JP2006331977A

JP2006331977A - Fuel cell assembly

Info

Publication number: JP2006331977A
Application number: JP2005157070A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Ashihara; 義浩芦原
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2005-05-30
Filing date: 2005-05-30
Publication date: 2006-12-07
Anticipated expiration: 2025-05-30
Also published as: JP5177945B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel cell assembly which can prevent damages during transportation. <P>SOLUTION: A fuel cell assembly is composed of a housing 2, cell stacks 60a, 60b, 60c and 60d which are placed in the housing 2 and fixed with a plurality of fuel cells 62 and a holding component 90a holding the cell stacks 60a, 60b, 60d and 60d between the cell stacks 60a, 60b, 60c and 60d and the housing 2. This holding component 90a can prevent the vibration of the cell stack 60a, 60b, 60c and 60d and can prevent damages to the cell stacks 60a, 60b, 60c and 60d. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、ハウジング内に、複数の燃料電池セルを配列してなるセルスタックを収容した燃料電池組立体に関する。 The present invention relates to a fuel cell assembly in which a cell stack formed by arranging a plurality of fuel cells in a housing is accommodated.

次世代エネルギーとして、近年、固体高分子形、リン酸形、溶融炭酸塩形及び固体電解質形等の種々の形の燃料電池発電システムが提案されている。特に、固体電解質形燃料電池システムは、作動温度が高いが、発電効率が高い、排熱利用が可能である等の利点を有しており、研究開発が推し進められている。 In recent years, various types of fuel cell power generation systems such as solid polymer type, phosphoric acid type, molten carbonate type, and solid electrolyte type have been proposed as next-generation energy. In particular, the solid oxide fuel cell system has advantages such as high operating temperature, high power generation efficiency, and utilization of exhaust heat, and research and development are being promoted.

固体電解質形燃料電池システムとして、従来、燃料電池セルの一端部を燃料ガスケースの天板に立設し、燃料ガスケース上に複数の燃料電池セルからなる１つのセルスタックを設け、このセルスタックの上方に改質器を設けた燃料電池組立体が知られている（特許文献１参照）。 Conventionally, as a solid oxide fuel cell system, one end of a fuel cell is erected on a top plate of a fuel gas case, and one cell stack composed of a plurality of fuel cells is provided on the fuel gas case. There is known a fuel cell assembly in which a reformer is provided above (see Patent Document 1).

この燃料電池組立体では、複数のセルスタックをそれぞれ複数の燃料ガスケースに立設し、複数のセルスタックの上方にそれぞれ改質器を設けている。一つのセルスタックは、複数の燃料電池セルを一列に配列させて形成されている。ハウジング内には、複数のセルスタックが複数の燃料ガスケース上にそれぞれ立設されている。複数のセルスタックの上方には、複数の改質器がそれぞれ配置されており、各改質器に供給された被改質燃料ガスが改質され、改質された改質燃料ガスが、各改質器から各燃料ガスケースへと移送さるように構成されている。
特開２００５−９３０８１号公報 In this fuel cell assembly, a plurality of cell stacks are erected on a plurality of fuel gas cases, respectively, and reformers are provided above the plurality of cell stacks. One cell stack is formed by arranging a plurality of fuel cells in a row. In the housing, a plurality of cell stacks are erected on a plurality of fuel gas cases, respectively. A plurality of reformers are respectively arranged above the plurality of cell stacks, the reformed fuel gas supplied to each reformer is reformed, and the reformed reformed fuel gas is supplied to each reformer. It is configured to be transferred from the reformer to each fuel gas case.
Japanese Patent Laying-Open No. 2005-93081

しかしながら、従来の燃料電池組立体では、組立体製造工場から実際に運転する場所へ搬送する際の振動や傾斜などにより、セルスタック、改質器、燃料ガスケース等からなる発電ユニットが破損する危険性があった。 However, in a conventional fuel cell assembly, there is a risk that a power generation unit including a cell stack, a reformer, a fuel gas case, etc. may be damaged due to vibration or inclination when transported from an assembly manufacturing factory to a place where the fuel cell assembly is actually operated. There was sex.

即ち、従来の燃料電池組立体では、ハウジング内に配設されかつ複数の燃料電池セルを電気的に接続してなるセルスタックを含む発電ユニットと、ハウジングとが十分に剛な状態で保持固定されていないために、燃料電池組立体の搬送時における振動や組立体の傾斜により、発電ユニットがハウジング内部で振動したり、配設位置がずれるなどして、発電ユニットが破損する危険性があった。 That is, in a conventional fuel cell assembly, a power generation unit including a cell stack disposed in a housing and electrically connecting a plurality of fuel cells is held and fixed in a sufficiently rigid state. Therefore, there is a risk of damage to the power generation unit due to vibration during transportation of the fuel cell assembly or tilting of the assembly, causing the power generation unit to vibrate inside the housing or to shift its position. .

本発明は、搬送時における破損を防止することができる燃料電池組立体を提供することを目的とする。 An object of this invention is to provide the fuel cell assembly which can prevent the failure | damage at the time of conveyance.

本発明の燃料電池組立体は、ハウジングと、該ハウジング内に配設され、かつ複数の燃料電池セルを配列してなるセルスタックと、該セルスタックと前記ハウジングとの間に、前記セルスタックを保持固定する保持部材を配設してなることを特徴とする。 The fuel cell assembly of the present invention includes a housing, a cell stack that is arranged in the housing and in which a plurality of fuel cells are arranged, and the cell stack is disposed between the cell stack and the housing. A holding member for holding and fixing is provided.

このような燃料電池組立体は、セルスタックとハウジングとの間に保持部材を介装することにより、セルスタックをハウジング内に強固に固定した状態を確保できるため、搬送時にセルスタックがハウジング内部で振動したり配設位置がずれたりすることによる破損を防止できる。 In such a fuel cell assembly, a holding member is interposed between the cell stack and the housing, so that a state where the cell stack is firmly fixed in the housing can be secured. It is possible to prevent damage caused by vibration or displacement of the arrangement position.

また、本発明の燃料電池組立体は、前記セルスタックを複数有するとともに、前記セルスタック間に保持部材を配設してなることを特徴とする。このような燃料電池組立体では、セルスタックとハウジングとの間に保持部材と、セルスタック間の保持部材により、セルスタックをより強固に保持固定でき、搬送時に複数のセルスタックが相互に衝突して破損することを防止できる。 The fuel cell assembly of the present invention is characterized in that it has a plurality of the cell stacks and a holding member is disposed between the cell stacks. In such a fuel cell assembly, the cell stack can be more firmly held and fixed by the holding member and the holding member between the cell stacks between the cell stack and the housing, and a plurality of cell stacks collide with each other during transportation. Can be prevented.

さらに、本発明の燃料電池組立体は、前記セルスタックにガスを供給するガス供給手段を有し、該ガス供給手段が、前記保持部材により保持固定されていることを特徴とする。このような燃料電池組立体では、搬送時により振動し破損しやすいガス供給手段が保持部材により保持固定されているため、搬送時におけるガス供給手段の振動等による破損を防止することができる。 Furthermore, the fuel cell assembly of the present invention has gas supply means for supplying gas to the cell stack, and the gas supply means is held and fixed by the holding member. In such a fuel cell assembly, since the gas supply means that vibrates and breaks easily during transportation is held and fixed by the holding member, damage due to vibration of the gas supply means during transportation can be prevented.

また、本発明の燃料電池組立体は、ハウジングと、該ハウジング内に配設され、かつ複数の燃料電池セルを配列してなるセルスタックと、該セルスタックが設けられたガスケースとを有する燃料電池組立体であって、前記ハウジングの内部底面に保持部材を配設するとともに、該保持部材の凹部に前記ガスケースを収容し、該ガスケースを保持固定してなることを特徴とする。このような燃料電池組立体では、ガスケースが保持部材の凹部に収容され、ガスケースをハウジングの内部底面により強固に保持固定できるため、搬送時にガスケースの移動、振動等による破損を防止できる。 The fuel cell assembly of the present invention is a fuel having a housing, a cell stack arranged in the housing and arranged with a plurality of fuel cells, and a gas case provided with the cell stack. In the battery assembly, a holding member is disposed on an inner bottom surface of the housing, the gas case is accommodated in a concave portion of the holding member, and the gas case is held and fixed. In such a fuel cell assembly, since the gas case is housed in the recess of the holding member and the gas case can be firmly held and fixed by the inner bottom surface of the housing, damage due to movement, vibration, etc. of the gas case during transportation can be prevented.

さらに、本発明の燃料電池組立体は、ハウジングと、該ハウジング内に配設され、かつ複数の燃料電池セルを配列してなるセルスタックと、該セルスタックが設けられたガスケースと、前記セルスタック上方に、複数の改質器を有するとともに、該改質器で改質された改質燃料ガスが前記ガスケースに供給される燃料電池組立体であって、前記複数の改質器を保持部材により連結し、該複数の改質器を保持固定してなることを特徴とする。このような燃料電池組立体は、複数の改質器が連結されて保持固定されているため、搬送時における改質器の移動、振動等による破損を防止できる。 Furthermore, the fuel cell assembly of the present invention includes a housing, a cell stack arranged in the housing and arranged with a plurality of fuel cells, a gas case provided with the cell stack, and the cell A fuel cell assembly having a plurality of reformers above the stack and the reformed fuel gas reformed by the reformers being supplied to the gas case, the fuel cell assembly holding the plurality of reformers The plurality of reformers are connected and fixed by members and fixed. In such a fuel cell assembly, since a plurality of reformers are connected and fixed, it is possible to prevent damage due to movement, vibration, etc. of the reformer during transportation.

本発明の燃料電池組立体では、セルスタックをハウジング内に保持固定できるため、搬送時にセルスタックがハウジング内部で振動したり配設位置がずれたりすることによるセルスタック等の破損を防止できる。 In the fuel cell assembly of the present invention, since the cell stack can be held and fixed in the housing, it is possible to prevent damage to the cell stack or the like due to vibration of the cell stack in the housing or displacement of the cell stack during transportation.

また、本発明の燃料電池組立体では、ガスケースをハウジング内の内部底面に配設された保持部材の凹部に収容することにより、ガスケースをハウジングの内部底面により強固に保持固定できるため、搬送時にガスケースの移動、振動等によるセルスタック等の破損を防止できる。 In the fuel cell assembly of the present invention, since the gas case is housed in the recess of the holding member disposed on the inner bottom surface of the housing, the gas case can be firmly held and fixed on the inner bottom surface of the housing. Sometimes it is possible to prevent the cell stack from being damaged due to the movement of the gas case, vibration, or the like.

さらに、本発明の燃料電池組立体では、複数の改質器が連結されて保持固定されているため、搬送時における改質器の移動、振動等によるガス供給系の破損を防止できる。 Furthermore, in the fuel cell assembly of the present invention, since a plurality of reformers are connected and fixed, it is possible to prevent damage to the gas supply system due to movement, vibration, etc. of the reformers during transportation.

以下、本発明の燃料電池組立体の一例を、図を参照して更に詳述する。図１は燃料電池組立体の断面図、図２は燃料電池組立体を上方から見た平面図、図３は図１の燃料電池組立体に使用されている発電ユニット集合体を示す斜面図、図４、５、６は図１のａ−ａ線、ｂ−ｂ線、ｃ−ｃ線に沿った断面図である。 Hereinafter, an example of the fuel cell assembly of the present invention will be described in more detail with reference to the drawings. 1 is a cross-sectional view of a fuel cell assembly, FIG. 2 is a plan view of the fuel cell assembly as viewed from above, and FIG. 3 is a perspective view showing a power generation unit assembly used in the fuel cell assembly of FIG. 4, 5 and 6 are sectional views taken along lines aa, bb and cc in FIG.

図１、２及び図３を参照して説明すると、図示の燃料電池組立体は合金製の略直方体形状のハウジング２を具備している。このハウジング２の６個の外壁面には適宜の断熱材料から形成された断熱壁、即ち上断熱壁４、下断熱壁６、右側断熱壁８、左側断熱壁９、前断熱壁１０及び後断熱壁１１が配設されている。ハウジング２内には発電・燃焼室１２が規定されている。 Referring to FIGS. 1, 2, and 3, the illustrated fuel cell assembly includes a substantially rectangular parallelepiped housing 2 made of an alloy. The six outer wall surfaces of the housing 2 are heat insulating walls formed of an appropriate heat insulating material, that is, the upper heat insulating wall 4, the lower heat insulating wall 6, the right heat insulating wall 8, the left heat insulating wall 9, the front heat insulating wall 10, and the rear heat insulating wall. A wall 11 is provided. A power generation / combustion chamber 12 is defined in the housing 2.

前断熱壁及び／又は後断熱壁は着脱自在或いは開閉自在に装着されており、前断熱壁１０及び／又は後断熱壁１１を離脱或いは開動せしめることによって発電・燃焼室１２内にアクセスすることができる。所望ならば、各断熱壁の外面に金属板製でよい外壁を配設することができる。 The front heat insulation wall and / or the rear heat insulation wall are detachably or removably mounted, and the power generation / combustion chamber 12 can be accessed by detaching or opening the front heat insulation wall 10 and / or the rear heat insulation wall 11. it can. If desired, an outer wall, which may be made of a metal plate, can be disposed on the outer surface of each heat insulating wall.

ハウジング２内の上端部には空気室（ガス室）１６が配設されている。空気室１６は上下方向寸法が比較的小さい直方体形状のケース１７内に規定されている。空気室１６には、発電・燃焼室に向かって空気（酸素含有ガス）を送り込むための空気導入管（ガス供給手段）２２が連通している。空気導入管２２は複数本あり、その形状は円筒や中空板構造などが考えられる。空気導入管２２は後述するセルスタック間に配置されており、セルの下端部において開口し、この開口部から空気が噴出する構造となっている。空気導入管２２はセラミックスなどの耐熱性の高い材料で作製するのが好適である。 An air chamber (gas chamber) 16 is disposed at the upper end of the housing 2. The air chamber 16 is defined in a rectangular parallelepiped case 17 having a relatively small vertical dimension. The air chamber 16 communicates with an air introduction pipe (gas supply means) 22 for sending air (oxygen-containing gas) toward the power generation / combustion chamber. There are a plurality of air introduction pipes 22 and the shape thereof may be a cylinder or a hollow plate structure. The air introduction pipe 22 is disposed between the cell stacks described later, and has an opening at the lower end portion of the cell, and air is ejected from the opening portion. The air introduction tube 22 is preferably made of a material having high heat resistance such as ceramics.

空気室１６には、低温ガス供給管１８からなる低温ガス供給手段が設けられており、この低温ガス供給管１８は、上断熱壁４を貫通し、外部に延設されている。 The air chamber 16 is provided with a low-temperature gas supply means including a low-temperature gas supply pipe 18. The low-temperature gas supply pipe 18 penetrates the upper heat insulating wall 4 and extends to the outside.

この低温ガス供給管１８は、空気室１６内に供給されるガスと同一種、即ち、低温の空気を空気室１６内に供給するものであり、低温ガス供給管１８により供給される空気は、予熱された空気の温度よりも低温である必要がある。特には、室温程度が望ましい。 The low-temperature gas supply pipe 18 supplies the same type of gas as that supplied into the air chamber 16, that is, low-temperature air, into the air chamber 16. The air supplied through the low-temperature gas supply pipe 18 is It must be cooler than the temperature of the preheated air. In particular, about room temperature is desirable.

低温ガス供給管１８は、図２に示すように、発電ユニット５６ａ、５６ｂ、５６ｃ及び５６ｄ、即ち、燃料電池セル集合体の中央部を冷却するような空気室１６の位置に接続されている。言い換えれば、発電ユニット５６ａ、５６ｂ、５６ｃ及び５６ｄ間に配設された空気導入管２２のケース１７側板への開口部集合体中央に対して、対向するケース１７側板の位置に開口するように低温ガス供給管１８が設けられている。 As shown in FIG. 2, the low temperature gas supply pipe 18 is connected to a position of the air chamber 16 that cools the power generation units 56a, 56b, 56c, and 56d, that is, the central portion of the fuel cell assembly. In other words, the air introduction pipe 22 disposed between the power generation units 56a, 56b, 56c, and 56d has a low temperature so as to open at the position of the opposing case 17 side plate with respect to the center of the opening assembly to the case 17 side plate. A gas supply pipe 18 is provided.

ハウジング２の両側部、更に詳しくは右側断熱壁８の内側及び左側断熱壁９の内側には、全体として平板形状である熱交換器２４が配設されている。熱交換器２４の各々は実質上鉛直に延在する中空平板形態のケース２６から構成されている。 A heat exchanger 24 having a flat plate shape as a whole is disposed on both sides of the housing 2, more specifically, inside the right heat insulating wall 8 and inside the left heat insulating wall 9. Each of the heat exchangers 24 is constituted by a case 26 having a hollow flat plate shape extending substantially vertically.

かかるケース２６内にはその横方向中間に位置する仕切板２８が配設されており、ケース２６内は内側に位置する排出路３０と外側に位置する流入路３２とに区画されている。排出路３０内には上下方向に間隔をおいて３枚の仕切壁３４及び３６が配置されている。更に詳述すると、排出路３０内には、その前縁はケース２６の前壁（図示していない）から後方に離隔して位置するがその後縁はケース２６の後壁（図示していない）に接続されている形態の仕切壁３４と、その前縁はケース２６の前壁に接続されているがその後縁はケース２６の後壁から前方に離隔して位置せしめられている仕切壁３６とが交互に配置されており、かくして燃焼ガス排出路３０はジグザグ形態にせしめられている。なお、所望ならばジグザグ形態の流路以外の形態でも良い。 A partition plate 28 located in the middle in the lateral direction is disposed in the case 26, and the inside of the case 26 is partitioned into a discharge path 30 positioned on the inner side and an inflow path 32 positioned on the outer side. Three partition walls 34 and 36 are arranged in the discharge path 30 at intervals in the vertical direction. More specifically, in the discharge passage 30, the front edge is located rearwardly away from the front wall (not shown) of the case 26, but the rear edge is the rear wall (not shown) of the case 26. And a partition wall 36 whose front edge is connected to the front wall of the case 26 but whose rear edge is spaced forward from the rear wall of the case 26. Are alternately arranged, and thus the combustion gas discharge passage 30 is zigzag-shaped. If desired, a form other than the zigzag flow path may be used.

同様に、流入路３２内にも上下方向に間隔をおいて３枚の仕切壁３８及び４０、即ちその前縁はケース２６の前壁（図示していない）から後方に離隔して位置するがその後縁はケース２６の後壁（図示していない）に接続されている形態の仕切壁３８と、その前縁はケース２６の前壁に接続されているがその後縁はケース２６の後壁から前方に離隔して位置せしめられている仕切壁４０とが交互に配置されており、かくして流入路３２もジグザグ形態にせしめられている。なお、所望ならばジグザグ形態の流路以外の形態でも良い。 Similarly, the three partition walls 38 and 40, that is, the front edges thereof are also spaced apart from the front wall (not shown) of the case 26 in the inflow path 32 with a space in the vertical direction. The rear wall is connected to the rear wall (not shown) of the case 26, and the front edge of the partition wall 38 is connected to the front wall of the case 26. The partition walls 40 spaced apart from the front are alternately arranged, and thus the inflow passage 32 is also zigzag-shaped. If desired, a form other than the zigzag flow path may be used.

ケース２６の内側壁の上端部には排出開口４２が形成されており、排出路３０は排出開口４２を介して発電・燃焼室１２と連通せしめられている。図示の実施形態においては、熱交換器２４の各々と発電・燃焼室１２との間には断熱部材４４が配設されているが、かかる断熱部材４４の上端は排出開口４２の下縁と実質上同高乃至これより幾分下方に位置せしめられており、排出開口４２は断熱部材４４の上方に残留せしめられている空間を通して発電・燃焼室１２に連通せしめられている。また、ハウジング２の内部底面にも断熱部材４５が配設されている。 A discharge opening 42 is formed at the upper end of the inner wall of the case 26, and the discharge path 30 is communicated with the power generation / combustion chamber 12 through the discharge opening 42. In the illustrated embodiment, a heat insulating member 44 is disposed between each of the heat exchangers 24 and the power generation / combustion chamber 12, and the upper end of the heat insulating member 44 is substantially the same as the lower edge of the discharge opening 42. The discharge opening 42 is communicated with the power generation / combustion chamber 12 through a space remaining above the heat insulating member 44. A heat insulating member 45 is also disposed on the inner bottom surface of the housing 2.

ケース２６の上壁における外側部には流入開口４８が形成されており、流入路３２はかかる流入開口４８を介して空気室１６に連通せしめられている。熱交換器２４、流入開口４８は、加熱ガス供給手段を構成している。熱交換器２４の各々の後方には上下方向に細長く延びる二重筒体５０（図１にその上端部のみを図示している）が配設されており、かかる二重筒体５０は外側筒部材５２と内側筒部材５４とから構成されている。排出路３０の下端部は外側筒部材５２と内側筒部材５４との間に規定されている排出路の下端部に接続されており、流入路３２の下端部は内側筒部材５４内に規定されている流入路に接続されている。 An inflow opening 48 is formed on the outer side of the upper wall of the case 26, and the inflow path 32 is communicated with the air chamber 16 through the inflow opening 48. The heat exchanger 24 and the inflow opening 48 constitute heated gas supply means. A double cylinder 50 (only the upper end portion thereof is shown in FIG. 1) extending in the vertical direction is disposed behind each of the heat exchangers 24. The double cylinder 50 is an outer cylinder. The member 52 and the inner cylinder member 54 are configured. The lower end of the discharge path 30 is connected to the lower end of the discharge path defined between the outer cylinder member 52 and the inner cylinder member 54, and the lower end of the inflow path 32 is defined in the inner cylinder member 54. Connected to the inflow channel.

上述した発電・燃焼室の下部には４個の発電ユニット５６ａ、５６ｂ、５６ｃ及び５６ｄが配置されている。発電ユニット５６ａ、５６ｂ、５６ｃ及び５６ｄは、夫々、上述した空気導入管２２間に位置せしめられている。言い換えれば、発電ユニット５６ａ、５６ｂ、５６ｃ及び５６ｄ間に、空気導入管２２が配設されている。図１、２と共に、図３を参照して説明を続けると、発電ユニット５６ａは前後方向（図１において紙面に垂直な方向）に細長く延びる直方体形状の燃料ガスケース５８ａを具備している。 Four power generation units 56a, 56b, 56c and 56d are arranged in the lower part of the above-described power generation / combustion chamber. The power generation units 56a, 56b, 56c, and 56d are respectively positioned between the air introduction pipes 22 described above. In other words, the air introduction pipe 22 is disposed between the power generation units 56a, 56b, 56c and 56d. 3 together with FIGS. 1 and 2, the power generation unit 56a includes a rectangular parallelepiped fuel gas case 58a extending in the front-rear direction (direction perpendicular to the paper surface in FIG. 1).

燃料ガス室を規定している燃料ガスケース５８ａの上面上にはセルスタック６０ａが装着されている。セルスタック６０ａは上下方向に細長く延びる板状でかつ柱状の直立セル６２を燃料ガスケース５８ａの長手方向（即ち前後方向）に複数個縦列配置して構成されている。図５に明確に図示する如く、セル６２の各々は電極支持基板６４、内側電極層である燃料極層６６、固体電解質層６８、外側電極層である酸素極層７０、及びインターコネクタ７２から構成されている。 A cell stack 60a is mounted on the upper surface of the fuel gas case 58a that defines the fuel gas chamber. The cell stack 60a is configured by arranging a plurality of plate-like and column-like upright cells 62 extending vertically in the vertical direction in the longitudinal direction of the fuel gas case 58a (that is, the front-rear direction). As clearly shown in FIG. 5, each cell 62 includes an electrode support substrate 64, a fuel electrode layer 66 that is an inner electrode layer, a solid electrolyte layer 68, an oxygen electrode layer 70 that is an outer electrode layer, and an interconnector 72. Has been.

電極支持基板６４は上下方向に細長く延びる板状片であり、平坦な両面と半円形状の両側面を有する。電極支持基板６４にはこれを鉛直方向に貫通する複数個（図示の場合は６個）の燃料ガス通路７４が形成されている。電極支持基板６４の各々は燃料ガスケース５８ａの上壁上に、例えば耐熱性に優れたセラミック接着剤によって接合される。 The electrode support substrate 64 is a plate-like piece that is elongated in the vertical direction, and has both flat surfaces and both sides of a semicircular shape. The electrode support substrate 64 is formed with a plurality (six in the illustrated example) of fuel gas passages 74 penetrating the electrode support substrate 64 in the vertical direction. Each of the electrode support substrates 64 is bonded to the upper wall of the fuel gas case 58a by, for example, a ceramic adhesive having excellent heat resistance.

燃料ガスケース５８ａの上壁には図１において紙面に垂直な方向に間隔をおいて左右方向に延びる複数個のスリット（図示していない）が形成されており、電極支持基板６４の各々に形成されている燃料ガス通路７４がスリットの各々に従って燃料ガス室に連通せしめられる。 On the upper wall of the fuel gas case 58a, a plurality of slits (not shown) extending in the left-right direction are formed at intervals in a direction perpendicular to the paper surface in FIG. A fuel gas passage 74 is communicated with the fuel gas chamber according to each of the slits.

インターコネクタ７２は電極支持基板６４の片面上に配設されている。燃料極層６６は電極支持基板６４の他面及び両側面に配設されており、その両端はインターコネクタ７２の両端に接合せしめられている。固体電解質層６８は燃料極層６６の全体を覆うように配設され、その両端はインターコネクタ７２の両端に接合せしめられている。酸素極層７０は、固体電解質層６８の主部上、即ち電極支持基板６４の他面を覆う部分上に配置され、電極支持基板６４を挟んでインターコネクタ７２に対向して位置せしめられている。 The interconnector 72 is disposed on one side of the electrode support substrate 64. The fuel electrode layer 66 is disposed on the other surface and both side surfaces of the electrode support substrate 64, and both ends thereof are joined to both ends of the interconnector 72. The solid electrolyte layer 68 is disposed so as to cover the entire fuel electrode layer 66, and both ends thereof are joined to both ends of the interconnector 72. The oxygen electrode layer 70 is disposed on the main part of the solid electrolyte layer 68, that is, on the portion covering the other surface of the electrode support substrate 64, and is positioned to face the interconnector 72 with the electrode support substrate 64 interposed therebetween. .

セルスタック６０ａにおける隣接するセル６２間には集電部材７６が配設されており、一方のセル６２のインターコネクタ７２と他方のセル６２の酸素極層７０とを接続している。セルスタック６０ａの両端、即ち図５において上端及び下端に位置するセル６２の片面及び他面にも集電部材７６が配設されている。セルスタック６０ａの両端に位置する集電部材７６には導電部材が接続されており、かかる導電部材により、セルスタック６０ａ、６０ｂ、６０ｃ及び６０ｄは相互に直列接続されている。 A current collecting member 76 is disposed between adjacent cells 62 in the cell stack 60a, and connects the interconnector 72 of one cell 62 and the oxygen electrode layer 70 of the other cell 62. Current collecting members 76 are disposed on both ends of the cell stack 60a, that is, on one side and the other side of the cell 62 positioned at the upper end and the lower end in FIG. A conductive member is connected to the current collecting members 76 located at both ends of the cell stack 60a, and the cell stacks 60a, 60b, 60c, and 60d are connected in series to each other by the conductive member.

セル６２について更に詳述すると、電極支持基板６４は燃料ガスを燃料極層６６まで透過させるためにガス透過性であること、そしてまたインターコネクタ７２を介して集電するために導電性であることが要求され、かかる要求を満足する多孔質の導電性セラミック（若しくはサーメット）から形成することができる。 More specifically about the cell 62, the electrode support substrate 64 is gas permeable to allow fuel gas to permeate to the anode layer 66, and is also conductive to collect current through the interconnector 72. Can be formed from a porous conductive ceramic (or cermet) that satisfies such requirements.

燃料極層６６及び／又は固体電解質層６８との同時焼成によりセル６２を製造するためには、鉄属金属成分と特定希土類酸化物とから電極支持基板６４を形成することが好ましい。所要ガス透過性を備えるために開気孔率が３０％以上、特に３５乃至５０％の範囲にあるのが好適であり、その導電率は３００Ｓ／ｃｍ以上、特に４４０Ｓ／ｃｍ以上であるのが好ましい。 In order to manufacture the cell 62 by co-firing with the fuel electrode layer 66 and / or the solid electrolyte layer 68, it is preferable to form the electrode support substrate 64 from the iron group metal component and the specific rare earth oxide. In order to provide the required gas permeability, the open porosity is preferably 30% or more, particularly 35 to 50%, and the conductivity is preferably 300 S / cm or more, particularly 440 S / cm or more. .

燃料極層６６は多孔質の導電性セラミック、例えば希土類元素が固溶しているＺｒＯ_２（安定化ジルコニアを称されている）とＮｉ及び／又はＮｉＯとから形成することができる。 The fuel electrode layer 66 can be formed of a porous conductive ceramic, for example, ZrO ₂ (referred to as stabilized zirconia) in which a rare earth element is dissolved, and Ni and / or NiO.

固体電解質層６８は、電極間の電子の橋渡しをする電解質としての機能を有していると同時に、燃料ガスと空気とのリークを防止するためにガス遮断性を有するものであることが必要であり、通常、３〜１５モル％の希土類元素が固溶したＺｒＯ_２から形成されている。 The solid electrolyte layer 68 has a function as an electrolyte for bridging electrons between electrodes, and at the same time needs to have a gas barrier property in order to prevent leakage between fuel gas and air. In general, it is formed from ZrO ₂ in which ₃ to 15 mol% of a rare earth element is dissolved.

酸素極層７０は所謂ＡＢＯ_３型のペロブスカイト型酸化物からなる導電セラミックから形成することができる。酸素極層７０はガス透過性を有していることが必要であり、開気孔率が２０％以上、特に３０〜５０％の範囲にあることが好ましい。 The oxygen electrode layer 70 can be formed of a conductive ceramic made of a so-called ABO ₃ type perovskite oxide. The oxygen electrode layer 70 needs to have gas permeability, and the open porosity is preferably 20% or more, particularly preferably in the range of 30 to 50%.

インターコネクタ７２は導電性セラミックから形成することができるが、水素ガスでよい燃料ガス及び空気と接触するため、耐還元性及び耐酸化性を有することが必要であり、このためにランタンクロマイト系のペロブスカイト型酸化物（ＬａＣｒＯ_３系酸化物）が好適に使用される。インターコネクタ７２は電極支持基板６４に形成された燃料ガス通路７４を通る燃料ガス及び電極支持基板６４の外側を流動する空気のリークを防止するために緻密質でなければならず、９３％以上、特に９５％以上の相対密度を有していることが望まれる。 Although the interconnector 72 can be formed from a conductive ceramic, it needs to have a reduction resistance and an oxidation resistance in order to come into contact with a fuel gas and air that may be hydrogen gas. A perovskite oxide (LaCrO ₃ oxide) is preferably used. The interconnector 72 must be dense in order to prevent leakage of fuel gas passing through the fuel gas passage 74 formed in the electrode support substrate 64 and air flowing outside the electrode support substrate 64, and is 93% or more. In particular, it is desired to have a relative density of 95% or more.

集電部材７６は弾性を有する金属又は合金から形成された適宜の形状の部材或いは金属繊維又は合金繊維から成るフェルトに所要表面処理を加えた部材から構成できる。 The current collecting member 76 can be constituted by a member having an appropriate shape formed from a metal or alloy having elasticity, or a member obtained by adding a required surface treatment to a felt made of metal fiber or alloy fiber.

そして、本発明の燃料電池組立体では、図１、５、６に示すように、セルスタック６０ａ、６０ｂ、６０ｃ及び６０ｄとハウジング内の断熱部材４４との間にブロック状の保持部材９０ａが配置され、およびセルスタック６０ａ、６０ｂ、６０ｃ及び６０ｄ相互間の間隙部にブロック状の保持部材９０ｂが配置されている。保持部材９０ａは、セルスタック６０ａ、６０ｂ、６０ｃ及び６０ｄの周りを囲むように環状に形成されている。 In the fuel cell assembly of the present invention, as shown in FIGS. 1, 5, and 6, a block-shaped holding member 90a is disposed between the cell stacks 60a, 60b, 60c and 60d and the heat insulating member 44 in the housing. In addition, a block-shaped holding member 90b is disposed in a gap between the cell stacks 60a, 60b, 60c and 60d. The holding member 90a is formed in an annular shape so as to surround the cell stacks 60a, 60b, 60c and 60d.

セルスタック６０ａ、６０ｂ、６０ｃ及び６０ｄとハウジング内の断熱部材４４との間に、保持部材９０ａを配置することにより、即ち、図１に示すように、セルスタック６０ａ、６０ｂ、６０ｃ及び６０ｄの配列方向の両端と断熱部材４４との間、及び図５に示すように、セルの配列方向の両端と断熱部材４４との間に、保持部材９０ａを介装することにより、セルスタック６０ａ、６０ｂ、６０ｃ及び６０ｄが、保持部材９０ａにより外側から内方に保持され、ハウジング内に保持固定され、セルスタックの振動等による破損を防止できる。 By arranging the holding member 90a between the cell stacks 60a, 60b, 60c and 60d and the heat insulating member 44 in the housing, that is, as shown in FIG. 1, the cell stacks 60a, 60b, 60c and 60d are arranged. Cell stacks 60a, 60b, by interposing holding members 90a between both ends in the direction and the heat insulating member 44, and between both ends in the cell arrangement direction and the heat insulating member 44, as shown in FIG. 60c and 60d are held from the outside to the inside by the holding member 90a, and are held and fixed in the housing, so that damage due to vibration or the like of the cell stack can be prevented.

さらに、保持部材９０ａには、空気導入管２２が挿通する貫通孔が形成されており、また、後述する燃料ガス送給管及び被改質ガス供給管が挿通する貫通孔も形成されており、これらの保持部材９０ａの貫通孔を空気導入管２２、燃料ガス送給管及び被改質ガス供給管が挿通している。空気導入管２２、燃料ガス送給管及び被改質ガス供給管は、セルスタック６０ａ、６０ｂ、６０ｃ及び６０ｄに沿って配設されている。これにより、空気導入管２２、燃料ガス送給管及び被改質ガス供給管の振動を防止でき、発電ユニット５６ａ、５６ｂ、５６ｃ及び５６ｄの破損を防止できる。 Furthermore, the holding member 90a is formed with a through hole through which the air introduction pipe 22 is inserted, and a through hole through which a fuel gas supply pipe and a to-be-reformed gas supply pipe described later are inserted, The air introduction pipe 22, the fuel gas supply pipe, and the reformed gas supply pipe are inserted through the through holes of these holding members 90a. The air introduction pipe 22, the fuel gas supply pipe, and the reformed gas supply pipe are disposed along the cell stacks 60a, 60b, 60c, and 60d. Thereby, the vibration of the air introduction pipe 22, the fuel gas supply pipe and the reformed gas supply pipe can be prevented, and the power generation units 56a, 56b, 56c and 56d can be prevented from being damaged.

また、セルスタック６０ａ、６０ｂ、６０ｃ及び６０ｄ相互間の間隙部にブロック状の保持部材９０ｂを介装することにより、セルスタック相互間の振動等による破損を防止できる。この保持部材９０ｂにも、空気導入管２２が挿通する貫通孔が形成されており、この貫通孔を空気導入管２２が挿通している。これにより、空気導入管２２を保持固定することができ、発電ユニット５６ａ、５６ｂ、５６ｃ及び５６ｄの破損を防止することができる。 Further, by interposing the block-shaped holding member 90b in the gaps between the cell stacks 60a, 60b, 60c and 60d, damage due to vibration between the cell stacks can be prevented. The holding member 90b is also formed with a through hole through which the air introduction tube 22 is inserted, and the air introduction tube 22 is inserted through the through hole. Thereby, the air introduction tube 22 can be held and fixed, and the power generation units 56a, 56b, 56c, and 56d can be prevented from being damaged.

さらに、燃料ガスケース５８ａ、５８ｂ、５８ｃ及び５８ｄが、ハウジング２の内部底面に配設された保持部材９０ｃの凹部に埋設固定されており、保持部材９０ｃはハウジングの底面に配置された断熱部材４５上に固定されている。これにより発電ユニット５６ａ、５６ｂ、５６ｃ及び５６ｄは、ハウジング２に固定された状態となっている。 Further, fuel gas cases 58a, 58b, 58c and 58d are embedded and fixed in a recess of a holding member 90c disposed on the inner bottom surface of the housing 2, and the holding member 90c is a heat insulating member 45 disposed on the bottom surface of the housing. It is fixed on the top. As a result, the power generation units 56 a, 56 b, 56 c and 56 d are fixed to the housing 2.

また、保持部材９０ａ、９０ｂと保持部材９０ｃとの間には空間が形成されており、図１で示すように、空気導入管２２の先端は、保持部材９０ａ、９０ｂから突出するように配置されている。これにより、空気導入管２２から供給された空気は、燃料電池セル間に強制的に供給され、発電性能を向上できる。尚、保持部材９０ａについては、図６に示すように、セル配列方向の両側部分は、上記空間部部分にも形成され、保持部材９０ｃまで延設されている。 In addition, a space is formed between the holding members 90a and 90b and the holding member 90c, and as shown in FIG. 1, the tip of the air introduction tube 22 is disposed so as to protrude from the holding members 90a and 90b. ing. Thereby, the air supplied from the air introduction pipe | tube 22 is forcibly supplied between fuel cells, and can improve electric power generation performance. As for the holding member 90a, as shown in FIG. 6, both side portions in the cell arrangement direction are also formed in the space portion and extend to the holding member 90c.

保持部材９０ａ、９０ｂ、９０ｃの材質は特に規定するものではないが、燃料電池セル６２の周囲に密接、或いは接触して配置されることから絶縁性であることが望ましい。また、断熱性が高い方が良い。断熱性が高いことで、燃料電池セル６２から熱が放散し、発電効率が低下することを防止できるからである。耐高温性を有し、かつ絶縁性、低熱伝導性という点から、保持部材９０ａ、９０ｂ、９０ｃは、多孔質セラミックス、セラミックス繊維成形体等の無機材料であることが好ましく、軽量性、加工性等を考慮するとセラミック製断熱材が好適である。 The material of the holding members 90a, 90b, and 90c is not particularly specified, but is preferably insulative because it is disposed in close contact with or in contact with the periphery of the fuel cell 62. Moreover, the one where heat insulation is high is better. This is because heat insulation can be prevented from being dissipated and the power generation efficiency is reduced due to the high heat insulation. The holding members 90a, 90b, and 90c are preferably inorganic materials such as porous ceramics and ceramic fiber molded bodies from the viewpoint of high temperature resistance, insulation, and low thermal conductivity, and are lightweight and workable. In consideration of the above, a ceramic heat insulating material is preferable.

保持部材９０ａ、９０ｂ、９０ｃとして無機材料、特にセラミックス製断熱材から構成することにより、保持部材９０ａ、９０ｂ、９０ｃと燃料電池セル６２とが接触した場合にも短絡を防止できる。特に、セラミックス製断熱材は加工が容易であるため、保持部材９０ａ、９０ｂ、９０ｃの形状が複雑な場合にも容易に対応ができ、また、セラミック製断熱材は軽量であるので、燃料電池組立体の総重量を軽量化することもでき、燃料電池組立体の組立作業の容易化、架台等の構造部材の簡略化等によるコストダウンの効果がある。 By configuring the holding members 90a, 90b, and 90c from an inorganic material, particularly a ceramic heat insulating material, a short circuit can be prevented even when the holding members 90a, 90b, and 90c are in contact with the fuel cell 62. In particular, since the ceramic heat insulating material is easy to process, it can easily cope with a complicated shape of the holding members 90a, 90b, 90c, and the ceramic heat insulating material is lightweight, so that the fuel cell assembly The total weight of the three-dimensional object can be reduced, and there is an effect of cost reduction by facilitating assembly work of the fuel cell assembly, simplification of structural members such as a gantry.

セラミック製断熱材としては、一例をあげれば、シリカ、アルミナ、マグネシア、ジルコニア等の成分、あるいはこれらの混合成分を含むセラミックスの多孔質成形体や、これら材料の短繊維或いは長繊維材を成形した成形断熱材等があるが、保持部材９０ａ、９０ｂ、９０ｃの形状や、耐熱温度等を考慮して、好適のものを選択すれば良い。また、保持部材９０ａ、９０ｂ、９０ｃは全体で一体型である必要はなく、成形性、組立、解体の容易さなどを考慮して複数部材に分割しても良い。また、保持部材９０ａ、９０ｂ、９０ｃの各部材のボルト締め、各部材の嵌合等により組立てても良い。これにより部材全体としての強度や剛性を確保することができる。 As an example of the ceramic heat insulating material, a porous molded body of ceramics containing components such as silica, alumina, magnesia, zirconia, or a mixed component thereof, and short fibers or long fiber materials of these materials were formed. Although there is a molded heat insulating material or the like, a suitable one may be selected in consideration of the shape of the holding members 90a, 90b, and 90c, the heat resistant temperature, and the like. The holding members 90a, 90b, and 90c do not need to be integrated as a whole, and may be divided into a plurality of members in consideration of formability, ease of assembly, and disassembly. Alternatively, the holding members 90a, 90b, and 90c may be assembled by bolting the members, fitting the members, or the like. Thereby, the intensity | strength and rigidity as the whole member are securable.

また、保持部材９０ａ、９０ｂ、９０ｃは、複数のブロック状部材より構成されても良い。例えば、保持部材を上中下に分割し、保持部材９０ｃと、保持部材９０ａのセル配列方向の両側部分と、その他の保持部材９０ａ及び９０ｂとから構成することもできる。これにより、一体型の保持部材で形成する場合に比べ、容易に成形できかつ容易に組立ができるようになる。 Moreover, the holding members 90a, 90b, and 90c may be configured by a plurality of block-shaped members. For example, the holding member can be divided into upper, middle, and lower, and the holding member 90c, both side portions of the holding member 90a in the cell arrangement direction, and other holding members 90a and 90b can be configured. Thereby, compared with the case where it forms with an integral type holding member, it can shape | mold easily and can assemble now easily.

さらに保持部材９０ａ、９０ｂ、９０ｃは、ある程度の弾性的変形が可能となるよう、部材の一部または全体を柔軟性を有する材料で構成しても良い。これにより搬送時の衝撃やセルスタックなどの振動を吸収し、破損の危険性を低減させることができる。柔軟性を有する材料としては、例えばセラミック繊維成形体などが断熱性、絶縁性を備えており好適である。また芯材として無機多孔質成形体を用い、その表面にセラミック繊維成形体を貼付した構造とすることで、強度、剛性にも優れた保持部材を構成することができる。 Furthermore, the holding members 90a, 90b, and 90c may be made of a material having flexibility so that a part or the whole of the members can be elastically deformed to some extent. As a result, it is possible to absorb shocks during transportation and vibrations such as cell stacks and reduce the risk of breakage. As the material having flexibility, for example, a ceramic fiber molded body is suitable because it has heat insulating properties and insulating properties. Moreover, the holding member excellent also in intensity | strength and rigidity can be comprised by setting it as the structure which used the inorganic porous molded object as a core material, and stuck the ceramic fiber molded object on the surface.

図３を参照して説明を続けると、発電ユニット５６ａは、セルスタック６０ａの上方を前後方向に細長く延びる長方体形状（或いは円筒形状）であるのが好都合である改質器７８ａも具備している。改質器７８ａの前面には燃料ガス送給管８０ａ（ガス供給手段）の一端即ち上端が接続されている。 Continuing the description with reference to FIG. 3, the power generation unit 56 a also includes a reformer 78 a that is preferably a rectangular shape (or a cylindrical shape) that is elongated in the front-rear direction above the cell stack 60 a. ing. One end, that is, the upper end of a fuel gas supply pipe 80a (gas supply means) is connected to the front surface of the reformer 78a.

燃料ガス送給管８０ａは下方に延び、次いで湾曲して後方に延び、燃料ガス送給管８０ａの他端は上記燃料ガスケース５８ａの前面に接続されている。改質器７８ａの後面には被改質ガス供給管８２ａの一端が接続されている。被改質ガス供給管８２ａは改質器から下方に延び、ハウジング２の下を通ってハウジング２外に延出している。 The fuel gas supply pipe 80a extends downward, then curves and extends rearward, and the other end of the fuel gas supply pipe 80a is connected to the front surface of the fuel gas case 58a. One end of a reformed gas supply pipe 82a is connected to the rear surface of the reformer 78a. The to-be-reformed gas supply pipe 82a extends downward from the reformer and extends under the housing 2 to the outside of the housing 2.

被改質ガス供給管８２ａは都市ガス等の炭化水素ガスでよい被改質ガス供給源（図示していない）に接続されており、被改質ガス供給管８２ａを介して改質器７８ａに被改質ガスが供給される。改質器７８ａ内には燃料ガスを水素リッチな燃料ガスに改質するための適宜の改質触媒が収容されている。 The to-be-reformed gas supply pipe 82a is connected to a to-be-reformed gas supply source (not shown) which may be a hydrocarbon gas such as city gas, and is connected to the reformer 78a through the to-be-reformed gas supply pipe 82a. A gas to be reformed is supplied. An appropriate reforming catalyst for reforming the fuel gas into a hydrogen-rich fuel gas is accommodated in the reformer 78a.

図示の実施形態においては、改質器７８ａは燃料ガス送給管８０ａを介して燃料ガスケース５８ａに接続され、これによって所要位置に保持されているが、所要ならば、図３に一点鎖線で図示する如く、例えば上記被改質ガス供給管８２ａの下面と燃料ガスケース５８ａの後端部下面或いは後面との間に適宜の支持部材８４ａを付設することもできる。 In the illustrated embodiment, the reformer 78a is connected to the fuel gas case 58a via the fuel gas supply pipe 80a, and is thereby held at a required position. As shown in the figure, for example, an appropriate support member 84a can be provided between the lower surface of the reformed gas supply pipe 82a and the lower surface or rear surface of the rear end portion of the fuel gas case 58a.

図３において説明すると、発電ユニット５６ｃは上述した発電ユニット５６ａと実質上同一であり、発電ユニット５６ｂ及び５６ｄは、発電ユニット５６ａ及び５６ｃに対して前後方向が逆に配置されていること、従って改質器７８ｂ及び７８ｄと燃料ガスケース５８ｂ及び５８ｄとを接続する燃料ガス送給管（図示していない）が後側に配置され、被改質ガス供給管８２ｂ及び８２ｄが改質器から下方に延び、ハウジング２の下を通ってハウジング２外に延出している。 Referring to FIG. 3, the power generation unit 56c is substantially the same as the power generation unit 56a described above, and the power generation units 56b and 56d are disposed in the front-rear direction opposite to the power generation units 56a and 56c. Fuel gas supply pipes (not shown) for connecting the mass devices 78b and 78d and the fuel gas cases 58b and 58d are arranged on the rear side, and the reformed gas supply pipes 82b and 82d are arranged downward from the reformer. It extends under the housing 2 and extends out of the housing 2.

改質器７８ａ、７８ｂ、７８ｃ、７８ｄが、燃料ガス送給管８０ａ、８０ｂ、８０ｃ、８０ｄ、被改質ガス供給管８２ａ、８２ｂ、８２ｃ、８２ｄにより支持された構成であるため、燃料ガス送給管８０ａ、８０ｂ、８０ｃ、８０ｄ、被改質ガス供給管８２ａ、８２ｂ、８２ｃ、８２ｄを保持部材９０aにより保持固定することにより、改質器７８ａ、７８ｂ、７８ｃ、７８ｄの揺動を防止することができ、発電ユニット５６ａ、５６ｂ、５６ｃ、５６ｄの破損を防止することができる。 Since the reformers 78a, 78b, 78c, 78d are supported by the fuel gas supply pipes 80a, 80b, 80c, 80d and the reformed gas supply pipes 82a, 82b, 82c, 82d, The supply pipes 80a, 80b, 80c, 80d and the reformed gas supply pipes 82a, 82b, 82c, 82d are held and fixed by the holding member 90a, thereby preventing the reformers 78a, 78b, 78c, 78d from swinging. It is possible to prevent the power generation units 56a, 56b, 56c, and 56d from being damaged.

上述したとおりの燃料電池組立体においては、被改質ガスが被改質ガス供給管８２ａ、８２ｂ、８２ｃ、８２ｄを介して改質器７８ａ、７８ｂ、７８ｃ及び７８ｄに供給され、改質器７８ａ、７８ｂ、７８ｃ及び７８ｄ内において水素リッチな燃料ガスに改質された後に、燃料ガス送給管８０ａ、８０ｂ、８０ｃ、８０ｄを通して燃料ガスケース５８ａ、５８ｂ、５８ｃ及び５８ｄ内に規定されている燃料ガス室に供給され、次いでセルスタック６０ａ、６０ｂ、６０ｃ及び６０ｄに供給される。 In the fuel cell assembly as described above, the gas to be reformed is supplied to the reformers 78a, 78b, 78c and 78d through the gas to be reformed supply pipes 82a, 82b, 82c and 82d, and the reformer 78a. , 78b, 78c and 78d, the fuel defined in the fuel gas cases 58a, 58b, 58c and 58d through the fuel gas supply pipes 80a, 80b, 80c and 80d after being reformed into hydrogen-rich fuel gas. It is supplied to the gas chamber and then supplied to the cell stacks 60a, 60b, 60c and 60d.

セルスタック６０ａ、６０ｂ、６０ｃ及び６０ｄの各々においては、酸素極において、
１／２Ｏ_２＋２ｅ⁻→Ｏ^２−（固体電解質）
の電極反応が生成され、燃料極において、
Ｏ^２−（固体電解質）＋Ｈ_２→Ｈ_２Ｏ＋２ｅ⁻
の電極反応が生成されて発電される。 In each of the cell stacks 60a, 60b, 60c and 60d, at the oxygen electrode,
1 / 2O ₂ + 2e ⁻ → O ²⁻ (solid electrolyte)
The electrode reaction of
O ²⁻ (solid electrolyte) + H ₂ → H ₂ O + 2e ⁻
The electrode reaction is generated and power is generated.

発電に使用されることなくセルスタック６０ａ、６０ｂ、６０ｃ及び６０ｄから上方に流動した燃料ガス及び空気は、起動時に発電・燃焼室１２内に配設されている点火手段（図示していない）によって点火されて燃焼される。周知の如く、セルスタック６０ａ、６０ｂ、６０ｃ及び６０ｄにおける発電に起因して、そしてまた燃料ガスと空気との燃焼に起因して発電・燃焼室１２内は例えば８００℃程度の高温になる。改質器７８ａ、７８ｂ、７８ｃ及び７８ｄは発電・燃焼室１２内に配設され、セルスタック６０ａ、６０ｂ、６０ｃ及び６０ｄの直ぐ上方に位置せしめられており、燃焼炎によって直接的にも加熱され、かくして発電・燃焼室１２内に生成される高温が被改質ガスの改質に効果的に利用される。 Fuel gas and air that have flown upward from the cell stacks 60a, 60b, 60c and 60d without being used for power generation are ignited by an ignition means (not shown) disposed in the power generation / combustion chamber 12 at the time of startup. It is ignited and burned. As is well known, the power generation / combustion chamber 12 has a high temperature of, for example, about 800 ° C. due to power generation in the cell stacks 60a, 60b, 60c and 60d, and also due to combustion of fuel gas and air. The reformers 78a, 78b, 78c and 78d are disposed in the power generation / combustion chamber 12, and are positioned immediately above the cell stacks 60a, 60b, 60c and 60d, and are directly heated by the combustion flame. Thus, the high temperature generated in the power generation / combustion chamber 12 is effectively used for reforming the reformed gas.

発電・燃焼室１２内に生成された燃焼ガスは熱交換器２４に形成されている排出開口４２から排出路３０に流入し、ジグザグ状に延在する排出路３０を流動した後に二重筒体５０の外側筒部材５２と内側筒部材５４との間に規定されている排出路を通して排出される。燃焼ガスが二重筒体５０における排出路を流動する際には、二重筒体５０における流入路を空気が流動し、燃焼ガスと空気との間で熱交換が行われる。 The combustion gas generated in the power generation / combustion chamber 12 flows into the discharge passage 30 from the discharge opening 42 formed in the heat exchanger 24, and flows through the discharge passage 30 extending in a zigzag shape. 50 is discharged through a discharge passage defined between the outer cylinder member 52 and the inner cylinder member 54. When the combustion gas flows through the discharge path in the double cylinder 50, air flows through the inflow path in the double cylinder 50, and heat exchange is performed between the combustion gas and air.

そしてまた、燃焼ガスが熱交換器２４の排出路３０をジグザグ状に流動せしめられる際には、空気が熱交換器２４の流入路３２をジグザグ状に流動せしめられる。かくして燃焼ガスと空気との間で効果的に熱交換されて空気が予熱される。 Further, when the combustion gas is caused to flow in the exhaust passage 30 of the heat exchanger 24 in a zigzag manner, the air is caused to flow in the inflow passage 32 of the heat exchanger 24 in a zigzag manner. Thus, heat is effectively exchanged between the combustion gas and air to preheat the air.

一方、空気は二重筒体５０の内側筒部材５４内に規定されている流入路を通して熱交換器２４の流入路３２に供給され、熱交換器２４を通過して予熱（加熱）された空気は、空気室１６に一旦貯留され、空気導入管２２を通って燃焼・発電室１２のセルスタック間に供給される。この際、空気導入管２２はセルスタック６０の燃料電池セル６２の上端の燃料ガス通路７４近傍で燃焼する燃焼ガス雰囲気中を通過する。従って、空気室１６の予熱空気はセルスタック６０上部の燃焼領域でさらに加熱され、高温に暖められた空気がセルに供給される。 On the other hand, air is supplied to the inflow path 32 of the heat exchanger 24 through the inflow path defined in the inner cylinder member 54 of the double cylinder 50, and is preheated (heated) through the heat exchanger 24. Is temporarily stored in the air chamber 16 and supplied between the cell stacks of the combustion / power generation chamber 12 through the air introduction pipe 22. At this time, the air introduction pipe 22 passes through the combustion gas atmosphere that burns in the vicinity of the fuel gas passage 74 at the upper end of the fuel cell 62 of the cell stack 60. Accordingly, the preheated air in the air chamber 16 is further heated in the combustion region above the cell stack 60, and the air heated to a high temperature is supplied to the cell.

通常運転時は前記熱交換器２４で予熱された空気が空気室１６に導入され、この空気室１６から空気導入管２２を用いて燃焼・発電室１２へ空気が導入されるが、発電室の温度が想定以上に上昇した場合は、前記熱交換器２４を通らない低温ガス供給管１８を通ってきた低温の空気が空気室１６に導入され、熱交換器２４を通過して予熱された空気と混合されて、空気室１６の空気温度がある程度低下する。この空気を発電室１２、即ち、セルスタック間に供給することにより、通常運転時より温度の低い空気がセルスタック間に導入されるので、発電室１２、即ち燃料電池セルの過度に上昇した温度が低下されるので、発電室内の温度を適宜にコントロールできる良好な燃料電池組立体が提供される。 During normal operation, air preheated by the heat exchanger 24 is introduced into the air chamber 16, and air is introduced from the air chamber 16 into the combustion / power generation chamber 12 using the air introduction pipe 22. When the temperature rises more than expected, the low-temperature air that has passed through the low-temperature gas supply pipe 18 that does not pass through the heat exchanger 24 is introduced into the air chamber 16 and preheated through the heat exchanger 24. And the air temperature of the air chamber 16 is reduced to some extent. By supplying this air between the power generation chambers 12, that is, between the cell stacks, air having a lower temperature than that during normal operation is introduced between the cell stacks. Therefore, a good fuel cell assembly that can appropriately control the temperature in the power generation chamber is provided.

尚、本発明では、複数の改質器７８ａ、７８ｂ、７８ｃ及び７８ｄを有しているため、改質器７８ａ、７８ｂ、７８ｃ及び７８ｄ相互間を、例えば、図７に示すように、板状の保持部材９８により隣設する改質器同士を連結することにより、改質器７８ａ、７８ｂ、７８ｃ及び７８ｄを一体化することができ、改質器７８ａ、７８ｂ、７８ｃ及び７８ｄの振動を防止でき、破損を防止できる。 In the present invention, since a plurality of reformers 78a, 78b, 78c, and 78d are provided, the reformers 78a, 78b, 78c, and 78d are arranged in a plate shape as shown in FIG. By connecting the adjacent reformers by the holding member 98, the reformers 78a, 78b, 78c and 78d can be integrated, and vibration of the reformers 78a, 78b, 78c and 78d is prevented. Can prevent damage.

以上、添付図面を参照して本発明の好適実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変形乃至修正が可能であることは多言するまでもない。 The preferred embodiments of the present invention have been described in detail above with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to such embodiments, and various modifications and corrections can be made without departing from the scope of the present invention. It goes without saying that this is possible.

例えば、セルスタック６０ａ、６０ｂ、６０ｃ及び６０ｄの上方に特定の改質器７８ａ、７８ｂ、７８ｃ及び７８ｄを備えた燃料電池組立体に関連せしめて本発明を説明したが、改質器がセルスタックの上方以外の場合でも、本発明を適用することが出来る。 For example, although the present invention has been described in connection with a fuel cell assembly with specific reformers 78a, 78b, 78c and 78d above the cell stacks 60a, 60b, 60c and 60d, The present invention can also be applied to cases other than above.

また、上記形態では、空気供給管２２により、燃料電池セル６２の外面に空気を供給する場合について説明したが、本発明は、空気供給管により燃料電池セルの内部に空気を供給するようにしても良いことは勿論である。尚、この場合、燃料電池セルの内側には空気極が、外側には燃料極が形成されることは言うまでもない。 In the above embodiment, the case where air is supplied to the outer surface of the fuel cell 62 through the air supply pipe 22 has been described. However, in the present invention, air is supplied into the fuel cell via the air supply pipe. Of course, it is also good. In this case, it goes without saying that an air electrode is formed inside the fuel cell and a fuel electrode is formed outside.

さらに、上記形態では、空気導入管２２により空気をセル６２間に供給したが、特に空気導入管を用いる必要はなく、燃料電池セル６２間に空気を供給できれば良い。その際保持部材９０ａ、９０ｂは、燃料電池セル６２間に空気を供給する妨げとならない形状であれば良い。 Furthermore, in the above embodiment, air is supplied between the cells 62 by the air introduction pipe 22, but it is not necessary to use an air introduction pipe in particular, and it is sufficient that air can be supplied between the fuel cells 62. At this time, the holding members 90 a and 90 b may have a shape that does not hinder the supply of air between the fuel cells 62.

また、複数のセルスタック６０ａ、６０ｂ、６０ｃ及び６０ｄをそれぞれガスケース５８ａ、５８ｂ、５８ｃ、５８ｄに立設した例について説明したが、本発明では、一つのガスケースに複数のセルスタックを設けても良い。また、複数のセルスタックの上方にそれぞれ改質器を配置した例について説明したが、本発明では、複数のセルスタックの上方に一つの改質器を設けた場合であっても良い。さらに、一つのガスケースに複数のセルスタックを設け、複数のセルスタックの上方に一つの改質器を設けた場合であっても良い。 Further, the example in which the plurality of cell stacks 60a, 60b, 60c, and 60d are erected on the gas cases 58a, 58b, 58c, and 58d has been described, but in the present invention, a plurality of cell stacks are provided in one gas case. Also good. Moreover, although the example which has arrange | positioned each reformer above the some cell stack was demonstrated, in this invention, the case where one reformer is provided above the some cell stack may be sufficient. Further, a plurality of cell stacks may be provided in one gas case, and one reformer may be provided above the plurality of cell stacks.

本発明の燃料電池組立体を示す前方断面図。1 is a front sectional view showing a fuel cell assembly of the present invention. 本発明の燃料電池組立体の平面図。The top view of the fuel cell assembly of this invention. 図１の燃料電池組立体に使用されている発電ユニット集合体を示す斜面図。FIG. 2 is a perspective view showing a power generation unit assembly used in the fuel cell assembly of FIG. 1. 図１のａ−ａ線に沿った断面図Sectional drawing along the aa line of FIG. 図１のｂ−ｂ線に沿った断面図。Sectional drawing along the bb line | wire of FIG. 図１のｃ−ｃ線に沿った断面図。Sectional drawing along the cc line | wire of FIG. 改質器同士を保持部材により連結した発電ユニット集合体を示す斜面図。The slope view which shows the electric power generation unit assembly which connected reformers with the holding member.

符号の説明Explanation of symbols

２：ハウジング
１２：発電・燃焼室
２２：空気供給管（ガス供給手段）
５６ａ、５６ｂ、５６ｃ及び５６ｄ：発電ユニット
５８ａ、５８ｂ、５８ｃ及び５８ｄ：燃料ガスケース
６０ａ、６０ｂ、６０ｃ及び６０ｄ：セルスタック
６２：燃料電池セル
７６：集電部材
７８ａ、７８ｂ、７８ｃ及び７８ｄ：改質器
８０ａ、８０ｂ、８０ｃ、８０ｄ：燃料ガス送給管（ガス供給手段）
８２ａ、８２ｂ、８２ｃ、８２ｄ：被改質ガス供給管（ガス供給手段）
９０ａ、９０ｂ、９０ｃ、９８：保持部材 2: Housing 12: Power generation / combustion chamber 22: Air supply pipe (gas supply means)
56a, 56b, 56c and 56d: Power generation units 58a, 58b, 58c and 58d: Fuel gas cases 60a, 60b, 60c and 60d: Cell stack 62: Fuel cell 76: Current collecting members 78a, 78b, 78c and 78d: Modified Quality devices 80a, 80b, 80c, 80d: Fuel gas supply pipe (gas supply means)
82a, 82b, 82c, 82d: Reformed gas supply pipe (gas supply means)
90a, 90b, 90c, 98: holding member

Claims

ハウジングと、該ハウジング内に配設され、かつ複数の燃料電池セルを配列してなるセルスタックと、該セルスタックと前記ハウジングとの間に、前記セルスタックを保持固定する保持部材を配設してなることを特徴とする燃料電池組立体。 A housing, a cell stack that is arranged in the housing and includes a plurality of fuel cells, and a holding member that holds and fixes the cell stack is disposed between the cell stack and the housing. A fuel cell assembly comprising:

前記セルスタックを複数有するとともに、前記セルスタック間に保持部材を配設してなることを特徴とする請求項１記載の燃料電池組立体。 2. The fuel cell assembly according to claim 1, wherein a plurality of the cell stacks are provided and a holding member is disposed between the cell stacks.

前記セルスタックにガスを供給するガス供給手段を有し、該ガス供給手段が、前記保持部材により保持固定されていることを特徴とする請求項１又は２記載の燃料電池組立体。 3. The fuel cell assembly according to claim 1, further comprising gas supply means for supplying gas to the cell stack, wherein the gas supply means is held and fixed by the holding member.

ハウジングと、該ハウジング内に配設され、かつ複数の燃料電池セルを配列してなるセルスタックと、該セルスタックが設けられたガスケースとを有する燃料電池組立体であって、前記ハウジングの内部底面に保持部材を配設するとともに、該保持部材の凹部に前記ガスケースを収容し、該ガスケースを保持固定してなることを特徴とする燃料電池組立体。 A fuel cell assembly having a housing, a cell stack arranged in the housing and arranged with a plurality of fuel cells, and a gas case provided with the cell stack, the interior of the housing A fuel cell assembly comprising: a holding member disposed on a bottom surface; and the gas case is accommodated in a recess of the holding member, and the gas case is held and fixed.

ハウジングと、該ハウジング内に配設され、かつ複数の燃料電池セルを配列してなるセルスタックと、該セルスタックが設けられたガスケースと、前記セルスタック上方に、複数の改質器を有するとともに、該改質器で改質された改質燃料ガスが前記ガスケースに供給される燃料電池組立体であって、前記複数の改質器を保持部材により連結し、該複数の改質器を保持固定してなることを特徴とする燃料電池組立体。 A housing, a cell stack arranged in the housing and arranged with a plurality of fuel cells, a gas case provided with the cell stack, and a plurality of reformers above the cell stack And a fuel cell assembly in which the reformed fuel gas reformed by the reformer is supplied to the gas case, wherein the plurality of reformers are connected by a holding member, and the plurality of reformers A fuel cell assembly, wherein the fuel cell assembly is held and fixed.