JPH04119957U - 燃料電池 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 断熱性能を向上させつつ、断熱材の厚みを薄
くして薄型の燃料電池を提供する。 【構成】 反射板１５，５４内に設けた多層の反射板１
５，５４によつて輻射熱を防ぎ、本体６を真空とするこ
とによつて対流を防いで断熱する。 【効果】 断熱材の占める容積を小さくできるので、全
体として単位面積当りの出力を大きくできる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、固体燃料電池に関し、特にその断熱構造に係る。

【０００２】

【従来の技術】

図１０は従来の固体燃料電池の構造を示しており、この燃料電池は、燃料改質 装置Ｘにより燃料（炭化水素）を水素、一酸化炭素に改質させた後、燃料電池セ ルＹにて水素、一酸化炭素と酸化剤（空気）とを反応させて電気を発生する。

【０００３】 そして、固体燃料電池の燃料改質部内部温度は１１００〜１５００℃の高温で あり、これを断熱材料によつてケースの表面温度を室温＋５０℃程度になるよう にしなければならないため、三層の薄い断熱材１，２，３と、外側に厚い断熱材 ４とを設け、その外側をケース５で覆つている。すなわち、外側の断熱材４の厚 さを厚くする（例えば、２０ｃｍ）ことによつて熱伝導量を少なくし、ケースの 表面温度を降下させる構造としいる。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

係る従来技術によると、固体燃料電池自体が大型化するばかりか、断熱材の占 める容積が大きいため、全体として単位体積当りの出力が小さくなつている。す なわち、断熱性能のよい固体燃料電池の開発が課題となつている。

【０００５】 本考案は、上記に鑑み、断熱材を薄くして断熱材の占める容積を小さくするこ とで、全体として単位面積当りの出力を大きくし、しかも断熱性能を向上させ得 る薄型の燃料電池の提供を目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

本考案による課題解決手段は、図１ないし図９の如く、燃料電池本体６内に、 燃料を水素、一酸化炭素に改質させる燃料改質装置Ｘと、該燃料改質装置Ｘで得 た水素、一酸化炭素と、酸化剤とを反応させ電気を取り出す燃料電池セルＹとを 備えた燃料電池において、前記本体６は、内ケース１４と外ケース１６とから成 り、該内ケース１４と外ケース１６との間に、反射面を内側に向けた多層の反射 板１５，５４が設けられ、内ケース１４と外ケース１６との間の密封空間は、真 空状態とされたものである。

【０００７】

【作用】

上記課題解決手段において、本体６内に供給された燃料は燃料改質装置Ｘにて 水素、一酸化炭素に改質されて燃料電池セルＹに送り込まれ、燃料電池セルＹ内 で酸化剤と反応させることにより電気を発生する。このとき、本体６内の温度は 、燃料電池セルで１０００℃、燃料改質部で１１００〜１５００℃程度になるか ら、本体６の表面温度を室温＋５０℃程になるようにしなければならない。

【０００８】 そこで、本考案では、内ケース１４と外ケース１６との間に、反射面を内側に 向けた多層の反射板１５，５４を設け、さらに内ケース１４と外ケース１６との 密封空間を、真空状態としているから、反射板１５，５４によつて輻射熱を防止 し、真空によつて対流を防ぐことができる。

【０００９】 したがつて、従来のように断熱材を厚くすることなく、熱伝導量をを少なくし て本体６の表面温度を降下させて従来と同等以上の断熱性能を得ることができる 。しかも、断熱材の占める容量は小さくなるから、全体として単位面積当りの出 力を大きい薄い固体燃料電池を提供できる。

【００１０】

【実施例】

以下、本考案の一実施例を図１ないし図９に基づいて説明する。

【００１１】 図１は本考案の一実施例に係る燃料電池に構造を示す図、図２は図１のＢ矢視 断面図、図３は図１のＡ矢視断面図、図４は図１のＣ部拡大図、図５は図１のＤ 部拡大図、図６は図１のＥ部拡大図、図７は図１のＦ部拡大図、図８は図１のＧ 部拡大図、図９は燃料電池の原理図である。

【００１２】 図示の如く、本実施例の固体燃料電池は、燃料電池本体６内に、外部から供給 された燃料（炭化水素）を改質触媒にて水素、一酸化炭素に改質させる燃料改質 装置Ｘと、該燃料改質装置Ｘで得た水素、一酸化炭素と、外部から供給された酸 化剤（空気）とを反応させて電気を取り出す燃料電池セルＹとを備えており、断 熱性能を向上させつつ薄型かつ単位面積当りの出力を大きくするため、その断熱 構造を改良したものである。

【００１３】 前記本体６は、図１〜３の如く、円筒形の内ケース１４および、これと間隔を おいて設けられた外ケース１６から成る。該本体６の内部は、図１の如く、仕切 板７ａ，７ｂにより下部から上部にかけて電池室１０Ａ、燃焼室１０Ｂ、ボイラ ー室１０Ｃと順次区画されている。そして、電池室１０Ａには、燃料電池セルＹ と、該燃料電池セルＹの作動温度（約１０００℃）を到達させるための昇温ヒー タ（電気ヒータ）Ｈとが配されている。燃焼室１０Ｂには、燃料改質装置Ｘと、 外部から供給された酸化剤を燃料電池セルＹの作動温度に近い状態で燃料電池セ ルＹに送り出すための酸化剤加熱装置Ｋとが配されている。また、ボイラー室１ ０は、軟水が貯水されており、燃料電池セルＹから発生した排気が蛇行管Ｔを通 過することにより熱交換されて外部に排出されるよう構成されている。

【００１４】 次に、本実施例の断熱構造について説明する。

【００１５】 燃料電池セルＹのある本体６内部の断熱は、内ケース１４と各室１０Ａ，１０ Ｂ，１０Ｃとの間に断熱材１１，１２，１３が介装され、この３層の断熱材１１ ，１２，１３にて断熱している。さらに、前記内ケース１４と外ケース１６の間 に複数（例えば、５枚〜１０枚）の反射板１５が表面を内側に向けた状態で配設 されている。該反射板１５は、表面を鏡面に仕上げた薄い板である。

【００１６】 そして、各反射板１５の間および内ケース１４並びに外ケース１６との間には 、図４のように間隙１７を置き、この間隙１７は真空状態としている。なお、隙 間１７を維持するために、例えば、スペーサ（断熱テープ）１８（図６参照）を 適当な間隔で張り付けることによつて隙間を保持している。なお、内ケース１４ と外ケース１６との間の空間寸法は、例えば４ｃｍ〜５ｃｍである。

【００１７】 内ケース１４および外ケース１６の上端部は、図４に示すように、内ケース１ ４を上部内フランジ２５に接続し、外ケース１６を上部外フランジ２０に接続し てそれぞれ気密構造とされている。そして、上部外フランジ２０および上部内フ ランジ２５には、それぞれにオーリング溝を設けてこれにオーリング２１，２２ を嵌め込み、押え板２３で押えて真空を保持する構造とされている。また、外ケ ース１６には、図５に示すように、真空ポンプＰ（図９参照）に接続される真空 口３０を設け、真空口３０の位置に相対する各反射板１５には連通孔３１を設け て真空にしやすくしている。

【００１８】 また、本体６の燃焼蓋１０Ｂと対応する位置には、図６の如く、計測ノズル４ ０が設けられており、このノズル４０に計測器を接続して燃焼室１０Ｂ内の温度 を計測できるよう、内部へ向け貫通孔４１が断熱材１１，１２，１３に設けられ ている。ノズル４０は、内ケース１４および外ケース１６に溶接して気密を保持 している。

【００１９】 一方、内ケース１４および外ケース１６の底部は、図７に示すように、内ケー ス１４および外ケース１６の下端部を下部フランジ５０に溶接している。そして 、下部フランジ５０と、下部フランジ５０の下に配された下部蓋板５７との間に は、複数層の反射板５４を鏡面を内側に向けて設け、各反射板５４間および反射 板５４と下部フランジ５０並びに反射板５４と下部蓋板５７の間は間隙５５を置 き、この間隙を真空にしている。

【００２０】 前記下部フランジ５０の適所には連通孔５３を設け、また反射板５４にも適所 に連通孔５６を設け、真空口３０から中の気体を排出したとき、下部フランジ５ ０と下部蓋板５７の間も真空になるような構造にしている。

【００２１】 また、底部計測ノズル６０は、図８に示すように、一端を下部フランジ５０に 溶接し他端を自由にしている。これにより、計測ノズル６０から計測口６１を介 し電池室１０Ａへ連通して計測器具を挿入して電池室１０Ａの温度を計測するこ とができる。

【００２２】 さらに、下部フランジ５０と下部蓋板５７の間に反射板５４を挿着後、計測ノ ズル６０にパツキング６２を装着し、押え板６３を介しボルト６４で締め付け、 計測ノズル６０と下部蓋板５７の間の気密を保持する構造としている。

【００２３】 上記構成において、図９の如く、本体６内に供給された燃料は燃料改質装置Ｘ にて水素、一酸化炭素に改質されて燃料電池セルＹに送り込まれ、燃料電池セル Ｙ内で酸化剤と反応させることにより電気を発生する。このとき、本体６内の温 度は、燃料電池セルで１０００℃、燃焼室で１１００〜１５００℃程度になるか ら、本体６の表面温度を室温＋５０℃程になるようにしなければならない。なお 、図９中、Ｍは負荷である。

【００２４】 そこで、本実施例では、図１の如く、内ケース１４と外ケース１６との間、お よび本体６の底部では下部フランジ５０と下部蓋板５７との間に、鏡面を内側に 向けた複数層の反射板１５，５４を設け、内ケース１４と外ケース１６および下 部フランジ５０と下部蓋板５７との密封空間を、真空ポンプＰにて真空状態とし ているから、反射板１５，５４によつて輻射熱を防止し、真空によつて対流を防 ぐことができる。

【００２５】 したがつて、従来のように薄い断熱材１１，１２，１３に加えてその外側に厚 い断熱材を設けることなく、熱伝導量をを少なくして本体６の表面温度を降下さ せて従来と同等以上の断熱性能を得ることができる。しかも、断熱材の占める容 量は小さくなるから、全体として単位面積当りの出力を大きい薄い固体燃料電池 を提供できる。

【００２６】 なお、本体６内の排熱は排熱回収装置にて回収され給湯、暖房等に利用され、 排ガスは排ガス回収器にて回収される。

【００２７】 なお、本考案は、上記実施例に限定されるものではなく、本考案の範囲内で上 記実施例に多くの修正および変更を加え得ることは勿論である。

【００２８】 例えば、上記実施例において、各ケースを有底円筒形としてもよい。

【００２９】

【考案の効果】

以上の説明から明らかな通り、本考案によると、本体を構成する内ケースと外 ケースとの間に反射面を内側に向けた多層の反射板を設け、内ケースと本体との 密封空間を真空とすることで、反射板によつて輻射熱を防止し、真空によつて対 流を防ぐことができるから、断熱部全体の厚みを従来の半分程度に減少させても 従来と同等以上の断熱性能を得、しかも断熱材全体の容積を著しく小さくできる から、全体として単位面積当りの出力を大きくした薄型の燃料電池を提供するこ とができるといつた優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本考案の一実施例に係る燃料電池に構造
を示す図である。

【図２】図２は図１のＢ矢視断面図である。

【図３】図３は図１のＡ矢視断面図である。

【図４】図４は図１のＣ部拡大図である。

【図５】図５は図１のＤ部拡大図である。

【図６】図６は図１のＥ部拡大図である。

【図７】図７は図１のＦ部拡大図である。

【図８】図８は図１のＧ部拡大図である。

【図９】図９は燃料電池の原理図である。

【図１０】図１０は従来の燃料電池の構造を示す図であ
る。

【符号の説明】

６ 本体 １４ 内ケース １５，５４ 反射板 １６ 外ケース Ｘ 燃料改質装置 Ｙ 燃料電池セル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 大北 盛太 大阪市此花区桜島１丁目４番６号 日立造 船エンジニアリング株式会社内 (72)考案者 音揃 卓 大阪市此花区桜島１丁目４番６号 日立造 船エンジニアリング株式会社内 (72)考案者 山口 利文 大阪市此花区桜島１丁目４番６号 日立造 船エンジニアリング株式会社内 (72)考案者 宮脇 長生 東京都港区浜松町２丁目11番16号

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃料電池本体内に、燃料を水素、一酸化
   炭素に改質させる燃料改質装置と、該燃料改質装置で得
   た水素、一酸化炭素と、酸化剤とを反応させ電気を取り
   出す燃料電池セルとを備えた燃料電池において、前記本
   体は、内ケースと外ケースとから成り、該内ケースと外
   ケースとの間に、反射面を内側に向けた多層の反射板が
   設けられ、内ケースと外ケースとの間の密封空間は、真
   空状態とされたことを特徴とする燃料電池。