JP2002260707A - Fuel cell module - Google Patents

Fuel cell module

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JP2002260707A
JP2002260707A JP2001360333A JP2001360333A JP2002260707A JP 2002260707 A JP2002260707 A JP 2002260707A JP 2001360333 A JP2001360333 A JP 2001360333A JP 2001360333 A JP2001360333 A JP 2001360333A JP 2002260707 A JP2002260707 A JP 2002260707A
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fuel cell
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順 秋草
Koji Hoshino
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    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve power generating efficiency and prevent damages to a power generating cell. SOLUTION: A separator 16 each is interposed between a fuel electrode layer 12b of an i-th power generating cell 12 and an oxidant electrode layer 12c of an (i+1)th power generating cell. A porous fuel electrode collector 17 is interposed between a fuel electrode layer of an i-th power and a j-th separator, and a porous oxidant electrode collector 18 is interposed between an oxidant electrode layer of an (i+1)th of a power generating cell and a j-th separator. A fuel supply channel and an oxidant supply channel are formed at each separator, and an oxidant supply channel is formed at a first end plate 21 as well as a fuel supply channel is formed at a second end plate 22. A distributor for fuel 13 supplying fuel gas to the fuel supply channel and a distributor for an oxidant 14 for supplying oxidant gas to the oxidant supply channel are provided near a fuel cell, and a pair of electrode terminals 41, 42 are each electrically connected with the first end plate and the second end plate.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、燃料極層及び酸化
剤極層にて電解質層を挟持して構成された発電セルを有
する固体酸化物型の燃料電池モジュールに関するもので
ある。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a solid oxide fuel cell module having a power generation cell in which an electrolyte layer is sandwiched between a fuel electrode layer and an oxidizer electrode layer.

【０００２】[0002]

【従来の技術】従来、この種の燃料電池として、特開平
６−１３０８８号公報に記載された固体電解質型燃料電
池が知られている。この固体電解質型燃料電池には、ア
ノード、固体電解質体及びカソードの積層体からなる集
合体と、反応ガス供給管が配されたセパレータとが交互
に積層され、セパレータの一方の面に燃料ガスが通流す
る溝が形成され、セパレータの他方の面に酸化剤ガスが
通流する溝が形成されたことが記載されている。この燃
料電池では、反応ガス供給管が少なくとも一部がアルミ
ナ磁器管等のセラミック管により形成された燃料ガス供
給管と酸化剤供給管とからなる。燃料ガス供給管はセパ
レータの側面に接続されて燃料ガスの通流する溝に連通
し、酸化剤供給管はセパレータの側面に接続されて酸化
剤ガスの通流する溝に連通するように構成される。また
燃料ガス供給管はセラミックにより形成された燃料ガス
分配器に接続され、酸化剤供給管はセラミックにより形
成された酸化剤ガス分配器に接続される。このように構
成された固体酸化物型燃料電池では、反応ガス供給管が
各セパレータに個別に接続されるため、従来、集合体及
びセパレータに形成された円形のガスマニホルドをシー
ルする円形のガラスリングを不要にできるとともに、従
来、集合体及びセパレータ間の外形をガスシールしてい
た四角形のガラスリングを不要にできるようになってい
る。2. Description of the Related Art Conventionally, as this type of fuel cell, a solid oxide fuel cell disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 6-13088 is known. In this solid oxide fuel cell, an aggregate composed of a stacked body of an anode, a solid electrolyte body, and a cathode, and a separator provided with a reaction gas supply pipe are alternately stacked, and fuel gas is provided on one surface of the separator. It is described that a groove through which a gas flows is formed, and a groove through which an oxidizing gas flows is formed on the other surface of the separator. In this fuel cell, the reaction gas supply pipe is composed of a fuel gas supply pipe and an oxidant supply pipe at least partially formed of a ceramic pipe such as an alumina porcelain pipe. The fuel gas supply pipe is connected to the side face of the separator and communicates with the groove through which the fuel gas flows, and the oxidant supply pipe is connected to the side face of the separator and communicates with the groove through which the oxidant gas flows. You. The fuel gas supply pipe is connected to a fuel gas distributor made of ceramic, and the oxidant supply pipe is connected to an oxidant gas distributor made of ceramic. In the solid oxide fuel cell configured as described above, the reaction gas supply pipe is individually connected to each separator. Can be made unnecessary, and a rectangular glass ring in which the outer shape between the assembly and the separator is conventionally gas-sealed can be made unnecessary.

【０００３】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の特
開平６−１３０８８号公報に示された固体電解質型燃料
電池では、セパレート板のリブ付多孔質基材には反応ガ
スを所定の方向に導くリブが形成されているため、発電
に寄与する発電セルの表面積がリブのアノード又はカソ
ードへの接触面積分だけ小さくなって、発電効率が低下
する問題点があった。また、上記従来の特開平６−１３
０８８号公報に示された固体電解質型燃料電池では、ア
ノード及びカソードとリブ付多孔質基板とがリブのみで
接触しているため、アノード及びカソードのセパレート
板との電子伝導性が低く、アノード及びカソードとリブ
とが接触する部分近傍のみで反応が起こり易い。即ち、
上記リブ間の溝中央部分ではアノード及びカソードと接
触していないため、反応により生成した電子がリブに到
達する前に、アノード及びカソードの電気抵抗により消
滅してしまい、発電セル全面で反応させることが難しい
問題点もあった。更に、上記従来の特開平６−１３０８
８号公報に示された固体電解質型燃料電池では、反応ガ
ス供給管の一部又は全部を比較的脆いセラミック管によ
り形成されているため、その組付作業を慎重に行わなけ
ればならず、組付作業時間が増大し、また燃料電池の発
熱及び冷却の繰返しで反応ガス供給管に作用する熱応力
により反応ガス供給管が損傷するおそれがあった。However, in the conventional solid electrolyte fuel cell disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 6-13088, a reactive gas is applied to a porous substrate with ribs of a separate plate in a predetermined direction. Since the guiding rib is formed, the surface area of the power generation cell contributing to power generation is reduced by the contact area of the rib with the anode or the cathode, and the power generation efficiency is reduced. In addition, the above-mentioned conventional Japanese Patent Application Laid-Open No.
In the solid oxide fuel cell disclosed in Japanese Patent No. 088, since the anode and the cathode and the ribbed porous substrate are in contact only with the ribs, the electron conductivity between the anode and the cathode separate plate is low, Reaction is likely to occur only in the vicinity of the portion where the cathode and the rib come into contact. That is,
Since the center of the groove between the ribs is not in contact with the anode and the cathode, the electrons generated by the reaction are extinguished by the electric resistance of the anode and the cathode before reaching the ribs. There were also difficult problems. Further, the conventional Japanese Patent Application Laid-Open No.
In the solid oxide fuel cell disclosed in Japanese Patent Application Publication No. 8 (1996) -1994, part or all of the reaction gas supply pipe is formed of a relatively fragile ceramic pipe. In addition, there is a possibility that the reaction gas supply pipe may be damaged by thermal stress acting on the reaction gas supply pipe due to repeated heat generation and cooling of the fuel cell.

【０００４】本発明の第１の目的は、発電に寄与する発
電セルの表面を全て発電に寄与させることにより発電効
率を向上できる、燃料電池モジュールを提供することに
ある。本発明の第２の目的は、酸化剤ガスを酸化剤極層
の全体に略均一に流すことにより、発電セルを均一に加
熱・冷却できる、燃料電池モジュールを提供することに
ある。本発明の第３の目的は、燃料ガスの燃料極層内で
の流れを制御し、燃料ガスと燃料極層との衝突回数を増
大することにより、発電効率を向上できる、燃料電池モ
ジュール。本発明の第４の目的は、起動時に昇温時間を
短縮できるとともに、均一な昇温により発電セルの損傷
を防止できる、燃料電池モジュールを提供することにあ
る。[0004] A first object of the present invention is to provide a fuel cell module capable of improving power generation efficiency by contributing all the surfaces of power generation cells contributing to power generation to power generation. A second object of the present invention is to provide a fuel cell module capable of uniformly heating and cooling a power generation cell by flowing an oxidizing gas substantially uniformly over the entire oxidizing electrode layer. A third object of the present invention is to provide a fuel cell module capable of improving power generation efficiency by controlling the flow of fuel gas in the fuel electrode layer and increasing the number of collisions between the fuel gas and the fuel electrode layer. A fourth object of the present invention is to provide a fuel cell module capable of shortening the time required for temperature rise at the time of startup and preventing damage to the power generation cells by uniform temperature rise.

【０００５】本発明の第５の目的は、燃料ガス及び酸化
剤ガスを発電に適した温度で各発電セルに供給すること
により、発電効率を向上できる、燃料電池モジュールを
提供することにある。本発明の第６の目的は、ステンレ
ス鋼製のセパレータ、第１端板及び第２端板に燃料極集
電体又は酸化剤極集電体のいずれか一方又は双方を接合
し、接合部分が溶着されてその接合部分の酸化を防止す
ることにより、セパレータ、第１端板又は第２端板と、
燃料極集電体又は酸化剤極集電体との長期的な電気的導
通が得られる、燃料電池モジュールを提供することにあ
る。本発明の第７の目的は、燃料ガスを改質するための
改質器を不要にすることにより、部品点数を低減しかつ
小型化を図ることができる、燃料電池モジュールを提供
することにある。A fifth object of the present invention is to provide a fuel cell module capable of improving power generation efficiency by supplying a fuel gas and an oxidizing gas to each power generation cell at a temperature suitable for power generation. A sixth object of the present invention is to join one or both of a fuel electrode current collector and an oxidizer electrode current collector to a stainless steel separator, a first end plate and a second end plate, and By being welded to prevent oxidation of the joint, the separator, the first end plate or the second end plate,
An object of the present invention is to provide a fuel cell module capable of obtaining long-term electrical conduction with a fuel electrode current collector or an oxidant electrode current collector. A seventh object of the present invention is to provide a fuel cell module which can reduce the number of parts and reduce the size by eliminating the need for a reformer for reforming fuel gas. .

【０００６】[0006]

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
図１及び図２に示すように、電解質層１２ａとこの電解
質層１２ａの両面に配設された燃料極層１２ｂ及び酸化
剤極層１２ｃとからなる発電セル１２が（ｎ＋１）個
（ｎは正の整数である。）積層された燃料電池であっ
て、ｉ番目（ｉ＝１，２，…，ｎ）の発電セル１２の燃
料極層１２ｂとこの燃料極層１２ｂに隣接する（ｉ＋
１）番目の発電セル１２の酸化剤極層１２ｃとの間に導
電性材料により板状に形成されたセパレータ１６がそれ
ぞれ１枚ずつ合計ｎ枚介装され、ｉ番目の発電セル１２
の燃料極層１２ｂとｊ番目（ｊ＝１，２，…，ｎ）のセ
パレータ１６との間に導電性を有する多孔質の燃料極集
電体１７が介装され、（ｉ＋１）番目の発電セル１２の
酸化剤極層１２ｃとｊ番目のセパレータ１６との間に導
電性を有する多孔質の酸化剤極集電体１８が介装され、
１番目の発電セル１２の酸化剤極層１２ｃに酸化剤極集
電体１８を介して導電性材料により板状に形成された単
一の第１端板２１が積層され、（ｎ＋１）番目の発電セ
ル１２の燃料極層１２ｂに燃料極集電体１７を介して導
電性材料により板状に形成された単一の第２端板２２が
積層され、ｎ枚のセパレータ１６が燃料ガスをセパレー
タ１６外周面から導入してセパレータ１６の略中心から
燃料極集電体１７に向って吐出させる燃料供給通路２３
と、酸化剤ガスをセパレータ１６外周面から導入してセ
パレータ１６の酸化剤極集電体１８に対向する面から吐
出させる酸化剤供給通路２４とをそれぞれ有し、単一の
第１端板２１が酸化剤ガスを第１端板２１の酸化剤極集
電体１８に対向する面から吐出させる酸化剤供給通路２
７を有し、単一の第２端板２２が燃料ガスを第２端板２
２の略中心から燃料極集電体１８に向って吐出させる燃
料供給通路２６を有し、燃料供給通路２３，２６に燃料
ガスをそれぞれ供給する燃料用ディストリビュータ１３
が燃料電池１１の近傍に設けられ、酸化剤供給通路２
４，２７に酸化剤ガスをそれぞれ供給する酸化剤用ディ
ストリビュータ１４が燃料電池１１の近傍に設けられ、
第１端板２１及び第２端板２２に一対の電極端子４１，
４２が電気的にそれぞれ接続されたことを特徴とする燃
料電池モジュールである。According to the first aspect of the present invention,
As shown in FIGS. 1 and 2, (n + 1) power generation cells 12 each composed of an electrolyte layer 12a and a fuel electrode layer 12b and an oxidant electrode layer 12c disposed on both sides of the electrolyte layer 12a (n is a positive The fuel cell is a stacked fuel cell, and is adjacent to the fuel electrode layer 12b of the i-th (i = 1, 2,..., N) power generation cell 12 (i +
1) A total of n separators 16 each made of a conductive material are interposed between the oxidant electrode layer 12c of the first power generation cell 12 and the oxidant electrode layer 12c.
And a j-th (j = 1, 2,..., N) separator 16, a porous anode current collector 17 having conductivity is interposed, and the (i + 1) -th power generation A porous oxidant electrode current collector 18 having conductivity is interposed between the oxidant electrode layer 12c of the cell 12 and the j-th separator 16,
A single first end plate 21 formed of a conductive material is laminated on the oxidant electrode layer 12c of the first power generation cell 12 via the oxidant electrode current collector 18, and the (n + 1) -th A single second end plate 22 made of a conductive material is laminated on the fuel electrode layer 12b of the power generation cell 12 via the fuel electrode current collector 17, and the n separators 16 separate the fuel gas from the fuel gas. A fuel supply passage 23 which is introduced from the outer peripheral surface and is discharged from substantially the center of the separator 16 toward the anode current collector 17.
And an oxidizing agent supply passage 24 for introducing an oxidizing gas from the outer peripheral surface of the separator 16 and discharging the oxidizing gas from the surface of the separator 16 facing the oxidizing electrode current collector 18. Is an oxidant supply passage 2 for discharging an oxidant gas from a surface of the first end plate 21 facing the oxidant electrode current collector 18.
7 and a single second end plate 22 transfers fuel gas to the second end plate 2.
2 has a fuel supply passage 26 for discharging the fuel toward the anode current collector 18, and supplies a fuel gas to the fuel supply passages 23 and 26, respectively.
Is provided in the vicinity of the fuel cell 11, and the oxidant supply passage 2
An oxidant distributor 14 for supplying an oxidant gas to each of the fuel cells 4 and 27 is provided near the fuel cell 11,
A pair of electrode terminals 41,
Reference numeral 42 denotes a fuel cell module electrically connected to each other.

【０００７】この請求項１に記載された燃料電池モジュ
ールでは、燃料ガスを燃料用ディストリビュータ１３に
導入すると、燃料ガスはセパレータ１６及び第２端板２
２の燃料供給通路２３，２６を通って、セパレータ１６
及び第２端板２２の略中心から燃料極集電体１７の中心
に向って吐出する。この吐出した燃料は燃料極集電体１
７内を通過して燃料極層１２ｂの略中心から外周縁に向
って流れる。同時に酸化剤ガスを酸化剤用ディストリビ
ュータ１３に導入すると、酸化剤ガスはセパレータ１６
及び第１端板２１の酸化剤供給通路２４，２７を通っ
て、セパレータ１６及び第１端板２１の略中心から酸化
剤極集電体１８の中心に向って吐出する。この吐出した
酸化剤ガスは酸化剤極集電体１８内を通過して酸化剤極
層１２ｃ内を固体電解質層１１ａに沿って流れる。酸化
剤ガスは発電セル１２の全面にわたる酸化剤極集電体１
８と接する部分の酸化剤極層１２ｃから電子を受け取っ
て酸化物イオンにイオン化され、この酸化物イオンは固
体電解質層１２ａ内を拡散移動して燃料極層１２ｂとの
界面近傍に到達する。これにより酸化物イオンは燃料ガ
スと反応して反応生成物を生じ、燃料極層１２ｂに電子
を放出するので、この電子を燃料極集電体１７の全面か
ら取り出すことにより大電流が発生し、電力が得られ
る。（ｎ＋１）個の発電セル１２は導電性材料により形
成されたセパレータ１６、燃料極集電体１７及び空気極
集電体１８を介して直列に接続され、かつ両端に導電性
材料により形成された第１端板２１及び第２端板２２が
設けられているため、一対の電極端子４１，４２から大
きな電力を取出すことができる。In the fuel cell module according to the first aspect, when the fuel gas is introduced into the fuel distributor 13, the fuel gas is supplied to the separator 16 and the second end plate 2.
2 through the fuel supply passages 23 and 26,
The fuel is discharged from the approximate center of the second end plate 22 toward the center of the anode current collector 17. The discharged fuel is the anode current collector 1
7, and flows from the substantially center of the fuel electrode layer 12b toward the outer peripheral edge. When the oxidizing gas is introduced into the oxidizing agent distributor 13 at the same time, the oxidizing gas is
Then, through the oxidant supply passages 24 and 27 of the first end plate 21, the liquid is discharged from substantially the center of the separator 16 and the first end plate 21 toward the center of the oxidant electrode current collector 18. The discharged oxidant gas passes through the oxidant electrode current collector 18 and flows in the oxidant electrode layer 12c along the solid electrolyte layer 11a. The oxidant gas is supplied to the oxidant electrode current collector 1 over the entire surface of the power generation cell 12.
Electrons are received from the oxidant electrode layer 12c in a portion contacting with the electrode 8 and ionized into oxide ions. The oxide ions diffuse and move in the solid electrolyte layer 12a and reach near the interface with the fuel electrode layer 12b. As a result, the oxide ions react with the fuel gas to produce a reaction product, which emits electrons to the fuel electrode layer 12b. By extracting the electrons from the entire surface of the fuel electrode current collector 17, a large current is generated. Power is obtained. The (n + 1) power generation cells 12 are connected in series via a separator 16 formed of a conductive material, a fuel electrode current collector 17 and an air electrode current collector 18, and are formed at both ends by a conductive material. Since the first end plate 21 and the second end plate 22 are provided, large electric power can be taken out from the pair of electrode terminals 41 and 42.

【０００８】請求項２に係る発明は、請求項１に係る発
明であって、更に図１〜図３に示すように、ｎ枚のセパ
レータ１６に形成された各酸化剤供給通路２４が酸化剤
ガスをセパレータ１６外周面から導入してセパレータ１
６の酸化剤極集電体１８に対向する面からシャワー状に
略均一に吐出させるように構成され、単一の第１端板２
１に形成された酸化剤供給通路２７が酸化剤ガスを第１
端板２１の酸化剤極集電体１８に対向する面からシャワ
ー状に略均一に吐出させるように構成されたことを特徴
とする。この請求項２に記載された燃料電池では、酸化
剤ガスが酸化剤供給通路２４，２７からシャワー状に酸
化剤極集電体１８に向って略均一に吐出されるので、こ
の酸化剤ガスにより発電セル１２を均一に加熱・冷却で
きる。また燃料電池１１の発電中におけるジュール熱の
発生により、発電セル１２が加熱されて設定温度より上
昇したときに、この設定温度より低い温度の酸化剤ガス
を上記酸化剤供給通路２４，２７から吐出させることに
より、発電セル１２を均一に冷却できるので、発電セル
１２の局所的な加熱又は冷却による損傷を防止できる。The invention according to claim 2 is the invention according to claim 1, and as shown in FIGS. 1 to 3, each of the oxidant supply passages 24 formed in the n number of separators 16 has an oxidant supply passage. Gas is introduced from the outer peripheral surface of the separator 16 to the separator 1.
6 is configured to be discharged almost uniformly in a shower form from a surface facing the oxidant electrode current collector 18 of the first end plate 2.
The oxidizing agent supply passage 27 formed in the first oxidizing agent gas passes through the first oxidizing agent gas passage.
The end plate 21 is configured to be discharged almost uniformly in a shower form from the surface facing the oxidant electrode current collector 18. In the fuel cell according to the second aspect, the oxidizing gas is discharged from the oxidizing agent supply passages 24 and 27 in a shower-like manner to the oxidizing electrode current collector 18 substantially uniformly, so that the oxidizing gas is The power generation cell 12 can be uniformly heated and cooled. Also, when the power generation cell 12 is heated to a temperature higher than a set temperature due to generation of Joule heat during power generation of the fuel cell 11, an oxidant gas having a temperature lower than the set temperature is discharged from the oxidant supply passages 24 and 27. By doing so, the power generation cell 12 can be cooled uniformly, so that damage due to local heating or cooling of the power generation cell 12 can be prevented.

【０００９】請求項３に係る発明は、請求項１又は２に
係る発明であって、更に図２及び図３に示すように、燃
料供給通路２３，２６及び酸化剤供給通路２４，２７の
いずれにも連通しないようにｎ枚のセパレータ１６、単
一の第１端板２１又は単一の第２端板２２のいずれか１
つ又は２つ以上に複数の挿入穴１６ａが形成され、複数
の挿入穴１６ａに第１ヒータ３１又は温度センサのいず
れか一方又は双方が挿入されたことを特徴とする。この
請求項３に記載された燃料電池モジュールでは、燃料電
池１１の起動時に、第１ヒータ３１に通電することによ
り発電セル１２を速やかに昇温できるので、昇温時間を
短縮できる。また発電セル１２が均一に昇温し、発電セ
ル１２の中心と外周縁との温度差がなくなって均一に熱
膨張するため、発電セル１２の損傷を防止できる。更に
温度センサの検出出力に基づいて第１ヒータを制御すれ
ば、セパレータ等の温度をきめ細かく制御できる。The invention according to claim 3 is the invention according to claim 1 or 2, and further includes any one of the fuel supply passages 23, 26 and the oxidant supply passages 24, 27, as shown in FIGS. Any one of the n separators 16, the single first end plate 21 or the single second end plate 22 so as not to communicate with
One or two or more of the plurality of insertion holes 16a are formed, and one or both of the first heater 31 and the temperature sensor are inserted into the plurality of insertion holes 16a. In the fuel cell module according to the third aspect, when the fuel cell 11 is started, the temperature of the power generation cell 12 can be quickly raised by energizing the first heater 31, so that the temperature raising time can be reduced. In addition, since the temperature of the power generation cell 12 is uniformly increased and the temperature difference between the center and the outer peripheral edge of the power generation cell 12 is eliminated and the thermal expansion is performed uniformly, damage to the power generation cell 12 can be prevented. Further, if the first heater is controlled based on the detection output of the temperature sensor, the temperature of the separator or the like can be finely controlled.

【００１０】請求項４に係る発明は、請求項１又は２に
係る発明であって、更に燃料供給通路及び酸化剤供給通
路のいずれにも連通しないようにｎ枚のセパレータ、単
一の第１端板又は単一の第２端板のいずれか１つ又は２
つ以上に複数の軽量化穴が形成されたことを特徴とす
る。この請求項４に記載された燃料電池では、軽量化穴
の形成によりセパレータ、第１端板又は第２端板の重量
を小さくできるので、燃料電池の軽量化を図ることがで
きる。[0010] The invention according to claim 4 is the invention according to claim 1 or 2, further comprising an n number of separators and a single first separator so as not to communicate with any of the fuel supply passage and the oxidant supply passage. Either one or two of the end plates or a single second end plate
It is characterized in that more than one lightening hole is formed. In the fuel cell according to the fourth aspect, since the weight of the separator, the first end plate, or the second end plate can be reduced by forming the lightening hole, the fuel cell can be reduced in weight.

【００１１】請求項５に係る発明は、請求項１ないし４
いずれかに係る発明であって、更に図２及び図４に示す
ように、ｎ枚のセパレータ１６の燃料極集電体１７への
対向面及び単一の第２端板２２の燃料極集電体１７への
対向面に、各セパレータ１６及び第２端板２２の中心か
ら渦巻き状に延びる複数のスリット１６ｂ，２２ｂがそ
れぞれ形成されたことを特徴とする。この請求項５に記
載された燃料電池では、セパレータ１６の燃料極集電体
１７への対向面及び第２端板２２の燃料極集電体１７へ
の対向面に渦巻き状に複数のスリット１６ｂ，２２ｂを
それぞれ形成したので、燃料ガスがスリット１６ｂ，２
２ｂに沿って渦巻き状に流れ、燃料ガスの反応経路が長
くなる。この結果、燃料ガスと燃料極層１２ｂとの衝突
回数が増え、燃料電池１１の出力を向上できる。The invention according to claim 5 is the invention according to claims 1 to 4
As shown in FIGS. 2 and 4, the surface of the n separators 16 facing the anode current collector 17 and the anode current collection of the single second end plate 22 are provided. A plurality of slits 16b and 22b spirally extending from the center of each separator 16 and the second end plate 22 are formed on the surface facing the body 17, respectively. In the fuel cell according to the fifth aspect, the plurality of slits 16b are spirally formed on the surface of the separator 16 facing the anode current collector 17 and the surface of the second end plate 22 facing the anode current collector 17. , 22b are respectively formed, so that the fuel gas flows through the slits 16b, 2b.
It flows spirally along 2b, and the reaction path of the fuel gas becomes longer. As a result, the number of collisions between the fuel gas and the fuel electrode layer 12b increases, and the output of the fuel cell 11 can be improved.

【００１２】請求項６に係る発明は、請求項１ないし５
いずれかに係る発明であって、更に図１に示すように、
燃料用ディストリビュータ１３に燃料用絶縁管３６を介
して燃料用短管２８が挿入され、燃料用絶縁管３６及び
燃料用短管２８の挿入部の隙間が電気絶縁性を有する燃
料用封止部材３７により封止され、酸化剤用ディストリ
ビュータ１４に酸化剤用絶縁管３８を介して酸化剤用短
管２９が挿入され、酸化剤用絶縁管３８及び酸化剤用短
管２９の挿入部の隙間が電気絶縁性を有する酸化剤用封
止部材３９により封止されたことを特徴とする。この請
求項６に記載された燃料電池モジュールでは、発電セル
１２を燃料用ディストリビュータ１３及び酸化剤用ディ
ストリビュータ１４と電気的に絶縁することができると
ともに、上記燃料用ディストリビュータ１３から燃料ガ
スが漏れるのを防止し、酸化剤用ディストリビュータ１
４から酸化剤ガスが漏れるのを防止することができる。The invention according to claim 6 is the invention according to claims 1 to 5
The invention according to any of the above, further as shown in FIG.
The fuel short pipe 28 is inserted into the fuel distributor 13 via the fuel insulating pipe 36, and the gap between the fuel insulating pipe 36 and the inserted portion of the fuel short pipe 28 has a fuel sealing member 37 having electrical insulation. The oxidizing agent short tube 29 is inserted into the oxidizing agent distributor 14 via the oxidizing agent insulating tube 38, and the gap between the oxidizing agent insulating tube 38 and the insertion portion of the oxidizing agent short tube 29 is electrically connected. It is characterized by being sealed by an oxidizing agent sealing member 39 having an insulating property. In the fuel cell module according to the sixth aspect, the power generation cell 12 can be electrically insulated from the fuel distributor 13 and the oxidant distributor 14, and the fuel gas can be prevented from leaking from the fuel distributor 13. Prevent and distributor for oxidants 1
4 can prevent the oxidant gas from leaking.

【００１３】請求項７に係る発明は、請求項１ないし６
いずれかに係る発明であって、更に図１に示すように、
燃料用ディストリビュータ１３に燃料ガスを供給する燃
料予熱管４３が燃料電池１１の外周面に巻回され、酸化
剤用ディストリビュータ１４に酸化剤ガスを供給する酸
化剤予熱管４４が燃料電池１１の外周面に巻回され、燃
料電池１１が燃料予熱管４３及び酸化剤予熱管４４とと
もにインナケース４６に収容され、発電セル１２から排
出された燃料ガス及び酸化剤ガスをインナケース４６外
に排出する排気管５１がインナケース４６に接続された
ことを特徴とする。この請求項７に記載された燃料電池
モジュールでは、燃料予熱管４３内を通る燃料ガスが発
電セル１２から排出される高温の排ガス（燃料ガス及び
酸化剤ガスより生成された水蒸気やＣＯ2）により加熱
されて燃料用ディストリビュータ１３に供給され、酸化
剤予熱管４４内を通る酸化剤ガスも発電セル１２から排
出される上記高温の排ガスにより加熱されて酸化剤用デ
ィストリビュータ４４に供給される。このため燃料ガス
及び酸化剤ガスが発電に適した温度で各発電セル１２に
供給されるので、発電効率を向上できる。The invention according to claim 7 is the invention according to claims 1 to 6
The invention according to any of the above, further as shown in FIG.
A fuel preheating tube 43 for supplying fuel gas to the fuel distributor 13 is wound around the outer peripheral surface of the fuel cell 11, and an oxidant preheating tube 44 for supplying oxidant gas to the oxidant distributor 14 is connected to an outer peripheral surface of the fuel cell 11. And the fuel cell 11 is accommodated in the inner case 46 together with the fuel preheating pipe 43 and the oxidant preheating pipe 44, and an exhaust pipe for discharging the fuel gas and the oxidant gas discharged from the power generation cell 12 to the outside of the inner case 46. 51 is connected to the inner case 46. In the fuel cell module according to the seventh aspect, the fuel gas passing through the fuel preheating pipe 43 is generated by the high-temperature exhaust gas (steam and CO 2 generated from the fuel gas and the oxidizing gas) discharged from the power generation cell 12. The oxidant gas which is heated and supplied to the fuel distributor 13 and passes through the oxidant preheating pipe 44 is also heated by the high-temperature exhaust gas discharged from the power generation cell 12 and supplied to the oxidant distributor 44. For this reason, the fuel gas and the oxidizing gas are supplied to each power generation cell 12 at a temperature suitable for power generation, so that power generation efficiency can be improved.

【００１４】請求項８に係る発明は、請求項７に係る発
明であって、更に図１に示すように、酸化剤予熱管４４
が酸化剤用ディストリビュータ１４の長手方向の略中央
に接続されたことを特徴とする。この請求項８に記載さ
れた燃料電池モジュールでは、発電中に燃料電池１１の
内部抵抗によりジュール熱を発生し、燃料電池１１の積
層方向の中央部分が最も熱くなるため、この部分に酸化
剤予熱管４４及び酸化剤用ディストリビュータ１４を通
って比較的低い温度の酸化剤ガスを供給することによ
り、発電セル１２の均熱を保つことができる。The invention according to claim 8 is the invention according to claim 7, and further includes, as shown in FIG.
Are connected to substantially the center of the oxidizing agent distributor 14 in the longitudinal direction. In the fuel cell module according to the eighth aspect, Joule heat is generated by the internal resistance of the fuel cell 11 during power generation, and the central portion of the fuel cell 11 in the stacking direction becomes the hottest. By supplying the oxidant gas at a relatively low temperature through the pipe 44 and the oxidant distributor 14, the power generation cell 12 can be kept at a uniform temperature.

【００１５】請求項９に係る発明は、請求項７又は８に
係る発明であって、更に図１に示すように、燃料電池１
１の外周面に巻回されかつインナケース４６に収容され
た第２ヒータ３２を更に備えたことを特徴とする。この
請求項９に記載された燃料電池モジュールでは、燃料予
熱管４３内を通る燃料ガスが発電セル１２から排出され
る高温の排ガス又は第２ヒータ３２により加熱されて燃
料用ディストリビュータ１３に供給され、酸化剤予熱管
４４内を通る酸化剤ガスも発電セル１２から排出される
上記高温の排ガス又は第２ヒータ３２により加熱されて
酸化剤用ディストリビュータ１４に供給される。このた
め燃料ガス及び酸化剤ガスがより発電に適した温度で各
発電セル１２に供給されるので、発電効率をより向上で
きる。The invention according to claim 9 is the invention according to claim 7 or 8, and further as shown in FIG.
1 is further provided with the second heater 32 wound around the outer peripheral surface and housed in the inner case 46. In the fuel cell module according to the ninth aspect, the fuel gas passing through the fuel preheating pipe 43 is heated by the high temperature exhaust gas discharged from the power generation cell 12 or the second heater 32 and supplied to the fuel distributor 13, The oxidant gas passing through the oxidant preheat pipe 44 is also heated by the high-temperature exhaust gas discharged from the power generation cell 12 or the second heater 32 and supplied to the oxidant distributor 14. Therefore, the fuel gas and the oxidizing gas are supplied to each power generation cell 12 at a temperature more suitable for power generation, so that power generation efficiency can be further improved.

【００１６】請求項１０に係る発明は、請求項７ないし
９いずれかに係る発明であって、更に図１に示すよう
に、インナケース４６の少なくとも内面が銀めっき、ニ
ッケル下地めっきを介する銀めっき又は白金めっきされ
たことを特徴とする。この請求項１０に記載された燃料
電池モジュールでは、燃料電池１１の運転中に発電セル
１２が発生する輻射熱を利用することにより、発電セル
１２及びセパレータ１６の保温効果を更に高めることが
できる。A tenth aspect of the present invention is the invention according to any one of the seventh to ninth aspects, wherein at least the inner surface of the inner case 46 is silver-plated through a nickel base plating, as shown in FIG. Alternatively, it is characterized by being plated with platinum. In the fuel cell module according to the tenth aspect, the heat retaining effect of the power generation cell 12 and the separator 16 can be further enhanced by using the radiant heat generated by the power generation cell 12 during the operation of the fuel cell 11.

【００１７】請求項１１に係る発明は、請求項７ないし
１０いずれかに係る発明であって、更に図１に示すよう
に、インナケース４６の外面が断熱材４７により被覆さ
れるとともに、インナケース４６の外周面に燃料予熱管
４３、酸化剤予熱管４４及び排気管５１が巻回され、更
にインナケース４６が燃料予熱管４３、酸化剤予熱管４
４及び排気管５１とともにアウタケース４８に収容され
たことを特徴とする。この請求項１１に記載された燃料
電池モジュールでは、燃料予熱管４３内の燃料ガス及び
酸化剤予熱管４４内の酸化剤ガスがインナケース４６内
に導入される前に、インナケース４６の外周面に巻回さ
れた排気管５１内を通る高温の排ガスにより加熱され
る。このため、燃料ガス及び酸化剤ガスがインナケース
４６内で予熱される前に更に予熱されるため、発電効率
を更に向上できる。An eleventh aspect of the present invention is the invention according to any one of the seventh to tenth aspects, wherein the outer surface of the inner case 46 is covered with a heat insulating material 47 as shown in FIG. A fuel preheating pipe 43, an oxidant preheating pipe 44, and an exhaust pipe 51 are wound around the outer peripheral surface of 46, and the inner case 46 further includes a fuel preheating pipe 43, an oxidant preheating pipe 4.
4 and the exhaust pipe 51 are housed in the outer case 48. In the fuel cell module according to the eleventh aspect, before the fuel gas in the fuel preheating pipe 43 and the oxidizing gas in the oxidizing preheating pipe 44 are introduced into the inner case 46, the outer peripheral surface of the inner case 46. Is heated by the high-temperature exhaust gas passing through the exhaust pipe 51 wound around. Therefore, the fuel gas and the oxidizing gas are further preheated before being preheated in the inner case 46, so that the power generation efficiency can be further improved.

【００１８】請求項１２に係る発明は、請求項１１に係
る発明であって、更に図１に示すように、アウタケース
４８の少なくとも内面が銀めっき、ニッケル下地めっき
を介する銀めっき又は白金めっきされたことを特徴とす
る。この請求項１２に記載された燃料電池モジュールで
は、燃料電池１１の運転中に発電セル１２が発生する輻
射熱を利用することにより、発電セル１２及びセパレー
タ１６の保温効果を更に高めることができる。A twelfth aspect of the present invention is the invention according to the eleventh aspect, further comprising, as shown in FIG. 1, at least the inner surface of the outer case 48 is plated with silver, plated with nickel or plated with nickel or platinum. It is characterized by having. In the fuel cell module according to the twelfth aspect, by utilizing the radiant heat generated by the power generation cell 12 during the operation of the fuel cell 11, the heat retaining effect of the power generation cell 12 and the separator 16 can be further enhanced.

【００１９】請求項１３に係る発明は、請求項７ないし
１２いずれかに係る発明であって、更に燃料予熱管に燃
料ガスが流通可能な密度で改質粒子が充填されたことを
特徴とする。この請求項１３に記載された燃料電池モジ
ュールでは、燃料ガスが燃料予熱管で改質粒子により改
質されるので、従来、燃料電池モジュールの外部に設け
られていた改質器が不要になる。また上記改質粒子はＮ
ｉ、ＮｉＯ、Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2、ＭｇＯ、ＣａＯ、Ｆ
ｅ2Ｏ3、Ｆｅ3Ｏ4、Ｖ2Ｏ3、ＮｉＡｌ2Ｏ4、ＺｒＯ2、
ＳｉＣ、Ｃｒ2Ｏ3、ＴｈＯ2、Ｃｅ2Ｏ3、Ｂ2Ｏ3、Ｍｎ
Ｏ2、ＺｎＯ、Ｃｕ、ＢａＯ及びＴｉＯ2からなる群より
選ばれた１種又は２種以上を含む元素又は酸化物により
形成されることが好ましい。A thirteenth aspect of the present invention is the invention according to any one of the seventh to twelfth aspects, further characterized in that the fuel preheating pipe is filled with reformed particles at a density at which fuel gas can flow. . In the fuel cell module according to the thirteenth aspect, since the fuel gas is reformed by the reforming particles in the fuel preheating tube, the reformer conventionally provided outside the fuel cell module becomes unnecessary. The modified particles are N
i, NiO, Al 2 O 3 , SiO 2 , MgO, CaO, F
e 2 O 3 , Fe 3 O 4 , V 2 O 3 , NiAl 2 O 4 , ZrO 2 ,
SiC, Cr 2 O 3 , ThO 2 , Ce 2 O 3 , B 2 O 3 , Mn
It is preferably formed of an element or an oxide containing one or more selected from the group consisting of O 2 , ZnO, Cu, BaO and TiO 2 .

【００２０】請求項１５に係る発明は、請求項１ないし
１４いずれかに係る発明であって、更に図２に示すよう
に、燃料極集電体１７がニッケルめっき、銀めっき、ニ
ッケル下地めっきを介する銀めっき若しくは銅めっきさ
れたステンレス鋼、ニッケル基合金又はクロム基合金、
或いはニッケル、銀、銀合金、白金又は銅により形成さ
れ、ｎ枚のセパレータ１６及び第２端板２２がステンレ
ス鋼、ニッケル基合金又はクロム基合金のいずれかによ
りそれぞれ形成され、燃料極集電体１７が各セパレータ
１６及び第２端板２２にそれぞれ接合されたことを特徴
とする。この請求項１５に記載された燃料電池では、セ
パレータ１６及び燃料極集電体１８の電気的導通と、第
２端板２２及び燃料極集電体１７の電気的導通を上記接
合部分を通して長期間保持できる。また予め燃料極集電
体１７を各セパレータ１６及び第２端板２２にそれぞれ
接合したので、燃料電池１１の組立作業時間を短縮し、
組立作業性を向上できる。The invention according to claim 15 is the invention according to any one of claims 1 to 14, wherein the anode current collector 17 is formed of nickel plating, silver plating, and nickel base plating, as shown in FIG. Silver or copper plated stainless steel, nickel based alloy or chromium based alloy,
Alternatively, the anode current collector is formed of nickel, silver, a silver alloy, platinum or copper, and the n separators 16 and the second end plate 22 are formed of stainless steel, a nickel-based alloy, or a chromium-based alloy, respectively. 17 is joined to each of the separators 16 and the second end plate 22. In the fuel cell according to the fifteenth aspect, the electrical continuity between the separator 16 and the anode current collector 18 and the electrical continuity between the second end plate 22 and the anode current collector 17 are maintained for a long time through the joint. Can hold. Further, since the anode current collector 17 is previously joined to each of the separators 16 and the second end plate 22, the assembly work time of the fuel cell 11 can be reduced,
The assembly workability can be improved.

【００２１】請求項１６に係る発明は、請求項１ないし
１４いずれかに係る発明であって、更に図２に示すよう
に、酸化剤極集電体１８が銀めっき、ニッケル下地めっ
きを介する銀めっき若しくは白金めっきされたステンレ
ス鋼、ニッケル基合金又はクロム基合金、或いは銀、銀
合金又は白金により形成され、ｎ枚のセパレータ１６及
び第１端板２１がステンレス鋼、ニッケル基合金又はク
ロム基合金のいずれかによりそれぞれ形成され、酸化剤
極集電体１８が各セパレータ１６及び第１端板２１にそ
れぞれ接合されたことを特徴とする。この請求項１６に
記載された燃料電池では、セパレータ１６及び第１端板
２１が高温で酸化剤ガス（高温酸化雰囲気）に曝されて
も、セパレータ１６及び酸化剤極集電体１８の接合部分
と、第１端板２１及び酸化剤極集電体１８の溶着された
接合部分が溶着されているため、これらの接合部分の酸
化を防止できる。この結果、セパレータ１６及び酸化剤
極集電体１８の電気的導通と、第１端板２１及び酸化剤
極集電体１８の電気的導通を上記接合部分を通して長期
間保持できる。また予め酸化剤極集電体１８を各セパレ
ータ１６及び第１端板２１にそれぞれ接合したので、燃
料電池１１の組立作業時間を短縮し、組立作業性を向上
できる。The invention according to claim 16 is the invention according to any one of claims 1 to 14, wherein, as shown in FIG. 2, the oxidant electrode current collector 18 is formed by silver plating and nickel plating. Plated or platinum-plated stainless steel, nickel-based alloy or chromium-based alloy, or silver, silver alloy or platinum, and n separators 16 and first end plate 21 are made of stainless steel, nickel-based alloy or chromium-based alloy , And the oxidant electrode current collector 18 is joined to each of the separators 16 and the first end plate 21. In the fuel cell according to the sixteenth aspect, even when the separator 16 and the first end plate 21 are exposed to an oxidizing gas (high-temperature oxidizing atmosphere) at a high temperature, the junction between the separator 16 and the oxidizing electrode current collector 18 is formed. Since the welded portions of the first end plate 21 and the oxidant electrode current collector 18 are welded, the oxidation of these bonded portions can be prevented. As a result, the electrical continuity between the separator 16 and the oxidant electrode current collector 18 and the electrical continuity between the first end plate 21 and the oxidant electrode current collector 18 can be maintained for a long time through the joint. Further, since the oxidant electrode current collector 18 is previously bonded to each of the separators 16 and the first end plate 21, the assembly work time of the fuel cell 11 can be shortened, and the assembly workability can be improved.

【００２２】請求項１７に係る発明は、請求項１ないし
１６いずれかに係る発明であって、更に図１に示すよう
に、ｎ枚のセパレータ１６、単一の第１端板２１又は単
一の第２端板２２のいずれか１つの表面又は２つ以上の
表面にニッケルめっき，クロムめっき、銀めっき又はニ
ッケル下地めっきを介する銀めっきがそれぞれ施された
ことを特徴とする。この請求項１７に記載された燃料電
池では、セパレータ１６、第１端板２１又は第２端板２
２と、燃料極集電体１７又は酸化剤極集電体１８との電
気的導通を更に長期間保持できる。The invention according to claim 17 is the invention according to any one of claims 1 to 16, further comprising n separators 16, a single first end plate 21 or a single first end plate 21 as shown in FIG. The second end plate 22 is characterized in that any one surface or two or more surfaces are plated with nickel, chromium, silver, or silver under nickel. In the fuel cell according to claim 17, the separator 16, the first end plate 21 or the second end plate 2
2 and the fuel electrode current collector 17 or the oxidant electrode current collector 18 can be kept electrically connected for a longer period of time.

【００２３】請求項１８に係る発明は、請求項１ないし
１７いずれかに係る発明であって、更に図１に示すよう
に、燃料予熱管４３、燃料用ディストリビュータ１３、
燃料用短管２８、酸化剤予熱管４４、酸化剤用ディスト
リビュータ１４又は酸化剤用短管２７のいずれか１つ又
は２つ以上がステンレス鋼、ニッケル基合金又はクロム
基合金のいずれかにより形成されかつ内面に銀めっき、
ニッケル下地めっきを介する銀めっき又は白金めっきが
施されたことを特徴とする。この請求項１８に記載され
た燃料電池モジュールでは、酸化剤予熱管４４、酸化剤
用ディストリビュータ１４及び酸化剤用短管２７の内部
が酸化されず、酸化スケール（粉状の酸化物）の生成を
抑制できる。一方、還元雰囲気である燃料予熱管４３、
燃料用ディストリビュータ１３及び燃料用短管２８の内
部には水蒸気が存在するけれども、この水蒸気による酸
化スケールの発生を抑制できる。The invention according to claim 18 is the invention according to any one of claims 1 to 17, further comprising a fuel preheating pipe 43, a fuel distributor 13,
One or more of the fuel short pipe 28, the oxidant preheating pipe 44, the oxidant distributor 14, and the oxidant short pipe 27 are formed of stainless steel, nickel-based alloy, or chromium-based alloy. And silver plating on the inside,
Silver plating or platinum plating via nickel base plating is performed. In the fuel cell module according to the eighteenth aspect, the insides of the oxidant preheating pipe 44, the oxidant distributor 14, and the oxidant short pipe 27 are not oxidized, and the generation of oxide scale (powder oxide) is prevented. Can be suppressed. On the other hand, the fuel preheating tube 43 which is a reducing atmosphere,
Although steam exists inside the fuel distributor 13 and the fuel short pipe 28, the generation of oxidation scale due to the steam can be suppressed.

【００２４】請求項１９に係る発明は、請求項１ないし
１７いずれかに係る発明であって、更に図１に示すよう
に、燃料予熱管４３、燃料用ディストリビュータ１３、
燃料用短管２８、酸化剤予熱管４４、酸化剤用ディスト
リビュータ１４又は酸化剤用短管２７のいずれか１つ又
は２つ以上がステンレス鋼、ニッケル基合金又はクロム
基合金のいずれかにより形成されかつ外面に銀めっき、
ニッケル下地めっきを介する銀めっき又は白金めっきが
施されたことを特徴とする。この請求項１９に記載され
た燃料電池モジュールでは、燃料電池１１の運転中に発
電セル１２が発生する輻射熱を利用することにより、発
電セル１２及びセパレータ１６の保温効果を更に高める
ことができる。The invention according to claim 19 is the invention according to any one of claims 1 to 17, and further includes a fuel preheating pipe 43, a fuel distributor 13,
One or more of the fuel short pipe 28, the oxidant preheating pipe 44, the oxidant distributor 14 or the oxidant short pipe 27 is formed of any of stainless steel, nickel-based alloy, or chromium-based alloy. And silver plating on the outer surface,
Silver plating or platinum plating via nickel base plating is performed. In the fuel cell module according to the nineteenth aspect, the heat retaining effect of the power generation cell 12 and the separator 16 can be further enhanced by using the radiant heat generated by the power generation cell 12 during the operation of the fuel cell 11.

【００２５】請求項２０に係る発明は、請求項１ないし
１７いずれかに係る発明であって、更に図１に示すよう
に、燃料予熱管４３、燃料用ディストリビュータ１３及
び燃料用短管２８の内面にニッケルめっきが施されたこ
とを特徴とする。この請求項２０に記載された燃料電池
モジュールでは、燃料予熱管４３、燃料用ディストリビ
ュータ１３及び燃料用短管２８の内部で炭化水素の改質
反応が可能となる。The invention according to claim 20 is the invention according to any one of claims 1 to 17, and furthermore, as shown in FIG. 1, the inner surfaces of the fuel preheating pipe 43, the fuel distributor 13, and the fuel short pipe 28. Is characterized by being subjected to nickel plating. In the fuel cell module according to the twentieth aspect, the hydrocarbon reforming reaction can be performed inside the fuel preheating pipe 43, the fuel distributor 13, and the fuel short pipe.

【００２６】請求項２１に係る発明は、請求項７ないし
２０いずれかに係る発明であって、更に燃料予熱管の上
部に水供給管の先端が挿入され、水供給管の基端に噴霧
器又はポンプが接続されたことを特徴とする。この請求
項２１に記載された燃料電池モジュールでは、燃料予熱
管に供給された水が燃料予熱管を下るに従って気化され
る。この結果、燃料予熱管に水蒸気を供給するための気
化器が不要になる。The invention according to claim 21 is the invention according to any one of claims 7 to 20, wherein a tip of a water supply pipe is further inserted above the fuel preheating pipe, and a sprayer or The pump is connected. In the fuel cell module according to the twenty-first aspect, water supplied to the fuel preheating pipe is vaporized as it goes down the fuel preheating pipe. As a result, a vaporizer for supplying steam to the fuel preheating tube is not required.

【００２７】請求項２２に係る発明は、請求項７ないし
２１いずれかに係る発明であって、更に図１に示すよう
に、燃料予熱管４３の最下端に水分離器５３が接続され
たことを特徴とする。この請求項２２に記載された燃料
電池モジュールでは、燃料電池モジュール１０が停止し
て温度が低下し、水蒸気が液化して水になったときに、
この水は水分離器５３に溜る。この結果、燃料電池モジ
ュール１０を再始動しても、水が液体のまま発電セル１
２に供給されないので、発電セル１２の性能は低下せ
ず、発電セル１２が破損することはない。The invention according to claim 22 is the invention according to any one of claims 7 to 21, wherein a water separator 53 is connected to the lowermost end of the fuel preheating pipe 43 as shown in FIG. It is characterized by. In the fuel cell module according to the twenty-second aspect, when the temperature of the fuel cell module 10 stops and the temperature drops, and the water vapor liquefies and becomes water,
This water accumulates in the water separator 53. As a result, even if the fuel cell module 10 is restarted, the power generation cell
2, the performance of the power generation cell 12 does not decrease and the power generation cell 12 is not damaged.

【００２８】請求項２３に係る発明は、請求項１１ない
し２２いずれかに係る発明であって、更に図１に示すよ
うに、発電セル１２から排出された燃料ガス及び酸化剤
ガスをインナケース４６及びアウタケース４８外に導く
排気管５１，５２が水蒸気タービンに接続されたことを
特徴とする。この請求項２３に記載された燃料電池モジ
ュールでは、燃料電池モジュール１０から排出された高
温の排ガスを利用して水を加熱し、圧縮水蒸気を発生さ
せ、この圧縮水蒸気をタービンに噴射して回転させるこ
とにより、発電機を回転させて熱エネルギを電気エネル
ギに変換する。この燃料電池−水蒸気タービンのシステ
ムは燃料電池単体より発電効率が高い。The invention according to claim 23 is the invention according to any one of claims 11 to 22, wherein the fuel gas and the oxidizing gas discharged from the power generation cell 12 are supplied to the inner case 46 as shown in FIG. Further, exhaust pipes 51 and 52 for leading the outside of the outer case 48 are connected to a steam turbine. In the fuel cell module according to the twenty-third aspect, the water is heated by using the high-temperature exhaust gas discharged from the fuel cell module 10 to generate compressed steam, and the compressed steam is injected into a turbine and rotated. As a result, the generator is rotated to convert heat energy into electric energy. This fuel cell-steam turbine system has higher power generation efficiency than a single fuel cell.

【００２９】請求項２４又は２５に係る発明は、図２及
び図３に示すように、酸化剤供給通路２４，２７が酸化
剤ガスを外周面から導入して酸化剤極集電体１８に対向
する面からシャワー状に略均一に吐出させるように構成
されたセパレータ又は第１端板である。この請求項２４
又は２５に係るセパレータ又は第１端板では、酸化剤ガ
スが酸化剤供給通路２４，２７からシャワー状に酸化剤
極集電体１８に向って略均一に吐出されるので、この酸
化剤ガスにより発電セル１２を均一に加熱・冷却でき
る。また燃料電池１１の発電中におけるジュール熱の発
生により、発電セル１２が加熱されて設定温度より上昇
したときに、この設定温度より僅かに低い温度の酸化剤
ガスを上記酸化剤供給通路２４，２７から吐出させるこ
とにより、発電セル１２を均一に冷却できるので、発電
セル１２の局所的な加熱又は冷却による損傷を防止でき
る。In the invention according to claim 24 or 25, as shown in FIGS. 2 and 3, the oxidant supply passages 24 and 27 introduce the oxidant gas from the outer peripheral surface and face the oxidant electrode current collector 18. A separator or a first end plate that is configured to be discharged almost uniformly in a shower shape from the surface to be formed. Claim 24
Or the separator or the first end plate according to 25, the oxidizing gas is discharged almost uniformly from the oxidizing agent supply passages 24 and 27 in a shower shape toward the oxidizing electrode current collector 18. The power generation cell 12 can be uniformly heated and cooled. When Joule heat is generated during power generation of the fuel cell 11 and the power generation cell 12 is heated and rises above a set temperature, the oxidant gas having a temperature slightly lower than the set temperature is supplied to the oxidant supply passages 24 and 27. By discharging the fuel cell from the power generation cell 12, the power generation cell 12 can be cooled uniformly, so that damage due to local heating or cooling of the power generation cell 12 can be prevented.

【００３０】[0030]

【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態を図面に
基づいて説明する。図１に示すように、燃料電池モジュ
ール１０は積層された（ｎ＋１）個の発電セル１２を有
する燃料電池１１と、この燃料電池１１の近傍にそれぞ
れ設けられた単一の燃料用ディストリビュータ１３及び
単一の空気用ディストリビュータ１４（酸化剤用ディス
トリビュータ）とを備える。ここで、ｎは正の整数であ
る。発電セル１２は円板状の固体電解質層１２ａと、こ
の固体電解質層１２ａの両面に配設された円板状の燃料
極層１２ｂ及び空気極層１２ｃ（酸化剤極層）とからな
る。ｉ番目（ｉ＝１，２，…，ｎ）の発電セル１２の燃
料極層１２ｂとこの燃料極層１２ｂに隣接する（ｉ＋
１）番目の発電セル１２の空気極層１２ｃとの間には導
電性材料により正方形板状に形成されたセパレータ１６
がそれぞれ１枚ずつ合計ｎ枚介装される。またｉ番目の
発電セル１２の燃料極層１２ｂとｊ番目（ｊ＝１，２，
…，ｎ）のセパレータ１６との間には円板状に形成され
かつ導電性を有する多孔質の燃料極集電体１７が介装さ
れ、（ｉ＋１）番目の発電セル１２の空気極層１２ｃと
ｊ番目のセパレータ１６との間には円板状に形成されか
つ導電性を有する多孔質の空気極集電体１８（酸化剤極
集電体）が介装される。更に１番目の発電セル１２の空
気極層１２ｃには空気極集電体１８を介して導電性材料
により正方形板状に形成された単一の第１端板２１が積
層され、（ｎ＋１）番目の発電セル１２の燃料極層１２
ｂには燃料極集電体１７を介して導電性材料により正方
形板状に形成された単一の第２端板２２が積層される。Embodiments of the present invention will now be described with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, a fuel cell module 10 includes a fuel cell 11 having (n + 1) stacked power generation cells 12, a single fuel distributor 13 and a single fuel distributor 13 provided near the fuel cell 11, respectively. One air distributor 14 (oxidant distributor). Here, n is a positive integer. The power generation cell 12 includes a disc-shaped solid electrolyte layer 12a, and a disc-shaped fuel electrode layer 12b and an air electrode layer 12c (oxidant electrode layer) disposed on both surfaces of the solid electrolyte layer 12a. The fuel electrode layer 12b of the i-th (i = 1, 2,..., n) power generation cell 12 and the fuel electrode layer 12b (i +
1) A separator 16 formed of a conductive material in the shape of a square plate is provided between the air electrode layer 12c of the first power generation cell 12 and the air electrode layer 12c.
Are interposed one by one in total. Further, the fuel electrode layer 12b of the i-th power generation cell 12 and the j-th (j = 1, 2, 2, 3)
, N), a disc-shaped and conductive porous fuel electrode current collector 17 is interposed between the separator 16 and the air electrode layer 12c of the (i + 1) -th power generation cell 12. A porous air electrode current collector 18 (oxidizer electrode current collector), which is formed in a disk shape and has conductivity, is interposed between the and the j-th separator 16. Further, on the air electrode layer 12c of the first power generation cell 12, a single first end plate 21 formed in a square plate shape by a conductive material is laminated via an air electrode current collector 18, and the (n + 1) th end plate 21 is formed. Electrode layer 12 of the power generation cell 12
On b, a single second end plate 22 formed of a conductive material and having a square plate shape is laminated via an anode current collector 17.

【００３１】なお、固体電解質層、燃料極層、空気極
層、燃料極集電体及び空気極集電体は円板状ではなく、
四角形板状、六角形板状、八角形板状等の多角形板状に
形成してもよい。また、セパレータ、第１端板及び第２
端板は正方形板状ではなく、円板状、或いは長方形板
状、六角形板状、八角形板状等の多角形板状に形成して
もよい。この場合、燃料ガスを発電セル１２の略中心よ
り均等に外周方向へ流すために、後述する燃料供給通路
２３の第２燃料穴２３ｂは１個とは限らず、略中心に２
個或いは３個以上であってもよい。The solid electrolyte layer, fuel electrode layer, air electrode layer, fuel electrode current collector, and air electrode current collector are not disc-shaped,
It may be formed in a polygonal plate shape such as a square plate shape, a hexagonal plate shape, and an octagonal plate shape. In addition, the separator, the first end plate and the second
The end plate may be formed not in a square plate shape but in a disc shape, or a polygonal plate shape such as a rectangular plate shape, a hexagonal plate shape, and an octagonal plate shape. In this case, the second fuel hole 23b of the fuel supply passage 23 to be described later is not limited to one, but may be located substantially at the center in order to flow the fuel gas evenly in the outer circumferential direction from the approximate center of the power generation cell 12.
The number may be three or three or more.

【００３２】また発電セルの積層方向が鉛直方向と一致
するように、即ち各発電セルが水平方向に延びるように
燃料電池を設置した場合、燃料ガスはセパレータの略中
心から吐出させることが好ましいけれども、発電セルの
積層方向が水平方向と一致するように、即ち各発電セル
が鉛直方向に延びるように燃料電池を設置した場合、燃
料ガスはセパレータの中心より幾分下方にずらした部分
から吐出させることが好ましい。この理由は、各発電セ
ルが鉛直方向に延びるように燃料電池を設置した状態
で、水素又はメタンである燃料ガスをセパレータの中心
から吐出させると、重力の影響により水素又はメタンが
上昇して、発電セルの上部が下部に比較して電池反応が
活発になるためである。そこで各発電セルが鉛直方向に
延びるように燃料電池を設置した場合、上述のように発
電セルの全面において均一に発電させるために、第２燃
料穴の位置をセパレータの中心より多少下方にずらすこ
とが好ましい。When the fuel cells are installed so that the stacking direction of the power generation cells coincides with the vertical direction, that is, each power generation cell extends in the horizontal direction, it is preferable that the fuel gas is discharged from substantially the center of the separator. When the fuel cell is installed such that the stacking direction of the power generation cells coincides with the horizontal direction, that is, each power generation cell extends in the vertical direction, the fuel gas is discharged from a portion shifted slightly below the center of the separator. Is preferred. The reason is that when a fuel gas is discharged from the center of the separator in a state where the fuel cell is installed so that each power generation cell extends in the vertical direction, hydrogen or methane rises due to the influence of gravity, This is because the battery reaction is more active at the upper part of the power generation cell than at the lower part. Therefore, when the fuel cell is installed so that each power generation cell extends in the vertical direction, the position of the second fuel hole is slightly shifted from the center of the separator in order to uniformly generate power as described above. Is preferred.

【００３３】更に後述する空気供給通路２４の第３空気
穴２４ｃをシャワー状（縦横に多数並んだ状態）に形成
する場合、発電セル１１全面に空気を均等に流すため
に、セパレータ１６の外周部分に比べ中央部分に第３空
気穴２４ｃを多く（密に）形成することが好ましい。こ
れは、シャワー状の第３空気穴２４ｃを均等間隔で形成
すると、セパレータ１６の中央部分より外周部分で多く
の空気が吐出してしまうためである。When the third air holes 24c of the air supply passage 24, which will be described later, are formed in the shape of a shower (a large number of them are arranged in rows and columns), the outer peripheral portion of the separator 16 is formed in order to allow air to flow uniformly over the entire power generation cell 11. It is preferable to form more (dense) third air holes 24c in the central portion than in the case of FIG. This is because if the shower-shaped third air holes 24c are formed at equal intervals, more air will be discharged from the outer peripheral portion than the central portion of the separator 16.

【００３４】固体電解質層１２ａは酸化物イオン伝導体
により形成される。具体的には、一般式（１）：Ｌｎ１
Ａ Ｇａ Ｂ１ Ｂ２ Ｂ３ Ｏで示される酸化物イオン伝
導体である。但し、上記一般式（１）において、Ｌｎ１
はＬａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ及びＳｍからなる群より選ば
れた１種又は２種以上の元素であって４３．６〜５１．
２重量％含まれ、ＡはＳｒ，Ｃａ及びＢａからなる群よ
り選ばれた１種又は２種以上の元素であって５．４〜１
１．１重量％含まれ、Ｇａは２０．０〜２３．９重量％
含まれ、Ｂ１はＭｇ，Ａｌ及びＩｎからなる群より選ば
れた１種又は２種以上の元素であり、Ｂ２はＣｏ，Ｆ
ｅ，Ｎｉ及びＣｕからなる群より選ばれた１種又は２種
以上の元素であり、Ｂ３はＡｌ，Ｍｇ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｆ
ｅ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｍｎ及びＺｒからなる群より選ばれた
１種又は２種以上の元素であり、Ｂ１とＢ３又はＢ２と
Ｂ３がそれぞれ同一の元素でないとき、Ｂ１は１．２１
〜１．７６重量％含まれ、Ｂ２は０．８４〜１．２６重
量％含まれ、Ｂ３は０．２３〜３．０８重量％含まれ、
Ｂ１とＢ３又はＢ２とＢ３がそれぞれ同一の元素である
とき、Ｂ１の含有量とＢ３の含有量の合計が１．４１〜
２．７０重量％であり、Ｂ２の含有量とＢ３の含有量の
合計が１．０７〜２．１０重量％である。The solid electrolyte layer 12a is formed of an oxide ion conductor. Specifically, the general formula (1): Ln1
An oxide ion conductor represented by A Ga B1 B2 B3 O. However, in the above general formula (1), Ln1
Is one or more elements selected from the group consisting of La, Ce, Pr, Nd and Sm, and is 43.6 to 51.
A is one or more elements selected from the group consisting of Sr, Ca and Ba, and 5.4 to 1
1.1% by weight, and Ga is 20.0 to 23.9% by weight.
B1 is one or more elements selected from the group consisting of Mg, Al and In, and B2 is Co, F
e, one or more elements selected from the group consisting of Ni and Cu, and B3 is Al, Mg, Co, Ni, F
e, one or two or more elements selected from the group consisting of Cu, Zn, Mn and Zr, and when B1 and B3 or B2 and B3 are not the same element, B1 is 1.21
１1.76% by weight, B2 0.84０．８1.26% by weight, B3 0.23〜3.08% by weight,
When B1 and B3 or B2 and B3 are the same element, the total of the content of B1 and the content of B3 is 1.41 to
2.70% by weight, and the total of the B2 content and the B3 content is 1.07 to 2.10% by weight.

【００３５】また固体電解質層１２ａを一般式（２）：
Ｌｎ１1-x Ａx Ｇａ1-y-z-w Ｂ１yＢ２z Ｂ３w Ｏ3-dで
示される酸化物イオン伝導体により形成してもよい。但
し、上記一般式（２）において、Ｌｎ１はＬａ，Ｃｅ，
Ｐｒ，Ｎｄ及びＳｍからなる群より選ばれた１種又は２
種以上の元素であって、ＡはＳｒ，Ｃａ及びＢａからな
る群より選ばれた１種又は２種以上の元素であって、Ｂ
１はＭｇ，Ａｌ及びＩｎからなる群より選ばれた１種又
は２種以上の元素であって、Ｂ２はＣｏ，Ｆｅ，Ｎｉ及
びＣｕからなる群より選ばれた１種又は２種以上の元素
であって、Ｂ３はＡｌ，Ｍｇ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｆｅ，Ｃ
ｕ，Ｚｎ，Ｍｎ及びＺｒからなる群より選ばれた１種又
は２種以上の元素であって、ｘは０．０５〜０．３、ｙ
は０．０２５〜０．２９、ｚは０．０１〜０．１５、ｗ
は０．０１〜０．１５、ｙ＋ｚ＋ｗは０．０３５〜０．
３及びｄは０．０４〜０．３である。上記のような酸化
物イオン伝導体にて固体電解質層１２ａを形成すること
により、燃料電池１１の発電効率を低下させずに、発電
運転を６５０±５０℃と比較的低温で行うことが可能と
なる。The solid electrolyte layer 12a is represented by the following general formula (2):
Ln1 1-x A x Ga 1 -yzw B1 y B2 z B3 w O in 3-d may be formed of an oxide ion conductor represented. However, in the general formula (2), Ln1 is La, Ce,
One or two selected from the group consisting of Pr, Nd and Sm
A is one or more elements selected from the group consisting of Sr, Ca, and Ba;
1 is one or more elements selected from the group consisting of Mg, Al and In, and B2 is one or more elements selected from the group consisting of Co, Fe, Ni and Cu Where B3 is Al, Mg, Co, Ni, Fe, C
one or more elements selected from the group consisting of u, Zn, Mn and Zr, wherein x is 0.05 to 0.3, y
Is 0.025 to 0.29, z is 0.01 to 0.15, w
Is 0.01-0.15, and y + z + w is 0.035-0.
3 and d are 0.04 to 0.3. By forming the solid electrolyte layer 12a with the oxide ion conductor as described above, the power generation operation can be performed at a relatively low temperature of 650 ± 50 ° C. without lowering the power generation efficiency of the fuel cell 11. Become.

【００３６】燃料極層１２ｂはＮｉ等の金属により構成
されたり、又はＮｉ−ＹＳＺ等のサーメットにより構成
されたり、或いはＮｉと一般式（３）：Ｃｅ1-m Ｄm Ｏ
2で表される化合物との混合体により多孔質に形成され
る。但し、上記一般式（３）において、ＤはＳｍ，Ｇ
ｄ，Ｙ及びＣａからなる群より選ばれた１種又は２種以
上の元素であり、ｍはＤ元素の原子比であり、０．０５
〜０．４、好ましくは０．１〜０．３の範囲に設定され
る。The fuel electrode layer 12b or constructed or formed of a metal such as Ni, or a cermet such as Ni-YSZ, or Ni and the general formula (3): Ce 1-m D m O
It is formed porous by a mixture with the compound represented by 2 . However, in the above general formula (3), D is Sm, G
one or more elements selected from the group consisting of d, Y, and Ca; m is the atomic ratio of the D element;
To 0.4, preferably 0.1 to 0.3.

【００３７】空気極層１２ｃは一般式（４）：Ｌｎ２
1-x Ｌｎ３x Ｅ1-y Ｃｏy Ｏ3+dで示される酸化物イオ
ン伝導体により多孔質に形成される。 但し、上記一般
式（４）において、Ｌｎ２はＬａ又はＳｍのいずれか一
方又は双方の元素であり、Ｌｎ３はＢａ，Ｃａ又はＳｒ
のいずれか一方又は双方の元素であり、ＥはＦｅ又はＣ
ｕのいずれか一方又は双方の元素である。またｘはＬｎ
３の原子比であり、０．５を越え１．０未満の範囲に設
定される。ｙはＣｏ元素の原子比であり、０を越え１．
０以下、好ましくは０．５以上１．０以下の範囲に設定
される。ｄは−０．５以上０．５以下の範囲に設定され
る。The air electrode layer 12c has the general formula (4): Ln2
It is formed on the porous of an oxide ion conductor represented by 1-x Ln3 x E 1- y Co y O 3 + d. However, in the above general formula (4), Ln2 is one or both elements of La and Sm, and Ln3 is Ba, Ca or Sr
E is Fe or C
u is one or both elements. X is Ln
It is an atomic ratio of 3 and is set in a range of more than 0.5 and less than 1.0. y is the atomic ratio of the Co element, and exceeds 0 to 1.
0 or less, preferably 0.5 or more and 1.0 or less. d is set in a range from -0.5 to 0.5.

【００３８】上記発電セル１２の製造方法の一例を下記
に示す。先ず原料粉末として、Ｌａ 2Ｏ3，ＳｒＣＯ3，
Ｇａ2Ｏ3，ＭｇＯ，ＣｏＯの各粉末をＬａ0.8Ｓｒ0.2Ｇ
ａ0.8Ｍｇ0.15Ｃｏ0.05Ｏ2.8となるように秤量して混合
した後に、１１００℃で予備焼成して仮焼体を作製す
る。次いでこの仮焼体を粉砕した後に、所定のバイン
ダ、溶剤などを加えて混合することによりスラリーを調
製し、このスラリーをドクタブレード法によりグリーン
シートを作製する。次にこのグリーンシートを空気中で
十分に乾燥し、所定の寸法に切出した後に、１４５０℃
で焼結することにより固体電解質層１２ａを得る。この
固体電解質層１２ａの一方の面に、Ｎｉと（Ｃｅ0.8Ｓ
ｍ0.2）Ｏ2が体積比で６：４となるように、ＮｉＯ粉末
と（Ｃｅ0.8Ｓｍ0.2）Ｏ2粉末とを混合した後に、この
混合粉末を１１００℃で焼付けることにより燃料極層１
２ｂを形成する。更に上記固体電解質層１２ａの他方の
面に（Ｓｍ0.5Ｓｒ0.5）ＣｏＯ3を１０００℃で焼付け
ることにより空気極層１２ｃを形成する。このようにし
て発電セル１２が作製される。An example of a method for manufacturing the power generation cell 12 will be described below.
Shown in First, as raw material powder, La TwoOThree, SrCOThree,
GaTwoOThreeLa, MgO and CoO powders0.8Sr0.2G
a0.8Mg0.15Co0.05O2.8Weigh and mix so that
And then calcined at 1100 ° C to produce a calcined body
You. Next, after the calcined body is crushed,
Slurry by adding and mixing
The slurry is greened by the doctor blade method.
Make a sheet. Next, put this green sheet in the air
After drying sufficiently and cutting out to predetermined dimensions, 1450 ° C
The solid electrolyte layer 12a is obtained by sintering. this
On one surface of the solid electrolyte layer 12a, Ni and (Ce0.8S
m0.2) OTwoNiO powder so that the volume ratio becomes 6: 4.
And (Ce0.8Sm0.2) OTwoAfter mixing with the powder, this
By baking the mixed powder at 1100 ° C., the fuel electrode layer 1
2b is formed. Further, the other of the solid electrolyte layer 12a
(Sm0.5Sr0.5) CoOThreeBake at 1000 ° C
Thus, the air electrode layer 12c is formed. Like this
Thus, the power generation cell 12 is manufactured.

【００３９】セパレータ１６はステンレス鋼、ニッケル
基合金又はクロム基合金のいずれかにより形成されるこ
とが好ましい。例えば、ＳＵＳ３１６、インコネル６０
０、ハステロイＸ（Haynes Stellite社の商品名）、ヘ
インズアロイ２１４などが挙げられる。またセパレータ
１６には燃料供給通路２３と、空気供給通路２４（酸化
剤供給通路）と、複数の挿入穴１６ａが形成される（図
２及び図３）。燃料供給通路２３はセパレータ１６の外
周面から略中心に向う第１燃料穴２３ａと、第１燃料穴
２３ａに連通しセパレータ１６の略中心から燃料極集電
体１７に臨む第２燃料穴２３ｂとを有する。また空気供
給通路２４はセパレータ１６の厚さ方向に直交する方向
に延びて形成され基端がセパレータ１６外周面に開口し
かつ先端が閉止された略Ｔ字状の第１空気穴２４ａと、
セパレータ１６の厚さ方向に直交する方向に延びかつ互
いに所定の間隔をあけて形成され第１空気穴２４ａに連
通し更に両端が閉止された複数の第２空気穴２４ｂと、
セパレータ１６の空気極集電体１８に対向する面に所定
の間隔をあけかつ第２空気穴２４ｂに連通するように形
成された多数の第３空気穴２４ｃとを有する。The separator 16 is preferably made of any one of stainless steel, nickel-based alloy and chromium-based alloy. For example, SUS316, Inconel 60
0, Hastelloy X (trade name of Haynes Stellite), Haines Alloy 214, and the like. Further, a fuel supply passage 23, an air supply passage 24 (oxidant supply passage), and a plurality of insertion holes 16a are formed in the separator 16 (FIGS. 2 and 3). The fuel supply passage 23 has a first fuel hole 23 a extending substantially from the outer peripheral surface of the separator 16 to the center, and a second fuel hole 23 b communicating with the first fuel hole 23 a and facing the anode current collector 17 from the substantially center of the separator 16. Having. The air supply passage 24 is formed to extend in a direction orthogonal to the thickness direction of the separator 16, has a base end opened to the outer peripheral surface of the separator 16, and has a substantially T-shaped first air hole 24 a having a closed end.
A plurality of second air holes 24b extending in a direction perpendicular to the thickness direction of the separator 16 and formed at a predetermined interval from each other, communicating with the first air holes 24a, and further closing both ends;
The separator 16 has a plurality of third air holes 24c formed on the surface of the separator 16 facing the air electrode current collector 18 at predetermined intervals and connected to the second air holes 24b.

【００４０】第１空気穴２４ａは第１燃料穴２３ａと穴
芯が同一のベース穴２４ｄと、このベース穴２４ｄに連
通するとともに複数の第２空気穴２４ｂに連通し両端が
閉止された分配穴２４ｅからなる。分配穴２４ｅはベー
ス穴２４ｄの基端が形成されたセパレータ１６の一方の
側面に隣接する側面からベース穴２４ｄに直交するよう
に形成した後に、この隣接する側面に閉止板２５を接合
することにより両端が閉止された長穴となる。また複数
の第２空気穴２４ｂはベース穴２４ｄの基端が形成され
たセパレータ１６の一方の側面からベース穴２４ｄに平
行に形成した後に、この側面に閉止板２５を接合するこ
とにより両端が閉止された複数の長穴となる。複数の挿
入穴１６ａは燃料供給通路２３及び空気供給通路２４の
いずれにも連通しないように第１燃料穴２３ａ及び第２
空気穴２４ｂに平行に形成され、これらの挿入穴１６ａ
には第１ヒータ３１がそれぞれ挿入される（図３）。ま
たセパレータ１６の燃料極集電体１７に対向する面には
３本のスリット１６ｂがセパレータ１６の略中心から渦
巻き状にそれぞれ形成され（図４）、これらのスリット
１６ｂの深さは全長にわたって同一となるように形成さ
れる。なお、上記スリットは３本ではなく、２本又は４
本以上であってもよい。また、スリットの深さはセパレ
ータの中心から離れるに従って次第に深く若しくは浅く
なるように形成してもよい。The first air hole 24a has a base hole 24d having the same hole core as the first fuel hole 23a, and a distribution hole communicating with the base hole 24d and communicating with a plurality of second air holes 24b and having both ends closed. 24e. The distribution hole 24e is formed by making the base end of the base hole 24d perpendicular to the base hole 24d from the side surface adjacent to one side surface of the separator 16 in which the base end is formed, and then joining the closing plate 25 to the adjacent side surface. Both ends are closed slots. The plurality of second air holes 24b are formed parallel to the base hole 24d from one side surface of the separator 16 where the base end of the base hole 24d is formed, and then both ends are closed by joining a closing plate 25 to this side surface. It becomes a plurality of elongated holes. The plurality of insertion holes 16a are connected to the first fuel holes 23a and the second fuel holes 23a so as not to communicate with any of the fuel supply passages 23 and the air supply passages 24.
These insertion holes 16a are formed in parallel with the air holes 24b.
The first heater 31 is inserted into each of the first and second heaters (FIG. 3). On the surface of the separator 16 facing the anode current collector 17, three slits 16b are formed in a spiral form from the approximate center of the separator 16 (FIG. 4), and the depth of these slits 16b is the same over the entire length. It is formed so that The number of slits is not three, but two or four.
It may be more than books. Further, the depth of the slit may be formed so as to gradually increase or decrease as the distance from the center of the separator increases.

【００４１】図２に戻って、燃料極集電体１７はステン
レス鋼、ニッケル基合金又はクロム基合金、或いはニッ
ケル、銀、銀合金、白金又は銅により多孔質に形成さ
れ、ステンレス鋼、ニッケル基合金又はクロム基合金に
より形成した場合、ニッケルめっき、銀めっき、ニッケ
ル下地めっきを介する銀めっき若しくは銅めっきを施す
ことが好ましい。空気極集電体１８は銀めっき、ニッケ
ル下地めっきを介する銀めっき又は白金めっきされたス
テンレス鋼、ニッケル基合金又はクロム基合金、或いは
銀、銀合金又は白金により多孔質に形成され、ステンレ
ス鋼、ニッケル基合金又はクロム基合金により形成した
場合、銀めっき、ニッケル下地めっきを介する銀めっき
若しくは白金めっきを施すことが好ましい。なお、燃料
ガスとして炭化水素を用いた場合には、燃料極集電体は
ニッケルめっきされたステンレス鋼、ニッケル基合金又
はクロム基合金、或いはニッケルにより形成され、燃料
ガスとして水素を用いた場合には、燃料極集電体は銀め
っき、ニッケル下地めっきを介する銀めっき若しくは銅
めっきされたステンレス鋼、ニッケル基合金又はクロム
基合金、或いは銀、銀合金、白金又は銅により形成され
る。上記燃料極集電体１３の製造方法の一例を下記に示
す。先ずステンレス鋼などのアトマイズ粉末とＨＰＭＣ
（水溶性樹脂結合剤）を混練した後に、蒸留水及び添加
剤（ｎ−ヘキサン（有機溶剤）、ＤＢＳ（界面活性
剤）、グリセリン（可塑剤）など）を加えて混練して混
合スラリーを調製する。次にこの混合スラリーをドクタ
ブレード法により成形体を作製した後に、所定の条件で
発泡、脱脂及び焼結して多孔質板を得る。更にこの多孔
質板を所定の寸法に切出して燃料極集電体１７を作製す
る。なお、ステンレス鋼のアトマイズ粉末を用いた場合
には、表面にニッケルめっき、クロムめっき、銀めっ
き、ニッケル下地めっきを介する銀めっきが施される。
また上記空気極集電体１８も上記燃料極集電体１７とほ
ぼ同様にして作製される。Returning to FIG. 2, the anode current collector 17 is made of stainless steel, nickel-based alloy or chromium-based alloy, or nickel, silver, silver alloy, platinum or copper, and is made of stainless steel, nickel-based alloy. When formed of an alloy or a chromium-based alloy, it is preferable to apply silver plating or copper plating via nickel plating, silver plating, nickel base plating. The air electrode current collector 18 is formed of silver, silver-plated or platinum-plated stainless steel via nickel base plating, nickel-based alloy or chromium-based alloy, or silver, silver alloy or platinum, and is made of porous material. When formed from a nickel-based alloy or a chromium-based alloy, it is preferable to apply silver plating, silver plating via nickel base plating, or platinum plating. When hydrocarbons are used as the fuel gas, the anode current collector is formed of nickel-plated stainless steel, a nickel-based alloy or a chromium-based alloy, or nickel, and when hydrogen is used as the fuel gas, The anode current collector is made of silver-plated or nickel-plated stainless steel via silver plating, nickel base plating, nickel-based alloy or chromium-based alloy, or silver, silver alloy, platinum or copper. An example of a method for manufacturing the anode current collector 13 will be described below. First, atomized powder such as stainless steel and HPMC
After kneading (water-soluble resin binder), distilled water and additives (n-hexane (organic solvent), DBS (surfactant), glycerin (plasticizer), etc.) are added and kneaded to prepare a mixed slurry. I do. Next, after forming a compact from the mixed slurry by a doctor blade method, foaming, degreasing and sintering are performed under predetermined conditions to obtain a porous plate. Further, the porous plate is cut out to a predetermined size to produce the anode current collector 17. When stainless steel atomized powder is used, the surface is plated with nickel, chromium, silver, or silver through nickel base plating.
The air electrode current collector 18 is also manufactured in substantially the same manner as the fuel electrode current collector 17.

【００４２】第１端板２１及び第２端板２２はセパレー
タ１６と同一材料により同一形状（正方形板状）に形成
される。第１端板２１には空気供給通路２７及び複数の
挿入穴（図示せず）が形成され、第２端板２２には燃料
供給通路２６及び複数の挿入穴（図示せず）が形成され
る。空気供給通路２７は空気供給通路２３と同様に形成
され、第１端板２１の厚さ方向に直交する方向に延びて
形成され基端が第１端板２１外周面に開口しかつ先端が
閉止されたＴ字状の第１空気穴２７ａと、第１端板２１
の厚さ方向に直交する方向に延びかつ互いに所定の間隔
をあけて形成され第１空気穴２７ａに連通し更に両端が
閉止された複数の第２空気穴（図示せず）と、第１端板
２１の空気極集電体１４に対向する面に所定の間隔をあ
けかつ第２空気穴に連通するように形成された多数の第
３空気穴（図示せず）とを有する。また燃料供給通路２
６は燃料供給通路２３と同様に形成され、第２端板２２
の外周面から略中心に向う第１燃料穴２６ａと、第１燃
料穴２６ａに連通し第２端板２２の略中心から燃料極集
電体１３に臨む第２燃料穴２６ｂとを有する。The first end plate 21 and the second end plate 22 are formed in the same shape (square plate shape) from the same material as the separator 16. The first end plate 21 has an air supply passage 27 and a plurality of insertion holes (not shown), and the second end plate 22 has a fuel supply passage 26 and a plurality of insertion holes (not shown). . The air supply passage 27 is formed in the same manner as the air supply passage 23, extends in a direction perpendicular to the thickness direction of the first end plate 21, has a base end opened on the outer peripheral surface of the first end plate 21, and a front end closed. T-shaped first air hole 27a and first end plate 21
A plurality of second air holes (not shown) extending in a direction perpendicular to the thickness direction of the first air hole and formed at a predetermined interval from each other and communicating with the first air holes 27a and further closed at both ends; The plate 21 has a large number of third air holes (not shown) formed on the surface of the plate 21 facing the air electrode current collector 14 at predetermined intervals and communicating with the second air holes. Fuel supply passage 2
6 is formed in the same manner as the fuel supply passage 23, and the second end plate 22
And a second fuel hole 26b communicating with the first fuel hole 26a and facing the anode current collector 13 from substantially the center of the second end plate 22.

【００４３】第１端板２１に形成された第１空気穴２７
ａはベース穴２７ｄと、このベース穴２７ｄに連通する
とともに複数の第２空気穴に連通し両端が閉止された分
配穴２７ｅからなる。分配穴２７ｅはベース穴２７ｄの
基端が形成された第１端板２１の一方の側面に隣接する
側面からベース穴２４ｄに直交するように形成した後
に、この隣接する側面に閉止板２５を接合することによ
り両端が閉止された長穴となる。複数の第２空気穴はベ
ース穴２４ｄの基端が形成された第１端板２１の一方の
側面からベース穴２７ｄに平行に形成した後に、この側
面に閉止板を接合することにより両端が閉止された複数
の長穴となる。また第１端板２１の複数の挿入穴は空気
供給通路２７に連通しないように第２空気穴に平行に形
成され、これらの挿入穴にはヒータ（図示せず）がそれ
ぞれ挿入される。第２端板２２の複数の挿入穴は燃料供
給通路２６に連通しないように第１燃料穴２６ａに平行
に形成され、これらの挿入穴にはヒータ（図示せず）が
それぞれ挿入される。第２端板２２の上面、即ち第２端
板２２の燃料極集電体１３への対向面には３本のスリッ
ト２２ｂが第２端板２２の略中心から渦巻き状に形成さ
れる（図２）。これらのスリット２２ｂの深さは全長に
わたって同一となるように形成される。なお、上記スリ
ットは３本ではなく、２本又は４本以上であってもよ
い。また、スリットの深さはセパレータの中心から離れ
るに従って次第に深く若しくは浅くなるように形成して
もよい。A first air hole 27 formed in the first end plate 21
a is composed of a base hole 27d and a distribution hole 27e communicating with the base hole 27d and communicating with the plurality of second air holes and having both ends closed. The distribution hole 27e is formed so as to be orthogonal to the base hole 24d from the side surface adjacent to one side surface of the first end plate 21 in which the base end of the base hole 27d is formed, and then the closing plate 25 is joined to the adjacent side surface. By doing so, a long hole is closed at both ends. The plurality of second air holes are formed parallel to the base hole 27d from one side surface of the first end plate 21 in which the base end of the base hole 24d is formed, and then both ends are closed by joining a closing plate to this side surface. It becomes a plurality of elongated holes. The plurality of insertion holes of the first end plate 21 are formed in parallel with the second air holes so as not to communicate with the air supply passage 27, and heaters (not shown) are respectively inserted into these insertion holes. The plurality of insertion holes of the second end plate 22 are formed in parallel with the first fuel holes 26a so as not to communicate with the fuel supply passage 26, and heaters (not shown) are respectively inserted into these insertion holes. On the upper surface of the second end plate 22, that is, the surface of the second end plate 22 facing the anode current collector 13, three slits 22b are formed in a spiral shape from substantially the center of the second end plate 22 (FIG. 1). 2). These slits 22b are formed to have the same depth over the entire length. The number of the slits is not limited to three, but may be two or four or more. Further, the depth of the slit may be formed so as to gradually increase or decrease as the distance from the center of the separator increases.

【００４４】更にセパレータ１６、第１端板２１及び第
２端板２２の四隅にはボルト（図示せず）を挿通可能な
通孔１６ｃが形成される（図３及び図４）。（ｎ＋１）
個の発電セル１２と、ｎ枚のセパレータ１６と、（ｎ＋
１）個の燃料極集電体１７と、（ｎ＋１）個の空気極集
電体１８と、単一の第１端板２１と、単一の第２端板２
２とを積層したときに、上記セパレータ１６、第１端板
２１及び第２端板２２の四隅に形成された通孔１６ｃに
ボルトをそれぞれ挿通した後に、これらのボルトの先端
にナットをそれぞれ螺合することにより、燃料電池１１
が上記積層した状態で固定されるようになっている。Further, through holes 16c through which bolts (not shown) can be inserted are formed at the four corners of the separator 16, the first end plate 21 and the second end plate 22 (FIGS. 3 and 4). (N + 1)
Power generation cells 12, n separators 16, (n +
1) anode current collectors 17, (n + 1) cathode current collectors 18, a single first end plate 21, and a single second end plate 2
2 are stacked, bolts are inserted into through holes 16c formed at the four corners of the separator 16, the first end plate 21, and the second end plate 22, and then nuts are screwed into the tips of these bolts. By combining, the fuel cell 11
Are fixed in the state of being stacked.

【００４５】図１に戻って、燃料用ディストリビュータ
１３及び空気用ディストリビュータ１４は発電セル１２
の積層方向に延びてそれぞれ設けられ、両端が閉止され
た筒状に形成される。燃料用ディストリビュータ１３は
（ｎ＋１）本の燃料用短管２８を通ってｎ枚のセパレー
タ１６の燃料供給通路２３の第１燃料穴２３ａ及び単一
の第２端板２２の燃料供給通路２６ａの第１燃料穴２６
ａにそれぞれ連通接続され、空気用ディストリビュータ
１４は（ｎ＋１）本の空気用短管２９を通ってｎ枚のセ
パレータ１６の空気供給通路２４の第１空気穴２４ａ及
び単一の第１端板２１の空気供給通路２７の第１空気穴
２７ａにそれぞれ連通接続される。この実施の形態で
は、燃料用ディストリビュータ１３、空気用ディストリ
ビュータ１４、燃料用短管２８及び空気用短管２９はス
テンレス鋼、ニッケル基合金又はクロム基合金などの導
電性材料により形成される。Returning to FIG. 1, the fuel distributor 13 and the air distributor 14 are
Are provided so as to extend in the stacking direction, and are formed in a cylindrical shape with both ends closed. The fuel distributor 13 passes through the (n + 1) fuel short tubes 28 and the first fuel holes 23a of the fuel supply passages 23 of the n separators 16 and the fuel supply passages 26a of the single second end plate 22. 1 fuel hole 26
a, and the air distributor 14 is connected to the first air holes 24 a of the air supply passages 24 of the n separators 16 and the single first end plate 21 through the (n + 1) air short pipes 29. Are respectively connected to the first air holes 27a of the air supply passage 27. In this embodiment, the fuel distributor 13, the air distributor 14, the fuel short pipe 28, and the air short pipe 29 are formed of a conductive material such as stainless steel, a nickel-based alloy, or a chromium-based alloy.

【００４６】燃料用短管２８と燃料用ディストリビュー
タ１３との電気的絶縁を確保するために、燃料用短管２
８と燃料用ディストリビュータ１３との間にはアルミナ
等の電気絶縁性材料により形成された燃料用絶縁管３６
が介装され、これらの隙間はガラスやセメント等の電気
絶縁性を有する燃料用封止部材３７により封止される。
また空気用短管２９と空気用ディストリビュータ１４と
の電気的絶縁を確保するために、空気用短管２９と空気
用ディストリビュータ１４との間にはアルミナ等の電気
絶縁性材料により形成された空気用絶縁管３８が介装さ
れ、これらの隙間はガラスやセメント等の電気絶縁性を
有する空気用封止部材３９により封止される。In order to secure electrical insulation between the fuel short pipe 28 and the fuel distributor 13, the fuel short pipe 2
Between the fuel distributor 8 and the fuel distributor 13 is a fuel insulating tube 36 made of an electrically insulating material such as alumina.
These gaps are sealed by a fuel sealing member 37 having electrical insulation such as glass or cement.
In order to secure electrical insulation between the short pipe for air 29 and the distributor 14 for air, an air insulating material such as alumina is formed between the short pipe for air 29 and the distributor 14 for air. An insulating tube 38 is interposed, and these gaps are sealed by an air insulating member 39 having electrical insulation such as glass or cement.

【００４７】第１端板２１の上面中央及び第２端板２２
の下面中央には一対の電極端子４１，４２（この実施の
形態では電極棒）が電気的にそれぞれ接続される。燃料
用ディストリビュータ１３の上部外周面には燃料予熱管
４３が接続され、この燃料予熱管４３は燃料電池１１の
外周面から所定の間隔をあけかつ一対の電極端子４１，
４２の軸線を中心とする螺旋状に巻回される。また空気
用ディストリビュータ１４の外周面には空気予熱管４４
（酸化剤予熱管）が接続され、この空気予熱管４４は燃
料電池１１の外周面から所定の間隔をあけかつ一対の電
極端子４１，４２の軸線を中心とする螺旋状に巻回され
る。更に燃料電池１１の外周面には第２ヒータ３２が燃
料電池１１の外周面から所定の間隔をあけかつ一対の電
極端子４１，４２の軸線を中心とする螺旋状に巻回され
る。上記燃料予熱管４３の螺旋半径は上記空気予熱管４
４の螺旋半径より小さく形成され、第２ヒータ３２の螺
旋半径は燃料予熱管４３の螺旋半径と空気予熱管４４の
螺旋半径の中間の値になるように形成される。The center of the upper surface of the first end plate 21 and the second end plate 22
A pair of electrode terminals 41 and 42 (electrode rods in this embodiment) are electrically connected to the center of the lower surface. A fuel preheating tube 43 is connected to an upper outer peripheral surface of the fuel distributor 13. The fuel preheating tube 43 is spaced apart from the outer peripheral surface of the fuel cell 11 by a predetermined distance and has a pair of electrode terminals 41, 42.
It is spirally wound around the 42 axis. An air preheating pipe 44 is provided on the outer peripheral surface of the air distributor 14.
(Oxidant preheating tube) is connected, and the air preheating tube 44 is spirally wound around the axis of the pair of electrode terminals 41 and 42 at a predetermined interval from the outer peripheral surface of the fuel cell 11. Further, a second heater 32 is wound around the outer peripheral surface of the fuel cell 11 at a predetermined interval from the outer peripheral surface of the fuel cell 11 and spirally around the axis of the pair of electrode terminals 41 and 42. The spiral radius of the fuel preheating tube 43 is the same as that of the air preheating tube 4.
The spiral radius of the second heater 32 is formed to be smaller than the spiral radius of the fuel preheating tube 43 and the spiral radius of the air preheating tube 44.

【００４８】この実施の形態では、燃料予熱管４３及び
空気予熱管４４はステンレス鋼、ニッケル基合金又はク
ロム基合金などにより形成される。また空気予熱管４４
は空気用ディストリビュータ１４の長手方向の略中央に
接続される。これは、発電中に燃料電池１１の内部抵抗
によりジュール熱を発生し、燃料電池１１の積層方向の
中央部分が最も熱くなり、この部分に空気予熱管４４及
び空気用ディストリビュータ１４を通って比較的低い温
度の酸化剤ガスを供給することにより、発電セル１２の
均熱を保つためである。In this embodiment, the fuel preheating pipe 43 and the air preheating pipe 44 are made of stainless steel, nickel-based alloy, chromium-based alloy, or the like. The air preheating pipe 44
Is connected to substantially the center of the air distributor 14 in the longitudinal direction. This is because Joule heat is generated due to the internal resistance of the fuel cell 11 during power generation, and the central portion of the fuel cell 11 in the stacking direction becomes the hottest, and passes through the air preheating pipe 44 and the air distributor 14 to relatively pass through this portion. This is because the oxidant gas at a low temperature is supplied so that the power generation cell 12 is kept at a uniform temperature.

【００４９】上記燃料電池１１は螺旋状の燃料予熱管４
３、螺旋状の空気予熱管４４及び螺旋状の第２ヒータ３
２とともにインナケース４６に収容される。このインナ
ケース４６の下部外周面及び上面には発電セル１２から
排出された燃料ガス及び空気をインナケース４６外に導
く第１排気管５１及び第２排気管５２がそれぞれ接続さ
れる。またインナケース４６の外面は断熱材４７により
被覆されるとともに、インナケース４６の外周面には燃
料予熱管４３、空気予熱管４４及び第１排気管５１がそ
れぞれ螺旋状に巻回される。この実施の形態では、第１
排気管５１は燃料予熱管４３及び空気予熱管４４より大
径に形成され、燃料予熱管４３及び空気予熱管４４を内
部に遊挿した状態でインナケース４６の外周面から所定
の間隔をあけて螺旋状に巻回される。なお、燃料予熱管
及び空気予熱管を第１排気管の内部に遊挿するのではな
く、第１排気管の外周面に密着させた状態でインナケー
スの外周面に螺旋状に巻回してもよい。The fuel cell 11 has a spiral fuel preheating tube 4.
3. Spiral air preheating tube 44 and spiral second heater 3
2 together with the inner case 46. A first exhaust pipe 51 and a second exhaust pipe 52 for guiding fuel gas and air discharged from the power generation cell 12 to the outside of the inner case 46 are connected to a lower outer peripheral surface and an upper surface of the inner case 46, respectively. The outer surface of the inner case 46 is covered with a heat insulating material 47, and the fuel preheating pipe 43, the air preheating pipe 44, and the first exhaust pipe 51 are spirally wound around the outer peripheral surface of the inner case 46, respectively. In this embodiment, the first
The exhaust pipe 51 is formed to have a larger diameter than the fuel preheating pipe 43 and the air preheating pipe 44, and is spaced from the outer peripheral surface of the inner case 46 at a predetermined distance with the fuel preheating pipe 43 and the air preheating pipe 44 inserted therein. It is wound spirally. In addition, instead of loosely inserting the fuel preheating pipe and the air preheating pipe inside the first exhaust pipe, the fuel preheating pipe and the air preheating pipe may be spirally wound around the outer peripheral surface of the inner case in a state of being closely attached to the outer peripheral surface of the first exhaust pipe. Good.

【００５０】上記インナケース４６は螺旋状の第１排気
管５１と、この第１排気管５１に遊挿された燃料予熱管
４３及び空気予熱管４４と、断熱材４７とともにアウタ
ケース４８に収容される。上記第１排気管５１はこの第
１排気管５１に遊挿された燃料予熱管４３及び空気予熱
管４４とともに、アウタケース４８の上部外周面からア
ウタケース４８外に突出し、燃料予熱管４３及び空気予
熱管４４はこの突出した部分から第１排気管５１外に突
出する。第１排気管５１から突出した燃料予熱管４３に
はこの燃料予熱管４３内の燃料ガスに水蒸気を混合する
ための水供給管４９の先端が挿入され、この水供給管４
９には噴霧器（図示せず）が接続される。上記水供給管
の４９先端はアウタケース４８内に位置することが好ま
しい。なお、燃料ガスとしては、例えばメタンガス（Ｃ
Ｈ4））が挙げられる。また図示しないが上記噴霧器か
ら噴射された霧状の水は第２排気管５２内を通る排ガス
の熱により気化されて水蒸気になるように構成される。
燃料予熱管４３には燃料ガスが流通可能な密度で改質粒
子（図示せず）が充填される。この改質粒子はＮｉ、Ｎ
ｉＯ、Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2、ＭｇＯ、ＣａＯ、Ｆｅ
2Ｏ3、Ｆｅ3Ｏ4、Ｖ2Ｏ3、ＮｉＡｌ2Ｏ4、ＺｒＯ2、Ｓ
ｉＣ、Ｃｒ2Ｏ3、ＴｈＯ2、Ｃｅ2Ｏ3、Ｂ2Ｏ3、Ｍｎ
Ｏ2、ＺｎＯ、Ｃｕ、ＢａＯ及びＴｉＯ2からなる群より
選ばれた１種又は２種以上を含む元素又は酸化物により
形成されることが好ましい。The inner case 46 is accommodated in an outer case 48 together with a spiral first exhaust pipe 51, a fuel preheating pipe 43 and an air preheating pipe 44 loosely inserted in the first exhaust pipe 51, and a heat insulating material 47. You. The first exhaust pipe 51, together with the fuel preheating pipe 43 and the air preheating pipe 44 loosely inserted into the first exhaust pipe 51, protrudes out of the outer case 48 from the upper outer peripheral surface of the outer case 48, and the fuel preheating pipe 43 and the air The preheating pipe 44 protrudes from the protruding portion to the outside of the first exhaust pipe 51. The tip of a water supply pipe 49 for mixing water vapor with the fuel gas in the fuel preheating pipe 43 is inserted into the fuel preheating pipe 43 protruding from the first exhaust pipe 51.
A sprayer (not shown) is connected to 9. The distal end of the water supply pipe 49 is preferably located in the outer case 48. As the fuel gas, for example, methane gas (C
H 4 )). Although not shown, the atomized water sprayed from the sprayer is configured to be vaporized by the heat of the exhaust gas passing through the second exhaust pipe 52 to become steam.
The fuel preheating tube 43 is filled with reformed particles (not shown) at a density at which fuel gas can flow. The modified particles are Ni, N
iO, Al 2 O 3 , SiO 2 , MgO, CaO, Fe
2 O 3 , Fe 3 O 4 , V 2 O 3 , NiAl 2 O 4 , ZrO 2 , S
iC, Cr 2 O 3 , ThO 2 , Ce 2 O 3 , B 2 O 3 , Mn
It is preferably formed of an element or an oxide containing one or more selected from the group consisting of O 2 , ZnO, Cu, BaO and TiO 2 .

【００５１】燃料電池１１に螺旋状に巻回された燃料予
熱管４３のうちインナケース４６内に位置する最下端に
は、水分離器５３が接続される。これは、燃料電池モジ
ュール１０が停止して温度が低下し、水蒸気が液化して
水になったときに、この水は水分離器５３に溜るように
構成される。この結果、燃料電池モジュール１０を再始
動しても、水が液体のまま発電セル１２に供給されない
ので、発電セル１２の性能は低下せず、発電セル１２は
破損しないようになっている。なお、上記水分離器はイ
ンナケース外の燃料予熱管に接続してもよい。A water separator 53 is connected to the lowermost end of the fuel preheating pipe 43 spirally wound around the fuel cell 11 and located in the inner case 46. This is configured so that when the temperature of the fuel cell module 10 is stopped and the temperature is reduced, and the water vapor is liquefied into water, the water is stored in the water separator 53. As a result, even if the fuel cell module 10 is restarted, water is not supplied to the power generation cell 12 in a liquid state, so that the performance of the power generation cell 12 does not decrease and the power generation cell 12 is not damaged. The water separator may be connected to a fuel preheating pipe outside the inner case.

【００５２】また燃料電池１１に螺旋状に巻回された空
気予熱管４４のうちインナケース４６内に位置する上端
には、冷却空気（冷却酸化剤ガス）を空気予熱管４４に
供給可能な冷却管５６が接続される。また空気予熱管４
４のうち冷却管５６の接続部と空気用ディストリビュー
タ１４の接続部との間には、空気予熱管４４内の空気と
冷却管５６内の冷却空気とを混合する混合部が接続され
る。この混合部には図示しないが上記空気及び冷却空気
を混合するためにバッフル板や撹拌機等が内蔵される。
また燃料電池１１にはこの燃料電池１１の温度を検出す
る温度センサ５８が挿入され、冷却管５６には冷却空気
の流量を調整する流量調整弁５９が設けられる。温度セ
ンサ５８の検出出力はコントローラ（図示せず）の制御
入力に接続され、コントローラの制御出力は流量調整弁
５９に接続される。なお、図１の符号５４はインナケー
ス４６及びアウタケース４８を一対の電極端子４１，４
２から電気的に絶縁するための絶縁リングである。A cooling air (cooling oxidant gas) that can supply cooling air (cooling oxidant gas) to the air preheating tube 44 is provided at an upper end of the air preheating tube 44 spirally wound around the fuel cell 11 and located in the inner case 46. Tube 56 is connected. Air preheating tube 4
A mixing section for mixing the air in the air preheating pipe 44 and the cooling air in the cooling pipe 56 is connected between the connection section of the cooling pipe 56 and the connection section of the air distributor 14 among the sections 4. Although not shown, a baffle plate, a stirrer, and the like are incorporated in the mixing section for mixing the air and the cooling air.
A temperature sensor 58 for detecting the temperature of the fuel cell 11 is inserted into the fuel cell 11, and a flow control valve 59 for adjusting the flow rate of the cooling air is provided in the cooling pipe 56. The detection output of the temperature sensor 58 is connected to a control input of a controller (not shown), and the control output of the controller is connected to a flow control valve 59. The reference numeral 54 in FIG. 1 designates the inner case 46 and the outer case 48
2 is an insulating ring for electrically insulating from the second ring.

【００５３】このように構成された燃料電池モジュール
１０の動作を説明する。燃料ガス（例えば、メタンガス
（ＣＨ4））を燃料予熱管４３に供給し、水（Ｈ2Ｏ）を
水供給管４９から上記燃料予熱管４３に供給して水蒸気
にし、この水蒸気を上記燃料ガスに混合する。一方、空
気（酸化剤ガス）を空気予熱管４４に供給する。上記水
蒸気を含む燃料ガスは第１排気管５１に挿入された燃料
予熱管４３内でインナケース４６の外周面を螺旋状に回
りながら高温の排ガス（発電セル１２から排出された燃
料ガス及び酸化剤ガスの混合ガス）と熱交換することに
より加熱され、上記空気は第１排気管５１に挿入された
空気予熱管４４内でインナケース４６の外周面を螺旋状
に回りながら高温の排ガスと熱交換することにより加熱
される。また燃料予熱管４３及び空気予熱管４４が遊挿
された第１排気管５１は断熱材４７により覆われている
ため、上記第１排気管５１内を通る排ガスは冷え難い。The operation of the fuel cell module 10 thus configured will be described. Fuel gas (for example, methane gas (CH 4 )) is supplied to the fuel preheating pipe 43, and water (H 2 O) is supplied from the water supply pipe 49 to the fuel preheating pipe 43 to form steam, and this steam is converted to the fuel gas. Mix. On the other hand, air (oxidant gas) is supplied to the air preheating tube 44. The fuel gas containing the water vapor spirally turns around the outer peripheral surface of the inner case 46 in the fuel preheating pipe 43 inserted into the first exhaust pipe 51 while the high-temperature exhaust gas (the fuel gas and the oxidant discharged from the power generation cell 12). The air is heated by heat exchange with a high-temperature exhaust gas while spirally rotating around the outer peripheral surface of the inner case 46 in the air preheating pipe 44 inserted into the first exhaust pipe 51. Heating. Further, since the first exhaust pipe 51 into which the fuel preheating pipe 43 and the air preheating pipe 44 are loosely inserted is covered with the heat insulating material 47, the exhaust gas passing through the first exhaust pipe 51 is hardly cooled.

【００５４】インナケース４６の外周面を螺旋状に回り
ながら加熱された燃料ガス及び空気はインナケース４６
内に入るときに第１排気管５１から出て燃料電池１１の
外周面を螺旋状に回る。このとき燃料予熱管４３内を通
る燃料ガスは発電セル１２から排出される高温の排ガス
及び第２ヒータ３２により加熱される。上記燃料予熱管
４３内には改質粒子が充填されているため、水蒸気を含
む燃料ガスを上述のように加熱することにより、この水
蒸気を含む燃料ガスは改質粒子により改質されて（例え
ば、水素ガス（Ｈ2）に改質される。）て、燃料用ディ
ストリビュータ１３に供給される。また空気予熱管４４
内を通る空気も上記高温の排ガス及び第２ヒータ３２に
より加熱されて空気用ディストリビュータ１４に供給さ
れる。The fuel gas and the air heated while spirally rotating around the outer peripheral surface of the inner case 46 are supplied to the inner case 46.
When the fuel cell 11 enters, it comes out of the first exhaust pipe 51 and spirals around the outer peripheral surface of the fuel cell 11. At this time, the fuel gas passing through the fuel preheating pipe 43 is heated by the high temperature exhaust gas discharged from the power generation cell 12 and the second heater 32. Since the fuel preheating pipe 43 is filled with the reformed particles, the fuel gas containing water vapor is heated as described above, whereby the fuel gas containing water vapor is reformed by the reformed particles (for example, , And reformed into hydrogen gas (H 2 )) and supplied to the fuel distributor 13. The air preheating pipe 44
The air passing inside is also heated by the high-temperature exhaust gas and the second heater 32 and supplied to the air distributor 14.

【００５５】発電に最適な温度に加熱されかつ改質され
た燃料ガスを燃料用ディストリビュータ１３に導入する
と、この燃料ガスは燃料用短管２８及び燃料供給通路２
３，２６を通り、セパレータ１６及び第２端板２２の略
中心から燃料極集電体１７の中心に向って吐出する。こ
れにより燃料ガスは燃料極集電体１７内の気孔を通過し
て燃料極層１２ｂの略中心に速やかに供給され、更にス
リット１６ｂ，２２ｂにより案内されて燃料極層１２ｂ
の略中心から外周縁に向って渦巻き状に流れる。同時に
発電に最適な温度に加熱された空気を空気用ディストリ
ビュータ１４に導入すると、この空気は空気用短管２９
及び空気供給通路２４，２７を通り、セパレータ１６の
多数の第３空気穴２４ｃ及び第１端板２１の多数の第３
空気穴からシャワー状に空気極集電体１８に向って吐出
する。これにより空気は空気極集電体１８内の気孔を通
過して空気極層１１ｃに略均一に供給される。When the fuel gas heated and reformed to the optimum temperature for power generation is introduced into the fuel distributor 13, the fuel gas is supplied to the short fuel tube 28 and the fuel supply passage 2.
The fuel is discharged from substantially the center of the separator 16 and the second end plate 22 toward the center of the anode current collector 17 through the third and second plates 26. As a result, the fuel gas passes through the pores in the anode current collector 17 and is quickly supplied to the approximate center of the anode layer 12b, and is further guided by the slits 16b and 22b to be supplied to the anode layer 12b.
Flows spirally from the approximate center to the outer periphery. At the same time, when air heated to a temperature optimum for power generation is introduced into the air distributor 14, this air is
And a large number of third air holes 24 c of the separator 16 and a large number of third air holes 24 c of the first end plate 21 through the air supply passages 24 and 27.
The air is discharged from the air hole toward the air electrode current collector 18 in a shower shape. As a result, the air passes through the pores in the cathode current collector 18 and is supplied to the cathode layer 11c substantially uniformly.

【００５６】空気極層１２ｃに供給された空気は空気極
層１２ｃ内の気孔を通って固体電解質層１２ａとの界面
近傍に到達し、この部分で空気中の酸素は空気極層１２
ｃから電子を受け取って、酸化物イオン（Ｏ2-）にイオ
ン化される。この酸化物イオンは燃料極層１２ｂの方向
に向って固体電解質層１２ａ内を拡散移動し、燃料極層
１２ｂとの界面近傍に到達すると、この部分で燃料ガス
と反応して反応生成物（例えば、Ｈ2Ｏ）を生じ、燃料
極層１２ｂに電子を放出する。この電子を燃料極集電体
１７により取り出すことにより電流が発生し、電力が得
られる。上記のように燃料ガスがセパレータ１６の略中
央及び第２端板２２の略中央から吐出され、かつスリッ
ト１６ｂ，２２ｂにより案内されるので、燃料ガスの反
応経路が長くなる。この結果、燃料ガスがセパレータ１
６及び第２端板２２の外周縁に到達するまでに、燃料ガ
スが燃料極層１２ｂと極めて多く衝突するので、上記反
応回数が増え、燃料電池１１の性能向上を図ることがで
きる。従って、セパレータ１６及び第２端板２２の外径
が大きくなればなるほど、燃料ガスの反応経路が長くな
り、これに伴って反応回数が増え、燃料電池１１の出力
向上に繋がる。なお、（ｎ＋１）個の発電セル１２は導
電性材料により形成されたセパレータ１６、燃料極集電
体１７及び空気極集電体１８を介して直列に接続され、
かつ燃料電池１１の両端の第１端板２１及び第２端板２
２には一対の電極端子４１，４２が設けられているた
め、これらの電極端子４１，４２から大きな電力を取出
すことができる。The air supplied to the air electrode layer 12c passes through pores in the air electrode layer 12c and reaches the vicinity of the interface with the solid electrolyte layer 12a.
Electrons are received from c and ionized into oxide ions (O 2− ). The oxide ions diffuse and move in the solid electrolyte layer 12a toward the fuel electrode layer 12b, and when reaching the vicinity of the interface with the fuel electrode layer 12b, react with the fuel gas at this portion and react with a reaction product (for example, , H 2 O), and emits electrons to the fuel electrode layer 12b. By extracting the electrons by the anode current collector 17, a current is generated and electric power is obtained. As described above, the fuel gas is discharged from substantially the center of the separator 16 and substantially the center of the second end plate 22, and is guided by the slits 16b and 22b, so that the reaction path of the fuel gas becomes long. As a result, the fuel gas is
Since the fuel gas collides with the fuel electrode layer 12b very much before reaching the outer peripheral edge of the second end plate 22 and the second end plate 22, the number of reactions increases, and the performance of the fuel cell 11 can be improved. Therefore, as the outer diameters of the separator 16 and the second end plate 22 become larger, the reaction path of the fuel gas becomes longer, and accordingly, the number of reactions increases, which leads to an improvement in the output of the fuel cell 11. The (n + 1) power generation cells 12 are connected in series via a separator 16 formed of a conductive material, a fuel electrode current collector 17 and an air electrode current collector 18,
And the first end plate 21 and the second end plate 2 at both ends of the fuel cell 11
Since the pair 2 is provided with a pair of electrode terminals 41 and 42, a large amount of electric power can be extracted from these electrode terminals 41 and 42.

【００５７】また従来の燃料電池、即ちアノードとカソ
ードが接触する部分の近傍のみで反応が起こり発電効率
が低下する、空気極集電体及び燃料極集電体を有しない
構造の燃料電池と比較して、本発明の燃料電池モジュー
ル１０では、発電セル１２の表面の全てが発電に寄与す
るので、発電効率が向上する。また燃料電池モジュール
１０の起動時には、第１ヒータ３１に通電することによ
り発電セル１２を速やかに昇温できるので、昇温時間を
短縮できるとともに、発電セル１２が均一に昇温し、発
電セル１２の中心と外周縁との温度差がなくなって均一
に熱膨張するため、発電セル１２の損傷を防止できる。
なお、挿入穴にヒータを挿入しない場合、即ち挿入穴を
軽量化穴とした場合には、セパレータ、第１端板及び第
２端板の重量を小さくできるので、燃料電池の軽量化を
図ることができる。Compared with a conventional fuel cell, that is, a fuel cell having neither an air electrode current collector nor a fuel electrode current collector, in which a reaction occurs only in the vicinity of the portion where the anode and the cathode are in contact with each other and the power generation efficiency is reduced. Then, in the fuel cell module 10 of the present invention, all of the surface of the power generation cell 12 contributes to power generation, so that power generation efficiency is improved. When the fuel cell module 10 is started, the temperature of the power generation cell 12 can be quickly raised by energizing the first heater 31, so that the temperature raising time can be shortened and the temperature of the power generation cell 12 increases uniformly. Since the temperature difference between the center and the outer peripheral edge of the power generation cell is eliminated and the thermal expansion is performed uniformly, damage to the power generation cell 12 can be prevented.
When the heater is not inserted into the insertion hole, that is, when the insertion hole is a lightening hole, the weight of the separator, the first end plate, and the second end plate can be reduced. Can be.

【００５８】またインナケース４６の両面及びアウタケ
ース４８の内面には銀めっき、ニッケル下地めっきを介
する銀めっき又は白金めっきが施され、更に燃料用短管
２８、燃料用ディストリビュータ１３、燃料予熱管４
３、空気用短管２９、空気用ディストリビュータ１４及
び空気予熱管４４の外面には銀めっき、ニッケル下地め
っきを介する銀めっき又は白金めっきが施されることが
好ましい。これにより燃料電池１１の運転中に発電セル
１２が発生する輻射熱を、燃料予熱管４３及び酸化剤予
熱管４４の保温のために利用でき、発電セル１２及びセ
パレータ１６の保温効果を高めることができる。また燃
料予熱管４３、燃料用ディストリビュータ１３、燃料用
短管２８、酸化剤予熱管４４、酸化剤用ディストリビュ
ータ１４及び酸化剤用短管２７がステンレス鋼、ニッケ
ル基合金又はクロム基合金のいずれかにより形成されか
つ内面に銀めっき、ニッケル下地めっきを介する銀めっ
き又は白金めっきが施されることが好ましい。これによ
り酸化剤予熱管４４、酸化剤用ディストリビュータ１４
及び酸化剤用短管２７の内部が酸化されず、酸化スケー
ル（粉状の酸化物）の生成を抑制できる。一方、還元雰
囲気である燃料予熱管４３、燃料用ディストリビュータ
１３及び燃料用短管２８の内部には水蒸気が存在するけ
れども、この水蒸気による酸化スケールの発生を抑制で
きる。また燃料予熱管４３、燃料用ディストリビュータ
１３及び燃料用短管２８の内面にニッケルめっきが施さ
れることが好ましい。これにより燃料予熱管４３、燃料
用ディストリビュータ１３及び燃料用短管２８の内部で
炭化水素の改質反応が可能となる。Further, both surfaces of the inner case 46 and the inner surface of the outer case 48 are subjected to silver plating or platinum plating via nickel base plating, and furthermore, the fuel short pipe 28, the fuel distributor 13, and the fuel preheating pipe 4.
3. It is preferable that the outer surfaces of the short pipe for air 29, the distributor for air 14 and the air preheating pipe 44 are subjected to silver plating, silver plating via nickel base plating, or platinum plating. Thus, the radiant heat generated by the power generation cell 12 during the operation of the fuel cell 11 can be used for keeping the fuel preheating tube 43 and the oxidizing agent preheating tube 44 warm, and the heat insulation effect of the power generation cell 12 and the separator 16 can be enhanced. . The fuel preheating pipe 43, the fuel distributor 13, the fuel short pipe 28, the oxidizing preheating pipe 44, the oxidizing distributor 14, and the oxidizing short pipe 27 are made of stainless steel, nickel-based alloy or chromium-based alloy. It is preferable that silver plating, nickel base plating, or silver plating or platinum plating be performed on the inner surface of the formed metal. As a result, the oxidant preheating tube 44 and the oxidant distributor 14
In addition, the inside of the short tube 27 for the oxidizing agent is not oxidized, and the generation of oxide scale (powder oxide) can be suppressed. On the other hand, although steam exists inside the fuel preheating tube 43, the fuel distributor 13, and the fuel short tube 28 which are the reducing atmosphere, the generation of oxidation scale due to the steam can be suppressed. It is preferable that the inner surfaces of the fuel preheating pipe 43, the fuel distributor 13, and the fuel short pipe 28 are plated with nickel. As a result, a reforming reaction of hydrocarbons becomes possible inside the fuel preheating pipe 43, the fuel distributor 13, and the fuel short pipe.

【００５９】一方、セパレータ１６の下面及び第１端板
２１の下面には多数の第３空気穴２４ｃが所定の間隔を
あけて並んで形成されているため、空気がセパレータ１
６の下面及び第１端板２１の下面から略均一に吐出され
る。この結果、空気により発電セル１２を均一に加熱・
冷却できる。特に、燃料電池モジュール１０の発電中に
おけるジュール熱の発生により、発電セル１２が加熱さ
れて設定温度（例えば、６５０℃）より上昇したとき
に、この設定温度より僅かに低い温度（例えば、６３
０）の空気を上記空気供給通路２４，２７から吐出させ
ることにより、発電セル１２を均一に冷却できるので、
発電セル１２の局所的な加熱又は冷却による損傷を防止
できる。また上述の燃料電池１１の温度制御は温度セン
サ５８の検出出力に基づくコントローラの流量調整弁５
９の制御により行うことができる。即ち、燃料電池１１
の運転中に燃料電池１１が設定温度（例えば、６５０
℃）を越えたことを温度センサ５８が検出すると、コン
トローラが温度センサ５８の検出出力に基づいて流量調
整弁５９の開度を変え、空気予熱管４４を通る空気に冷
却管５６を通る冷却空気を混ぜ、設定温度より低い温度
（例えば、６３０℃）の空気を燃料電池１１に供給す
る。On the other hand, on the lower surface of the separator 16 and the lower surface of the first end plate 21, a large number of third air holes 24c are formed side by side at a predetermined interval.
6 and the lower surface of the first end plate 21. As a result, the power generation cell 12 is uniformly heated by air.
Can be cooled. In particular, when the power generation cell 12 is heated by the generation of Joule heat during power generation of the fuel cell module 10 and rises above a set temperature (for example, 650 ° C.), a temperature slightly lower than the set temperature (for example, 63).
By discharging the air 0) from the air supply passages 24 and 27, the power generation cell 12 can be uniformly cooled.
Damage due to local heating or cooling of the power generation cell 12 can be prevented. Further, the temperature control of the fuel cell 11 is performed by the controller 5 based on the detection output of the temperature sensor 58.
9 can be performed. That is, the fuel cell 11
During operation of the fuel cell 11, the fuel cell 11 is set at a set temperature (for example, 650).
° C), the controller changes the opening of the flow regulating valve 59 based on the detection output of the temperature sensor 58, and the air passing through the air preheating pipe 44 is cooled by the cooling air passing through the cooling pipe 56. And air having a temperature lower than the set temperature (for example, 630 ° C.) is supplied to the fuel cell 11.

【００６０】更にステンレス鋼、ニッケル基合金又はク
ロム基合金製のセパレータ１６及び第２端板２２の上面
に、ニッケルめっき、銀めっき、ニッケル下地めっきを
介する銀めっき若しくは銅めっきが施されたステンレス
鋼、ニッケル基合金又はクロム基合金、或いはニッケ
ル、銀、銀合金、白金又は銅製の燃料極集電体１７をそ
れぞれ接合し、ステンレス鋼、ニッケル基合金又はクロ
ム基合金製のセパレータ１６及び第２端板２２の下面
に、銀めっき、ニッケル下地めっきを介する銀めっき若
しくは白金めっきが施されたステンレス鋼、ニッケル基
合金又はクロム基合金、或いは銀、銀合金又は白金製の
空気極集電体１８をそれぞれ接合すれば、セパレータ１
６及び第１端板２１が高温で空気に曝されても、即ちセ
パレータ１６及び第１端板２１が高温酸化雰囲気に曝さ
れても、セパレータ１６及び空気極集電体１８の接合部
分と、第１端板２２及び空気極集電体１８の溶着された
接合部分が溶着されているため、これらの接合部分の酸
化を防止できる。この結果、セパレータ１６及び燃料極
集電体１７の電気的導通と、第２端板２２及び燃料極集
電体１７の電気的導通のみならず、セパレータ１６及び
空気極集電体１８の電気的導通と、第１端板２１及び空
気極集電体１８の電気的導通を上記接合部分を通して長
期間保持できるとともに、上記接合により燃料電池モジ
ュール１０の組立作業時間を短縮し、組立作業性を向上
できる。なお、上記接合方法としては銀ろう付け、スポ
ット溶接又はレーザ溶接等が挙げられる。またステンレ
ス鋼、ニッケル基合金又はクロム基合金製の上記セパレ
ータ１６、第１端板２１及び第２端板２２にニッケルめ
っき、クロムめっき、銀めっき又はニッケル下地めっき
を介する銀めっきを施せば、セパレータ１６、第１端板
２１及び第２端板２２と、燃料極集電体１７及び空気極
集電体１８との電気的導通を更に長期間保持できる。Further, the upper surfaces of the separator 16 and the second end plate 22 made of stainless steel, a nickel-based alloy or a chromium-based alloy are plated with nickel or silver, or silver or copper plated with nickel under plating. , A nickel-based alloy or a chromium-based alloy, or a fuel electrode current collector 17 made of nickel, silver, a silver alloy, platinum or copper, and a separator 16 and a second end made of stainless steel, a nickel-based alloy or a chromium-based alloy, respectively. On the lower surface of the plate 22, an air electrode current collector 18 made of stainless steel, nickel-based alloy or chromium-based alloy, or silver, silver alloy, or platinum plated with silver or platinum via silver plating or nickel base plating If each is joined, separator 1
6 and the first end plate 21 are exposed to air at a high temperature, that is, even if the separator 16 and the first end plate 21 are exposed to a high-temperature oxidizing atmosphere, the junction between the separator 16 and the air electrode current collector 18 Since the welded portions of the first end plate 22 and the cathode collector 18 are welded, oxidation of these welded portions can be prevented. As a result, not only the electrical continuity of the separator 16 and the anode current collector 17 and the electrical continuity of the second end plate 22 and the anode current collector 17 but also the electrical connection of the separator 16 and the cathode current collector 18 are obtained. The continuity and the electrical continuity between the first end plate 21 and the cathode collector 18 can be maintained for a long period of time through the joining portion, and the joining shortens the assembly work time of the fuel cell module 10 and improves the assembly workability. it can. In addition, as said joining method, silver brazing, spot welding, laser welding, etc. are mentioned. The separator 16 made of stainless steel, a nickel-based alloy, or a chromium-based alloy, and the first end plate 21 and the second end plate 22 are plated with nickel, chromium, silver, or silver through nickel base plating. 16, electrical continuity between the first end plate 21 and the second end plate 22, and the fuel electrode current collector 17 and the air electrode current collector 18 can be maintained for a longer period of time.

【００６１】なお、上記実施の形態では、酸化剤ガスと
して空気を用いたが、酸素又はその他の酸化剤ガスを用
いてもよい。また、上記実施の形態では、燃料電池とし
て、発電セルが燃料極層及び空気極層（酸化剤極層）に
て固体電解質層を挟持して構成された固体酸化物型の燃
料電池を挙げたが、固体高分子型燃料電池や炭酸溶融塩
型燃料電池や燐酸型燃料電池などでもよい。また、上記
実施の形態では、セパレータをステンレス鋼、ニッケル
基合金又はクロム基合金のいずれかにより形成したが、
ランタンクロマイト（Ｌａ0.9Ｓｒ0 .1ＣｒＯ3）等の導
電性を有するセラミックにより形成してもよい。また、
上記実施の形態では、セパレータ、第１端板及び第２端
板の挿入穴に第１ヒータをそれぞれ挿入したが、第１ヒ
ータ及び温度センサ（温度測定用熱電対）を交互に挿入
してもよい。この場合、温度センサの検出出力に基づい
て第１ヒータを制御することにより、セパレータ等の温
度をきめ細かく制御できる。In the above embodiment, the oxidizing gas and
Air, but use oxygen or other oxidizing gas.
It may be. In the above embodiment, the fuel cell is used.
And the power generation cell becomes a fuel electrode layer and an air electrode layer (oxidizer electrode layer).
Of solid oxide type composed of a solid electrolyte layer sandwiched between
Fuel cells, polymer electrolyte fuel cells and molten carbonates
Fuel cell or phosphoric acid fuel cell. Also,
In the embodiment, the separator is made of stainless steel, nickel,
Although formed by either base alloy or chromium base alloy,
Lantern Chromite (La0.9Sr0 .1CrOThree) Etc.
It may be formed of an electrically conductive ceramic. Also,
In the above embodiment, the separator, the first end plate, and the second end
The first heaters were inserted into the insertion holes of the plate, respectively.
Data and temperature sensor (thermocouple for temperature measurement) are inserted alternately
May be. In this case, based on the detection output of the temperature sensor
By controlling the first heater by heating, the temperature of the separator and the like can be controlled.
The degree can be controlled finely.

【００６２】また、上記実施の形態では、燃料予熱管に
水供給管の先端を挿入し、この水供給管に噴霧器を接続
したが、燃料予熱管の上部に水供給管の先端を挿入し、
この水供給管の基端にポンプを接続してもよい。この場
合、燃料予熱管に供給された水は第２排気管内を通る排
ガスの熱により、燃料予熱管を下るに従って気化され
る。更に、発電セル１２から排出された燃料ガス及び酸
化剤ガスをインナケース４６及びアウタケース４８外に
導く排気管５１，５２を水蒸気タービンに接続してもよ
い。この場合、燃料電池モジュール１０から排出された
高温の排ガスを利用して水を加熱し、圧縮水蒸気を発生
させ、この圧縮水蒸気をタービンに噴射して回転させる
ことにより、発電機を回転させて熱エネルギを電気エネ
ルギに変換することができる。In the above embodiment, the tip of the water supply pipe was inserted into the fuel preheating pipe, and the sprayer was connected to the water supply pipe. However, the tip of the water supply pipe was inserted above the fuel preheating pipe.
A pump may be connected to the base end of the water supply pipe. In this case, the water supplied to the fuel preheating pipe is vaporized as it goes down the fuel preheating pipe by the heat of the exhaust gas passing through the second exhaust pipe. Further, exhaust pipes 51 and 52 for guiding the fuel gas and the oxidizing gas discharged from the power generation cell 12 to the outside of the inner case 46 and the outer case 48 may be connected to a steam turbine. In this case, the water is heated by using the high-temperature exhaust gas discharged from the fuel cell module 10 to generate compressed steam, and the compressed steam is injected into a turbine to rotate the turbine, thereby rotating the generator to generate heat. Energy can be converted to electrical energy.

【００６３】[0063]

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、ｉ
番目の発電セルの燃料極層と（ｉ＋１）番目の発電セル
の酸化剤極層との間にセパレータを１枚ずつ介装し、燃
料極層及びセパレータ間に多孔質の燃料極集電体を介装
し、酸化剤極層及びセパレータ間に多孔質の酸化剤極集
電体を介装し、各セパレータに燃料供給通路及び酸化剤
供給通路を形成し、第１端板に酸化剤供給通路を形成
し、第２端板に燃料供給通路を形成し、燃料供給通路に
燃料ガスを供給する燃料用ディストリビュータを燃料電
池の近傍に設け、酸化剤供給通路に酸化剤ガスを供給す
る酸化剤用ディストリビュータを燃料電池の近傍に設
け、更に第１端板及び第２端板に一対の電極端子を電気
的にそれぞれ接続したので、燃料用ディストリビュータ
に導入した燃料ガスが燃料供給通路及び燃料極集電体を
通って燃料極層の略中心から外周縁に向って放射状に流
れ、同時に酸化剤用ディストリビュータに導入された酸
化剤ガスが酸化剤供給通路及び酸化剤極集電体を通って
酸化剤極層の略中心から外周縁に向って放射状に流れ
る。この結果、発電セルの表面の全てが発電に寄与する
ので、燃料ガス及び燃料極層の衝突回数と、酸化剤ガス
及び酸化剤ガスの衝突回数が多くなるので、発電効率が
向上する。また各発電セルが導電性材料により形成され
たセパレータ等を介して直列に接続されているので、一
対の電極端子から大きな電力を取出すことができる。な
お、本発明の燃料電池の外径を大きくするに従って反応
経路が増大するので、発電性能の向上に繋がる。As described above, according to the present invention, i
A separator is interposed between the fuel electrode layer of the first power generation cell and the oxidant electrode layer of the (i + 1) th power generation cell, and a porous fuel electrode current collector is provided between the fuel electrode layer and the separator. A porous oxidant electrode current collector is interposed between the oxidant electrode layer and the separator, a fuel supply passage and an oxidant supply passage are formed in each separator, and the oxidant supply passage is formed in the first end plate. Forming a fuel supply passage in the second end plate, providing a fuel distributor for supplying fuel gas to the fuel supply passage near the fuel cell, and supplying an oxidant gas to the oxidant supply passage. The distributor is provided near the fuel cell, and the pair of electrode terminals are electrically connected to the first end plate and the second end plate, respectively, so that the fuel gas introduced into the fuel distributor is supplied to the fuel supply passage and the fuel electrode current collector. Through the body, approximately in the fuel electrode layer Radially from the oxidant distributor to the outer peripheral edge, and at the same time, the oxidant gas introduced into the oxidant distributor passes through the oxidant supply passage and the oxidant electrode current collector from the approximate center of the oxidant electrode layer toward the outer peripheral edge. Flows radially. As a result, the entire surface of the power generation cell contributes to power generation, so that the number of collisions between the fuel gas and the fuel electrode layer and the number of collisions between the oxidizing gas and the oxidizing gas increase, so that the power generation efficiency is improved. Further, since each power generation cell is connected in series via a separator or the like formed of a conductive material, a large amount of electric power can be obtained from the pair of electrode terminals. The reaction path increases as the outer diameter of the fuel cell of the present invention increases, which leads to improvement in power generation performance.

【００６４】またセパレータ又は第１端板に形成された
各酸化剤供給通路が酸化剤ガスをセパレータ又は第１端
板の外周面から導入してセパレータ又は第１端板の酸化
剤極集電体に対向する面からシャワー状に略均一に吐出
させるように構成すれば、酸化剤ガスが酸化剤供給通路
からシャワー状に酸化剤極集電体に向って略均一に吐出
されるので、この酸化剤ガスにより発電セルを均一に加
熱・冷却できる。また燃料電池の発電中におけるジュー
ル熱の発生により、発電セルが加熱されて設定温度より
上昇したときに、この設定温度より僅かに低い温度の酸
化剤ガスを上記酸化剤供給通路から吐出させることによ
り、発電セルを均一に冷却できるので、発電セルの局所
的な加熱又は冷却による損傷を防止できる。また燃料供
給通路及び酸化剤供給通路のいずれにも連通しないよう
にｎ枚のセパレータ、単一の第１端板及び単一の第２端
板のそれぞれに複数の挿入穴を形成し、これらの挿入穴
に第１ヒータを挿入すれば、燃料電池の起動時に第１ヒ
ータに通電することにより発電セルを速やかに昇温でき
るので、昇温時間を短縮できる。また発電セルが均一に
昇温し、発電セルの中心と外周縁との温度差がなくなっ
て均一に熱膨張するため、発電セルの損傷を防止でき
る。また複数の挿入穴に第１ヒータ及び温度センサを挿
入すれば、温度センサの検出出力に基づいて第１ヒータ
を制御することにより、セパレータ等の温度をきめ細か
く制御できる。また燃料供給通路及び酸化剤供給通路の
いずれにも連通しないようにｎ枚のセパレータ、単一の
第１端板及び単一の第２端板のそれぞれに複数の軽量化
穴を形成すれば、セパレータ、第１端板及び第２端板の
重量を小さくできるので、燃料電池の軽量化を図ること
ができる。Each of the oxidizing agent supply passages formed in the separator or the first end plate introduces an oxidizing gas from the outer peripheral surface of the separator or the first end plate, and the oxidizing agent current collector of the separator or the first end plate. If the oxidizing gas is discharged from the surface opposite to the oxidizing gas substantially uniformly in a shower shape from the oxidizing agent supply passage toward the oxidizing electrode current collector, the oxidizing gas is discharged uniformly. The power generation cell can be uniformly heated and cooled by the agent gas. Further, by generating Joule heat during power generation of the fuel cell, when the power generation cell is heated and rises above a set temperature, an oxidant gas having a temperature slightly lower than the set temperature is discharged from the oxidant supply passage. Since the power generation cell can be uniformly cooled, damage due to local heating or cooling of the power generation cell can be prevented. A plurality of insertion holes are formed in each of the n separators, the single first end plate, and the single second end plate so as not to communicate with any of the fuel supply passage and the oxidant supply passage. If the first heater is inserted into the insertion hole, the temperature of the power generation cell can be quickly raised by supplying power to the first heater when the fuel cell is started, so that the time required for temperature rise can be reduced. In addition, the temperature of the power generation cell is uniformly increased, and the temperature difference between the center and the outer peripheral edge of the power generation cell is eliminated so that the power generation cell is uniformly thermally expanded. If the first heater and the temperature sensor are inserted into the plurality of insertion holes, the temperature of the separator and the like can be finely controlled by controlling the first heater based on the detection output of the temperature sensor. Further, if a plurality of lightening holes are formed in each of the n separators, the single first end plate and the single second end plate so as not to communicate with any of the fuel supply passage and the oxidant supply passage, Since the weight of the separator, the first end plate, and the second end plate can be reduced, the weight of the fuel cell can be reduced.

【００６５】またｎ枚のセパレータの燃料極集電体への
対向面及び単一の第２端板の燃料極集電体への対向面
に、各セパレータ及び第２端板の中心から渦巻き状に延
びる複数のスリットをそれぞれ形成すれば、燃料ガスが
上記スリットに沿って渦巻き状に流れ、燃料ガスの反応
経路が長くなる。この結果、燃料ガスと燃料極層との衝
突回数が増え、燃料電池の出力を向上できる。また燃料
用ディストリビュータに燃料用絶縁管を介して燃料用短
管を挿入し、燃料用絶縁管及び燃料用短管の挿入部の隙
間を電気絶縁性の燃料用封止部材により封止し、酸化剤
用ディストリビュータに酸化剤用絶縁管を介して酸化剤
用短管を挿入し、酸化剤用絶縁管及び酸化剤用短管の挿
入部の隙間を電気絶縁性の酸化剤用封止部材により封止
すれば、発電セルを燃料用ディストリビュータ及び酸化
剤用ディストリビュータと電気的に絶縁することができ
るとともに、上記燃料用ディストリビュータから燃料ガ
スが漏れるのを防止し、酸化剤用ディストリビュータか
ら酸化剤ガスが漏れるのを防止できる。The surfaces of the n sheets of separators facing the anode current collector and the face of the single second end plate facing the anode current collector are spirally arranged from the center of each separator and the second end plate. Is formed, the fuel gas flows spirally along the slit, and the reaction path of the fuel gas becomes longer. As a result, the number of collisions between the fuel gas and the fuel electrode layer increases, and the output of the fuel cell can be improved. Also, the fuel short pipe is inserted into the fuel distributor via the fuel insulating pipe, and the gap between the fuel insulating pipe and the inserted portion of the fuel short pipe is sealed with an electrically insulating fuel sealing member, thereby oxidizing. The oxidizer short tube is inserted into the oxidizer distributor via the oxidizer insulating tube, and the gap between the oxidizer insulating tube and the insertion portion of the oxidizer short tube is sealed with an electrically insulating oxidizer sealing member. If stopped, the power generation cell can be electrically insulated from the fuel distributor and the oxidizer distributor, and at the same time, the fuel gas is prevented from leaking from the fuel distributor, and the oxidizer gas leaks from the oxidizer distributor. Can be prevented.

【００６６】また燃料用ディストリビュータに燃料ガス
を供給する燃料予熱管を燃料電池の外周面に巻回し、酸
化剤用ディストリビュータに酸化剤ガスを供給する酸化
剤予熱管を燃料電池の外周面に巻回し、燃料電池を燃料
予熱管及び酸化剤予熱管とともにインナケースに収容
し、発電セルから排出された燃料ガス及び酸化剤ガスを
インナケース外に導く排気管をインナケースに接続すれ
ば、燃料予熱管内を通る燃料ガスが発電セルから排出さ
れる高温の排ガスにより加熱されて燃料用ディストリビ
ュータに供給され、酸化剤予熱管内を通る酸化剤ガスも
発電セルから排出される上記高温の排ガスにより加熱さ
れて酸化剤用ディストリビュータに供給される。この結
果、燃料ガス及び酸化剤ガスが発電に適した温度で各発
電セルに供給されるので、発電効率を向上できる。また
酸化剤予熱管を酸化剤用ディストリビュータの長手方向
の略中央に接続すれば、発電中に燃料電池の積層方向の
中央部分が最も熱くなっても、この部分に比較的低い温
度の酸化剤ガスが供給されるので、発電セルの均熱を保
つことができる。A fuel preheating tube for supplying a fuel gas to the fuel distributor is wound around the outer peripheral surface of the fuel cell, and an oxidant preheating tube for supplying the oxidizing gas to the oxidant distributor is wound around the outer peripheral surface of the fuel cell. If the fuel cell is housed in the inner case together with the fuel preheating tube and the oxidizing agent preheating tube, and the exhaust pipe for guiding the fuel gas and the oxidizing gas discharged from the power generation cell to the outside of the inner case is connected to the inner case, Is heated by the high-temperature exhaust gas discharged from the power generation cell and supplied to the fuel distributor, and the oxidant gas passing through the oxidant preheating pipe is also heated and oxidized by the high-temperature exhaust gas discharged from the power generation cell. Supplied to the agent distributor. As a result, the fuel gas and the oxidizing gas are supplied to each power generation cell at a temperature suitable for power generation, so that power generation efficiency can be improved. If the oxidizer preheating tube is connected to the approximate center of the oxidizer distributor in the longitudinal direction, even if the central part in the stacking direction of the fuel cell becomes the hottest during power generation, the oxidizer gas at a relatively low temperature is added to this part. Is supplied, so that the power generation cell can be kept at a uniform temperature.

【００６７】また燃料電池の外周面に第２ヒータを巻回
し、この第２ヒータをインナケースに収容すれば、燃料
予熱管内を通る燃料ガスが発電セルから排出される高温
の排ガスのみならず第２ヒータにより加熱されて燃料用
ディストリビュータに供給され、酸化剤予熱管内を通る
酸化剤ガスも発電セルから排出される上記高温の排ガス
のみならず第２ヒータにより加熱されて酸化剤用ディス
トリビュータに供給される。この結果、燃料ガス及び酸
化剤ガスがより発電に適した温度で各発電セルに供給さ
れるので、発電効率をより向上できる。またインナケー
スの少なくとも内面に銀めっき又は白金めっきを施せ
ば、燃料電池の運転中に発電セルが発生した輻射熱を利
用することにより、発電セル及びセパレータの保温効果
を更に高めることができる。When a second heater is wound around the outer peripheral surface of the fuel cell and this second heater is accommodated in the inner case, the fuel gas passing through the fuel preheating pipe is not only discharged from the high temperature exhaust gas discharged from the power generation cell but also discharged from the fuel cell. The oxidizer gas which is heated by the two heaters and supplied to the fuel distributor and passes through the oxidizer preheating pipe is heated by the second heater and supplied to the oxidizer distributor as well as the high-temperature exhaust gas discharged from the power generation cell. You. As a result, since the fuel gas and the oxidizing gas are supplied to each power generation cell at a temperature more suitable for power generation, power generation efficiency can be further improved. Moreover, if at least the inner surface of the inner case is plated with silver or platinum, the heat retaining effect of the power generation cell and the separator can be further enhanced by utilizing the radiant heat generated by the power generation cell during operation of the fuel cell.

【００６８】またインナケースの外面を断熱材により被
覆するとともに、インナケースの外周面に燃料予熱管、
酸化剤予熱管及び排気管を巻回し、インナケースを燃料
予熱管、酸化剤予熱管及び排気管とともにアウタケース
に収容すれば、燃料予熱管内の燃料ガス及び酸化剤予熱
管内の酸化剤ガスがインナケース内に導入される前に、
インナケースの外周面に巻回された排気管内を通る高温
の排ガスにより加熱される。この結果、燃料ガス及び酸
化剤ガスがインナケース内で予熱される前に更に予熱さ
れるため、発電効率を更に向上できる。またアウタケー
スの少なくとも内面を銀めっき等を施せば、燃料電池の
運転中に発電セルが発生する輻射熱を利用することによ
り、発電セル及びセパレータの保温効果を更に高めるこ
とができる。また燃料予熱管に燃料ガスが流通可能な密
度で改質粒子を充填すれば、燃料ガスが燃料予熱管で改
質粒子により改質されるので、従来、燃料電池モジュー
ルの外部に設けられていた改質器が不要になる。この結
果、部品点数を低減できるとともに、燃料電池モジュー
ルの小型化を図ることができる。The outer surface of the inner case is covered with a heat insulating material, and a fuel preheating pipe and
If the oxidant preheating pipe and the exhaust pipe are wound and the inner case is housed in the outer case together with the fuel preheating pipe, the oxidant preheating pipe, and the exhaust pipe, the fuel gas in the fuel preheating pipe and the oxidant gas in the oxidant preheating pipe become inner. Before being introduced into the case,
The inner case is heated by high-temperature exhaust gas passing through an exhaust pipe wound around the outer peripheral surface of the inner case. As a result, since the fuel gas and the oxidizing gas are further preheated before being preheated in the inner case, the power generation efficiency can be further improved. If at least the inner surface of the outer case is plated with silver or the like, the radiant heat generated by the power generation cell during operation of the fuel cell can be used to further enhance the heat retaining effect of the power generation cell and the separator. Also, if the fuel preheating pipe is filled with the reformed particles at a density at which the fuel gas can flow, the fuel gas is reformed by the reformed particles in the fuel preheating pipe, and therefore, the fuel gas is conventionally provided outside the fuel cell module. Eliminates the need for a reformer. As a result, the number of parts can be reduced, and the size of the fuel cell module can be reduced.

【００６９】またニッケルめっきされたステンレス鋼製
などの燃料極集電体をステンレス鋼製などのセパレータ
及び第２端板に接合し、銀めっき等が施されたステンレ
ス鋼製などの酸化剤極集電体をステンレス鋼製などのセ
パレータ及び第１端板に接合すれば、セパレータ及び第
１端板が高温で酸化剤ガスに曝されても、セパレータ及
び酸化剤極集電体の接合部分と、第１端板及び酸化剤極
集電体の溶着された接合部分が溶着されているため、こ
れらの接合部分の酸化を防止できる。この結果、セパレ
ータ及び燃料極集電体の電気的導通と、第２端板及び燃
料極集電体の電気的導通のみならず、セパレータ及び酸
化剤極集電体の電気的導通と、第１端板及び酸化剤極集
電体の電気的導通を上記接合部分を通して長期間保持で
きるとともに、燃料電池の組立作業時間を短縮し、組立
作業性を向上できる。A fuel electrode collector made of nickel-plated stainless steel or the like is joined to a separator made of stainless steel or the like and a second end plate, and an oxidizer electrode collector made of silver-plated stainless steel or the like is made. If the current collector is joined to a separator such as stainless steel and the first end plate, even if the separator and the first end plate are exposed to the oxidizing gas at a high temperature, Since the welded portions of the first end plate and the oxidant electrode current collector are welded, oxidation of these welded portions can be prevented. As a result, the electrical continuity between the separator and the anode current collector, the electrical continuity between the second end plate and the anode current collector, as well as the electrical continuity between the separator and the oxidant electrode current collector, The electrical continuity between the end plate and the oxidant electrode current collector can be maintained for a long period of time through the joining portion, and the assembling work time of the fuel cell can be shortened and the assembling workability can be improved.

【００７０】また各セパレータ、第１端板及び第２端板
の表面にニッケルめっき等を施せば、セパレータ、第１
端板又は第２端板と、燃料極集電体又は酸化剤極集電体
との電気的導通を更に長期間保持できる。また燃料予熱
管、燃料用ディストリビュータ、燃料用短管、酸化剤予
熱管、酸化剤用ディストリビュータ及び酸化剤用短管を
ステンレス鋼等により形成しかつ内面に銀めっき等を施
せば、酸化剤予熱管等の内部が酸化されず、酸化スケー
ル（粉状の酸化物）の生成を抑制できるとともに、還元
雰囲気である燃料予熱管等の内部に水蒸気による酸化ス
ケールが発生するのを抑制できる。また燃料予熱管、燃
料用ディストリビュータ、燃料用短管、酸化剤予熱管、
酸化剤用ディストリビュータ及び酸化剤用短管をステン
レス鋼等により形成しかつ外面に銀めっき等を施せば、
燃料電池の運転中に発電セルが発生する輻射熱を利用す
ることにより、発電セル及びセパレータの保温効果を更
に高めることができる。また燃料予熱管、燃料用ディス
トリビュータ及び燃料用短管の内面にニッケルめっき等
を施せば、燃料予熱管等の内部で炭化水素の改質反応が
可能となる。If the surfaces of the separators, the first end plate and the second end plate are plated with nickel, etc.
Electrical conduction between the end plate or the second end plate and the fuel electrode current collector or the oxidant electrode current collector can be maintained for a longer period. If the fuel preheating pipe, the fuel distributor, the fuel short pipe, the oxidizing preheating pipe, the oxidizing distributor and the oxidizing short pipe are made of stainless steel or the like, and the inner surface is plated with silver, etc., the oxidizing preheating pipe And the like are not oxidized, so that generation of oxidized scale (powder oxide) can be suppressed, and generation of oxidized scale due to water vapor in a reducing atmosphere such as a fuel preheating tube can be suppressed. In addition, fuel preheating pipe, fuel distributor, fuel short pipe, oxidizer preheating pipe,
If the oxidizing agent distributor and the oxidizing agent short tube are made of stainless steel etc. and the outer surface is plated with silver, etc.,
By utilizing the radiant heat generated by the power generation cell during the operation of the fuel cell, the heat retaining effect of the power generation cell and the separator can be further enhanced. If the inner surfaces of the fuel preheating tube, the fuel distributor, and the fuel short tube are plated with nickel or the like, a hydrocarbon reforming reaction can be performed inside the fuel preheating tube or the like.

【００７１】また燃料予熱管の上部に水供給管の先端を
挿入し、水供給管の基端に噴霧器又はポンプを接続すれ
ば、燃料予熱管に供給された水が燃料予熱管を下るに従
って気化される。この結果、燃料予熱管に水蒸気を供給
するための気化器が不要になる。また燃料予熱管の最下
端に水分離器を接続すれば、燃料電池モジュールが停止
して温度が低下し、水蒸気が液化して水になったとき
に、この水は水分離器に溜る。この結果、燃料電池モジ
ュールを再始動しても、水が液体のまま発電セルに供給
されないので、発電セルの性能は低下せず、発電セルが
破損することはない。更に発電セルから排出された燃料
ガス及び酸化剤ガスをインナケース及びアウタケース外
に導く排気管を水蒸気タービンに接続すれば、燃料電池
モジュールから排出された高温の排ガスを利用して水を
加熱し、圧縮水蒸気を発生させ、この圧縮水蒸気をター
ビンに噴射して回転させることにより、発電機を回転さ
せて熱エネルギを電気エネルギに変換することができ
る。この結果、上記燃料電池−水蒸気タービンのシステ
ムは燃料電池単体より発電効率が高くなる。If the tip of the water supply pipe is inserted into the upper part of the fuel preheating pipe and a sprayer or a pump is connected to the base end of the water supply pipe, water supplied to the fuel preheating pipe is vaporized as it goes down the fuel preheating pipe. Is done. As a result, a vaporizer for supplying steam to the fuel preheating tube is not required. If a water separator is connected to the lowermost end of the fuel preheating pipe, the temperature of the fuel cell module stops and the temperature drops, and when the water vapor liquefies and becomes water, this water accumulates in the water separator. As a result, even if the fuel cell module is restarted, the water is not supplied to the power generation cell in a liquid state, so that the performance of the power generation cell does not decrease and the power generation cell is not damaged. Further, if an exhaust pipe for guiding the fuel gas and the oxidizing gas discharged from the power generation cell to the outside of the inner case and the outer case is connected to a steam turbine, the water is heated using the high-temperature exhaust gas discharged from the fuel cell module. By generating compressed steam and injecting and rotating the compressed steam into the turbine, the generator can be rotated to convert heat energy into electrical energy. As a result, the fuel cell-steam turbine system has higher power generation efficiency than the fuel cell alone.

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

【図１】本発明実施形態の燃料電池モジュールの縦断面
図。FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a fuel cell module according to an embodiment of the present invention.

【図２】その燃料電池の図３のＡ−Ａ線断面図。FIG. 2 is a sectional view of the fuel cell taken along line AA of FIG. 3;

【図３】図２のＢ−Ｂ線断面図。FIG. 3 is a sectional view taken along line BB of FIG. 2;

【図４】図２のＣ−Ｃ線断面図。FIG. 4 is a sectional view taken along line CC of FIG. 2;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１０ 燃料電池モジュール １１ 燃料電池 １２ 発電セル １２ａ 固体電解質層 １２ｂ 燃料極層 １２ｃ 空気極層（酸化剤極層） １３ 燃料用ディストリビュータ １４ 空気用ディストリビュータ（酸化剤用ディストリ
ビュータ） １６ セパレータ １６ａ 挿入穴 １６ｂ，２１ｂ，２２ｂ スリット １７ 燃料極集電体 １８ 空気極集電体（酸化剤極集電体） ２１ 第１端板 ２２ 第２端板 ２３，２６ 燃料供給通路 ２４，２７ 空気供給通路（酸化剤供給通路） ２８ 燃料用短管 ２９ 空気用短管（酸化剤用短管） ３１ 第１ヒータ ３２ 第２ヒータ ３６ 燃料用絶縁管 ３７ 燃料用封止部材 ３８ 空気用絶縁管（酸化剤用絶縁管） ３９ 空気用封止部材（酸化剤用封止部材） ４１，４２ 電極端子 ４３ 燃料予熱管 ４４ 空気予熱管（酸化剤予熱管） ４６ インナケース ４７ 断熱材 ４８ アウタケース ５１ 第１排気管 ５２ 第２排気管 ５３ 水分離器 ５８ 温度センサ ５９ 流量調整弁Reference Signs List 10 fuel cell module 11 fuel cell 12 power generation cell 12a solid electrolyte layer 12b fuel electrode layer 12c air electrode layer (oxidizer electrode layer) 13 fuel distributor 14 air distributor (oxidizer distributor) 16 separator 16a insertion holes 16b, 21b , 22b slit 17 fuel electrode current collector 18 air electrode current collector (oxidant electrode current collector) 21 first end plate 22 second end plate 23, 26 fuel supply passage 24, 27 air supply passage (oxidant supply passage) ) 28 short pipe for fuel 29 short pipe for air (short pipe for oxidant) 31 first heater 32 second heater 36 insulating pipe for fuel 37 sealing member for fuel 38 insulating pipe for air (insulating pipe for oxidizing agent) 39 Air sealing member (oxidizing agent sealing member) 41, 42 Electrode terminal 43 Fuel preheating tube 44 Air preheating tube (oxidizing agent preheating tube) 46 N'nakesu 47 heat insulator 48 outer case 51 first exhaust pipe 52 and the second exhaust pipe 53 water separator 58 temperature sensor 59 flow rate control valve

フロントページの続き Ｆターム(参考） 5H026 AA06 BB04 CC01 CC03 CC06 CC08 CC10 CV10 CX06 CX09 CX10 EE02 EE08 Continued on the front page F term (reference) 5H026 AA06 BB04 CC01 CC03 CC06 CC08 CC10 CV10 CX06 CX09 CX10 EE02 EE08

Claims (25)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 電解質層(12a)とこの電解質層(12a)の両
面に配設された燃料極層(12b)及び酸化剤極層(12c)とか
らなる発電セル(12)が（ｎ＋１）個（ｎは正の整数であ
る。）積層された燃料電池であって、 前記ｉ番目（ｉ＝１，２，…，ｎ）の発電セル(12)の燃
料極層(12b)とこの燃料極層(12b)に隣接する（ｉ＋１）
番目の発電セル(12)の酸化剤極層(12c)との間に導電性
材料により板状に形成されたセパレータ(16)がそれぞれ
１枚ずつ合計ｎ枚介装され、 前記ｉ番目の発電セル(12)の燃料極層(12b)と前記ｊ番
目（ｊ＝１，２，…，ｎ）のセパレータ(16)との間に導
電性を有する多孔質の燃料極集電体(17)が介装され、 前記（ｉ＋１）番目の発電セル(12)の酸化剤極層(12c)
と前記ｊ番目のセパレータ(16)との間に導電性を有する
多孔質の酸化剤極集電体(18)が介装され、 前記１番目の発電セル(12)の酸化剤極層(12c)に酸化剤
極集電体(18)を介して導電性材料により板状に形成され
た単一の第１端板(21)が積層され、 前記（ｎ＋１）番目の発電セル(12)の燃料極層(12b)に
燃料極集電体(17)を介して導電性材料により板状に形成
された単一の第２端板(22)が積層され、 前記ｎ枚のセパレータ(16)が燃料ガスをセパレータ(16)
外周面から導入して前記セパレータ(16)の略中心から前
記燃料極集電体(17)に向って吐出させる燃料供給通路(2
3)と、酸化剤ガスを前記セパレータ(16)外周面から導入
して前記セパレータ(16)の酸化剤極集電体(18)に対向す
る面から吐出させる酸化剤供給通路(24)とをそれぞれ有
し、 前記単一の第１端板(21)が前記酸化剤ガスを前記第１端
板(21)の酸化剤極集電体(18)に対向する面から吐出させ
る酸化剤供給通路(27)を有し、 前記単一の第２端板(22)が前記燃料ガスを前記第２端板
(22)の略中心から前記燃料極集電体(17)に向って吐出さ
せる燃料供給通路(26)を有し、 前記燃料供給通路(23,26)に燃料用短管(28)を通して燃
料ガスをそれぞれ供給する燃料用ディストリビュータ(1
3)が前記燃料電池(11)の近傍に設けられ、 前記酸化剤供給通路(24,27)に酸化剤用短管(29)を通し
て酸化剤ガスをそれぞれ供給する酸化剤用ディストリビ
ュータ(14)が前記燃料電池(11)の近傍に設けられ、 前記第１端板(21)及び前記第２端板(22)に一対の電極端
子(41,42)が電気的にそれぞれ接続されたことを特徴と
する燃料電池モジュール。A power generation cell (12) comprising an electrolyte layer (12a) and a fuel electrode layer (12b) and an oxidizer electrode layer (12c) disposed on both sides of the electrolyte layer (12a) is (n + 1) (N is a positive integer) stacked fuel cells, wherein the fuel electrode layer (12b) of the i-th (i = 1, 2,..., N) power generation cell (12) and this fuel cell (I + 1) adjacent to the extreme layer (12b)
A total of n sheets of separators (16) formed of a conductive material are interposed between the oxidant electrode layer (12c) of the i-th power generation cell (12) and the oxidizer electrode layer (12c), respectively. A porous anode current collector (17) having conductivity between the anode layer (12b) of the cell (12) and the j-th (j = 1, 2,..., N) separator (16) The oxidizer electrode layer (12c) of the (i + 1) -th power generation cell (12)
A porous oxidant electrode current collector (18) having conductivity is interposed between the oxidant electrode layer (12c) of the first power generation cell (12) and the j-th separator (16). ), A single first end plate (21) formed in a plate shape of a conductive material via an oxidant electrode current collector (18) is laminated, and the (n + 1) -th power generation cell (12) A single second end plate (22) formed of a conductive material is laminated on the anode layer (12b) via the anode current collector (17), and the n separators (16) Separate fuel gas (16)
A fuel supply passage (2) which is introduced from the outer peripheral surface and discharged from substantially the center of the separator (16) toward the anode current collector (17)
3) and an oxidant supply passage (24) for introducing an oxidant gas from the outer peripheral surface of the separator (16) and discharging the oxidant gas from the surface of the separator (16) facing the oxidant electrode current collector (18). An oxidizing agent supply passage for allowing the single first end plate (21) to discharge the oxidizing gas from the surface of the first end plate (21) facing the oxidizing electrode current collector (18); (27), wherein the single second end plate (22) transfers the fuel gas to the second end plate.
A fuel supply passage (26) for discharging from substantially the center of the fuel electrode current collector (17) toward the fuel electrode current collector (17), and a fuel supply passage (23, 26) passing through a fuel short pipe (28). Distributor for fuel (1
3) is provided near the fuel cell (11), and an oxidant distributor (14) that supplies an oxidant gas through the oxidant short pipe (29) to the oxidant supply passages (24, 27) is provided. A pair of electrode terminals (41, 42) are provided near the fuel cell (11), and are electrically connected to the first end plate (21) and the second end plate (22), respectively. And a fuel cell module. 【請求項２】 ｎ枚のセパレータ(16)に形成された各酸
化剤供給通路(24)が酸化剤ガスを前記セパレータ(16)外
周面から導入して前記セパレータ(16)の酸化剤極集電体
(18)に対向する面からシャワー状に略均一に吐出させる
ように構成され、 単一の第１端板(21)に形成された酸化剤供給通路(27)が
前記酸化剤ガスを前記第１端板(21)の酸化剤極集電体(1
8)に対向する面からシャワー状に略均一に吐出させるよ
うに構成された請求項１記載の燃料電池モジュール。2. Each of the oxidant supply passages (24) formed in the n number of separators (16) introduces an oxidant gas from the outer peripheral surface of the separator (16) to collect the oxidant electrode of the separator (16). Electric body
An oxidant supply passageway (27) formed in a single first end plate (21) is configured to discharge the oxidant gas through the first end plate (21). Oxidant electrode current collector (1
2. The fuel cell module according to claim 1, wherein the fuel cell module is configured to discharge substantially uniformly in a shower form from the surface opposite to (8). 【請求項３】 燃料供給通路(23,26)及び酸化剤供給通
路(24,27)のいずれにも連通しないようにｎ枚のセパレ
ータ(16)、単一の第１端板(21)又は単一の第２端板(22)
のいずれか１つ又は２つ以上に複数の挿入穴(16a)が形
成され、前記複数の挿入穴(16a)に第１ヒータ(31)又は
温度センサのいずれか一方又は双方が挿入された請求項
１又は２記載の燃料電池モジュール。3. An n number of separators (16), a single first end plate (21), Single second end plate (22)
A plurality of insertion holes (16a) are formed in any one or two or more of the first heater (31) and / or the temperature sensor is inserted in the plurality of insertion holes (16a). Item 3. The fuel cell module according to Item 1 or 2. 【請求項４】 燃料供給通路及び酸化剤供給通路のいず
れにも連通しないようにｎ枚のセパレータ、単一の第１
端板又は単一の第２端板のいずれか１つ又は２つ以上に
複数の軽量化穴が形成された請求項１又は２記載の燃料
電池モジュール。4. An n number of separators and a single first separator so as not to communicate with either the fuel supply passage or the oxidant supply passage.
3. The fuel cell module according to claim 1, wherein a plurality of lightening holes are formed in one or more of the end plate and the single second end plate. 【請求項５】 ｎ枚のセパレータ(16)の燃料極集電体(1
7)への対向面及び単一の第２端板(22)の燃料極集電体(1
7)への対向面に、各セパレータ(16)及び第２端板(22)の
中心から渦巻き状に延びる複数のスリット(12b,22b)が
それぞれ形成された請求項１ないし４いずれか記載の燃
料電池モジュール。5. An anode current collector (1) of n separators (16).
7) and the anode current collector (1) of the single second end plate (22).
5. A plurality of slits (12b, 22b) spirally extending from the center of each separator (16) and the second end plate (22) are formed on the surface facing the (7), respectively. Fuel cell module. 【請求項６】 燃料用ディストリビュータ(13)に燃料用
絶縁管(36)を介して燃料用短管(28)が挿入され、前記燃
料用絶縁管(36)及び前記燃料用短管(28)の挿入部の隙間
が電気絶縁性を有する燃料用封止部材(37)により封止さ
れ、 酸化剤用ディストリビュータ(14)に酸化剤用絶縁管(38)
を介して酸化剤用短管(29)が挿入され、前記酸化剤用絶
縁管(38)及び前記酸化剤用短管(29)の挿入部の隙間が電
気絶縁性を有する酸化剤用封止部材(39)により封止され
た請求項１ないし５いずれか記載の燃料電池モジュー
ル。6. A fuel short pipe (28) is inserted into a fuel distributor (13) through a fuel insulating pipe (36), and the fuel insulating pipe (36) and the fuel short pipe (28) are inserted. The gap between the insertion portions is sealed by an electrically insulating fuel sealing member (37), and an oxidizing agent insulating tube (38) is connected to the oxidizing agent distributor (14).
An oxidizing agent short tube (29) is inserted through the gap, and a gap between the insertion portion of the oxidizing agent insulating tube (38) and the insertion portion of the oxidizing agent short tube (29) has an electrically insulating oxidizing agent seal. The fuel cell module according to any one of claims 1 to 5, wherein the fuel cell module is sealed by a member (39). 【請求項７】 燃料用ディストリビュータ(13)に燃料ガ
スを供給する燃料予熱管(43)が燃料電池(11)の外周面に
巻回され、 酸化剤用ディストリビュータ(14)に酸化剤ガスを供給す
る酸化剤予熱管(44)が前記燃料電池(11)の外周面に巻回
され、 前記燃料電池(11)が前記燃料予熱管(43)及び前記酸化剤
予熱管(44)とともにインナケース(46)に収容され、 発電セル(12)から排出された前記燃料ガス及び前記酸化
剤ガスを前記インナケース(46)外に導く排気管(51)が前
記インナケース(46)に接続された請求項１ないし６いず
れか記載の燃料電池モジュール。7. A fuel preheating pipe (43) for supplying a fuel gas to a fuel distributor (13) is wound around an outer peripheral surface of a fuel cell (11), and supplies an oxidant gas to an oxidant distributor (14). An oxidant preheating tube (44) is wound around the outer peripheral surface of the fuel cell (11), and the fuel cell (11) is joined to the inner case ( An exhaust pipe (51) for guiding the fuel gas and the oxidizing gas discharged from the power generation cell (12) to the outside of the inner case (46) is connected to the inner case (46). Item 7. The fuel cell module according to any one of Items 1 to 6. 【請求項８】 酸化剤予熱管(44)が酸化剤用ディストリ
ビュータ(14)の長手方向の略中央に接続された請求項７
記載の燃料電池モジュール。8. The oxidant preheating pipe (44) is connected to substantially the center in the longitudinal direction of the oxidant distributor (14).
The fuel cell module as described in the above. 【請求項９】 燃料電池(11)の外周面に巻回されかつイ
ンナケース(46)に収容された第２ヒータ(32)を更に備え
た請求項７又は８記載の燃料電池モジュール。9. The fuel cell module according to claim 7, further comprising a second heater (32) wound around the outer peripheral surface of the fuel cell (11) and housed in the inner case (46). 【請求項１０】 インナケース(46)の少なくとも内面が
銀めっき、ニッケル下地めっきを介する銀めっき又は白
金めっきされた請求項７ないし９いずれか記載の燃料電
池モジュール。10. The fuel cell module according to claim 7, wherein at least the inner surface of the inner case (46) is silver-plated, silver-plated via nickel base plating, or platinum-plated. 【請求項１１】 インナケース(46)の外面が断熱材(47)
により被覆されるとともに、前記インナケース(46)の外
周面に燃料予熱管(43)、酸化剤予熱管(44)及び排気管(5
1)が巻回され、更に前記インナケース(46)が前記燃料予
熱管(43)、前記酸化剤予熱管(44)及び前記排気管(51)と
ともにアウタケース(48)に収容された請求項７ないし１
０いずれか記載の燃料電池モジュール。The outer surface of the inner case (46) is made of a heat insulating material (47).
And a fuel preheating pipe (43), an oxidant preheating pipe (44), and an exhaust pipe (5
1) is wound, and the inner case (46) is housed in an outer case (48) together with the fuel preheating pipe (43), the oxidant preheating pipe (44), and the exhaust pipe (51). 7 or 1
0. The fuel cell module according to any one of the above. 【請求項１２】 アウタケース(48)の少なくとも内面が
銀めっき、ニッケル下地めっきを介する銀めっき又は白
金めっきされた請求項１１記載の燃料電池モジュール。12. The fuel cell module according to claim 11, wherein at least the inner surface of the outer case is plated with silver, plated with nickel or plated with nickel. 【請求項１３】 燃料予熱管に燃料ガスが流通可能な密
度で改質粒子が充填された請求項７ないし１２いずれか
記載の燃料電池モジュール。13. The fuel cell module according to claim 7, wherein the reforming particles are filled in the fuel preheating tube at a density at which the fuel gas can flow. 【請求項１４】 改質粒子がＮｉ、ＮｉＯ、Ａｌ2Ｏ3、
ＳｉＯ2、ＭｇＯ、ＣａＯ、Ｆｅ2Ｏ3、Ｆｅ3Ｏ4、Ｖ2Ｏ
3、ＮｉＡｌ2Ｏ4、ＺｒＯ2、ＳｉＣ、Ｃｒ2Ｏ3、ＴｈＯ
2、Ｃｅ2Ｏ3、Ｂ2Ｏ3、ＭｎＯ2、ＺｎＯ、Ｃｕ、ＢａＯ
及びＴｉＯ2からなる群より選ばれた１種又は２種以上
を含む元素又は酸化物により形成された請求項１３記載
の燃料電池モジュール。14. The modified particles may be Ni, NiO, Al 2 O 3 ,
SiO 2 , MgO, CaO, Fe 2 O 3 , Fe 3 O 4 , V 2 O
3 , NiAl 2 O 4 , ZrO 2 , SiC, Cr 2 O 3 , ThO
2 , Ce 2 O 3 , B 2 O 3 , MnO 2 , ZnO, Cu, BaO
And one or a fuel cell module according to claim 13 wherein formed by elemental or oxide containing two or more selected from the group consisting of TiO 2. 【請求項１５】 燃料極集電体(17)がニッケルめっき、
銀めっき、ニッケル下地めっきを介する銀めっき若しく
は銅めっきされたステンレス鋼、ニッケル基合金又はク
ロム基合金、或いはニッケル、銀、銀合金、白金又は銅
により形成され、 ｎ枚のセパレータ(16)及び単一の第２端板(22)がステン
レス鋼、ニッケル基合金又はクロム基合金のいずれかに
よりそれぞれ形成され、 前記燃料極集電体(17)が前記各セパレータ(16)及び前記
第２端板(22)にそれぞれ接合された請求項１ないし１４
いずれか記載の燃料電池モジュール。15. The anode current collector (17) is nickel-plated,
It is made of silver-plated, silver-plated or nickel-plated stainless steel via nickel base plating, nickel-based alloy or chromium-based alloy, or nickel, silver, silver alloy, platinum or copper. One second end plate (22) is formed of one of stainless steel, a nickel-based alloy, and a chromium-based alloy, and the anode current collector (17) includes the separators (16) and the second end plate. 15. The semiconductor device according to claim 1, wherein
The fuel cell module according to any one of the above. 【請求項１６】 酸化剤極集電体(18)が銀めっき、ニッ
ケル下地めっきを介する銀めっき若しくは白金めっきさ
れたステンレス鋼、ニッケル基合金又はクロム基合金、
或いは銀、銀合金又は白金により形成され、 ｎ枚のセパレータ(16)及び単一の第１端板(21)がステン
レス鋼、ニッケル基合金又はクロム基合金のいずれかに
よりそれぞれ形成され、 前記酸化剤極集電体(18)が前記各セパレータ(16)及び前
記第１端板(21)にそれぞれ接合された請求項１ないし１
４いずれか記載の燃料電池モジュール。16. The oxidant electrode current collector (18) is silver-plated, silver-plated or nickel-plated stainless steel via nickel base plating, nickel-based alloy or chromium-based alloy,
Alternatively, n sheets (16) and a single first end plate (21) are formed of stainless steel, a nickel-based alloy, or a chromium-based alloy, respectively, formed of silver, a silver alloy, or platinum; An electrode current collector (18) is joined to each of said separators (16) and said first end plate (21), respectively.
5. The fuel cell module according to any one of 4). 【請求項１７】 ｎ枚のセパレータ、単一の第１端板又
は単一の第２端板のいずれか１つの表面又は２つ以上の
表面にニッケルめっき，クロムめっき、銀めっき又はニ
ッケル下地めっきを介する銀めっきがそれぞれ施された
請求項１ないし１６いずれか記載の燃料電池モジュー
ル。17. Nickel plating, chromium plating, silver plating or nickel base plating on any one surface or at least two surfaces of n separators, a single first end plate or a single second end plate 17. The fuel cell module according to any one of claims 1 to 16, wherein silver plating is performed via the metal. 【請求項１８】 燃料予熱管(43)、燃料用ディストリビ
ュータ(13)、燃料用短管(28)、酸化剤予熱管(44)、酸化
剤用ディストリビュータ(14)又は酸化剤用短管(27)のい
ずれか１つ又は２つ以上がステンレス鋼、ニッケル基合
金又はクロム基合金のいずれかにより形成されかつ内面
に銀めっき、ニッケル下地めっきを介する銀めっき又は
白金めっきが施された請求項１ないし１７いずれか記載
の燃料電池モジュール。18. A fuel preheating pipe (43), a fuel distributor (13), a fuel short pipe (28), an oxidizer preheating pipe (44), an oxidizer distributor (14), or an oxidizer short pipe (27). ), Wherein one or more of them are formed of stainless steel, a nickel-based alloy, or a chromium-based alloy, and the inner surface is silver-plated, silver-plated via a nickel base plating, or platinum-plated. 18. The fuel cell module according to any one of items 17 to 17. 【請求項１９】 燃料予熱管(43)、燃料用ディストリビ
ュータ(13)、燃料用短管(28)、酸化剤予熱管(44)、酸化
剤用ディストリビュータ(14)又は酸化剤用短管(27)のい
ずれか１つ又は２つ以上がステンレス鋼、ニッケル基合
金又はクロム基合金のいずれかにより形成されかつ外面
に銀めっき、ニッケル下地めっきを介する銀めっき又は
白金めっきが施された請求項１ないし１７いずれか記載
の燃料電池モジュール。19. A fuel preheating pipe (43), a fuel distributor (13), a fuel short pipe (28), an oxidizer preheating pipe (44), an oxidizer distributor (14), or an oxidizer short pipe (27). ), Wherein one or more of them are formed of stainless steel, a nickel-based alloy or a chromium-based alloy, and the outer surface is silver-plated, silver-plated through a nickel base plating, or platinum-plated. 18. The fuel cell module according to any one of items 17 to 17. 【請求項２０】 燃料予熱管(43)、燃料用ディストリビ
ュータ(13)及び燃料用短管(28)の内面にニッケルめっき
が施された請求項１ないし１７いずれか記載の燃料電池
モジュール。20. The fuel cell module according to claim 1, wherein the inner surfaces of the fuel preheating pipe (43), the fuel distributor (13) and the fuel short pipe (28) are plated with nickel. 【請求項２１】 燃料予熱管の上部に水供給管の先端が
挿入され、前記水供給管の基端に噴霧器又はポンプが接
続された請求項７ないし２０いずれか記載の燃料電池モ
ジュール。21. The fuel cell module according to claim 7, wherein a tip of the water supply pipe is inserted into an upper part of the fuel preheating pipe, and a sprayer or a pump is connected to a base end of the water supply pipe. 【請求項２２】 燃料予熱管(43)の最下端に水分離器(5
3)が接続された請求項７ないし２１いずれか記載の燃料
電池モジュール。22. A water separator (5) is provided at the lowermost end of the fuel preheating pipe (43).
22. The fuel cell module according to claim 7, wherein 3) is connected. 【請求項２３】 発電セル(12)から排出された燃料ガス
及び酸化剤ガスをインナケース(46)及びアウタケース(4
8)外に導く排気管(51,52)が水蒸気タービンに接続され
た請求項１１ないし２２いずれか記載の燃料電池モジュ
ール。The fuel gas and the oxidizing gas discharged from the power generation cell (12) are supplied to the inner case (46) and the outer case (4).
8) The fuel cell module according to any one of claims 11 to 22, wherein the exhaust pipe (51, 52) leading to the outside is connected to a steam turbine. 【請求項２４】 酸化剤供給通路(24,27)が酸化剤ガス
を外周面から導入して酸化剤極集電体(18)に対向する面
からシャワー状に略均一に吐出させるように構成された
セパレータ。24. An oxidant supply passage (24, 27) configured to introduce an oxidant gas from an outer peripheral surface and discharge the oxidant gas in a shower-like manner from a surface facing the oxidant electrode current collector (18). Separator. 【請求項２５】 酸化剤供給通路(24,27)が酸化剤ガス
を外周面から導入して酸化剤極集電体(18)に対向する面
からシャワー状に略均一に吐出させるように構成された
第１端板。25. An oxidizing agent supply passage (24, 27) configured to introduce an oxidizing gas from an outer peripheral surface and to discharge the oxidizing gas substantially uniformly in a shower form from a surface facing the oxidizing electrode current collector (18). First end plate.
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