JP2003086206A - Fuel cell system - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To facilitate that a member on which a cell tube of a fuel cell is mounted is made to be easier to cope with large-sizing of the fuel cell by dividing, downsizing and weight reduction of the member. SOLUTION: This uses a fuel cell system wherein this is provided with cell tubes 8.3 of the fuel cell, which have a double-tube structure composed of the first inner tubes 8 and the first outer tubes 3, and in which a cell of the fuel cell has been formed at the outer face of the first outer tube 3, with the first gas supply tube which has a double-tube structure composed of the second inner tubes 4 and the second outer tubes 5, and in which the first gas 2 is supplied from the second inner tube 4 to the cell tubes 8.3 of the fuel cell and the first exhaust gas 2 from there is discharged from the second outer tube 5, and with the second gas supply chamber 48 to supply the second gas 1 to the cell tubes 8.3 of the fuel cell, and wherein the first end part which is the end part of the first outer tube 3 is opened to and joined with the side face of the second outer tube 5, the second end part which is the other end part of the first outer tube 3 is extended to the inside of the second gas supply chamber 48 and occluded, the third end part which is one end part of the first inner tube 8 is opened to and joined with the side face of the second inner tube 4, and the fourth end part which is the other end part of the first inner tube 8 is extended to the vicinity of the second end part and opened.

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、燃料電池システム
に関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a fuel cell system.

【０００２】[0002]

【従来の技術】従来の燃料電池発電システムの概略構成
の一例を図８に示す。ただし、図８では、ガスの予熱と
熱交換に関する部分、及び、発電された電力の集電に関
わる部分は省略している。2. Description of the Related Art An example of a schematic configuration of a conventional fuel cell power generation system is shown in FIG. However, in FIG. 8, a part related to preheating and heat exchange of gas and a part related to collection of generated electric power are omitted.

【０００３】図８を参照して、燃料電池は、ガス供給部
であるヘッダ１１０と、発電部であるセルチューブ１１
１とを具備する。ヘッダ１１０は、仕切板１１０ａ、底
板１１０ｂ、供給室１１０ｃ、排出室１１０ｄを有す
る。また、セルチューブは、案内管１１２を有する。Referring to FIG. 8, a fuel cell includes a header 110 which is a gas supply section and a cell tube 11 which is a power generation section.
1 and. The header 110 has a partition plate 110a, a bottom plate 110b, a supply chamber 110c, and a discharge chamber 110d. The cell tube also has a guide tube 112.

【０００４】ヘッダ１１０の内部は、仕切板１１０ａに
より上下方向に区分けされ、上方が供給室１１０ｃ、下
方が排出室１１０ｄとして構成されている。ヘッダ１１
０の底板１１０ｂには、セルチューブ１１１の上端部
（一端部）が排出室１１０ｄとガスの出入りが出来るよ
うに連結され、支持されている。セルチューブ１１１の
下端部（他端部）は、閉塞されている。セルチューブ１
１１の内部には、案内管１１２が、同軸をなして挿入さ
れている。案内管１１２は、その一端部（上端部）が、
上記供給室１１０ｃとガスの出入りが出来るように、上
記仕切板１１０ａに連結され、支持されている。このよ
うなセルチューブ１１１及び案内管１１２は、複数本存
在し、ヘッダ１１０に連結され、支持されている。ここ
で、セルチューブ１１１は、多孔質の基体管の外周面に
燃料電池セルを形成された燃焼電池を構成する円筒型セ
ルチューブである。The inside of the header 110 is vertically divided by a partition plate 110a, and the upper part is a supply chamber 110c and the lower part is a discharge chamber 110d. Header 11
An upper end portion (one end portion) of the cell tube 111 is connected to and supported by the bottom plate 110b of No. 0 and the discharge chamber 110d so that gas can flow in and out. The lower end (the other end) of the cell tube 111 is closed. Cell tube 1
A guide tube 112 is coaxially inserted into the inside of the shaft 11. The guide tube 112 has one end (upper end)
The partition plate 110a is connected and supported so that gas can flow in and out of the supply chamber 110c. There are a plurality of such cell tubes 111 and guide tubes 112, which are connected to and supported by the header 110. Here, the cell tube 111 is a cylindrical cell tube that constitutes a combustion battery in which fuel cells are formed on the outer peripheral surface of a porous substrate tube.

【０００５】このような構成をなす燃料電池では、供給
室１１０ｃ内に水素やメタンのような燃料ガス１を供給
すると共に、セルチューブ１１１の外周面に沿って酸素
や空気のような酸化剤ガス２を供給する。そうすると、
燃料ガス１が各案内管１１２に対してばらつきの無い流
量で流入して、案内管１１２の先端まで達する。しかる
後、燃料ガス１は、セルチューブ１１１内のシールキャ
ップ１１４により折り返し、セルチューブ１１１の他端
側から一端側へ向かって流通する。一方、酸化剤ガス２
は、外部から進入し、セルチューブ１１１の外周部に達
する。そして、燃料ガス１と酸化剤ガス２がセルチュー
ブ１１１の前記燃料電池セルで電気化学的に反応して電
力を発生し、当該電力が集電キャップ１１３などを介し
て外部に取出される。In the fuel cell having such a structure, the fuel gas 1 such as hydrogen or methane is supplied into the supply chamber 110c, and the oxidant gas such as oxygen or air is supplied along the outer peripheral surface of the cell tube 111. Supply 2. Then,
The fuel gas 1 flows into each guide pipe 112 at a uniform flow rate and reaches the tip of the guide pipe 112. Thereafter, the fuel gas 1 is folded back by the seal cap 114 in the cell tube 111 and flows from the other end side of the cell tube 111 toward the one end side. On the other hand, oxidant gas 2
Enter from the outside and reach the outer peripheral portion of the cell tube 111. Then, the fuel gas 1 and the oxidant gas 2 electrochemically react with each other in the fuel cell of the cell tube 111 to generate electric power, and the electric power is taken out to the outside via the current collecting cap 113 or the like.

【０００６】上述のようなシステムにおいては、セルチ
ューブ１１１の交換は、燃料電池が収容された容器の上
部の蓋を開放し、ヘッダ１１０の供給室１１０ｃを外す
必要がある。ヘッダ１１０は、燃料電池システム全体に
使用しているものであり、一部のセルチューブ１１１の
交換のために、ヘッダ１１０を取り外すのは、手間と労
力がかかる。また、発電規模を変更するには、１本１本
セルチューブ１１１を取り外す（あるいは加える）必要
がある。In the system as described above, in order to replace the cell tube 111, it is necessary to open the lid at the top of the container containing the fuel cell and remove the supply chamber 110c of the header 110. The header 110 is used in the entire fuel cell system, and it takes time and labor to remove the header 110 to replace a part of the cell tubes 111. Further, in order to change the power generation scale, it is necessary to remove (or add) the cell tubes 111 one by one.

【０００７】また、燃料電池を大型化する際には、ヘッ
ダ１１０を大きくする必要がある。ヘッダ１１０は、金
属製の容器であるが、大型化に伴い部材の大型化による
取り扱い、加工の難易度の増加が起こる。加えて、使用
中の熱伸縮の状況においても、案内管１１２用の仕切板
１１０ａの孔の位置と、セルチューブ１１１用の底板１
１０ｂの孔の位置とが、正確に合っている必要がある。
更に、上部に置かれるヘッダ１１０重量が非常に大きく
なるので、構造的に不安定となる。Further, when the fuel cell is increased in size, it is necessary to enlarge the header 110. The header 110 is a container made of metal. However, as the size of the header 110 increases, the size of the member increases and the degree of difficulty in handling and processing increases. In addition, the position of the holes in the partition plate 110a for the guide tube 112 and the bottom plate 1 for the cell tube 111 even in the thermal expansion and contraction state during use.
The positions of the holes in 10b must be exactly aligned.
In addition, the weight of the header 110 placed on the top becomes very large, which causes structural instability.

【０００８】[0008]

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、燃料電池の上部に重量が集中しない構造を有する燃
料電池システムを提供することである。SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to provide a fuel cell system having a structure in which the weight is not concentrated on the upper portion of the fuel cell.

【０００９】また、別の目的としては、燃料電池の部材
に汎用の製品を使用することが可能な燃料電池システム
を提供することである。Another object of the present invention is to provide a fuel cell system capable of using general-purpose products as fuel cell members.

【００１０】更に、別の目的としては、燃料電池の大型
化が容易な燃料電池システムを提供することである。Further, another object is to provide a fuel cell system in which the size of the fuel cell can be easily increased.

【００１１】更に、別の目的としては、燃料電池セルを
有するチューブをいくつかまとめて着脱可能な燃料電池
システムを提供することである。Another object of the present invention is to provide a fuel cell system in which several tubes having fuel cells are removably attached.

【００１２】更に別の目的は、燃料電池システムの故障
への対応が迅速かつ容易に行なうことが出来る燃料電池
のカートリッジ構造を提供することである。Still another object is to provide a fuel cell cartridge structure capable of quickly and easily responding to a failure of the fuel cell system.

【００１３】[0013]

【課題を解決するための手段】本課題を解決するための
手段の項における、図番号、符号は、特許請求の範囲と
発明の実施の形態との対応を示すために記したものであ
り、特許請求の範囲の解釈に用いてはならない。Means for Solving the Problem In the section of the means for solving the problem, the reference numerals and symbols are given to show the correspondence between the claims and the embodiments of the invention. It should not be used to interpret the claims.

【００１４】上記課題を解決するために、本発明の燃料
電池システムは、第１内管（図１、８）と第１外管（図
１、３）とから成る二重管構造を有し、前記第１外管
（図１、３）の外面に燃料電池セル（図２、１０）を形
成した燃料電池セル管（図１、８・３）と、第２内管
（図１、４）と第２外管（図１、５）とから成る二重管
構造を有し、第１ガス（図１、２）を前記第２内管（図
１、４）から前記燃料電池セル管（図１、８・３）へ供
給し、前記燃料電池セル管（図１、８・３）からの前記
第１ガス（図１、２）の排出ガスである排出第１ガス
（図１、２）を前記第２外管（図１、５）から排出する
第１ガス供給管（図１、５０）と、前記燃料電池セル管
（図１、８・３）を含み、前記燃料電池セル（図２、１
０）に第２ガス（図１、１）を供給する第２ガス供給室
（図１、４８）とを具備する。そして、前記第１外管
（図１、３）の一端部である第１端部は、前記第２外管
（図１、５）の側面に開放されて接合されている。前記
第１外管（図１、３）の他端部である第２端部は、前記
第２ガス供給室（図１、４８）の内部へ延びて閉塞して
いる。前記第１内管（図１、８）の一端部である第３端
部は、前記第２内管（図１、４）の側面に開放されて接
合されている。前記第１内管（図１、８）の他端部であ
る第４端部は、前記第２端部の近傍に延びて開放されて
いる。In order to solve the above-mentioned problems, the fuel cell system of the present invention has a double tube structure composed of a first inner tube (FIGS. 1 and 8) and a first outer tube (FIGS. 1 and 3). , A fuel cell tube (Figs. 1, 8 and 3) having fuel cells (Figs. 2, 10) formed on the outer surface of the first outer pipe (Figs. 1, 3), and a second inner pipe (Figs. 1, 4). ) And a second outer tube (FIGS. 1 and 5), and a first gas (FIGS. 1 and 2) from the second inner tube (FIGS. 1 and 4) to the fuel cell cell tube. (Figs. 1, 8 and 3), which is the exhaust gas of the first gas (Figs. 1 and 2) discharged from the fuel cell tube (Figs. 1, 8 and 3). 2) including a first gas supply pipe (Fig. 1, 50) for discharging the second) from the second outer pipe (Figs. 1, 5) and the fuel battery cell pipe (Figs. 1, 8 and 3), and the fuel battery cell (Fig. 2, 1
0) and a second gas supply chamber (FIG. 1, 48) for supplying the second gas (FIG. 1, 1). And the 1st end part which is one end part of the said 1st outer pipe (FIG. 1, 3) is opened and joined to the side surface of the said 2nd outer pipe (FIG. 1, 5). A second end, which is the other end of the first outer pipe (FIGS. 1 and 3), extends to the inside of the second gas supply chamber (FIGS. 1 and 48) and is closed. A third end, which is one end of the first inner pipe (Figs. 1 and 8), is open and joined to a side surface of the second inner pipe (Figs. 1 and 4). A fourth end, which is the other end of the first inner pipe (FIGS. 1 and 8), extends near the second end and is open.

【００１５】また、本発明の燃料電池システムは、第１
内管（図１、８）と第１外管（図１、３）とから成る二
重管構造を有し、前記第１外管（図１、８）の外面に燃
料電池セル（図２、１０）を形成した燃料電池セル管
（図１、８・３）と、第２内管（図１、４）と第２外管
（図１、５）とから成る二重管構造を有し、第１ガス
（図１、２）を前記第２外管（図１、５）から前記燃料
電池セル管（図１、８・３）へ供給し、前記燃料電池セ
ル管（図１、８・３）からの前記第１ガス（図１、２）
の排出ガスである排出第１ガス（図１、２）を前記第２
内管（図１、４）から排出する第１ガス供給管（図１、
５０）と、前記燃料電池セル管（図１、８・３）を含
み、前記燃料電池セル（図２、１０）に第２ガス（図
１、１）を供給する第２ガス供給室（図１、４８）とを
具備する。そして、前記第１外管（図１、３）の一端部
である第１端部は、前記第２外管（図１、５）の側面に
開放されて接合されている。前記第１外管（図１、３）
の他端部である第２端部は、前記第２ガス供給室（図
１、４８）の内部へ延びて閉塞している。前記第１内管
（図１、８）の一端部である第３端部は、前記第２内管
（図１、４）の側面に開放されて接合されている。前記
第１内管（図１、８）の他端部である第４端部は、前記
第２端部の近傍に延びて開放されている。Further, the fuel cell system of the present invention is the first
It has a double tube structure composed of an inner tube (Figs. 1 and 8) and a first outer tube (Figs. 1 and 3), and a fuel cell (Fig. 2) is formed on the outer surface of the first outer tube (Figs. 1 and 8). 10) has a double tube structure composed of a fuel cell tube (FIGS. 1, 8 and 3), a second inner tube (FIGS. 1, 4) and a second outer tube (FIGS. 1, 5). Then, the first gas (FIGS. 1 and 2) is supplied from the second outer pipe (FIGS. 1 and 5) to the fuel cell cell pipe (FIGS. 1, 8 and 3), and the fuel cell pipe (FIG. 1, The first gas from 8/3) (Figs. 1 and 2)
The first exhaust gas (Figs. 1 and 2), which is the exhaust gas of
First gas supply pipe (Fig. 1, 4) exhausting from the inner pipe (Figs. 1, 4)
50) and the fuel cell tube (FIGS. 1, 8 and 3), and a second gas supply chamber (FIGS. 1, 1) for supplying the second gas (FIGS. 1, 1) to the fuel cell (FIGS. 2, 10). 1, 48). And the 1st end part which is one end part of the said 1st outer pipe (FIG. 1, 3) is opened and joined to the side surface of the said 2nd outer pipe (FIG. 1, 5). The first outer tube (Figs. 1 and 3)
The other end, which is the other end, extends into the second gas supply chamber (FIG. 1, 48) and is closed. A third end, which is one end of the first inner pipe (Figs. 1 and 8), is open and joined to a side surface of the second inner pipe (Figs. 1 and 4). A fourth end, which is the other end of the first inner pipe (FIGS. 1 and 8), extends near the second end and is open.

【００１６】また、本発明の燃料電池システムは、前記
第２内管（図１、４）と前記第２外管（図１、５）と
は、熱交換が可能である。Further, in the fuel cell system of the present invention, the second inner pipe (FIGS. 1 and 4) and the second outer pipe (FIGS. 1 and 5) can exchange heat.

【００１７】更に、本発明の燃料電池システムは、第１
内管（図４、８）と第１外管（図４、３）とから成る二
重管構造を有し、前記第１外管（図４、３）の外面に燃
料電池セル（図５、１０）を形成した燃料電池セル管
（図４、８・３）と、第１ガス（図４、２）を前記燃料
電池セル管（図４、８・３）へ供給する第１ガス供給室
（図４、４３）と、前記燃料電池セル管（図４、８・
３）からの前記第１ガス（図４、２）の排出ガスである
排出第１ガス（図４、２）を排出する第１ガス排出室
（図４、４２）と、前記燃料電池セル管（図４、８・
３）を含み、前記燃料電池セル（図５、１０）に第２ガ
ス（図４、１）を供給する第２ガス供給室（図４、４
８）とを具備する。そして、前記第１外管（図４、３）
の一端部である第１端部は、前記第１ガス排出室（図
４、４２）に開放されて接合されている。前記第１外管
（図４、３）の他端部である第２端部は、前記第２ガス
供給室（図４、４）の内部へ延びて閉塞している。前記
第１内管（図４、８）の一端部である第３端部は、前記
第１ガス供給室（図４、４３）に開放されて接合されて
いる。前記第１内管（図４、８）の他端部である第４端
部は、前記第２端部の近傍に延びて開放されている。Further, the fuel cell system of the present invention comprises the first
It has a double tube structure consisting of an inner tube (Figs. 4, 8) and a first outer tube (Figs. 4, 3), and a fuel cell (Fig. 5) is formed on the outer surface of the first outer tube (Figs. 4, 3). 10) forming a fuel cell cell pipe (Fig. 4, 8/3) and a first gas supply for supplying a first gas (Fig. 4, 2) to the fuel cell cell pipe (Fig. 4, 8/3). Chamber (FIGS. 4 and 43) and the fuel cell tube (FIGS. 4 and 8).
3) A first gas exhaust chamber (FIGS. 4, 42) for exhausting an exhausted first gas (FIGS. 4, 2) which is an exhaust gas of the first gas (FIGS. 4, 2), and the fuel cell cell pipe. (Figs. 4 and 8
3) and a second gas supply chamber (FIGS. 4, 4) for supplying a second gas (FIGS. 4, 1) to the fuel cells (FIGS. 5, 10).
8) and are provided. And the first outer tube (FIGS. 4 and 3)
A first end portion, which is one end portion, is opened and joined to the first gas discharge chamber (42 in FIG. 4). A second end, which is the other end of the first outer pipe (FIGS. 4, 3), extends into the second gas supply chamber (FIGS. 4, 4) and is closed. A third end, which is one end of the first inner pipe (FIGS. 4 and 8), is opened and joined to the first gas supply chamber (FIGS. 4 and 43). A fourth end, which is the other end of the first inner pipe (FIGS. 4 and 8), extends near the second end and is open.

【００１８】更に、本発明の燃料電池システムは、第１
内管（図４、８）と第１外管（図４、３）とから成る二
重管構造を有し、前記第１外管（図４、３）の外面に燃
料電池セル（図５、１０）を形成した燃料電池セル管
（図４、８・３）と、第１ガス（図４、２）を前記燃料
電池セル管（図４、８・３）へ供給する第１ガス供給室
（図４、４２）と、前記燃料電池セル管（図４、８・
３）からの前記第１ガス（図４、２）の排出ガスである
排出第１ガス（図４、２）を排出する第１ガス排出室
（図４、４３）と、前記燃料電池セル管（図４、８・
３）を含み、前記燃料電池セル（図５、１０）に第２ガ
ス（図４、１）を供給する第２ガス供給室（図４、４
８）とを具備する。そして、前記第１外管（図４、３）
の一端部である第１端部は、前記第１ガス供給室（図
４、４２）に開放されて接合されている。前記第１外管
（図４、３）の他端部である第２端部は、前記第２ガス
供給室（図４、４８）の内部へ延びて閉塞している。前
記第１内管（図４、８）の一端部である第３端部は、前
記第１ガス排出室（図４、４３）に開放されて接合され
ている。前記第１内管（図４、８）の他端部である第４
端部は、前記第２端部の近傍に延びて開放されている。Further, the fuel cell system of the present invention is the first
It has a double tube structure consisting of an inner tube (Figs. 4, 8) and a first outer tube (Figs. 4, 3), and a fuel cell (Fig. 5) is formed on the outer surface of the first outer tube (Figs. 4, 3). 10) forming a fuel cell cell pipe (Fig. 4, 8/3) and a first gas supply for supplying a first gas (Fig. 4, 2) to the fuel cell cell pipe (Fig. 4, 8/3). Chamber (FIGS. 4 and 42) and the fuel cell tube (FIGS. 4 and 8).
3) A first gas exhaust chamber (FIGS. 4, 43) for exhausting an exhausted first gas (FIGS. 4, 2) which is an exhaust gas of the first gas (FIGS. 4, 2), and the fuel cell cell pipe. (Figs. 4 and 8
3) and a second gas supply chamber (FIGS. 4, 4) for supplying a second gas (FIGS. 4, 1) to the fuel cells (FIGS. 5, 10).
8) and are provided. And the first outer tube (FIGS. 4 and 3)
A first end portion, which is one end portion of, is opened and joined to the first gas supply chamber (FIG. 4, 42). A second end, which is the other end of the first outer pipe (FIGS. 4, 3), extends into the second gas supply chamber (FIGS. 4, 48) and is closed. A third end, which is one end of the first inner pipe (FIGS. 4 and 8), is open and joined to the first gas discharge chamber (FIGS. 4 and 43). The fourth, which is the other end of the first inner pipe (FIGS. 4 and 8)
The end portion extends near the second end portion and is open.

【００１９】更に、本発明の燃料電池システムは、前記
第１ガス供給室（図４、４３／４２）と第１ガス排出室
（図４、４２／４３）とは、熱交換が可能である。Further, in the fuel cell system of the present invention, heat exchange is possible between the first gas supply chamber (43/42 in FIG. 4,) and the first gas discharge chamber (42/43 in FIG. 4). .

【００２０】更に、本発明の燃料電池システムは、前記
第１ガス（図４、２）及び前記第２ガス（図４、１）の
いずれか一方が燃料ガスであり、他方が酸化剤ガスであ
る。Further, in the fuel cell system of the present invention, one of the first gas (FIGS. 4, 2) and the second gas (FIGS. 4, 1) is a fuel gas, and the other is an oxidant gas. is there.

【００２１】[0021]

【発明の実施の形態】以下、本発明である燃料電池シス
テムの実施の形態に関して、添付図面を参照して説明す
る。本実施例において、筒型のうち円筒型の燃料電池を
有する燃料電池システムに関して例を示して説明する
が、他の筒型構造を有する燃料電池にも適用が可能であ
る。なお、各実施の形態において同一又は相当部分には
同一の符号を付して説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of a fuel cell system according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. In the present embodiment, the fuel cell system having a cylindrical fuel cell among the cylindrical fuel cells will be described by way of example, but the present invention can be applied to fuel cells having other tubular structures. Note that the same or corresponding portions in the respective embodiments will be described with the same reference numerals.

【００２２】（実施例１）図１は、本発明である燃料電
池システムの第一の実施の形態の構成を示す図（断面
図）である。燃料電池システムは、第１外管としてのセ
ルチューブ３及び燃料電池セル管の第１内管としての案
内管８を有する燃料電池セル管、第２内管としての酸化
剤ガス導入管４及び第２外管としての酸化剤ガス排出管
５を有する第１ガス供給管としての酸化剤ガス供給管５
０、第２ガス供給室としての燃料ガス供給室４８を具備
する。なお、図１の構成は、集電に関する構成につい
て、省略している。(Embodiment 1) FIG. 1 is a diagram (cross-sectional view) showing a configuration of a first embodiment of a fuel cell system according to the present invention. The fuel cell system includes a fuel cell cell tube having a cell tube 3 as a first outer tube and a guide tube 8 as a first inner tube of the fuel cell cell tube, an oxidant gas introduction tube 4 as a second inner tube, and a second inner tube. 2 Oxidant gas supply pipe 5 as first gas supply pipe having oxidant gas discharge pipe 5 as outer pipe
0, and a fuel gas supply chamber 48 as a second gas supply chamber. Note that the configuration of FIG. 1 omits the configuration related to current collection.

【００２３】また、図２は、本発明である燃料電池シス
テムの第一の実施の形態の構成に関わる燃料電池部分の
詳細を示す図である。燃料電池システムは、基体管９と
燃料電池セル１０と発電部１１とを具備する燃料電池セ
ル管の第１外管としてのセルチューブ３、シールキャッ
プ１２、閉塞端部シール部２０、燃料電池セル管の第１
内管としての案内管８、内管シール部１９、端部シール
部１７、シールリング７、接合シール部１８、接合リン
グ６、第２内管としての酸化剤ガス導入管４と第２外管
としての酸化剤ガス排出管５を有する第１ガス供給管と
しての酸化剤ガス供給管５０とからなる。なお、図２の
構成は、集電に関する構成について、省略している。FIG. 2 is a diagram showing the details of the fuel cell portion related to the configuration of the first embodiment of the fuel cell system according to the present invention. The fuel cell system includes a cell tube 3 as a first outer tube of a fuel cell tube including a base tube 9, a fuel cell 10 and a power generation section 11, a seal cap 12, a closed end seal section 20, and a fuel cell. First of the tube
Guide pipe 8 as inner pipe, inner pipe seal portion 19, end seal portion 17, seal ring 7, joint seal portion 18, joint ring 6, oxidant gas introduction pipe 4 and second outer pipe as second inner pipe And an oxidant gas supply pipe 50 as a first gas supply pipe having an oxidant gas discharge pipe 5 as Note that the configuration of FIG. 2 omits the configuration related to current collection.

【００２４】また、図３は、本発明である燃料電池シス
テムの第一の実施の形態の構成に関わるセルチューブ３
同士での集電方法を示す図である。燃料電池システム
は、酸化剤ガス導入管４と酸化剤ガス排出管５を有する
酸化剤ガス供給管５０に接続された複数のセルチューブ
３、セルチューブ３の一端部側において燃料電池セルの
電極同士を接合する集電ラインＡ１３、引出電極Ａ１
５、セルチューブ３の他端部側において燃料電池セルの
電極同士を接合する集電ラインＢ１４、引出電極Ｂ１６
とからなる。FIG. 3 is a cell tube 3 relating to the configuration of the first embodiment of the fuel cell system of the present invention.
It is a figure which shows the electric power collection method between each other. The fuel cell system includes a plurality of cell tubes 3 connected to an oxidant gas supply pipe 50 having an oxidant gas introduction pipe 4 and an oxidant gas discharge pipe 5, and electrodes of fuel cell cells on one end side of the cell tube 3. Current collecting line A13 for joining the electrodes and the extraction electrode A1
5, a current collecting line B14 for joining the electrodes of the fuel cell unit on the other end side of the cell tube 3, a lead electrode B16
Consists of.

【００２５】燃料ガス１は、燃料ガス供給室４８へ、そ
の外部から進入する。そして、セルチューブ３の外面に
達し、その外面を流れる。一方、酸化剤ガス２は、酸化
剤ガス供給管５０の内管である酸化剤ガス導入管４を流
れ、酸化剤ガス排出管５（酸化剤ガス導入管４の外側）
を流れる使用済みの酸化剤ガス２である排出酸化剤ガス
２と熱交換しながら高温となり、案内管８へ、その一端
部から進入する。The fuel gas 1 enters the fuel gas supply chamber 48 from outside. Then, it reaches the outer surface of the cell tube 3 and flows on the outer surface. On the other hand, the oxidant gas 2 flows through the oxidant gas introduction pipe 4, which is the inner pipe of the oxidant gas supply pipe 50, and the oxidant gas discharge pipe 5 (outside the oxidant gas introduction pipe 4).
The temperature becomes high while exchanging heat with the exhausted oxidant gas 2 which is the used oxidant gas 2 flowing in the guide tube 8 and enters the guide tube 8 from one end thereof.

【００２６】燃料ガス１は、セルチューブ３の外面に形
成された燃料電池セル１０の燃料極に達する。一方、酸
化剤ガス２は、案内管８の他端部に達し、そこから、案
内管８の外部であってセルチューブ３の内部を進む。進
行途中において、セルチューブ３の壁面（側面）を外方
へ拡散し、セルチューブ３上の燃料電池セル１０の空気
極に達する。そして、燃料電池セル１０において、燃料
ガス１と酸化剤ガス２との反応により、発電が行なわれ
る。The fuel gas 1 reaches the fuel electrode of the fuel cell 10 formed on the outer surface of the cell tube 3. On the other hand, the oxidant gas 2 reaches the other end of the guide tube 8 and proceeds from there to the outside of the guide tube 8 and the inside of the cell tube 3. While traveling, the wall surface (side surface) of the cell tube 3 is diffused outward and reaches the air electrode of the fuel cell 10 on the cell tube 3. Then, in the fuel cell 10, power generation is performed by the reaction between the fuel gas 1 and the oxidant gas 2.

【００２７】発電部１１の一端部（酸化剤ガス供給管５
０）側、及び、他端部（酸化剤ガス供給管５０と反対
の）側のそれぞれにおいて、隣接するセルチューブ３の
全てが同じ電池極（正極又は負極）を有するようにセル
チューブ３が接続されている。例えば一端部側（図３で
は下側）が正極、他端部側（図３では上側）が負極であ
る。そして、集電ラインＡ１３により、同じ酸化剤ガス
供給管５０に接続されているセルチューブ３の正極同士
が接続される。また、集電ラインＢ１４により、同じ酸
化剤ガス供給管５０に接続されているセルチューブ３の
負極同士が接続される（並列接続）。発電された電力
は、引出電極Ａ１５及び引出電極Ｂ１６を経由して、外
部に出力される。One end of the power generation section 11 (oxidant gas supply pipe 5
The cell tubes 3 are connected so that all of the adjacent cell tubes 3 have the same battery electrode (positive electrode or negative electrode) on the 0) side and the other end (opposite the oxidizing gas supply pipe 50) side. Has been done. For example, one end side (lower side in FIG. 3) is a positive electrode, and the other end side (upper side in FIG. 3) is a negative electrode. Then, the positive electrodes of the cell tubes 3 connected to the same oxidant gas supply pipe 50 are connected to each other by the current collecting line A13. Moreover, the negative electrodes of the cell tubes 3 connected to the same oxidant gas supply pipe 50 are connected to each other by the current collection line B14 (parallel connection). The generated electric power is output to the outside via the extraction electrode A15 and the extraction electrode B16.

【００２８】本実施例では、従来例において、セルチュ
ーブ３全体に対して１基設置されていたガス供給を担う
ヘッダ部分（図８，１１０）が、いくつかのセルチュー
ブ３毎にガスを供給する管（図２／３，５０）に変更さ
れている点が大きく異なる。この管を増減することによ
り、燃料電池システムの発電量を自由に変更することが
可能である。ヘッダのような全体で１個の部品を使用し
ないので、作製も容易である。また、ガスを供給する管
には、汎用の管を使用できる他、セルチューブ３と管と
の接合部の加工が簡略化できるので製作コストを低減可
能である。そして、集積化も容易であるので、燃料電池
システムとしてのコンパクト化が図れる。In this embodiment, the header portion (FIG. 8, 110) for supplying gas, which is provided for one cell tube 3 in the conventional example, supplies gas to each of several cell tubes 3. The difference is that it is changed to the pipe (Fig. 2/3, 50). By increasing or decreasing this tube, it is possible to freely change the power generation amount of the fuel cell system. Since one part is not used as a whole like a header, it is easy to manufacture. Further, as the gas supply pipe, a general-purpose pipe can be used, and the manufacturing cost can be reduced because the processing of the joint between the cell tube 3 and the pipe can be simplified. Further, since the integration is easy, the fuel cell system can be made compact.

【００２９】以下に各構成を詳細に説明する。まず、図
１を参照して、燃料電池システムの構成について説明す
る。Each configuration will be described in detail below. First, the configuration of the fuel cell system will be described with reference to FIG.

【００３０】まず、第１外管としてのセルチューブ３と
第１内管としての案内管８とを有する燃料電池セル管に
ついて説明する。燃料電池セル管の第１外管としてのセ
ルチューブ３は、多孔質セラミックスの基体管９（後
述）の外周面（外面）に燃料電池セル１０（後述）が形
成されている。そして、燃焼電池システムの発電に直接
関わる円筒型の管である。セルチューブ３は、第１端部
としての一端部を酸化剤ガス排出管５（後述）に嵌合さ
れ、支持されている。一端部側では、酸化剤ガス排出管
５とガスの出入りが出来るように開放されている。第２
端部としての他端部は、酸化剤ガス排出管５と反対向き
に、第２ガス供給室としての燃料ガス供給室４８の内部
へ延び、シールキャップ１２（後述）により閉塞されて
いる。材質は、安定化ジルコニアである。基体管９の長
手方向の一定の幅毎に、外周面上に燃料極、電解質、空
気極が順に積層（図示せず）され、燃料電池セル１０
（後述）を形成している。それぞれの燃料電池セル１０
同士は、インターコネクタ膜（図示せず）で接合されて
いる。酸化剤ガス２が、セルチューブ３の一端よりセル
チューブ３の内部に供給され、基体管９の厚み方向に孔
中を拡散し空気極に達し、セルチューブ３の外側を流れ
る燃料ガス１と共に発電に寄与する。First, a fuel cell tube having a cell tube 3 as a first outer tube and a guide tube 8 as a first inner tube will be described. In the cell tube 3 as the first outer tube of the fuel cell tube, a fuel cell 10 (described later) is formed on the outer peripheral surface (outer surface) of a porous ceramic base tube 9 (described later). And, it is a cylindrical tube directly involved in power generation of the combustion cell system. One end of the cell tube 3 as a first end is fitted and supported by an oxidant gas discharge pipe 5 (described later). On one end side, the oxidant gas discharge pipe 5 is opened so that gas can flow in and out. Second
The other end as the end extends in the opposite direction to the oxidant gas discharge pipe 5 into the fuel gas supply chamber 48 as the second gas supply chamber and is closed by a seal cap 12 (described later). The material is stabilized zirconia. A fuel electrode, an electrolyte, and an air electrode are sequentially stacked (not shown) on the outer peripheral surface at regular intervals in the longitudinal direction of the base tube 9, and the fuel cell 10
(Described later) is formed. Each fuel cell 10
The parts are joined by an interconnector film (not shown). The oxidant gas 2 is supplied to the inside of the cell tube 3 from one end of the cell tube 3, diffuses in the holes in the thickness direction of the base tube 9 and reaches the air electrode, and generates electricity together with the fuel gas 1 flowing outside the cell tube 3. Contribute to.

【００３１】燃料電池セル管の第１内管としての案内管
８は、セルチューブ３の中にある。外径は、セルチュー
ブ３の内径よりも小さい。第３端部としての、その一端
部は、酸化剤ガス導入管４（後述）に嵌合され、支持さ
れている。一端部側では酸化剤ガス導入管４とガスの出
入りが出来るように開放されている。第４端部として
の、他端部は、セルチューブ３の他端部へ向かい、その
近傍まで延びている。そして、案内管８の他端部はセル
チューブ内部の他端部において開放されている。材質
は、アルミナやジルコニアなどのセラミックス製あるい
はや耐熱合金のような金属製である。The guide tube 8 as the first inner tube of the fuel cell tube is in the cell tube 3. The outer diameter is smaller than the inner diameter of the cell tube 3. One end of the third end is fitted into and supported by the oxidant gas introduction pipe 4 (described later). At one end side, the oxidant gas introduction pipe 4 is opened so that gas can flow in and out. The other end, which is the fourth end, extends toward the other end of the cell tube 3 and extends to the vicinity thereof. The other end of the guide tube 8 is open at the other end inside the cell tube. The material is ceramics such as alumina or zirconia, or metal such as heat-resistant alloy.

【００３２】次に、第２内管としての酸化剤ガス導入管
４と第２外管としての酸化剤ガス排出管５を有する第１
ガス供給管としての酸化剤ガス供給管５０について説明
する。酸化剤ガス供給管５０は、酸化剤ガス２の燃料電
池セル３への供給及び排出を行なう管である。管は、二
重管構造を有し、内管（酸化剤ガス導入管４）を通る低
温の新しい酸化剤ガス２が、外管（酸化剤ガス排出管
５）を通る使用済みの酸化剤ガス２と熱交換を行なう。
内管及び外管は、耐熱性の金属製である。Next, a first having an oxidizing gas introducing pipe 4 as a second inner pipe and an oxidizing gas discharging pipe 5 as a second outer pipe
The oxidant gas supply pipe 50 as a gas supply pipe will be described. The oxidant gas supply pipe 50 is a pipe for supplying and discharging the oxidant gas 2 to and from the fuel cell 3. The pipe has a double-pipe structure, and new low-temperature oxidant gas 2 passing through the inner pipe (oxidant gas introducing pipe 4) and used oxidant gas passing through the outer pipe (oxidizing gas discharge pipe 5) are used. Heat exchange with 2.
The inner tube and the outer tube are made of heat-resistant metal.

【００３３】酸化剤ガス導入管４は、酸化剤ガス供給管
５０の内管であり、燃料電池セル管へ新しい酸化剤ガス
２を供給する。本実施例では、酸化剤ガス導入管４は、
円筒状である。管の壁面（側面）には、燃料電池セル管
の案内管８の取付位置毎に、取付用の孔が開口してい
る。そして、そこに、案内管８が嵌合され、開放されて
接続されている。The oxidant gas introduction pipe 4 is an inner pipe of the oxidant gas supply pipe 50 and supplies new oxidant gas 2 to the fuel cell cell pipe. In this embodiment, the oxidant gas introduction pipe 4 is
It has a cylindrical shape. On the wall surface (side surface) of the tube, a mounting hole is opened at each mounting position of the guide tube 8 of the fuel cell cell tube. Then, the guide tube 8 is fitted therein, opened and connected.

【００３４】酸化剤ガス排出管５は、酸化剤ガス供給管
５０の外管であり、燃料電池セル管から使用済みの酸化
剤ガス２を受け取り、外部へ排出する。本実施例では、
酸化剤ガス排出管５は、円筒状である。管の壁面（側
面）には、燃料電池セル管のセルチューブ３を固定する
ための接合リング６（後述）の取付位置毎に、取付用の
孔が開口している。孔は、酸化剤ガス導入管４の孔と同
軸を成すように開口している。そして、そこに、接合リ
ング６が嵌合され、開放されて接続されている。The oxidant gas discharge pipe 5 is an outer pipe of the oxidant gas supply pipe 50, receives the used oxidant gas 2 from the fuel cell cell pipe, and discharges it to the outside. In this embodiment,
The oxidant gas discharge pipe 5 has a cylindrical shape. On the wall surface (side surface) of the tube, a mounting hole is opened at each mounting position of a joint ring 6 (described later) for fixing the cell tube 3 of the fuel cell tube. The hole is opened so as to be coaxial with the hole of the oxidizing gas introducing pipe 4. Then, the joining ring 6 is fitted therein, opened and connected.

【００３５】第２ガス供給室としての燃料ガス供給室４
８は、燃料電池セル管（セルチューブ３及び案内管８）
及び、酸化剤ガス供給管５０（酸化剤ガス導入管４及び
酸化剤ガス排出管５）を含む容器である。ただし、酸化
剤ガス供給管５０全体を含まなくても良い。その内部
は、酸化剤ガス供給管５０とガスの出入りが起こらない
ように分けられている。外部から供給される燃料ガス１
をセルチューブ３に供給する室である。内壁部を断熱材
（図示せず）で覆い、外部に熱が逃げないようにしてい
る。燃料ガス供給室４８は、ステンレスや耐熱合金のよ
うな金属製、あるいはセラミックス製の室である。Fuel gas supply chamber 4 as second gas supply chamber
8 is a fuel cell tube (cell tube 3 and guide tube 8)
And a container including the oxidant gas supply pipe 50 (the oxidant gas introduction pipe 4 and the oxidant gas discharge pipe 5). However, the entire oxidizing gas supply pipe 50 may not be included. The inside thereof is separated from the oxidant gas supply pipe 50 so that no gas flows in or out. Fuel gas supplied from outside 1
Is a chamber for supplying the The inner wall is covered with a heat insulating material (not shown) to prevent heat from escaping to the outside. The fuel gas supply chamber 48 is a chamber made of metal such as stainless steel or heat resistant alloy, or made of ceramics.

【００３６】次に、図２を参照して、更に詳細に説明す
る。まず、燃料電池セル管の第１外管としてのセルチュ
ーブ３における基体管９と燃料電池セル１０と発電部１
１とについて説明する。Next, a more detailed description will be given with reference to FIG. First, the base tube 9 in the cell tube 3 serving as the first outer tube of the fuel cell tube, the fuel cell 10 and the power generation section 1
1 will be described.

【００３７】基体管９は、セルチューブ３の燃料電池セ
ル１０や、発電部１１が形成される際の基板となる基体
管である。セラミックス製の多孔質である筒型の管であ
る。内部を流れる酸化剤ガス２が、側面（壁面）を径方
向に拡散し、基体管９の外周部に形成された燃料電池セ
ル１０に達することが可能である。The base tube 9 is a base tube that serves as a substrate when the fuel cells 10 of the cell tube 3 and the power generation section 11 are formed. It is a porous cylindrical tube made of ceramics. The oxidant gas 2 flowing inside can diffuse in the radial direction on the side surface (wall surface) and reach the fuel cell 10 formed on the outer peripheral portion of the base tube 9.

【００３８】燃料電池セル１０は、セルチューブ３の外
周面（外面）上に、外周面の側から順番に空気極、電解
質、燃料極が積層（図示せず）された燃料電池のセルで
ある。空気極、電解質、燃料極は、少しずつずらして積
層されている。それぞれの燃料電池セル１０同士は、イ
ンターコネクタ膜（図示せず）で直列に接合（隣り合う
セルの一方の燃料極と他方の空気極とを接合）されてい
る。セルチューブ３の内側から拡散してくる酸化剤ガス
２と、セルチューブの外側から供給される燃料ガス１と
により、燃料電池セル１０は発電を行なう。The fuel cell 10 is a cell of a fuel cell in which an air electrode, an electrolyte and a fuel electrode are laminated (not shown) on the outer peripheral surface (outer surface) of the cell tube 3 in order from the outer peripheral surface side. . The air electrode, the electrolyte, and the fuel electrode are laminated with a slight shift. The respective fuel cells 10 are joined in series (joining one fuel electrode and the other air electrode of adjacent cells) with an interconnector film (not shown). The oxidant gas 2 diffused from the inside of the cell tube 3 and the fuel gas 1 supplied from the outside of the cell tube cause the fuel cell unit 10 to generate power.

【００３９】発電部１１は、燃料電池セル１０を複数個
有し、それらが直列接続しているセルチューブ３上の発
電領域である。一方の端が正極、他方の端が負極とな
り、そこから集電用の電線により電力を取出すことが出
来る。燃料電池運転時には、燃料電池セル１０の発電に
伴い、発熱し高温になっている。The power generation section 11 is a power generation region on the cell tube 3 which has a plurality of fuel cells 10 and which are connected in series. One end serves as a positive electrode and the other end serves as a negative electrode, from which electric power can be taken out by an electric wire for current collection. During operation of the fuel cell, heat is generated and the temperature is high due to the power generation of the fuel cell 10.

【００４０】次に、セルチューブ３の閉塞した端部のシ
ールキャップ１２及び閉塞端部シール部２０について説
明する。シールキャップ１２は、円柱状の蓋であり、円
柱部とその円柱部の外周からセルチューブ３方向へ延び
る円筒部とから成る。セルチューブ３内において、その
近傍に案内管８の端部が延びている他端部側に被さり、
その端部を閉塞させ、内部の酸化剤ガス２が外部の燃料
ガス供給室４８（図２に図示せず）へリークしないよう
にする。あるいは逆に、燃料ガス供給室４８の燃料ガス
１が、セルチューブ３の内部へリークしないようにす
る。Next, the seal cap 12 and the closed end seal portion 20 at the closed end of the cell tube 3 will be described. The seal cap 12 is a columnar lid, and includes a columnar portion and a cylindrical portion extending from the outer periphery of the columnar portion in the cell tube 3 direction. In the cell tube 3, the end of the guide tube 8 extends in the vicinity thereof and covers the other end side,
The end portion is closed so that the internal oxidant gas 2 does not leak to the external fuel gas supply chamber 48 (not shown in FIG. 2). Alternatively, conversely, the fuel gas 1 in the fuel gas supply chamber 48 is prevented from leaking into the cell tube 3.

【００４１】塞端部シール部２０は、セルチューブ３と
シールキャップ１２とが接触する付近の隙間がある可能
性がある領域を埋めるガスシール材のような充填材であ
る。その隙間を埋め、燃料ガス供給室４８の燃料ガス１
と、酸化剤ガス供給管５０の酸化剤ガス２とが、相互に
リークしないようにする。塞端部シール部２０は、その
周辺の最高使用温度に合わせたハンダを用いる方法、最
高使用温度がそれほど高く無い場合に樹脂などを用いる
方法などが使用できる。The closed end seal portion 20 is a filling material such as a gas seal material that fills a region where there may be a gap near the contact between the cell tube 3 and the seal cap 12. The gap is filled up with the fuel gas 1 in the fuel gas supply chamber 48.
And the oxidant gas 2 in the oxidant gas supply pipe 50 do not leak to each other. The closed end seal portion 20 can be formed by a method of using solder that matches the maximum operating temperature around it, or a method of using resin when the maximum operating temperature is not so high.

【００４２】次に、セルチューブ３と酸化剤ガス排出管
５との接合部分である端部シール部１７、シールリング
７、接合シール部１８、接合リング６について説明す
る。端部シール部１７は、セルチューブ３の一端部とシ
ールリング７（後述）の一端部とが接触する付近の隙間
がある可能性がある領域を埋めるガスシール材のような
充填材である。その隙間を埋め、燃料ガス供給室４８の
燃料ガス１と、酸化剤ガス供給管５０の酸化剤ガス２と
が、相互にリークしないようにする。接合を強固にする
役割もある。その周辺の最高使用温度に合わせてハンダ
用いる方法、最高使用温度がそれほど高く無い場合に樹
脂などを用いる方法などが使用できる。Next, the end seal portion 17, the seal ring 7, the joint seal portion 18, and the joint ring 6, which are joint portions between the cell tube 3 and the oxidizing gas discharge pipe 5, will be described. The end seal portion 17 is a filler such as a gas seal material that fills a region where there may be a gap in the vicinity where one end of the cell tube 3 and one end of a seal ring 7 (described later) are in contact with each other. The gap is filled so that the fuel gas 1 in the fuel gas supply chamber 48 and the oxidant gas 2 in the oxidant gas supply pipe 50 do not leak each other. It also serves to strengthen the joint. A method of using solder according to the maximum operating temperature around it, a method of using a resin or the like when the maximum operating temperature is not so high can be used.

【００４３】シールリング７は、セルチューブ３を酸化
剤ガス供給管５０に取り付けるための冶具の一つであ
る。リング状のリング部と、リング部の外周部からセル
チューブ３側に延びた第１側面部と、リング部の内周部
からセルチューブ３と反対の側に延びた第２側面部とか
ら成る。そして、第１側面部の内周側とセルチューブ３
の一端部の外周側とが、端部シール部１７を介して、強
固に接合（嵌合）している。また、第２側面部の外周側
と、接合リング６（セルチューブ３を酸化剤ガス供給管
５０に取り付けるための冶具の一つ、後述）の一端部の
内周側とが、接合シール部１８（後述）を介して強固に
接合（嵌合）している。シールリング７は、アルミナや
ジルコニア、マグネシアスピネルのようなセラミックス
製又は耐熱合金のような金属製である。The seal ring 7 is one of the jigs for attaching the cell tube 3 to the oxidant gas supply pipe 50. A ring-shaped ring portion, a first side surface portion extending from the outer peripheral portion of the ring portion toward the cell tube 3 side, and a second side surface portion extending from the inner peripheral portion of the ring portion toward the side opposite to the cell tube 3. . Then, the inner peripheral side of the first side surface portion and the cell tube 3
The outer peripheral side of one end of the is firmly joined (fitted) via the end seal portion 17. Further, the outer peripheral side of the second side surface portion and the inner peripheral side of one end portion of the joint ring 6 (one of the jigs for attaching the cell tube 3 to the oxidant gas supply pipe 50, which will be described later) are the joint seal portion 18 It is firmly joined (fitted) via (described later). The seal ring 7 is made of ceramics such as alumina, zirconia, or magnesia spinel, or metal such as a heat resistant alloy.

【００４４】接合シール部１８は、シールリング７と接
合リング６（後述）とが接触する付近の隙間がある可能
性がある領域を埋めるガスシール材のような充填材であ
る。その隙間を埋め、燃料ガス供給室４８の燃料ガス１
と、酸化剤ガス供給管５０の酸化剤ガス２とが、相互に
リークしないようにする。接合を強固にする役割もあ
る。その周辺の最高使用温度に合わせてハンダを用いる
方法、最高使用温度がそれほど高く無い場合に樹脂など
を用いる方法などが使用できる。The joint seal portion 18 is a filling material such as a gas seal material that fills a region where there may be a gap in the vicinity of the contact between the seal ring 7 and the joint ring 6 (described later). The gap is filled up with the fuel gas 1 in the fuel gas supply chamber 48.
And the oxidant gas 2 in the oxidant gas supply pipe 50 do not leak to each other. It also serves to strengthen the joint. A method of using solder according to the maximum operating temperature around it, a method of using a resin or the like when the maximum operating temperature is not so high can be used.

【００４５】接合リング６は、セルチューブ３を酸化剤
ガス供給管５０に取り付けるための冶具の一つで、円筒
状の部材である。その一端部の内周側とセルチューブ３
が接合されたシールリング７の第２側面部の外周側と
が、接合シール部１８を介して強固に接合（嵌合）して
いる。また、その他端部は、酸化剤ガス排出管５のセル
チューブ３を取り付ける位置に溶接や、接着のような方
法により接合されている。接合リング６は、アルミナや
ジルコニア、マグネシアスピネルのようなセラミックス
製又は耐熱合金のような金属製である。The joining ring 6 is one of jigs for attaching the cell tube 3 to the oxidant gas supply pipe 50, and is a cylindrical member. Inner peripheral side of the one end and the cell tube 3
The outer peripheral side of the second side surface portion of the seal ring 7 to which is joined is firmly joined (fitted) via the joint seal portion 18. The other end is joined to the position where the cell tube 3 of the oxidant gas discharge pipe 5 is attached by a method such as welding or adhesion. The joining ring 6 is made of ceramics such as alumina, zirconia, or magnesia spinel, or metal such as a heat-resistant alloy.

【００４６】内管シール部１９は、案内管８と、酸化剤
ガス供給管４との接合部である。内管シール部１９にお
いて、案内管８は酸化剤ガス供給管４に強固に接合して
いる。接着剤や溶接による接合、あるいは案内管８の一
端部におねじ、酸化剤ガス供給管４の孔にめねじを切っ
ておき、ねじ止めする方法等が考えられる。接合部は、
ハンダや樹脂などでシールする。The inner pipe seal portion 19 is a joint portion between the guide pipe 8 and the oxidant gas supply pipe 4. In the inner pipe seal portion 19, the guide pipe 8 is firmly joined to the oxidant gas supply pipe 4. It is conceivable to use a method such as bonding with an adhesive or welding, or a method in which one end of the guide tube 8 is screwed, and a female thread is cut in the hole of the oxidant gas supply tube 4 and then screwed. The joint is
Seal with solder or resin.

【００４７】案内管８は、内管シール部１９により強固
に支持されている。新しい酸化剤ガス２と使用済みの酸
化剤ガス２とは、内管シール部１９によりシールされて
いる。従って、セルチューブ３と案内管８とは、その軸
が多少ずれてもガスがリークし難く、リークしたとして
も僅かであり、かつ、同じ酸化剤ガス２なので、問題は
起こらない。The guide tube 8 is firmly supported by the inner tube seal portion 19. The new oxidant gas 2 and the used oxidant gas 2 are sealed by the inner pipe seal portion 19. Therefore, even if the axes of the cell tube 3 and the guide tube 8 are deviated from each other, the gas is unlikely to leak, and even if the gas leaks, the amount is small and the same oxidant gas 2 does not cause a problem.

【００４８】なお、発電部１１（温度９００〜１０００
℃）の熱から部材（酸化剤ガス供給管５０及び酸化剤ガ
ス供給管５０と燃料電池セル管との接合部など）を保護
するために、酸化剤ガス供給管５０の周辺、特に発電部
１１側に、発電の妨げにならないような形で断熱材（石
英ウール、石綿、アルミナやマグネシアなどの多孔質体
等）を適切な形状にして取り付ける（図示せず）。The power generation section 11 (temperature 900 to 1000
(° C.) to protect the members (the oxidant gas supply pipe 50 and the joint between the oxidant gas supply pipe 50 and the fuel cell cell pipe, etc.) from the periphery of the oxidant gas supply pipe 50, particularly the power generation unit 11 A heat insulating material (quartz wool, asbestos, porous material such as alumina or magnesia, etc.) is attached to the side in a shape that does not hinder power generation (not shown).

【００４９】また、酸化剤ガス導入管４、酸化剤ガス排
出管５、酸化剤ガス供給管５０、セルチューブ、案内管
８については、図１で説明したとおりなので、その説明
を省略する。The oxidant gas introduction pipe 4, the oxidant gas discharge pipe 5, the oxidant gas supply pipe 50, the cell tube, and the guide pipe 8 are as described in FIG.

【００５０】次に、図３について説明する。複数の燃料
電池セル１０（図中、セルチューブ３内で縞状に表現）
を有する複数の燃料電池セル管が酸化剤ガス供給管５０
上に整列して接合している。そして、セルチューブ３
は、その一端部で酸化剤ガス排出管５と接合し、案内管
８（図３で図示せず）は、その一端部で酸化剤ガス導入
管４と接合している。Next, FIG. 3 will be described. A plurality of fuel cells 10 (represented by stripes in the cell tube 3 in the figure)
A plurality of fuel cell cell pipes having an oxidant gas supply pipe 50
It is aligned and joined on top. And cell tube 3
Is joined to the oxidant gas discharge pipe 5 at one end thereof, and the guide pipe 8 (not shown in FIG. 3) is joined to the oxidant gas introduction pipe 4 at one end thereof.

【００５１】集電ラインＡ１３は、セルチューブ３の最
も一端部（酸化剤ガス供給管５０）側の燃料電池セルに
接続され、更に、整列した各セルチューブ３の概ね同電
位の電極同士を接続する集電用の集電線である。各セル
チューブ３での接続部であるライン接続部を有してい
る。集電ラインＡ１３は、金属（白金、金、ニッケルな
ど）のフエルトや金属（白金、金、ニッケルなど）線
を、接続部に巻き付け、金属ペーストで密着させる方法
や、接着剤で接着する方法などで接続する。各セルチュ
ーブ３間の集電ラインＡ１３は、他の部材との接触を避
ける為に、接続部分以外はセラミックス製の絶縁管で保
護することも可能である。The current collecting line A13 is connected to the fuel cell at the most end (oxidant gas supply pipe 50) side of the cell tube 3, and further, the electrodes of approximately the same potential of the aligned cell tubes 3 are connected to each other. It is a collecting wire for collecting electricity. Each cell tube 3 has a line connecting portion which is a connecting portion. The current collecting line A13 is a method of winding a metal (platinum, gold, nickel, etc.) felt or a metal (platinum, gold, nickel, etc.) wire around the connection part and adhering it with a metal paste, or a method of adhering with an adhesive. Connect with. The current collecting line A13 between the cell tubes 3 can be protected by an insulating tube made of ceramics except for the connection portion in order to avoid contact with other members.

【００５２】集電ラインＢ１４は、セルチューブ３の最
も他端部（酸化剤ガス供給管５０と反対の）側の燃料電
池セルに接続され、更に、整列した各セルチューブ３の
概ね同電位の電極同士を接続する集電用の集電線であ
る。各セルチューブ３での接続部であるライン接続部を
有している。金属（白金、金、ニッケルなど）のフエル
トや金属（白金、金、ニッケルなど）線を、接続部に巻
き付け、金属ペーストで密着させる方法や、接着剤で接
着する方法などで接続する。各セルチューブ３間の集電
ラインＢ１４は、他の部材との接触を避ける為に、接続
部分以外はセラミックス製の絶縁管で保護することも可
能である。The current collecting line B14 is connected to the fuel cell on the most other end side of the cell tube 3 (opposite to the oxidant gas supply pipe 50), and further, the cell tubes 3 arranged in line have substantially the same potential. It is a collector wire for collecting electricity that connects electrodes. Each cell tube 3 has a line connecting portion which is a connecting portion. A felt of metal (platinum, gold, nickel, etc.) or a wire of metal (platinum, gold, nickel, etc.) is wrapped around the connection part, and is adhered by a metal paste or an adhesive. The current collecting line B14 between the cell tubes 3 can be protected by an insulating tube made of ceramics except for the connection portion in order to avoid contact with other members.

【００５３】集電ラインＡ１３と集電ラインＢ１４とに
より、各燃料電池セル管は、並列に接続されている。し
かし、集電ラインＡ１３及び集電ラインＢ１４の接続方
法を変更することにより、全燃料電池セル管を直列接続
すること、あるいは、いくつかの燃料電池セル管を並列
接続し、並列接続されたグループを直列接続することな
どが可能である。Each fuel cell tube is connected in parallel by the current collecting line A13 and the current collecting line B14. However, by changing the connection method of the current collecting line A13 and the current collecting line B14, all the fuel battery cell pipes are connected in series, or some fuel battery cell pipes are connected in parallel and the groups connected in parallel are connected. Can be connected in series.

【００５４】引出電極Ａ１５は、集電ラインＡ１３で集
電される電力を燃料電池システムの外部へ引き出すため
の電線を含む電極である。白金、金、ニッケルなどの金
属線を使用する。引出電極Ｂ１６は、集電ラインＢ１４
で集電される電力を燃料電池システムの外部へ引き出す
ための電線を含む電極である。白金、金、ニッケルなど
の金属線を使用する。The extraction electrode A15 is an electrode including an electric wire for extracting the electric power collected by the collecting line A13 to the outside of the fuel cell system. Use metal wires such as platinum, gold, and nickel. The extraction electrode B16 is a current collecting line B14.
It is an electrode including an electric wire for extracting the electric power collected in the outside of the fuel cell system. Use metal wires such as platinum, gold, and nickel.

【００５５】なお、燃料ガス１は、水素、メタン，エタ
ン，プロパン，ブタン，エタノール及び都市ガス等のガ
スと水蒸気との混合ガスである。また、酸化剤ガスは、
酸素、空気、あるいはそれらを含む混合ガスである。The fuel gas 1 is a mixed gas of gas such as hydrogen, methane, ethane, propane, butane, ethanol and city gas, and water vapor. Also, the oxidant gas is
It is oxygen, air, or a mixed gas containing them.

【００５６】次に、本発明である燃料電池システムの第
一の実施の形態の動作に関して、図面を参照して説明す
る。図１〜図３を参照して、このような構成をなす燃料
電池において、燃料ガス供給室４８へ外部から燃料ガス
１が供給される。燃料ガス１は、燃料ガス供給室４８の
燃料ガス供給口（図示せず）から入り、各燃料電池セル
管の各セルチューブ３へ向けて流れる。そして、各セル
チューブ３に達し、各セルチューブ３の外周部に形成さ
れた燃料電池セル１０の発電に充分な量が供給されるよ
うに、概ねそれぞれのセルチューブ３の外周部に沿って
移動する。Next, the operation of the first embodiment of the fuel cell system of the present invention will be described with reference to the drawings. With reference to FIGS. 1 to 3, in the fuel cell having such a configuration, fuel gas 1 is supplied to fuel gas supply chamber 48 from the outside. The fuel gas 1 enters from a fuel gas supply port (not shown) of the fuel gas supply chamber 48 and flows toward each cell tube 3 of each fuel cell tube. Then, each cell tube 3 is reached and moved substantially along the outer peripheral portion of each cell tube 3 so that a sufficient amount of power can be supplied to the fuel cells 10 formed on the outer peripheral portion of each cell tube 3. To do.

【００５７】一方、酸化剤ガス２は、酸化剤ガス供給管
５０へ外部から供給される。酸化剤ガス２は、酸化剤ガ
ス供給口（図示せず）から入り、酸化剤ガス導入管４中
を進む。その際、燃料電池セル管から排出された高温の
使用済みの酸化剤ガス２が、酸化剤ガス排出管５を通過
し、内部の酸化剤ガス導入管４の新しい酸化剤ガス２と
熱交換を行なう。新しい酸化剤ガス２は、熱交換により
高温となる。そして、各燃料電池セル管の案内管８の取
り付け位置において、酸化剤ガス２の一部が、各燃料電
池セル管へ、案内管８の一端部から供給される。On the other hand, the oxidant gas 2 is externally supplied to the oxidant gas supply pipe 50. The oxidant gas 2 enters from an oxidant gas supply port (not shown) and proceeds through the oxidant gas introduction pipe 4. At that time, the high temperature used oxidant gas 2 discharged from the fuel cell cell pipe passes through the oxidant gas discharge pipe 5 and exchanges heat with the new oxidant gas 2 in the internal oxidant gas introduction pipe 4. To do. The fresh oxidant gas 2 becomes hot due to heat exchange. Then, at the mounting position of the guide tube 8 of each fuel cell cell, part of the oxidant gas 2 is supplied to each fuel cell cell tube from one end of the guide tube 8.

【００５８】酸化剤ガス２は、更に案内管８の外側を流
れる酸化剤ガス２と熱交換をしながら、案内管８の他端
部に達し、そこから排出される。排出される場所は、セ
ルチューブ３の閉塞部分である。酸化剤ガス２は、そこ
から、折り返し、案内管８の外側であってセルチューブ
３の内側をセルチューブ３の一端部の酸化剤ガス排出管
との接合部に向かって流れる。The oxidant gas 2 reaches the other end of the guide tube 8 while being heat-exchanged with the oxidant gas 2 flowing outside the guide tube 8, and is discharged from there. The place to be discharged is the closed portion of the cell tube 3. From there, the oxidant gas 2 flows back, flows outside the guide tube 8 and inside the cell tube 3 toward the joint with the oxidant gas discharge tube at one end of the cell tube 3.

【００５９】酸化剤ガス２はセルチューブ３を進み、セ
ルチューブ３の発電部１１において、その壁面（側面）
内部へ壁面の外側に向かって拡散し、燃料電池セル１０
の空気極であるカソード（空気極）に達する。一方、燃
料ガス１は、セルチューブ３の外周面に沿って進み、セ
ルチューブ３の発電部１１において、燃料電池セル１０
の燃料極であるアノード（燃料極）側に達する。そし
て、燃料電池セル１０において、燃料ガス１と酸化剤ガ
ス２との電気化学的反応により、発電が行なわれ、電力
が発生する。The oxidant gas 2 advances through the cell tube 3, and in the power generation section 11 of the cell tube 3, its wall surface (side surface).
The fuel cells 10 diffuse toward the inside toward the outside of the wall surface.
It reaches the cathode (air electrode) which is the air electrode of. On the other hand, the fuel gas 1 travels along the outer peripheral surface of the cell tube 3, and in the power generation section 11 of the cell tube 3, the fuel cell 10
To the anode (fuel electrode) side, which is the fuel electrode of. Then, in the fuel cell 10, electric power is generated by the electrochemical reaction between the fuel gas 1 and the oxidant gas 2, and electric power is generated.

【００６０】発電した電力は、集電ラインＡ１３（酸化
剤ガス供給管５０側）に接続された引出電極Ａ１５と集
電ラインＢ１４（酸化剤ガス供給管５０と反対の側）に
接続された引出電極Ｂ１６とから外部へ取出される。The generated electric power is extracted from the extraction electrode A15 connected to the current collecting line A13 (on the side of the oxidizing gas supply pipe 50) and the extraction electrode B15 (on the side opposite to the oxidizing gas supply pipe 50). It is taken out from the electrode B16 to the outside.

【００６１】発電の際、燃料電池セル１０では、その特
性に基づいた、ある大きさの電力が発生すると共に、電
気エネルギーに変換されなかったエネルギーが熱エネル
ギーとなって放出される。熱エネルギーの原因として
は、抵抗分極（電極、電解質、セパレータ等に関する電
気抵抗損）、活性化分極（電極反応に関わる活性化エネ
ルギー）、拡散分極（ガス濃度分布に関わる拡散のエネ
ルギー）等である。その発熱により、燃料電池セル１０
及びその近傍の温度が、燃料電池セル１０の動作温度で
ある９００℃〜１０００℃に維持される。At the time of power generation, in the fuel cell unit 10, a certain amount of electric power is generated based on its characteristics, and the energy not converted into electric energy is released as thermal energy. The causes of thermal energy are resistance polarization (electrical resistance loss related to electrodes, electrolytes, separators, etc.), activation polarization (activation energy related to electrode reaction), diffusion polarization (diffusion energy related to gas concentration distribution), etc. . Due to the heat generation, the fuel cell 10
And the temperature in the vicinity thereof are maintained at 900 ° C. to 1000 ° C. which is the operating temperature of the fuel cell unit 10.

【００６２】また、発電が続けば発熱により温度が更に
高温になるが、供給する燃料ガス１及び酸化剤ガス２が
熱量を持ち去る。従って、燃料ガス１及び酸化剤ガス２
の流量、発電量を適切にすることで、動作温度を一定の
範囲に抑えることが可能である。その場合、燃料ガス１
及び酸化剤ガス２の温度は高温になるため、その熱を無
駄にしないため、本発明においては、酸化剤ガス供給管
５０において、熱交換を行なう。その他の熱エネルギー
は、外部の熱交換器にて回収される。Further, if the power generation continues, the temperature rises further due to heat generation, but the fuel gas 1 and the oxidant gas 2 to be supplied carry away the amount of heat. Therefore, the fuel gas 1 and the oxidant gas 2
It is possible to keep the operating temperature within a certain range by adjusting the flow rate and the amount of power generation. In that case, fuel gas 1
In addition, since the temperature of the oxidant gas 2 becomes high and its heat is not wasted, heat is exchanged in the oxidant gas supply pipe 50 in the present invention. Other heat energy is recovered by an external heat exchanger.

【００６３】発電部１１を通過した高温の使用済み酸化
剤ガス２は、酸化剤ガス排出管５に達し、そこから排出
される。その使用済み酸化剤ガス２は、酸化剤ガス排出
管５を流通するに際して、酸化剤ガス排出管５の内部に
ある酸化剤ガス導入管４を通る低温の新しい酸化剤ガス
２と熱交換を行なう。そして、自らは、低温となり、外
部へ排出される。The high temperature used oxidant gas 2 which has passed through the power generation section 11 reaches the oxidant gas discharge pipe 5 and is discharged therefrom. When the spent oxidant gas 2 flows through the oxidant gas discharge pipe 5, the used oxidant gas 2 exchanges heat with a new low-temperature oxidant gas 2 passing through the oxidant gas introduction pipe 4 inside the oxidant gas discharge pipe 5. . Then, it becomes a low temperature and is discharged to the outside.

【００６４】発電部１１を通過した高温の使用済み燃料
ガス１（発電で発生した水蒸気を含む）は、セルチュー
ブ３のある領域から燃料ガス供給室４８の出口付近へ移
動し、そこで集められて排出される。その際、燃料ガス
１の熱エネルギーは、外部の熱交換器にて回収される。The high temperature spent fuel gas 1 (including water vapor generated by power generation) that has passed through the power generation section 11 moves from a certain region of the cell tube 3 to the vicinity of the outlet of the fuel gas supply chamber 48 and is collected there. Is discharged. At that time, the thermal energy of the fuel gas 1 is recovered by an external heat exchanger.

【００６５】以上の動作により、本発明の燃料電池シス
テムは、従来型のヘッダ（図８、１１０）を使用せず
に、発電を行なうことが可能となる。With the above operation, the fuel cell system of the present invention can generate electricity without using the conventional header (110 in FIG. 8).

【００６６】本実施例では、燃料電池セル管の内側に酸
化剤ガス２を流通し、その外側に燃料ガス１を流通して
いる。しかし、燃料電池セル１０での燃料極、電解質、
空気極の積層順序を逆にすることにより、燃料電池セル
管の内側に燃料ガス１を流通し、その外側に酸化剤ガス
２を流通して発電を行なうことが可能である。In this embodiment, the oxidant gas 2 is passed inside the fuel cell tube, and the fuel gas 1 is passed outside the oxidant gas 2. However, in the fuel cell 10, the fuel electrode, the electrolyte,
By reversing the stacking order of the air electrodes, it is possible to circulate the fuel gas 1 inside the fuel cell tube and the oxidant gas 2 outside the fuel cell tube to generate electricity.

【００６７】（実施例２）次に、本発明である燃料電池
システムの第二の実施の形態について、説明する。(Embodiment 2) Next, a second embodiment of the fuel cell system according to the present invention will be described.

【００６８】図４は、本発明である燃料電池システムの
第二の実施の形態の構成を示す図（断面図）である。燃
料電池システムは、燃料電池セル管の第１外管としての
セルチューブ３、燃料電池セル管の第１内管としての案
内管８、管板Ｂ３５と酸化剤ガス供給口３９を有する第
１ガス供給室としての酸化剤ガス供給室４３、管板Ａ２
９と酸化剤ガス排出口４７を有する第１ガス排出室とし
ての酸化剤ガス排出室４２、第２ガス供給室としての燃
料ガス供給室４８、断熱材４０を具備する。なお、図４
の構成は、集電に関する構成について、省略している。FIG. 4 is a diagram (cross-sectional view) showing the configuration of the second embodiment of the fuel cell system according to the present invention. The fuel cell system includes a cell tube 3 as a first outer tube of the fuel cell tube, a guide tube 8 as a first inner tube of the fuel cell tube, a first gas sheet having a tube plate B35 and an oxidant gas supply port 39. Oxidant gas supply chamber 43 as a supply chamber, tube sheet A2
9 and an oxidant gas outlet 47 as an oxidant gas exhaust chamber 42 as a first gas exhaust chamber, a fuel gas supply chamber 48 as a second gas supply chamber, and a heat insulating material 40. Note that FIG.
The configuration related to the current collection is omitted.

【００６９】また、図５は、本発明である燃料電池シス
テムの第二の実施の形態の構成に関わる燃料電池部分の
詳細を示す図である。燃料電池システムは、基体管９と
燃料電池セル１０と発電部１１とを具備する燃料電池セ
ル管の第１外管としてのセルチューブ３、シールキャッ
プ１２、閉塞端部シール部２０、燃料電池セル管の第１
内管としての案内管８、内管保持シール部２５、外管保
持シール部２７、管板シール部２８、管板Ａ２９、外管
保持部３０、内管保持部３４、管板Ｂ３５、断熱材４
０、ガス細管４１、上部酸化剤ガス排出室４２−１と下
部酸化剤ガス排出室４２−２とを有する酸化剤ガス排出
室４２、酸化剤ガス供給口３９を有する酸化剤ガス供給
室４３、支持板４５、集電ラインＡ１３、集電ラインＢ
１４とからなる。FIG. 5 is a diagram showing details of the fuel cell portion relating to the configuration of the second embodiment of the fuel cell system according to the present invention. The fuel cell system includes a cell tube 3 as a first outer tube of a fuel cell tube including a base tube 9, a fuel cell 10 and a power generation section 11, a seal cap 12, a closed end seal section 20, and a fuel cell. First of the tube
Guide tube 8 as an inner tube, inner tube holding seal portion 25, outer tube holding seal portion 27, tube plate seal portion 28, tube plate A29, outer tube holding portion 30, inner tube holding portion 34, tube sheet B35, heat insulating material Four
0, gas capillary 41, oxidant gas discharge chamber 42 having upper oxidant gas discharge chamber 42-1 and lower oxidant gas discharge chamber 42-2, oxidant gas supply chamber 43 having oxidant gas supply port 39, Support plate 45, current collecting line A13, current collecting line B
14 and.

【００７０】燃料ガス１は、燃料ガス供給室４８へ、そ
の外部から進入する。そして、セルチューブ３の外面に
達し、その外面を流れる。一方、酸化剤ガス２は、酸化
剤ガス供給口３９から酸化剤ガス供給室４３に進入し、
そこを流れ、酸化剤ガス排出室４２を流れる使用済みの
酸化剤ガス２である排出酸化剤ガス２と熱交換しながら
高温となり、案内管８へ、その一端部から進入する。The fuel gas 1 enters the fuel gas supply chamber 48 from outside. Then, it reaches the outer surface of the cell tube 3 and flows on the outer surface. On the other hand, the oxidant gas 2 enters the oxidant gas supply chamber 43 through the oxidant gas supply port 39,
The temperature of the exhaust gas flows through the exhaust gas, and the exhaust gas 42, which is the used exhaust gas 2 flowing through the exhaust gas exhaust chamber 42, is heated to a high temperature and enters the guide tube 8 from one end thereof.

【００７１】燃料ガス１は、セルチューブ３の外面に形
成された燃料電池セル１０の燃料極に達する。一方、酸
化剤ガス２は、酸化剤ガス排出室４２で熱交換しつつ、
案内管８の他端部に達し、そこから、案内管８の外部で
あってセルチューブ３の内部を進む。進行途中におい
て、セルチューブ３の壁面（側面）を外方へ拡散し、セ
ルチューブ３上の燃料電池セル１０の空気極に達する。
そして、燃料電池セル１０において、燃料ガス１と酸化
剤ガス２との反応により、発電が行なわれる。The fuel gas 1 reaches the fuel electrode of the fuel cell 10 formed on the outer surface of the cell tube 3. On the other hand, while the oxidant gas 2 exchanges heat in the oxidant gas discharge chamber 42,
It reaches the other end of the guide tube 8 and from there, it travels outside the guide tube 8 and inside the cell tube 3. While traveling, the wall surface (side surface) of the cell tube 3 is diffused outward and reaches the air electrode of the fuel cell 10 on the cell tube 3.
Then, in the fuel cell 10, power generation is performed by the reaction between the fuel gas 1 and the oxidant gas 2.

【００７２】発電部１１の一端部（酸化剤ガス排出室４
２）側、及び、他端部（酸化剤ガス排出室４２と反対
の）側のそれぞれにおいて、隣接するセルチューブ３の
全てが同じ電池極（正極又は負極）を有するようにセル
チューブ３が接続されている。例えば一端部側が正極、
他端部側が負極である。そして、集電ラインＡ１３によ
り、同じ酸化剤ガス排出室４２に接続されているセルチ
ューブ３の正極同士が接続される。また、集電ラインＢ
１４により、同じ酸化剤ガス排出室４２に接続されてい
るセルチューブ３の負極同士が接続される（並列接
続）。発電された電力は、引出電極（図示せず）を経由
して、外部に出力される。One end of the power generation section 11 (oxidant gas discharge chamber 4
The cell tubes 3 are connected so that all of the adjacent cell tubes 3 have the same battery electrode (positive electrode or negative electrode) on each of the 2) side and the other end (opposite the oxidant gas discharge chamber 42) side. Has been done. For example, one end side is the positive electrode,
The other end side is the negative electrode. Then, the positive electrodes of the cell tubes 3 connected to the same oxidant gas discharge chamber 42 are connected to each other by the current collecting line A13. In addition, current collection line B
By 14, the negative electrodes of the cell tubes 3 connected to the same oxidizing gas discharge chamber 42 are connected (parallel connection). The generated electric power is output to the outside via the extraction electrode (not shown).

【００７３】本実施例では、実施例１において酸化剤ガ
スを供給する室が二重管構造を有する円筒構造であった
ものが、箱型の直方体形状に変更されている点が、実施
例１と異なる。ただし、実施例１と同様に、筒型直方体
の長手方向に一列に燃料電池セル管を並べても良いし、
例えば３本×４本のようなグループ毎に燃料電池セル管
を並べることも可能である。この酸化剤を供給する室を
増減することにより、燃料電池システムの発電量を自由
に変更することが可能である。また、ガスを供給する室
は、１個当たりのサイズが小さく加工が容易である。そ
して、セルチューブ３と管との接合部の加工が簡略化で
きるので製作コストを低減可能である。そして、集積化
も容易であるので、燃料電池システムとしてのコンパク
ト化が図れる。The present embodiment is different from the first embodiment in that the chamber for supplying the oxidant gas has a cylindrical structure having a double tube structure, but is changed to a box-shaped rectangular parallelepiped shape. Different from However, as in Example 1, the fuel cell cell tubes may be arranged in a line in the longitudinal direction of the tubular rectangular parallelepiped,
For example, it is also possible to arrange the fuel cell tubes in groups such as 3 × 4. It is possible to freely change the power generation amount of the fuel cell system by increasing or decreasing the chamber for supplying the oxidant. Further, the chamber for supplying the gas is small in size and easy to process. Since the processing of the joint between the cell tube 3 and the tube can be simplified, the manufacturing cost can be reduced. Further, since the integration is easy, the fuel cell system can be made compact.

【００７４】以下に各構成を詳細に説明する。まず、図
４を参照して、燃料電池システムの構成について説明す
る。Each configuration will be described in detail below. First, the configuration of the fuel cell system will be described with reference to FIG.

【００７５】まず、第１外管としてのセルチューブ３と
第１内管としての案内管８とを有する燃料電池セル管に
ついて説明する。燃料電池セル管の第１外管としてのセ
ルチューブ３は、多孔質セラミックスの基体管９（後
述）の外周面（外面）に燃料電池セル１０（後述）が形
成されている。そして、燃焼電池システムの発電に直接
関わる円筒型の管である。セルチューブ３は、外管保持
部３０を介して第１端部としての一端部を、酸化剤ガス
排出室４２（後述）に嵌合され、支持されている。一端
部側は、外管保持部３０を介して、酸化剤ガス排出室４
２とガスの出入りが出来るように開放されている。第２
端部としての他端部は、酸化剤ガス排出室４２と反対向
きに、燃料ガス供給室４８の内部へ延び、シールキャッ
プ１２（後述）により閉塞されている。セルチューブ３
の材質は、安定化ジルコニアである。First, a fuel cell tube having a cell tube 3 as a first outer tube and a guide tube 8 as a first inner tube will be described. In the cell tube 3 as the first outer tube of the fuel cell tube, a fuel cell 10 (described later) is formed on the outer peripheral surface (outer surface) of a porous ceramic base tube 9 (described later). And, it is a cylindrical tube directly involved in power generation of the combustion cell system. One end of the cell tube 3 as the first end is fitted to and supported by the oxidant gas discharge chamber 42 (described later) via the outer tube holding portion 30. The one end portion side is provided with the oxidant gas discharge chamber 4 through the outer pipe holding portion 30.
2 It is open so that gas can flow in and out. Second
The other end, which is the end, extends into the fuel gas supply chamber 48 in the direction opposite to the oxidant gas discharge chamber 42 and is closed by a seal cap 12 (described later). Cell tube 3
The material is a stabilized zirconia.

【００７６】燃料電池セル管の第１内管としての案内管
８は、セルチューブ３の中にある。外径は、セルチュー
ブ３の内径よりも小さい。第３端部としての、その一端
部は、酸化剤ガス供給室４３（後述）に嵌合され、支持
されている。一端部側は、酸化剤ガス供給室４３とガス
の出入りが出来るように開放されている。第４端部とし
ての他端部は、セルチューブ３の他端部へ向かい、その
近傍まで延びている。そして、案内管８の他端部はセル
チューブ内部の他端部において開放されている。案内管
８の材質は、アルミナやジルコニアなどのセラミックス
製あるいは耐熱合金のような金属製である。The guide tube 8 as the first inner tube of the fuel cell tube is in the cell tube 3. The outer diameter is smaller than the inner diameter of the cell tube 3. One end of the third end is fitted into and supported by an oxidant gas supply chamber 43 (described later). The one end side is opened so that gas can enter and leave the oxidant gas supply chamber 43. The other end as the fourth end extends toward the other end of the cell tube 3 and extends to the vicinity thereof. The other end of the guide tube 8 is open at the other end inside the cell tube. The material of the guide tube 8 is made of ceramics such as alumina or zirconia or metal such as heat resistant alloy.

【００７７】第１ガス供給室としての酸化剤ガス供給室
４３は、案内管８の下端部（一端部）にあり、中空の直
方体の形をしているガス分配室である。酸化剤ガス２を
導入するための酸化剤ガス供給口３９を有する。内部に
ガスの流れを整える整流板のような機構（図示せず）が
付属している場合も有る。天板は管板Ｂ３５（後述）で
あり、案内管８が取付けられている。案内管８は、酸化
剤ガス供給室４３に入った酸化剤ガス２が燃料電池セル
管へ供給されるように管板Ｂ３５と連結し、開放されて
接合している。酸化剤ガス供給室４３は、複数存在する
各燃料電池セル管へ、均等に酸化剤ガス２を供給する。
それと共に、各案内管８の支持も行なう、金属製の室で
ある。The oxidant gas supply chamber 43 as the first gas supply chamber is located at the lower end (one end) of the guide pipe 8 and is a hollow rectangular parallelepiped gas distribution chamber. It has an oxidant gas supply port 39 for introducing the oxidant gas 2. There may be a case in which a mechanism (not shown) such as a straightening plate that regulates the flow of gas is attached inside. The top plate is a tube plate B35 (described later), and the guide tube 8 is attached to it. The guide tube 8 is connected to the tube plate B35 so that the oxidant gas 2 that has entered the oxidant gas supply chamber 43 is supplied to the fuel cell tube, and is opened and joined. The oxidant gas supply chamber 43 uniformly supplies the oxidant gas 2 to each of the plurality of fuel cell cell pipes.
At the same time, it is a metal chamber that also supports the guide tubes 8.

【００７８】第１ガス排出室としての酸化剤ガス排出室
４２は、セルチューブ３の下端部（一端部）にあり、中
空の直方体の形をしている。酸化剤ガス２を排出するた
めの酸化剤ガス排出口４７を有する。内部にガスの流れ
を整える整流板のような機構（図示せず）が付属してい
る場合も有る。上部の天板は管板Ａ２９（後述）であ
り、セルチューブ３が取付けられている。また、底面は
管板Ｂ３５（後述）であり、案内管８が取り付けられて
いる。セルチューブ３は、セルチューブ３から排出され
る使用済み酸化剤ガス２を酸化剤ガス排出室４２にて収
集可能なように管板Ａ２９と連結し、開放されて接合し
ている。酸化剤ガス排出室４２は、それと共に、外管保
持部３０を介してセルの支持も行なう、金属製の室であ
る。The oxidant gas discharge chamber 42 as the first gas discharge chamber is located at the lower end portion (one end portion) of the cell tube 3 and has a hollow rectangular parallelepiped shape. It has an oxidant gas discharge port 47 for discharging the oxidant gas 2. There may be a case in which a mechanism (not shown) such as a straightening plate that regulates the flow of gas is attached inside. The top plate on the upper side is a tube plate A29 (described later), and the cell tube 3 is attached thereto. The bottom surface is a tube plate B35 (described later), and the guide tube 8 is attached to it. The cell tube 3 is connected to the tube sheet A 29 so that the used oxidant gas 2 discharged from the cell tube 3 can be collected in the oxidant gas discharge chamber 42, and is opened and joined. The oxidant gas discharge chamber 42 is a chamber made of metal that also supports the cell via the outer tube holding portion 30.

【００７９】第２ガス供給室としての燃料ガス供給室４
８は、酸化剤ガス排出室４２上にある燃料電池セル管
（セルチューブ３及び案内管８）を含む容器である。燃
料ガス供給室４８は、酸化剤ガス排出室４２とガスの出
入りが起こらないように分けられている。外部から供給
される燃料ガス１をセルチューブ３に供給する室であ
る。内壁部を断熱材（図示せず）で覆い、外部に熱が逃
げないようにしている。燃料ガス供給室４８は、ステン
レスや耐熱合金のような金属製、あるいはセラミックス
製である。Fuel gas supply chamber 4 as second gas supply chamber
Reference numeral 8 is a container including the fuel cell cell pipe (the cell tube 3 and the guide pipe 8) above the oxidant gas discharge chamber 42. The fuel gas supply chamber 48 is separated from the oxidant gas discharge chamber 42 so that no gas flows in or out. This is a chamber for supplying the fuel gas 1 supplied from the outside to the cell tube 3. The inner wall is covered with a heat insulating material (not shown) to prevent heat from escaping to the outside. The fuel gas supply chamber 48 is made of metal such as stainless steel or heat resistant alloy, or made of ceramics.

【００８０】次に、断熱材４０は、管板Ａ２９の酸化剤
ガス排出室４２の外側であるセルチューブ３の下端部
（一端部）に取付けられた断熱材である。セルチューブ
３の発電に伴う発熱（約９００℃）の熱を遮断し、管板
Ａ２９及びセルチューブ３と管板Ａ２９との接合部を熱
的に保護する。断熱材４０の材料としては、多孔質シリ
カ、多孔質アルミナ、石英ガラスウールなどである。Next, the heat insulating material 40 is a heat insulating material attached to the lower end portion (one end portion) of the cell tube 3 outside the oxidizing gas discharge chamber 42 of the tube sheet A29. The heat generated by the power generation of the cell tube 3 (about 900 ° C.) is blocked, and the tube sheet A29 and the joint between the cell tube 3 and the tube sheet A29 are thermally protected. The material of the heat insulating material 40 is porous silica, porous alumina, quartz glass wool, or the like.

【００８１】なお、管板Ａ２９及び管板Ｂ３５について
は、後述する。The tube sheet A29 and the tube sheet B35 will be described later.

【００８２】次に、図５を参照して、更に詳細に説明す
る。まず、基体管９と燃料電池セル１０と発電部１１と
シールキャップ１２と閉塞端部シール部２０は、実施例
１と同様である。また、セルチューブ３、案内管８、断
熱材４０、酸化剤ガス排出口４７を有する酸化剤ガス排
出室４２、酸化剤ガス供給口３９を有する酸化剤ガス供
給室４３、については、図１での説明の通りである。従
って、両者ともその説明を省略する。Next, a more detailed description will be given with reference to FIG. First, the base tube 9, the fuel cell unit 10, the power generation unit 11, the seal cap 12, and the closed end seal unit 20 are the same as those in the first embodiment. Further, the cell tube 3, the guide tube 8, the heat insulating material 40, the oxidant gas discharge chamber 42 having the oxidant gas discharge port 47, and the oxidant gas supply chamber 43 having the oxidant gas supply port 39 are shown in FIG. Is as explained. Therefore, the description of both is omitted.

【００８３】次に、セルチューブ３と酸化剤ガス排出室
４２との接合部分及びその周辺である管板Ａ２９、外管
保持部３０、ガス細管４１、支持板４５、上部酸化剤ガ
ス排出室４２−１と下部酸化剤ガス排出室４２−２とを
有する酸化剤ガス排出室４２、内管保持シール部２５、
外管保持シール部２７、管板シール部２８、管板Ｂ３
５、内管保持部３４について説明する。Next, the tube plate A29, the outer tube holding portion 30, the gas thin tube 41, the support plate 45, and the upper oxidant gas exhaust chamber 42, which are the joint portion between the cell tube 3 and the oxidant gas exhaust chamber 42 and the periphery thereof. -1 and a lower oxidant gas discharge chamber 42-2, an oxidant gas discharge chamber 42, an inner pipe holding seal portion 25,
Outer tube holding seal section 27, tube sheet seal section 28, tube sheet B3
5, the inner pipe holding portion 34 will be described.

【００８４】管板Ａ２９は、燃料ガス供給室４８の底面
の板であり、又、酸化剤ガス排出室４２の天板である。
セルチューブ３を接合するための孔が（セルチューブ３
の数だけ）開口している。また、セルチューブ３とセル
チューブ３の下端部（一端部）でガスの出入りが出来る
ように連結し、開放されて接合している。そして、１本
又は複数のセルチューブ３を接合している。管板Ａ２９
は、耐熱合金のような金属製の板である。なお、高温側
（セルチューブ３側）に、断熱材４０（後述）が取付け
られ、金属の耐高温性を上げている。The tube sheet A29 is the bottom plate of the fuel gas supply chamber 48 and the top plate of the oxidant gas discharge chamber 42.
The hole for joining the cell tube 3 is (cell tube 3
It's open). Further, the cell tube 3 and the lower end portion (one end portion) of the cell tube 3 are connected so that gas can flow in and out, and they are opened and joined. Then, one or a plurality of cell tubes 3 are joined. Tube sheet A29
Is a metal plate such as a heat-resistant alloy. A heat insulating material 40 (described later) is attached to the high temperature side (cell tube 3 side) to improve the high temperature resistance of the metal.

【００８５】外管保持部３０は、リング状の形状を有す
るリング部と、リング部のセルチューブ３側の端面の外
周部においてセルチューブ３側に延びる外円筒部（外径
がリング部の外径と等しく、内径がセルチューブ３の外
径と等しいかやや大きい）と、リング部のセルチューブ
３側の端面の内周部においてセルチューブ３側に延びる
内円筒部（内径がリング部の内径と等しいかやや大き
く、外径がセルチューブ３の内径と等しいか小さい）と
を有する形状である。外管保持部３０の内径（＝外管保
持部３０のリング部の内径）は案内管８の外径と等しい
かやや大きい。案内管８は、内管保持部３４により強固
に固定される為、外管保持部３０では、寸法の余裕を持
たせるためである。酸化剤ガス排出室４２内にあり、酸
化剤ガス排出室４２内の支持板４５（後述）上に設置、
支持されている。そして、案内管８は、その中心部の孔
を貫通している。また、セルチューブ３は、その一端部
において、外管保持部３０のセルチューブ３側に載せら
れる。セルチューブ３の一端部の外周部は、外管保持部
３０の外円筒部の内周面により保持される。更に、外管
保持部３０は、管板Ａ２９の燃料電池セル管を設置する
ために設けられた円形の孔と、同軸を成している。そし
て、外管保持部３０の外円筒部の外周と管板Ａ２９とが
接合されている。The outer tube holding portion 30 includes a ring portion having a ring shape, and an outer cylindrical portion (outer diameter outside the ring portion) extending toward the cell tube 3 at an outer peripheral portion of an end surface of the ring portion on the cell tube 3 side. And the inner diameter is equal to or slightly larger than the outer diameter of the cell tube 3, and the inner cylindrical portion extending to the cell tube 3 side at the inner peripheral portion of the end portion of the ring portion on the cell tube 3 side (the inner diameter is the inner diameter of the ring portion). And an outer diameter equal to or smaller than the inner diameter of the cell tube 3). The inner diameter of the outer pipe holding portion 30 (= the inner diameter of the ring portion of the outer pipe holding portion 30) is equal to or slightly larger than the outer diameter of the guide pipe 8. This is because the guide pipe 8 is firmly fixed by the inner pipe holding portion 34, so that the outer pipe holding portion 30 has a dimensional margin. It is in the oxidant gas discharge chamber 42, and is installed on a support plate 45 (described later) in the oxidant gas discharge chamber 42,
It is supported. And the guide tube 8 has penetrated the hole of the center part. The cell tube 3 is placed on the cell tube 3 side of the outer tube holding portion 30 at one end thereof. The outer peripheral portion of one end of the cell tube 3 is held by the inner peripheral surface of the outer cylindrical portion of the outer tube holding portion 30. Further, the outer tube holding portion 30 is coaxial with a circular hole provided in the tube plate A29 for installing the fuel cell tube. Then, the outer periphery of the outer cylindrical portion of the outer tube holding portion 30 and the tube sheet A29 are joined.

【００８６】ガス細管４１は、外管保持部３０のリング
部のセルチューブ３側の面において、内円筒部と外円筒
部との間の（リング状の）領域からリング部の円柱側面
（円柱の曲面部分）に通じる貫通した孔である。同様の
孔が、外管保持部３０の中心軸を中心として、内円筒部
と外円筒部との間の領域から放射状にリング部の円柱側
面へ延びている。セルチューブ３側から来た使用済みの
酸化剤ガス２が、セルチューブ３側の開口部から入り、
リング部の円柱側面の開口部から出て、酸化剤ガス排出
室４２に入る。On the surface of the ring portion of the outer tube holding portion 30 on the cell tube 3 side, the gas thin tube 41 extends from the (ring-shaped) region between the inner cylindrical portion and the outer cylindrical portion to the side surface of the ring portion (cylindrical portion). (Curved surface portion of) is a through hole that leads to. Similar holes radially extend from the region between the inner cylindrical portion and the outer cylindrical portion to the cylindrical side surface of the ring portion with the central axis of the outer pipe holding portion 30 as the center. The used oxidant gas 2 coming from the cell tube 3 side enters through the opening on the cell tube 3 side,
The ring exits from the opening on the side surface of the cylinder, and enters the oxidant gas discharge chamber 42.

【００８７】支持板４５は、酸化剤ガス排出室４２内に
あり、管板Ｂ３５上に置かれた台である。その高さは、
その上に外部保持部３０を載せたとき、外管保持部３０
のリング部のセルチューブ３の側の面が、管板Ａ２９の
面と同程度になる高さである。幅と奥行きは、管板Ｂ３
５よりやや小さい程度である。直方体形状でも良いし、
板に４本以上の足をつけた形でも良い。燃料電池セル管
を設置する位置に、円形の孔が開口している。孔の内径
は案内管８の外径よりも大きく、外管保持部３０の外径
よりも小さく、より好ましくはセルチューブ３の内径よ
りも小さい。外管保持部３０は、その孔と同軸を成して
固定される。固定は、接着剤や溶接、ねじ止めなどで行
なう。また、外管保持部３０を貫通した案内管８は、そ
の孔を通り、支持板４５が置かれた管板Ｂ３５の孔に接
合している。また、支持板４５は、上側の上部酸化剤ガ
ス排出室４２−１と下側の下部酸化剤ガス排出室４２−
２との間を酸化剤ガス２が適度に行き来できるように孔
が開いている。The support plate 45 is a base placed inside the oxidizing gas discharge chamber 42 and placed on the tube plate B35. Its height is
When the external holding portion 30 is placed on the outer holding portion 30,
The surface of the ring portion on the side of the cell tube 3 has a height that is substantially the same as the surface of the tube sheet A29. Width and depth are tube sheet B3
It is slightly smaller than 5. It may be a rectangular parallelepiped shape,
It may be a plate with four or more legs attached. A circular hole is opened at the position where the fuel cell tube is installed. The inner diameter of the hole is larger than the outer diameter of the guide tube 8, smaller than the outer diameter of the outer tube holding portion 30, and more preferably smaller than the inner diameter of the cell tube 3. The outer tube holding portion 30 is fixed coaxially with the hole. Fixing is done with adhesive, welding, screwing, etc. The guide tube 8 penetrating the outer tube holding portion 30 passes through the hole and is joined to the hole of the tube plate B35 on which the support plate 45 is placed. In addition, the support plate 45 includes an upper upper oxidant gas discharge chamber 42-1 and a lower lower oxidant gas discharge chamber 42-1.
A hole is formed so that the oxidant gas 2 can appropriately move between the two.

【００８８】酸化剤ガス排出室４２は、支持板４５によ
り、支持板４５より上側の上部酸化剤ガス排出室４２−
１と下側の下部酸化剤ガス排出室４２−２とに分かれ
る。上部酸化剤ガス排出室４２−１側の方が高温とな
り、下部酸化剤ガス排出室４２−２側が比較的低温（た
だし、新たに供給される酸化剤ガス２よりも高温であ
る）となる。酸化剤ガス供給室４３から案内管８経由で
セルチューブ３へ供給される酸化剤ガス２は、まず下部
酸化剤ガス排出室４２−２で熱交換を行ない温度を上
げ、上部酸化剤ガス排出室４２−１で更に高温での熱交
換を行い高温となる。熱交換の温度を徐々に増加させて
いるので、熱交換を効率的に行なうことが可能となる。The oxidant gas discharge chamber 42 is formed by the support plate 45, and the upper oxidant gas discharge chamber 42-above the support plate 45.
1 and a lower oxidant gas discharge chamber 42-2 on the lower side. The temperature of the upper oxidant gas discharge chamber 42-1 side becomes higher, and the temperature of the lower oxidant gas discharge chamber 42-2 side becomes relatively low (however, the temperature is higher than that of the newly supplied oxidant gas 2). The oxidant gas 2 supplied from the oxidant gas supply chamber 43 to the cell tube 3 via the guide tube 8 first undergoes heat exchange in the lower oxidant gas discharge chamber 42-2 to raise the temperature, and then the upper oxidant gas discharge chamber 42-2. In 42-1, heat exchange is performed at a higher temperature to reach a higher temperature. Since the temperature of heat exchange is gradually increased, heat exchange can be efficiently performed.

【００８９】内管保持シール部２５は、案内管８が外管
保持部３０と同軸を成して外管保持部３０を貫通してい
る状態において、外管保持部３０の内円筒部と案内管８
とが接触する付近（案内管８の外周）の隙間がある可能
性がある領域にある。内管保持シール部２５には、ガス
シール材が充填され、その隙間を埋め、燃料ガス供給室
４８の燃料ガス１と、酸化剤ガス排出室４２の酸化剤ガ
ス２とが、相互にリークしないようにガスシールする。
その周辺の最高使用温度に合わせてハンダを行なう方
法、最高使用温度がそれほど高く無い場合に樹脂などを
埋め込む方法などが使用できる。The inner pipe holding seal portion 25 guides the inner pipe portion of the outer pipe holding portion 30 in a state where the guide pipe 8 is coaxial with the outer pipe holding portion 30 and penetrates the outer pipe holding portion 30. Tube 8
It is in a region where there may be a gap (outer circumference of the guide tube 8) in the vicinity of the contact with. The inner pipe holding seal portion 25 is filled with a gas sealing material and fills the gap so that the fuel gas 1 in the fuel gas supply chamber 48 and the oxidant gas 2 in the oxidant gas discharge chamber 42 do not leak to each other. Gas seal.
It is possible to use a method of soldering according to the maximum operating temperature around it, or a method of embedding resin or the like when the maximum operating temperature is not so high.

【００９０】外管保持シール部２７は、セルチューブ３
が外管保持部３０と同軸を成して外管保持部３０に保持
されている状態において、外管保持部３０の外円筒部と
セルチューブ３とが接触する付近（セルチューブ３の外
周）の隙間がある可能性がある領域にある。外管保持シ
ール部２７には、ガスシール材が充填され、その隙間を
埋め、燃料ガス供給室４８の燃料ガス１と、酸化剤ガス
排出室４２の酸化剤ガス２とが、相互にリークしないよ
うにガスシールする。その周辺の最高使用温度に合わせ
てハンダを行なう方法、最高使用温度がそれほど高く無
い場合に樹脂などを埋め込む方法などが使用できる。The outer tube holding seal portion 27 is the cell tube 3
Near the outer tube portion of the outer tube holding portion 30 and the cell tube 3 in a state where the outer tube holding portion 30 is held coaxially with the outer tube holding portion 30 (outer periphery of the cell tube 3). There is a possible gap in the area. The outer tube holding seal portion 27 is filled with a gas sealing material and fills the gap so that the fuel gas 1 in the fuel gas supply chamber 48 and the oxidant gas 2 in the oxidant gas discharge chamber 42 do not leak to each other. Gas seal. It is possible to use a method of soldering according to the maximum operating temperature around it, or a method of embedding resin or the like when the maximum operating temperature is not so high.

【００９１】管板シール部２８は、外管保持部３０が管
板Ａ２９の円形の孔と同軸を成して管板Ａ２９と接合し
ている状態において、管板Ａ２９と外管保持部３０の外
円筒部とが接触する付近（外管保持部３０の外周）の隙
間がある可能性がある領域にある。管板シール部２８に
は、ガスシール材が充填され、その隙間を埋め、燃料ガ
ス供給室４８の燃料ガス１と、酸化剤ガス排出室４２の
酸化剤ガス２とが、相互にリークしないようにガスシー
ルする。その周辺の最高使用温度に合わせてハンダを行
なう方法、最高使用温度がそれほど高く無い場合に樹脂
などを埋め込む方法などが使用できる。The tube sheet seal portion 28 has a structure in which the outer tube holding portion 30 is coaxial with the circular hole of the tube sheet A29 and is joined to the tube sheet A29, and the tube sheet A29 and the outer tube holding portion 30 are joined together. It is in a region where there may be a gap in the vicinity of contact with the outer cylindrical portion (outer periphery of the outer tube holding portion 30). The tube sheet seal portion 28 is filled with a gas seal material and fills the gap so that the fuel gas 1 in the fuel gas supply chamber 48 and the oxidant gas 2 in the oxidant gas discharge chamber 42 do not leak to each other. Gas seal to. It is possible to use a method of soldering according to the maximum operating temperature around it, or a method of embedding resin or the like when the maximum operating temperature is not so high.

【００９２】管板Ｂ３５は、酸化剤ガス排出室４２の底
面の板であり、案内管８を接続するための孔が（案内管
８の数だけ）開口している。開口部には、開口部の内周
部から案内管８の方向へ円筒形状の円筒部がわずかに延
びている。円筒部の外径は、案内管８の外径と等しく、
案内管８の下端部（一端部）が、円筒部の上部に載る形
で接合している。接合の周りを内管保持部３４が保持し
ている。そして、案内管８が酸化剤ガス供給室４３とガ
スの出入りが出来るように連結し、開放されて接合して
いる。接合は、接着剤や溶接による接合、あるいは案内
管８の一端部と管板Ｂ３５の円筒部におねじ、内管保持
部３４にめねじを切っておき、ねじ止めする方法等が考
えられる。接合部は、ハンダや樹脂などでシールする。
そして、管板Ｂ３５は、１本又は複数の案内管８を強固
に支持している、金属製の板である。The tube plate B35 is a plate on the bottom of the oxidant gas discharge chamber 42, and has holes for connecting the guide tubes 8 (as many as the guide tubes 8) are opened. In the opening, a cylindrical portion having a cylindrical shape slightly extends from the inner peripheral portion of the opening toward the guide tube 8. The outer diameter of the cylindrical portion is equal to the outer diameter of the guide tube 8,
The lower end portion (one end portion) of the guide tube 8 is joined so as to be placed on the upper portion of the cylindrical portion. The inner pipe holding portion 34 holds the periphery of the joint. The guide tube 8 is connected to the oxidant gas supply chamber 43 so that gas can flow in and out, and is opened and joined. For the joining, joining by means of an adhesive or welding, or a method in which one end of the guide tube 8 and the cylindrical portion of the tube sheet B35 are internally threaded, and the inner tube holding portion 34 is internally threaded and then screwed can be considered. The joint is sealed with solder or resin.
The tube plate B35 is a metal plate that firmly supports one or a plurality of guide tubes 8.

【００９３】案内管８は、管板Ｂ３５と内管保持部３４
により強固に支持されている。新しい酸化剤ガス２と使
用済みの酸化剤ガス２とは、内管保持部３４及び内部保
持シール部２５によりシールされている。従って、管板
Ａ２９のセルチューブ３用の孔と、管板Ｂ３５の案内管
８用の孔とは、その軸が多少ずれてもガスがリークし難
く、リークしたとしても僅かであり、かつ、同じ酸化剤
ガス２なので、問題は起こらない。The guide tube 8 includes a tube plate B35 and an inner tube holding portion 34.
Is strongly supported by. The new oxidant gas 2 and the used oxidant gas 2 are sealed by the inner pipe holding portion 34 and the inner holding seal portion 25. Therefore, the hole for the cell tube 3 of the tube sheet A29 and the hole for the guide tube 8 of the tube sheet B35 do not easily leak gas even if their axes are slightly deviated, and even if they leak, they are slight, and Since it is the same oxidant gas 2, no problem occurs.

【００９４】内管保持部３４は、円筒形状の部材であ
り、上述のように案内管８の一端部と管板Ｂ３５の円筒
部との接合を補助し、強固に保持する。接合は、接着剤
や溶接による接合、ねじ止めする方法等が考えられる。
必要に応じて、接合部を、ハンダや樹脂などでシールす
る。The inner tube holding portion 34 is a cylindrical member, and as described above, assists the joining of the one end portion of the guide tube 8 and the cylindrical portion of the tube plate B35 and firmly holds it. For joining, a method of joining with an adhesive or welding, a method of screwing, or the like can be considered.
If necessary, seal the joint with solder or resin.

【００９５】次に、集電について説明する。集電ライン
Ａ１３は、セルチューブ３の最も一端部（酸化剤ガス排
出室４２）側の燃料電池セルに接続（ライン接続部）さ
れ、更に、隣接した各セルチューブ３の電極同士を接続
する集電用の集電線である。各セルチューブ３でのライ
ン接続部を有している。金属（白金、金、ニッケルな
ど）のフエルトや金属（白金、金、ニッケルなど）線を
接続部に巻き付け、金属ペーストで密着させる方法や、
接着剤で接着する方法などで接続する。Next, current collection will be described. The current collection line A13 is connected (line connection part) to the fuel cell on the most end (oxidant gas discharge chamber 42) side of the cell tube 3 and further connects the electrodes of the adjacent cell tubes 3 to each other. It is a collecting wire for electricity. Each cell tube 3 has a line connection portion. A method of winding a felt of metal (platinum, gold, nickel, etc.) or a wire of metal (platinum, gold, nickel, etc.) around the connection part and adhering it with a metal paste,
Connect using a method such as bonding with an adhesive.

【００９６】集電ラインＢ１４は、セルチューブ３の最
も他端部（酸化剤ガス排出室４２と反対の）側の燃料電
池セルに接続（ライン接続部）され、更に、隣接した各
セルチューブ３の電極同士を接続する集電用の集電線で
ある。各セルチューブ３でのライン接続部を有してい
る。金属（白金、金、ニッケルなど）のフエルトや金属
（白金、金、ニッケルなど）線を接続部に巻き付け、金
属ペーストで密着させる方法や、接着剤で接着する方法
などで接続する。The current collection line B14 is connected (line connection part) to the fuel cell on the most other end side of the cell tube 3 (opposite to the oxidant gas discharge chamber 42), and further, each adjacent cell tube 3 is connected. It is a collector wire for collecting the electrodes, which connects the electrodes. Each cell tube 3 has a line connection portion. A metal (platinum, gold, nickel, etc.) felt or a metal (platinum, gold, nickel, etc.) wire is wrapped around the connection part, and is adhered by a metal paste or an adhesive.

【００９７】上記集電ラインＡ１３及び集電ラインＢ１
４により集電される電力は、集電ラインＡ１３及び集電
ラインＢ１４のそれぞれに接続された専用の電線により
燃料電池システムの外部へ引き出され、電力として利用
される。Current collecting line A13 and current collecting line B1
The electric power collected by 4 is drawn out of the fuel cell system by a dedicated electric wire connected to each of the current collecting line A13 and the current collecting line B14, and is used as electric power.

【００９８】なお、燃料ガス１は、水素、メタン，エタ
ン，プロパン，ブタン，エタノール及び都市ガス等のガ
スと水蒸気との混合ガスである。また、酸化剤ガス２
は、酸素、空気、あるいはそれらを含む混合ガスであ
る。The fuel gas 1 is a mixed gas of water vapor and gases such as hydrogen, methane, ethane, propane, butane, ethanol and city gas. Also, oxidant gas 2
Is oxygen, air, or a mixed gas containing them.

【００９９】次に、本発明である燃料電池システムの第
二の実施の形態の動作に関して、図面を参照して説明す
る。図４〜図５を参照して、このような構成をなす燃料
電池において、燃料ガス供給室４８へ外部から燃料ガス
１が供給される。燃料ガス１は、燃料ガス供給室４８の
燃料ガス供給口（図示せず）から入り、各燃料電池セル
管の各セルチューブ３へ向けて流れる。そして、各セル
チューブ３に達し、各セルチューブ３の外周部に形成さ
れた燃料電池セル１０の発電に充分な量が供給されるよ
うに、概ねそれぞれのセルチューブ３の外周部に沿って
移動する。Next, the operation of the second embodiment of the fuel cell system of the present invention will be described with reference to the drawings. Referring to FIGS. 4 to 5, in the fuel cell having such a configuration, fuel gas 1 is supplied to fuel gas supply chamber 48 from the outside. The fuel gas 1 enters from a fuel gas supply port (not shown) of the fuel gas supply chamber 48 and flows toward each cell tube 3 of each fuel cell tube. Then, each cell tube 3 is reached and moved substantially along the outer peripheral portion of each cell tube 3 so that a sufficient amount of power can be supplied to the fuel cells 10 formed on the outer peripheral portion of each cell tube 3. To do.

【０１００】一方、酸化剤ガス２は、酸化剤ガス供給室
４３へ外部から供給される。酸化剤ガス２は、酸化剤ガ
ス供給口３９から入り、酸化剤ガス供給室４３中を進
む。その際、燃料電池セル管から排出された高温の使用
済みの酸化剤ガス２が、下部酸化剤ガス排出室４２−２
を通過し、その下部にある酸化剤ガス供給室４３の新し
い酸化剤ガス２と熱交換を行なう。新しい酸化剤ガス２
は、熱交換により高温となる。そして、各燃料電池セル
管の案内管８の取り付け位置において、酸化剤ガス２の
一部が、各燃料電池セル管へ、案内管８の一端部から供
給される。案内管８を上昇しつつ、上部酸化剤ガス排出
室４２−１の間を通り、更に熱交換を行ない、より高温
になる。On the other hand, the oxidant gas 2 is supplied to the oxidant gas supply chamber 43 from the outside. The oxidant gas 2 enters from the oxidant gas supply port 39 and proceeds in the oxidant gas supply chamber 43. At that time, the high-temperature used oxidant gas 2 discharged from the fuel cell cell pipe is changed to the lower oxidant gas discharge chamber 42-2.
Of the oxidant gas supply chamber 43 in the lower part of the oxidant gas supply chamber 43. New oxidizer gas 2
Heats up due to heat exchange. Then, at the mounting position of the guide tube 8 of each fuel cell cell, part of the oxidant gas 2 is supplied to each fuel cell cell tube from one end of the guide tube 8. While going up the guide pipe 8, it passes through between the upper oxidant gas discharge chambers 42-1 and further heat exchange is performed, so that the temperature becomes higher.

【０１０１】酸化剤ガス２は、更に案内管８の外側を流
れる酸化剤ガス２と熱交換をしながら、案内管８の他端
部に達し、そこから排出される。排出された場所は、セ
ルチューブ３の閉塞部分である。酸化剤ガス２は、そこ
から、折り返し、案内管８の外側であってセルチューブ
３の内側をセルチューブ３の一端部の酸化剤ガス排出室
４２との接合部に向かって流れる。The oxidant gas 2 further reaches the other end of the guide tube 8 while exchanging heat with the oxidant gas 2 flowing outside the guide tube 8, and is discharged from there. The discharged place is the closed portion of the cell tube 3. From there, the oxidant gas 2 flows back and flows outside the guide tube 8 and inside the cell tube 3 toward a joint with the oxidant gas discharge chamber 42 at one end of the cell tube 3.

【０１０２】酸化剤ガス２はセルチューブ３を進み、セ
ルチューブ３の発電部１１において、その壁面（側面）
内部へ壁面の外側に向かって拡散し、燃料電池セル１０
の空気極であるカソードに達する。一方、燃料ガス１
は、セルチューブ３の外周面に沿って進み、セルチュー
ブ３の発電部１１において、燃料電池セル１０の燃料極
であるアノード側に達する。そして、燃料電池セル１０
において、燃料ガス１と酸化剤ガス２との電気化学的反
応により、発電が行なわれ、電力が発生する。The oxidant gas 2 advances through the cell tube 3, and in the power generation section 11 of the cell tube 3, its wall surface (side surface).
The fuel cells 10 diffuse toward the inside toward the outside of the wall surface.
Reaches the cathode, which is the air electrode of. On the other hand, fuel gas 1
Travels along the outer peripheral surface of the cell tube 3 and reaches the anode side, which is the fuel electrode of the fuel cell 10, in the power generation section 11 of the cell tube 3. Then, the fuel cell 10
At, the electrochemical reaction between the fuel gas 1 and the oxidant gas 2 causes electric power to be generated to generate electric power.

【０１０３】発電の際、燃料電池セル１０では、その特
性に基づいた、ある大きさの電力が発生すると共に、電
気エネルギーに変換されなかったエネルギーが熱エネル
ギーとなって放出される。熱エネルギーの原因として
は、抵抗分極（電極、電解質、セパレータ等に関する電
気抵抗損）、活性化分極（電極反応に関わる活性化エネ
ルギー）、拡散分極（ガス濃度分布に関わる拡散のエネ
ルギー）等である。その発熱により、燃料電池セル１０
及びその近傍の温度が、燃料電池セル１０の動作温度で
ある９００℃〜１０００℃に維持される。At the time of power generation, in the fuel cell 10, a certain amount of electric power is generated based on its characteristics, and the energy that has not been converted into electric energy is released as thermal energy. The causes of thermal energy are resistance polarization (electrical resistance loss related to electrodes, electrolytes, separators, etc.), activation polarization (activation energy related to electrode reaction), diffusion polarization (diffusion energy related to gas concentration distribution), etc. . Due to the heat generation, the fuel cell 10
And the temperature in the vicinity thereof are maintained at 900 ° C. to 1000 ° C. which is the operating temperature of the fuel cell unit 10.

【０１０４】また、発電が続けば発熱により温度が更に
高温になるが、供給する燃料ガス１及び酸化剤ガス２が
熱量を持ち去る。従って、燃料ガス１及び酸化剤ガス２
の流量、発電量を適切にすることで、動作温度を一定の
範囲に抑えることが可能である。その場合、燃料ガス１
及び酸化剤ガス２の温度は高温になるため、その熱を無
駄にしないため、本発明においては、酸化剤ガス供給室
４３と酸化剤ガス排出室４２とにおいて、熱交換を行な
う。その他の熱エネルギーは、外部の熱交換器にて回収
される。Further, if the power generation continues, the temperature further rises due to heat generation, but the fuel gas 1 and the oxidant gas 2 to be supplied carry away the amount of heat. Therefore, the fuel gas 1 and the oxidant gas 2
It is possible to keep the operating temperature within a certain range by adjusting the flow rate and the amount of power generation. In that case, fuel gas 1
Since the temperature of the oxidant gas 2 is high and the heat thereof is not wasted, heat exchange is performed between the oxidant gas supply chamber 43 and the oxidant gas discharge chamber 42 in the present invention. Other heat energy is recovered by an external heat exchanger.

【０１０５】発電部１１を通過した高温の使用済み酸化
剤ガス２は、外管保持部３０のガス細管４１を通り、酸
化剤ガス排出室４２に達し、そこから排出される。その
使用済み酸化剤ガス２は、酸化剤ガス排出室４２を流通
するに際して、酸化剤ガス排出室４２の下側（酸化剤ガ
ス供給室４３）及び内部（案内管８）を通る低温の新し
い酸化剤ガス２と熱交換を行なう。そして、自らは、低
温となり、外部へ排出される。The high temperature used oxidant gas 2 that has passed through the power generation section 11 passes through the gas thin tube 41 of the outer tube holding section 30, reaches the oxidant gas discharge chamber 42, and is discharged from there. When the used oxidant gas 2 flows through the oxidant gas discharge chamber 42, the used oxidant gas 2 passes through the lower side of the oxidant gas discharge chamber 42 (oxidant gas supply chamber 43) and the inside (guide pipe 8) of new low-temperature oxidation. Heat exchange with the agent gas 2. Then, it becomes a low temperature and is discharged to the outside.

【０１０６】発電部１１を通過した高温の使用済み燃料
ガス１（発電で発生した水蒸気を含む）は、セルチュー
ブ３のある領域から燃料ガス供給室４８の出口付近へ移
動し、そこで集められて排出される。その際、燃料ガス
１の熱エネルギーは、外部の熱交換器にて回収される。The high temperature spent fuel gas 1 (including water vapor generated by power generation) that has passed through the power generation section 11 moves from a certain region of the cell tube 3 to the vicinity of the outlet of the fuel gas supply chamber 48 and is collected there. Is discharged. At that time, the thermal energy of the fuel gas 1 is recovered by an external heat exchanger.

【０１０７】以上の動作により、本発明の燃料電池シス
テムは、従来型のヘッダ（図８、１１０）を使用せず
に、発電を行なうことが可能となる。With the above operation, the fuel cell system of the present invention can generate electricity without using the conventional header (110 in FIG. 8).

【０１０８】（実施例３）次に、本発明である燃料電池
システムの第三の実施の形態について、説明する。(Embodiment 3) Next, a third embodiment of the fuel cell system according to the present invention will be described.

【０１０９】図６は、本発明である燃料電池システムの
第三の実施の形態の構成を示す図（断面図）である。燃
料電池システムは、燃料電池セル管の第１外管としての
セルチューブ３、燃料電池セル管の第１内管としての案
内管８、管板Ｂ３５と燃料ガス供給口５４を有する第１
ガス供給室としての燃料ガス供給室５３、管板Ａ２９と
燃料ガス排出口５５を有する第１ガス排出室としての燃
料ガス排出室５２、第２ガス供給室としての酸化剤ガス
供給室５１、断熱材４０を具備する。なお、図６の構成
は、集電に関する構成について、省略している。FIG. 6 is a diagram (cross-sectional view) showing the configuration of the third embodiment of the fuel cell system according to the present invention. The fuel cell system includes a cell tube 3 as a first outer tube of the fuel cell tube, a guide tube 8 as a first inner tube of the fuel cell tube, a tube plate B35, and a fuel gas supply port 54.
A fuel gas supply chamber 53 as a gas supply chamber, a fuel gas discharge chamber 52 as a first gas discharge chamber having a tube sheet A29 and a fuel gas discharge port 55, an oxidant gas supply chamber 51 as a second gas supply chamber, and heat insulation. The material 40 is provided. Note that the configuration of FIG. 6 omits the configuration related to current collection.

【０１１０】また、図７は、本発明である燃料電池シス
テムの第三の実施の形態の構成に関わる燃料電池部分の
詳細を示す図である。燃料電池システムは、基体管９と
燃料電池セル１０と発電部１１とリード膜２４と端部リ
ード膜２３とを具備する燃料電池セル管の第１外管とし
てのセルチューブ３、シールキャップ１２、閉塞端部シ
ール部２０、燃料電池セル管の第１内管としての案内管
８、内管保持シール部２５、外管補助シール部２６、外
管保持シール部２７、管板シール部２８、管板Ａ２９、
外管保持部３０、支持絶縁体３２、支持台３３、内管保
持部３４、管板Ｂ３５、断熱材４０、ガス細管４１、燃
料ガス供給口５４を有する燃料ガス供給室５３、燃料ガ
ス排出口５５を有する燃料ガス排出室５２、端部集電部
２１−１と集電棒２１−２とを有する集電端子Ａ２１、
集電ラインＣ３１、集電ラインＤ３８、絶縁板３７から
なる。FIG. 7 is a diagram showing details of the fuel cell portion relating to the configuration of the third embodiment of the fuel cell system according to the present invention. The fuel cell system includes a base tube 9, a fuel cell 10, a power generation section 11, a lead film 24, and an end lead film 23, which is a cell tube 3 as a first outer tube of a fuel cell cell, a seal cap 12, Closed end seal portion 20, guide pipe 8 as the first inner pipe of the fuel cell pipe, inner pipe holding seal portion 25, outer pipe auxiliary seal portion 26, outer pipe holding seal portion 27, tube plate seal portion 28, pipe Board A29,
Outer tube holding part 30, support insulator 32, support 33, inner tube holding part 34, tube plate B35, heat insulating material 40, gas capillary 41, fuel gas supply chamber 53 having fuel gas supply port 54, fuel gas discharge port A fuel gas discharge chamber 52 having 55, a current collecting terminal A21 having an end current collecting portion 21-1 and a current collecting rod 21-2,
The current collecting line C31, the current collecting line D38, and the insulating plate 37 are included.

【０１１１】酸化剤ガス２は、酸化剤ガス供給室５１
へ、その外部から進入する。そして、セルチューブ３の
外面に達し、その外面を流れる。一方、燃料ガス１は、
燃料ガス供給口５４から燃料ガス供給室５３に進入し、
そこを流れ、燃料ガス排出室５２を流れる使用済みの燃
料ガス１である排出燃料ガス１と熱交換しながら高温と
なり、案内管８へ、その一端部から進入する。The oxidant gas 2 is supplied to the oxidant gas supply chamber 51.
To enter from outside. Then, it reaches the outer surface of the cell tube 3 and flows on the outer surface. On the other hand, the fuel gas 1 is
Enter the fuel gas supply chamber 53 from the fuel gas supply port 54,
The temperature of the exhaust gas 1 flowing through the fuel gas exhaust chamber 52 becomes high while exchanging heat with the exhaust fuel gas 1, which is the used fuel gas 1, and enters the guide tube 8 from one end thereof.

【０１１２】酸化剤ガス２は、セルチューブ３の外面に
形成された燃料電池セル１０の空気極に達する。一方、
燃料ガス１は、燃料ガス排出室５２で熱交換しつつ、案
内管８の他端部に達し、そこから、案内管８の外部であ
ってセルチューブ３の内部を進む。進行途中において、
セルチューブ３の壁面（側面）を外方へ拡散し、セルチ
ューブ３上の燃料電池セル１０の燃料極に達する。そし
て、燃料電池セル１０において、燃料ガス１と酸化剤ガ
ス２との反応により、発電が行なわれる。The oxidant gas 2 reaches the air electrode of the fuel cell 10 formed on the outer surface of the cell tube 3. on the other hand,
The fuel gas 1 reaches the other end of the guide tube 8 while exchanging heat in the fuel gas discharge chamber 52, and from there, travels outside the guide tube 8 and inside the cell tube 3. In the process of progress,
The wall surface (side surface) of the cell tube 3 is diffused outward and reaches the fuel electrode of the fuel cell 10 on the cell tube 3. Then, in the fuel cell 10, power generation is performed by the reaction between the fuel gas 1 and the oxidant gas 2.

【０１１３】発電部１１の一端部（燃料ガス排出室５
２）側、及び、他端部（燃料ガス排出室５２と反対の）
側のそれぞれにおいて、隣接するセルチューブ３の全て
が同じ電池極（正極又は負極）を有するようにセルチュ
ーブ３が接続されている。例えば一端部側が正極、他端
部側が負極である。そして、集電ラインＣ３１より、同
じ燃料ガス排出室５２に接続されているセルチューブ３
の正極同士が接続される。また、集電ラインＤ３８によ
り、同じ燃料ガス排出室５２に接続されているセルチュ
ーブ３の負極同士が接続される（並列接続）。発電され
た電力は、引出電極（図示せず）を経由して、外部に出
力される。One end of the power generation section 11 (fuel gas discharge chamber 5
2) side and the other end (opposite the fuel gas discharge chamber 52)
On each of the sides, the cell tubes 3 are connected so that all of the adjacent cell tubes 3 have the same battery electrode (positive electrode or negative electrode). For example, one end side is a positive electrode and the other end side is a negative electrode. The cell tube 3 connected to the same fuel gas discharge chamber 52 through the current collection line C31
Are connected to each other. Further, the negative electrodes of the cell tubes 3 connected to the same fuel gas discharge chamber 52 are connected to each other by the current collection line D38 (parallel connection). The generated electric power is output to the outside via the extraction electrode (not shown).

【０１１４】本実施例では、実施例２においてセルチュ
ーブ３の内側に酸化剤ガス２を、外側に燃料ガス１を供
給する構造であったものが、逆に、セルチューブ３の内
側に燃料ガス１を、外側に酸化剤ガス２を供給するよう
に変更されている点が、実施例２と異なる。その場合の
主な変更点は、集電方法である。集電用の集電ラインＣ
３１及び集電ラインＤ３８は、燃料ガス供給室５３及び
燃料ガス排出室５２内部に設置される。しかし、ガスの
供給を逆にしただけなので、実施例２と同様の効果が得
られる。すなわち、燃料電池システムの発電量を容易に
自由に変更することが可能である。また、ガスを供給す
る室は、１個当たりのサイズが小さく加工が容易であ
る。そして、セルチューブ３と管との接合部の加工が簡
略化できるので製作コストを低減可能である.そして、
集積化も容易であるので、燃料電池システムとしてのコ
ンパクト化が図れる。In the present embodiment, the structure in which the oxidant gas 2 is supplied to the inside of the cell tube 3 and the fuel gas 1 is supplied to the outside in the embodiment 2, but conversely, the fuel gas is supplied to the inside of the cell tube 3. 1 is changed so as to supply the oxidant gas 2 to the outside, which is different from the second embodiment. The main change in that case is the current collection method. Current collecting line C for current collection
31 and the current collection line D38 are installed inside the fuel gas supply chamber 53 and the fuel gas discharge chamber 52. However, since the gas supply is simply reversed, the same effect as that of the second embodiment can be obtained. That is, it is possible to easily and freely change the power generation amount of the fuel cell system. Further, the chamber for supplying the gas is small in size and easy to process. Further, the manufacturing cost can be reduced because the processing of the joint portion between the cell tube 3 and the tube can be simplified.
Since the integration is easy, the fuel cell system can be made compact.

【０１１５】以下に各構成を詳細に説明する。まず、図
６を参照して、燃料電池システムの構成について説明す
る。Each configuration will be described in detail below. First, the configuration of the fuel cell system will be described with reference to FIG.

【０１１６】まず、第１外管としてのセルチューブ３と
第１内管としての案内管８とを有する燃料電池セル管に
ついて説明する。燃料電池セル管の第１外管としてのセ
ルチューブ３は、多孔質セラミックスの基体管９（後
述）の外周面に燃料電池セル１０（後述）が形成され
た、燃焼電池システムの発電に直接関わる円筒型の管で
ある。セルチューブ３は、外管保持部３０を介して第１
端部としての一端部を、燃料ガス排出室５２（後述）に
嵌合され、支持されている。一端側は、外管保持部３０
を介して、燃料ガス排出室５２とガスの出入りが出来る
ように開放されている。第２端部としての他端部は、燃
料ガス排出室５２と反対向きに、酸化剤ガス供給室５１
の内部へ延び、シールキャップ１２（後述）により閉塞
されている。セルチューブ３の材質は、安定化ジルコニ
アである。First, a fuel cell tube having a cell tube 3 as a first outer tube and a guide tube 8 as a first inner tube will be described. The cell tube 3 as the first outer tube of the fuel cell tube is directly involved in power generation in a combustion cell system in which a fuel cell 10 (described later) is formed on the outer peripheral surface of a porous ceramic base tube 9 (described later). It is a cylindrical tube. The cell tube 3 is connected to the first through the outer tube holding portion 30.
One end as an end is fitted and supported by a fuel gas discharge chamber 52 (described later). One end side is the outer pipe holding portion 30.
The fuel gas discharge chamber 52 is opened and closed through the gas passage. The other end as the second end faces the oxidant gas supply chamber 51 in the direction opposite to the fuel gas discharge chamber 52.
And is closed by a seal cap 12 (described later). The material of the cell tube 3 is stabilized zirconia.

【０１１７】燃料電池セル管の第１内管としての案内管
８は、セルチューブ３の中にある。外径は、セルチュー
ブ３の内径よりも小さい。第３端部としての、その一端
部は、燃料ガス供給室５３（後述）に嵌合され、支持さ
れている。一端側は、燃料ガス供給室５３とガスの出入
りが出来るように開放されている。第４端部としての、
他端部は、セルチューブ３の他端部へ向かい、その他端
部の近傍まで延びている。そして、案内管８の他端部は
セルチューブ内部の他端部において開放されている。案
内管８の材質は、アルミナやジルコニアなどのセラミッ
クス製あるいはや耐熱合金のような金属製である。The guide tube 8 as the first inner tube of the fuel cell tube is in the cell tube 3. The outer diameter is smaller than the inner diameter of the cell tube 3. One end of the third end is fitted into and supported by a fuel gas supply chamber 53 (described later). One end side is opened so that gas can enter and leave the fuel gas supply chamber 53. As the fourth end,
The other end extends toward the other end of the cell tube 3 and extends to the vicinity of the other end. The other end of the guide tube 8 is open at the other end inside the cell tube. The material of the guide tube 8 is made of ceramics such as alumina or zirconia, or metal such as heat resistant alloy.

【０１１８】第１ガス供給室としての燃料ガス供給室５
３は、案内管８の下端部（一端部）にあり、中空の直方
体の形をしているガス分配室である。燃料ガス１を導入
するための燃料ガス供給口５４を有する。内部にガスの
流れを整える整流板のような機構（図示せず）が付属し
ている場合も有る。天板は管板Ｂ３５（後述）であり、
案内管８が取付けられている。案内管８は、燃料ガス供
給室５３に入った燃料ガス１が燃料電池セル管へ供給さ
れるように管板Ｂ３５と連結し、開放されて接合してい
る。燃料ガス供給室５３は、複数存在する各燃料電池セ
ル管へ、均等に燃料ガス１を供給する。それと共に、燃
料ガス供給室５３は、各案内管８の支持も行なう、金属
製の室である。Fuel gas supply chamber 5 as first gas supply chamber
Reference numeral 3 denotes a gas distribution chamber located at the lower end (one end) of the guide tube 8 and having a hollow rectangular parallelepiped shape. It has a fuel gas supply port 54 for introducing the fuel gas 1. There may be a case in which a mechanism (not shown) such as a straightening plate that regulates the flow of gas is attached inside. The top plate is a tube plate B35 (described later),
A guide tube 8 is attached. The guide tube 8 is connected to the tube plate B35 so that the fuel gas 1 that has entered the fuel gas supply chamber 53 is supplied to the fuel cell tube, and is opened and joined. The fuel gas supply chamber 53 uniformly supplies the fuel gas 1 to each of the plurality of fuel battery cell tubes. At the same time, the fuel gas supply chamber 53 is a metal chamber that also supports the guide tubes 8.

【０１１９】第１ガス排出室としての燃料ガス排出室５
２は、セルチューブ３の下端部（一端部）にあり、中空
の直方体の形をしているガス分配室である。燃料ガス１
を排出するための燃料ガス排出口５５を有する。内部に
ガスの流れを整える整流板のような機構（図示せず）が
付属している場合も有る。上部の天板は管板Ａ２９（後
述）であり、セルチューブ３が取付けられている。ま
た、底面は管板Ｂ３５（後述）であり、案内管８が取り
付けられている。セルチューブ３は、セルチューブ３か
ら排出される使用済み燃料ガス１を燃料ガス排出室５２
にて収集可能なように管板Ａ２９と連結し、開放されて
接合している。また、燃料ガス排出室５２は、外管保持
部３０を介してセルの支持も行なう、金属製の室であ
る。Fuel gas discharge chamber 5 as first gas discharge chamber
Reference numeral 2 denotes a gas distribution chamber at the lower end (one end) of the cell tube 3 and having a hollow rectangular parallelepiped shape. Fuel gas 1
Has a fuel gas discharge port 55 for discharging. There may be a case in which a mechanism (not shown) such as a straightening plate that regulates the flow of gas is attached inside. The top plate on the upper side is a tube plate A29 (described later), and the cell tube 3 is attached thereto. The bottom surface is a tube plate B35 (described later), and the guide tube 8 is attached to it. The cell tube 3 stores the spent fuel gas 1 discharged from the cell tube 3 in the fuel gas discharge chamber 52.
It is connected to the tube sheet A29 so that it can be collected and is opened and joined. Further, the fuel gas discharge chamber 52 is a metal chamber that also supports the cells via the outer pipe holding portion 30.

【０１２０】第２ガス供給室としての酸化剤ガス供給室
５１は、燃料ガス排出室５２上にある燃料電池セル管
（セルチューブ３及び案内管８）を含む容器である。酸
化剤ガス供給室５１は、燃料ガス排出室５２とガスの出
入りが起こらないように分けられている。外部から供給
される燃料ガス１をセルチューブ３に供給する室であ
る。内壁部を断熱材（図示せず）で覆い、外部に熱が逃
げないようにしている。酸化剤ガス供給室５１は、ステ
ンレスや耐熱合金のような金属製、あるいはセラミック
ス製の室である。The oxidant gas supply chamber 51 as the second gas supply chamber is a container including the fuel cell cell pipe (the cell tube 3 and the guide pipe 8) above the fuel gas discharge chamber 52. The oxidant gas supply chamber 51 is separated from the fuel gas discharge chamber 52 so that gas does not flow in and out. This is a chamber for supplying the fuel gas 1 supplied from the outside to the cell tube 3. The inner wall is covered with a heat insulating material (not shown) to prevent heat from escaping to the outside. The oxidant gas supply chamber 51 is a chamber made of metal such as stainless steel or heat resistant alloy, or made of ceramics.

【０１２１】次に、断熱材４０は、管板Ａ２９の燃料ガ
ス排出室５２の外側であるセルチューブ３の下端部（一
端部）に取付けられた断熱材である。セルチューブ３の
発電に伴う発熱（約９００℃）の熱を遮断し、管板Ａ２
９及びセルチューブ３と管板Ａ２９との接合部を熱的に
保護する。断熱材４０の材料としては、多孔質シリカ、
多孔質アルミナ、石英ガラスウールなどである。Next, the heat insulating material 40 is a heat insulating material attached to the lower end portion (one end portion) of the cell tube 3 outside the fuel gas discharge chamber 52 of the tube sheet A29. Cut off the heat generated by the power generation of the cell tube 3 (about 900 ° C.), and
9 and the joint between the cell tube 3 and the tube sheet A29 are thermally protected. The material of the heat insulating material 40 is porous silica,
Examples include porous alumina and quartz glass wool.

【０１２２】なお、管板Ａ２９及び管板Ｂ３５について
は、後述する。The tube sheet A29 and the tube sheet B35 will be described later.

【０１２３】次に、図７を参照して、更に詳細に説明す
る。まず、セルチューブ３、案内管８、断熱材４０、燃
料ガス供給口５４を有する燃料ガス供給室５３、燃料ガ
ス排出口５５を有する燃料ガス排出室５２については、
図６と同様であるので、その説明を省略する。Next, a more detailed description will be given with reference to FIG. First, regarding the cell tube 3, the guide tube 8, the heat insulating material 40, the fuel gas supply chamber 53 having the fuel gas supply port 54, and the fuel gas discharge chamber 52 having the fuel gas discharge port 55,
The description is omitted because it is the same as in FIG. 6.

【０１２４】基体管９は、燃料電池セル管としてのセル
チューブ３の燃料電池セル１０や、発電部１１が形成さ
れる際の基板となる基体管である。セラミックス製の多
孔質である筒型の管である。内部を流れる燃料ガス１
が、側面（壁面）を径方向に拡散し、基体管９の外周部
に形成された燃料電池セル１０に達することが可能であ
る。The base tube 9 is a base tube that serves as a substrate when the fuel cell 10 of the cell tube 3 as the fuel cell tube and the power generation section 11 are formed. It is a porous cylindrical tube made of ceramics. Fuel gas flowing inside 1
However, it is possible to diffuse the side surface (wall surface) in the radial direction and reach the fuel cell 10 formed on the outer peripheral portion of the base tube 9.

【０１２５】燃料電池セル１０は、セルチューブ３の外
周面上に、外周面の側から順番に燃料極、電解質、空気
極が積層（図示せず）された燃料電池のセルである。燃
料極、電解質、空気極は少しずつずれて積層されてい
る。それぞれの燃料電池セル１０同士は、インターコネ
クタ膜（図示せず）で直列に接合（隣り合うセルの一方
の燃料極と他方の空気極とを接合）されている。セルチ
ューブ３の内側から拡散してくる燃料ガス１と、セルチ
ューブの外側から供給される酸化剤ガス２とにより発電
が行なわれる。The fuel cell unit 10 is a fuel cell unit in which a fuel electrode, an electrolyte and an air electrode are laminated (not shown) on the outer peripheral surface of the cell tube 3 in this order from the outer peripheral surface side. The fuel electrode, the electrolyte, and the air electrode are laminated with a slight shift. The respective fuel cells 10 are joined in series (joining one fuel electrode and the other air electrode of adjacent cells) with an interconnector film (not shown). Power generation is performed by the fuel gas 1 diffused from the inside of the cell tube 3 and the oxidant gas 2 supplied from the outside of the cell tube.

【０１２６】発電部１１は、燃料電池セル１０を複数個
有し、それらが直列接続しているセルチューブ３上の発
電領域である。一方の端が正極、他方の端が負極とな
り、そこから集電用の電線により電力を取出すことが出
来る。燃料電池運転時には、燃料電池セル１０の発電に
伴い、発熱し高温になっている。The power generation section 11 is a power generation region on the cell tube 3 which has a plurality of fuel cells 10 and which are connected in series. One end serves as a positive electrode and the other end serves as a negative electrode, from which electric power can be taken out by an electric wire for current collection. During operation of the fuel cell, heat is generated and the temperature is high due to the power generation of the fuel cell 10.

【０１２７】リード膜２４は、複数の燃料電池セル１１
で発電した直流電力の一方の極を集電ラインＣ３１へ引
き出す途中のリード線の役割をする膜である。基体管９
の外周部の燃料電池セル１０のうち、最も燃料ガス排出
室５２寄りのものと接続している。そして、リード膜２
４は、その燃料電池セル１０から基体管９の外周部をそ
の一端部（燃料ガス排出室５２側の端部）まで延びてい
る。そしてその先端部分で、外管保持部３０と接触して
いる。ただし、周方向の幅は、発電する電力の大きさと
そのリード膜２４の厚みにより、抵抗が電力引出し上問
題ならない程度になるよう、基体管全面であっても、あ
る特定の幅であってもよい。膜の表面は、電気的絶縁、
酸化保護及び機械的保護のために絶縁膜（金属酸化膜な
ど）で覆われている。The lead film 24 is made up of a plurality of fuel cells 11
It is a film that plays a role of a lead wire in the process of drawing one pole of the DC power generated in 1. to the current collecting line C31. Base tube 9
Among the fuel cells 10 in the outer peripheral part of the above, the one is closest to the fuel gas discharge chamber 52. And the lead film 2
4 extends from the fuel battery cell 10 to the outer peripheral portion of the base pipe 9 to one end portion (end portion on the fuel gas discharge chamber 52 side) thereof. Then, the tip portion thereof is in contact with the outer pipe holding portion 30. However, the circumferential width may be the entire surface of the substrate tube or a certain width so that the resistance is not so large as to draw the electric power depending on the magnitude of the electric power to be generated and the thickness of the lead film 24. Good. The surface of the film is electrically insulating,
It is covered with an insulating film (metal oxide film or the like) for oxidation protection and mechanical protection.

【０１２８】端部リード膜２３は、複数の燃料電池セル
１１で発電した直流電力の一方の極を集電ラインＤ３８
へ引き出す途中のリード線の役割を果たす膜である。基
体管９の外周部の燃料電池セル１０のうち、最も燃料ガ
ス排出室５２と反対の側のセルから延び、他端部（上端
部）で内周部側に折り返している。折り返したセルチュ
ーブ３の他端部の内周部側で端部集電部２１−１（後
述）と接続している。膜の表面は、電気的絶縁、酸化保
護及び機械的保護のために絶縁膜（金属酸化膜など）で
覆われている。The end lead film 23 collects one pole of the DC power generated by the plurality of fuel cells 11 from the collector line D38.
It is a film that plays the role of a lead wire during the drawing. Of the fuel cells 10 on the outer peripheral portion of the base tube 9, it extends from the cell closest to the fuel gas discharge chamber 52, and is folded back toward the inner peripheral portion at the other end (upper end). It is connected to an end current collector 21-1 (described later) on the inner peripheral side of the other end of the folded cell tube 3. The surface of the film is covered with an insulating film (metal oxide film or the like) for electrical insulation, oxidation protection and mechanical protection.

【０１２９】シールキャップ１２は、円柱状の蓋であ
り、円柱部とその円柱部の外周からセルチューブ３方向
へ延びる円筒部とから成る。セルチューブ３内におい
て、その近傍に案内管８の端部が延びている他端部側に
被さり、その端部を閉塞させ、端部集電部２１−１と接
触している。内部の燃料ガス１が外部の酸化剤ガス供給
室５１（図７に図示せず）へリークしないようにする。
あるいは逆に、酸化剤ガス供給室５１の酸化剤ガス２
が、セルチューブ３の内部へリークしないようにする。The seal cap 12 is a cylindrical lid, and is composed of a cylindrical portion and a cylindrical portion extending from the outer periphery of the cylindrical portion in the cell tube 3 direction. In the cell tube 3, the end portion of the guide tube 8 extends in the vicinity thereof and covers the other end portion side, closes the end portion, and is in contact with the end current collecting portion 21-1. The internal fuel gas 1 is prevented from leaking to the external oxidant gas supply chamber 51 (not shown in FIG. 7).
Alternatively, conversely, the oxidant gas 2 in the oxidant gas supply chamber 51
, But does not leak into the cell tube 3.

【０１３０】閉塞端部シール部２０は、セルチューブ３
（の端部リード膜２３）とシールキャップ１２とが接触
する付近の隙間がある可能性がある領域を埋めるガスシ
ール材のような充填材である。その隙間を埋め、酸化剤
ガス供給室５１の酸化剤ガス２と、燃料ガス供給室５３
からの燃料ガス１とが、相互にリークしないようにす
る。その周辺の最高使用温度に合わせてハンダを用いる
方法、最高使用温度がそれほど高く無い場合に樹脂など
を用いる方法などが使用できる。The closed end seal portion 20 corresponds to the cell tube 3
It is a filling material such as a gas sealing material that fills a region where there may be a gap in the vicinity where (the end lead film 23 of) and the seal cap 12 are in contact with each other. The gap is filled with the oxidant gas 2 in the oxidant gas supply chamber 51 and the fuel gas supply chamber 53.
The fuel gas 1 from the fuel cell 1 does not leak to each other. A method of using solder according to the maximum operating temperature around it, a method of using a resin or the like when the maximum operating temperature is not so high can be used.

【０１３１】管板Ａ２９は、酸化剤ガス供給室５１の底
面の板であり、又、燃料ガス排出室５２の天板である。
セルチューブ３を接合するための孔が（セルチューブ３
の数だけ）開口している。また、セルチューブ３とセル
チューブ３の下端部（一端部）でガスの出入りが出来る
ように連結し、開放されて接合している。そして、管板
Ａ２９は、１本又は複数のセルチューブ３を接合してい
る、耐熱合金のような金属製の板である。なお、高温側
（セルチューブ３側）に、断熱材４０（後述）が取付け
られ、金属の耐高温性を上げている。The tube plate A29 is the bottom plate of the oxidant gas supply chamber 51 and the top plate of the fuel gas discharge chamber 52.
The hole for joining the cell tube 3 is (cell tube 3
It's open). Further, the cell tube 3 and the lower end portion (one end portion) of the cell tube 3 are connected so that gas can flow in and out, and they are opened and joined. The tube sheet A29 is a plate made of a metal such as a heat resistant alloy, to which one or more cell tubes 3 are joined. A heat insulating material 40 (described later) is attached to the high temperature side (cell tube 3 side) to improve the high temperature resistance of the metal.

【０１３２】外管保持部３０は、リング状の形状を有す
るリング部と、リング部のセルチューブ３側の端面の外
周部においてセルチューブ３側に延びる外円筒部（外径
がリング部の外径と等しく、内径がセルチューブ３の外
径と等しいかやや大きい）と、リング部のセルチューブ
３側の端面の内周部においてセルチューブ３側に延びる
内円筒部（内径がリング部の内径と等しいかやや大き
く、外径がセルチューブ３の内径と等しいかやや小さ
い）とを有する形状である。外管保持部３０の内径（＝
外管保持部３０のリング部の内径）は案内管８の外径と
等しいかやや大きい。案内管８は、内管保持部３４によ
り強固に固定される為、外管保持部３０では、寸法の余
裕を持たせるためである。燃料ガス排出室５２内にあ
り、燃料ガス排出室５２内の支持台３３（後述）上の支
持絶縁体３２上（後述）の集電ラインＣ３１（後述）上
に設置、支持されている。そして、案内管８は、その中
心部の孔を貫通している。また、セルチューブ３は、そ
の一端部において、外管保持部３０のセルチューブ３側
に載せられる。セルチューブ３の一端部の外周部は、外
管保持部３０の外円筒部の内周面により保持される。更
に、外管保持部３０は、管板Ａ２９の燃料電池セル管を
設置するために設けられたの円形の孔と、同軸を成して
いる。そして、外管保持部３０の外円筒部の外周と管板
Ａ２９とが接合されている。材質は耐熱合金などの金属
である。The outer tube holding portion 30 includes a ring portion having a ring shape and an outer cylindrical portion (outer diameter outside the ring portion) extending toward the cell tube 3 at the outer peripheral portion of the end surface of the ring portion on the cell tube 3 side. And the inner diameter is equal to or slightly larger than the outer diameter of the cell tube 3, and the inner cylindrical portion extending to the cell tube 3 side at the inner peripheral portion of the end portion of the ring portion on the cell tube 3 side (the inner diameter is the inner diameter of the ring portion). , And the outer diameter is equal to or slightly smaller than the inner diameter of the cell tube 3). Inner diameter of outer tube holder 30 (=
The inner diameter of the ring portion of the outer tube holding portion 30 is equal to or slightly larger than the outer diameter of the guide tube 8. This is because the guide pipe 8 is firmly fixed by the inner pipe holding portion 34, so that the outer pipe holding portion 30 has a dimensional margin. It is in the fuel gas discharge chamber 52, and is installed and supported on a current collecting line C31 (described later) on a support insulator 32 (described later) on a support base 33 (described later) in the fuel gas discharge chamber 52. And the guide tube 8 has penetrated the hole of the center part. The cell tube 3 is placed on the cell tube 3 side of the outer tube holding portion 30 at one end thereof. The outer peripheral portion of one end of the cell tube 3 is held by the inner peripheral surface of the outer cylindrical portion of the outer tube holding portion 30. Further, the outer tube holding portion 30 is coaxial with the circular hole provided in the tube plate A29 for installing the fuel cell tube. Then, the outer periphery of the outer cylindrical portion of the outer tube holding portion 30 and the tube sheet A29 are joined. The material is a metal such as a heat resistant alloy.

【０１３３】ガス細管４１は、外管保持部３０の内円筒
部のセルチューブ３側の領域からリング部の円柱側面
（円柱の曲面部分）に通じる貫通した孔である。同様の
孔が、外管保持部３０の中心軸を中心として、内円筒部
の領域から放射状にリング部の円柱側面へ延びている。
セルチューブ３側から来た使用済みの燃料ガス１が、セ
ルチューブ３側の開口部から入り、リング部の円柱側面
の開口部から出て、燃料ガス排出室５２に入る。The gas thin tube 41 is a penetrating hole that extends from the region of the inner cylindrical portion of the outer pipe holding portion 30 on the side of the cell tube 3 to the cylindrical side surface (curved surface portion of the cylindrical portion) of the ring portion. Similar holes extend radially from the region of the inner cylindrical portion to the cylindrical side surface of the ring portion around the central axis of the outer pipe holding portion 30.
The used fuel gas 1 coming from the cell tube 3 side enters through the opening on the cell tube 3 side, exits through the opening on the cylindrical side surface of the ring portion, and enters the fuel gas discharge chamber 52.

【０１３４】支持台３３は、燃料ガス排出室５２内にあ
り、管板Ｂ３５上に置かれたリング状の台である。その
高さは、その上に外部保持部３０、支持絶縁体３２及び
集電ラインＣ３１を載せたとき、外管保持部３０のリン
グ部のセルチューブ３の側の面が、管板Ａ２９の面と同
程度になる高さである。内径は案内管８の外形よりもや
や大きい程度であり、外径はセルチューブ３の外形より
もやや大きい程度である。材質は、セラミックス又は金
属である。外管保持部３０は、支持台３３と同軸を成し
て固定される。固定は、接着剤や溶接、ねじ止めなどで
行なう。ただし、金属の場合には、固定に際し、外管保
持部３０と支持台３３とが電気的に絶縁されるようにす
る。また、外管保持部３０を貫通した案内管８は、支持
台３３の内部の孔を通り、管板Ｂ３５の孔に接合してい
る。The support base 33 is a ring-shaped base located inside the fuel gas discharge chamber 52 and placed on the tube plate B35. The height is such that when the external holding part 30, the support insulator 32 and the current collecting line C31 are placed on the height, the surface of the ring part of the outer tube holding part 30 on the cell tube 3 side is the surface of the tube sheet A29. It is about the same height as. The inner diameter is slightly larger than the outer shape of the guide tube 8, and the outer diameter is slightly larger than the outer shape of the cell tube 3. The material is ceramics or metal. The outer tube holding portion 30 is fixed coaxially with the support base 33. Fixing is done with adhesive, welding, screwing, etc. However, in the case of metal, the outer tube holding portion 30 and the support base 33 are electrically insulated when fixing. Further, the guide tube 8 penetrating the outer tube holding portion 30 passes through the hole inside the support base 33 and is joined to the hole of the tube sheet B35.

【０１３５】支持絶縁体３２は、リング状の薄板であ
る。内径は支持体３３の内径と同程度であり、外径は支
持体３３の外径よりもやや大きい程度である。厚みは、
支持体３３と集電ラインＣ３１とが電気的に絶縁を取れ
る程度である。支持絶縁体３２は、支持体３３上に支持
体３３と同軸を成して設置される。The support insulator 32 is a ring-shaped thin plate. The inner diameter is about the same as the inner diameter of the support 33, and the outer diameter is slightly larger than the outer diameter of the support 33. The thickness is
The support 33 and the current collecting line C31 can be electrically insulated from each other. The support insulator 32 is installed on the support body 33 coaxially with the support body 33.

【０１３６】内管保持シール部２５は、案内管８が外管
保持部３０と同軸を成して外管保持部３０を貫通してい
る状態において、外管保持部３０の内円筒部と案内管８
とが接触する付近（案内管８の外周）の隙間がある可能
性がある領域にある。内管保持シール部２５には、ガス
シール材が充填され、その隙間を埋め、酸化剤ガス供給
室５１の酸化剤ガス２と、燃料ガス排出室５２の燃料ガ
ス１とが、相互にリークしないようにガスシールする。
その周辺の最高使用温度に合わせてハンダを行なう方
法、最高使用温度がそれほど高く無い場合に樹脂などを
埋め込む方法などが使用できる。The inner pipe holding seal portion 25 guides the inner pipe portion of the outer pipe holding portion 30 in a state where the guide pipe 8 is coaxial with the outer pipe holding portion 30 and penetrates the outer pipe holding portion 30. Tube 8
It is in a region where there may be a gap (outer circumference of the guide tube 8) in the vicinity of the contact with. The inner pipe holding seal portion 25 is filled with a gas sealing material, fills the gap, and the oxidant gas 2 in the oxidant gas supply chamber 51 and the fuel gas 1 in the fuel gas discharge chamber 52 do not leak to each other. Gas seal.
It is possible to use a method of soldering according to the maximum operating temperature around it, or a method of embedding resin or the like when the maximum operating temperature is not so high.

【０１３７】外管補助シール部２６は、セルチューブ３
が外管保持部３０と同軸を成して外管保持部３０に保持
されている状態において、外管保持部３０の内円筒部と
セルチューブ３とが接触する付近（セルチューブ３の外
周）の隙間がある可能性がある領域にある。外管補助シ
ール部２６には、ガスシール材が充填され、その隙間を
埋め、酸化剤ガス供給室５１の酸化剤ガス２と、燃料ガ
ス排出室５２の燃料ガス１とが、相互にリークしないよ
うにガスシールする。その周辺の最高使用温度に合わせ
てハンダを行なう方法、最高使用温度がそれほど高く無
い場合に樹脂などを埋め込む方法などが使用できる。The outer tube auxiliary seal portion 26 is the cell tube 3
Where the inner cylindrical portion of the outer tube holding portion 30 and the cell tube 3 are in contact with each other in a state where the outer tube holding portion 30 is held coaxially with the outer tube holding portion 30 (outer periphery of the cell tube 3). There is a possible gap in the area. The outer tube auxiliary seal portion 26 is filled with a gas sealant and fills the gap so that the oxidant gas 2 in the oxidant gas supply chamber 51 and the fuel gas 1 in the fuel gas discharge chamber 52 do not leak to each other. Gas seal. It is possible to use a method of soldering according to the maximum operating temperature around it, or a method of embedding resin or the like when the maximum operating temperature is not so high.

【０１３８】外管保持シール部２７は、セルチューブ３
が外管保持部３０と同軸を成して外管保持部３０に保持
されている状態において、外管保持部３０の外円筒部と
セルチューブ３とが接触する付近（セルチューブ３の外
周）の隙間がある可能性がある領域にある。外管保持シ
ール部２７には、ガスシール材が充填され、その隙間を
埋め、酸化剤ガス供給室５１の酸化剤ガス２と、燃料ガ
ス排出室５２の燃料ガス１とが、相互にリークしないよ
うにガスシールする。その周辺の最高使用温度に合わせ
てハンダを行なう方法、最高使用温度がそれほど高く無
い場合に樹脂などを埋め込む方法などが使用できる。The outer tube holding seal portion 27 is used for the cell tube 3
Near the outer tube portion of the outer tube holding portion 30 and the cell tube 3 in a state where the outer tube holding portion 30 is held coaxially with the outer tube holding portion 30 (outer periphery of the cell tube 3). There is a possible gap in the area. The outer tube holding seal portion 27 is filled with a gas seal material, fills the gap, and the oxidant gas 2 in the oxidant gas supply chamber 51 and the fuel gas 1 in the fuel gas discharge chamber 52 do not leak to each other. Gas seal. It is possible to use a method of soldering according to the maximum operating temperature around it, or a method of embedding resin or the like when the maximum operating temperature is not so high.

【０１３９】管板シール部２８は、外管保持部３０が管
板Ａ２９の円形の孔と同軸を成して管板Ａ２９と接合し
ている状態において、管板Ａ２９と外管保持部３０の外
円筒部とが接触する付近（外管保持部３０の外周）の隙
間がある可能性がある領域にある。管板シール部２８に
は、ガスシール材が充填され、その隙間を埋め、酸化剤
ガス供給室５１の酸化剤ガス２と、燃料ガス排出室５２
の燃料ガス１とが、相互にリークしないようにガスシー
ルする。その周辺の最高使用温度に合わせてハンダを行
なう方法、最高使用温度がそれほど高く無い場合に樹脂
などを埋め込む方法などが使用できる。The tube sheet seal portion 28 has a structure in which the outer tube holding portion 30 is connected to the tube sheet A29 coaxially with the circular hole of the tube sheet A29 and joined to the tube sheet A29. It is in a region where there may be a gap in the vicinity of contact with the outer cylindrical portion (outer periphery of the outer tube holding portion 30). The tube sheet seal portion 28 is filled with a gas seal material and fills the gap, and the oxidant gas 2 in the oxidant gas supply chamber 51 and the fuel gas discharge chamber 52 are filled.
The fuel gas 1 is gas-sealed so as not to leak to each other. It is possible to use a method of soldering according to the maximum operating temperature around it, or a method of embedding resin or the like when the maximum operating temperature is not so high.

【０１４０】管板Ｂ３５は、燃料ガス排出室５２の底面
の板であり、案内管８を接続するための孔が（案内管８
の数だけ）開口している。開口部には、開口部の内周部
から案内管８の方向へ円筒形状の円筒部がわずかに延び
ている。円筒部の外径は、案内管８の外径と等しく、案
内管８の下端部（一端部）が、円筒部の上部に載る形で
接合している。接合の周りを内管保持部３４が保持して
いる。そして、案内管８が燃料ガス供給室５３とガスの
出入りが出来るように連結し、開放されて接合してい
る。接合は、接着剤や溶接による接合、あるいは案内管
８の一端部と管板Ｂ３５の円筒部におねじ、内管保持部
３４にめねじを切っておき、ねじ止めする方法等が考え
られる。接合部は、ハンダや樹脂などでシールする。そ
して、管板Ｂ３５は、１本又は複数の案内管８を強固に
支持している、金属製の板である。The tube plate B35 is a plate on the bottom surface of the fuel gas discharge chamber 52, and has a hole for connecting the guide tube 8 (the guide tube 8).
It's open). In the opening, a cylindrical portion having a cylindrical shape slightly extends from the inner peripheral portion of the opening toward the guide tube 8. The outer diameter of the cylindrical portion is equal to the outer diameter of the guide tube 8, and the lower end portion (one end portion) of the guide tube 8 is joined so as to rest on the upper portion of the cylindrical portion. The inner pipe holding portion 34 holds the periphery of the joint. The guide pipe 8 is connected to the fuel gas supply chamber 53 so that gas can flow in and out, and is opened and joined. For the joining, joining by means of an adhesive or welding, or a method in which one end of the guide tube 8 and the cylindrical portion of the tube sheet B35 are internally threaded, and the inner tube holding portion 34 is internally threaded and then screwed can be considered. The joint is sealed with solder or resin. The tube plate B35 is a metal plate that firmly supports one or a plurality of guide tubes 8.

【０１４１】案内管８は、管板Ｂ３５と内管保持部３４
により強固に支持されている。新しい燃料ガス１と使用
済みの燃料ガス１とは、内管保持部３４及び内部保持シ
ール部２５によりシールされている。従って、管板Ａ２
９のセルチューブ３用の孔と、管板Ｂ３５の案内管８用
の孔とは、その軸が多少ずれてもガスがリークし難く、
リークしたとしても僅かであり、かつ、同じ燃料ガス１
なので、問題は起こらない。The guide tube 8 includes the tube plate B35 and the inner tube holding portion 34.
Is strongly supported by. The new fuel gas 1 and the used fuel gas 1 are sealed by the inner pipe holding portion 34 and the inner holding seal portion 25. Therefore, the tube sheet A2
The gas for the cell tube 3 of 9 and the hole for the guide tube 8 of the tube plate B35 are less likely to leak gas even if their axes are slightly deviated.
Even if it leaks, it is very small and the same fuel gas 1
So no problem occurs.

【０１４２】内管保持部３４は、円筒形状の部材であ
り、上述のように案内管８の一端部と管板Ｂ３５の円筒
部との接合を補助し、強固に保持する。接合は、接着剤
や溶接による接合、ねじ止めする方法等が考えられる。
必要に応じて、接合部を、ハンダや樹脂などでシールす
る。The inner tube holding portion 34 is a cylindrical member, and as described above, assists the joining of the one end portion of the guide tube 8 and the cylindrical portion of the tube plate B35, and holds it firmly. For joining, a method of joining with an adhesive or welding, a method of screwing, or the like can be considered.
If necessary, seal the joint with solder or resin.

【０１４３】次に、集電について説明する。端部集電部
２１−１は、複数の燃料電池セル１１により発電された
電力の他方の引き出し電極部である。ニッケル、ステン
レスなどの金属や、金属でコーティングしたセラミック
スなどを使用した円筒状である。セルチューブ３に、セ
ルチューブ３の燃料ガス排出室５２と反対の側の端部で
ある他端部（上端部）の内周部分で、端部リード膜２３
を挟んで接している。すなわち、端部リード膜２３と
は、その外周部で接続している。また、集電棒２１−２
とも接続している。Next, the current collection will be described. The end current collector 21-1 is the other extraction electrode portion of the electric power generated by the plurality of fuel cells 11. It has a cylindrical shape using a metal such as nickel or stainless steel, or a ceramic coated with a metal. In the cell tube 3, the end lead film 23 is formed on the inner peripheral portion of the other end (upper end) which is the end of the cell tube 3 on the side opposite to the fuel gas discharge chamber 52.
Are in contact with each other. That is, the end lead film 23 is connected at its outer peripheral portion. In addition, current collector 21-2
It is also connected with.

【０１４４】集電棒２１−２は、端部集電部２１−１で
集められる電力の引き出し電極である。ニッケル、ステ
ンレスなどの金属を使用している。そして、その直径が
案内管８における燃料ガス１の出入りの妨げにならない
程度の大きさである棒形状をしている。長さは、端部集
電部２１−１から案内管８が接合している管板Ｂ３５を
有する燃料ガス供給室５３の底部近傍に達する程度であ
る。集電棒２１−２の管板Ｂ３５の側である一端部の側
は、集電ラインＤ３８に接続している。他端部は、複数
の燃料電池セル１０により発電された電力の他方の引き
出し電極部である端部集電部２１−１と接合している。The collector rod 21-2 is an electrode for extracting the electric power collected by the end collector 21-1. Metals such as nickel and stainless steel are used. The diameter of the rod is rod-shaped so that the fuel gas 1 does not get in and out of the guide tube 8. The length is such that it reaches the vicinity of the bottom of the fuel gas supply chamber 53 having the tube plate B35 to which the guide tube 8 is joined from the end current collector 21-1. One end side of the collector rod 21-2, which is the tube plate B35 side, is connected to the collector line D38. The other end is joined to the end current collector 21-1 which is the other extraction electrode of the electric power generated by the plurality of fuel cells 10.

【０１４５】集電ラインＣ３１は、発電部１１で発電さ
れた電力を外部へ引き出すための一方の極の集電線であ
る。発電部１１−リード膜２４−外管保持部３０（金属
製）−集電ラインＣ３１と電気的に接続し、外部へ電力
が取出される。隣接した各セルチューブ３の電極（集電
ラインＣ３１）同士とも接続し、それらを並列又は直列
接続し、最終的に外部へ引き出す集電用の集電線であ
る。外管保持部３０と支持絶縁体３２に挟まれた部分を
金属（白金、金、ニッケルなど）のフエルトとし、その
他の部分（金属フエルト同士を接続する線及び外部への
引出線）を金属（白金、金、ニッケルなど）線とする。
必要に応じて金属ペーストで接続をより確実にさせる。The power collection line C31 is a one-pole power collection line for drawing the power generated by the power generation section 11 to the outside. The power generation unit 11-lead film 24-outer pipe holding unit 30 (made of metal) -electrically connected to the current collection line C31, and electric power is taken out to the outside. It is a current collecting wire for collecting current, which is also connected to the electrodes (current collecting line C31) of adjacent cell tubes 3 and connected in parallel or in series, and finally drawn out to the outside. The portion sandwiched between the outer tube holding portion 30 and the support insulator 32 is made of a metal (platinum, gold, nickel, etc.) felt, and the other portions (lines connecting the metal felts and leads to the outside) are made of metal ( (Platinum, gold, nickel, etc.) wire.
Make the connection more secure with metal paste if necessary.

【０１４６】集電ラインＤ３８は、発電部１１で発電さ
れた電力を外部へ引き出すための他方の極の集電線であ
る。発電部１１−端部リード膜２３−端部集電部２１−
１−集電棒２１−２−集電ラインＤ３２と電気的に接続
し、外部へ電力が取出される。隣接した各セルチューブ
３の電極（集電ラインＤ３２）同士とも接続し、それら
を並列又は直列接続し、最終的に外部へ引き出す集電用
の集電線である。集電棒２１−２と接続する部分を金属
（白金、金、ニッケルなど）のフエルトとし、その他の
部分（金属フエルト同士を接続する線及び外部への引出
線）を金属（白金、金、ニッケルなど）線とする。必要
に応じて金属ペーストで接続をより確実にさせる。The current collection line D38 is a current collection line of the other pole for drawing the electric power generated by the power generation section 11 to the outside. Power generation unit 11-End lead film 23-End current collector 21-
1-collector rod 21-2-electrically connected to collector line D32, and electric power is taken out to the outside. It is a current collecting wire for current collection that is also connected to the electrodes (current collecting line D32) of adjacent cell tubes 3 and connected in parallel or in series, and finally drawn to the outside. The part connected to the collector rod 21-2 is made of a metal (platinum, gold, nickel, etc.) felt, and the other part (a wire connecting the metal felts and a lead wire to the outside) is made of a metal (platinum, gold, nickel, etc.). ) Make a line. Make the connection more secure with metal paste if necessary.

【０１４７】上記集電ラインＣ３１及び集電ラインＤ３
８により集電される電力は、集電ラインＣ３１及び集電
ラインＤ３８のそれぞれに接続された専用の電線により
燃料電池システムの外部へ引き出され、電力として利用
される。Current collecting line C31 and current collecting line D3
The electric power collected by 8 is drawn out of the fuel cell system by a dedicated electric wire connected to each of the collecting line C31 and the collecting line D38, and is used as electric power.

【０１４８】絶縁板３７は、集電ラインＤ３８と燃料ガ
ス供給室５３とを電気的に絶縁するために、燃料ガス供
給室５３内に置かれた絶縁体の板である。アルミナ、マ
グネシア、シリカなどのセラミックス製である。The insulating plate 37 is an insulating plate placed inside the fuel gas supply chamber 53 in order to electrically insulate the current collection line D38 from the fuel gas supply chamber 53. It is made of ceramics such as alumina, magnesia, and silica.

【０１４９】なお、燃料ガス１は、水素、メタン，エタ
ン，プロパン，ブタン，エタノール及び都市ガス等のガ
スと水蒸気との混合ガスである。また、酸化剤ガスは、
酸素、空気、あるいはそれらを含む混合ガスである。The fuel gas 1 is a mixed gas of water vapor and gases such as hydrogen, methane, ethane, propane, butane, ethanol and city gas. Also, the oxidant gas is
It is oxygen, air, or a mixed gas containing them.

【０１５０】次に、本発明である燃料電池システムの第
三の実施の形態の動作に関して、図面を参照して説明す
る。図６〜図７を参照して、このような構成をなす燃料
電池において、酸化剤ガス供給室５１へ外部から酸化剤
ガス２が供給される。酸化剤ガス２は、酸化剤ガス供給
室５１の酸化剤ガス供給口（図示せず）から入り、各燃
料電池セル管の各セルチューブ３へ向けて流れる。そし
て、各セルチューブ３に達し、各セルチューブ３の外周
部に形成された燃料電池セル１０の発電に充分な量が供
給されるように、概ねそれぞれのセルチューブ３の外周
部に沿って移動する。Next, the operation of the third embodiment of the fuel cell system of the present invention will be described with reference to the drawings. 6 to 7, in the fuel cell having such a configuration, oxidant gas 2 is supplied to oxidant gas supply chamber 51 from the outside. The oxidant gas 2 enters from an oxidant gas supply port (not shown) of the oxidant gas supply chamber 51 and flows toward each cell tube 3 of each fuel cell cell tube. Then, each cell tube 3 is reached and moved substantially along the outer peripheral portion of each cell tube 3 so that a sufficient amount of power can be supplied to the fuel cells 10 formed on the outer peripheral portion of each cell tube 3. To do.

【０１５１】一方、燃料ガス１は、燃料ガス供給室５３
へ外部から供給される。燃料ガス１は、燃料ガス供給口
５４から入り、燃料ガス供給室５３中を進む。その際、
燃料電池セル管から排出された高温の使用済みの燃料ガ
ス１が、燃料ガス排出室５２を通過し、その下部にある
燃料ガス供給室５３の新しい燃料ガス１と熱交換を行な
う。新しい燃料ガス１は、熱交換により高温となる。そ
して、各燃料電池セル管の案内管８の取り付け位置にお
いて、燃料ガス１の一部が、各燃料電池セル管へ、案内
管８の一端部から供給される。案内管８を上昇しつつ、
燃料ガス排出室５２の間を通り、更に熱交換を行ない、
より高温になる。On the other hand, the fuel gas 1 is the fuel gas supply chamber 53.
Externally supplied to. The fuel gas 1 enters from the fuel gas supply port 54 and proceeds in the fuel gas supply chamber 53. that time,
The high temperature used fuel gas 1 discharged from the fuel cell tube passes through the fuel gas discharge chamber 52 and exchanges heat with the new fuel gas 1 in the fuel gas supply chamber 53 located below the fuel gas discharge chamber 52. The fresh fuel gas 1 becomes hot due to heat exchange. Then, at the mounting position of the guide tube 8 of each fuel cell cell, a part of the fuel gas 1 is supplied to each fuel cell cell tube from one end of the guide tube 8. Ascending the guide tube 8,
Passing between the fuel gas discharge chambers 52, further heat exchange is performed,
It gets hotter.

【０１５２】燃料ガス１は、更に案内管８の外側を流れ
る燃料ガス１と熱交換をしながら、案内管８の他端部に
達し、そこから排出される。排出された場所は、セルチ
ューブ３の閉塞部分である。燃料ガス１は、そこから、
折り返し、案内管８の外側であってセルチューブ３の内
側をセルチューブ３の一端部の燃料ガス排出室５２との
接合部に向かって流れる。The fuel gas 1 further reaches the other end of the guide tube 8 while exchanging heat with the fuel gas 1 flowing outside the guide tube 8, and is discharged from there. The discharged place is the closed portion of the cell tube 3. Fuel gas 1
It turns back and flows toward the joint with the fuel gas discharge chamber 52 at one end of the cell tube 3 outside the guide tube 8 and inside the cell tube 3.

【０１５３】燃料ガス１はセルチューブ３を進み、セル
チューブ３の発電部１１において、その壁面（側面）内
部へ壁面の外側に向かって拡散し、燃料電池セル１０の
燃料極であるアノードに達する。一方、酸化剤ガス２
は、セルチューブ３の外周面に沿って進み、セルチュー
ブ３の発電部１１において、燃料電池セル１０の空気極
であるカソード側に達する。そして、燃料電池セル１０
において、燃料ガス１と酸化剤ガス２との電気化学的反
応により、発電が行なわれ、電力が発生する。The fuel gas 1 travels through the cell tube 3, and diffuses toward the outside of the wall surface (side surface) of the power generation section 11 of the cell tube 3 toward the anode which is the fuel electrode of the fuel cell unit 10. . On the other hand, oxidant gas 2
Travels along the outer peripheral surface of the cell tube 3 and reaches the cathode side, which is the air electrode of the fuel cell 10, in the power generation section 11 of the cell tube 3. Then, the fuel cell 10
At, the electrochemical reaction between the fuel gas 1 and the oxidant gas 2 causes electric power to be generated to generate electric power.

【０１５４】発電の際、燃料電池セル１０では、その特
性に基づいた、ある大きさの電力が発生すると共に、電
気エネルギーに変換されなかったエネルギーが熱エネル
ギーとなって放出される。熱エネルギーの原因として
は、抵抗分極（電極、電解質、セパレータ等に関する電
気抵抗損）、活性化分極（電極反応に関わる活性化エネ
ルギー）、拡散分極（ガス濃度分布に関わる拡散のエネ
ルギー）等である。その発熱により、燃料電池セル１０
及びその近傍の温度が、燃料電池セル１０の動作温度で
ある９００℃〜１０００℃に維持される。At the time of power generation, in the fuel cell 10, a certain amount of electric power is generated based on its characteristics, and the energy that has not been converted into electric energy is released as thermal energy. The causes of thermal energy are resistance polarization (electrical resistance loss related to electrodes, electrolytes, separators, etc.), activation polarization (activation energy related to electrode reaction), diffusion polarization (diffusion energy related to gas concentration distribution), etc. . Due to the heat generation, the fuel cell 10
And the temperature in the vicinity thereof are maintained at 900 ° C. to 1000 ° C. which is the operating temperature of the fuel cell unit 10.

【０１５５】また、発電が続けば発熱により温度が更に
高温になるが、供給する燃料ガス１及び酸化剤ガス２が
熱量を持ち去る。従って、燃料ガス１及び酸化剤ガス２
の流量、発電量を適切にすることで、動作温度を一定の
範囲に抑えることが可能である。その場合、燃料ガス１
及び酸化剤ガス２の温度は高温になるため、その熱を無
駄にしないため、本発明においては、酸化剤ガス供給室
４３と酸化剤ガス排出室４２とにおいて、熱交換を行な
う。その他の熱エネルギーは、外部の熱交換器にて回収
される。Further, if the power generation continues, the temperature becomes higher due to the heat generation, but the fuel gas 1 and the oxidant gas 2 to be supplied carry away the amount of heat. Therefore, the fuel gas 1 and the oxidant gas 2
It is possible to keep the operating temperature within a certain range by adjusting the flow rate and the amount of power generation. In that case, fuel gas 1
Since the temperature of the oxidant gas 2 is high and the heat thereof is not wasted, heat exchange is performed between the oxidant gas supply chamber 43 and the oxidant gas discharge chamber 42 in the present invention. Other heat energy is recovered by an external heat exchanger.

【０１５６】発電部１１を通過した高温の使用済み燃料
ガス１（発電で発生した水蒸気を含む）は、外管保持部
３０のガス細管４１を通り、燃料ガス排出室５２に達
し、そこから排出される。その使用済み燃料ガス１は、
燃料ガス排出室５２を流通するに際して、燃料ガス排出
室５２の下側（燃料ガス供給室５３）及び内部（案内管
８）を通る低温の新しい燃料ガス１と熱交換を行なう。
そして、自らは、低温となり、外部へ排出される。The high temperature spent fuel gas 1 (including water vapor generated by power generation) that has passed through the power generation section 11 passes through the gas narrow tube 41 of the outer tube holding section 30 and reaches the fuel gas discharge chamber 52, from which it is discharged. To be done. The spent fuel gas 1 is
When flowing through the fuel gas discharge chamber 52, heat is exchanged with the low temperature new fuel gas 1 passing through the lower side of the fuel gas discharge chamber 52 (fuel gas supply chamber 53) and the inside (guide pipe 8).
Then, it becomes a low temperature and is discharged to the outside.

【０１５７】発電部１１を通過した高温の使用済み酸化
剤ガス２は、セルチューブ３のある領域から酸化剤ガス
供給室５１の出口付近へ移動し、そこで集められて排出
される。その際、酸化剤ガス２の熱エネルギーは、外部
の熱交換器にて回収される。The high temperature used oxidant gas 2 that has passed through the power generation section 11 moves from a certain area of the cell tube 3 to the vicinity of the outlet of the oxidant gas supply chamber 51, where it is collected and discharged. At that time, the thermal energy of the oxidant gas 2 is recovered by an external heat exchanger.

【０１５８】以上の動作により、本発明の燃料電池シス
テムは、従来型のヘッダ（図８、１１０）を使用せず
に、発電を行なうことが可能となる。With the above operation, the fuel cell system of the present invention can generate electricity without using the conventional header (110 in FIG. 8).

【０１５９】本発明により、従来のヘッダ部（図８、１
１０）に代り、燃料電池セル管にガスを供給する部材
が、小型軽量化している。すなわち、加工が容易で、大
型化の場合でも重量が増加しない燃料電池セル管にガス
を供給する部材を利用することが可能となる。According to the present invention, the conventional header portion (see FIGS.
Instead of 10), the member for supplying gas to the fuel cell tube is smaller and lighter. That is, it is possible to use a member that supplies gas to the fuel cell tube that is easy to process and whose weight does not increase even when the size is increased.

【０１６０】また、案内管８は、ガスリークの問題が発
生しなければ、必ずしもセルチューブと正確に同軸を成
して設置される必要はない。従って、従来のヘッダ部で
求められていた案内管８の接合部の位置と、セルチュー
ブ３の接合部の位置との厳密な位置合わせが、必ずしも
必要なくなる。加工精度を下げることが出来、製作コス
トを低減できる。それに伴い、納期も短縮できる。Further, the guide tube 8 does not have to be installed exactly coaxially with the cell tube unless the problem of gas leak occurs. Therefore, the strict alignment between the position of the joint portion of the guide tube 8 and the position of the joint portion of the cell tube 3, which is required in the conventional header portion, is not necessarily required. The processing accuracy can be lowered and the manufacturing cost can be reduced. Along with that, delivery time can be shortened.

【０１６１】また、本発明の実施例では、燃料電池セル
管を上側、ガス供給室（従来のヘッダ）を下側にしてい
るが、逆向き（燃料電池セル管を下側、ガス供給室（従
来のヘッダ）を上側）で実施することも可能である。In the embodiment of the present invention, the fuel cell cell pipe is on the upper side and the gas supply chamber (conventional header) is on the lower side, but in the opposite direction (the fuel cell cell pipe is on the lower side, the gas supply chamber ( It is also possible to implement the conventional header) on the upper side).

【０１６２】上記各実施例では、燃料ガス１あるいは酸
化剤ガス２を一方の方向に流す例をあげている。しか
し、本発明は燃料電池セルの燃料極、電解質、空気極の
積層順序を逆にすることにより、反対の方向へ流すこと
によっても実施可能である。In each of the above embodiments, the fuel gas 1 or the oxidant gas 2 is supplied in one direction. However, the present invention can also be carried out by reversing the stacking order of the fuel electrode, the electrolyte, and the air electrode of the fuel cell so that they flow in the opposite directions.

【０１６３】また、実施例１において、酸化剤ガス２を
セルチューブ３の内側に、そして燃料ガス１をセルチュ
ーブ３の外側に流しているが、逆にする（燃料ガス１を
セルチューブ３の内側に、そして酸化剤ガス２をセルチ
ューブ３の外側に流す）ことも可能である。その場合、
集電の方法については、実施例３の方法（端部集電部２
１−１及び集電棒２１−２を有する集電端子Ａ２１等を
利用）を利用して実施することが可能である。Further, in the first embodiment, the oxidant gas 2 is flown inside the cell tube 3 and the fuel gas 1 is flown outside the cell tube 3, but this is reversed. It is also possible to flow the oxidant gas 2 inside and outside the cell tube 3). In that case,
Regarding the method of collecting current, the method of Example 3 (end current collecting section 2
1-1 and a current collecting terminal A21 having a current collecting rod 21-2) are used.

【０１６４】また、燃料電池セル管における正極と他の
燃料電池セル管の負極とを接合しすることにより、既述
の実施例における並列接続だけでなく、直列接続を行な
うことも可能である。By joining the positive electrode of the fuel cell tube to the negative electrode of another fuel cell tube, not only the parallel connection in the above-described embodiment but also the series connection can be performed.

【０１６５】[0165]

【発明の効果】本発明により、燃料電池セル管を取り付
ける部材を、分割して小型軽量化すると共に、汎用材料
を使用して、容易に作製することが可能となる。また、
本発明により、燃料電池の発電規模の大型化に対して
も、燃料電池セル管を取り付ける部材の追加で対応が出
来、燃料電池の発電電力量を容易に変更することが可能
となる。According to the present invention, the member for attaching the fuel cell tube can be divided into smaller size and lighter weight and can be easily manufactured by using a general-purpose material. Also,
According to the present invention, it is possible to cope with an increase in the power generation scale of the fuel cell by adding a member for attaching the fuel cell cell pipe, and it is possible to easily change the power generation amount of the fuel cell.

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

【図１】本発明である燃料電池システムの第一の実施の
形態の構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a first embodiment of a fuel cell system according to the present invention.

【図２】本発明である燃料電池システムの第一の実施の
形態の構成の詳細を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing the detailed configuration of the first embodiment of the fuel cell system according to the present invention.

【図３】本発明である燃料電池システムの第一の実施の
形態における集電の構成を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a configuration of current collection in the first embodiment of the fuel cell system according to the present invention.

【図４】本発明である燃料電池システムの第二の実施の
形態の構成を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing the configuration of a second embodiment of the fuel cell system according to the present invention.

【図５】本発明である燃料電池システムの第二の実施の
形態の構成の詳細を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing details of the configuration of a second embodiment of the fuel cell system according to the present invention.

【図６】本発明である燃料電池システムの第三の実施の
形態の構成を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing the configuration of a third embodiment of the fuel cell system according to the present invention.

【図７】本発明である燃料電池システムの第三の実施の
形態の構成の詳細を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing details of the configuration of a third embodiment of the fuel cell system according to the present invention.

【図８】従来の技術の実施の形態の概略構成を示す図で
ある。FIG. 8 is a diagram showing a schematic configuration of an embodiment of a conventional technique.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１ 燃料ガス ２ 酸化剤ガス ３ セルチューブ ４ 酸化剤ガス導入管 ５ 酸化剤ガス排出管 ６ 接合リング ７ シールリング ８ 案内管 ９ 基体管 １０ 燃料電池セル０ １１ 発電部 １２ シールキャップ １３ 集電ラインＡ １４ 集電ラインＢ １５ 引出電極Ａ １６ 引出電極Ｂ １７ 端部シール部 １８ 接合シール部 １９ 内管シール部 ２０ 閉塞端部シール部 ２１ 集電端子Ａ ２１−１ 端部集電部 ２１−２ 集電棒 ２３ 端部リード膜 ２４ リード膜 ２５ 内管保持シール部 ２６ 外管補助シール部 ２７ 外管保持シール部 ２８ 管板シール部 ２９ 管板Ａ ３０ 外管保持部 ３１ 集電ラインＣ ３２ 支持絶縁体 ３３ 支持台 ３４ 内管保持部 ３５ 管板Ｂ ３７ 絶縁板 ３８ 集電ラインＤ ３９ 酸化剤ガス供給口 ４０ 断熱材 ４１ ガス細管 ４２ 酸化剤ガス排出室 ４３ 酸化剤ガス供給室 ４５ 支持板 ４７ 酸化剤ガス排出口 ４８ 燃料ガス供給室 ５０ 酸化剤ガス供給管 ５１ 酸化剤ガス供給室 ５２ 燃料ガス排出室 ５３ 燃料ガス供給室 ５４ 燃料ガス供給口 ５５ 燃料ガス排出口 １１０ ヘッダ １１０ａ 仕切板 １１０ｂ 底板 １１０ｃ 供給室 １１０ｄ 排出室 １１１ セルチューブ １１２ 案内管 1 fuel gas 2 Oxidizer gas 3 cell tube 4 Oxidant gas introduction pipe 5 Oxidant gas exhaust pipe 6 joining ring 7 seal ring 8 guide tubes 9 Base tube 10 Fuel cell 0 11 Power Generation Department 12 seal cap 13 Current Collection Line A 14 Current Collection Line B 15 Extraction electrode A 16 Extraction electrode B 17 Edge seal part 18 Joint seal part 19 Inner tube seal part 20 Closed end seal 21 Current collecting terminal A 21-1 End current collector 21-2 Current collector 23 Edge lead film 24 Lead film 25 Inner pipe holding seal 26 Outer tube auxiliary seal part 27 Outer tube holding seal part 28 Tube plate seal 29 Tube Sheet A 30 Outer tube holder 31 Current Collection Line C 32 Support insulator 33 Support 34 Inner pipe holder 35 Tube Sheet B 37 Insulation plate 38 Current Collection Line D 39 Oxidant gas supply port 40 insulation 41 gas capillary 42 Oxidant gas discharge chamber 43 Oxidant gas supply chamber 45 Support plate 47 Oxidant gas outlet 48 Fuel gas supply room 50 Oxidant gas supply pipe 51 Oxidant gas supply chamber 52 Fuel gas discharge chamber 53 Fuel gas supply room 54 Fuel gas supply port 55 Fuel gas outlet 110 header 110a partition plate 110b bottom plate 110c supply room 110d discharge chamber 111 cell tube 112 Guide tube

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 永田 勝巳 長崎県長崎市飽の浦町１番１号 三菱重工 業株式会社長崎造船所内 (72)発明者 池田 浩二 長崎県長崎市飽の浦町１番１号 三菱重工 業株式会社長崎造船所内 (72)発明者 冨田 和男 長崎県長崎市飽の浦町１番１号 三菱重工 業株式会社長崎造船所内 Ｆターム(参考） 5H026 AA02 AA06 CC01 CV02 CX06 5H027 AA02 AA06 CC02    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Katsumi Nagata             1-1 Satinoura Town, Nagasaki City, Nagasaki Prefecture Mitsubishi Heavy Industries             Nagasaki Shipyard Co., Ltd. (72) Inventor Koji Ikeda             1-1 Satinoura Town, Nagasaki City, Nagasaki Prefecture Mitsubishi Heavy Industries             Nagasaki Shipyard Co., Ltd. (72) Inventor Kazuo Tomita             1-1 Satinoura Town, Nagasaki City, Nagasaki Prefecture Mitsubishi Heavy Industries             Nagasaki Shipyard Co., Ltd. F-term (reference) 5H026 AA02 AA06 CC01 CV02 CX06                 5H027 AA02 AA06 CC02

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】第１内管と第１外管とから成る二重管構造
を有し、前記第１外管の外面に燃料電池セルを形成した
燃料電池セル管と、 第２内管と第２外管とから成る二重管構造を有し、第１
ガスを前記第２内管から前記燃料電池セル管へ供給し、
前記燃料電池セル管からの前記第１ガスの排出ガスであ
る排出第１ガスを前記第２外管から排出する第１ガス供
給管と、 前記燃料電池セル管を含み、前記燃料電池セルに第２ガ
スを供給する第２ガス供給室と、を具備し、 前記第１外管の一端部である第１端部は、前記第２外管
の側面に開放されて接合され、 前記第１外管の他端部である第２端部は、前記第２ガス
供給室の内部へ延びて閉塞し、 前記第１内管の一端部である第３端部は、前記第２内管
の側面に開放されて接合され、 前記第１内管の他端部である第４端部は、前記第２端部
の近傍に延びて開放される、 燃料電池システム。1. A fuel cell cell tube having a double tube structure composed of a first inner tube and a first outer tube, wherein a fuel cell is formed on an outer surface of the first outer tube, and a second inner tube. It has a double tube structure consisting of a second outer tube and a first outer tube.
Supplying gas from the second inner tube to the fuel cell cell tube,
A first gas supply pipe that discharges an exhausted first gas that is an exhaust gas of the first gas from the fuel cell pipe from the second outer pipe; A second gas supply chamber for supplying two gases, a first end portion that is one end portion of the first outer tube is opened and joined to a side surface of the second outer tube, and the first outer tube A second end, which is the other end of the pipe, extends and is closed inside the second gas supply chamber, and a third end, which is one end of the first inner pipe, is a side surface of the second inner pipe. A fuel cell system in which a fourth end portion, which is the other end portion of the first inner pipe, is opened and joined to the second end portion and extends in the vicinity of the second end portion and is opened. 【請求項２】第１内管と第１外管とから成る二重管構造
を有し、前記第１外管の外面に燃料電池セルを形成した
燃料電池セル管と、 第２内管と第２外管とから成る二重管構造を有し、第１
ガスを前記第２外管から前記燃料電池セル管へ供給し、
前記燃料電池セル管からの前記第１ガスの排出ガスであ
る排出第１ガスを前記第２内管から排出する第１ガス供
給管と、 前記燃料電池セル管を含み、前記燃料電池セルに第２ガ
スを供給する第２ガス供給室と、 を具備し、 前記第１外管の一端部である第１端部は、前記第２外管
の側面に開放されて接合され、 前記第１外管の他端部である第２端部は、前記第２ガス
供給室の内部へ延びて閉塞し、 前記第１内管の一端部である第３端部は、前記第２内管
の側面に開放されて接合され、 前記第１内管の他端部である第４端部は、前記第２端部
の近傍に延びて開放される、 燃料電池システム。2. A fuel cell cell tube having a double tube structure composed of a first inner tube and a first outer tube, wherein a fuel cell is formed on the outer surface of the first outer tube, and a second inner tube. It has a double tube structure consisting of a second outer tube and a first outer tube.
Supplying gas from the second outer tube to the fuel cell cell tube,
A first gas supply pipe that discharges an exhausted first gas, which is an exhaust gas of the first gas from the fuel battery cell pipe, from the second inner pipe; and a fuel battery cell pipe; A second gas supply chamber that supplies two gases; and a first end, which is one end of the first outer tube, is opened and joined to a side surface of the second outer tube, A second end, which is the other end of the pipe, extends and is closed inside the second gas supply chamber, and a third end, which is one end of the first inner pipe, is a side surface of the second inner pipe. A fuel cell system in which a fourth end portion, which is the other end portion of the first inner pipe, is opened and joined to the second end portion and extends in the vicinity of the second end portion and is opened. 【請求項３】前記第２内管と前記第２外管とは、熱交換
が可能である、 請求項１又は２に記載の燃料電池システム。3. The fuel cell system according to claim 1, wherein the second inner pipe and the second outer pipe are capable of heat exchange. 【請求項４】第１内管と第１外管とから成る二重管構造
を有し、前記第１外管の外面に燃料電池セルを形成した
燃料電池セル管と、 第１ガスを前記燃料電池セル管へ供給する第１ガス供給
室と、 前記燃料電池セル管からの前記第１ガスの排出ガスであ
る排出第１ガスを排出する第１ガス排出室と、 前記燃料電池セル管を含み、前記燃料電池セルに第２ガ
スを供給する第２ガス供給室と、を具備し、 前記第１外管の一端部である第１端部は、前記第１ガス
排出室に開放されて接合され、 前記第１外管の他端部である第２端部は、前記第２ガス
供給室の内部へ延びて閉塞し、 前記第１内管の一端部である第３端部は、前記第１ガス
供給室に開放されて接合され、 前記第１内管の他端部である第４端部は、前記第２端部
の近傍に延びて開放される、 燃料電池システム。4. A fuel cell cell tube having a double tube structure composed of a first inner tube and a first outer tube, wherein a fuel cell is formed on an outer surface of the first outer tube; A first gas supply chamber for supplying to the fuel cell pipe, a first gas discharge chamber for discharging an exhausted first gas which is an exhaust gas of the first gas from the fuel cell pipe, and the fuel cell pipe A second gas supply chamber for supplying a second gas to the fuel cell, the first end being one end of the first outer tube being open to the first gas discharge chamber. The second end, which is the other end of the first outer pipe, is joined and extends into the second gas supply chamber to be closed, and the third end, which is one end of the first inner pipe, The fourth end portion, which is the other end portion of the first inner pipe, is opened and joined to the first gas supply chamber, and the fourth end portion extends to the vicinity of the second end portion and is opened. Fuel cell system. 【請求項５】第１内管と第１外管とから成る二重管構造
を有し、前記第１外管の外面に燃料電池セルを形成した
燃料電池セル管と、 第１ガスを前記燃料電池セル管へ供給する第１ガス供給
室と、 前記燃料電池セル管からの前記第１ガスの排出ガスであ
る排出第１ガスを排出する第１ガス排出室と、 前記燃料電池セル管を含み、前記燃料電池セルに第２ガ
スを供給する第２ガス供給室と、を具備し、 前記第１外管の一端部である第１端部は、前記第１ガス
供給室に開放されて接合され、 前記第１外管の他端部である第２端部は、前記第２ガス
供給室の内部へ延びて閉塞し、 前記第１内管の一端部である第３端部は、前記第１ガス
排出室に開放されて接合され、 前記第１内管の他端部である第４端部は、前記第２端部
の近傍に延びて開放される、 燃料電池システム。5. A fuel cell cell tube having a double tube structure composed of a first inner tube and a first outer tube, wherein a fuel cell is formed on an outer surface of the first outer tube; A first gas supply chamber for supplying to the fuel cell pipe, a first gas discharge chamber for discharging an exhausted first gas which is an exhaust gas of the first gas from the fuel cell pipe, and the fuel cell pipe A second gas supply chamber for supplying a second gas to the fuel cell, the first end being one end of the first outer tube being open to the first gas supply chamber. The second end, which is the other end of the first outer pipe, is joined and extends into the second gas supply chamber to be closed, and the third end, which is one end of the first inner pipe, The fourth end portion, which is the other end portion of the first inner pipe, is opened and joined to the first gas discharge chamber, and the fourth end portion is opened and extends in the vicinity of the second end portion. Fuel cell system. 【請求項６】前記第１ガス供給室と第１ガス排出室と
は、熱交換が可能である、 請求項４又は５に記載の燃料電池システム。6. The fuel cell system according to claim 4, wherein heat exchange is possible between the first gas supply chamber and the first gas discharge chamber. 【請求項７】前記第１ガス及び前記第２ガスのいずれか
一方が燃料ガスであり、他方が酸化剤ガスである、 請求項１乃至６のいずれか一項に記載の燃料電池システ
ム。7. The fuel cell system according to claim 1, wherein one of the first gas and the second gas is a fuel gas and the other is an oxidant gas.