JPS61133577A - Fuel cell - Google Patents

Fuel cell

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JPS61133577A
JPS61133577A JP59254110A JP25411084A JPS61133577A JP S61133577 A JPS61133577 A JP S61133577A JP 59254110 A JP59254110 A JP 59254110A JP 25411084 A JP25411084 A JP 25411084A JP S61133577 A JPS61133577 A JP S61133577A
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JP
Japan
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tank
cell stack
fuel cell
unit
cell
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JP59254110A
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Japanese (ja)
Inventor
Kazunari Ihara
井原 和成
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/24Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/2465Details of groupings of fuel cells
    • H01M8/247Arrangements for tightening a stack, for accommodation of a stack in a tank or for assembling different tanks
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
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    • H01M8/249Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells comprising two or more groupings of fuel cells, e.g. modular assemblies
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    • Y02E60/50Fuel cells
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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Abstract

PURPOSE:To obtain a low cost, compact fuel cell whose transportation is easy, exchange and connection of a unit are easy by connecting a plurality of units each of which comprises a tank, a cell stack and a reaction gas duct to form a fuel cell. CONSTITUTION:A cell stack 9 obtained by stacking unit cells in a square pole is accommodated in a lateral type cylindrical tank 23. Connecting pipes 24 such as reaction gas supply and discharge pipes or cooling water supply and discharge pipes are connected to manifolds 10 of four sides of the cell stack 9. The cell stack 9 is fixed through a base 26 and a vibration preventer 27 in the lateral type cylindrical tank 23. A plurality of unit cells are fixed with bolts 29 of flanges 23c and one end of end units is sealed with blind covers. The other end is connected to a fuel cell control system through connecting fittings 32 of a cover 31b to form a fuel cell power generating system. Thereby, increase in unit capacity is made possible and costs of transportation and manufacturing are decreased. Moreover, check on troubles is easy.

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の技術分野] 本発明は、タンク内に収納したセルスタックを1ユニッ
トとし、これを複数ユニット連結して成る燃料電池に関
するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field of the Invention] The present invention relates to a fuel cell in which a cell stack housed in a tank constitutes one unit, and a plurality of these units are connected.

し発明の技術的背理] 燃料電池は、燃料の持つ化学エネルギーを電気化学プロ
セスで酸化させることにより、酸化反応に伴って放出さ
れるエネルギーを直接電気エネルギーに変換する装置で
ある。この燃料電池を用いた発電プラントは、比較的小
さな規模でも発電の熱効率が40〜50%にも達し、新
鋭火力をはるかにしのぐと期待されている。さらに、近
年大きな社会問題になっている公害要因であるSOx。
Technical Background of the Invention] A fuel cell is a device that oxidizes the chemical energy of fuel through an electrochemical process, thereby directly converting the energy released as a result of the oxidation reaction into electrical energy. Power generation plants using fuel cells are expected to achieve a thermal efficiency of 40 to 50% even on a relatively small scale, far exceeding new thermal power plants. Furthermore, SOx is a pollution factor that has become a major social problem in recent years.

NOxの排出が極めて少ない、発電装置内に燃焼サイク
ルを含まないので大量の冷却水を必要としない、振動音
が小さいなど、原理的に高いエネルギー変換効率が期待
できると共に、騒音・排ガス等の環境問題が少なく、さ
らに、負荷変動に対して応答性が良い等の特長があるこ
とがら、その開発、実用化の研究に期待と関心が寄せら
れている。
In principle, high energy conversion efficiency can be expected due to extremely low NOx emissions, no combustion cycle is included in the power generation equipment, so large amounts of cooling water are not required, and vibration noise is small. Because it has few problems and has good responsiveness to load fluctuations, there are expectations and interest in research into its development and practical application.

また、この燃わ]電池発電システムは、モジュール化す
ることができるので建設工事期間が短いという特徴もあ
る。さらに燃わ1電池本体の排熱温度が給湯等の熱源と
して利用できる範囲にあり、熱供給発電システムを作る
ことができるなど高効率であるため、将来火力発電の一
部代替え用大形発電システムとしても11侍と関心が寄
せられている。
Another feature of this battery power generation system is that it can be modularized, so the construction period is short. Furthermore, the exhaust heat temperature of the combustion battery is within the range that can be used as a heat source for hot water supply, etc., and it is highly efficient, making it possible to create a heat supply power generation system, so it can be used as a large-scale power generation system to partially replace thermal power generation in the future. There is also a lot of interest in the 11 Samurai.

この様な燃料電池発電プラントのうち小規模のものはす
でに試作され、実験運転の段階に入っている。しかし、
大容量の燃料電池発電プラントの実用化への最大の技術
的問題点は、単器容量の増加による個々の燃オ′![電
池の小型化と、多数台の燃料電池をいかに効率良く配設
して、その限られた数年の寿命に対応できるJ:うに保
守、交換が容易に行え、さらに、その据付スペースを縮
小化し、燃料ガス冷却系統の各種多数の配管の接続系統
をいかに効率化できるかにかかっている。
A small-scale fuel cell power generation plant of this type has already been prototyped and is in the stage of experimental operation. but,
The biggest technical problem in the practical application of large-capacity fuel cell power generation plants is the increase in individual fuel cell capacity due to the increase in unit capacity. [By miniaturizing batteries and efficiently arranging a large number of fuel cells to support their limited lifespan of several years, maintenance and replacement are easy, and the installation space is reduced. It depends on how efficient the connection system of the various pipes in the fuel gas cooling system can be.

ざて、この様な燃料電池の原理を示す断面模型図を第3
図に示した。即ち、−組の多孔質電極1の間に、リン酸
等の電解液を含浸さぜた電解質層2を介在させて単電池
を形成し、この単電池の両端面に水素ガスHと空気Aを
連続して供給する。
The third section is a cross-sectional model diagram showing the principle of such a fuel cell.
Shown in the figure. That is, a single cell is formed by interposing an electrolyte layer 2 impregnated with an electrolytic solution such as phosphoric acid between the - set of porous electrodes 1, and hydrogen gas H and air A are placed on both end surfaces of the single cell. is supplied continuously.

この様にすると、反応生成物及び反応残余物りが外部に
連続して除去されるので発電が長期にわたり継続される
In this way, reaction products and reaction residues are continuously removed to the outside, so power generation can be continued for a long period of time.

ま1j1この様な燃わ1電池の基本的な構成は、第74
図に示す通りである。即ち、電解質マトリック丁゛;。
The basic structure of such a combustion battery is the 74th
As shown in the figure. That is, the electrolyte matrix.

)ス層3の両側に正極を及び負極5が配設されて四角系
の板状をなす単電池が構成され、この単電池を発電装置
として使用するために、多数の単電池が直列に結合され
て積層されているが、これら単電池の間には、ガスを供
給するだめの溝を設けたインクコネクタ6が配設され、
前記単電池と交互に積重ねられている。この溝付インタ
コネクタ6には、対向する二側縁に開口する複数の溝が
設りられており、−側面の溝を流路とする水素ガス流路
7と、他の側面の溝を流路とする空気流路8は、互いに
直行する方向に配列されている。
) A positive electrode and a negative electrode 5 are arranged on both sides of the base layer 3 to form a square plate-shaped unit cell, and in order to use this unit cell as a power generation device, a large number of unit cells are connected in series. An ink connector 6 having a groove for supplying gas is disposed between these single cells.
The cells are stacked alternately with the single cells. This grooved interconnector 6 is provided with a plurality of grooves that open on two opposite side edges, and a hydrogen gas flow path 7 that uses the groove on the - side as a flow path and a hydrogen gas flow path that uses the groove on the other side as a flow path. The air flow paths 8 are arranged in directions perpendicular to each other.

ところで、現在開発が進められている燃料電池Nは、第
5図(A)(B)に示す如く、上記の様な単電池を四角
柱状に複数個積層してレルスタック9が構成され、その
四周の側面には反応ガス供給用のマニホールド10が取
付けられている。このマニホールド10には、それぞれ
水素ガス供給管11、水素ガス排出管12、空気供給管
13及び空気排出管14が接続されており、水素ガス及
び空気は、セルスタック9内を矢印A、Bの方向に流れ
る様に設計されている。また、セルスタック9の運転温
度は高い方が反応論的には好ましいが、構成材お1の耐
熱性や電解質の蒸気圧等の制約から200’ C前後に
維持することが望ましい。
By the way, in the fuel cell N currently under development, as shown in FIG. A manifold 10 for supplying reaction gas is attached to the side surface of the reactor. A hydrogen gas supply pipe 11, a hydrogen gas discharge pipe 12, an air supply pipe 13, and an air discharge pipe 14 are connected to this manifold 10, respectively, and the hydrogen gas and air are passed through the cell stack 9 in the direction of arrows A and B. It is designed to flow in the same direction. Further, although a higher operating temperature of the cell stack 9 is preferable in terms of reaction theory, it is desirable to maintain it at around 200'C due to constraints such as the heat resistance of the constituent materials 1 and the vapor pressure of the electrolyte.

従って、セルスタック9内に埋設された導管内に冷却水
を循環させて、燃わl電池起動時の加熱と、運転中に発
生する熱を冷部している。即ち、この型の燃料電池では
、第5図(A>に示した様に、冷加水供給管15及び冷
却水排出管16が配設され、冷却水はセルスタック9内
を破線Cの様に循環している。さらに、燃料電池の出力
は直流で、セルスタック9の上下端に配設された電力端
子(正極)17、電力端子(負極)18から、接続導体
1つ及びブッシング20を介してタンク21外に引出さ
れる。
Therefore, cooling water is circulated in a conduit buried in the cell stack 9 to cool the heating during startup of the combustible battery and the heat generated during operation. That is, in this type of fuel cell, as shown in FIG. Furthermore, the output of the fuel cell is direct current, which is supplied from the power terminal (positive electrode) 17 and the power terminal (negative electrode) 18 disposed at the upper and lower ends of the cell stack 9 via one connecting conductor and the bushing 20. and is pulled out of the tank 21.

以上、説明した様な燃料電池の中身は、タンク21内に
収納され、タンク21内には、マニホールド10やその
伯からの反応ガスの漏れを抑制するために窒素ガス等が
封入されている。そして、セルスタック9を適切な温度
に保持するためと、運転中の発生熱を外部に放散するこ
となく冷却管を通じて有効に利用するため、タンク21
の内面などに保温材22が取付けられている。
The contents of the fuel cell as described above are stored in a tank 21, and nitrogen gas or the like is sealed in the tank 21 to suppress leakage of reaction gas from the manifold 10 and its parts. In order to maintain the cell stack 9 at an appropriate temperature and to effectively utilize the heat generated during operation through cooling pipes without dissipating it to the outside, a tank 21 is installed.
A heat insulating material 22 is attached to the inner surface of the housing.

[背景技術の問題点] ところで、第5図(A)(B)に示した様な燃料電池に
おいては、イの単器容量は単電池面積とその積層個数に
比例する。しかし、単電池を構成する多孔質電極板は、
全面均一な厚さに成形する製作上の制約や、脆い材質で
あることからの積層作業の制約、さらには、全面均一な
締付力が得られにくい等の制約J:す、その面積を大幅
に増大りることは困Nであり、また単電池の積層個数も
輸送上の制約或いは積層作業の制約等のため限界がある
ことより、セルスタック1個当1ζりの容量は200〜
500kwに抑制される。従って、大容量の燃料電池発
電プラントの実用化に際しては、数十個或いは数百側の
燃)”l電池を(7)設する必要がある。
[Problems with Background Art] Incidentally, in the fuel cells shown in FIGS. 5(A) and 5(B), the unit capacity (A) is proportional to the unit cell area and the number of stacked units. However, the porous electrode plates that make up the cell are
There are manufacturing constraints such as molding to a uniform thickness on the entire surface, constraints on lamination work due to the brittle material, and further constraints such as difficulty in obtaining uniform tightening force on the entire surface. It is difficult to increase the number of cell stacks, and there is a limit to the number of single cells stacked due to transportation constraints or stacking work constraints, so the capacity per 1ζ cell stack is 200 ~
It is suppressed to 500kw. Therefore, in order to put a large-capacity fuel cell power generation plant into practical use, it is necessary to install several tens or hundreds of fuel cells (7).

ところが、従来の燃料電池は、セルスタックを構成する
単電池の面積を極力大きなものとし、またその積層枚数
を増加することで、その容量の119大を計ったもので
あって、この様な大型のセルスタックをその外形に合せ
た容量の1個のタンク内に収納したものであった。そし
て、この様な個々の燃わ1電池をタンク外部に引出した
ブッシングを介して複数個接続することで、大容量の発
電装置を得ていた。
However, in conventional fuel cells, the area of the single cells that make up the cell stack is made as large as possible, and the number of stacked cells is increased to increase the capacity to 119. The cell stack was housed in a single tank with a capacity that matched the external shape of the cell stack. A large-capacity power generation device was obtained by connecting a plurality of such individual combustion cells via bushings drawn out from the tank.

そのため、従来の燃わ1電池では、セルスタックがそれ
ぞれ独立したタンクに収納され各タンク間を接続する冷
却水や反応ガスの配管が多くなって装置全体の構造が複
Wlt化し、据付スペースの増大を招くと共に、その点
検保守作業も困難になる欠点があった。特に燃料電池は
寿命が数年とされているのと、多台数の中の一台の1−
ラブルの際に、部分的台数単位で交換の必要が生ずる場
合も多く、その場合接続個所が非常に複雑で多大の時間
を要づる。イして、これらが数十個、数百側併設される
場合に発電システム全体の建設コス1〜にも大きく影響
する。
For this reason, in conventional combustible batteries, each cell stack is housed in an independent tank, and there are many pipes for cooling water and reactant gas connecting each tank, making the overall structure of the device multi-Wlt and increasing the installation space. This has the disadvantage that it also makes inspection and maintenance work difficult. In particular, fuel cells are said to have a lifespan of several years, and one of the many
In the event of a problem, it is often necessary to replace parts of the unit in units of units, and in that case, the connection points are extremely complicated and take a lot of time. Therefore, when tens or hundreds of these are installed side by side, the construction cost of the entire power generation system will be greatly affected.

[発明の目的] 本発明は」−]ボの如き欠点を解消せんとして提案され
たもので、その目的はタンクとセルスタックと両者を接
続する反応ガスダクト又は冷却水配管などからなる燃料
電池を1ユニツ1−として複数ユニッl〜を同時連結す
ることにより、輸送が容易で現地据付スペースも小さく
現地での多台数(51設接続引立が簡単であり、ざらに
は燃オ′々1電池の寿命及び1〜ラブルに対応して容易
に交換でき、しかも輸)ス及び製造コストの低い安価で
コンパクトa燃料電池を提供することにある。
[Purpose of the Invention] The present invention was proposed in order to solve the above drawbacks, and its purpose is to integrate a fuel cell consisting of a tank, a cell stack, and a reactant gas duct or cooling water pipe connecting the two into one. By connecting multiple units at the same time as Unit 1-, transportation is easy, the installation space on site is small, and a large number of units can be installed on site (51). It is an object of the present invention to provide an inexpensive and compact fuel cell that can be easily replaced in response to lifespan and troubles, and has low transport and manufacturing costs.

[発明の概要] 本発明の燃料電池は、1個の横形円筒タンク内にセルス
タックを収納し、セルスタックの四側面に配設されたマ
ニホールドに、タンク内に配置する反応ガス給排ダクト
或いは冷却水給排出管などを接続管で連結し、タンク両
端フランジと前記反応ガス及び冷却水のダクト又は配管
のフランジを共通の一体形フランジとしたものである。
[Summary of the Invention] The fuel cell of the present invention includes a cell stack housed in one horizontal cylindrical tank, and a reactant gas supply/discharge duct arranged in the tank or a manifold arranged on four sides of the cell stack. The cooling water supply and discharge pipes are connected by connecting pipes, and the flanges at both ends of the tank and the flanges of the reaction gas and cooling water ducts or piping are made into a common integral flange.

そして、この様な構成により、燃料電池の1ユニツ1〜
とすることができ、このモジュール化されたユニツl−
を任意の個数を連結させることににっで、各種配管とタ
ンクとの同時)ル結が可能となり、単位グループの容量
を大幅に増大させて個数を低減すると共に燃わ1電池の
1ユニット毎に交換、接続が簡単に行え、再組立、取り
出し調整を容易にしたものである。
With this configuration, one unit of the fuel cell is
This modularized unit l-
By connecting any number of batteries, it is possible to connect various types of piping and tanks at the same time, greatly increasing the capacity of a unit group and reducing the number of batteries, while also reducing the number of batteries per unit. It is easy to replace and connect, and it is easy to reassemble and take out and adjust.

[発明の実施例] 進んで、本発明の一実施例を第1図及び第2図に基づい
て具体的に説明する。なお、第3図乃至第5図の従来型
と同一の部材については、同−符号を何し説明は省略す
る。
[Embodiment of the Invention] Next, an embodiment of the present invention will be specifically described based on FIGS. 1 and 2. Note that the same members as those of the conventional type shown in FIGS. 3 to 5 are designated by the same reference numerals, and the explanation thereof will be omitted.

第1図において、単電池を四角柱状に植層して成るセル
スタック9が横形円筒タンク23内に収納されている。
In FIG. 1, a cell stack 9 formed by layering unit cells in a rectangular column shape is housed in a horizontal cylindrical tank 23.

セルスタック9の四側面には、反応ガス供給用或いは排
出用のマニホールド1oが配設され、このマニホールド
10にはそれぞれ反応ガス給排出管或いは冷却水給排出
管などの接続管24が連結されている。一方、横形円筒
タンク23は、横形の円筒状の胴体23 aと、胴体の
一部を使った反応ガス供給又は排出用のダク1へ23b
と、これら胴体23a1ダクl〜23b及び冷却水供給
・排出用の連結母管25との共通の連結のための独立し
た開口穴を有するフランジ23cを右する。
A manifold 1o for supplying or discharging a reactant gas is arranged on the four sides of the cell stack 9, and a connecting pipe 24 such as a reactant gas supply/discharge pipe or a cooling water supply/discharge pipe is connected to each manifold 10. There is. On the other hand, the horizontal cylindrical tank 23 has a horizontal cylindrical body 23a and a duct 23b for supplying or discharging reaction gas using a part of the body.
and a flange 23c having an independent opening hole for common connection with the body 23a1 ducts 1 to 23b and the connecting main pipe 25 for supplying and discharging cooling water.

セルスタック9はタンク23の側方開口部より挿入され
、接続管24でダクト23b及び連結母管25に接続さ
れ、前記横形円筒タンク23内に収納されたセルスタッ
ク9は、その下部に設(′Jられlこベース26とセル
スタック」二部に設けられlこ振れ止め27を介して、
横形円筒タンク23に固定されている。セルスタック9
の保温のためタンク23の外面には、 保温材28が取付けられている。
The cell stack 9 is inserted through the side opening of the tank 23 and connected to the duct 23b and the connecting main pipe 25 through the connecting pipe 24. Through the sway rest 27 provided in the second part of the cell stack and the base 26,
It is fixed to a horizontal cylindrical tank 23. cell stack 9
A heat insulating material 28 is attached to the outer surface of the tank 23 to keep it warm.

このように構成された本発明の燃オ゛31電池は、1ユ
ニットの燃料電池を、フランジ23c部分のボルト29
にJ:り複数(図では4ユニツ1〜)個締結して、支持
金物30によって基礎上に配設すると共に、両端ユニツ
1−の片端においてはメクラ用フタ31aを、細端ユニ
ット側には各種接続管接手32を有するフタ29bで密
」」することにより構成されている。そして、このフタ
29bの各種接続管接手32を介して他の燃わ1電池群
、或いは燃料電池制御系統と連結することにより、燃別
電池発電装冒を構成している。
In the fuel cell 31 of the present invention configured in this way, one unit of fuel cell is connected to the bolt 29 of the flange 23c.
At the same time, a plurality of units (4 units 1 to 1 in the figure) are fastened together and placed on the foundation using supporting hardware 30, and a blind cover 31a is attached at one end of both end units 1-, and a blank cover 31a is attached to the narrow end unit side. It is constructed by tightly fitting a lid 29b having various connecting pipe joints 32. By connecting to another fuel cell group or a fuel cell control system via various connecting pipe fittings 32 of this lid 29b, a combustion cell power generation equipment is constructed.

以上の構成によれば、タンク23は例えばトレーラ−輸
送を対象とした場合、7ランジ23bの外径寸法を輸送
限界中及び高さ制限を考慮すると約3.3mまで大きく
取ることができるので、その胴体23aの内径は3m程
度となる。一方、セルスタック9の四角柱の一辺の寸法
は、セルを構成する多孔質電極板の製作上或いは積層作
業上、また均一な締付が必要であるなどの各種制約から
、約0.6〜1m程度となる。よってセルスタック高さ
は、前記タンク胴体23aの内径寸法に収まるもので、
約2〜2.5mと大きくとることができる。セルスタッ
ク9の積層高さは、従来の縦形円筒タンク内に収める場
合、地上高制限寸法とトレーラ−荷台高さの関係から約
2.5〜3mとすることが可能であるから、本発明の燃
料電池では従来に比べて積層高さは若干低く、セルスタ
ック単位容量も高さに比例して小さくなる。しかし、タ
ンク23の連結した長さはトレーラ−の制限によりか数
mとすることができ、タンク23内に収納するセルスタ
ックからなる各ユニットは各々密接してイタ1設するの
で、その個数は4〜6個程度となる。
According to the above configuration, when the tank 23 is intended for trailer transportation, for example, the outer diameter of the seven flange 23b can be increased to about 3.3 m considering the transportation limit and height restriction. The inner diameter of the body 23a is approximately 3 m. On the other hand, the dimension of one side of the rectangular prism of the cell stack 9 is approximately 0.6 to 0.6 mm due to various constraints such as the production and lamination work of the porous electrode plates that constitute the cells, and the need for uniform tightening. It will be about 1m. Therefore, the cell stack height is within the inner diameter dimension of the tank body 23a,
It can be as large as about 2 to 2.5 m. When the cell stack 9 is housed in a conventional vertical cylindrical tank, the stacking height of the cell stack 9 can be approximately 2.5 to 3 m due to the relationship between the ground clearance limit dimension and the trailer loading platform height. In fuel cells, the stacking height is slightly lower than in the past, and the cell stack unit capacity also decreases in proportion to the height. However, the length of the connected tanks 23 can be several meters due to trailer limitations, and each unit consisting of cell stacks stored in the tank 23 is installed in close proximity, so the number of units is There will be about 4 to 6 pieces.

一方、横形円筒タンク23の中に四角柱状のセルスタッ
ク9を収納しているので、セルスタック9の」−下端部
スペースは、セル積層数によって調節可能だが、マニホ
ールド10の側面とタンク21との間のスペースは確実
に生ずるものであるから、この側方スペースを使って反
応ガス供給排出用ダクト23bの断面積を容易に大きく
確保することができるので、多数のユニットを連結接続
して端部ユニットからまとめてガスを供給するときに、
十分に均等にガスが分流し適性なガス供給となる。また
1ユニット毎に組立てるときに側方が大きく間口してい
るので、マニホード10とダクト23bとの間の接続管
2/Iの連結が容易に行え、接続構造を簡単にすること
ができる。またセルスタック上下の支えも確実に固定で
きる。さらにセルスタック9は、本発明の方式にj;っ
てトレーラ輸送可能な規模のものとするならセル積層数
は最大約300セル程度となり、これらをさらに複数ユ
ニットに連結した場合、セルの製造バラツキによって一
部特性の悪いユニットが生じて寿命が短くなることも十
分考えられるが、その場合に1ユニット毎に切り離して
他のユニットに交換することが簡単に行える。すなわち
ガス配管系統の接続がフランジ23c部で一括となって
いるため、短時間交換が可能でかつ、その悪くなったユ
ニツ1へを取り外して代替ユニットを入れなくても連続
ユニット数を減らして連結することもできるなど、トラ
ブルに対して即応性が高い。この様に1ユニットとして
モジュール化できるので、量産体制に対応でき、タンク
の接続フランジがユニット毎にあっても十分にロス1〜
低減が可能である。  ・この様に本発明の燃料電池に
おいては、複数個のセルスタックを同一タンク内にコン
パクトに収納したことにより、燃料電池単器容Mを上げ
ることができる。また、横形円筒タンクを分解すること
なく、トレーラ−輸送が可能である。タンク自体の形状
が横形円筒形であるため、輸送時或いは現地据付は時の
固定が簡単で、接続1組立、据付時間が短縮できると共
に据付所要スペースも縮小できる。さらに、1ユニット
毎の組立を基本としてこれを複数に組み合せることによ
りユニット毎の配管構成が大巾に簡略化でき、またセル
スタックの保温、配管保温をまとめて施行できるなど量
産体制ができる上に合理的構造とすることができ、輸送
コス1へ、製造コストを大幅に低減することができる。
On the other hand, since the square columnar cell stack 9 is housed in the horizontal cylindrical tank 23, the space at the lower end of the cell stack 9 can be adjusted depending on the number of stacked cells, but the space between the side of the manifold 10 and the tank 21 is adjustable. Since the space between the two units is reliably created, it is possible to easily secure a large cross-sectional area of the reaction gas supply and discharge duct 23b by using this side space. When supplying gas from the unit in bulk,
The gas is divided sufficiently evenly, resulting in an appropriate gas supply. Furthermore, since the sides have a large opening when each unit is assembled, the connection pipe 2/I between the manifold 10 and the duct 23b can be easily connected, and the connection structure can be simplified. Additionally, the upper and lower supports of the cell stack can be securely fixed. Furthermore, if the cell stack 9 is made to be of a scale that can be transported by trailer according to the method of the present invention, the maximum number of stacked cells will be about 300 cells, and if these are further connected into multiple units, manufacturing variations in the cells will be reduced. It is quite conceivable that some units may have poor characteristics due to this, resulting in a shortened lifespan, but in that case, each unit can be easily separated and replaced with another unit. In other words, since the gas piping system is connected all at once at the flange 23c, it can be replaced in a short time, and the number of consecutive units can be reduced and connected without having to remove the defective unit 1 and insert a replacement unit. They are highly responsive to problems, such as being able to quickly respond to problems. Since it can be modularized as a single unit in this way, it can be used for mass production, and even if each unit has a tank connection flange, there is sufficient loss of 1 to 1.
It is possible to reduce - In this way, in the fuel cell of the present invention, by compactly housing a plurality of cell stacks in the same tank, the single fuel cell capacity M can be increased. Further, the horizontal cylindrical tank can be transported by trailer without disassembling it. Since the shape of the tank itself is horizontal and cylindrical, it is easy to fix during transportation or on-site installation, and the connection and assembly time and installation time can be shortened, and the space required for installation can also be reduced. Furthermore, by assembling one unit at a time, but by combining multiple units, the piping configuration for each unit can be greatly simplified, and the cell stack insulation and piping insulation can be carried out at the same time, making it possible to create a mass production system. It can be made into a rational structure, and the manufacturing cost can be significantly reduced to 1 for transportation cost.

また、同一円筒タンク内に複数のセルスタックを収納し
て燃料電池が構成されているため、セルスタック高さを
ある程度低くしても単器容量を拡大できるので、個々の
セルスタックの組立が容易で、またその取付(プも簡単
となることから、品質も安定し寿命時間の延長にもつな
がる。
In addition, since a fuel cell is constructed by housing multiple cell stacks in the same cylindrical tank, the unit capacity can be expanded even if the cell stack height is reduced to a certain extent, making it easy to assemble individual cell stacks. Also, since it is easy to install, the quality is stable and the service life is extended.

[発明の効果] 以上の通り、本発明によれば、燃料電池単器容量の増大
が可能で、しかも機器の据付スペースの縮小と、輸送及
び!!I造コストを削減し、寿命およびトラブルに対し
ても即応できる多様性のある燃1’l電池を提供できる
効果がある。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, it is possible to increase the capacity of a single fuel cell unit, reduce the installation space of the equipment, and reduce transportation and! ! This has the effect of reducing production costs and providing a versatile 1'L fuel cell that can last a long time and quickly respond to problems.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の燃料電池の一実施例を示す平面図、第
2図はその断面図である。第3図は燃料電池の原理を示
づ一断面模型図、第4図は燃料電池の基本構成を示す斜
視図、第5図(A>は現在開発が進められている燃料電
池の概略構成を示す平面図、第5図(B)はその縦断面
図である。 N・・・燃わ]電池、1・・・多孔質電極、2・・・電
解質層、3・・・電解質71−リックス層、4・・・正
極、5・・・負極、6・・・溝イ」インタコネクタ、7
・・・水素カス流路、8・・・空気流路、9・・・セル
スタック、10・・・マ二ボールド、11・・・水素ガ
ス供給管、12・・・水素ガス排出管、13・・・空気
供給管、14・・・空気排出管、15・・・冷却水供給
管、1G・・・冷九り水排出管、17・・・電力端子(
正極)、18・・・電力端子(負極)、19・・・接続
導体、20・・・ブッシング、21・・・タンク、22
・・・保温材、23・・・横形円筒タンク、23a・・
・胴体、23b・・・ダク1〜.23G・・・フランジ
、24・・・接続管、25・・・冷却水管、26・・・
ベース、27・・・振れ止め、30・・・支持金物、3
1a・・・メクラ用フタ、31b・・・接続用フタ、3
2・・・接続管接手。 7317  代理人 弁理士 ロリ近 憲イ(−i (
外1名)第3図 特開昭6l−133577(6) 第 5 図(B) 7Z2 p     パ ■■ 〉r ”’1
FIG. 1 is a plan view showing an embodiment of the fuel cell of the present invention, and FIG. 2 is a sectional view thereof. Figure 3 is a cross-sectional model diagram showing the principle of a fuel cell, Figure 4 is a perspective view showing the basic configuration of a fuel cell, and Figure 5 (A> shows a schematic configuration of a fuel cell currently under development). The plan view shown in FIG. 5(B) is a longitudinal cross-sectional view thereof. Layer, 4...Positive electrode, 5...Negative electrode, 6...Groove A'' interconnector, 7
...Hydrogen waste flow path, 8...Air flow path, 9...Cell stack, 10...Manibold, 11...Hydrogen gas supply pipe, 12...Hydrogen gas discharge pipe, 13 ... Air supply pipe, 14 ... Air discharge pipe, 15 ... Cooling water supply pipe, 1G ... Cold water discharge pipe, 17 ... Power terminal (
Positive electrode), 18... Power terminal (negative electrode), 19... Connection conductor, 20... Bushing, 21... Tank, 22
...Heat insulation material, 23...Horizontal cylindrical tank, 23a...
・Body, 23b...dak 1~. 23G...flange, 24...connecting pipe, 25...cooling water pipe, 26...
Base, 27... Steady rest, 30... Support hardware, 3
1a... Lid for blanking, 31b... Lid for connection, 3
2...Connection pipe joint. 7317 Agent Patent Attorney Nori Chika Lori (-i (
1 other person) Figure 3 JP-A-6L-133577 (6) Figure 5 (B) 7Z2 p Pa ■■ 〉r ”'1

Claims (1)

【特許請求の範囲】 一対の電極間に電解質層を介在させて複数個の短形平板
状の単電池を四角柱状に積層してセルスタックを形成し
、このセルスタックをタンク内に収納してなる燃料電池
において、 両端が開口した一個の円筒形をタンクの端部にフランジ
を設けると共に、タンク側部にはセルスタック内に送入
する反応ガスダクト又は配管と冷却水配管とを設け、タ
ンク端部フランジと前記ダクト、配管のフランジとを一
体に構成し、前記タンク内にセルスタックを収納してタ
ンク側のダクト、配管と接続してこれを1ユニットとし 更にこの1ユニットを、タンク端部フランジと同時に反
応ガス配管又はダクト或いは冷却水配管を連結すること
で、複数ユニットを連結し、これら連結した複数ユニッ
トの両端部にはメクラ用のフタ又はシステム制御系統に
接続する接手を設けたフタを取り付けてなることを特徴
とする燃料電池。
[Claims] A cell stack is formed by stacking a plurality of rectangular flat unit cells in a square column shape with an electrolyte layer interposed between a pair of electrodes, and this cell stack is housed in a tank. In a fuel cell, a cylindrical tank with open ends is provided with a flange at the end of the tank, and a reactant gas duct or piping for feeding into the cell stack and cooling water piping are provided on the side of the tank. The cell stack is housed in the tank and connected to the duct and piping on the tank side to form one unit.Furthermore, this one unit is connected to the tank end. By connecting reaction gas piping, ducts, or cooling water piping at the same time as the flange, multiple units are connected, and both ends of these connected multiple units are equipped with blind lids or lids with joints to connect to the system control system. A fuel cell characterized by being attached with.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1997033333A1 (en) * 1996-03-08 1997-09-12 Westinghouse Electric Corporation Solid oxide fuel cell generator with removable modular fuel cell stack configurations

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1997033333A1 (en) * 1996-03-08 1997-09-12 Westinghouse Electric Corporation Solid oxide fuel cell generator with removable modular fuel cell stack configurations

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