occurs in the magnitude of the current flowing through each cell stack, a great deviation also occurs in the amount of heat generated depending on the magnitude of the current. The calorific value of the cell stack arranged in a region where the temperature during operation is relatively high is larger than the calorific value of the cell stack arranged in a region where the temperature during operation is relatively low. As a result, the difference between the electric resistance value of the cell stack arranged in the region where the temperature during operation is relatively high and the electric resistance value of the cell stack arranged in the region where the temperature during operation is relatively low gradually increases. .
In a fuel cell device, it is usual to provide an upper limit for the current flowing through the cell stack during operation and the temperature of the cell stack. For this reason, in the fuel cell device, if the current flowing in some of the cell stacks becomes too large, or if the temperature of some of the cell stacks becomes too high, the output of the entire device may be limited and desired power cannot be obtained. There is sex.

本発明は、このような事情を鑑みてなされたものであり、複数のセルスタックが配置される水平面内の領域毎に運転中の温度が異なる場合であっても、各領域に配置されるセルスタックに流れる電流の大きさに大きな偏りが生じることを抑制した燃料電池装置およびそれを有する燃料電池システムを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and even if the temperature during operation is different for each region in the horizontal plane in which a plurality of cell stacks are disposed, the cells disposed in each region It is an object of the present invention to provide a fuel cell device and a fuel cell system having the fuel cell device in which a large deviation in the magnitude of the current flowing through the stack is suppressed.

上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を採用する。
本発明の一態様に係る燃料電池装置は、正極と負極とを有する燃料電池を構成する筒状の複数のセルスタックと、該複数のセルスタックのそれぞれを該セルスタックの中心軸が鉛直方向に延びかつ水平面内で隣接した状態で配置されるように支持するとともに前記複数のセルスタックに燃料ガスを供給する燃料ガス供給室を形成する第１筐体と、前記複数のセルスタックのそれぞれを該セルスタックの中心軸が鉛直方向に延びかつ水平面内で隣接した状態で配置されるように支持するとともに前記複数のセルスタックから排出される排燃料ガスを集約する燃料ガス排出室を形成する第２筐体と、前記複数のセルスタックのうち前記水平面内の第１領域に配置される第１セルスタック群の前記負極同士を電気的に接続するとともに前記第２筐体に配置される第１負極集電部と、前記複数のセルスタックのうち前記水平面内の第２領域に配置される第２セルスタック群の前記負極同士を電気的に接続するとともに前記第１筐体に配置される第２負極集電部と、前記複数のセルスタックのうち前記第１セルスタック群の前記正極同士を電気的に接続するとともに前記第１筐体に配置される第１正極集電部と、前記複数のセルスタックのうち前記第２セルスタック群の前記正極同士を電気的に接続するとともに前記第２筐体に配置される第２正極集電部とを備え、前記第１負極集電部と前記第２負極集電部とを電気的に分離して前記第１負極集電部と前記第２正極集電部とを電気的に接続することにより、前記第１セルスタック群と前記第２セルスタック群とが直列接続された経路を形成したものである。 In order to achieve the above object, the present invention employs the following means.
A fuel cell device according to an aspect of the present invention includes a plurality of cylindrical cell stacks that constitute a fuel cell having a positive electrode and a negative electrode, and each of the plurality of cell stacks has a central axis in the vertical direction. A first housing that extends and supports the gas cells to be disposed adjacent to each other in a horizontal plane and that forms a fuel gas supply chamber that supplies fuel gas to the plurality of cell stacks; and each of the plurality of cell stacks. A second fuel cell discharge chamber is formed to support the central axis of the cell stack extending in the vertical direction and arranged adjacent to each other in a horizontal plane, and to collect the exhaust gas discharged from the plurality of cell stacks. It said second housing with a housing, for electrically connecting the negative poles of the first cell stack units arranged on the first region of the horizontal plane of the plurality of the cell stack A first negative electrode collector part disposed, the first housing while electrically connecting the negative poles of the second cell stack units arranged on the second region of the horizontal plane of the plurality of the cell stack a second negative electrode collector part disposed on the first positive electrode collector disposed on the first housing while electrically connecting the positive poles of the first cell stack group among the plurality of the cell stack A first positive electrode current collector that electrically connects the positive electrodes of the second cell stack group among the plurality of cell stacks and is disposed in the second casing, The first cell stack group is formed by electrically separating the current collector and the second negative electrode current collector and electrically connecting the first negative electrode current collector and the second positive electrode current collector. And a path in which the second cell stack group is connected in series. It is intended.

本発明の一態様に係る燃料電池装置によれば、運転中の第１領域の温度が第２領域の温度よりも高くなる場合、第１領域に配置される第１セルスタック群の電気抵抗値は第２領域に配置される第２セルスタック群の電気抵抗値よりも低くなる。本態様の燃料電池装置によれば、第１負極集電部と第２負極集電部とが電気的に分離されるため、これらが電気的に接続される場合に比べ、第１負極集電部に流れる電流の大きさと第２負極集電部に流れる電流の大きさとに大きな偏りが生じることが抑制される。   According to the fuel cell device of one aspect of the present invention, when the temperature of the first region during operation is higher than the temperature of the second region, the electrical resistance value of the first cell stack group disposed in the first region Becomes lower than the electric resistance value of the second cell stack group arranged in the second region. According to the fuel cell device of this aspect, since the first negative electrode current collector and the second negative electrode current collector are electrically separated, the first negative electrode current collector is compared with the case where they are electrically connected. It is possible to suppress a large deviation between the magnitude of the current flowing through the portion and the magnitude of the current flowing through the second negative electrode current collector.

また、本態様の燃料電池装置によれば、第１負極集電部と第２正極集電部とが電気的に接続されて、第１セルスタック群と第２セルスタック群とが直列接続される。そのため、第１領域に配置される第１セルスタック群が出力する電力と、第２領域に配置される第２セルスタック群が出力する電力とを合計した電力が出力される。よって、水平面内の全領域の複数のセルスタックを並列に接続する場合と同様の電力を得ることができる。   Further, according to the fuel cell device of this aspect, the first negative electrode current collector and the second positive electrode current collector are electrically connected, and the first cell stack group and the second cell stack group are connected in series. The Therefore, the total power output from the power output from the first cell stack group arranged in the first region and the power output from the second cell stack group arranged in the second region is output. Therefore, it is possible to obtain the same power as when a plurality of cell stacks in the entire region in the horizontal plane are connected in parallel.

本発明の一態様に係る燃料電池装置においては、前記複数のセルスタックのうち前記水平面内の第３領域に配置される第３セルスタック群の前記負極同士を電気的に接続するとともに前記第１筐体に配置される第３負極集電部と、前記複数のセルスタックのうち前記第３セルスタック群の前記正極同士を電気的に接続するとともに前記第２筐体に配置される第３正極集電部とを備え、前記第１負極集電部と前記第３負極集電部とを電気的に分離して前記第１負極集電部と前記第３正極集電部とを電気的に接続し、前記第２負極集電部と前記第３負極集電部とを電気的に接続することにより、前記第２セルスタック群と前記第３セルスタック群とが並列接続された経路を形成した構成にしてもよい。 In the fuel cell device according to an aspect of the present invention, the first negative electrodes of the third cell stack group arranged in the third region in the horizontal plane among the plurality of cell stacks are electrically connected to each other . A third negative electrode current collector disposed in the housing and a third positive electrode disposed in the second housing while electrically connecting the positive electrodes of the third cell stack group among the plurality of cell stacks. A current collector, electrically separating the first negative current collector and the third negative current collector to electrically connect the first negative current collector and the third positive current collector. By connecting and electrically connecting the second negative electrode current collector and the third negative electrode current collector, a path in which the second cell stack group and the third cell stack group are connected in parallel is formed. You may make it the structure which carried out.

本構成の燃料電池装置によれば、運転中において、第１領域の温度が第３領域の温度よりも高くなる場合、第１領域に配置される第１セルスタック群の電気抵抗値は第３領域に配置される第３セルスタック群の電気抵抗値よりも低くなる。本構成の燃料電池装置によれば、第１負極集電部と第３負極集電部とが電気的に分離されるため、これらが電気的に接続される場合に比べ、第１負極集電部に流れる電流の大きさと第３負極集電部に流れる電流の大きさとに大きな偏りが生じることが抑制される。   According to the fuel cell device of this configuration, when the temperature of the first region becomes higher than the temperature of the third region during operation, the electric resistance value of the first cell stack group arranged in the first region is the third value. It becomes lower than the electric resistance value of the third cell stack group arranged in the region. According to the fuel cell device of the present configuration, the first negative electrode current collector and the third negative electrode current collector are electrically separated, so that the first negative electrode current collector is compared with the case where they are electrically connected. It is possible to suppress a large deviation between the magnitude of the current flowing through the section and the magnitude of the current flowing through the third negative electrode current collector.

また、本構成の燃料電池装置によれば、第１負極集電部と第３正極集電部とが電気的に接続され、かつ第２負極集電部と第３負極集電部とが電気的に接続されて、第２セルスタック群と第３セルスタック群とが並列接続される。第２領域に配置されるセルスタックと第３領域に配置されるセルスタックが並列接続されるため、運転中に第２領域および第３領域がそれぞれ第１領域よりも低温となる場合、第２セルスタック群と第３セルスタック群に流れる電流の大きさが第１セルスタック群に流れる電流の大きさから大きく偏ることが抑制される。   Also, according to the fuel cell device of this configuration, the first negative electrode current collector and the third positive electrode current collector are electrically connected, and the second negative electrode current collector and the third negative electrode current collector are electrically connected. The second cell stack group and the third cell stack group are connected in parallel. Since the cell stack arranged in the second area and the cell stack arranged in the third area are connected in parallel, the second area and the third area are each lower in temperature than the first area during operation. It is possible to prevent the current flowing in the cell stack group and the third cell stack group from being largely deviated from the current flowing in the first cell stack group.

本発明の一態様に係る燃料電池装置においては、前記複数のセルスタックが配置される前記水平面内の配置領域は、長辺と短辺とを有する矩形状であり、前記第１領域および前記第２領域は、前記配置領域の長辺方向に分割された領域である構成としてもよい。
このようにすることで、配置領域の長辺方向に沿って運転中の温度勾配がある燃料電池装置において、相対的に高温な第１領域の第１負極集電部と相対的に低温な第２領域の第２負極集電部とが電気的に分離される。そのため、これらが電気的に接続される場合に比べ、第１負極集電部に流れる電流の大きさと第２負極集電部に流れる電流の大きさとに大きな偏りが生じることが抑制される。 In the fuel cell device according to an aspect of the present invention, the arrangement region in the horizontal plane where the plurality of cell stacks are arranged is a rectangular shape having a long side and a short side, and the first region and the first Two areas are good also as composition divided into the long side direction of the arrangement field.
By doing so, in the fuel cell device having a temperature gradient during operation along the long side direction of the arrangement region, the first negative electrode current collector in the first region having a relatively high temperature and the first temperature collector having a relatively low temperature are arranged. The two regions of the second negative electrode current collector are electrically separated. Therefore, compared with the case where these are electrically connected, it is possible to suppress a large deviation between the magnitude of the current flowing through the first negative electrode current collector and the magnitude of the current flowing through the second negative electrode current collector.

本発明の一態様に係る燃料電池装置においては、前記複数のセルスタックが配置される前記水平面内の配置領域は、長辺と短辺とを有する矩形状であり、前記第１領域は前記配置領域の長辺方向の中央部分と短辺方向の中央部分とを含む領域であり、前記第２領域は前記第１領域の周辺の領域である構成としてもよい。
このようにすることで、配置領域の長辺方向の中央部分と短辺方向の中央部分とを含む第１領域と、その周辺の第２領域との温度差がある燃料電池装置において、相対的に高温な第１領域の第１負極集電部と相対的に低温な第２領域の第２負極集電部とが電気的に分離される。そのため、これらが電気的に接続される場合に比べ、第１負極集電部に流れる電流の大きさと第２負極集電部に流れる電流の大きさとに大きな偏りが生じることが抑制される。 In the fuel cell device according to one aspect of the present invention, the arrangement region in the horizontal plane where the plurality of cell stacks are arranged is a rectangular shape having a long side and a short side, and the first region is the arrangement. The region may include a central portion in the long side direction and a central portion in the short side direction of the region, and the second region may be a region around the first region.
In this manner, in the fuel cell device in which there is a temperature difference between the first region including the central portion in the long side direction and the central portion in the short side direction of the arrangement region and the second region around the first region, The first negative electrode current collector in the first region having a high temperature and the second negative electrode current collector in the second region having a relatively low temperature are electrically separated from each other. Therefore, compared with the case where these are electrically connected, it is possible to suppress a large deviation between the magnitude of the current flowing through the first negative electrode current collector and the magnitude of the current flowing through the second negative electrode current collector.

上記いずれかの燃料電池装置においては、前記第１領域に配置される前記セルスタックの数が、前記第２領域に配置される前記セルスタックの数よりも多いものであってもよい。
このようにすることで、第１領域に配置されるセルスタックの数と第２領域に配置されるセルスタックの数を同一にする場合に比べ、第１領域に配置されるセルスタックに分配される電流の大きさが小さくなるとともに第２領域に配置されるセルスタックに分配される電流の大きさが大きくなる。したがって、第１負極集電部に流れる電流の大きさと第２負極集電部に流れる電流の大きさとに偏りが生じることが更に抑制される。 In any one of the above fuel cell devices, the number of the cell stacks arranged in the first region may be larger than the number of the cell stacks arranged in the second region.
By doing so, compared to the case where the number of cell stacks arranged in the first area is the same as the number of cell stacks arranged in the second area, the cell stacks are distributed to the cell stack arranged in the first area. And the magnitude of the current distributed to the cell stack arranged in the second region increases. Therefore, it is further suppressed that a deviation occurs between the magnitude of the current flowing through the first negative electrode current collector and the magnitude of the current flowing through the second negative electrode current collector.

本発明の一態様に係る燃料電池装置においては、前記複数のセルスタックのうち前記水平面内の第３領域に配置される第３セルスタック群の前記負極同士を電気的に接続するとともに前記第２筐体に配置される第３負極集電部と、前記複数のセルスタックのうち前記水平面内の第４領域に配置される第４セルスタック群の前記負極同士を電気的に接続するとともに前記第１筐体に配置される第４負極集電部と、前記複数のセルスタックのうち前記第３セルスタック群の前記正極同士を電気的に接続するとともに前記第１筐体に配置される第３正極集電部と、前記複数のセルスタックのうち前記第４セルスタック群の前記正極同士を電気的に接続するとともに前記第２筐体に配置される第４正極集電部とを備え、前記第３正極集電部と前記第４正極集電部とを電気的に接続しつつ前記第３負極集電部と前記第４負極集電部とを電気的に分離することにより、前記第３セルスタック群と前記第４セルスタック群とが直列接続された経路を形成し、前記第１負極集電部と前記第４負極集電部とを電気的に接続するとともに前記第２正極集電部と前記第３正極集電部とを電気的に接続することにより、前記第１セルスタック群と前記第２セルスタック群とを直列接続した第１経路と前記第３セルスタック群と前記第４セルスタック群とを直列接続した第２経路とを並列接続した経路を形成する構成であってもよい。 In the fuel cell device according to an aspect of the present invention, the second negative electrodes of the third cell stack group disposed in the third region in the horizontal plane among the plurality of cell stacks are electrically connected to each other . The third negative electrode current collector disposed in the housing is electrically connected to the negative electrodes of the fourth cell stack group disposed in the fourth region in the horizontal plane among the plurality of cell stacks . A fourth negative electrode current collector disposed in one housing and a third cell disposed in the first housing while electrically connecting the positive electrodes of the third cell stack group among the plurality of cell stacks. A positive current collector, and a fourth positive current collector disposed in the second housing while electrically connecting the positive electrodes of the fourth cell stack group among the plurality of cell stacks, Third positive electrode current collector and the fourth The third cell stack group and the fourth cell stack group are electrically separated from the third negative electrode current collector unit and the fourth negative electrode current collector unit while electrically connecting a pole current collector unit. Are connected in series to electrically connect the first negative electrode current collector and the fourth negative electrode current collector, and to the second positive electrode current collector and the third positive electrode current collector. Electrically connecting the first cell stack group and the second cell stack group in series, the third cell stack group, and the fourth cell stack group connected in series. The structure which forms the path | route which connected two paths in parallel may be sufficient.

本構成の燃料電池装置によれば、運転中の第３領域の温度が第４領域の温度よりも高くなる場合、第３領域に配置される第３セルスタック群の電気抵抗値は第４領域に配置される第４セルスタック群の電気抵抗値よりも低くなる。本構成の燃料電池装置によれば、第３負極集電部と第４負極集電部とが電気的に分離されるため、これらが電気的に接続される場合に比べ、第３負極集電部に流れる電流の大きさと第４負極集電部に流れる電流の大きさとに大きな偏りが生じることが抑制される。   According to the fuel cell device of the present configuration, when the temperature of the third region during operation is higher than the temperature of the fourth region, the electric resistance value of the third cell stack group arranged in the third region is the fourth region. It becomes lower than the electrical resistance value of the 4th cell stack group arranged in. According to the fuel cell device of this configuration, the third negative electrode current collector is electrically separated from the fourth negative electrode current collector, so that the third negative electrode current collector is compared with the case where these are electrically connected. It is possible to suppress a large deviation between the magnitude of the current flowing through the portion and the magnitude of the current flowing through the fourth negative electrode current collector.

本構成の燃料電池装置によれば、第１セルスタック群と第２セルスタック群とを直列接続した第１経路と第３セルスタック群と第４セルスタック群とを直列接続した第２経路とを並列接続した経路とが形成される。運転中の第２領域と第３領域の温度差が少なく、第１領域の温度が第４領域の温度よりも高くなる場合、第１セルスタック群のセルスタックの電気抵抗値が低くなり、第４セルスタック群のセルスタックの電気抵抗値が高くなる。
本構成では、第１セルスタック群と第２セルスタック群とを直列接続して第１経路を形成し、第３セルスタック群と第４セルスタック群とを直列接続して第２経路を形成している。各経路の電気抵抗値は直列接続による合成抵抗値となるため、第２セルスタック群と第４セルスタック群の電気抵抗値に差があったとしても、第１経路の電気抵抗値と第２経路の電気抵抗値とに大きな差が生じることが抑制される。 According to the fuel cell device of this configuration, the first path in which the first cell stack group and the second cell stack group are connected in series, the second path in which the third cell stack group and the fourth cell stack group are connected in series, Are formed in parallel. When the temperature difference between the second region and the third region during operation is small and the temperature of the first region is higher than the temperature of the fourth region, the electrical resistance value of the cell stack of the first cell stack group is reduced, The electric resistance value of the cell stack of the 4-cell stack group becomes high.
In this configuration, the first cell stack group and the second cell stack group are connected in series to form a first path, and the third cell stack group and the fourth cell stack group are connected in series to form a second path. doing. Since the electric resistance value of each path is a combined resistance value by series connection, even if there is a difference in the electric resistance values of the second cell stack group and the fourth cell stack group, the electric resistance value of the first path and the second resistance value It is suppressed that a big difference arises with the electrical resistance value of a path | route.

本発明の一態様に係る燃料電池システムは、第１燃料電池装置と第２燃料電池装置とを有する燃料電池システムであって、前記第１燃料電池装置が、正極と負極とを有する燃料電池を構成する筒状の複数の第１セルスタックと、該複数の第１セルスタックのそれぞれを該第１セルスタックの中心軸が鉛直方向に延びかつ水平面内で隣接した状態で配置されるように支持するとともに前記複数の第１セルスタックに燃料ガスを供給する燃料ガス供給室を形成する第１筐体と、前記複数の第１セルスタックのそれぞれを該第１セルスタックの中心軸が鉛直方向に延びかつ水平面内で隣接した状態で配置されるように支持するとともに前記複数の第１セルスタックから排出される排燃料ガスを集約する燃料ガス排出室を形成する第２筐体と、前記複数の第１セルスタックのうち前記水平面内の第１領域に配置される第１セルスタック群の前記負極同士を電気的に接続するとともに前記第１筐体に配置される第１負極集電部と、前記複数の第１セルスタックのうち前記水平面内の第２領域に配置される第２セルスタック群の前記負極同士を電気的に接続するとともに前記第１筐体に配置される第２負極集電部と、前記複数のセルスタックのうち前記第１セルスタック群の前記正極同士を電気的に接続するとともに前記第２筐体に配置される第１正極集電部と、前記複数のセルスタックのうち前記第２セルスタック群の前記正極同士を電気的に接続するとともに前記第２筐体に配置される第２正極集電部とを有し、前記第２燃料電池装置が、正極と負極とを有する燃料電池を構成する筒状の複数の第２セルスタックと、該複数の第２セルスタックのそれぞれを該第２セルスタックの中心軸が鉛直方向に延びかつ水平面内で隣接した状態で配置されるように支持するとともに前記複数の第２セルスタックに燃料ガスを供給する燃料ガス供給室を形成する第３筐体と、前記複数の第２セルスタックのそれぞれを該第２セルスタックの中心軸が鉛直方向に延びかつ水平面内で隣接した状態で配置されるように支持するとともに前記複数の第２セルスタックから排出される排燃料ガスを集約する燃料ガス排出室を形成する第４筐体と、前記複数の第２セルスタックのうち前記第１領域に配置される第３セルスタック群の前記負極同士を電気的に接続するとともに前記第３筐体に配置される第３負極集電部と、前記複数の第２セルスタックのうち前記第２領域に配置される第４セルスタック群の前記負極同士を電気的に接続するとともに前記第３筐体に配置される第４負極集電部と、前記複数のセルスタックのうち前記第３セルスタック群の前記正極同士を電気的に接続するとともに前記第４筐体に配置される第３正極集電部と、前記複数のセルスタックのうち前記第４セルスタック群の前記正極同士を電気的に接続するとともに前記第４筐体に配置される第４正極集電部とを有し、前記第１負極集電部と前記第２負極集電部とを電気的に分離して前記第１正極集電部と前記第３負極集電部とを電気的に接続することにより、前記第１セルスタック群と前記第３セルスタック群とが直列接続された第１経路を形成し、前記第２負極集電部と前記第１負極集電部とを電気的に分離して前記第２正極集電部と前記第４負極集電部とを電気的に接続することにより、前記第２セルスタック群と前記第４セルスタック群とが直列接続された第２経路とを形成した。 A fuel cell system according to an aspect of the present invention is a fuel cell system having a first fuel cell device and a second fuel cell device, wherein the first fuel cell device has a positive electrode and a negative electrode. A plurality of cylindrical first cell stacks configured and each of the plurality of first cell stacks supported so that the central axis of the first cell stack extends in the vertical direction and is adjacent in a horizontal plane And a first housing that forms a fuel gas supply chamber that supplies fuel gas to the plurality of first cell stacks, and a center axis of the first cell stack is set in a vertical direction in each of the plurality of first cell stacks. extend and a second housing to form the fuel gas discharge chamber to aggregate exhaust fuel gas discharged from the plurality of first cell stack while supporting so as to be disposed in a state of being adjacent in a horizontal plane, said double The first negative electrode collector part disposed on the first housing while electrically connecting the negative poles of the first cell stack units arranged on the first region of the horizontal plane of the first cell stack and The second negative electrode assembly disposed in the first housing while electrically connecting the negative electrodes of the second cell stack group disposed in the second region in the horizontal plane among the plurality of first cell stacks. A first positive current collector that electrically connects the positive electrodes of the first cell stack group among the plurality of cell stacks and is disposed in the second housing; and the plurality of cell stacks. And a second positive electrode current collector that electrically connects the positive electrodes of the second cell stack group and is disposed in the second casing, and the second fuel cell device includes a positive electrode and a negative electrode A cylindrical compound constituting a fuel cell having A second cell stack, the plurality while supporting so as to be disposed respectively of the second cell stack of the plurality in a state where the center axis of the second cell stack are adjacent in the vertical direction extending and in a horizontal plane first A third housing forming a fuel gas supply chamber for supplying fuel gas to the two-cell stack, and each of the plurality of second cell stacks adjacent to each other in a horizontal plane with the central axis of the second cell stack extending vertically A fourth housing forming a fuel gas discharge chamber that supports the fuel cell so that the exhaust gas discharged from the plurality of second cell stacks and collects the exhaust fuel gas discharged from the plurality of second cell stacks; Among the plurality of second cell stacks, the third negative electrode current collector disposed in the third casing and electrically connecting the negative electrodes of the third cell stack group disposed in the first region And electrically connecting the negative electrodes of the fourth cell stack group disposed in the second region to each other, and a fourth negative current collector disposed in the third housing, and the first of the plurality of cell stacks. Electrically connecting the positive electrodes of the three-cell stack group and arranging the positive electrodes of the fourth cell stack group among the plurality of cell stacks; A fourth positive current collector that is electrically connected and disposed in the fourth housing , and electrically separates the first negative current collector and the second negative current collector Electrically connecting the first positive electrode current collector and the third negative electrode current collector to form a first path in which the first cell stack group and the third cell stack group are connected in series; The second negative electrode current collector and the first negative electrode current collector are electrically separated to By electrically connecting two cathode current collector portions and the fourth anode current collector portion, and the second cell stack group and the fourth cell stack groups to form a second path which are connected in series.

本発明の一態様に係る燃料電池システムによれば、第１燃料電池装置の第１セルスタック群と第２燃料電池装置の第３セルスタック群とが直列接続された第１経路が形成される。また、第１燃料電池装置の第２セルスタック群と第２燃料電池装置の第４セルスタック群とが直列接続された第２経路が形成される。
運転中の第１領域の温度が第２領域の温度よりも高くなる場合、第１領域に配置される第１セルスタック群，第３セルスタック群の電気抵抗値は第２領域に配置される第２セルスタック群，第４セルスタック群の電気抵抗値よりも低くなる。
本態様の燃料電池システムによれば、第１負極集電部と第２負極集電部とが電気的に分離されるため、これらが電気的に接続される場合に比べ、第１負極集電部に流れる電流の大きさと第２負極集電部に流れる電流の大きさとに大きな偏りが生じることが抑制される。
また、第１経路と第２経路とが独立して形成されるため、運転中の第１領域の温度が第２領域の温度よりも高くなる場合、相対的に温度の低い第２領域に配置される第２セルスタック群，第４セルスタック群が形成する第２経路に流れる電流の大きさを大きくするように制御することができる。これにより、燃料電池システム全体の出力を増加させることが可能となる。 According to the fuel cell system of one aspect of the present invention, the first path is formed in which the first cell stack group of the first fuel cell device and the third cell stack group of the second fuel cell device are connected in series. . Further, a second path is formed in which the second cell stack group of the first fuel cell device and the fourth cell stack group of the second fuel cell device are connected in series.
When the temperature of the first region during operation is higher than the temperature of the second region, the electric resistance values of the first cell stack group and the third cell stack group arranged in the first region are arranged in the second region. It becomes lower than the electric resistance values of the second cell stack group and the fourth cell stack group.
According to the fuel cell system of this aspect, since the first negative electrode current collector and the second negative electrode current collector are electrically separated, the first negative electrode current collector is compared with the case where they are electrically connected. It is possible to suppress a large deviation between the magnitude of the current flowing through the portion and the magnitude of the current flowing through the second negative electrode current collector.
In addition, since the first route and the second route are formed independently, when the temperature of the first region during operation is higher than the temperature of the second region, the first route and the second route are disposed in the second region having a relatively low temperature. It can be controlled to increase the magnitude of the current flowing through the second path formed by the second cell stack group and the fourth cell stack group. As a result, the output of the entire fuel cell system can be increased.

本発明によれば、複数のセルスタックが配置される水平面内の領域毎に運転中の温度が異なる場合であっても、各領域に配置されるセルスタックに流れる電流の大きさに大きな偏りが生じることを抑制した燃料電池装置およびそれを有する燃料電池システムを提供することができる。   According to the present invention, even when the temperature during operation is different for each region in the horizontal plane where a plurality of cell stacks are arranged, there is a large bias in the magnitude of the current flowing through the cell stacks arranged in each region. It is possible to provide a fuel cell device that suppresses the occurrence and a fuel cell system having the same.

ＳＯＦＣモジュールの一態様を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the one aspect | mode of a SOFC module. ＳＯＦＣカートリッジの一態様を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the one aspect | mode of a SOFC cartridge. セルスタックの一態様を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the one aspect | mode of a cell stack. 第１実施形態のＳＯＦＣカートリッジを示す平面図である。It is a top view which shows the SOFC cartridge of 1st Embodiment. 図４に示すＳＯＦＣカートリッジのＢ−Ｂ矢視断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view of the SOFC cartridge shown in FIG. 第２実施形態のＳＯＦＣカートリッジを示す平面図である。It is a top view which shows the SOFC cartridge of 2nd Embodiment. 図６に示すＳＯＦＣカートリッジのＣ−Ｃ矢視断面図である。It is CC sectional view taken on the line of the SOFC cartridge shown in FIG. 第２実施形態の変形例のＳＯＦＣカートリッジを示す平面図である。It is a top view which shows the SOFC cartridge of the modification of 2nd Embodiment. 図８に示すＳＯＦＣカートリッジのＤ−Ｄ矢視断面図である。It is DD sectional view taken on the line of the SOFC cartridge shown in FIG. 第３実施形態のＳＯＦＣカートリッジを示す平面図である。It is a top view which shows the SOFC cartridge of 3rd Embodiment. 図１０に示すＳＯＦＣカートリッジのＥ−Ｅ矢視断面図である。It is EE arrow sectional drawing of the SOFC cartridge shown in FIG. 第３実施形態の変形例のＳＯＦＣカートリッジを示す平面図である。It is a top view which shows the SOFC cartridge of the modification of 3rd Embodiment. 図１２に示すＳＯＦＣカートリッジのＦ−Ｆ矢視断面図である。FIG. 13 is a cross-sectional view of the SOFC cartridge shown in FIG. 第４実施形態のＳＯＦＣカートリッジを示す平面図である。It is a top view which shows the SOFC cartridge of 4th Embodiment. 第５実施形態のＳＯＦＣカートリッジを示す平面図である。It is a top view which shows the SOFC cartridge of 5th Embodiment. 図１５に示すＳＯＦＣカートリッジのＧ−Ｇ矢視断面図である。FIG. 16 is a cross-sectional view of the SOFC cartridge shown in FIG. 第６実施形態のＳＯＦＣカートリッジを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the SOFC cartridge of 6th Embodiment. 図１７に示すＳＯＦＣカートリッジのＨ−Ｈ矢視断面図である。FIG. 18 is a cross-sectional view of the SOFC cartridge shown in FIG. 第７実施形態のＳＯＦＣシステムを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the SOFC system of 7th Embodiment. 第７実施形態の変形例のＳＯＦＣシステムを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the SOFC system of the modification of 7th Embodiment. 比較例のＳＯＦＣカートリッジを示す平面図である。It is a top view which shows the SOFC cartridge of a comparative example. 図２１に示すＳＯＦＣカートリッジのＩ−Ｉ矢視断面図である。FIG. 22 is a cross-sectional view of the SOFC cartridge shown in FIG. セルスタックの電流−電圧特性を示す図である。It is a figure which shows the current-voltage characteristic of a cell stack.

〔第１実施形態〕
以下においては、説明の便宜上、紙面を基準として「上」及び「下」の表現を用いて各構成要素の位置関係を特定するが、鉛直方向に対して必ずしもこの限りである必要はない。例えば、紙面における上方向が鉛直方向における下方向に対応してもよい。また、紙面における上下方向が鉛直方向に直行する水平方向に対応してもよい。 [First Embodiment]
In the following, for convenience of explanation, the positional relationship of each component is specified using the expressions “upper” and “lower” on the basis of the paper surface, but this is not necessarily limited to the vertical direction. For example, the upward direction on the paper surface may correspond to the downward direction in the vertical direction. Moreover, you may respond | correspond to the horizontal direction where the up-down direction in a paper surface goes orthogonally to a perpendicular direction.

以下、図面を参照して本実施形態のＳＯＦＣモジュール２０１について説明する。
図１に示すようにＳＯＦＣモジュール２０１は、複数のＳＯＦＣカートリッジ２０３と、これら複数のＳＯＦＣカートリッジ２０３を収納する圧力容器２０５とを有する。また、ＳＯＦＣモジュール２０１は、燃料ガス供給管２０７と複数の燃料ガス供給枝管２０７ａとを有する。またＳＯＦＣモジュール２０１は、燃料ガス排出管２０９と複数の燃料ガス排出枝管２０９ａとを有する。また、ＳＯＦＣモジュール２０１は、酸化性ガス供給管（図示略）と酸化性ガス供給枝管（図示略）とを有する。また、ＳＯＦＣモジュール２０１は、酸化性ガス排出管（図示略）と複数の酸化性ガス排出枝管（図示略）とを有する。 Hereinafter, the SOFC module 201 of this embodiment will be described with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, the SOFC module 201 includes a plurality of SOFC cartridges 203 and a pressure vessel 205 that stores the plurality of SOFC cartridges 203. The SOFC module 201 has a fuel gas supply pipe 207 and a plurality of fuel gas supply branch pipes 207a. The SOFC module 201 includes a fuel gas discharge pipe 209 and a plurality of fuel gas discharge branch pipes 209a. The SOFC module 201 includes an oxidizing gas supply pipe (not shown) and an oxidizing gas supply branch pipe (not shown). The SOFC module 201 includes an oxidizing gas discharge pipe (not shown) and a plurality of oxidizing gas discharge branch pipes (not shown).

燃料ガス供給管２０７は、圧力容器２０５の外部に設けられ、ＳＯＦＣモジュール２０１の発電量に対応して所定ガス組成と所定流量の燃料ガスを供給する燃料供給系（図示略）に接続されると共に、複数の燃料ガス供給枝管２０７ａに接続されている。この燃料ガス供給管２０７は、燃料供給系（図示略）から供給される所定流量の燃料ガスを、複数の燃料ガス供給枝管２０７ａに分岐して導く。   The fuel gas supply pipe 207 is provided outside the pressure vessel 205 and is connected to a fuel supply system (not shown) for supplying a predetermined gas composition and a predetermined flow rate of fuel gas corresponding to the power generation amount of the SOFC module 201. Are connected to a plurality of fuel gas supply branch pipes 207a. The fuel gas supply pipe 207 guides a predetermined amount of fuel gas supplied from a fuel supply system (not shown) to a plurality of fuel gas supply branch pipes 207a.

燃料ガス供給枝管２０７ａは、燃料ガス供給管２０７に接続されると共に、複数のＳＯＦＣカートリッジ２０３に接続されている。この燃料ガス供給枝管２０７ａは、燃料ガス供給管２０７から供給される燃料ガスを複数のＳＯＦＣカートリッジ２０３に略均等の流量で導き、複数のＳＯＦＣカートリッジ２０３の発電性能を略均一化させるものである。   The fuel gas supply branch pipe 207 a is connected to the fuel gas supply pipe 207 and to a plurality of SOFC cartridges 203. The fuel gas supply branch pipe 207a guides the fuel gas supplied from the fuel gas supply pipe 207 to the plurality of SOFC cartridges 203 at a substantially equal flow rate, and makes the power generation performance of the plurality of SOFC cartridges 203 substantially uniform. .

燃料ガス排出枝管２０９ａは、複数のＳＯＦＣカートリッジ２０３に接続されると共に、燃料ガス排出管２０９に接続されている。この燃料ガス排出枝管２０９ａは、ＳＯＦＣカートリッジ２０３から排出される排燃料ガスを燃料ガス排出管２０９に導くものである。また、燃料ガス排出管２０９は、複数の燃料ガス排出枝管２０９ａに接続されると共に、一部が圧力容器２０５の外部に配置されている。この燃料ガス排出管２０９は、燃料ガス排出枝管２０９ａから略均等の流量で導出される排燃料ガスを圧力容器２０５の外部の燃料ガス排出系（図示略）に導く。   The fuel gas discharge branch pipe 209 a is connected to the plurality of SOFC cartridges 203 and also connected to the fuel gas discharge pipe 209. The fuel gas discharge branch pipe 209 a guides the exhaust fuel gas discharged from the SOFC cartridge 203 to the fuel gas discharge pipe 209. The fuel gas discharge pipe 209 is connected to a plurality of fuel gas discharge branch pipes 209 a and a part thereof is disposed outside the pressure vessel 205. The fuel gas discharge pipe 209 guides the exhaust fuel gas derived from the fuel gas discharge branch pipe 209a at a substantially equal flow rate to a fuel gas discharge system (not shown) outside the pressure vessel 205.

圧力容器２０５は、内部の圧力が０．１ＭＰａ〜約１ＭＰａ、内部の温度が大気温度〜約５５０℃で運用されるので、耐力性と酸化性ガス中に含まれる酸素などの酸化剤に対する耐食性を保有する材質が利用される。例えばＳＵＳ３０４などのステンレス系材が好適である。   Since the pressure vessel 205 is operated at an internal pressure of 0.1 MPa to about 1 MPa and an internal temperature of the atmospheric temperature to about 550 ° C., the pressure vessel 205 has a resistance to corrosion and resistance to oxidizing agents such as oxygen contained in the oxidizing gas. The possessed material is used. For example, a stainless steel material such as SUS304 is suitable.

ＳＯＦＣカートリッジ２０３は、図２に示す通り、複数のセルスタック１０１と、発電室２１５と、燃料ガス供給室２１７と、燃料ガス排出室２１９と、酸化性ガス供給室２２１と、酸化性ガス排出室２２３とを有する。また、ＳＯＦＣカートリッジ２０３は、上部管板２２５ａと、下部管板２２５ｂと、上部断熱体２２７ａと、下部断熱体２２７ｂとを有する。なお、本実施形態においては、ＳＯＦＣカートリッジ２０３は、燃料ガス供給室２１７と燃料ガス排出室２１９と酸化性ガス供給室２２１と酸化性ガス排出室２２３とが図２のように配置されることで、燃料ガスと酸化性ガスとがセルスタック１０１の内側と外側とを対向して流れる構造となっているが、他の構造であっても良い。例えば、セルスタック１０１の内側と外側とを平行して流れる、または酸化性ガスがセルスタック１０１の長手方向と直交する方向へ流れるようにしても良い。   The SOFC cartridge 203 includes a plurality of cell stacks 101, a power generation chamber 215, a fuel gas supply chamber 217, a fuel gas discharge chamber 219, an oxidizing gas supply chamber 221, and an oxidizing gas discharge chamber, as shown in FIG. 223. The SOFC cartridge 203 includes an upper tube plate 225a, a lower tube plate 225b, an upper heat insulator 227a, and a lower heat insulator 227b. In the present embodiment, the SOFC cartridge 203 includes a fuel gas supply chamber 217, a fuel gas discharge chamber 219, an oxidizing gas supply chamber 221, and an oxidizing gas discharge chamber 223 as shown in FIG. The fuel gas and the oxidizing gas are configured to flow inside and outside the cell stack 101, but other structures may be used. For example, the inside and outside of the cell stack 101 may flow in parallel, or the oxidizing gas may flow in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the cell stack 101.

発電室２１５は、上部断熱体２２７ａと下部断熱体２２７ｂとの間に形成された領域である。この発電室２１５は、セルスタック１０１の燃料電池セル１０５が配置され、燃料ガスと酸化性ガスとを電気化学的に反応させて発電を行う領域である。また、この発電室２１５のセルスタック１０１長手方向の中央部付近での温度は、ＳＯＦＣモジュール２０１の定常運転時に、およそ７００℃〜１１００℃の高温雰囲気となる。   The power generation chamber 215 is an area formed between the upper heat insulator 227a and the lower heat insulator 227b. The power generation chamber 215 is an area in which the fuel cell 105 of the cell stack 101 is disposed, and electricity is generated by electrochemically reacting the fuel gas and the oxidizing gas. Further, the temperature in the vicinity of the central portion of the power generation chamber 215 in the longitudinal direction of the cell stack 101 is a high temperature atmosphere of about 700 ° C. to 1100 ° C. during the steady operation of the SOFC module 201.

燃料ガス供給室２１７は、ＳＯＦＣカートリッジ２０３の上部ケーシング２２９ａと上部管板２２５ａとに囲まれた領域である。また、燃料ガス供給室２１７は、上部ケーシング２２９ａに備えられた燃料ガス供給孔２３１ａによって、燃料ガス供給枝管２０７ａ（図示略）と連通されている。また、燃料ガス供給室２１７には、セルスタック１０１の一方の端部が、セルスタック１０１の基体管１０３の内部が燃料ガス排出室２１９に対して開放して配置されている。この燃料ガス供給室２１７は、燃料ガス供給枝管２０７ａ（図示略）から燃料ガス供給孔２３１ａを介して供給される燃料ガスを、複数のセルスタック１０１の基体管１０３の内部に略均一流量で導き、複数のセルスタック１０１の発電性能を略均一化させる。   The fuel gas supply chamber 217 is an area surrounded by the upper casing 229a and the upper tube plate 225a of the SOFC cartridge 203. The fuel gas supply chamber 217 communicates with a fuel gas supply branch pipe 207a (not shown) through a fuel gas supply hole 231a provided in the upper casing 229a. In the fuel gas supply chamber 217, one end of the cell stack 101 is disposed with the inside of the base tube 103 of the cell stack 101 open to the fuel gas discharge chamber 219. The fuel gas supply chamber 217 supplies the fuel gas supplied from the fuel gas supply branch pipe 207a (not shown) through the fuel gas supply hole 231a into the base pipes 103 of the plurality of cell stacks 101 at a substantially uniform flow rate. The power generation performance of the plurality of cell stacks 101 is made substantially uniform.

燃料ガス排出室２１９は、ＳＯＦＣカートリッジ２０３の下部ケーシング２２９ｂと下部管板２２５ｂとに囲まれた領域である。また、燃料ガス排出室２１９は、下部ケーシング２２９ｂに備えられた燃料ガス排出孔２３１ｂによって、燃料ガス排出枝管２０９ａ（図示略）と連通されている。また、燃料ガス排出室２１９には、セルスタック１０１の他方の端部が、セルスタック１０１の基体管１０３の内部が燃料ガス排出室２１９に対して開放して配置されている。この燃料ガス排出室２１９は、複数のセルスタック１０１の基体管１０３の内部を通過して燃料ガス排出室２１９に供給される排燃料ガスを集約して、燃料ガス排出孔２３１ｂを介して燃料ガス排出枝管２０９ａ（図示略）に導く。   The fuel gas discharge chamber 219 is an area surrounded by the lower casing 229b and the lower tube plate 225b of the SOFC cartridge 203. The fuel gas discharge chamber 219 communicates with a fuel gas discharge branch pipe 209a (not shown) through a fuel gas discharge hole 231b provided in the lower casing 229b. In the fuel gas discharge chamber 219, the other end of the cell stack 101 is disposed with the inside of the base tube 103 of the cell stack 101 open to the fuel gas discharge chamber 219. The fuel gas discharge chamber 219 collects exhaust fuel gas that passes through the inside of the base tube 103 of the plurality of cell stacks 101 and is supplied to the fuel gas discharge chamber 219, and passes through the fuel gas discharge hole 231b. It leads to the discharge branch pipe 209a (not shown).

ＳＯＦＣモジュール２０１の発電量に対応して所定ガス組成と所定流量の酸化性ガスを酸化性ガス供給枝管へと分岐して、複数のＳＯＦＣカートリッジ２０３へ供給する。酸化性ガス供給室２２１は、ＳＯＦＣカートリッジ２０３の下部ケーシング２２９ｂと下部管板２２５ｂと下部断熱体２２７ｂとに囲まれた領域である。また、酸化性ガス供給室２２１は、下部ケーシング２２９ｂに備えられた酸化性ガス供給孔２３３ａによって、酸化性ガス供給枝管（図示略）と連通されている。この酸化性ガス供給室２２１は、酸化性ガス供給枝管（図示略）から酸化性ガス供給孔２３３ａを介して供給される所定流量の酸化性ガスを、後述する酸化性ガス供給隙間２３５ａを介して発電室２１５に導く。   Corresponding to the power generation amount of the SOFC module 201, a predetermined gas composition and a predetermined flow rate of oxidizing gas are branched to the oxidizing gas supply branch pipe and supplied to a plurality of SOFC cartridges 203. The oxidizing gas supply chamber 221 is a region surrounded by the lower casing 229b, the lower tube sheet 225b, and the lower heat insulator 227b of the SOFC cartridge 203. The oxidizing gas supply chamber 221 is communicated with an oxidizing gas supply branch pipe (not shown) through an oxidizing gas supply hole 233a provided in the lower casing 229b. The oxidizing gas supply chamber 221 supplies a predetermined flow of oxidizing gas supplied from an oxidizing gas supply branch pipe (not shown) through an oxidizing gas supply hole 233a through an oxidizing gas supply gap 235a described later. To the power generation chamber 215.

酸化性ガス排出室２２３は、ＳＯＦＣカートリッジ２０３の上部ケーシング２２９ａと上部管板２２５ａと上部断熱体２２７ａとに囲まれた領域である。また、酸化性ガス排出室２２３は、上部ケーシング２２９ａに備えられた酸化性ガス排出孔２３３ｂによって、酸化性ガス排出枝管（図示略）と連通されている。この酸化性ガス排出室２２３は、発電室２１５から、後述する酸化性ガス排出隙間２３５ｂを介して酸化性ガス排出室２２３に供給される排酸化性ガスを、酸化性ガス排出孔２３３ｂを介して酸化性ガス排出枝管（図示略）に導く。   The oxidizing gas discharge chamber 223 is a region surrounded by the upper casing 229a, the upper tube plate 225a, and the upper heat insulator 227a of the SOFC cartridge 203. The oxidizing gas discharge chamber 223 communicates with an oxidizing gas discharge branch pipe (not shown) through an oxidizing gas discharge hole 233b provided in the upper casing 229a. The oxidizing gas discharge chamber 223 allows the exhaust oxidizing gas supplied from the power generation chamber 215 to the oxidizing gas discharge chamber 223 via an oxidizing gas discharge gap 235b described later via the oxidizing gas discharge hole 233b. It leads to an oxidizing gas discharge branch pipe (not shown).

上部管板２２５ａは、上部ケーシング２２９ａの天板と上部断熱体２２７ａとの間に、上部管板２２５ａと上部ケーシング２２９ａの天板と上部断熱体２２７ａとが略平行になるように、上部ケーシング２２９ａの側板に固定されている。また上部管板２２５ａは、ＳＯＦＣカートリッジ２０３に備えられるセルスタック１０１の本数に対応した複数の孔を有し、該孔にはセルスタック１０１が夫々挿入されている。この上部管板２２５ａは、複数のセルスタック１０１の一方の端部をシール部材及び接着部材のいずれか一方又は両方を介して気密に支持すると共に、燃料ガス供給室２１７と酸化性ガス排出室２２３とを隔離する。   The upper tube plate 225a is arranged between the top plate of the upper casing 229a and the upper heat insulator 227a so that the upper tube plate 225a, the top plate of the upper casing 229a and the upper heat insulator 227a are substantially parallel to each other. It is fixed to the side plate. The upper tube sheet 225a has a plurality of holes corresponding to the number of cell stacks 101 provided in the SOFC cartridge 203, and the cell stacks 101 are inserted into the holes, respectively. The upper tube sheet 225a hermetically supports one end of the plurality of cell stacks 101 through one or both of a sealing member and an adhesive member, and also includes a fuel gas supply chamber 217 and an oxidizing gas discharge chamber 223. And isolate.

下部管板２２５ｂは、下部ケーシング２２９ｂの底板と下部断熱体２２７ｂとの間に、下部管板２２５ｂと下部ケーシング２２９ｂの底板と下部断熱体２２７ｂとが略平行になるように下部ケーシング２２９ｂの側板に固定されている。また下部管板２２５ｂは、ＳＯＦＣカートリッジ２０３に備えられるセルスタック１０１の本数に対応した複数の孔を有し、該孔にはセルスタック１０１が夫々挿入されている。この下部管板２２５ｂは、複数のセルスタック１０１の他方の端部をシール部材及び接着部材のいずれか一方又は両方を介して気密に支持すると共に、燃料ガス排出室２１９と酸化性ガス供給室２２１とを隔離する。   The lower tube plate 225b is disposed on the side plate of the lower casing 229b so that the lower tube plate 225b, the bottom plate of the lower casing 229b, and the lower heat insulator 227b are substantially parallel between the bottom plate of the lower casing 229b and the lower heat insulator 227b. It is fixed. The lower tube sheet 225b has a plurality of holes corresponding to the number of cell stacks 101 provided in the SOFC cartridge 203, and the cell stacks 101 are inserted into the holes, respectively. The lower tube sheet 225b hermetically supports the other end of the plurality of cell stacks 101 through one or both of a sealing member and an adhesive member, and also includes a fuel gas discharge chamber 219 and an oxidizing gas supply chamber 221. And isolate.

上部断熱体２２７ａは、上部ケーシング２２９ａの下端部に、上部断熱体２２７ａと上部ケーシング２２９ａの天板と上部管板２２５ａとが略平行になるように配置され、上部ケーシング２２９ａの側板に固定されている。また、上部断熱体２２７ａには、ＳＯＦＣカートリッジ２０３に備えられるセルスタック１０１の本数に対応して、複数の孔が設けられている。この孔の直径はセルスタック１０１の外径よりも大きく設定されている。上部断熱体２２７ａは、この孔の内面と、上部断熱体２２７ａに挿通されたセルスタック１０１の外面との間に形成された酸化性ガス排出隙間２３５ｂを有する。   The upper heat insulator 227a is disposed at the lower end of the upper casing 229a so that the upper heat insulator 227a, the top plate of the upper casing 229a and the upper tube plate 225a are substantially parallel to each other, and is fixed to the side plate of the upper casing 229a. Yes. Further, the upper heat insulator 227a is provided with a plurality of holes corresponding to the number of cell stacks 101 provided in the SOFC cartridge 203. The diameter of the hole is set larger than the outer diameter of the cell stack 101. The upper heat insulator 227a has an oxidizing gas discharge gap 235b formed between the inner surface of this hole and the outer surface of the cell stack 101 inserted through the upper heat insulator 227a.

この上部断熱体２２７ａは、発電室２１５と酸化性ガス排出室２２３とを仕切るものであり、上部管板２２５ａの周囲の雰囲気が高温化し強度低下や酸化性ガス中に含まれる酸化剤による腐食が増加することを抑制する。上部管板２２５ａ等はインコネルなどの高温耐久性のある金属材料からなるが、上部管板２２５ａ等が発電室２１５内の高温に晒されて上部管板２２５ａ等との温度差が大きくなることで熱変形することを防ぐものである。また、上部断熱体２２７ａは、発電室２１５を通過して高温に晒された排酸化性ガスを、酸化性ガス排出隙間２３５ｂを通過させて酸化性ガス排出室２２３に導くものである。   The upper heat insulator 227a separates the power generation chamber 215 and the oxidizing gas discharge chamber 223, and the atmosphere around the upper tube sheet 225a is heated to reduce the strength and the corrosion caused by the oxidizing agent contained in the oxidizing gas. Suppresses the increase. The upper tube sheet 225a and the like are made of a metal material having high temperature durability such as Inconel, but the upper tube sheet 225a and the like are exposed to the high temperature in the power generation chamber 215, and the temperature difference from the upper tube sheet 225a and the like becomes large. This prevents thermal deformation. The upper heat insulator 227a guides the exhaust oxidizing gas exposed to a high temperature through the power generation chamber 215 to the oxidizing gas exhaust chamber 223 through the oxidizing gas discharge gap 235b.

本実施形態によれば、上述したＳＯＦＣカートリッジ２０３の構造により、燃料ガスと酸化性ガスとがセルスタック１０１の内側と外側とを対向して流れるものとなっている。このことにより、排酸化性ガスは、基体管１０３の内部を通って発電室２１５に供給される燃料ガスとの間で熱交換がなされ、金属材料から成る上部管板２２５ａ等が座屈などの変形をしない温度に冷却されて酸化性ガス排出室２２３に供給される。また、燃料ガスは、発電室２１５から排出される排酸化性ガスとの熱交換により昇温され、発電室２１５に供給される。その結果、ヒータ等を用いることなく発電に適した温度に予熱昇温された燃料ガスを発電室２１５に供給することができる。   According to the present embodiment, the structure of the SOFC cartridge 203 described above allows the fuel gas and the oxidizing gas to flow oppositely on the inner side and the outer side of the cell stack 101. As a result, the exhaust oxidizing gas exchanges heat with the fuel gas supplied to the power generation chamber 215 through the inside of the base tube 103, and the upper tube plate 225a made of a metal material is buckled. It is cooled to a temperature that does not cause deformation and supplied to the oxidizing gas discharge chamber 223. In addition, the temperature of the fuel gas is raised by heat exchange with the exhaust oxidizing gas discharged from the power generation chamber 215 and supplied to the power generation chamber 215. As a result, the fuel gas preheated to a temperature suitable for power generation can be supplied to the power generation chamber 215 without using a heater or the like.

下部断熱体２２７ｂは、下部ケーシング２２９ｂの上端部に、下部断熱体２２７ｂと下部ケーシング２２９ｂの底板と下部管板２２５ｂとが略平行になるように配置され、上部ケーシング２２９ａの側板に固定されている。また、下部断熱体２２７ｂには、ＳＯＦＣカートリッジ２０３に備えられるセルスタック１０１の本数に対応して、複数の孔が設けられている。この孔の直径はセルスタック１０１の外径よりも大きく設定されている。下部断熱体２２７ｂは、この孔の内面と、下部断熱体２２７ｂに挿通されたセルスタック１０１の外面との間に形成された酸化性ガス供給隙間２３５ａを有する。   The lower heat insulator 227b is disposed at the upper end of the lower casing 229b so that the lower heat insulator 227b, the bottom plate of the lower casing 229b, and the lower tube plate 225b are substantially parallel to each other, and is fixed to the side plate of the upper casing 229a. . Also, the lower heat insulator 227b is provided with a plurality of holes corresponding to the number of cell stacks 101 provided in the SOFC cartridge 203. The diameter of the hole is set larger than the outer diameter of the cell stack 101. The lower heat insulator 227b has an oxidizing gas supply gap 235a formed between the inner surface of this hole and the outer surface of the cell stack 101 inserted through the lower heat insulator 227b.

この下部断熱体２２７ｂは、発電室２１５と酸化性ガス供給室２２１とを仕切るものであり、下部管板２２５ｂの周囲の雰囲気が高温化し強度低下や酸化性ガス中に含まれる酸化剤による腐食が増加することを抑制する。下部管板２２５ｂ等はインコネルなどの高温耐久性のある金属材料から成るが、下部管板２２５ｂ等が高温に晒されて下部管板２２５ｂ等内の温度差が大きくなることで熱変形することを防ぐものである。また、下部断熱体２２７ｂは、酸化性ガス供給室２３３に供給される酸化性ガスを、酸化性ガス供給隙間２３５ａを通過させて発電室２１５に導くものである。   The lower heat insulator 227b separates the power generation chamber 215 and the oxidizing gas supply chamber 221, and the atmosphere around the lower tube sheet 225b is heated to lower the strength and corrode by the oxidizing agent contained in the oxidizing gas. Suppresses the increase. The lower tube plate 225b and the like are made of a metal material having high temperature durability such as Inconel. However, the lower tube plate 225b and the like are exposed to a high temperature and the temperature difference in the lower tube plate 225b and the like is increased, so that the heat is deformed. It is something to prevent. The lower heat insulator 227b guides the oxidizing gas supplied to the oxidizing gas supply chamber 233 to the power generation chamber 215 through the oxidizing gas supply gap 235a.

本実施形態によれば、上述したＳＯＦＣカートリッジ２０３の構造により、燃料ガスと酸化性ガスとがセルスタック１０１の内側と外側とを対向して流れるものとなっている。このことにより、基体管１０３の内部を通って発電室２１５を通過した排燃料ガスは、発電室２１５に供給される酸化性ガスとの間で熱交換がなされ、金属材料から成る下部管板２２５ｂ等が座屈などの変形をしない温度に冷却されて燃料ガス排出室２１９に供給される。また、酸化性ガスは排燃料ガスとの熱交換により昇温され、発電室２１５に供給される。その結果、ヒータ等を用いることなく発電に必要な温度に昇温された酸化性ガスを発電室２１５に供給することができる。   According to the present embodiment, the structure of the SOFC cartridge 203 described above allows the fuel gas and the oxidizing gas to flow oppositely on the inner side and the outer side of the cell stack 101. As a result, the exhaust fuel gas that has passed through the power generation chamber 215 through the interior of the base tube 103 is heat-exchanged with the oxidizing gas supplied to the power generation chamber 215, and the lower tube plate 225b made of a metal material. And the like are cooled to a temperature that does not cause deformation such as buckling, and supplied to the fuel gas discharge chamber 219. The oxidizing gas is heated by heat exchange with the exhaust fuel gas and supplied to the power generation chamber 215. As a result, the oxidizing gas heated to the temperature required for power generation can be supplied to the power generation chamber 215 without using a heater or the like.

発電室２１５で発電された直流電力は、複数の燃料電池セル１０５に設けたＮｉ／ＹＳＺ等からなるリード膜１１５によりセルスタック１０１の端部付近まで導出した後に、ＳＯＦＣカートリッジ２０３の集電機構を介して集電して、各ＳＯＦＣカートリッジ２０３の外部へと取り出される。集電機構によってＳＯＦＣカートリッジ２０３の外部に導出された電力は、各ＳＯＦＣカートリッジ２０３の発電電力を所定の直列数および並列数へと相互に接続され、ＳＯＦＣモジュール２０１の外部へと導出されて、インバータなどにより所定の交流電力へと変換されて、電力負荷へと供給される。直流電力を集電する集電機構の詳細については後述する。   The DC power generated in the power generation chamber 215 is led to the vicinity of the end of the cell stack 101 by the lead film 115 made of Ni / YSZ or the like provided in the plurality of fuel cells 105, and then the current collection mechanism of the SOFC cartridge 203 is operated. Current is collected and taken out to the outside of each SOFC cartridge 203. The electric power derived to the outside of the SOFC cartridge 203 by the current collecting mechanism connects the generated electric power of each SOFC cartridge 203 to a predetermined series number and parallel number, and is derived to the outside of the SOFC module 201 to generate an inverter. For example, it is converted into predetermined AC power and supplied to the power load. Details of the current collecting mechanism for collecting DC power will be described later.

次に、図３を参照して本実施形態の円筒形セルスタックについて説明する。ここで、図３は、セルスタックの一態様を示す断面図である。
セルスタック１０１は、円筒形状の基体管１０３と、基体管１０３の外周面に複数形成された燃料電池セル１０５と、隣り合う燃料電池セル１０５の間に形成されたインターコネクタ１０７とを有する。燃料電池セル１０５は、燃料極１０９と固体電解質１１１と空気極１１３とが積層して形成されている。また、セルスタック１０１は、基体管１０３の外周面に形成された複数の燃料電池セル１０５の内、基体管１０３の軸方向において最も端に形成された燃料電池セル１０５の空気極１１３に、インターコネクタ１０７を介して電気的に接続されたリード膜１１５を有する。 Next, the cylindrical cell stack of this embodiment will be described with reference to FIG. Here, FIG. 3 is a cross-sectional view showing one mode of the cell stack.
The cell stack 101 includes a cylindrical base tube 103, a plurality of fuel cells 105 formed on the outer peripheral surface of the base tube 103, and an interconnector 107 formed between adjacent fuel cells 105. The fuel cell 105 is formed by stacking a fuel electrode 109, a solid electrolyte 111, and an air electrode 113. The cell stack 101 is connected to the air electrode 113 of the fuel cell 105 formed at the end in the axial direction of the base tube 103 among the plurality of fuel cells 105 formed on the outer peripheral surface of the base tube 103. A lead film 115 is electrically connected through the connector 107.

基体管１０３は、多孔質材料からなり、例えば、ＣａＯ安定化ＺｒＯ２（ＣＳＺ）、又はＹ２Ｏ３安定化ＺｒＯ2（ＹＳＺ）、又はＭｇＡｌ２Ｏ４とされる。この基体管１０３は、燃料電池セル１０５とインターコネクタ１０７とリード膜１１５とを支持すると共に、基体管１０３の内周面に供給される燃料ガスを基体管１０３の細孔を介して基体管１０３の外周面に形成される燃料極１０９に拡散させる。 The base tube 103 is made of a porous material, for example, CaO stabilized ZrO 2 (CSZ), Y 2 O 3 stabilized ZrO 2 (YSZ), or MgAl 2 O 4 . The base tube 103 supports the fuel battery cell 105, the interconnector 107, and the lead film 115, and supplies the fuel gas supplied to the inner peripheral surface of the base tube 103 through the pores of the base tube 103. Is diffused to the fuel electrode 109 formed on the outer peripheral surface of the electrode.

燃料極１０９は、Ｎｉとジルコニア系電解質材料との複合材の酸化物で構成され、例えば、Ｎｉ／ＹＳＺが用いられる。この場合、燃料極１０９は、燃料極１０９の成分であるＮｉが燃料ガスに対して触媒作用を有する。この触媒作用は、基体管１０３を介して供給された燃料ガス、例えば、メタン（ＣＨ４）と水蒸気との混合ガスを反応させ、水素（Ｈ２）と一酸化炭素（ＣＯ）に改質するものである。また、燃料極１０９は、改質により得られる水素（Ｈ２）及び一酸化炭素（ＣＯ）と、固体電解質１１１を介して供給される酸素イオン（Ｏ２−）とを固体電解質１１１との界面付近において電気化学的に反応させて水（Ｈ２Ｏ）及び二酸化炭素（ＣＯ２）を生成するものである。なお、燃料電池セル１０５は、この時、酸素イオンから放出される電子によって発電する。 The fuel electrode 109 is made of an oxide of a composite material of Ni and a zirconia-based electrolyte material. For example, Ni / YSZ is used. In this case, in the fuel electrode 109, Ni that is a component of the fuel electrode 109 has a catalytic action on the fuel gas. This catalytic action reacts with a fuel gas supplied through the base tube 103, for example, a mixed gas of methane (CH 4 ) and water vapor, and reforms it into hydrogen (H 2 ) and carbon monoxide (CO). Is. Further, the fuel electrode 109 has an interface between the solid electrolyte 111 and hydrogen (H 2 ) and carbon monoxide (CO) obtained by reforming and oxygen ions (O 2− ) supplied via the solid electrolyte 111. It reacts electrochemically in the vicinity to produce water (H 2 O) and carbon dioxide (CO 2 ). At this time, the fuel cell 105 generates electric power by electrons emitted from oxygen ions.

固体電解質１１１は、ガスを通しにくい気密性と、高温で高い酸素イオン導電性とを有するＹＳＺが主として用いられる。この固体電解質１１１は、空気極で生成される酸素イオン（Ｏ２−）を燃料極に移動させるものである。
空気極１１３は、例えば、ＬａＳｒＭｎＯ３系酸化物、又はＬａＣｏＯ３系酸化物で構成される。この空気極１１３は、固体電解質１１１との界面付近において、供給される空気等の酸化性ガス中の酸素を解離させて酸素イオン（Ｏ２−）を生成するものである。 The solid electrolyte 111 is mainly made of YSZ having gas tightness that prevents gas from passing through and high oxygen ion conductivity at high temperatures. The solid electrolyte 111 moves oxygen ions (O 2− ) generated at the air electrode to the fuel electrode.
The air electrode 113 is made of, for example, a LaSrMnO 3 oxide or a LaCoO 3 oxide. The air electrode 113 generates oxygen ions (O 2− ) by dissociating oxygen in an oxidizing gas such as air supplied near the interface with the solid electrolyte 111.

インターコネクタ１０７は、ＳｒＴｉＯ３系などのＭ１−ｘＬｘＴｉＯ３（Ｍはアルカリ土類金属元素、Ｌはランタノイド元素）で表される導電性ペロブスカイト型酸化物から構成され、燃料ガスと酸化性ガスとが混合しないように緻密な膜となっている。また、インターコネクタ１０７は、酸化雰囲気と還元雰囲気との両雰囲気下で安定した電気導電性を有する。
このインターコネクタ１０７は、隣り合う燃料電池セル１０５において、一方の燃料電池セル１０５の空気極１１３と他方の燃料電池セル１０５の燃料極１０９とを電気的に接続し、隣り合う燃料電池セル１０５同士を直列に接続するものである。 The interconnector 107 is composed of a conductive perovskite oxide represented by M 1-x L x TiO 3 (M is an alkaline earth metal element, L is a lanthanoid element) such as SrTiO 3 system, and is composed of a fuel gas and an oxidizer. It is a dense film so that it does not mix with sex gases. Further, the interconnector 107 has stable electrical conductivity in both an oxidizing atmosphere and a reducing atmosphere.
The interconnector 107 electrically connects the air electrode 113 of one fuel battery cell 105 and the fuel electrode 109 of the other fuel battery cell 105 in adjacent fuel battery cells 105 so that the adjacent fuel battery cells 105 are connected to each other. Are connected in series.

リード膜１１５は、電子伝導性を有すること、及びセルスタック１０１を構成する他の材料との熱膨張係数が近いことが必要であることから、Ｎｉ／ＹＳＺ等のＮｉとジルコニア系電解質材料との複合材で構成されている。このリード膜１１５は、インターコネクタにより直列に接続される複数の燃料電池セル１０５で発電された直流電力をセルスタック１０１の端部付近まで導出すものである。   Since the lead film 115 needs to have electronic conductivity and a thermal expansion coefficient close to that of other materials constituting the cell stack 101, the lead film 115 is made of Ni such as Ni / YSZ and a zirconia-based electrolyte material. Composed of composite material. The lead film 115 leads direct current power generated by the plurality of fuel cells 105 connected in series by the interconnector to the vicinity of the end of the cell stack 101.

次に、本実施形態のＳＯＦＣカートリッジ２０３の集電機構について、図４および図５を用いて説明する。
図４は、ＳＯＦＣカートリッジ２０３を鉛直方向上方からみた平面図である。図４は、上部ケーシング２２９ａを省略した図となっている。図５は、図４に示すＳＯＦＣカートリッジのＢ−Ｂ矢視断面図となっている。また、前述した図２に示す断面図は、図４に示すＳＯＦＣカートリッジ２０３のＡ−Ａ矢視断面図となっている。 Next, the current collection mechanism of the SOFC cartridge 203 of this embodiment will be described with reference to FIGS. 4 and 5.
FIG. 4 is a plan view of the SOFC cartridge 203 as viewed from above in the vertical direction. FIG. 4 is a view in which the upper casing 229a is omitted. FIG. 5 is a cross-sectional view of the SOFC cartridge shown in FIG. Further, the cross-sectional view shown in FIG. 2 described above is a cross-sectional view taken along the line AA of the SOFC cartridge 203 shown in FIG.

図４および図５に示すように、ＳＯＦＣカートリッジ２０３は、燃料電池を構成する円筒状の複数のセルスタック１０１を備える。各セルスタック１０１は、図３を用いて説明したように空気極１１３（正極）と燃料極１０９（負極）とを有する。
図４では１つのセルスタック１０１にのみ符号を付したが、３２個の円形で示す全てがセルスタック１０１である。図５は、図４のＢ−Ｂ矢視断面図であるため、長編方向に配列された８本のセルスタック１０１が示されている。 As shown in FIGS. 4 and 5, the SOFC cartridge 203 includes a plurality of cylindrical cell stacks 101 constituting a fuel cell. Each cell stack 101 includes the air electrode 113 (positive electrode) and the fuel electrode 109 (negative electrode) as described with reference to FIG.
In FIG. 4, only one cell stack 101 is given a reference numeral, but all of the 32 circles are cell stacks 101. FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line B-B in FIG. 4, and therefore, eight cell stacks 101 arranged in the longitudinal direction are shown.

図５に示すように、複数のセルスタック１０１のそれぞれは、セルスタック１０１の中心軸が鉛直方向に延びかつ中心軸に直交する水平面内で隣接した状態で配置されるように、上部ケーシング２２９ａ（筐体）と下部ケーシング２２９ｂ（筐体）によって支持されている。   As shown in FIG. 5, each of the plurality of cell stacks 101 is arranged such that the central axis of the cell stack 101 extends in the vertical direction and is adjacent in a horizontal plane perpendicular to the central axis. (Casing) and a lower casing 229b (housing).

図４および図５に示すように、ＳＯＦＣカートリッジ２０３は、空気極集電板１１（第１正極集電部）と、空気極集電板１２（第２正極集電部）と、空気極集電板１３（第３正極集電部）と、燃料極集電板２１（第１負極集電部）と、燃料極集電板２２（第２負極集電部）と、燃料極集電板２３（第３負極集電部）とを備える。   4 and 5, the SOFC cartridge 203 includes an air electrode current collector plate 11 (first positive electrode current collector), an air electrode current collector plate 12 (second positive electrode current collector), and an air electrode current collector. Electrode plate 13 (third positive electrode current collector), fuel electrode current collector plate 21 (first negative electrode current collector), fuel electrode current collector plate 22 (second negative electrode current collector), and fuel electrode current collector plate 23 (third negative electrode current collector).

空気極集電板１１，１２，１３は、それぞれ図４に示す水平面内の第１領域Ａ１，第２領域Ａ２，第３領域Ａ３に配置される複数のセルスタック１０１（セルスタック群）の空気極１１３同士を電気的に接続する導電性の板状部材である。
燃料極集電板２１，２２，２３は、それぞれ図４に示す水平面内の第１領域Ａ１，第２領域Ａ２，第３領域Ａ３に配置される複数のセルスタック１０１（セルスタック群）の燃料極１０９同士を電気的に接続する導電性の板状部材である。 The air electrode current collector plates 11, 12, and 13 are air in a plurality of cell stacks 101 (cell stack groups) disposed in the first region A 1, the second region A 2, and the third region A 3 in the horizontal plane shown in FIG. This is a conductive plate member that electrically connects the poles 113 to each other.
The anode current collecting plates 21, 22, and 23 are fuels of a plurality of cell stacks 101 (cell stack groups) disposed in the first region A 1, the second region A 2, and the third region A 3 in the horizontal plane shown in FIG. This is a conductive plate-like member that electrically connects the poles 109 to each other.

図４に示すように、複数のセルスタック１０１が配置される水平面内の配置領域は、長辺と短辺とを有する矩形状となっている。そして、図４に示す第１領域Ａ１，第２領域Ａ２，第３領域Ａ３は、配置領域の長辺方向に分割された領域となっている。配置領域の長辺方向に分割しているのは、長辺方向に沿った温度分布が異なるからである。   As shown in FIG. 4, the arrangement region in the horizontal plane where the plurality of cell stacks 101 are arranged has a rectangular shape having a long side and a short side. The first area A1, the second area A2, and the third area A3 shown in FIG. 4 are areas divided in the long side direction of the arrangement area. The reason why the arrangement area is divided in the long side direction is that the temperature distribution along the long side direction is different.

図５に示すように、ＳＯＦＣカートリッジ２０３内で電流を流通させる経路は、燃料極集電板２１と燃料極集電板２２とを電気的に分離して燃料極集電板２１と空気極集電板１２とを電気的に接続することにより形成されている。この経路は、第１領域Ａ１のセルスタック１０１（第１セルスタック群）と第２領域Ａ２のセルスタック１０１（第２セルスタック群）とが直列接続された経路である。
ここで、経路中に示す矢印は、経路を流れる電流の流通方向を示している。以下の各図においても、経路中に示す矢印は経路を流れる電流の流通方向を示すものとする。 As shown in FIG. 5, the path through which the current flows in the SOFC cartridge 203 is that the anode current collector plate 21 and the anode current collector plate 22 are electrically separated to separate the anode current collector plate 21 and the cathode current collector. It is formed by electrically connecting the electric plate 12. This path is a path in which the cell stack 101 (first cell stack group) in the first area A1 and the cell stack 101 (second cell stack group) in the second area A2 are connected in series.
Here, the arrow shown in the path | route has shown the distribution direction of the electric current which flows through a path | route. Also in the following figures, the arrows shown in the paths indicate the flow direction of the current flowing through the paths.

また、図５に示すように、ＳＯＦＣカートリッジ２０３内で電流を流通させる経路は、燃料極集電板２１と燃料極集電板２３とを電気的に分離して燃料極集電板２１と空気極集電板１３とを電気的に接続することにより形成されている。この経路は、第１領域Ａ１のセルスタック１０１（第１セルスタック群）と第３領域Ａ３のセルスタック１０１（第３セルスタック群）とが直列接続された経路である。   Further, as shown in FIG. 5, the path through which the current flows in the SOFC cartridge 203 is that the anode current collecting plate 21 and the anode current collecting plate 23 are electrically separated to separate the anode current collecting plate 21 and the air. It is formed by electrically connecting the electrode current collector plate 13. This path is a path in which the cell stack 101 (first cell stack group) in the first area A1 and the cell stack 101 (third cell stack group) in the third area A3 are connected in series.

この経路において、燃料極集電板２２と燃料極集電板２３とが電気的に接続され、空気極集電板１２と空気極集電板１３とが電気的に接続されている。そのため、この経路は、領域Ａ２のセルスタック１０１（第２セルスタック群）と領域Ａ３のセルスタック１０１（第３セルスタック群）とが、並列接続された経路である。   In this path, the fuel electrode current collector plate 22 and the fuel electrode current collector plate 23 are electrically connected, and the air electrode current collector plate 12 and the air electrode current collector plate 13 are electrically connected. Therefore, this path is a path in which the cell stack 101 (second cell stack group) in the area A2 and the cell stack 101 (third cell stack group) in the area A3 are connected in parallel.

本実施形態において、運転中（発電中）のＳＯＦＣカートリッジ２０３は、第１領域Ａ１の温度が、第２領域Ａ２の温度および第３領域Ａ３の温度よりも高い。また、第２領域Ａ２の温度および第３領域Ａ３の温度は、略同じ温度となる。
ＳＯＦＣカートリッジ２０３が有する複数のセルスタック１０１は、製造時のばらつきによる個体差はあるものの、いずれも同等の電流−電圧特性を有するものである。 In the present embodiment, the operating (power generation) SOFC cartridge 203 has the temperature in the first region A1 higher than the temperature in the second region A2 and the temperature in the third region A3. Moreover, the temperature of 2nd area | region A2 and the temperature of 3rd area | region A3 become substantially the same temperature.
The plurality of cell stacks 101 included in the SOFC cartridge 203 have the same current-voltage characteristics, although there are individual differences due to variations in manufacturing.

ここで、セルスタック１０１電流−電圧特性について図２３を参照して説明する。セルスタック１０１は、内部を流通する電流値が大きくなるに連れて正極および負極の電位差を示す電圧値が低下するという電流−電圧特性を示す。また、この電流−電圧特性の関係は、セルスタック１０１の温度が高くなるほど図２３中の右方へ移動する特性を有する。
本実施形態では、運転中（発電中）のＳＯＦＣカートリッジ２０３の内部において、第１領域Ａ１の温度が、第２領域Ａ２の温度および第３領域Ａ３の温度よりも高い。また、第２領域Ａ２の温度および第３領域Ａ３の温度は、略同じ温度となる。そのため、第１領域Ａ１に配置されるセルスタック１０１（第１セルスタック群）の電流−電圧特性は図２３中に実線で示される。一方、第２領域Ａ２，第３領域Ａ３に配置されるセルスタック１０１（第２セルスタック群および第３セルスタック群）の電流−電圧特性は図２３中に破線で示される。 Here, the current-voltage characteristics of the cell stack 101 will be described with reference to FIG. The cell stack 101 exhibits current-voltage characteristics in which the voltage value indicating the potential difference between the positive electrode and the negative electrode decreases as the current value flowing through the cell stack 101 increases. Further, this current-voltage characteristic relationship has a characteristic of moving to the right in FIG. 23 as the temperature of the cell stack 101 increases.
In the present embodiment, the temperature of the first region A1 is higher than the temperature of the second region A2 and the temperature of the third region A3 inside the SOFC cartridge 203 during operation (power generation). Moreover, the temperature of 2nd area | region A2 and the temperature of 3rd area | region A3 become substantially the same temperature. Therefore, the current-voltage characteristics of the cell stack 101 (first cell stack group) arranged in the first region A1 are indicated by a solid line in FIG. On the other hand, the current-voltage characteristics of the cell stack 101 (the second cell stack group and the third cell stack group) arranged in the second region A2 and the third region A3 are indicated by broken lines in FIG.

次に、本実施形態のＳＯＦＣカートリッジ２０３と比較例のＳＯＦＣカートリッジ２０３’とを比較した結果について説明する。
図２１，図２２は、比較例のＳＯＦＣカートリッジ２０３’を示す図である。
図２１，図２２に示すように、比較例のＳＯＦＣカートリッジ２０３’は、第１領域Ａ１，第２領域Ａ２，第３領域Ａ３の全領域のセルスタック１０１の燃料極１０９が、単一の燃料極集電板２１’によって電気的に接続されている。また、比較例のＳＯＦＣカートリッジ２０３’は、第１領域Ａ１，第２領域Ａ２，第３領域Ａ３の全領域のセルスタック１０１の空気極１１３が、単一の空気極集電板１１’によって電気的に接続されている。そのため、ＳＯＦＣカートリッジ２０３’に形成される経路は、セルスタック１０１の全てを並列接続した経路となっている。
比較例において、運転中（発電中）のＳＯＦＣカートリッジ２０３’は、第１領域Ａ１の温度が、第２領域Ａ２の温度および第３領域Ａ３の温度よりも高い。また、第２領域Ａ２の温度および第３領域Ａ３の温度は、略同じ温度となる。 Next, a result of comparison between the SOFC cartridge 203 of the present embodiment and the SOFC cartridge 203 ′ of the comparative example will be described.
21 and 22 are views showing a SOFC cartridge 203 ′ of a comparative example.
As shown in FIGS. 21 and 22, the SOFC cartridge 203 ′ of the comparative example has a single fuel electrode 109 in the cell stack 101 in all regions of the first region A1, the second region A2, and the third region A3. It is electrically connected by a pole current collector 21 ′. In the SOFC cartridge 203 ′ of the comparative example, the air electrode 113 of the cell stack 101 in all regions of the first region A1, the second region A2, and the third region A3 is electrically connected by a single air electrode current collector plate 11 ′. Connected. Therefore, the path formed in the SOFC cartridge 203 ′ is a path in which all the cell stacks 101 are connected in parallel.
In the comparative example, the operating (power generation) SOFC cartridge 203 ′ has a temperature in the first region A1 higher than that in the second region A2 and the temperature in the third region A3. Moreover, the temperature of 2nd area | region A2 and the temperature of 3rd area | region A3 become substantially the same temperature.

比較例のＳＯＦＣカートリッジ２０３’は、全てのセルスタック１０１を並列接続する経路を形成するため、ＳＯＦＣカートリッジ２０３’の経路の入力端と出力端の電圧差は、一定のＶ２となっている（図２３参照。）。図２３に示すように、第１領域Ａ１と、第２領域Ａ２および第３領域Ａ３の電流−電圧特性は異なっている。そのため、第１領域Ａ１に配置されるセルスタック１０１を流れる電流値がＩ’１であるのに対し、第２領域Ａ２および第３領域Ａ３に配置されるセルスタック１０１を流れる電流値がＩ’２となっている。   Since the SOFC cartridge 203 ′ of the comparative example forms a path for connecting all the cell stacks 101 in parallel, the voltage difference between the input end and the output end of the path of the SOFC cartridge 203 ′ is constant V2 (see FIG. 23). As shown in FIG. 23, the current-voltage characteristics of the first region A1, the second region A2, and the third region A3 are different. Therefore, the current value flowing through the cell stack 101 arranged in the first area A1 is I′1, whereas the current value flowing through the cell stack 101 arranged in the second area A2 and the third area A3 is I′1. 2

一方、本実施形態のＳＯＦＣカートリッジ２０３は、第１領域Ａ１に配置されるセルスタック１０１を電流が通過する経路と、第２領域Ａ２および第３領域Ａ３に配置されるセルスタック１０１を電流が通過する経路とが、直列接続されている。
第１領域Ａ１に配置されるセルスタック１０１を電流が通過する経路の電流−電圧特性は、図２３に実線で示すものであるが、この経路を通過する電流値Ｉ２は比較例の電流値Ｉ’２よりも低くなっている。これは、燃料極集電板２１と燃料極集電板２２が電気的に分離しており、電気抵抗値の低い第１領域Ａ１のセルスタック１０１への電流の流れ込みが抑制されるからである。 On the other hand, in the SOFC cartridge 203 of this embodiment, the current passes through the cell stack 101 arranged in the first area A1, and the current passes through the cell stack 101 arranged in the second area A2 and the third area A3. Are connected in series.
A current-voltage characteristic of a path through which a current passes through the cell stack 101 arranged in the first region A1 is shown by a solid line in FIG. 23. A current value I2 passing through this path is a current value I of the comparative example. It is lower than '2. This is because the fuel electrode current collector plate 21 and the fuel electrode current collector plate 22 are electrically separated, and current flow into the cell stack 101 in the first region A1 having a low electrical resistance value is suppressed. .

また、第２領域Ａ２および第３領域Ａ３に配置されるセルスタック１０１を電流が通過する経路の電流−電圧特性は、図２３に破線で示すものであるが、この経路を通過する電流値Ｉ１は比較例の電流値Ｉ’１よりも高くなっている。これも、燃料極集電板２１と燃料極集電板２２が電気的に分離しており、電気抵抗値の低い第１領域Ａ１のセルスタック１０１への電流の流れ込みが抑制されるからである。   Further, the current-voltage characteristic of the path through which the current passes through the cell stack 101 arranged in the second area A2 and the third area A3 is indicated by a broken line in FIG. 23, but the current value I1 passing through this path Is higher than the current value I′1 of the comparative example. This is also because the fuel electrode current collector plate 21 and the fuel electrode current collector plate 22 are electrically separated, and current flow into the cell stack 101 in the first region A1 having a low electric resistance value is suppressed. .

図２３に示すように、比較例のＳＯＦＣカートリッジ２０３’よりも本実施形態のＳＯＦＣカートリッジ２０３の方が、運転中の温度が相対的に高い第１領域Ａ１のセルスタック１０１に流れる電流の大きさと運転中の温度が相対的に低い第２領域Ａ２および第３領域Ａ３のセルスタック１０１に流れる電流の大きさとの差分が小さくなる。   As shown in FIG. 23, the SOFC cartridge 203 of this embodiment has a relatively higher temperature during operation than the SOFC cartridge 203 ′ of the comparative example, and the magnitude of the current flowing through the cell stack 101 in the first region A1. The difference between the magnitude of the current flowing through the cell stack 101 in the second region A2 and the third region A3 where the temperature during operation is relatively low becomes small.

以上説明した本実施形態のＳＯＦＣカートリッジ２０３が奏する作用および効果について説明する。
本実施形態のＳＯＦＣカートリッジ２０３によれば、運転中において、第１領域Ａ１の温度が第２領域Ａ２の温度よりも高いため、第１領域Ａ１に配置されるセルスタック１０１の電気抵抗値は第２領域Ａ２に配置されるセルスタック１０１の電気抵抗値よりも低くなる。本実施形態のＳＯＦＣカートリッジ２０３によれば、燃料極集電板２１と燃料極集電板２２とが電気的に分離されるため、これらが電気的に接続される場合に比べ、燃料極集電板２１に流れる電流の大きさと燃料極集電板２２に流れる電流の大きさとに大きな偏りが生じることが抑制される。 The operation and effect of the SOFC cartridge 203 of the present embodiment described above will be described.
According to the SOFC cartridge 203 of the present embodiment, during operation, the temperature of the first region A1 is higher than the temperature of the second region A2, so the electric resistance value of the cell stack 101 arranged in the first region A1 is the first value. It becomes lower than the electric resistance value of the cell stack 101 arrange | positioned in 2 area | region A2. According to the SOFC cartridge 203 of the present embodiment, the fuel electrode current collector plate 21 and the fuel electrode current collector plate 22 are electrically separated from each other, so that the fuel electrode current collector is compared with the case where they are electrically connected. It is possible to suppress a large deviation between the magnitude of the current flowing through the plate 21 and the magnitude of the current flowing through the anode current collecting plate 22.

また、本実施形態のＳＯＦＣカートリッジ２０３によれば、燃料極集電板２１と空気極集電板１２とが電気的に接続されて、第１領域Ａ１に配置されるセルスタック１０１と第２領域Ａ２に配置されるセルスタック１０１とが直列接続される。そのため、第１領域Ａ１に配置されるセルスタック１０１が出力する電力と、第２領域Ａ２に配置されるセルスタック１０１が出力する電力とを合計した電力が出力される。よって、水平面内の全領域の複数のセルスタック１０１を並列に接続する比較例のＳＯＦＣカートリッジ２０３’と同様の電力を得ることができる。   Further, according to the SOFC cartridge 203 of the present embodiment, the fuel electrode current collector plate 21 and the air electrode current collector plate 12 are electrically connected, and the cell stack 101 and the second region arranged in the first region A1. The cell stack 101 arranged in A2 is connected in series. Therefore, the total power of the power output from the cell stack 101 arranged in the first area A1 and the power output from the cell stack 101 arranged in the second area A2 is output. Therefore, it is possible to obtain the same power as that of the SOFC cartridge 203 ′ of the comparative example in which the plurality of cell stacks 101 in the entire region in the horizontal plane are connected in parallel.

また、本実施形態のＳＯＦＣカートリッジ２０３によれば、運転中において、第１領域Ａ１の温度が第３領域Ａ３の温度よりも高いため、第１領域Ａ１に配置されるセルスタック１０１の電気抵抗値は第３領域Ａ３に配置されるセルスタック１０１の電気抵抗値よりも低くなる。本実施形態のＳＯＦＣカートリッジ２０３によれば、燃料極集電板２１と燃料極集電板２３とが電気的に分離されるため、これらが電気的に接続される場合に比べ、燃料極集電板２１に流れる電流の大きさと燃料極集電板２３に流れる電流の大きさとに大きな偏りが生じることが抑制される。   Further, according to the SOFC cartridge 203 of the present embodiment, during operation, the temperature of the first region A1 is higher than the temperature of the third region A3, so that the electric resistance value of the cell stack 101 arranged in the first region A1 Becomes lower than the electric resistance value of the cell stack 101 arranged in the third region A3. According to the SOFC cartridge 203 of the present embodiment, the fuel electrode current collector plate 21 and the fuel electrode current collector plate 23 are electrically separated from each other. Therefore, the fuel electrode current collector is compared with the case where they are electrically connected. A large deviation between the magnitude of the current flowing through the plate 21 and the magnitude of the current flowing through the anode current collecting plate 23 is suppressed.

また、本実施形態のＳＯＦＣカートリッジ２０３によれば、燃料極集電板２１と空気極集電板１３とが電気的に接続され、かつ燃料極集電板２２と燃料極集電板２３とが電気的に接続されて、第２領域Ａ２のセルスタック１０１と第３領域Ａ３のセルスタック１０１とが並列接続される。運転中に第１領域Ａ１よりも低温な第２領域Ａ２と第３領域Ａ３に配置されるセルスタック１０１同士の並列接続であるため、第２領域Ａ２のセルスタック１０１と第３領域Ａ３のセルスタック１０１に流れる電流の大きさが第１領域Ａ１のセルスタック１０１に流れる電流の大きさから大きく偏ることが抑制される。   Further, according to the SOFC cartridge 203 of the present embodiment, the fuel electrode current collector plate 21 and the air electrode current collector plate 13 are electrically connected, and the fuel electrode current collector plate 22 and the fuel electrode current collector plate 23 are connected to each other. Electrically connected, the cell stack 101 in the second region A2 and the cell stack 101 in the third region A3 are connected in parallel. Since the cell stacks 101 arranged in the second region A2 and the third region A3, which are lower in temperature than the first region A1 during operation, are connected in parallel, the cell stack 101 in the second region A2 and the cells in the third region A3 It is suppressed that the magnitude of the current flowing through the stack 101 is largely deviated from the magnitude of the current flowing through the cell stack 101 in the first area A1.

本実施形態のＳＯＦＣカートリッジ２０３においては、複数のセルスタック１０１が配置される水平面内の配置領域は、長辺と短辺とを有する矩形状であり、第１領域Ａ１，第２領域Ａ２，第３領域Ａ３は、配置領域の長辺方向に分割された領域である。
このようにすることで、配置領域の長辺方向に沿って運転中の温度勾配があるＳＯＦＣカートリッジ２０３において、相対的に高温な第１領域Ａ１の燃料極集電板２１と相対的に低温な第２領域Ａ２の燃料極集電板２２とが電気的に分離される。そのため、これらが電気的に接続される場合に比べ、燃料極集電板２１に流れる電流の大きさと燃料極集電板２２に流れる電流の大きさとに大きな偏りが生じることが抑制される。 In the SOFC cartridge 203 of the present embodiment, the arrangement area in the horizontal plane where the plurality of cell stacks 101 are arranged is a rectangular shape having a long side and a short side, the first area A1, the second area A2, the second area. The three areas A3 are areas divided in the long side direction of the arrangement area.
In this way, in the SOFC cartridge 203 having a temperature gradient during operation along the long side direction of the arrangement region, the temperature is relatively low with respect to the fuel electrode current collector plate 21 in the relatively high temperature first region A1. The fuel electrode current collector plate 22 in the second region A2 is electrically separated. Therefore, compared with the case where these are electrically connected, it is possible to suppress a large deviation between the magnitude of the current flowing through the anode current collecting plate 21 and the magnitude of the current flowing through the anode current collecting plate 22.

〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態について図６および図７を参照して説明する。
第２実施形態は第１実施形態の変形例であり、以下で特に説明する場合を除き第１実施形態と同様であるものとする。
第１実施形態のＳＯＦＣカートリッジ２０３は、セルスタック１０１が配置される水平面上の領域を長辺方向に３つの領域に分割するものであった。それに対して第２実施形態のＳＯＦＣカートリッジ２０３は、セルスタック１０１が配置される水平面上の領域を長辺方向に２つの領域に分割するものである。 [Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
The second embodiment is a modification of the first embodiment, and is the same as the first embodiment unless otherwise described below.
The SOFC cartridge 203 of the first embodiment divides an area on the horizontal plane where the cell stack 101 is arranged into three areas in the long side direction. On the other hand, the SOFC cartridge 203 of the second embodiment divides an area on the horizontal plane where the cell stack 101 is arranged into two areas in the long side direction.

図６に示すように本実施形態のＳＯＦＣカートリッジ２０３は、セルスタック１０１が配置される水平面上の全領域を長辺方向に第１領域Ａ１と第２領域Ａ２とに分割している。
図６および図７に示すように、ＳＯＦＣカートリッジ２０３は、空気極集電板３１１（第１正極集電部）と、空気極集電板３１２（第２正極集電部）と、燃料極集電板３２１（第１負極集電部）と、燃料極集電板３２２（第２負極集電部）とを備える。 As shown in FIG. 6, the SOFC cartridge 203 of the present embodiment divides the entire area on the horizontal plane where the cell stack 101 is arranged into a first area A1 and a second area A2 in the long side direction.
As shown in FIGS. 6 and 7, the SOFC cartridge 203 includes an air electrode current collector plate 311 (first positive electrode current collector), an air electrode current collector plate 312 (second positive electrode current collector), and a fuel electrode current collector. An electric plate 321 (first negative current collector) and a fuel electrode current collector 322 (second negative current collector) are provided.

空気極集電板３１１，３１２は、それぞれ図６に示す水平面内の第１領域Ａ１，第２領域Ａ２に配置される複数のセルスタック１０１（セルスタック群）の空気極１１３同士を電気的に接続する導電性の板状部材である。
燃料極集電板３２１，３２２は、それぞれ図６に示す水平面内の第１領域Ａ１，第２領域Ａ２に配置される複数のセルスタック１０１（セルスタック群）の燃料極１０９同士を電気的に接続する導電性の板状部材である。 The air electrode current collecting plates 311 and 312 electrically connect the air electrodes 113 of the plurality of cell stacks 101 (cell stack group) arranged in the first region A1 and the second region A2 in the horizontal plane shown in FIG. A conductive plate-like member to be connected.
The anode current collecting plates 321 and 322 electrically connect the anodes 109 of the plurality of cell stacks 101 (cell stack group) arranged in the first area A1 and the second area A2 in the horizontal plane shown in FIG. A conductive plate-like member to be connected.

図６に示すように、複数のセルスタック１０１が配置される水平面内の配置領域は、長辺と短辺とを有する矩形状となっている。そして、図６に示す第１領域Ａ１，第２領域Ａ２は、配置領域を長辺方向に分割した領域となっている。配置領域を長辺方向に分割しているのは、本実施形態において運転中のＳＯＦＣカートリッジ２０３の長辺方向に沿った温度分布が異なるからである。   As shown in FIG. 6, the arrangement area in the horizontal plane where the plurality of cell stacks 101 are arranged has a rectangular shape having a long side and a short side. The first area A1 and the second area A2 shown in FIG. 6 are areas obtained by dividing the arrangement area in the long side direction. The reason why the arrangement region is divided in the long side direction is that the temperature distribution along the long side direction of the operating SOFC cartridge 203 is different in this embodiment.

図７に示すように、ＳＯＦＣカートリッジ２０３内で電流を流通させる経路は、燃料極集電板３２１と燃料極集電板３２２とを電気的に分離して燃料極集電板３２１と空気極集電板３１２とを電気的に接続することにより形成されている。この経路は、第１領域Ａ１のセルスタック１０１（第１セルスタック群）と第２領域Ａ２のセルスタック１０１（第２セルスタック群）とが直列接続された経路である。
本実施形態において、運転中（発電中）のＳＯＦＣカートリッジ２０３は、第１領域Ａ１の温度が、第２領域Ａ２の温度よりも高い。 As shown in FIG. 7, the current flow path in the SOFC cartridge 203 is such that the fuel electrode current collector plate 321 and the fuel electrode current collector plate 322 are electrically separated to form the fuel electrode current collector plate 321 and the air electrode current collector. It is formed by electrically connecting to the electric plate 312. This path is a path in which the cell stack 101 (first cell stack group) in the first area A1 and the cell stack 101 (second cell stack group) in the second area A2 are connected in series.
In the present embodiment, the temperature of the first area A1 of the operating (power generation) SOFC cartridge 203 is higher than the temperature of the second area A2.

本実施形態のＳＯＦＣカートリッジ２０３によれば、燃料極集電板３２１と燃料極集電板３２２とが電気的に分離されるため、これらが電気的に接続される場合に比べ、燃料極集電板３２１に流れる電流の大きさと燃料極集電板３２２に流れる電流の大きさとに大きな偏りが生じることが抑制される。   According to the SOFC cartridge 203 of the present embodiment, the fuel electrode current collector plate 321 and the fuel electrode current collector plate 322 are electrically separated from each other. Therefore, the fuel electrode current collector is compared with the case where they are electrically connected. A large deviation between the magnitude of the current flowing through the plate 321 and the magnitude of the current flowing through the anode current collecting plate 322 is suppressed.

また、本実施形態のＳＯＦＣカートリッジ２０３によれば、燃料極集電板３２１と空気極集電板３１２とが電気的に接続されて、第１領域Ａ１に配置されるセルスタック１０１と第２領域Ａ２に配置されるセルスタック１０１とが直列接続される。そのため、第１領域Ａ１に配置されるセルスタック１０１が出力する電力と、第２領域Ａ２に配置されるセルスタック１０１が出力する電力とを合計した電力が出力される。
本実施形態のＳＯＦＣカートリッジ２０３は、複数のセルスタック１０１が配置される水平面内の配置領域が、長辺方向に沿って、相対的に高温な第１領域Ａ１と相対的に低温な第２領域Ａ２とを有するような場合に特に有効である。 Further, according to the SOFC cartridge 203 of this embodiment, the fuel electrode current collector plate 321 and the air electrode current collector plate 312 are electrically connected to each other, and the cell stack 101 and the second region arranged in the first region A1. The cell stack 101 arranged in A2 is connected in series. Therefore, the total power of the power output from the cell stack 101 arranged in the first area A1 and the power output from the cell stack 101 arranged in the second area A2 is output.
In the SOFC cartridge 203 of the present embodiment, the arrangement area in the horizontal plane where the plurality of cell stacks 101 are arranged has a relatively high temperature first area A1 and a relatively low temperature second area along the long side direction. This is particularly effective when A2 is included.

なお、以上の説明においては、複数のセルスタック１０１が配置される水平面内の配置領域を長辺方向に沿って２分割するものであったが、これを４分割するように変形してもよい。この変形例の場合、図８に示すように、複数のセルスタック１０１が配置される水平面内の配置領域が、長辺方向に沿って第１領域Ａ１，第２領域Ａ２，第３領域Ａ３，第４領域Ａ４に４分割される。   In the above description, the arrangement area in the horizontal plane in which the plurality of cell stacks 101 are arranged is divided into two along the long side direction. However, this may be modified to be divided into four. . In the case of this modification, as shown in FIG. 8, the arrangement area in the horizontal plane where the plurality of cell stacks 101 are arranged is the first area A1, the second area A2, the third area A3, along the long side direction. It is divided into four areas A4.

図８および図９に示すように、ＳＯＦＣカートリッジ２０３は、空気極集電板４１１（第１正極集電部）と、空気極集電板４１２（第２正極集電部）と、空気極集電板４１３（第３正極集電部）と、空気極集電板４１４（第４正極集電部）と、燃料極集電板４２１（第１負極集電部）と、燃料極集電板４２２（第２負極集電部）と、燃料極集電板４２３（第３負極集電部）と、燃料極集電板４２４（第４負極集電部）とを備える。そして、第１領域Ａ１のセルスタック１０１と、第２領域Ａ２のセルスタック１０１と、第３領域Ａ３のセルスタック１０１と、第４領域Ａ４のセルスタック１０１とが、直列接続された経路が形成される。   As shown in FIGS. 8 and 9, the SOFC cartridge 203 includes an air electrode current collector plate 411 (first positive electrode current collector), an air electrode current collector plate 412 (second positive electrode current collector), and an air electrode current collector. Electrode plate 413 (third positive electrode current collector), air electrode current collector plate 414 (fourth positive electrode current collector), fuel electrode current collector plate 421 (first negative electrode current collector), and fuel electrode current collector plate 422 (second negative electrode current collector), a fuel electrode current collector plate 423 (third negative electrode current collector), and a fuel electrode current collector plate 424 (fourth negative electrode current collector). A path is formed in which the cell stack 101 in the first area A1, the cell stack 101 in the second area A2, the cell stack 101 in the third area A3, and the cell stack 101 in the fourth area A4 are connected in series. Is done.

図８および図９に示すＳＯＦＣカートリッジ２０３では、運転中（発電中）の各領域の温度が、第４領域Ａ４，第３領域Ａ３，第２領域Ａ２，第１領域Ａ１のように徐々に高くなっている。図８および図９に示すＳＯＦＣカートリッジ２０３は、長辺方向の温度分布の勾配が大きくなる場合に特に有利である。   In the SOFC cartridge 203 shown in FIGS. 8 and 9, the temperature of each region during operation (power generation) is gradually increased as in the fourth region A4, the third region A3, the second region A2, and the first region A1. It has become. The SOFC cartridge 203 shown in FIGS. 8 and 9 is particularly advantageous when the gradient of the temperature distribution in the long side direction becomes large.

〔第３実施形態〕
次に、本発明の第３実施形態について図１０および図１１を参照して説明する。
第３実施形態は第２実施形態の変形例であり、以下で特に説明する場合を除き第２実施形態と同様であるものとする。
第２実施形態のＳＯＦＣカートリッジ２０３は、セルスタック１０１が配置される水平面上の領域を長辺方向に２つの領域に分割するものであった。それに対して第３実施形態のＳＯＦＣカートリッジ２０３は、セルスタック１０１が配置される水平面上の領域を中央部分の第１領域Ａ１と周辺部分の第２領域Ａ２とに分割するものである。 [Third Embodiment]
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
The third embodiment is a modification of the second embodiment, and is the same as the second embodiment unless otherwise described below.
In the SOFC cartridge 203 of the second embodiment, the region on the horizontal plane where the cell stack 101 is arranged is divided into two regions in the long side direction. On the other hand, the SOFC cartridge 203 according to the third embodiment divides a region on the horizontal plane where the cell stack 101 is arranged into a first region A1 in the central portion and a second region A2 in the peripheral portion.

図１０に示すように本実施形態のＳＯＦＣカートリッジ２０３は、セルスタック１０１が配置される水平面上の全領域を長辺方向の中央部分と短辺方向の中央部分とを含む第１領域Ａ１と、第１領域Ａ１の周辺を取り囲む第２領域Ａ２とに分割している。
図１０および図１１に示すように、ＳＯＦＣカートリッジ２０３は、空気極集電板５１１（第１正極集電部）と、空気極集電板５１２（第２正極集電部）と、燃料極集電板５２１（第１負極集電部）と、燃料極集電板５２２（第２負極集電部）とを備える。 As shown in FIG. 10, the SOFC cartridge 203 of the present embodiment includes a first region A1 including a central portion in the long side direction and a central portion in the short side direction over the entire region on the horizontal plane in which the cell stack 101 is disposed, The area is divided into a second area A2 surrounding the periphery of the first area A1.
As shown in FIGS. 10 and 11, the SOFC cartridge 203 includes an air electrode current collector plate 511 (first positive electrode current collector), an air electrode current collector plate 512 (second positive electrode current collector), and a fuel electrode current collector. An electric plate 521 (first negative electrode current collector) and a fuel electrode current collector plate 522 (second negative electrode current collector) are provided.

空気極集電板５１１，５１２は、それぞれ図１０に示す水平面内の第１領域Ａ１，第２領域Ａ２に配置される複数のセルスタック１０１（セルスタック群）の空気極１１３同士を電気的に接続する導電性の板状部材である。
燃料極集電板５２１，５２２は、それぞれ図１０に示す水平面内の第１領域Ａ１，第２領域Ａ２に配置される複数のセルスタック１０１（セルスタック群）の燃料極１０９同士を電気的に接続する導電性の板状部材である。 The air electrode current collector plates 511 and 512 electrically connect the air electrodes 113 of the plurality of cell stacks 101 (cell stack group) arranged in the first region A1 and the second region A2 in the horizontal plane shown in FIG. A conductive plate-like member to be connected.
The fuel electrode current collector plates 521 and 522 electrically connect the fuel electrodes 109 of the plurality of cell stacks 101 (cell stack group) disposed in the first region A1 and the second region A2 in the horizontal plane shown in FIG. A conductive plate-like member to be connected.

図１０に示すように、複数のセルスタック１０１が配置される水平面内の配置領域は、長辺と短辺とを有する矩形状となっている。そして、図１０に示す第１領域Ａ１，第２領域Ａ２は、長辺方向の中央部分と短辺方向の中央部分とを含む領域と、その周辺を取り囲む領域とに分割されている。配置領域を中央部分とその周辺部分とに分割しているのは、本実施形態において運転中のＳＯＦＣカートリッジ２０３の中央部分と周辺部分とで温度分布が異なるからである。   As shown in FIG. 10, the arrangement region in the horizontal plane where the plurality of cell stacks 101 are arranged has a rectangular shape having a long side and a short side. The first region A1 and the second region A2 shown in FIG. 10 are divided into a region including a central portion in the long side direction and a central portion in the short side direction, and a region surrounding the periphery thereof. The reason why the arrangement region is divided into the central portion and the peripheral portion thereof is that the temperature distribution is different between the central portion and the peripheral portion of the SOFC cartridge 203 that is operating in the present embodiment.

図１１に示すように、ＳＯＦＣカートリッジ２０３内で電流を流通させる経路は、燃料極集電板５２１と燃料極集電板５２２とを電気的に分離して燃料極集電板５２１と空気極集電板５１２とを電気的に接続することにより形成されている。この経路は、第１領域Ａ１のセルスタック１０１（第１セルスタック群）と第２領域Ａ２のセルスタック１０１（第２セルスタック群）とが直列接続された経路である。
本実施形態において、運転中（発電中）のＳＯＦＣカートリッジ２０３は、第１領域Ａ１の温度が、第２領域Ａ２の温度よりも高い。 As shown in FIG. 11, the current flow path in the SOFC cartridge 203 is such that the fuel electrode current collector plate 521 and the fuel electrode current collector plate 522 are electrically separated to separate the fuel electrode current collector plate 521 and the air electrode current collector. It is formed by electrically connecting the electric plate 512. This path is a path in which the cell stack 101 (first cell stack group) in the first area A1 and the cell stack 101 (second cell stack group) in the second area A2 are connected in series.
In the present embodiment, the temperature of the first area A1 of the operating (power generation) SOFC cartridge 203 is higher than the temperature of the second area A2.

本実施形態のＳＯＦＣカートリッジ２０３によれば、燃料極集電板５２１と燃料極集電板５２２とが電気的に分離されるため、これらが電気的に接続される場合に比べ、燃料極集電板５２１に流れる電流の大きさと燃料極集電板５２２に流れる電流の大きさとに大きな偏りが生じることが抑制される。   According to the SOFC cartridge 203 of the present embodiment, the fuel electrode current collector plate 521 and the fuel electrode current collector plate 522 are electrically separated from each other, so that the fuel electrode current collector is compared with the case where they are electrically connected. It is possible to suppress a large deviation between the magnitude of the current flowing through the plate 521 and the magnitude of the current flowing through the anode current collecting plate 522.

また、本実施形態のＳＯＦＣカートリッジ２０３によれば、燃料極集電板５２１と空気極集電板５１２とが電気的に接続されて、第１領域Ａ１に配置されるセルスタック１０１と第２領域Ａ２に配置されるセルスタック１０１とが直列接続される。そのため、第１領域Ａ１に配置されるセルスタック１０１が出力する電力と、第２領域Ａ２に配置されるセルスタック１０１が出力する電力とを合計した電力が出力される。
本実施形態のＳＯＦＣカートリッジ２０３は、複数のセルスタック１０１が配置される水平面内の配置領域が、相対的に高温な第１領域Ａ１を中央部分に有し、相対的に低温な第２領域Ａ２をその周辺部分に有するような場合に特に有効である。 Further, according to the SOFC cartridge 203 of the present embodiment, the fuel electrode current collector plate 521 and the air electrode current collector plate 512 are electrically connected to each other, and the cell stack 101 and the second region arranged in the first region A1. The cell stack 101 arranged in A2 is connected in series. Therefore, the total power of the power output from the cell stack 101 arranged in the first area A1 and the power output from the cell stack 101 arranged in the second area A2 is output.
In the SOFC cartridge 203 of the present embodiment, the arrangement area in the horizontal plane in which the plurality of cell stacks 101 are arranged has the first area A1 having a relatively high temperature in the central portion, and the second area A2 having a relatively low temperature. This is particularly effective in the case where it is included in the peripheral portion.

なお、以上の説明においては、複数のセルスタック１０１が配置される水平面内の配置領域を中央部分の第１領域Ａ１と周辺部分の第２領域Ａ２とに分割するものであったが、各領域を更に２分割するように変形してもよい。この変形例の場合、図１２に示すように、複数のセルスタック１０１が配置される水平面内の配置領域が、長手方向の中央部かつ短手方向の中央部に配置される第１領域Ａ１，第２領域Ａ２と、それらの周辺部に配置される第３領域Ａ３，第４領域Ａ４とに４分割される。   In the above description, the arrangement area in the horizontal plane where the plurality of cell stacks 101 are arranged is divided into the first area A1 in the central part and the second area A2 in the peripheral part. May be further divided into two. In the case of this modification, as shown in FIG. 12, the arrangement area in the horizontal plane where the plurality of cell stacks 101 are arranged is the first area A1, which is arranged in the central part in the longitudinal direction and the central part in the short direction. The area is divided into a second area A2 and a third area A3 and a fourth area A4 arranged around the second area A2.

図１２および図１３に示すように、ＳＯＦＣカートリッジ２０３は、空気極集電板６１１（第１正極集電部）と、空気極集電板６１２（第２正極集電部）と、空気極集電板６１３（第３正極集電部）と、空気極集電板６１４（第４正極集電部）と、燃料極集電板６２１（第１負極集電部）と、燃料極集電板６２２（第２負極集電部）と、燃料極集電板６２３（第３負極集電部）と、燃料極集電板６２４（第４負極集電部）とを備える。そして、第１領域Ａ１のセルスタック１０１と、第２領域Ａ２のセルスタック１０１と、第３領域Ａ３のセルスタック１０１と、第４領域Ａ４のセルスタック１０１とが、直列接続された経路が形成される。   As shown in FIGS. 12 and 13, the SOFC cartridge 203 includes an air electrode current collector plate 611 (first positive electrode current collector), an air electrode current collector plate 612 (second positive electrode current collector), and an air electrode current collector. Electrode plate 613 (third positive electrode current collector), air electrode current collector plate 614 (fourth positive electrode current collector), fuel electrode current collector plate 621 (first negative electrode current collector), and fuel electrode current collector plate 622 (second negative electrode current collector), a fuel electrode current collector plate 623 (third negative electrode current collector), and a fuel electrode current collector plate 624 (fourth negative electrode current collector). A path is formed in which the cell stack 101 in the first area A1, the cell stack 101 in the second area A2, the cell stack 101 in the third area A3, and the cell stack 101 in the fourth area A4 are connected in series. Is done.

図１２および図１３に示すＳＯＦＣカートリッジ２０３では、運転中（発電中）の各領域の温度が、第４領域Ａ４，第３領域Ａ３，第２領域Ａ２，第１領域Ａ１のように徐々に高くなっている。図１２および図１３に示すＳＯＦＣカートリッジ２０３は、長辺方向に沿って温度が異なり、かつ周辺部分と中央部分とで温度が異なる場合に特に有利である。   In the SOFC cartridge 203 shown in FIGS. 12 and 13, the temperature of each region during operation (power generation) is gradually increased as in the fourth region A4, the third region A3, the second region A2, and the first region A1. It has become. The SOFC cartridge 203 shown in FIGS. 12 and 13 is particularly advantageous when the temperature is different along the long side direction and the temperature is different between the peripheral portion and the central portion.

〔第４実施形態〕
次に、本発明の第４実施形態について図１４を参照して説明する。
第４実施形態は第２実施形態の変形例であり、以下で特に説明する場合を除き第２実施形態と同様であるものとする。
第４実施形態のＳＯＦＣカートリッジ２０３は、セルスタック１０１が配置される水平面上の領域を長辺方向に２つの領域に分割する際に、各領域に配置するセルスタック１０１の本数を同一とするものであった。それに対して本実施形態は、セルスタック１０１が配置される水平面上の領域を長辺方向に２つの領域に分割する際に、各領域に配置するセルスタック１０１の本数を異ならせるものである。 [Fourth Embodiment]
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The fourth embodiment is a modification of the second embodiment, and is the same as the second embodiment unless otherwise described below.
In the SOFC cartridge 203 of the fourth embodiment, when the region on the horizontal plane where the cell stack 101 is arranged is divided into two regions in the long side direction, the number of cell stacks 101 arranged in each region is the same. Met. In contrast, in the present embodiment, when the region on the horizontal plane where the cell stack 101 is arranged is divided into two regions in the long side direction, the number of cell stacks 101 arranged in each region is made different.

図６に示す第２実施形態のＳＯＦＣカートリッジ２０３は、第１領域Ａ１に配置するセルスタック１０１の本数と、第２領域Ａ２に配置するセルスタック１０１の本数とをそれぞれ１６本と同一にするものであった。
この場合、温度に依存する電気抵抗値の差によって、相対的に高温な第１領域Ａ１に流れる電流の大きさが、相対的に低温な第２領域Ａ２に流れる電流の大きさよりも大きくなる。そのため、セルスタック１０１の１本当たりに流れる電流の大きさが、第１領域Ａ１に配置されるセルスタック１０１の方が第２領域Ａ２に配置されるセルスタック１０１よりも大きくなる。 The SOFC cartridge 203 according to the second embodiment shown in FIG. 6 has the same number of cell stacks 101 arranged in the first area A1 and 16 cell stacks 101 arranged in the second area A2. Met.
In this case, the magnitude of the current flowing in the relatively high temperature first area A1 becomes larger than the magnitude of the current flowing in the relatively low temperature second area A2 due to the difference in temperature-dependent electrical resistance value. Therefore, the magnitude of the current flowing per cell stack 101 is larger in the cell stack 101 arranged in the first area A1 than in the cell stack 101 arranged in the second area A2.

一方、図１４に示す本実施形態のＳＯＦＣカートリッジ２０３は、第１領域Ａ１に配置するセルスタック１０１の本数を２０本とし、第２領域Ａ２に配置するセルスタック１０１の本数とをそれぞれ１２本とするものである。ここで、本実施形態のＳＯＦＣカートリッジ２０３は、運転中に第１領域Ａ１の温度が第２領域Ａ２よりも高温になる。
この場合、第２実施形態のＳＯＦＣカートリッジ２０３に比べ、相対的に高温な第１領域Ａ１のセルスタック１０１の１本当たりに流れる電流の大きさが小さくなる。
この場合、相対的に高温な第１領域Ａ１のセルスタック１０１の１本当たりに流れる電流の大きさと、相対的に低温な第２領域Ａ２のセルスタック１０１の１本当たりに流れる電流の大きさと差を小さくすることができる。 On the other hand, the SOFC cartridge 203 of this embodiment shown in FIG. 14 has 20 cell stacks 101 arranged in the first area A1, and 12 cell stacks 101 arranged in the second area A2. To do. Here, in the SOFC cartridge 203 of the present embodiment, the temperature of the first region A1 becomes higher than that of the second region A2 during operation.
In this case, compared to the SOFC cartridge 203 of the second embodiment, the magnitude of the current flowing per cell stack 101 in the first region A1 having a relatively high temperature is small.
In this case, the magnitude of the current that flows per cell stack 101 in the relatively high temperature first area A1 and the magnitude of the current that flows per cell stack 101 in the relatively low temperature second area A2 The difference can be reduced.

本実施形態のＳＯＦＣカートリッジ２０３によれば、第１領域Ａ１に配置されるセルスタック１０１の本数と第２領域Ａ２に配置されるセルスタック１０の本数を同一にする場合に比べ、第１領域Ａ１に配置される各セルスタック１０１に分配される電流の大きさが小さくなるとともに第２領域Ａ２に配置される各セルスタック１０１に分配される電流の大きさが大きくなる。したがって、第１領域Ａ１の燃料極集電板に流れる電流の大きさと第２領域Ａ２の燃料極集電板に流れる電流の大きさとに偏りが生じることが更に抑制される。   According to the SOFC cartridge 203 of the present embodiment, the first area A1 is compared to the case where the number of cell stacks 101 arranged in the first area A1 is equal to the number of cell stacks 10 arranged in the second area A2. The current distributed to the cell stacks 101 arranged in the second region A2 decreases and the current distributed to the cell stacks 101 arranged in the second region A2 increases. Therefore, it is possible to further suppress a deviation between the magnitude of the current flowing through the anode current collector plate in the first region A1 and the magnitude of the current flowing through the anode current collector plate in the second region A2.

〔第５実施形態〕
次に、本発明の第５実施形態について図１５および図１６を参照して説明する。
第５実施形態は第１実施形態の変形例であり、以下で特に説明する場合を除き第１実施形態と同様であるものとする。
第１実施形態は、セルスタック１０１が配置される配置領域を、相対的に高温な第１領域Ａ１と、相対的に低温な第２領域Ａ２および第３領域Ａ３とに分割し、第２領域Ａ２および第３領域Ａ３とに配置されるセルスタック１０１を並列接続するものであった。
それに対して本実施形態は、第１実施形態における第１領域Ａ１を更に２分割するとともに、第１実施形態における第２領域Ａ２および第３領域Ａ３とが単独で並列接続されないようにしたものである。 [Fifth Embodiment]
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 15 and 16.
The fifth embodiment is a modification of the first embodiment, and is the same as the first embodiment unless otherwise described below.
In the first embodiment, the arrangement region in which the cell stack 101 is arranged is divided into a relatively high temperature first region A1, a relatively low temperature second region A2 and a third region A3, and the second region The cell stacks 101 arranged in A2 and the third region A3 are connected in parallel.
On the other hand, the present embodiment further divides the first region A1 in the first embodiment into two and prevents the second region A2 and the third region A3 in the first embodiment from being independently connected in parallel. is there.

図１５および図１６に示すように、ＳＯＦＣカートリッジ２０３は、空気極集電板７１１（第１正極集電部）と、空気極集電板７１２（第２正極集電部）と、空気極集電板７１３（第３正極集電部）と、空気極集電板７１４（第４正極集電部）と、燃料極集電板７２１（第１負極集電部）と、燃料極集電板７２２（第２負極集電部）と、燃料極集電板７２３（第３負極集電部）と、燃料極集電板７２４（第４負極集電部）とを備える。   As shown in FIGS. 15 and 16, the SOFC cartridge 203 includes an air electrode current collector plate 711 (first positive electrode current collector), an air electrode current collector plate 712 (second positive electrode current collector), and an air electrode current collector. Electrode plate 713 (third positive electrode current collector), air electrode current collector plate 714 (fourth positive electrode current collector), fuel electrode current collector plate 721 (first negative electrode current collector), and fuel electrode current collector plate 722 (second negative electrode current collector), a fuel electrode current collector plate 723 (third negative electrode current collector), and a fuel electrode current collector plate 724 (fourth negative electrode current collector).

本実施形態のＳＯＦＣカートリッジ２０３においては、第１領域Ａ１のセルスタック１０１と、第２領域Ａ２のセルスタック１０１とが、直列接続された第１経路が形成される。また、第３領域Ａ３のセルスタック１０１と、第４領域Ａ４のセルスタック１０１とが、直列接続された第２経路が形成される。
また、燃料極集電板７２１と燃料極集電板７２４とを電気的に接続し、空気極集電板７１２と空気極集電板７１３とを電気的に接続することにより、第１経路と第２経路とを並列接続した経路が形成される。 In the SOFC cartridge 203 of the present embodiment, a first path is formed in which the cell stack 101 in the first area A1 and the cell stack 101 in the second area A2 are connected in series. In addition, a second path is formed in which the cell stack 101 in the third region A3 and the cell stack 101 in the fourth region A4 are connected in series.
Further, by electrically connecting the fuel electrode current collector plate 721 and the fuel electrode current collector plate 724 and electrically connecting the air electrode current collector plate 712 and the air electrode current collector plate 713, the first path and A path in which the second path is connected in parallel is formed.

本実施形態のＳＯＦＣカートリッジ２０３によれば、運転中の第１領域Ａ１の温度が第２領域Ａ２の温度よりも高い。そのため、第１領域Ａ１に配置されるセルスタック１０１の電気抵抗値は第２領域２に配置されるセルスタック１０１の電気抵抗値よりも低くなる。本実施形態のＳＯＦＣカートリッジ２０３によれば、燃料極集電板７２１と燃料極集電板７２２とが電気的に分離されるため、これらが電気的に接続される場合に比べ、燃料極集電板７２１に流れる電流の大きさと燃料極集電板７２２に流れる電流の大きさとに大きな偏りが生じることが抑制される。   According to the SOFC cartridge 203 of the present embodiment, the temperature of the first region A1 during operation is higher than the temperature of the second region A2. Therefore, the electric resistance value of the cell stack 101 arranged in the first region A1 is lower than the electric resistance value of the cell stack 101 arranged in the second region 2. According to the SOFC cartridge 203 of the present embodiment, the fuel electrode current collector plate 721 and the fuel electrode current collector plate 722 are electrically separated from each other. Therefore, the fuel electrode current collector is compared with the case where they are electrically connected. It is possible to suppress a large deviation between the magnitude of the current flowing through the plate 721 and the magnitude of the current flowing through the anode current collecting plate 722.

本実施形態のＳＯＦＣカートリッジ２０３によれば、運転中の第３領域Ａ３の温度が第４領域Ａ４の温度よりも高い。そのため、第３領域Ａ３に配置されるセルスタック１０１の電気抵抗値は第４領域Ａ４に配置されるセルスタック１０１の電気抵抗値よりも低くなる。本実施形態のＳＯＦＣカートリッジ２０３によれば、燃料極集電板７２３と燃料極集電板７２４とが電気的に分離されるため、これらが電気的に接続される場合に比べ、燃料極集電板７２３に流れる電流の大きさと燃料極集電板７２４に流れる電流の大きさとに大きな偏りが生じることが抑制される。   According to the SOFC cartridge 203 of the present embodiment, the temperature of the third region A3 during operation is higher than the temperature of the fourth region A4. Therefore, the electric resistance value of the cell stack 101 arranged in the third area A3 is lower than the electric resistance value of the cell stack 101 arranged in the fourth area A4. According to the SOFC cartridge 203 of the present embodiment, the fuel electrode current collector plate 723 and the fuel electrode current collector plate 724 are electrically separated from each other, so that the fuel electrode current collector is compared with the case where they are electrically connected. It is possible to suppress a large deviation between the magnitude of the current flowing through the plate 723 and the magnitude of the current flowing through the anode current collecting plate 724.

本実施形態のＳＯＦＣカートリッジ２０３によれば、第１領域Ａ１に配置されるセルスタック１０１と第２領域に配置されるセルスタック１０１とを直列接続した第１経路と第３領域Ａ３に配置されるセルスタック１０１と第４領域Ａ４に配置されるセルスタック１０１とを直列接続した第２経路とを並列接続した経路とが形成される。運転中の第２領域Ａ２と第３領域Ａ３の温度差が少ない場合、第１領域Ａ１の温度が第４領域Ａ４の温度よりも高い状態となる。この場合、第１領域Ａ１に配置されるセルスタック１０１の電気抵抗値が低くなり、第４領域Ａ４に配置されるセルスタック１０１の電気抵抗値が高くなる。   According to the SOFC cartridge 203 of this embodiment, the cell stack 101 arranged in the first area A1 and the cell stack 101 arranged in the second area are arranged in series and arranged in the third area A3. A path is formed in which the cell stack 101 and the second path in which the cell stack 101 arranged in the fourth region A4 are connected in series are connected in parallel. When the temperature difference between the second region A2 and the third region A3 during operation is small, the temperature of the first region A1 is higher than the temperature of the fourth region A4. In this case, the electric resistance value of the cell stack 101 arranged in the first area A1 is low, and the electric resistance value of the cell stack 101 arranged in the fourth area A4 is high.

本実施形態では、第１領域Ａ１に配置されるセルスタック１０１と第２領域Ａ２に配置されるセルスタック１０１とを直列接続して第１経路を形成し、第３領域Ａ３に配置されるセルスタック１０１と第４領域Ａ４に配置されるセルスタック１０１とを直列接続して第２経路を形成している。各経路の電気抵抗値は直列接続による合成抵抗値となるため、第２領域Ａ２に配置されるセルスタック１０１と第４領域Ａ４に配置されるセルスタック１０１の電気抵抗値に差があったとしても、第１経路の電気抵抗値と第２経路の電気抵抗値とに大きな差が生じることが抑制される。   In the present embodiment, the cell stack 101 arranged in the first area A1 and the cell stack 101 arranged in the second area A2 are connected in series to form the first path, and the cell arranged in the third area A3. The stack 101 and the cell stack 101 arranged in the fourth area A4 are connected in series to form a second path. Since the electrical resistance value of each path is a combined resistance value due to series connection, there is a difference between the electrical resistance values of the cell stack 101 arranged in the second area A2 and the cell stack 101 arranged in the fourth area A4. In addition, a large difference between the electric resistance value of the first path and the electric resistance value of the second path is suppressed.

〔第６実施形態〕
次に、本発明の第６実施形態について図１７および図１８を参照して説明する。
第６実施形態は第５実施形態の変形例であり、以下で特に説明する場合を除き第５実施形態と同様であるものとする。
第５実施形態は隣接する領域のセルスタック群同士を直列接続して第１経路と第２経路とを形成し、第１経路と第２経路とを並列接続するものであった。
それに対して第６実施形態は、隣接しない領域のセルスタック群同士を直列接続して第１経路と第２経路とを形成し、第１経路と第２経路とを並列接続するものである。 [Sixth Embodiment]
Next, a sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
The sixth embodiment is a modification of the fifth embodiment, and is the same as the fifth embodiment unless otherwise described below.
In the fifth embodiment, cell stack groups in adjacent regions are connected in series to form a first path and a second path, and the first path and the second path are connected in parallel.
On the other hand, in the sixth embodiment, cell stack groups in non-adjacent areas are connected in series to form a first path and a second path, and the first path and the second path are connected in parallel.

第５実施形態のＳＯＦＣカートリッジ２０３は、長辺方向に沿って４分割した領域のうち中央に位置する２つの領域の温度差が少なく、両端に位置する２つの領域の温度差が大きいものであった。
それに対して第６実施形態のＳＯＦＣカートリッジ２０３は、運転中の温度が長辺方向に沿って徐々に温度が高くなる温度分布となっている。具体的には、図１７に示す第４領域Ａ４，第２領域Ａ２，第３領域Ａ３，第１領域Ａ１の順に徐々に温度が高くなる温度分布となっている。 The SOFC cartridge 203 of the fifth embodiment has a small temperature difference between the two regions located in the center among the regions divided into four along the long side direction, and a large temperature difference between the two regions located at both ends. It was.
In contrast, the SOFC cartridge 203 of the sixth embodiment has a temperature distribution in which the temperature during operation gradually increases along the long side direction. Specifically, the temperature distribution gradually increases in the order of the fourth region A4, the second region A2, the third region A3, and the first region A1 shown in FIG.

図１７および図１８に示すように、ＳＯＦＣカートリッジ２０３は、空気極集電板８１１（第１正極集電部）と、空気極集電板８１２（第２正極集電部）と、空気極集電板８１３（第３正極集電部）と、空気極集電板８１４（第４正極集電部）と、燃料極集電板８２１（第１負極集電部）と、燃料極集電板８２２（第２負極集電部）と、燃料極集電板８２３（第３負極集電部）と、燃料極集電板８２４（第４負極集電部）とを備える。   As shown in FIGS. 17 and 18, the SOFC cartridge 203 includes an air electrode current collector plate 811 (first positive electrode current collector), an air electrode current collector plate 812 (second positive electrode current collector), and an air electrode current collector. Electrode plate 813 (third positive electrode current collector), air electrode current collector plate 814 (fourth positive electrode current collector), fuel electrode current collector plate 821 (first negative electrode current collector), and fuel electrode current collector plate 822 (second negative electrode current collector), a fuel electrode current collector plate 823 (third negative electrode current collector), and a fuel electrode current collector plate 824 (fourth negative electrode current collector).

本実施形態のＳＯＦＣカートリッジ２０３においては、第１領域Ａ１のセルスタック１０１と第２領域Ａ２のセルスタック１０１とが直列接続された第１経路が形成される。また、第３領域Ａ３のセルスタック１０１と第４領域Ａ４のセルスタック１０１とが直列接続された第２経路が形成される。
また、燃料極集電板８２１と燃料極集電板８２４とを電気的に接続し、空気極集電板８１２と空気極集電板８１３とを電気的に接続することにより、第１経路と第２経路とを並列接続した経路が形成される。 In the SOFC cartridge 203 of the present embodiment, a first path is formed in which the cell stack 101 in the first area A1 and the cell stack 101 in the second area A2 are connected in series. Further, a second path is formed in which the cell stack 101 in the third region A3 and the cell stack 101 in the fourth region A4 are connected in series.
Further, by electrically connecting the fuel electrode current collector plate 821 and the fuel electrode current collector plate 824 and electrically connecting the air electrode current collector plate 812 and the air electrode current collector plate 813, the first path and A path in which the second path is connected in parallel is formed.

本実施形態のＳＯＦＣカートリッジ２０３においては、運転中の第３領域Ａ３の温度が第２領域Ａ２の温度よりも高くなっている。そのため、第１から第４領域のうち相対的に温度の高い第１領域Ａ１と第３領域Ａ３のセルスタック群同士を直列接続し、相対的に温度の低い第２領域Ａ２と第４領域Ａ４のセルスタック群同士を直列接続する場合に比べ、第１経路の電気抵抗値と第２経路の電気抵抗値の差が少なくなる。これにより、並列接続される第１経路と第２経路とを通過する電流の大きさに大きな偏りが生じることが抑制される。   In the SOFC cartridge 203 of the present embodiment, the temperature in the third region A3 during operation is higher than the temperature in the second region A2. Therefore, the cell stack groups of the first region A1 and the third region A3 having a relatively high temperature among the first to fourth regions are connected in series, and the second region A2 and the fourth region A4 having a relatively low temperature are connected. Compared with the case where the cell stack groups are connected in series, the difference between the electrical resistance value of the first path and the electrical resistance value of the second path is reduced. As a result, it is possible to suppress a large deviation in the magnitude of the current passing through the first path and the second path that are connected in parallel.

〔第７実施形態〕
次に、本発明の第７実施形態について図１９を参照して説明する。
第７実施形態は第５実施形態の変形例であり、以下で特に説明する場合を除き第５実施形態と同様であるものとする。
第５実施形態は単一のＳＯＦＣカートリッジ２０３内の隣接する領域のセルスタック群同士を直列接続して第１経路と第２経路とを形成するものであった。
それに対して第７実施形態は、隣接して配置される２つのＳＯＦＣカートリッジ２０３ａ，２０３ｂの隣接するセルスタック群同士を直列接続して第１経路と第２経路とを形成するものである。
ＳＯＦＣカートリッジ２０３ａ，２０３ｂの構造については、第１実施形態で説明したＳＯＦＣカートリッジ２０３と同様であるため、説明を省略する。 [Seventh Embodiment]
Next, a seventh embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The seventh embodiment is a modification of the fifth embodiment, and is the same as the fifth embodiment unless otherwise described below.
In the fifth embodiment, cell stack groups in adjacent areas in a single SOFC cartridge 203 are connected in series to form a first path and a second path.
In contrast, in the seventh embodiment, adjacent cell stack groups of two SOFC cartridges 203a and 203b arranged adjacent to each other are connected in series to form a first path and a second path.
The structure of the SOFC cartridges 203a and 203b is the same as that of the SOFC cartridge 203 described in the first embodiment, and a description thereof will be omitted.

第５実施形態のＳＯＦＣカートリッジ２０３は、長辺方向に沿って４分割した領域のうち中央に位置する２つの領域の温度差が少なく、両端に位置する２つの領域の温度差が大きいものであった。
それに対して第７実施形態のＳＯＦＣカートリッジ２０３ａ，２０３ｂは、運転中の温度が長辺方向に沿って徐々に温度が高くなる温度分布となっている。具体的には、ＳＯＦＣカートリッジ２０３の運転中の温度が、図１９に示す第４領域Ａ４，第２領域Ａ２，第３領域Ａ３，第１領域Ａ１の順に徐々に温度が高くなる温度分布となっている。 The SOFC cartridge 203 of the fifth embodiment has a small temperature difference between the two regions located in the center among the regions divided into four along the long side direction, and a large temperature difference between the two regions located at both ends. It was.
In contrast, the SOFC cartridges 203a and 203b of the seventh embodiment have a temperature distribution in which the temperature during operation gradually increases along the long side direction. Specifically, the temperature during operation of the SOFC cartridge 203 has a temperature distribution in which the temperature gradually increases in the order of the fourth area A4, the second area A2, the third area A3, and the first area A1 shown in FIG. ing.

図１９に示すように、本実施形態のＳＯＦＣモジュール２０１（燃料電池システム）は、ＳＯＦＣカートリッジ２０３ａ（第１燃料電池装置）とＳＯＦＣカートリッジ２０３ｂ（第２燃料電池装置）とを有する。
ＳＯＦＣカートリッジ２０３ａは、空気極集電板９１１（第１正極集電部）と、空気極集電板９１２と、空気極集電板９１３と、空気極集電板９１４（第２正極集電部）と、燃料極集電板９２１（第１負極集電部）と、燃料極集電板９２２と、燃料極集電板９２３と、燃料極集電板９２４（第２負極集電部）とを備える。
ＳＯＦＣカートリッジ２０３ｂは、空気極集電板１０１１（第３正極集電部）と、空気極集電板１０１２と、空気極集電板１０１３と、空気極集電板１０１４（第４正極集電部）と、燃料極集電板１０２１（第３負極集電部）と、燃料極集電板１０２２と、燃料極集電板１０２３と、燃料極集電板１０２４（第４負極集電部）とを備える。 As shown in FIG. 19, the SOFC module 201 (fuel cell system) of this embodiment includes an SOFC cartridge 203a (first fuel cell device) and an SOFC cartridge 203b (second fuel cell device).
The SOFC cartridge 203a includes an air electrode current collector plate 911 (first positive electrode current collector), an air electrode current collector plate 912, an air electrode current collector plate 913, and an air electrode current collector plate 914 (second positive electrode current collector). ), A fuel electrode current collector 921 (first negative electrode current collector), a fuel electrode current collector plate 922, a fuel electrode current collector plate 923, and a fuel electrode current collector plate 924 (second negative electrode current collector). Is provided.
The SOFC cartridge 203b includes an air electrode current collector plate 1011 (third positive electrode current collector), an air electrode current collector plate 1012, an air electrode current collector plate 1013, and an air electrode current collector plate 1014 (fourth positive electrode current collector). ), A fuel electrode current collector plate 1021 (third negative electrode current collector portion), a fuel electrode current collector plate 1022, a fuel electrode current collector plate 1023, and a fuel electrode current collector plate 1024 (fourth negative electrode current collector portion) Is provided.

本実施形態のＳＯＦＣモジュール２０１においては、ＳＯＦＣカートリッジ２０３ａの第１領域Ａ１のセルスタック１０１とＳＯＦＣカートリッジ２０３ｂの第１領域Ａ１（第１領域）のセルスタック１０１とが直列接続された経路（第１経路）が形成される。また、ＳＯＦＣカートリッジ２０３ａの第４領域Ａ４（第２領域）のセルスタック１０１とＳＯＦＣカートリッジ２０３ｂの第４領域Ａ４のセルスタック１０１とが直列接続された経路（第２経路）が形成される。
同様に、ＳＯＦＣモジュール２０１においては、ＳＯＦＣカートリッジ２０３ａの第２領域Ａ２のセルスタック１０１とＳＯＦＣカートリッジ２０３ｂの第２領域Ａ２のセルスタック１０１とが直列接続された経路が形成される。また、ＳＯＦＣカートリッジ２０３ａの第３領域Ａ３のセルスタック１０１とＳＯＦＣカートリッジ２０３ｂの第３領域Ａ３のセルスタック１０１とが直列接続された経路が形成される。 In the SOFC module 201 of the present embodiment, the path (first area) in which the cell stack 101 in the first area A1 of the SOFC cartridge 203a and the cell stack 101 in the first area A1 (first area) of the SOFC cartridge 203b are connected in series. Path) is formed. Further, a path (second path) is formed in which the cell stack 101 in the fourth area A4 (second area) of the SOFC cartridge 203a and the cell stack 101 in the fourth area A4 of the SOFC cartridge 203b are connected in series.
Similarly, in the SOFC module 201, a path is formed in which the cell stack 101 in the second area A2 of the SOFC cartridge 203a and the cell stack 101 in the second area A2 of the SOFC cartridge 203b are connected in series. Further, a path is formed in which the cell stack 101 in the third area A3 of the SOFC cartridge 203a and the cell stack 101 in the third area A3 of the SOFC cartridge 203b are connected in series.

図１９に示すように、本実施形態のＳＯＦＣモジュール２０１においては、第１領域Ａ１に配置される燃料極集電板９２１と、第４領域Ａ４に配置される燃料極集電板９２４とを電気的に分離して空気極集電板９１１と燃料極集電板１０２１とを電気的に接続している。これにより、ＳＯＦＣカートリッジ２０３ａの第１領域Ａ１のセルスタック１０１（第１セルスタック群）とＳＯＦＣカートリッジ２０３ｂの第１領域Ａ１のセルスタック１０１（第３セルスタック群）とが直列接続された経路（第１経路）が形成される。   As shown in FIG. 19, in the SOFC module 201 of the present embodiment, the anode current collecting plate 921 arranged in the first area A1 and the anode current collecting plate 924 arranged in the fourth area A4 are electrically connected. Thus, the air electrode current collector plate 911 and the fuel electrode current collector plate 1021 are electrically connected. As a result, a path in which the cell stack 101 (first cell stack group) in the first area A1 of the SOFC cartridge 203a and the cell stack 101 (third cell stack group) in the first area A1 of the SOFC cartridge 203b are connected in series ( First path) is formed.

また、本実施形態のＳＯＦＣモジュール２０１においては、第４領域Ａ４に配置される燃料極集電板９２４と、第１領域Ａ１に配置される燃料極集電板９２１とを電気的に分離して空気極集電板９１４と燃料極集電板１０２４とを電気的に接続している。これにより、ＳＯＦＣカートリッジ２０３ａの第４領域Ａ４のセルスタック１０１（第２セルスタック群）とＳＯＦＣカートリッジ２０３ｂの第４領域Ａ４のセルスタック１０１（第４セルスタック群）とが直列接続された経路（第２経路）が形成される。   In the SOFC module 201 of the present embodiment, the anode current collector plate 924 disposed in the fourth area A4 and the anode current collector plate 921 disposed in the first area A1 are electrically separated. The air electrode current collector plate 914 and the fuel electrode current collector plate 1024 are electrically connected. As a result, a path in which the cell stack 101 (second cell stack group) in the fourth area A4 of the SOFC cartridge 203a and the cell stack 101 (fourth cell stack group) in the fourth area A4 of the SOFC cartridge 203b are connected in series ( A second path) is formed.

第２領域Ａ２，第３領域Ａ３についても、第１領域Ａ１，第４領域Ａ４と同様に直列接続された経路が形成される。
図１９に示すように、第１領域Ａ１，第２領域Ａ２，第３領域Ａ３，第４領域Ａ４に形成される各経路の終端には、チョッパ回路２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄが接続されている。各チョッパ回路は、制御部（図示略）からの指示によって、各経路からインバータ回路３へ流入する電流の大きさを調整できるようになっている。 Also in the second region A2 and the third region A3, paths connected in series are formed as in the first region A1 and the fourth region A4.
As shown in FIG. 19, chopper circuits 2a, 2b, 2c, and 2d are connected to the ends of the paths formed in the first area A1, the second area A2, the third area A3, and the fourth area A4. Yes. Each chopper circuit can adjust the magnitude of the current flowing from each path into the inverter circuit 3 according to an instruction from a control unit (not shown).

本実施形態においては、ＳＯＦＣカートリッジ２０３ａ，２０３ｂのそれぞれにおいて、第４領域Ａ４，第２領域Ａ２，第３領域Ａ３，第１領域Ａ１の順に徐々に運転中の温度が高くなる温度分布となっている。そのため、何らの調整もしない場合、各領域に流れる電流の大きさは第４領域Ａ４，第２領域Ａ２，第３領域Ａ３，第１領域Ａ１の順に徐々に大きくなる。本実施形態のチョッパ回路は、このような場合に、第１領域Ａ１の経路に対して流れる電流に対して相対的に電流の大きさが小さくなる他の領域の経路の電流の大きさが大きくなるように調整するものである。   In the present embodiment, in each of the SOFC cartridges 203a and 203b, the temperature distribution is such that the temperature during operation gradually increases in the order of the fourth region A4, the second region A2, the third region A3, and the first region A1. Yes. Therefore, when no adjustment is made, the magnitude of the current flowing through each region gradually increases in the order of the fourth region A4, the second region A2, the third region A3, and the first region A1. In such a case, the chopper circuit of the present embodiment has a large current in the path in the other region where the current is relatively small with respect to the current flowing in the path in the first region A1. It adjusts so that it may become.

以上説明したように、本実施形態のＳＯＦＣモジュール２０１によれば、ＳＯＦＣカートリッジ２０３ａの第１領域Ａ１のセルスタック１０１とＳＯＦＣカートリッジ２０３ｂの第１領域Ａ１のセルスタック１０１とが直列接続された経路（第１経路）が形成される。また、ＳＯＦＣカートリッジ２０３ａの第４領域Ａ４のセルスタック１０１とＳＯＦＣカートリッジ２０３ｂのセルスタック１０１とが直列接続された経路（第２経路）が形成される。
運転中の第１領域Ａ１の温度が第４領域Ａ４の温度よりも高いため、第１領域Ａ１に配置されるセルスタック１０１の電気抵抗値は第４領域Ａ４に配置されるセルスタック１０１の電気抵抗値よりも低くなる。
本実施形態のＳＯＦＣモジュール２０１によれば、燃料極集電板９２１と燃料極集電板９２２とが電気的に分離されるため、これらが電気的に接続される場合に比べ、燃料極集電板９２１に流れる電流の大きさと燃料極集電板９２２に流れる電流の大きさとに大きな偏りが生じることが抑制される。
また、第１領域Ａ１に形成される経路と他の領域に形成される経路とが独立して形成されるため、第１領域Ａ１に比べて相対的に温度の低い第２領域Ａ２，第３領域Ａ３，第４領域Ａ４に配置されるセルスタック１０１が形成する経路に流れる電流の大きさを大きくするように制御することができる。これにより、ＳＯＦＣモジュール２０１全体の出力を増加させることが可能となる。 As described above, according to the SOFC module 201 of the present embodiment, the path in which the cell stack 101 in the first area A1 of the SOFC cartridge 203a and the cell stack 101 in the first area A1 of the SOFC cartridge 203b are connected in series ( First path) is formed. Further, a path (second path) is formed in which the cell stack 101 in the fourth area A4 of the SOFC cartridge 203a and the cell stack 101 of the SOFC cartridge 203b are connected in series.
Since the temperature of the first region A1 during operation is higher than the temperature of the fourth region A4, the electric resistance value of the cell stack 101 arranged in the first region A1 is the electric resistance of the cell stack 101 arranged in the fourth region A4. It becomes lower than the resistance value.
According to the SOFC module 201 of the present embodiment, the fuel electrode current collector plate 921 and the fuel electrode current collector plate 922 are electrically separated from each other, so that the fuel electrode current collector is compared with the case where they are electrically connected. A large deviation between the magnitude of the current flowing through the plate 921 and the magnitude of the current flowing through the anode current collecting plate 922 is suppressed.
In addition, since the path formed in the first area A1 and the path formed in other areas are formed independently, the second area A2, the third area having a relatively lower temperature than the first area A1. It can be controlled to increase the magnitude of the current flowing in the path formed by the cell stack 101 arranged in the region A3 and the fourth region A4. As a result, the output of the entire SOFC module 201 can be increased.

本実施形態においては、第１領域Ａ１，第２領域Ａ２，第３領域Ａ３，第４領域Ａ４でそれぞれ直列接続された経路を形成するものであったが、図２０に示す変形例を採用してもよい。
図２０に示すＳＯＦＣモジュール２０１は、ＳＯＦＣカートリッジ２０３ａの第１領域Ａ１のセルスタック１０１と、ＳＯＦＣカートリッジ２０３ｂの第２領域Ａ２のセルスタック１０１とを直列接続する。また、ＳＯＦＣカートリッジ２０３ａの第２領域Ａ２のセルスタック１０１と、ＳＯＦＣカートリッジ２０３ｂの第１領域Ａ１のセルスタック１０１とを直列接続する。また、ＳＯＦＣカートリッジ２０３ａの第３領域Ａ３のセルスタック１０１と、ＳＯＦＣカートリッジ２０３ｂの第４領域Ａ４のセルスタック１０１とを直列接続する。また、ＳＯＦＣカートリッジ２０３ａの第４領域Ａ４のセルスタック１０１と、ＳＯＦＣカートリッジ２０３ｂの第３領域Ａ３のセルスタック１０１とを直列接続する。 In the present embodiment, the first region A1, the second region A2, the third region A3, and the fourth region A4 form paths that are connected in series. However, the modification shown in FIG. 20 is adopted. May be.
The SOFC module 201 shown in FIG. 20 connects the cell stack 101 in the first area A1 of the SOFC cartridge 203a and the cell stack 101 in the second area A2 of the SOFC cartridge 203b in series. Further, the cell stack 101 in the second area A2 of the SOFC cartridge 203a and the cell stack 101 in the first area A1 of the SOFC cartridge 203b are connected in series. The cell stack 101 in the third area A3 of the SOFC cartridge 203a and the cell stack 101 in the fourth area A4 of the SOFC cartridge 203b are connected in series. The cell stack 101 in the fourth area A4 of the SOFC cartridge 203a and the cell stack 101 in the third area A3 of the SOFC cartridge 203b are connected in series.

また、図２０に示すＳＯＦＣモジュール２０１は、ＳＯＦＣカートリッジ２０３ａの第１領域Ａ１のセルスタック１０１と、ＳＯＦＣカートリッジ２０３ｂの第２領域Ａ２のセルスタック１０１とを直列接続した経路と、ＳＯＦＣカートリッジ２０３ａの第２領域Ａ２のセルスタック１０１と、ＳＯＦＣカートリッジ２０３ｂの第１領域Ａ１のセルスタック１０１とを直列接続した経路とを並列接続している。並列接続された経路の終端にはチョッパ回路２ｅが設けられ、チョッパ回路２ｅの下流側にインバータ回路３が設けられている。   In addition, the SOFC module 201 shown in FIG. 20 includes a path in which the cell stack 101 in the first area A1 of the SOFC cartridge 203a and the cell stack 101 in the second area A2 of the SOFC cartridge 203b are connected in series, and the first stack of the SOFC cartridge 203a. A path in which the cell stack 101 in the second area A2 and the cell stack 101 in the first area A1 of the SOFC cartridge 203b are connected in series is connected in parallel. A chopper circuit 2e is provided at the end of the path connected in parallel, and an inverter circuit 3 is provided downstream of the chopper circuit 2e.

同様に、図２０に示すＳＯＦＣモジュール２０１は、ＳＯＦＣカートリッジ２０３ａの第３領域Ａ３のセルスタック１０１と、ＳＯＦＣカートリッジ２０３ｂの第４領域Ａ４のセルスタック１０１とを直列接続した経路と、ＳＯＦＣカートリッジ２０３ａの第４領域Ａ４のセルスタック１０１と、ＳＯＦＣカートリッジ２０３ｂの第３領域Ａ３のセルスタック１０１とを直列接続した経路とを並列接続している。並列接続された経路の終端にはチョッパ回路２ｆが設けられ、チョッパ回路２ｆの下流側にインバータ回路３が設けられている。   Similarly, the SOFC module 201 shown in FIG. 20 includes a path in which the cell stack 101 in the third area A3 of the SOFC cartridge 203a and the cell stack 101 in the fourth area A4 of the SOFC cartridge 203b are connected in series, and the SOFC cartridge 203a. A path in which the cell stack 101 in the fourth area A4 and the cell stack 101 in the third area A3 of the SOFC cartridge 203b are connected in series is connected in parallel. A chopper circuit 2f is provided at the end of the path connected in parallel, and an inverter circuit 3 is provided downstream of the chopper circuit 2f.

本変形例によれば、相対的に温度が高い第１領域Ａ１のセルスタック１０１と相対的に温度が低い第２領域Ａ２のセルスタック１０１とを直列接続した一対の経路が形成される。そのため、相対的に温度が高い第１領域Ａ１のセルスタック１０１同士と、相対的に温度が低い第２領域Ａ２のセルスタック１０１同士とを直列接続する場合に比べ、各経路の電気抵抗値の差を少なくすることができる。これにより、各経路に流れる電流の大きさが大きく偏ることが抑制される。   According to this modification, a pair of paths are formed in which the cell stack 101 in the first region A1 having a relatively high temperature and the cell stack 101 in the second region A2 having a relatively low temperature are connected in series. Therefore, compared to the case where the cell stacks 101 in the first region A1 having a relatively high temperature and the cell stacks 101 in the second region A2 having a relatively low temperature are connected in series, the electric resistance value of each path The difference can be reduced. Thereby, it is suppressed that the magnitude | size of the electric current which flows into each path | route largely deviates.

同様に、本変形例によれば、相対的に温度が高い第３領域Ａ３のセルスタック１０１と相対的に温度が低い第４領域Ａ４のセルスタック１０１とを直列接続した一対の経路が形成される。そのため、相対的に温度が高い第３領域Ａ４のセルスタック１０１同士と、相対的に温度が低い第４領域Ａ４のセルスタック１０１同士とを直列接続する場合に比べ、各経路の電気抵抗値の差を少なくすることができる。これにより、各経路に流れる電流の大きさが大きく偏ることが抑制される。   Similarly, according to this modification, a pair of paths are formed in which the cell stack 101 in the third region A3 having a relatively high temperature and the cell stack 101 in the fourth region A4 having a relatively low temperature are connected in series. The Therefore, compared to the case where the cell stacks 101 in the third region A4 having a relatively high temperature and the cell stacks 101 in the fourth region A4 having a relatively low temperature are connected in series, the electric resistance value of each path The difference can be reduced. Thereby, it is suppressed that the magnitude | size of the electric current which flows into each path | route largely deviates.

〔他の実施形態〕
以上の説明において、ＳＯＦＣカートリッジ２０３は、長辺方向に８本のセルスタック１０１を配置し、短辺方向に４本のセルスタック１０１を配置し、合計で３２本のセルスタック１０１を備えるものであったが、他の態様であってもよい。
例えば、長辺方向に４８本のセルスタック１０１を配置し、短辺方向に１０本のセルスタック１０１を配置し、合計で４８０本のセルスタック１０１を備えるものであってもよい。その他、長辺方向と短辺方向にそれぞれ任意の本数のセルスタック１０１を配置するようにしてもよい。 [Other Embodiments]
In the above description, the SOFC cartridge 203 has eight cell stacks 101 arranged in the long side direction and four cell stacks 101 arranged in the short side direction, and has 32 cell stacks 101 in total. However, other embodiments may be used.
For example, 48 cell stacks 101 may be arranged in the long side direction, 10 cell stacks 101 may be arranged in the short side direction, and a total of 480 cell stacks 101 may be provided. In addition, an arbitrary number of cell stacks 101 may be arranged in the long side direction and the short side direction, respectively.

２１，２１’，２２,２３ 燃料極集電板（第１負極集電部）
１０１ セルスタック
１０９ 燃料極（負極）
１１３ 空気極（正極）
２０１ ＳＯＦＣモジュール（燃料電池システム）
２０３，２０３’ ＳＯＦＣカートリッジ（燃料電池装置）
２０３ａ ＳＯＦＣカートリッジ（第１燃料電池装置）
２０３ｂ ＳＯＦＣカートリッジ（第２燃料電池装置）
２０５ 圧力容器
２０７ 燃料ガス供給管
２０９ 燃料ガス排出管
２１５ 発電室
２１７ 燃料ガス供給室
２１９ 燃料ガス排出室
２２１ 酸化性ガス供給室
２２３ 酸化性ガス排出室
２２９ａ 上部ケーシング（筐体）
２２９ｂ 下部ケーシング（筐体）
Ａ１ 第１領域
Ａ２ 第２領域
Ａ３ 第３領域
Ａ４ 第４領域 21, 21 ', 22, 23 Fuel electrode current collector plate (first negative electrode current collector)
101 Cell stack 109 Fuel electrode (negative electrode)
113 Air electrode (positive electrode)
201 SOFC module (fuel cell system)
203, 203 'SOFC cartridge (fuel cell device)
203a SOFC cartridge (first fuel cell device)
203b SOFC cartridge (second fuel cell device)
205 Pressure vessel 207 Fuel gas supply pipe 209 Fuel gas discharge pipe 215 Power generation chamber 217 Fuel gas supply chamber 219 Fuel gas discharge chamber 221 Oxidizing gas supply chamber 223 Oxidizing gas discharge chamber 229a Upper casing (housing)
229b Lower casing (housing)
A1 1st area A2 2nd area A3 3rd area A4 4th area

Claims (7)

正極と負極とを有する燃料電池を構成する筒状の複数のセルスタックと、
該複数のセルスタックのそれぞれを該セルスタックの中心軸が鉛直方向に延びかつ水平面内で隣接した状態で配置されるように支持するとともに前記複数のセルスタックに燃料ガスを供給する燃料ガス供給室を形成する第１筐体と、
前記複数のセルスタックのそれぞれを該セルスタックの中心軸が鉛直方向に延びかつ水平面内で隣接した状態で配置されるように支持するとともに前記複数のセルスタックから排出される排燃料ガスを集約する燃料ガス排出室を形成する第２筐体と、
前記複数のセルスタックのうち前記水平面内の第１領域に配置される第１セルスタック群の前記負極同士を電気的に接続するとともに前記第２筐体に配置される第１負極集電部と、
前記複数のセルスタックのうち前記水平面内の第２領域に配置される第２セルスタック群の前記負極同士を電気的に接続するとともに前記第１筐体に配置される第２負極集電部と、
前記複数のセルスタックのうち前記第１セルスタック群の前記正極同士を電気的に接続するとともに前記第１筐体に配置される第１正極集電部と、
前記複数のセルスタックのうち前記第２セルスタック群の前記正極同士を電気的に接続するとともに前記第２筐体に配置される第２正極集電部とを備え、
前記第１負極集電部と前記第２負極集電部とを電気的に分離して前記第１負極集電部と前記第２正極集電部とを電気的に接続することにより、前記第１セルスタック群と前記第２セルスタック群とが直列接続された経路を形成し、
前記複数のセルスタックが配置される前記水平面内の配置領域は、長辺と短辺とを有する矩形状であり、
前記第１領域は前記配置領域の長辺方向の中央部分と短辺方向の中央部分とを含む領域であり、前記第２領域は前記第１領域の周辺の領域である燃料電池装置。 A plurality of cylindrical cell stacks constituting a fuel cell having a positive electrode and a negative electrode;
A fuel gas supply chamber that supports each of the plurality of cell stacks so that a central axis of the cell stack extends in a vertical direction and is adjacent to each other in a horizontal plane and supplies fuel gas to the plurality of cell stacks A first housing forming
Each of the plurality of cell stacks is supported so that a central axis of the cell stack extends in the vertical direction and is adjacent in a horizontal plane, and exhaust fuel gas discharged from the plurality of cell stacks is collected. A second housing forming a fuel gas discharge chamber;
A first negative electrode current collector disposed in the second housing while electrically connecting the negative electrodes of the first cell stack group disposed in the first region in the horizontal plane among the plurality of cell stacks; ,
A second negative electrode current collector disposed in the first housing while electrically connecting the negative electrodes of the second cell stack group disposed in the second region in the horizontal plane among the plurality of cell stacks; ,
A first positive current collector that electrically connects the positive electrodes of the first cell stack group among the plurality of cell stacks and is disposed in the first housing;
A second positive electrode current collector disposed in the second casing and electrically connecting the positive electrodes of the second cell stack group among the plurality of cell stacks;
Electrically separating the first negative electrode current collector and the second negative electrode current collector and electrically connecting the first negative electrode current collector and the second positive electrode current collector; Forming a path in which one cell stack group and the second cell stack group are connected in series ;
The arrangement region in the horizontal plane where the plurality of cell stacks are arranged is a rectangular shape having a long side and a short side,
The fuel cell device , wherein the first region is a region including a central portion in a long side direction and a central portion in a short side direction of the arrangement region, and the second region is a region around the first region . 正極と負極とを有する燃料電池を構成する筒状の複数のセルスタックと、  A plurality of cylindrical cell stacks constituting a fuel cell having a positive electrode and a negative electrode;
該複数のセルスタックのそれぞれを該セルスタックの中心軸が鉛直方向に延びかつ水平面内で隣接した状態で配置されるように支持するとともに前記複数のセルスタックに燃料ガスを供給する燃料ガス供給室を形成する第１筐体と、  A fuel gas supply chamber that supports each of the plurality of cell stacks so that a central axis of the cell stack extends in a vertical direction and is adjacent to each other in a horizontal plane and supplies fuel gas to the plurality of cell stacks A first housing forming
前記複数のセルスタックのそれぞれを該セルスタックの中心軸が鉛直方向に延びかつ水平面内で隣接した状態で配置されるように支持するとともに前記複数のセルスタックから排出される排燃料ガスを集約する燃料ガス排出室を形成する第２筐体と、  Each of the plurality of cell stacks is supported so that a central axis of the cell stack extends in the vertical direction and is adjacent in a horizontal plane, and exhaust fuel gas discharged from the plurality of cell stacks is collected. A second housing forming a fuel gas discharge chamber;
前記複数のセルスタックのうち前記水平面内の第１領域に配置される第１セルスタック群の前記負極同士を電気的に接続するとともに前記第２筐体に配置される第１負極集電部と、  A first negative electrode current collector disposed in the second housing while electrically connecting the negative electrodes of the first cell stack group disposed in the first region in the horizontal plane among the plurality of cell stacks; ,
前記複数のセルスタックのうち前記水平面内の第２領域に配置される第２セルスタック群の前記負極同士を電気的に接続するとともに前記第１筐体に配置される第２負極集電部と、  A second negative electrode current collector disposed in the first housing while electrically connecting the negative electrodes of the second cell stack group disposed in the second region in the horizontal plane among the plurality of cell stacks; ,
前記複数のセルスタックのうち前記第１セルスタック群の前記正極同士を電気的に接続するとともに前記第１筐体に配置される第１正極集電部と、  A first positive current collector that electrically connects the positive electrodes of the first cell stack group among the plurality of cell stacks and is disposed in the first housing;
前記複数のセルスタックのうち前記第２セルスタック群の前記正極同士を電気的に接続するとともに前記第２筐体に配置される第２正極集電部とを備え、  A second positive electrode current collector disposed in the second casing and electrically connecting the positive electrodes of the second cell stack group among the plurality of cell stacks;
前記第１負極集電部と前記第２負極集電部とを電気的に分離して前記第１負極集電部と前記第２正極集電部とを電気的に接続することにより、前記第１セルスタック群と前記第２セルスタック群とが直列接続された経路を形成し、  Electrically separating the first negative electrode current collector and the second negative electrode current collector and electrically connecting the first negative electrode current collector and the second positive electrode current collector; Forming a path in which one cell stack group and the second cell stack group are connected in series;
前記第１領域に配置される前記セルスタックの数が、前記第２領域に配置される前記セルスタックの数よりも多い燃料電池装置。  The fuel cell device, wherein the number of the cell stacks arranged in the first region is larger than the number of the cell stacks arranged in the second region. 前記複数のセルスタックのうち前記水平面内の第３領域に配置される第３セルスタック群の前記負極同士を電気的に接続するとともに前記第１筐体に配置される第３負極集電部と、
前記複数のセルスタックのうち前記第３セルスタック群の前記正極同士を電気的に接続するとともに前記第２筐体に配置される第３正極集電部とを備え、
前記第１負極集電部と前記第３負極集電部とを電気的に分離して前記第１負極集電部と前記第３正極集電部とを電気的に接続し、前記第２負極集電部と前記第３負極集電部とを電気的に接続することにより、前記第２セルスタック群と前記第３セルスタック群とが並列接続された経路を形成した請求項１または請求項２に記載の燃料電池装置。 A third negative electrode current collector for electrically connecting the negative electrodes of a third cell stack group disposed in a third region within the horizontal plane among the plurality of cell stacks and disposed in the first housing; ,
A third positive electrode current collector disposed in the second housing while electrically connecting the positive electrodes of the third cell stack group among the plurality of cell stacks;
The first negative electrode current collector and the third negative electrode current collector are electrically separated to electrically connect the first negative electrode current collector and the third positive electrode current collector, and the second negative electrode by electrically connecting the current collecting portion and the third negative electrode current collecting portion, according to claim 1 or claim and the second cell stack group and the third cell stack group to form a parallel-connected paths 2. The fuel cell device according to 2. 前記複数のセルスタックが配置される前記水平面内の配置領域は、長辺と短辺とを有する矩形状であり、
前記第１領域および前記第２領域は、前記配置領域の長辺方向に分割された領域である請求項２に記載の燃料電池装置。 The arrangement region in the horizontal plane where the plurality of cell stacks are arranged is a rectangular shape having a long side and a short side,
The fuel cell device according to claim 2 , wherein the first region and the second region are regions divided in a long side direction of the arrangement region. 前記複数のセルスタックのうち前記水平面内の第３領域に配置される第３セルスタック群の前記負極同士を電気的に接続するとともに前記第２筐体に配置される第３負極集電部と、
前記複数のセルスタックのうち前記水平面内の第４領域に配置される第４セルスタック群の前記負極同士を電気的に接続するとともに前記第１筐体に配置される第４負極集電部と、
前記複数のセルスタックのうち前記第３セルスタック群の前記正極同士を電気的に接続するとともに前記第１筐体に配置される第３正極集電部と、
前記複数のセルスタックのうち前記第４セルスタック群の前記正極同士を電気的に接続するとともに前記第２筐体に配置される第４正極集電部とを備え、
前記第３負極集電部と前記第４負極集電部とを電気的に分離して前記第３負極集電部と前記第４正極集電部とを電気的に接続することにより、前記第３セルスタック群と前記第４セルスタック群とが直列接続された経路を形成し、
前記第１負極集電部と前記第４負極集電部とを電気的に接続するとともに前記第２正極集電部と前記第３正極集電部とを電気的に接続することにより、前記第１セルスタック群と前記第２セルスタック群とを直列接続した第１経路と前記第３セルスタック群と前記第４セルスタック群とを直列接続した第２経路とを並列接続した経路を形成した請求項１または請求項２に記載の燃料電池装置。 A third negative electrode current collector disposed in the second housing while electrically connecting the negative electrodes of a third cell stack group disposed in a third region in the horizontal plane of the plurality of cell stacks; ,
A fourth negative electrode current collector for electrically connecting the negative electrodes of a fourth cell stack group disposed in a fourth region in the horizontal plane among the plurality of cell stacks and disposed in the first housing; ,
A third positive electrode current collector for electrically connecting the positive electrodes of the third cell stack group among the plurality of cell stacks and disposed in the first housing;
A fourth positive current collector disposed in the second casing and electrically connecting the positive electrodes of the fourth cell stack group among the plurality of cell stacks;
Electrically separating the third negative electrode current collector and the fourth negative electrode current collector and electrically connecting the third negative electrode current collector and the fourth positive electrode current collector; Forming a path in which a three-cell stack group and the fourth cell stack group are connected in series;
By electrically connecting the first negative current collector and the fourth negative current collector and electrically connecting the second positive current collector and the third positive current collector, A path in which a first path in which one cell stack group and the second cell stack group are connected in series and a second path in which the third cell stack group and the fourth cell stack group are connected in series is connected in parallel is formed. The fuel cell device according to claim 1 or 2 . 第１燃料電池装置と第２燃料電池装置とを有する燃料電池システムであって、
前記第１燃料電池装置が、
正極と負極とを有する燃料電池を構成する筒状の複数の第１セルスタックと、
該複数の第１セルスタックのそれぞれを該第１セルスタックの中心軸が鉛直方向に延びかつ水平面内で隣接した状態で配置されるように支持するとともに前記複数の第１セルスタックに燃料ガスを供給する燃料ガス供給室を形成する第１筐体と、
前記複数の第１セルスタックのそれぞれを該第１セルスタックの中心軸が鉛直方向に延びかつ水平面内で隣接した状態で配置されるように支持するとともに前記複数の第１セルスタックから排出される排燃料ガスを集約する燃料ガス排出室を形成する第２筐体と、
前記複数の第１セルスタックのうち前記水平面内の第１領域に配置される第１セルスタック群の前記負極同士を電気的に接続するとともに前記第１筐体に配置される第１負極集電部と、
前記複数の第１セルスタックのうち前記水平面内の第２領域に配置される第２セルスタック群の前記負極同士を電気的に接続するとともに前記第１筐体に配置される第２負極集電部と、
前記複数の第１セルスタックのうち前記第１セルスタック群の前記正極同士を電気的に接続するとともに前記第２筐体に配置される第１正極集電部と、
前記複数の第１セルスタックのうち前記第２セルスタック群の前記正極同士を電気的に接続するとともに前記第２筐体に配置される第２正極集電部とを有し、
前記第２燃料電池装置が、
正極と負極とを有する燃料電池を構成する筒状の複数の第２セルスタックと、
該複数の第２セルスタックのそれぞれを該第２セルスタックの中心軸が鉛直方向に延びかつ水平面内で隣接した状態で配置されるように支持するとともに前記複数の第２セルスタックに燃料ガスを供給する燃料ガス供給室を形成する第３筐体と、
前記複数の第２セルスタックのそれぞれを該第２セルスタックの中心軸が鉛直方向に延びかつ水平面内で隣接した状態で配置されるように支持するとともに前記複数の第２セルスタックから排出される排燃料ガスを集約する燃料ガス排出室を形成する第４筐体と、
前記複数の第２セルスタックのうち前記第１領域に配置される第３セルスタック群の前記負極同士を電気的に接続するとともに前記第３筐体に配置される第３負極集電部と、
前記複数の第２セルスタックのうち前記第２領域に配置される第４セルスタック群の前記負極同士を電気的に接続するとともに前記第３筐体に配置される第４負極集電部と、
前記複数の第２セルスタックのうち前記第３セルスタック群の前記正極同士を電気的に接続するとともに前記第４筐体に配置される第３正極集電部と、
前記複数の第２セルスタックのうち前記第４セルスタック群の前記正極同士を電気的に接続するとともに前記第４筐体に配置される第４正極集電部とを有し、
前記第１負極集電部と前記第２負極集電部とを電気的に分離して前記第１正極集電部と前記第３負極集電部とを電気的に接続することにより、前記第１セルスタック群と前記第３セルスタック群とが直列接続された第１経路を形成し、
前記第２負極集電部と前記第１負極集電部とを電気的に分離して前記第２正極集電部と前記第４負極集電部とを電気的に接続することにより、前記第２セルスタック群と前記第４セルスタック群とが直列接続された第２経路とを形成し、
前記複数の第１セルスタック及び前記複数の第２セルスタックが配置される前記水平面内の配置領域は、長辺と短辺とを有する矩形状であり、
前記第１領域は前記配置領域の長辺方向の中央部分と短辺方向の中央部分とを含む領域であり、前記第２領域は前記第１領域の周辺の領域である燃料電池システム。 A fuel cell system having a first fuel cell device and a second fuel cell device,
The first fuel cell device is
A plurality of cylindrical first cell stacks constituting a fuel cell having a positive electrode and a negative electrode;
Each of the plurality of first cell stacks is supported so that the central axis of the first cell stack extends in the vertical direction and is adjacent in a horizontal plane, and fuel gas is supplied to the plurality of first cell stacks. A first housing forming a fuel gas supply chamber to be supplied;
Each of the plurality of first cell stacks is supported so that the central axis of the first cell stack extends in the vertical direction and is adjacent to each other in a horizontal plane, and is discharged from the plurality of first cell stacks. A second housing forming a fuel gas discharge chamber for collecting exhaust fuel gas;
Among the plurality of first cell stacks, the first negative electrode current collector is disposed in the first housing while electrically connecting the negative electrodes of the first cell stack group disposed in the first region in the horizontal plane. And
Among the plurality of first cell stacks, the second negative electrode current collector is disposed in the first housing while electrically connecting the negative electrodes of the second cell stack group disposed in the second region in the horizontal plane. And
A first positive electrode collector part disposed on the second housing while electrically connecting the positive poles of the first cell stack group among the plurality of first cell stack,
A second positive current collector that electrically connects the positive electrodes of the second cell stack group among the plurality of first cell stacks and is disposed in the second housing;
The second fuel cell device comprises:
A plurality of cylindrical second cell stacks constituting a fuel cell having a positive electrode and a negative electrode;
Each of the plurality of second cell stacks is supported such that the central axis of the second cell stack extends in the vertical direction and is adjacent in a horizontal plane, and fuel gas is supplied to the plurality of second cell stacks. A third housing forming a fuel gas supply chamber to be supplied;
Each of the plurality of second cell stacks is supported so that the central axis of the second cell stack extends in the vertical direction and is adjacent to each other in a horizontal plane, and is discharged from the plurality of second cell stacks. A fourth housing forming a fuel gas discharge chamber for collecting exhaust fuel gas;
A third negative electrode current collector for electrically connecting the negative electrodes of the third cell stack group disposed in the first region of the plurality of second cell stacks and disposed in the third housing;
A fourth negative electrode current collector disposed in the third housing and electrically connecting the negative electrodes of the fourth cell stack group disposed in the second region of the plurality of second cell stacks;
A third positive electrode current collector for electrically connecting the positive electrodes of the third cell stack group among the plurality of second cell stacks and disposed in the fourth housing;
A fourth positive electrode current collector disposed in the fourth housing and electrically connecting the positive electrodes of the fourth cell stack group among the plurality of second cell stacks;
Electrically separating the first negative electrode current collector and the second negative electrode current collector and electrically connecting the first positive electrode current collector and the third negative electrode current collector; Forming a first path in which one cell stack group and the third cell stack group are connected in series;
Electrically separating the second negative electrode current collector and the first negative electrode current collector and electrically connecting the second positive electrode current collector and the fourth negative electrode current collector; Forming a second path in which the two-cell stack group and the fourth cell stack group are connected in series ;
The arrangement region in the horizontal plane where the plurality of first cell stacks and the plurality of second cell stacks are arranged is a rectangular shape having a long side and a short side,
The fuel cell system , wherein the first region is a region including a central portion in a long side direction and a central portion in a short side direction of the arrangement region, and the second region is a region around the first region . 第１燃料電池装置と第２燃料電池装置とを有する燃料電池システムであって、  A fuel cell system having a first fuel cell device and a second fuel cell device,
前記第１燃料電池装置が、  The first fuel cell device is
正極と負極とを有する燃料電池を構成する筒状の複数の第１セルスタックと、  A plurality of cylindrical first cell stacks constituting a fuel cell having a positive electrode and a negative electrode;
該複数の第１セルスタックのそれぞれを該第１セルスタックの中心軸が鉛直方向に延びかつ水平面内で隣接した状態で配置されるように支持するとともに前記複数の第１セルスタックに燃料ガスを供給する燃料ガス供給室を形成する第１筐体と、  Each of the plurality of first cell stacks is supported so that the central axis of the first cell stack extends in the vertical direction and is adjacent in a horizontal plane, and fuel gas is supplied to the plurality of first cell stacks. A first housing forming a fuel gas supply chamber to be supplied;
前記複数の第１セルスタックのそれぞれを該第１セルスタックの中心軸が鉛直方向に延びかつ水平面内で隣接した状態で配置されるように支持するとともに前記複数の第１セルスタックから排出される排燃料ガスを集約する燃料ガス排出室を形成する第２筐体と、  Each of the plurality of first cell stacks is supported so that the central axis of the first cell stack extends in the vertical direction and is adjacent to each other in a horizontal plane, and is discharged from the plurality of first cell stacks. A second housing forming a fuel gas discharge chamber for collecting exhaust fuel gas;
前記複数の第１セルスタックのうち前記水平面内の第１領域に配置される第１セルスタック群の前記負極同士を電気的に接続するとともに前記第１筐体に配置される第１負極集電部と、  Among the plurality of first cell stacks, the first negative electrode current collector is disposed in the first housing while electrically connecting the negative electrodes of the first cell stack group disposed in the first region in the horizontal plane. And
前記複数の第１セルスタックのうち前記水平面内の第２領域に配置される第２セルスタック群の前記負極同士を電気的に接続するとともに前記第１筐体に配置される第２負極集電部と、  Among the plurality of first cell stacks, the second negative electrode current collector is disposed in the first housing while electrically connecting the negative electrodes of the second cell stack group disposed in the second region in the horizontal plane. And
前記複数の第１セルスタックのうち前記第１セルスタック群の前記正極同士を電気的に接続するとともに前記第２筐体に配置される第１正極集電部と、  A first positive current collector that electrically connects the positive electrodes of the first cell stack group among the plurality of first cell stacks and is disposed in the second housing;
前記複数の第１セルスタックのうち前記第２セルスタック群の前記正極同士を電気的に接続するとともに前記第２筐体に配置される第２正極集電部とを有し、  A second positive current collector that electrically connects the positive electrodes of the second cell stack group among the plurality of first cell stacks and is disposed in the second housing;
前記第２燃料電池装置が、  The second fuel cell device comprises:
正極と負極とを有する燃料電池を構成する筒状の複数の第２セルスタックと、  A plurality of cylindrical second cell stacks constituting a fuel cell having a positive electrode and a negative electrode;
該複数の第２セルスタックのそれぞれを該第２セルスタックの中心軸が鉛直方向に延びかつ水平面内で隣接した状態で配置されるように支持するとともに前記複数の第２セルスタックに燃料ガスを供給する燃料ガス供給室を形成する第３筐体と、  Each of the plurality of second cell stacks is supported such that the central axis of the second cell stack extends in the vertical direction and is adjacent in a horizontal plane, and fuel gas is supplied to the plurality of second cell stacks. A third housing forming a fuel gas supply chamber to be supplied;
前記複数の第２セルスタックのそれぞれを該第２セルスタックの中心軸が鉛直方向に延びかつ水平面内で隣接した状態で配置されるように支持するとともに前記複数の第２セルスタックから排出される排燃料ガスを集約する燃料ガス排出室を形成する第４筐体と、  Each of the plurality of second cell stacks is supported so that the central axis of the second cell stack extends in the vertical direction and is adjacent to each other in a horizontal plane, and is discharged from the plurality of second cell stacks. A fourth housing forming a fuel gas discharge chamber for collecting exhaust fuel gas;
前記複数の第２セルスタックのうち前記第１領域に配置される第３セルスタック群の前記負極同士を電気的に接続するとともに前記第３筐体に配置される第３負極集電部と、  A third negative electrode current collector for electrically connecting the negative electrodes of the third cell stack group disposed in the first region of the plurality of second cell stacks and disposed in the third housing;
前記複数の第２セルスタックのうち前記第２領域に配置される第４セルスタック群の前記負極同士を電気的に接続するとともに前記第３筐体に配置される第４負極集電部と、  A fourth negative electrode current collector disposed in the third housing and electrically connecting the negative electrodes of the fourth cell stack group disposed in the second region of the plurality of second cell stacks;
前記複数の第２セルスタックのうち前記第３セルスタック群の前記正極同士を電気的に接続するとともに前記第４筐体に配置される第３正極集電部と、  A third positive electrode current collector for electrically connecting the positive electrodes of the third cell stack group among the plurality of second cell stacks and disposed in the fourth housing;
前記複数の第２セルスタックのうち前記第４セルスタック群の前記正極同士を電気的に接続するとともに前記第４筐体に配置される第４正極集電部とを有し、  A fourth positive electrode current collector disposed in the fourth housing and electrically connecting the positive electrodes of the fourth cell stack group among the plurality of second cell stacks;
前記第１負極集電部と前記第２負極集電部とを電気的に分離して前記第１正極集電部と前記第３負極集電部とを電気的に接続することにより、前記第１セルスタック群と前記第３セルスタック群とが直列接続された第１経路を形成し、  Electrically separating the first negative electrode current collector and the second negative electrode current collector and electrically connecting the first positive electrode current collector and the third negative electrode current collector; Forming a first path in which one cell stack group and the third cell stack group are connected in series;
前記第２負極集電部と前記第１負極集電部とを電気的に分離して前記第２正極集電部と前記第４負極集電部とを電気的に接続することにより、前記第２セルスタック群と前記第４セルスタック群とが直列接続された第２経路とを形成し、  Electrically separating the second negative electrode current collector and the first negative electrode current collector and electrically connecting the second positive electrode current collector and the fourth negative electrode current collector; Forming a second path in which the two-cell stack group and the fourth cell stack group are connected in series;
前記第１領域に配置される第１セルスタックの数が、前記第２領域に配置される第１セルスタックの数よりも多く、前記第１領域に配置される第２セルスタックの数が、前記第２領域に配置される第２セルスタックの数よりも多い燃料電池システム。  The number of first cell stacks disposed in the first region is greater than the number of first cell stacks disposed in the second region, and the number of second cell stacks disposed in the first region is The fuel cell system having more than the number of second cell stacks arranged in the second region.
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