以下、図面等を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings and the like.
図１は、本発明の実施形態による燃料電池システム１００の概略構成図である。燃料電池システム１００は、例えば車両等に搭載され、燃料電池スタック１（１ａ，１ｂ）に対して発電に必要となる燃料ガス（アノードガス）及び酸化剤ガス（カソードガス）を供給し、燃料電池スタック１を車両走行用の電動モータ等の電気負荷に応じて発電させるシステムである。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a fuel cell system 100 according to an embodiment of the present invention. The fuel cell system 100 is mounted on, for example, a vehicle, and supplies the fuel gas (anode gas) and the oxidant gas (cathode gas) necessary for power generation to the fuel cell stack 1 (1a, 1b) to supply a fuel cell. This is a system that generates electricity according to the electric load of an electric motor or the like for traveling a vehicle.
図１に示すように、燃料電池システム１００は、第１の燃料電池スタック１ａ、第２の燃料電池スタック１ｂ、後述するガス流路及び補機を内蔵する補機構造体２等から構成される。
As shown in FIG. 1, the fuel cell system 100 is composed of a first fuel cell stack 1a, a second fuel cell stack 1b, a gas flow path described later, an auxiliary machine structure 2 containing an auxiliary machine, and the like. ..
第１及び第２の燃料電池スタック１ａ，１ｂは、それぞれ複数の燃料電池セルユニットを重力方向に積層して構成され、アノードガスとカソードガスの供給を受けて発電する。燃料電池スタック１ａ，１ｂの発電源である個々の燃料電池は、例えば固体酸化物型燃料電池（ＳＯＦＣ）であり、高温で稼働する。
The first and second fuel cell stacks 1a and 1b are configured by stacking a plurality of fuel cell units in the direction of gravity, respectively, and generate electricity by being supplied with an anode gas and a cathode gas. The individual fuel cells that are the power sources of the fuel cell stacks 1a and 1b are, for example, solid oxide fuel cells (SOFCs) and operate at high temperatures.
第１の燃料電池スタック１ａと第２の燃料電池スタック１ｂとは、補機構造体２を介して重力方向に積層されている。即ち、燃料電池システム１００は、重力方向に２段に積層された燃料電池スタック１（１ａ，１ｂ）を含み、積層された第１の燃料電池スタック１ａと第２の燃料電池スタック１ｂとの間には、補機構造体２が介在している。
The first fuel cell stack 1a and the second fuel cell stack 1b are laminated in the direction of gravity via the auxiliary structure 2. That is, the fuel cell system 100 includes the fuel cell stacks 1 (1a, 1b) stacked in two stages in the direction of gravity, and is between the stacked first fuel cell stack 1a and the second fuel cell stack 1b. The auxiliary machine structure 2 is interposed in the fuel cell.
また、第１の燃料電池スタック１ａは、上端側にエンドプレート１１ａを有し、第２の燃料電池スタック１ｂは、下端側にエンドプレート１１ｂを有している。エンドプレート１１ａ，１１ｂは、それぞれ矩形平板状に形成される。エンドプレート１１ａ，は、対向する一対の側面１１１ａに、それぞれボルト用の孔が設けられたフランジ１２ａを２つずつ備える。同様に、エンドプレート１１ｂは、対向する一対の側面１１１ｂに、それぞれボルト用の孔が設けられたフランジ１２ｂを２つずつ備える。フランジ１２ａ，１２ｂは、後述する補機構造体２に設けられたフランジ２２ａ，２２ｂに対向する位置に設けられる。このエンドプレート１１ａに設けられたフランジ１２ａと、補機構造体２に設けられたフランジ２２ａとは、フランジ１２ａ及びフランジ２２ａに設けられたボルト用の孔を貫通する締結部材としての通しボルト２１ａによりボルト締めされる。これにより、第１の燃料電池スタック１ａと補機構造体２とは締結固定される。同様に、エンドプレート１１ｂに設けられたフランジ１２ｂと、補機構造体２に設けられたフランジ２２ｂとは、フランジ１２ｂ及びフランジ２２ｂに設けられたボルト用の孔を貫通する通しボルト２１ｂによりボルト締めされる。これにより、第２の燃料電池スタック１ｂと補機構造体２とは締結固定される。
Further, the first fuel cell stack 1a has an end plate 11a on the upper end side, and the second fuel cell stack 1b has an end plate 11b on the lower end side. The end plates 11a and 11b are each formed in a rectangular flat plate shape. The end plate 11a, each includes two flanges 12a provided with holes for bolts on the pair of side surfaces 111a facing each other. Similarly, the end plate 11b includes two flanges 12b each provided with holes for bolts on the pair of side surfaces 111b facing each other. The flanges 12a and 12b are provided at positions facing the flanges 22a and 22b provided in the auxiliary machine structure 2 described later. The flange 12a provided on the end plate 11a and the flange 22a provided on the auxiliary machine structure 2 are provided by a through bolt 21a as a fastening member penetrating the holes for bolts provided in the flange 12a and the flange 22a. Bolted. As a result, the first fuel cell stack 1a and the auxiliary machine structure 2 are fastened and fixed. Similarly, the flange 12b provided on the end plate 11b and the flange 22b provided on the auxiliary machine structure 2 are bolted by through bolts 21b penetrating the holes for bolts provided in the flange 12b and the flange 22b. Will be done. As a result, the second fuel cell stack 1b and the auxiliary machine structure 2 are fastened and fixed.
補機構造体２は、前面２３、前面２３に接続する第１の側面２４、第１の側面２４に対向する第２の側面２５、前面２３に対向する後面２６、上面２７、底面２８を有する略直方体状の構造体で、金属等により形成される。補機構造体２は、燃料電池システム１００のガス流路と、補機としての燃焼器（排気燃焼器）３及び熱交換器４（図３ａ、図３ｂを参照）とを内蔵する。なお、ここでいう内蔵とは、すべてが補機構造体２の内部にある場合だけでなく、構成部品の一部は補機構造体２の外部に出ているが補機構造体２に固定されているような場合も含む。補機構造体２に内蔵されるガス流路は、補機構造体２の第１の側面２４を介して燃料供給管５、燃焼用燃料供給管５１、空気供給管６、バイパス空気供給管６１に接続し、補機構造体２の底面２８を介して排気管７に接続している。なお、補機構造体２の内部構造の詳細は後述する。
The auxiliary machine structure 2 has a front surface 23, a first side surface 24 connected to the front surface 23, a second side surface 25 facing the first side surface 24, a rear surface 26 facing the front surface 23, an upper surface 27, and a bottom surface 28. It is a substantially rectangular parallelepiped structure and is formed of metal or the like. The auxiliary machine structure 2 includes a gas flow path of the fuel cell system 100, and a combustor (exhaust combustor) 3 and a heat exchanger 4 (see FIGS. 3a and 3b) as auxiliary machines. It should be noted that the term “built-in” as used herein means not only when everything is inside the auxiliary machine structure 2, but also when some of the components are outside the auxiliary machine structure 2, but are fixed to the auxiliary machine structure 2. Including the case where it is done. The gas flow path built in the auxiliary machine structure 2 is a fuel supply pipe 5, a combustion fuel supply pipe 51, an air supply pipe 6, and a bypass air supply pipe 61 via the first side surface 24 of the auxiliary machine structure 2. It is connected to the exhaust pipe 7 via the bottom surface 28 of the auxiliary machine structure 2. The details of the internal structure of the auxiliary machine structure 2 will be described later.
補機構造体２は、前述の通り、第１の燃料電池スタック１ａと第２の燃料電池スタック１ｂとの間に介在し、上面（保持面）２７が第１の燃料電池スタック１ａの底面（接続面）に接し、底面（保持面）２８が第２の燃料電池スタック１ｂの上面（接続面）に接している。また、第１の燃料電池スタック１ａの上面及び第２の燃料電池スタック１ｂの下面は、エンドプレート１１ａ，１１ｂに接している。これにより、第１及び第２の燃料電池スタック１ａ，１ｂは、エンドプレート１１ａ，１１ｂと補機構造体２との間で保持される。このように、補機構造体２は、２つの燃料電池スタック１ａ，１ｂの一方側端部の台座（エンドプレート）としての機能を兼ねている。
As described above, the auxiliary machine structure 2 is interposed between the first fuel cell stack 1a and the second fuel cell stack 1b, and the upper surface (holding surface) 27 is the bottom surface (holding surface) 27 of the first fuel cell stack 1a. The bottom surface (holding surface) 28 is in contact with the upper surface (connection surface) of the second fuel cell stack 1b. Further, the upper surface of the first fuel cell stack 1a and the lower surface of the second fuel cell stack 1b are in contact with the end plates 11a and 11b. As a result, the first and second fuel cell stacks 1a and 1b are held between the end plates 11a and 11b and the auxiliary structure 2. As described above, the auxiliary machine structure 2 also functions as a pedestal (end plate) at one end of the two fuel cell stacks 1a and 1b.
また、補機構造体２は、第１の側面２４と、第１の側面２４に対向する第２の側面２５に、それぞれボルト用の孔が設けられたフランジ２２ａ，２２ｂを２つずつ備える。フランジ２２ａは、補機構造体２の側面２４，２５の上部に設けられ、エンドプレート１１ａのフランジ１２ａと対向するように形成されている。一方、フランジ２２ｂは、補機構造体２の側面２４，２５の下部に設けられ、エンドプレート１１ｂのフランジ１２ｂと対向するように形成されている。前述のとおり、フランジ１２ａとフランジ２２ａ、及びフランジ１２ｂとフランジ２２ｂは、それぞれ通しボルト２１ａ，２１ｂによりボルト締めされ、これにより、第１及び第２の燃料電池スタック１ａ，１ｂと補機構造体２とは締結固定される。即ち、第１及び第２の燃料電池スタック１ａ，１ｂは、エンドプレート１１ａ，１１ｂと補機構造体２との間で保持されるとともに、通しボルト２１ａ，２１ｂにより補機構造体２に締結固定される。このとき、燃料電池スタック１ａ，１ｂは、エンドプレート１１ａ，１１ｂと補機構造体２の間で与圧が付与されるように締結固定される。
Further, the auxiliary machine structure 2 includes two flanges 22a and 22b having holes for bolts on the first side surface 24 and the second side surface 25 facing the first side surface 24, respectively. The flange 22a is provided on the upper portions of the side surfaces 24 and 25 of the auxiliary machine structure 2 and is formed so as to face the flange 12a of the end plate 11a. On the other hand, the flange 22b is provided at the lower part of the side surfaces 24 and 25 of the auxiliary machine structure 2 and is formed so as to face the flange 12b of the end plate 11b. As described above, the flanges 12a and 22a, and the flanges 12b and 22b are bolted by through bolts 21a and 21b, respectively, whereby the first and second fuel cell stacks 1a and 1b and the auxiliary structure 2 are used. Is fastened and fixed. That is, the first and second fuel cell stacks 1a and 1b are held between the end plates 11a and 11b and the auxiliary machine structure 2, and are fastened and fixed to the auxiliary machine structure 2 by through bolts 21a and 21b. Will be done. At this time, the fuel cell stacks 1a and 1b are fastened and fixed so that a pressurization is applied between the end plates 11a and 11b and the auxiliary machine structure 2.
なお、燃料電池スタック１ａ，１ｂと補機構造体２との締結構造は上記の方法に限るものではなく、燃料電池スタック１ａ，１ｂをエンドプレート１１ａ，１１ｂと補機構造体２の間で固定できれば、他の締結部材、例えば、金属バンド、あるいは金属プレートなどを用いてもよい。
The fastening structure between the fuel cell stacks 1a and 1b and the auxiliary machine structure 2 is not limited to the above method, and the fuel cell stacks 1a and 1b are fixed between the end plates 11a and 11b and the auxiliary machine structure 2. If possible, other fastening members, such as metal bands or metal plates, may be used.
燃料供給管５、燃焼用燃料供給管５１、空気供給管６、バイパス空気供給管６１及び排気管７はいずれも補機構造体２外部の配管（外部配管）であり、補機構造体２の外部から補機構造体２内のガス流路に接続している。燃料供給管５は、燃料電池スタック１に供給する燃料ガス（アノードガス）を補機構造体２内のガス流路に供給する配管である。燃焼用燃料供給管５１は、燃料電池システム１００起動時に燃焼器３に供給する燃料ガスを、補機構造体２内のガス流路に供給する配管である。空気供給管６及びバイパス空気供給管６１は、燃料電池スタック１に供給する空気（カソードガス）を補機構造体２内のガス流路に供給する配管である。排気管７は、燃料電池スタック１からのオフガスを外部に排出する配管である。燃料供給管５、燃焼用燃料供給管５１、空気供給管６及びバイパス空気供給管６１は、補機構造体２の第１の側面２４を介して補機構造体２内のガス流路に接続し、排気管７は、補機構造体２の底面２８を介して補機構造体２内のガス流路に接続している。
The fuel supply pipe 5, the combustion fuel supply pipe 51, the air supply pipe 6, the bypass air supply pipe 61, and the exhaust pipe 7 are all pipes (external pipes) outside the auxiliary machine structure 2, and the auxiliary machine structure 2 has. It is connected to the gas flow path in the auxiliary machine structure 2 from the outside. The fuel supply pipe 5 is a pipe that supplies the fuel gas (anodicous gas) supplied to the fuel cell stack 1 to the gas flow path in the auxiliary machine structure 2. The combustion fuel supply pipe 51 is a pipe that supplies the fuel gas supplied to the combustor 3 when the fuel cell system 100 is started to the gas flow path in the auxiliary machine structure 2. The air supply pipe 6 and the bypass air supply pipe 61 are pipes that supply the air (cathode gas) supplied to the fuel cell stack 1 to the gas flow path in the auxiliary machine structure 2. The exhaust pipe 7 is a pipe for discharging the off gas from the fuel cell stack 1 to the outside. The fuel supply pipe 5, the combustion fuel supply pipe 51, the air supply pipe 6, and the bypass air supply pipe 61 are connected to the gas flow path in the auxiliary equipment structure 2 via the first side surface 24 of the auxiliary equipment structure 2. However, the exhaust pipe 7 is connected to the gas flow path in the auxiliary machine structure 2 via the bottom surface 28 of the auxiliary machine structure 2.
図２ａは、補機構造体２と第１の燃料電池スタック１ａとを取り外した状態における、補機構造体２の上面２７方向から見た斜視図（補機構造体２の上面斜視図）である。また、図２ｂは、補機構造体２と第２の燃料電池スタック１ｂとを取り外した状態における、補機構造体２の底面２８方向から見た斜視図（補機構造体２の底面斜視図）である。
FIG. 2a is a perspective view (top perspective view of the auxiliary machine structure 2) seen from the upper surface 27 direction of the auxiliary machine structure 2 in a state where the auxiliary machine structure 2 and the first fuel cell stack 1a are removed. be. Further, FIG. 2b is a perspective view (bottom perspective view of the auxiliary machine structure 2) as viewed from the bottom surface 28 direction of the auxiliary machine structure 2 in a state where the auxiliary machine structure 2 and the second fuel cell stack 1b are removed. ).
補機構造体２は、燃料供給路（アノードガス供給流路）８１、アノード連結路８２、空気供給路（カソードガス供給流路）８３及びカソード連結路８４を内蔵する。燃料供給路８１は、第１の燃料電池スタック１ａに燃料ガスを供給する流路であり、アノード連結路８２は、燃料ガスを第１の燃料電池スタック１ａから第２の燃料電池スタック１ｂに供給する流路である。また、空気供給路８３は、第２の燃料電池スタック１ｂに空気（カソードガス）を供給する流路であり、カソード連結路８４は、カソードガスを第２の燃料電池スタック１ｂから第１の燃料電池スタック１ａに供給する流路である。
The auxiliary machine structure 2 includes a fuel supply path (anode gas supply channel) 81, an anode connecting path 82, an air supply path (cathode gas supply channel) 83, and a cathode connecting path 84. The fuel supply path 81 is a flow path for supplying fuel gas to the first fuel cell stack 1a, and the anode connecting path 82 supplies fuel gas from the first fuel cell stack 1a to the second fuel cell stack 1b. It is a flow path to be fueled. Further, the air supply path 83 is a flow path for supplying air (cathode gas) to the second fuel cell stack 1b, and the cathode connecting path 84 allows the cathode gas to be supplied from the second fuel cell stack 1b to the first fuel. This is a flow path for supplying the battery stack 1a.
図２ａ及び図２ｂに示すように、燃料供給路８１、アノード連結路８２、空気供給路８３及びカソード連結路８４は、補機構造体２の上面２７及び底面２８において開口している。燃料供給路８１、アノード連結路８２及びカソード連結路８４は、補機構造体２と第１の燃料電池スタック１ａとを締結した状態において、補機構造体２の上面２７及び第１の燃料電池スタック１ａの底面（接続面）を介して第１の燃料電池スタック１ａ内のガス流路に連結する。また、アノード連結路８２、空気供給路８３及びカソード連結路８４は、補機構造体２と第２の燃料電池スタック１ｂとを締結した状態において、補機構造体２の底面２８及び第２の燃料電池スタック１ｂの上面（接続面）を介して第２の燃料電池スタック１ｂ内のガス流路に連結する。
As shown in FIGS. 2a and 2b, the fuel supply path 81, the anode connecting path 82, the air supply path 83, and the cathode connecting path 84 are open on the upper surface 27 and the bottom surface 28 of the auxiliary machine structure 2. The fuel supply path 81, the anode connecting path 82, and the cathode connecting path 84 have the upper surface 27 and the first fuel cell of the auxiliary structure 2 in a state where the auxiliary structure 2 and the first fuel cell stack 1a are fastened to each other. It is connected to the gas flow path in the first fuel cell stack 1a via the bottom surface (connection surface) of the stack 1a. Further, the anode connecting path 82, the air supply path 83, and the cathode connecting path 84 have the bottom surface 28 and the second bottom surface 28 of the auxiliary machine structure 2 in a state where the auxiliary machine structure 2 and the second fuel cell stack 1b are fastened to each other. It is connected to the gas flow path in the second fuel cell stack 1b via the upper surface (connecting surface) of the fuel cell stack 1b.
また、補機構造体２は、排ガス流路８５を内蔵し、排ガス流路８５は、補機構造体２の上面２７及び底面２８において開口している。排ガス流路８５は、アノードオフガスが流れるアノードオフガス流路８５１と、カソードオフガスが流れるカソードオフガス流路８５２と、燃焼器３により燃焼された排ガスが流れる燃焼ガス流路８５３とを含む。カソードオフガス流路８５２は、補機構造体２と第１の燃料電池スタック１ａとを締結した状態において、補機構造体２の上面２７及び第１の燃料電池スタック１ａの底面（接続面）を介して第１の燃料電池スタック１ａ内のカソードオフガスが流れる通路に連結する。アノードオフガス流路８５１は、補機構造体２と第２の燃料電池スタック１ｂとを締結した状態において、補機構造体２の底面２８及び第２の燃料電池スタック１ｂの上面（接続面）を介して第２の燃料電池スタック１ｂ内のアノードオフガスが流れる通路に連結する。燃焼ガス流路８５３は、補機構造体２の底面２８を介して排気管７（図１を参照）に連結する。
Further, the auxiliary machine structure 2 has a built-in exhaust gas flow path 85, and the exhaust gas flow path 85 is open on the upper surface 27 and the bottom surface 28 of the auxiliary machine structure 2. The exhaust gas flow path 85 includes an anode off gas flow path 851 through which the anode off gas flows, a cathode off gas flow path 852 through which the cathode off gas flows, and a combustion gas flow path 853 through which the exhaust gas burned by the combustor 3 flows. The cathode off gas flow path 852 has a top surface 27 of the auxiliary machine structure 2 and a bottom surface (connection surface) of the first fuel cell stack 1a in a state where the auxiliary machine structure 2 and the first fuel cell stack 1a are fastened. It is connected to a passage through which the cathode off gas flows in the first fuel cell stack 1a. The anode off-gas flow path 851 has a bottom surface 28 of the auxiliary machine structure 2 and an upper surface (connection surface) of the second fuel cell stack 1b in a state where the auxiliary machine structure 2 and the second fuel cell stack 1b are fastened. It is connected to the passage through which the anode off gas flows in the second fuel cell stack 1b. The combustion gas flow path 853 is connected to the exhaust pipe 7 (see FIG. 1) via the bottom surface 28 of the auxiliary machine structure 2.
このように、補機構造体２に内蔵される燃料供給路８１、アノード連結路８２、空気供給路８３、カソード連結路８４及び排ガス流路８５は、補機構造体２の保持面（上面２７，底面２８）及び燃料電池スタック１の接続面を介して燃料電池スタック１に接続される。これにより、補機構造体２外部の配管から補機構造体２内のガス流路を介して燃料ガス及び空気を燃料電池スタック１に供給し、燃料電池スタック１からのオフガスを補機構造体２内のガス流路を介して外部に排出することができる。
As described above, the fuel supply path 81, the anode connecting path 82, the air supply path 83, the cathode connecting path 84, and the exhaust gas flow path 85 incorporated in the auxiliary machine structure 2 are the holding surfaces (upper surface 27) of the auxiliary machine structure 2. , Bottom surface 28) and the connection surface of the fuel cell stack 1 are connected to the fuel cell stack 1. As a result, fuel gas and air are supplied to the fuel cell stack 1 from the piping outside the auxiliary machine structure 2 via the gas flow path in the auxiliary machine structure 2, and the off gas from the fuel cell stack 1 is supplied to the auxiliary machine structure. It can be discharged to the outside through the gas flow path in 2.
具体的には、外部配管から燃料供給路８１に供給された燃料ガスは、補機構造体２の上面２７を介して第１の燃料電池スタック１ａに供給された後、第１の燃料電池スタック１ａから補機構造体２の上面２７を介してアノード連結路８２に供給される。アノード連結路８２に供給された燃料ガス（アノードガス）は、補機構造体２の底面２８を介して第２の燃料電池スタック１ｂに供給される。第２の燃料電池スタック１ｂに用いられたアノードガスは、アノードオフガスとして第２の燃料電池スタック１ｂから補機構造体２の底面２８を介して排ガス流路８５（アノードオフガス流路８５１）に流入する。アノードオフガス流路８５１に流入したアノードオフガスは、アノードオフガス流路８５１から燃焼器３（図３ａ、図３ｂを参照）に供給される。なお、燃料電池スタック１内のアノード流路には改質触媒が塗られており、これにより、燃料ガスは、燃料電池スタック１内で改質される。
Specifically, the fuel gas supplied from the external pipe to the fuel supply path 81 is supplied to the first fuel cell stack 1a via the upper surface 27 of the auxiliary machine structure 2, and then the first fuel cell stack. It is supplied from 1a to the anode connecting path 82 via the upper surface 27 of the auxiliary machine structure 2. The fuel gas (anode gas) supplied to the anode connecting path 82 is supplied to the second fuel cell stack 1b via the bottom surface 28 of the auxiliary machine structure 2. The anode gas used in the second fuel cell stack 1b flows from the second fuel cell stack 1b as an anode off gas into the exhaust gas flow path 85 (anode off gas flow path 851) through the bottom surface 28 of the auxiliary machine structure 2. do. The anode off gas flowing into the anode off gas flow path 851 is supplied to the combustor 3 (see FIGS. 3a and 3b) from the anode off gas flow path 851. The anode flow path in the fuel cell stack 1 is coated with a reforming catalyst, whereby the fuel gas is reformed in the fuel cell stack 1.
一方、外部配管から空気供給路８３に供給された空気（カソードガス）は、補機構造体２の底面２８を介して第２の燃料電池スタック１ｂに供給された後、第２の燃料電池スタック１ｂから補機構造体２の底面２８を介してカソード連結路８４に供給される。カソード連結路８４に供給された空気（カソードガス）は、補機構造体２の上面２７を介して第１の燃料電池スタック１ａに供給される。第１の燃料電池スタック１ａに用いられたカソードガスは、カソードオフガスとして補機構造体２の上面２７を介して排ガス流路８５（カソードオフガス流路８５２）に流入する。カソードオフガス流路８５２に流入したカソードオフガスは、カソードオフガス流路８５２から燃焼器３（図３ａ、図３ｂを参照）に供給される。
On the other hand, the air (cathode gas) supplied from the external pipe to the air supply path 83 is supplied to the second fuel cell stack 1b via the bottom surface 28 of the auxiliary machine structure 2, and then the second fuel cell stack. It is supplied from 1b to the cathode connecting path 84 via the bottom surface 28 of the auxiliary machine structure 2. The air (cathode gas) supplied to the cathode connecting path 84 is supplied to the first fuel cell stack 1a via the upper surface 27 of the auxiliary structure 2. The cathode gas used in the first fuel cell stack 1a flows into the exhaust gas flow path 85 (cathode off gas flow path 852) as the cathode off gas through the upper surface 27 of the auxiliary structure 2. The cathode-off gas that has flowed into the cathode-off gas flow path 852 is supplied to the combustor 3 (see FIGS. 3a and 3b) from the cathode-off gas flow path 852.
燃焼器３（図３ａ、図３ｂを参照）に供給されたアノードオフガス及びカソードオフガスは、燃焼器３内で混合されて燃焼され、燃焼された排ガスは燃焼ガス流路８５３から補機構造体２の底面２８を介して排気管７（図１を参照）に排出される。
The anode off gas and the cathode off gas supplied to the combustor 3 (see FIGS. 3a and 3b) are mixed and burned in the combustor 3, and the burned exhaust gas is discharged from the combustion gas flow path 853 to the auxiliary structure 2 It is discharged to the exhaust pipe 7 (see FIG. 1) through the bottom surface 28 of the above.
図３ａ及び図３ｂは、補機構造体２内部のガス流路を説明する模式図であり、補機構造体２の内部構成を取り出した図である。図３ａは補機構造体２の上面斜視図、図３ｂは補機構造体２の底面斜視図である。
3a and 3b are schematic views for explaining the gas flow path inside the auxiliary machine structure 2, and are views showing the internal structure of the auxiliary machine structure 2 taken out. FIG. 3a is a top perspective view of the auxiliary machine structure 2, and FIG. 3b is a bottom perspective view of the auxiliary machine structure 2.
図３ａ及び図３ｂに示すように、補機構造体２は、補機としての燃焼器（排気燃焼器）３及び熱交換器４と、ガス供給流路としての燃料供給路８１、アノード連結路８２、空気供給路８３、カソード連結路８４と、排ガス流路８５とを内蔵する。補機構造体２では、これらの補機３，４を収容する空間、ガス供給流路８１～８４、排ガス流路８５を、例えば、鋳造などにより一体的に形成する。
As shown in FIGS. 3a and 3b, the auxiliary machine structure 2 includes a combustor (exhaust combustor) 3 and a heat exchanger 4 as auxiliary machines, a fuel supply path 81 as a gas supply flow path, and an anode connecting path. 82, an air supply path 83, a cathode connecting path 84, and an exhaust gas flow path 85 are incorporated. In the auxiliary machine structure 2, the space for accommodating these auxiliary machines 3 and 4, the gas supply flow paths 81 to 84, and the exhaust gas flow path 85 are integrally formed by, for example, casting.
燃料供給路８１は、燃料供給管５を介して供給される外部からの燃料ガスを第１の燃料電池スタック１ａに供給する第１燃料供給路８１１と、燃料電池システム１００の起動時に、燃料ガスを燃焼器３に供給する燃焼用燃料供給路８１２とを含む。
The fuel supply path 81 is a first fuel supply path 811 that supplies fuel gas from the outside supplied through the fuel supply pipe 5 to the first fuel cell stack 1a, and the fuel gas when the fuel cell system 100 is started. Includes a combustion fuel supply path 812 that supplies fuel to the combustor 3.
第１燃料供給路８１１は、外部から燃料供給管５を介して補機構造体２に供給される燃料ガスを第１の燃料電池スタック１ａに供給するための流路である。第１燃料供給路８１１は、直線部８１１ａと、直線部８１１ａから分岐する２つの湾曲部８１１ｂとを有している。直線部８１１ａの一端は、第１燃料供給路８１１の入口８１１１であり、補機構造体２の第１の側面２４を介して燃料供給管５（図１を参照）に接続している。第１燃料供給路８１１と燃料供給管５とが接続する部分は、フランジ（図示しない）等により固定されている。一方、直線部８１１ａの他端は閉塞されている。２つの湾曲部８１１ｂは、直線部８１１ａの両端付近においてそれぞれ直線部８１１ａから分岐し、湾曲状に伸びている。各湾曲部８１１ｂの直線部８１１ａと接続する側とは反対側の端部は、第１燃料供給路８１１の出口８１１２であり、補機構造体２の上面（保持面）２７を介して第１の燃料電池スタック１ａに接続している。外部から供給される燃料ガスは、入口８１１１から第１燃料供給路８１１に流入し、直線部８１１ａ及び湾曲部８１１ｂを介して出口８１１２から第１の燃料電池スタック１ａに供給される。
The first fuel supply path 811 is a flow path for supplying the fuel gas supplied from the outside to the auxiliary structure 2 via the fuel supply pipe 5 to the first fuel cell stack 1a. The first fuel supply path 811 has a straight portion 811a and two curved portions 811b branching from the straight portion 811a. One end of the straight portion 811a is an inlet 8111 of the first fuel supply path 811 and is connected to the fuel supply pipe 5 (see FIG. 1) via the first side surface 24 of the auxiliary machine structure 2. The portion where the first fuel supply path 811 and the fuel supply pipe 5 are connected is fixed by a flange (not shown) or the like. On the other hand, the other end of the straight portion 811a is closed. The two curved portions 811b are branched from the straight portion 811a in the vicinity of both ends of the straight portion 811a and extend in a curved shape. The end of each curved portion 811b on the side opposite to the side connected to the straight portion 811a is the outlet 8112 of the first fuel supply path 811, and is the first via the upper surface (holding surface) 27 of the auxiliary machine structure 2. It is connected to the fuel cell stack 1a of. The fuel gas supplied from the outside flows into the first fuel supply path 811 from the inlet 8111, and is supplied to the first fuel cell stack 1a from the outlet 8112 via the straight portion 811a and the curved portion 811b.
燃焼用燃料供給路８１２は、燃料電池システム１００の起動時に、燃料ガスを燃焼器３に供給するための流路である。燃焼用燃料供給路８１２の一端（入口）８１２１は、補機構造体２の第１の側面２４を介して燃焼用燃料供給管５１（図１参照）に接続し、他端（出口）は、燃焼器３に接続している。燃料電池システム１００の起動時には、燃焼用燃料供給管５１から燃焼用燃料供給路８１２を介して燃焼器３に燃料ガスが供給される。これにより、燃焼器３内にアノードオフガスが供給されていない燃料電池システム１００の起動時においても、燃焼器３に燃料が供給され、燃焼器３内において空気と燃料の混合ガスが燃焼される。即ち、燃料電池システム１００が暖機される。
The combustion fuel supply path 812 is a flow path for supplying fuel gas to the combustor 3 when the fuel cell system 100 is started. One end (inlet) 8121 of the combustion fuel supply path 812 is connected to the combustion fuel supply pipe 51 (see FIG. 1) via the first side surface 24 of the auxiliary machine structure 2, and the other end (outlet) is It is connected to the combustor 3. When the fuel cell system 100 is started, fuel gas is supplied from the combustion fuel supply pipe 51 to the combustor 3 via the combustion fuel supply path 812. As a result, fuel is supplied to the combustor 3 even when the fuel cell system 100 in which the anode off gas is not supplied into the combustor 3 is started, and the mixed gas of air and fuel is burned in the combustor 3. That is, the fuel cell system 100 is warmed up.
アノード連結路８２は、燃料ガスを第１の燃料電池スタック１ａから第２の燃料電池スタック１ｂに供給するための流路であり、第１の燃料電池スタック１ａ内のアノード流路と第２の燃料電池スタック１ｂ内のアノード流路とを連結する。アノード連結路８２は、第１の燃料電池スタック１ａに接続する２つの湾曲部８２ａと、第２の燃料電池スタック１ｂに接続する２つの湾曲部８２ｂと、湾曲部８２ａと湾曲部８２ｂとを連結する連結部８２ｃとを有している。湾曲部８２ａの一端はアノード連結路８２の入口８２１であり、補機構造体２の上面２７を介して第１の燃料電池スタック１ａに接続している。湾曲部８２ａの他端は連結部８２ｃに接続している。湾曲部８２ｂの一端は、アノード連結路８２の出口８２２であり、補機構造体２の底面２８を介して第２の燃料電池スタック１ｂに接続している。湾曲部８２ｂの他端は連結部８２ｃに接続している。連結部８２ｃは、湾曲部８２ａ，８２ｂ同士、及び湾曲部８２ａと湾曲部８２ｂとを連結するように形成されている。第１燃料供給路８１１から第１の燃料電池スタック１ａに供給された燃料ガスは、アノード連結路８２の入口８２１から湾曲部８２ａに流入し、連結部８２ｃ及び湾曲部８２ｂを介してアノード連結路８２の出口８２２から第２の燃料電池スタック１ｂに供給される。
The anode connecting path 82 is a flow path for supplying fuel gas from the first fuel cell stack 1a to the second fuel cell stack 1b, and is a flow path for supplying fuel gas to the second fuel cell stack 1a and the anode flow path in the first fuel cell stack 1a. It is connected to the anode flow path in the fuel cell stack 1b. The anode connecting path 82 connects the two curved portions 82a connected to the first fuel cell stack 1a, the two curved portions 82b connected to the second fuel cell stack 1b, and the curved portions 82a and the curved portions 82b. It has a connecting portion 82c and a connecting portion 82c. One end of the curved portion 82a is an inlet 821 of the anode connecting path 82, and is connected to the first fuel cell stack 1a via the upper surface 27 of the auxiliary machine structure 2. The other end of the curved portion 82a is connected to the connecting portion 82c. One end of the curved portion 82b is an outlet 822 of the anode connecting path 82, and is connected to the second fuel cell stack 1b via the bottom surface 28 of the auxiliary machine structure 2. The other end of the curved portion 82b is connected to the connecting portion 82c. The connecting portion 82c is formed so as to connect the curved portions 82a and 82b to each other, and the curved portion 82a and the curved portion 82b. The fuel gas supplied from the first fuel supply path 811 to the first fuel cell stack 1a flows into the curved portion 82a from the inlet 821 of the anode connecting path 82, and passes through the connecting portion 82c and the curved portion 82b to the anode connecting path. It is supplied to the second fuel cell stack 1b from the outlet 822 of 82.
空気供給路８３は、外部からの空気（カソードガス）を第２の燃料電池スタック１ｂに供給する流路であり、第１空気供給路８３１と第２空気供給路８３２とを含む。
The air supply path 83 is a flow path for supplying air (cathode gas) from the outside to the second fuel cell stack 1b, and includes a first air supply path 831 and a second air supply path 832.
第１空気供給路８３１は、空気供給管６を介して補機構造体２に供給される外部からの空気を、熱交換器４により熱交換（加熱）して燃料電池スタック１に供給するための流路である。第１空気供給路８３１は、一端（入口）８３１１が補機構造体２の第１の側面２４を介して空気供給管６（図１を参照）に接続し、他端（出口）８３１２は、補機構造体２の底面２８を介して第２の燃料電池スタック１ｂに接続している。なお、第１空気供給路８３１と空気供給管６とが接続する部分は、フランジ（図示しない）等により固定されている。
The first air supply path 831 is for supplying the fuel cell stack 1 with heat exchange (heating) by the heat exchanger 4 from the outside air supplied to the auxiliary structure 2 via the air supply pipe 6. It is a flow path of. In the first air supply path 831, one end (inlet) 8311 is connected to the air supply pipe 6 (see FIG. 1) via the first side surface 24 of the auxiliary structure 2, and the other end (outlet) 8312 is connected. It is connected to the second fuel cell stack 1b via the bottom surface 28 of the auxiliary machine structure 2. The portion where the first air supply path 831 and the air supply pipe 6 are connected is fixed by a flange (not shown) or the like.
また、第１空気供給路８３１は、入口８３１１と出口８３１２との間の中間部分において、熱交換器４に接した状態で熱交換器４の外周を覆うように構成される。これにより、補機構造体２の外部から供給される空気は、第１空気供給路８３１の入口８３１１から第１空気供給路８３１に流入し、中間部分において熱交換器４により熱交換（加熱）され、出口８３１２から第２の燃料電池スタック１ｂに供給される。なお、第１空気供給路８３１は、出口８３１２近傍において後述の第２空気供給路８３２に接続されている。
Further, the first air supply path 831 is configured to cover the outer periphery of the heat exchanger 4 in a state of being in contact with the heat exchanger 4 at the intermediate portion between the inlet 8311 and the outlet 8312. As a result, the air supplied from the outside of the auxiliary machine structure 2 flows into the first air supply path 831 from the inlet 8311 of the first air supply path 831, and heat is exchanged (heated) by the heat exchanger 4 in the intermediate portion. And is supplied to the second fuel cell stack 1b from the outlet 8312. The first air supply path 831 is connected to the second air supply path 832, which will be described later, in the vicinity of the outlet 8312.
第２空気供給路８３２は、外部からバイパス空気供給管６１を介して供給される空気を、熱交換（加熱）せずに燃料電池スタック１に供給するための流路である。第２空気供給路８３２は、一端（入口）８３２１が、補機構造体２の第１の側面２４を介してバイパス空気供給管６１（図１を参照）に接続し、他端（出口）８２２２は、第１空気供給路８３１の出口８３１２近傍に接続している。なお、第２空気供給路８３２とバイパス空気供給管６１とが接続する部分は、フランジ（図示しない）等により固定されている。
The second air supply path 832 is a flow path for supplying the air supplied from the outside through the bypass air supply pipe 61 to the fuel cell stack 1 without heat exchange (heating). In the second air supply path 832, one end (inlet) 8321 is connected to the bypass air supply pipe 61 (see FIG. 1) via the first side surface 24 of the auxiliary structure 2, and the other end (outlet) 8222. Is connected to the vicinity of the outlet 8312 of the first air supply path 831. The portion where the second air supply path 832 and the bypass air supply pipe 61 are connected is fixed by a flange (not shown) or the like.
第２空気供給路８３２は、入口８３２１と出口８３２２との間の中間部分が熱交換器４に接していない。このため、バイパス空気供給管６１から供給された空気は、第２空気供給路８３２の入口８３２１から第２空気供給路８３２に流入し、熱交換（加熱）されずに第１空気供給路８３１に供給される。即ち、第２の燃料電池スタック１ｂには、熱交換（加熱）されていない第２空気供給路８３２からの空気と、熱交換器４により熱交換（加熱）された第１空気供給路８３１内の空気とが混合した空気が供給される。従って、補機構造体２の外部において、燃料電池システム１００の制御部（図示しない）によりバイパス空気供給管６１に供給される空気の量を調節することで、燃料電池スタック１に供給される空気の温度を調節することができる。
In the second air supply path 832, the intermediate portion between the inlet 8321 and the outlet 8322 is not in contact with the heat exchanger 4. Therefore, the air supplied from the bypass air supply pipe 61 flows into the second air supply passage 832 from the inlet 8321 of the second air supply passage 832, and enters the first air supply passage 831 without heat exchange (heating). Be supplied. That is, in the second fuel cell stack 1b, the air from the second air supply path 832 that has not been heat exchanged (heated) and the inside of the first air supply path 831 that has been heat exchanged (heated) by the heat exchanger 4. Air mixed with the air of the above is supplied. Therefore, outside the auxiliary structure 2, the air supplied to the fuel cell stack 1 is adjusted by adjusting the amount of air supplied to the bypass air supply pipe 61 by the control unit (not shown) of the fuel cell system 100. The temperature of the fuel cell can be adjusted.
カソード連結路８４は、空気を第２の燃料電池スタック１ｂから第１の燃料電池スタック１ａに供給するための流路であり、第１の燃料電池スタック１ａ内のカソード流路と第２の燃料電池スタック１ｂ内のカソード流路とを連結する。カソード連結路８４は、一端（入口）８４１が補機構造体２の底面２８を介して第２の燃料電池スタック１ｂに接続し、他端（出口）８４２は、補機構造体２の上面２７を介して第１の燃料電池スタック１ａに接続している。第１及び第２空気供給路８３１，８３２から第２の燃料電池スタック１ｂに供給された空気は、カソード連結路８４の入口８４１からカソード連結路８４に流入し、カソード連結路８４の出口８４２から第１の燃料電池スタック１ａに供給される。
The cathode connection path 84 is a flow path for supplying air from the second fuel cell stack 1b to the first fuel cell stack 1a, and is a flow path for the cathode flow path in the first fuel cell stack 1a and a second fuel. It is connected to the cathode flow path in the battery stack 1b. In the cathode connecting path 84, one end (inlet) 841 is connected to the second fuel cell stack 1b via the bottom surface 28 of the auxiliary machine structure 2, and the other end (outlet) 842 is the upper surface 27 of the auxiliary machine structure 2. It is connected to the first fuel cell stack 1a via. The air supplied from the first and second air supply paths 831,832 to the second fuel cell stack 1b flows into the cathode connection path 84 from the inlet 841 of the cathode connection path 84, and flows from the outlet 842 of the cathode connection path 84. It is supplied to the first fuel cell stack 1a.
図３ａに示すように、カソード連結路８４は、第２の燃料電池スタック１ｂと第１の燃料電池スタック１ａとの間を直線的に連結する。これにより、第２の燃料電池スタック１ｂと第１の燃料電池スタック１ａとの間を連結する経路が最短化され、省スペース化及び部品点数を削減することができる。
As shown in FIG. 3a, the cathode connecting path 84 linearly connects the second fuel cell stack 1b and the first fuel cell stack 1a. As a result, the path connecting the second fuel cell stack 1b and the first fuel cell stack 1a is shortened, and space saving and the number of parts can be reduced.
排ガス流路８５は、アノードオフガスを燃焼器３に供給するアノードオフガス流路８５１と、カソードオフガスを燃焼器３に供給するカソードオフガス流路８５２と、燃焼ガスを補機構造体２外部の排気管７に排出する燃焼ガス流路８５３とを含む。なお、排ガス流路８５上には、燃焼器３及び熱交換器４が配置されている。
The exhaust gas flow path 85 includes an anode off gas flow path 851 that supplies the anode off gas to the combustor 3, a cathode off gas flow path 852 that supplies the cathode off gas to the combustor 3, and an exhaust pipe that supplies the combustion gas to the outside of the auxiliary structure 2. 7 includes a combustion gas flow path 853 discharged to 7. A combustor 3 and a heat exchanger 4 are arranged on the exhaust gas flow path 85.
アノードオフガス流路８５１は、第２の燃料電池スタック１ｂからのアノードオフガスを燃焼器３に供給するための流路である。アノードオフガス流路８５１は、第２の燃料電池スタック１ｂに接続する２つの湾曲部８５１ａと、湾曲部８５１ａと燃焼器３とを連結する連結部８５１ｂとを有している。湾曲部８５１ａの一端はアノードオフガス流路８５１の入口８５１１であり、補機構造体２の底面２８を介して第２の燃料電池スタック１ｂに接続している。湾曲部８５１ａの他端は連結部８５１ｂに接続している。連結部８５１ｂは、一端は閉塞し、他端は燃焼器３に接続されるアノードオフガス流路８５１の出口である。第２の燃料電池スタック１ｂからのアノードオフガスは、アノードオフガス流路８５１の入口８５１１からアノードオフガス流路８５１に流入し、湾曲部８５１ａ及び連結部８５１ｂを介してアノードオフガス流路８５１の出口から燃焼器３に供給される。
The anode off-gas flow path 851 is a flow path for supplying the anode off-gas from the second fuel cell stack 1b to the combustor 3. The anode off-gas flow path 851 has two curved portions 851a connected to the second fuel cell stack 1b, and a connecting portion 851b connecting the curved portion 851a and the combustor 3. One end of the curved portion 851a is an inlet 8511 of the anode off-gas flow path 851, and is connected to the second fuel cell stack 1b via the bottom surface 28 of the auxiliary machine structure 2. The other end of the curved portion 851a is connected to the connecting portion 851b. One end of the connecting portion 851b is closed, and the other end is an outlet of the anode off-gas flow path 851 connected to the combustor 3. The anode off gas from the second fuel cell stack 1b flows into the anode off gas flow path 851 from the inlet 8511 of the anode off gas flow path 851 and burns from the outlet of the anode off gas flow path 851 via the curved portion 851a and the connecting portion 851b. It is supplied to the vessel 3.
カソードオフガス流路８５２は、第１の燃料電池スタック１ａからのカソードオフガスを燃焼器３に供給するための流路である。カソードオフガス流路８５２は、一端（入口）８５２１が補機構造体２の上面２７を介して第１の燃料電池スタック１ａに接続し、他端（出口）は、燃焼器３に接続している。第１の燃料電池スタック１ａからのカソードオフガスは、カソードオフガス流路８５２の入口８５２１からカソードオフガス流路８５２に流入し、カソードオフガス流路８５２の出口から燃焼器３に供給される。
The cathode off gas flow path 852 is a flow path for supplying the cathode off gas from the first fuel cell stack 1a to the combustor 3. In the cathode off gas flow path 852, one end (inlet) 8521 is connected to the first fuel cell stack 1a via the upper surface 27 of the auxiliary structure 2, and the other end (outlet) is connected to the combustor 3. .. The cathode off gas from the first fuel cell stack 1a flows into the cathode off gas flow path 852 from the inlet 8521 of the cathode off gas flow path 852, and is supplied to the combustor 3 from the outlet of the cathode off gas flow path 852.
燃焼器（排気燃焼器）３は、燃料電池スタック１の排ガスを燃焼する補機である。燃焼器３は、アノードオフガス流路８５１、カソードオフガス流路８５２及び燃焼ガス流路８５３と接続している。燃焼器３には、アノードオフガス流路８５１及びカソードオフガス流路８５２からそれぞれアノードオフガス及びカソードオフガスが供給される。燃焼器３に供給されたアノードオフガス及びカソードオフガスは、燃焼器３内で燃焼され、高温の燃焼ガスが生成される。当該燃焼ガスは、燃焼ガス流路８５３に流入する。
The combustor (exhaust combustor) 3 is an auxiliary machine that burns the exhaust gas of the fuel cell stack 1. The combustor 3 is connected to the anode off-gas flow path 851, the cathode off-gas flow path 852, and the combustion gas flow path 853. The anode off gas and the cathode off gas are supplied to the combustor 3 from the anode off gas flow path 851 and the cathode off gas flow path 852, respectively. The anode off gas and the cathode off gas supplied to the combustor 3 are burned in the combustor 3 to generate a high temperature combustion gas. The combustion gas flows into the combustion gas flow path 853.
燃焼ガス流路８５３は、燃焼器３において生成された燃焼ガスを熱交換器４により熱交換させてから外部に排出する流路である。燃焼ガス流路８５３は、一端（入口）８５３１は燃焼器３に接続され、他端（出口）８５３２は補機構造体２の底面２８を介して排気管７（図１を参照）に接続されている。なお、燃焼ガス流路８５３と排気管７とが接続する部分は、フランジ（図示しない）等により固定されている。
The combustion gas flow path 853 is a flow path in which the combustion gas generated in the combustor 3 is heat-exchanged by the heat exchanger 4 and then discharged to the outside. In the combustion gas flow path 853, one end (inlet) 8531 is connected to the combustor 3, and the other end (outlet) 8532 is connected to the exhaust pipe 7 (see FIG. 1) via the bottom surface 28 of the auxiliary machine structure 2. ing. The portion where the combustion gas flow path 853 and the exhaust pipe 7 are connected is fixed by a flange (not shown) or the like.
また、燃焼ガス流路８５３は、入口８５３１と出口８５３２との間に熱交換器４が配置されている。熱交換器４は、燃焼器３において燃焼された燃料電池スタック１の排ガス（燃焼ガス）と、空気供給路８３（第１空気供給路８３１）内の空気とを用いて熱交換することで、燃料電池スタック１に供給される空気を加熱する。燃焼器３により燃焼された排ガス（燃焼ガス）は、燃焼ガス流路８５３を介して熱交換器４に供給され、空気供給路８３（第１空気供給路８３１）内の空気との間で熱交換される。熱交換器４において熱交換された排ガスは燃焼ガス流路８５３を介して排気管７に排出され、排気管７を介して燃料電池システム１００が搭載される車両等の外部に排出される。
Further, in the combustion gas flow path 853, a heat exchanger 4 is arranged between the inlet 8531 and the outlet 8532. The heat exchanger 4 exchanges heat between the exhaust gas (combustion gas) of the fuel cell stack 1 burned in the combustor 3 and the air in the air supply path 83 (first air supply path 831). The air supplied to the fuel cell stack 1 is heated. The exhaust gas (combustion gas) burned by the combustor 3 is supplied to the heat exchanger 4 via the combustion gas flow path 853, and heats with the air in the air supply path 83 (first air supply path 831). Will be exchanged. The exhaust gas that has been heat-exchanged in the heat exchanger 4 is discharged to the exhaust pipe 7 via the combustion gas flow path 853, and is discharged to the outside of the vehicle or the like on which the fuel cell system 100 is mounted via the exhaust pipe 7.
なお、アノード連結路８２及びカソード連結路８４は、補機構造体２の一つの側面である前面２３（図１を参照）寄りの位置に配置され、燃焼器３及び熱交換器４は、補機構造体２の中央の位置に配置されている。このようにアノード連結路８２及びカソード連結路８４を補機構造体２の一つの側面（前面２３）寄りの位置に偏在させて配置することで、補機類を補機構造体２に格納する容積を容易に確保できる。
The anode connecting path 82 and the cathode connecting path 84 are arranged at positions closer to the front surface 23 (see FIG. 1), which is one side surface of the auxiliary machine structure 2, and the combustor 3 and the heat exchanger 4 are supplemented. It is located at the center of the machine structure 2. By arranging the anode connecting path 82 and the cathode connecting path 84 unevenly at a position closer to one side surface (front surface 23) of the auxiliary machine structure 2 in this way, the auxiliary machinery is stored in the auxiliary machine structure 2. The volume can be easily secured.
以上のとおり、本実施形態では、燃料電池スタック１に接続するガス流路と、燃焼器３及び熱交換器４とを第１の燃料電池スタック１ａと第２の燃料電池スタック１ｂとの間に介在する補機構造体２に内蔵させている。
As described above, in the present embodiment, the gas flow path connected to the fuel cell stack 1 and the combustor 3 and the heat exchanger 4 are placed between the first fuel cell stack 1a and the second fuel cell stack 1b. It is built in the intervening auxiliary machine structure 2.
排気燃焼器が積層される２つの燃料電池スタックの一方のみに隣接する位置に配置されている場合、或いはいずれの燃料電池スタックにも隣接しない位置に配置されている場合、燃料電池スタックからの排ガスを排気燃焼器に導く経路が長くなり、燃料電池システム全体が大型化する虞がある。また、燃料電池スタックと排気燃焼器との距離が離れていると、オフガスが排気燃焼器に到達するまで時間がかかり、燃料電池システムの昇温が遅れる虞がある。これに対し、本実施形態では、燃焼器３が、積層する２つの燃料電池スタック１ａ，１ｂの間であって、２つの燃料電池スタック１ａ，１ｂのそれぞれに隣接する位置に配置された補機構造体２に内蔵されている。このため、補機構造体２とは別の位置に燃焼器３を配置した場合に比べ、燃料電池スタック１のオフガスを燃焼器３に導く流路を短縮することができ、燃料電池システム１００の小型化及び昇温の早期化が実現される。
Exhaust gas from the fuel cell stack if the exhaust combustors are located adjacent to only one of the two fuel cell stacks on which they are stacked, or if they are not located adjacent to either fuel cell stack. There is a risk that the entire fuel cell system will become larger due to the longer route leading to the exhaust combustor. Further, if the fuel cell stack and the exhaust combustor are separated from each other, it takes time for the off gas to reach the exhaust combustor, and the temperature rise of the fuel cell system may be delayed. On the other hand, in the present embodiment, the combustor 3 is an auxiliary machine arranged between the two fuel cell stacks 1a and 1b to be stacked and adjacent to each of the two fuel cell stacks 1a and 1b. It is built in the structure 2. Therefore, as compared with the case where the combustor 3 is arranged at a position different from that of the auxiliary machine structure 2, the flow path for guiding the off gas of the fuel cell stack 1 to the combustor 3 can be shortened, and the fuel cell system 100 can be used. Miniaturization and early temperature rise are realized.
また、燃焼器３が、積層する２つの燃料電池スタック１ａ，１ｂの間であって、２つの燃料電池スタック１ａ，１ｂのそれぞれに隣接する位置に配置されているため、燃焼器３の温度が低下しにくく、燃焼器３の温度を保温することができる。
Further, since the combustor 3 is arranged between the two fuel cell stacks 1a and 1b to be stacked and adjacent to each of the two fuel cell stacks 1a and 1b, the temperature of the combustor 3 is raised. It does not easily decrease and can keep the temperature of the combustor 3 warm.
また、熱交換器４も同様に、補機構造体２に内蔵されているため、補機構造体２とは別の位置に熱交換器４を配置した場合に比べ、昇温後の空気（カソードガス）を燃料電池スタック１に導く流路を短縮できる。これにより、燃料電池システム１００の小型化が実現される。
Further, since the heat exchanger 4 is also built in the auxiliary machine structure 2, the air after the temperature rise (as compared with the case where the heat exchanger 4 is arranged at a position different from the auxiliary machine structure 2). The flow path leading the cathode gas) to the fuel cell stack 1 can be shortened. As a result, the fuel cell system 100 can be downsized.
また、ガス流路と、燃焼器３及び熱交換器４とを補機構造体２に内蔵させて一体化しているため、燃料電池システム１００全体の部品点数や組み立て工程数を削減することができる。
Further, since the gas flow path and the combustor 3 and the heat exchanger 4 are incorporated in the auxiliary machine structure 2 and integrated, the number of parts and the number of assembly steps of the entire fuel cell system 100 can be reduced. ..
なお、補機構造体２に内蔵される燃焼器３、熱交換器４及び各ガス流路は、上記の構成に限られるものではない。各ガス流路は、補機構造体２外部の配管と燃料電池スタック１とを接続するものであれば、補機構造体２内におけるガス流路の取り回しは如何なるものでもよい。また、燃料供給路８１、アノード連結路８２、空気供給路８３及びカソード連結路８４は、補機構造体２の前面２３または後面２６寄りの位置に配置し、燃焼器３及び熱交換器４は、補機構造体２の中央の位置に配置することが好ましいが、必ずしもこれに限られない。補機構造体２内における補機類及びガス流路は、どのように配置してもよい。
The combustor 3, the heat exchanger 4, and each gas flow path built in the auxiliary machine structure 2 are not limited to the above configuration. Each gas flow path may be any arrangement of the gas flow path in the auxiliary machine structure 2 as long as it connects the piping outside the auxiliary machine structure 2 and the fuel cell stack 1. Further, the fuel supply path 81, the anode connecting path 82, the air supply path 83 and the cathode connecting path 84 are arranged at positions closer to the front surface 23 or the rear surface 26 of the auxiliary structure 2, and the combustor 3 and the heat exchanger 4 are arranged. , It is preferable to arrange it at the center position of the auxiliary machine structure 2, but it is not always limited to this. Auxiliary equipment and gas flow paths in the auxiliary equipment structure 2 may be arranged in any manner.
また、本実施形態では、補機構造体２に鋳造により燃焼器３、熱交換器４の収容空間及び各ガス流路を一体的に形成しているが、必ずしもこれに限られず、３Ｄプリンタ、切削など既知の如何なる方法を用いてこれらを形成してもよい。
Further, in the present embodiment, the combustor 3, the accommodation space of the heat exchanger 4, and each gas flow path are integrally formed in the auxiliary machine structure 2 by casting, but the present invention is not limited to this, and the 3D printer. These may be formed by any known method such as cutting.
上記した燃料電池システム１００によれば、以下の効果を得ることができる。
According to the above-mentioned fuel cell system 100, the following effects can be obtained.
燃料電池システム１００では、燃料電池スタック１ａ，１ｂが、それぞれエンドプレート１１ａ，１１ｂと補機構造体２の間位に保持される。このように、補機構造体２では、２つの燃料電池スタック１ａ，１ｂが保持する台座（エンドプレート）としての機能を有している。したがって、必要なエンドプレートの点数を削減できるため、燃料電池システム１００の部品点数を削減できるとともに、燃料電池システム１００を小型化できる。さらに、燃料電池システム１００を軽量化及び低コスト化することができる。
In the fuel cell system 100, the fuel cell stacks 1a and 1b are held between the end plates 11a and 11b and the auxiliary structure 2 respectively. As described above, the auxiliary machine structure 2 has a function as a pedestal (end plate) held by the two fuel cell stacks 1a and 1b. Therefore, since the number of required end plates can be reduced, the number of parts of the fuel cell system 100 can be reduced, and the fuel cell system 100 can be miniaturized. Further, the fuel cell system 100 can be reduced in weight and cost.
また、燃料電池システム１００では、燃料電池スタック１ａ，１ｂは、重力方向に積層されているので、燃料電池スタック１ａ，１ｂの荷重を補機構造体２ないしエンドプレート１１ｂで受けることができる。燃料電池スタック１ａ，１ｂに積層方向とは異なる方向の自重が作用した場合には、自重によって燃料電池スタック１ａ，１ｂが変形する（セルユニットの積層状態が崩れる）おそれがある。そこで、積層方向を重力方向とすることにより、燃料電池スタック１ａ，１ｂが変形する（セルユニットの積層状態が崩れる）ことを防止できる。
Further, in the fuel cell system 100, since the fuel cell stacks 1a and 1b are stacked in the direction of gravity, the load of the fuel cell stacks 1a and 1b can be received by the auxiliary machine structure 2 or the end plate 11b. If the fuel cell stacks 1a and 1b are subjected to their own weight in a direction different from the stacking direction, the fuel cell stacks 1a and 1b may be deformed (the stacked state of the cell units is broken) due to the own weight. Therefore, by setting the stacking direction to the gravity direction, it is possible to prevent the fuel cell stacks 1a and 1b from being deformed (the stacked state of the cell units is broken).
燃料電池システム１００は、２つの燃料電池スタック１ａ，１ｂを備え、２つの燃料電池スタック１ａ，１ｂの間であって、２つの燃料電池スタック１ａ，１ｂのそれぞれに隣接する位置に燃焼器（排気燃焼器）３を配置している。このため、当該位置とは別の位置に燃焼器３を配置した場合に比べ、燃料電池スタック１のオフガスを燃焼器３に導く流路を短縮することができる。これにより、燃料電池システム１００全体の小型化や部品数の低減を実現でき、省スペース化及び低コスト化することができる。また、燃料電池スタック１のオフガスを燃焼器３に導く流路が短縮され、オフガスが早期に燃焼されるため、燃料電池システム１００の昇温を早期化することができる。
The fuel cell system 100 includes two fuel cell stacks 1a and 1b, and is located between the two fuel cell stacks 1a and 1b and adjacent to each of the two fuel cell stacks 1a and 1b. Combustor) 3 is arranged. Therefore, as compared with the case where the combustor 3 is arranged at a position different from the position, the flow path for guiding the off gas of the fuel cell stack 1 to the combustor 3 can be shortened. As a result, it is possible to reduce the size of the entire fuel cell system 100 and the number of parts, and it is possible to save space and cost. Further, since the flow path for guiding the off gas of the fuel cell stack 1 to the combustor 3 is shortened and the off gas is burned at an early stage, the temperature rise of the fuel cell system 100 can be accelerated.
また、２つの燃料電池スタック１ａ，１ｂの間であって、２つの燃料電池スタック１ａ，１ｂのそれぞれに隣接する位置に燃焼器（排気燃焼器）３を配置しているため、燃焼器（排気燃焼器）３の温度は低下しにくい。即ち、燃焼器（排気燃焼器）３の温度を保温することができる。
Further, since the combustor (exhaust combustor) 3 is arranged between the two fuel cell stacks 1a and 1b and adjacent to each of the two fuel cell stacks 1a and 1b, the combustor (exhaust). The temperature of the combustor) 3 does not easily decrease. That is, the temperature of the combustor (exhaust combustor) 3 can be kept warm.
また、２つの燃料電池スタック１ａ，１ｂの間であって、２つの燃料電池スタック１ａ，１ｂのそれぞれに隣接する位置に高温部品である燃焼器（排気燃焼器）３を配置しているため、燃焼器（排気燃焼器）３の熱によっても燃料電池スタック１ａ，１ｂが昇温される。即ち、燃料電池スタック１ａ，１ｂをより早期に昇温することができる。
Further, since the combustor (exhaust combustor) 3 which is a high temperature component is arranged at a position adjacent to each of the two fuel cell stacks 1a and 1b between the two fuel cell stacks 1a and 1b. The heat of the combustor (exhaust combustor) 3 also raises the temperature of the fuel cell stacks 1a and 1b. That is, the temperature of the fuel cell stacks 1a and 1b can be raised earlier.
燃料電池システム１００は、２つの燃料電池スタック１ａ，１ｂの間であって、２つの燃料電池スタック１ａ，１ｂのそれぞれに隣接する位置に熱交換器４を配置している。このため、当該位置とは別の位置に熱交換器４を配置した場合に比べ、昇温後の空気（カソードガス）を燃料電池スタック１に導く流路を短縮できる。これにより、燃料電池システム１００全体の小型化や部品数の低減を実現でき、省スペース化及び低コスト化することができる。また、昇温後の空気（カソードガス）が燃料電池スタック１に到達する前に温度低下してしまうことを抑制できる。
The fuel cell system 100 arranges the heat exchanger 4 between the two fuel cell stacks 1a and 1b at positions adjacent to the two fuel cell stacks 1a and 1b, respectively. Therefore, as compared with the case where the heat exchanger 4 is arranged at a position different from the position, the flow path for guiding the air (cathode gas) after the temperature rise to the fuel cell stack 1 can be shortened. As a result, it is possible to reduce the size of the entire fuel cell system 100 and the number of parts, and it is possible to save space and cost. Further, it is possible to prevent the temperature of the air (cathode gas) after the temperature rise from dropping before reaching the fuel cell stack 1.
また、２つの燃料電池スタック１ａ，１ｂの間であって、２つの燃料電池スタック１ａ，１ｂのそれぞれに隣接する位置に熱交換器４を配置しているため、熱交換器４の温度は低下しにくい。即ち、熱交換器４の温度を保温することができる。
Further, since the heat exchanger 4 is arranged between the two fuel cell stacks 1a and 1b and adjacent to each of the two fuel cell stacks 1a and 1b, the temperature of the heat exchanger 4 drops. It's hard to do. That is, the temperature of the heat exchanger 4 can be kept warm.
また、２つの燃料電池スタック１ａ，１ｂの間であって、２つの燃料電池スタック１ａ，１ｂのそれぞれに隣接する位置に高温部品である熱交換器４を配置しているため、熱交換器４の熱によっても燃料電池スタック１ａ，１ｂが昇温される。即ち、燃料電池スタック１ａ，１ｂをより早期に昇温することができる。
Further, since the heat exchanger 4 which is a high temperature component is arranged between the two fuel cell stacks 1a and 1b and adjacent to each of the two fuel cell stacks 1a and 1b, the heat exchanger 4 The temperature of the fuel cell stacks 1a and 1b is also raised by the heat of the fuel cell stacks 1a and 1b. That is, the temperature of the fuel cell stacks 1a and 1b can be raised earlier.
燃料電池システム１００は、２つの燃料電池スタック１ａ，１ｂの間に配置される補機構造体２を備える。補機構造体２は、燃焼器（排気燃焼器）３と、熱交換器４と、燃料電池スタック１に空気及び燃料を供給するガス供給流路８１～８４と、燃料電池スタック１の排ガスを外部に排出する排ガス流路８５とを内蔵する。このように、各ガス流路と、燃焼器３及び熱交換器４とを補機構造体２に内蔵させて一体化しているため、燃料電池システム１００全体を小型化できるとともに、部品数や組み立て工程数を削減することができる。即ち、燃料電池システム１００を省スペース化及び低コスト化することができる。
The fuel cell system 100 includes an auxiliary structure 2 arranged between the two fuel cell stacks 1a and 1b. The auxiliary machine structure 2 uses a combustor (exhaust combustor) 3, a heat exchanger 4, gas supply channels 81 to 84 for supplying air and fuel to the fuel cell stack 1, and exhaust gas from the fuel cell stack 1. It has a built-in exhaust gas flow path 85 that discharges to the outside. In this way, since each gas flow path and the combustor 3 and the heat exchanger 4 are incorporated and integrated in the auxiliary machine structure 2, the entire fuel cell system 100 can be miniaturized, and the number of parts and assembly can be reduced. The number of steps can be reduced. That is, the fuel cell system 100 can be space-saving and cost-saving.
燃料電池システム１００は、燃料供給路（アノードガス供給流路）８１、空気供給路（カソードガス供給流路）８３及び排ガス流路（アノードオフガス流路及びカソードオフガス流路）８５が、補機構造体２の保持面２７，２８及び燃料電池スタック１ａ，１ｂの接続面を介して燃料電池スタック１ａ，１ｂに接続される。即ち、各ガス流路が、補機構造体２と燃料電池スタック１とが面接触する部分を介して燃料電池スタック１に接続される。これにより、各ガス流路が当該部分を介さずに燃料電池スタック１に接続する場合（例えば補機構造体２の外部から燃料電池スタック１に接続する場合）に比べ、２つの燃料電池スタック１ａ，１ｂとのガスのやり取りを短距離で行うことができる。従って、流路が長いことによるガスの温度低下等を抑制でき、燃料電池システム１００の性能を向上させることができるとともに、構成部品を削減することができ、低コスト化することができる。
In the fuel cell system 100, the fuel supply path (anode gas supply flow path) 81, the air supply path (cathode gas supply flow path) 83, and the exhaust gas flow path (anode off gas flow path and cathode off gas flow path) 85 have an auxiliary structure. It is connected to the fuel cell stacks 1a and 1b via the holding surfaces 27 and 28 of the body 2 and the connecting surfaces of the fuel cell stacks 1a and 1b. That is, each gas flow path is connected to the fuel cell stack 1 via a portion where the auxiliary machine structure 2 and the fuel cell stack 1 are in surface contact with each other. As a result, the two fuel cell stacks 1a are compared with the case where each gas flow path is connected to the fuel cell stack 1 without passing through the portion (for example, when the gas flow path is connected to the fuel cell stack 1 from the outside of the auxiliary structure 2). , 1b and gas can be exchanged over a short distance. Therefore, it is possible to suppress a decrease in gas temperature due to the long flow path, improve the performance of the fuel cell system 100, reduce the number of components, and reduce the cost.
また、燃焼器３及び熱交換器４は、どちらも２つの燃料電池スタック１ａ，１ｂの間であって、２つの燃料電池スタック１ａ，１ｂのそれぞれに隣接する位置に配置することが好ましいが、必ずしもこれに限られない。例えば、燃焼器３のみを当該位置に配置する構成であってもよい。
Further, it is preferable that the combustor 3 and the heat exchanger 4 are both located between the two fuel cell stacks 1a and 1b and adjacent to the two fuel cell stacks 1a and 1b, respectively. Not necessarily limited to this. For example, only the combustor 3 may be arranged at the position.
また、本実施形態においては、燃料電池システム１００が２つの燃料電池スタック１ａ，１ｂを備える構成としたが、燃料電池スタック１の個数は２つに限られず、１つであっても、あるいは、３つ以上の燃料電池スタック１を備えていてもよい。例えば、図４に示すように、４つの燃料電池スタック１ａ～１ｄの中心に配置した補機構造体２に燃焼器３を内蔵させるような構成であってもよい。
Further, in the present embodiment, the fuel cell system 100 is configured to include two fuel cell stacks 1a and 1b, but the number of fuel cell stacks 1 is not limited to two, and may be one or one. It may have three or more fuel cell stacks 1. For example, as shown in FIG. 4, the combustor 3 may be incorporated in the auxiliary machine structure 2 arranged at the center of the four fuel cell stacks 1a to 1d.
また、本実施形態においては、第１の燃料電池スタック１ａと第２の燃料電池スタック１ｂとを補機構造体２を介して積層する構成としたが、第１の燃料電池スタック１ａと第２の燃料電池スタック１ｂとは必ずしも積層させなくてもよい。例えば、図５に示すように、燃焼器３を内蔵させた補機構造体２の上面２７に複数の燃料電池スタック１（１ａ，１ｂ）を保持するような構成であってもよい。
Further, in the present embodiment, the first fuel cell stack 1a and the second fuel cell stack 1b are laminated via the auxiliary structure 2, but the first fuel cell stack 1a and the second fuel cell stack 1a are laminated. It does not necessarily have to be laminated with the fuel cell stack 1b of. For example, as shown in FIG. 5, a configuration may be configured in which a plurality of fuel cell stacks 1 (1a, 1b) are held on the upper surface 27 of the auxiliary machine structure 2 having a built-in combustor 3.
また、本実施形態においては、補機としての燃焼器３及び熱交換器４を補機構造体２に内蔵する構成としたが、補機構造体２に内蔵する補機類はこれらに限られない。例えば、改質器等を補機構造体２に内蔵してもよい。本実施形態では、燃料ガスの改質を燃料電池スタック１内で行う構成としたが、この場合、燃料ガスの改質は改質器により行われる。
Further, in the present embodiment, the combustor 3 and the heat exchanger 4 as auxiliary machines are built in the auxiliary machine structure 2, but the auxiliary machines built in the auxiliary machine structure 2 are limited to these. do not have. For example, a reformer or the like may be built in the auxiliary machine structure 2. In the present embodiment, the reforming of the fuel gas is performed in the fuel cell stack 1, but in this case, the reforming of the fuel gas is performed by the reformer.
また、燃料電池システム１００の小型化等の観点から、各ガス流路と補機類（燃焼器３及び熱交換器４）とは一体に構成することが好ましいが、必ずしもこれに限られず、ガス流路と補機類とを別体、例えば、補機類を補機構造体２の外部に設けてもよい。
Further, from the viewpoint of miniaturization of the fuel cell system 100, it is preferable that each gas flow path and auxiliary equipment (combustor 3 and heat exchanger 4) are integrally configured, but the gas is not necessarily limited to this. The flow path and the auxiliary equipment may be provided separately, for example, the auxiliary equipment may be provided outside the auxiliary equipment structure 2.
また、本実施形態においては、熱交換器４は、燃焼器３において燃焼された燃料電池スタック１の排ガス（燃焼ガス）と、空気供給路８３内の空気とを用いて熱交換する構成としたが必ずしもこれに限られない。例えば、燃料供給路８１を熱交換器４に隣接するように配置し、熱交換器４を燃焼ガスと燃料供給路８１内の燃料とを用いて熱交換する構成としてもよい。即ち、熱交換器４は、燃焼器３により燃焼された燃焼ガスと燃料電池スタック１に供給する空気及び燃料の少なくとも一方とを用いて熱交換する構成であればよい。
Further, in the present embodiment, the heat exchanger 4 is configured to exchange heat using the exhaust gas (combustion gas) of the fuel cell stack 1 burned in the combustor 3 and the air in the air supply path 83. However, this is not always the case. For example, the fuel supply path 81 may be arranged adjacent to the heat exchanger 4, and the heat exchanger 4 may be configured to exchange heat using the combustion gas and the fuel in the fuel supply path 81. That is, the heat exchanger 4 may be configured to exchange heat using at least one of the combustion gas burned by the combustor 3 and the air and fuel supplied to the fuel cell stack 1.
また、燃料供給路８１、空気供給路８３、アノードオフガス流路８５１及びカソードオフガス流路８５２は、いずれも補機構造体２の保持面２７，２８及び燃料電池スタック１の接続面を介して燃料電池スタック１に接続されることが好ましいが、必ずしもこれに限られない。即ち、燃料供給路８１、空気供給路８３、アノードオフガス流路８５１及びカソードオフガス流路８５２の少なくとも一つが補機構造体２の保持面２７，２８及び燃料電池スタック１の接続面を介して燃料電池スタック１に接続されていればよい。
Further, the fuel supply path 81, the air supply path 83, the anode off-gas flow path 851, and the cathode off-gas flow path 852 are all fueled via the holding surfaces 27 and 28 of the auxiliary machine structure 2 and the connecting surface of the fuel cell stack 1. It is preferable, but not limited to, connected to the battery stack 1. That is, at least one of the fuel supply path 81, the air supply path 83, the anode off-gas flow path 851, and the cathode off-gas flow path 852 is fueled via the holding surfaces 27 and 28 of the auxiliary machine structure 2 and the connecting surface of the fuel cell stack 1. It suffices if it is connected to the battery stack 1.
また、本実施形態においては、補機構造体２内のガス流路に接続する外部配管を燃料供給管５、燃焼用燃料供給管５１、空気供給管６、バイパス空気供給管６１及び排気管７としたが、外部配管はこれらに限られない。例えば、補機構造体２内のガス流路に接続する外部配管として、燃料ガスに酸素を供給するためのＰＯＸ用配管を設けて、補機構造体２にＰＯＸ用配管に接続するＰＯＸ用流路を内蔵させてもよい。
Further, in the present embodiment, the external pipes connected to the gas flow path in the auxiliary machine structure 2 are the fuel supply pipe 5, the combustion fuel supply pipe 51, the air supply pipe 6, the bypass air supply pipe 61, and the exhaust pipe 7. However, the external piping is not limited to these. For example, as an external pipe connected to the gas flow path in the auxiliary machine structure 2, a POX pipe for supplying oxygen to the fuel gas is provided, and the POX flow is connected to the auxiliary machine structure 2 to the POX pipe. The road may be built in.
以上のように構成された本発明の実施形態の構成、作用、及び効果をまとめて説明する。
The configuration, operation, and effect of the embodiment of the present invention configured as described above will be collectively described.
燃料電池システム１００は、複数のセルユニットが積層されて構成された燃料電池スタック１ａ，１ｂと、燃料電池スタック１ａ，１ｂの積層方向における一端に設けられたエンドプレート１１ａ，１１ｂと、燃料電池スタック１の一端とは反対側の他端に設けられ、燃料電池スタック１へ空気及び燃料を供給するとともに燃料電池スタック１ａ，１ｂからの排ガスを排出する機能を有する構造体（補機構造体２）と、を備え、燃料電池スタック１ａ，１ｂは、エンドプレート１１ａ，１１ｂと構造体（補機構造体２）との間で保持される。
The fuel cell system 100 includes a fuel cell stacks 1a and 1b in which a plurality of cell units are laminated, end plates 11a and 11b provided at one end of the fuel cell stacks 1a and 1b in the stacking direction, and a fuel cell stack. A structure (auxiliary machine structure 2) provided at the other end on the opposite side of one end and having a function of supplying air and fuel to the fuel cell stack 1 and discharging exhaust gas from the fuel cell stacks 1a and 1b. And, the fuel cell stacks 1a and 1b are held between the end plates 11a and 11b and the structure (auxiliary machine structure 2).
燃料電池システム１００では、構造体（補機構造体２）がエンドプレートとして機能するので、他端側にエンドプレートを設ける必要がない。また、構造体（補機構造体２）が空気及び燃料を供給する機能と排気ガスを排出する機能を有しているので、これらの通路などを別途設ける必要がない。したがって、燃料電池システム１００を小型化できる。また、燃料電池システム１００を軽量化、さらに、低コスト化することができる。
In the fuel cell system 100, since the structure (auxiliary machine structure 2) functions as an end plate, it is not necessary to provide an end plate on the other end side. Further, since the structure (auxiliary machine structure 2) has a function of supplying air and fuel and a function of discharging exhaust gas, it is not necessary to separately provide these passages and the like. Therefore, the fuel cell system 100 can be miniaturized. In addition, the fuel cell system 100 can be made lighter and more cost effective.
燃料電池システム１００では、燃料電池スタック１ａ，１ｂは、エンドプレート１１ａ，１１ｂと構造体（補機構造体２）の間で与圧が付与されている。
In the fuel cell system 100, the fuel cell stacks 1a and 1b are pressurized between the end plates 11a and 11b and the structure (auxiliary machine structure 2).
燃料電池スタック１ａ，１ｂに与圧を付与することにより、セルユニット間の隙間の発生を防止し、セルユニット間からのガス漏れを確実に防止できる。
By applying pressurization to the fuel cell stacks 1a and 1b, it is possible to prevent the generation of gaps between the cell units and reliably prevent gas leakage from between the cell units.
燃料電池システム１００では、エンドプレート１１ａ，１１ｂと構造体（補機構造体２）とが通しボルトによって締結される。
In the fuel cell system 100, the end plates 11a and 11b and the structure (auxiliary machine structure 2) are fastened by a through bolt.
エンドプレート１１ａ，１１ｂと構造体（補機構造体２）とが通しボルトによって締結することにより、組み立てを簡単に行うことができるとともに、与圧の調整を簡単に行うことができる。
By fastening the end plates 11a and 11b to the structure (auxiliary machine structure 2) with through bolts, assembly can be easily performed and pressurization can be easily adjusted.
燃料電池システム１００は、燃料電池スタック１ａ，１ｂを複数備え、構造体（補機構造体２）は、複数の燃料電池スタック１ａ，１ｂそれぞれの他端に設けられて、エンドプレート１１ａ，１１ｂとの間で燃料電池スタック１ａ，１ｂを保持する。
The fuel cell system 100 includes a plurality of fuel cell stacks 1a and 1b, and a structure (auxiliary structure 2) is provided at the other end of each of the plurality of fuel cell stacks 1a and 1b, and is provided with end plates 11a and 11b. The fuel cell stacks 1a and 1b are held between them.
燃料電池システム１００が複数の燃料電池スタック１ａ，１ｂを備えている場合に、構造体（補機構造体２）を燃料電池スタック１ａ，１ｂの他端側のエンドプレートとして機能させることができる。これにより、部品点数を削減できるとともに、燃料電池システム１００を小型化できる。
When the fuel cell system 100 includes a plurality of fuel cell stacks 1a and 1b, the structure (auxiliary structure 2) can function as an end plate on the other end side of the fuel cell stacks 1a and 1b. As a result, the number of parts can be reduced and the fuel cell system 100 can be miniaturized.
燃料電池システム１００では、複数の燃料電池スタック１ａ，１ｂは、構造体（補機構造体２）を挟んで対向するように設けられる。
In the fuel cell system 100, the plurality of fuel cell stacks 1a and 1b are provided so as to face each other with the structure (auxiliary machine structure 2) interposed therebetween.
この構成では、例えば、車両の搭載時や保管時に、複数の燃料電池スタック１ａ，１ｂの積層方向を重力方向とすることで、燃料電池スタック１ａ，１ｂに積層方向とは異なる方向に自重が作用することを防止できる。よって、燃料電池スタック１ａ，１ｂに積層方向とは異なる方向の荷重が作用して、燃料電池スタック１ａ，１ｂが変形する（セルユニットの積層状態が崩れる）ことを防止できる。
In this configuration, for example, when the vehicle is mounted or stored, the stacking direction of the plurality of fuel cell stacks 1a and 1b is set to the gravity direction, so that the weight of the fuel cell stacks 1a and 1b acts in a direction different from the stacking direction. Can be prevented from doing so. Therefore, it is possible to prevent the fuel cell stacks 1a and 1b from being deformed (the stacked state of the cell units is broken) due to a load acting on the fuel cell stacks 1a and 1b in a direction different from the stacking direction.
燃料電池システム１００では、構造体（補機構造体２）は、複数の燃料電池スタック１ａ，１ｂのうちの少なくとも一つの燃料電池スタック１ａ、ｂに燃料あるいは空気を供給するための供給流路（アノードガス供給流路８１、カソードガス供給流路８３）と、一つの燃料電池スタック１ａ，１ｂを通過した燃料あるいは空気を複数の燃料電池スタック１ａ，１ｂのうちの一つの燃料電池スタック１ａ，１ｂとは異なる燃料電池スタック１ａ，１ｂに供給するための連結路（アノード連結路８２、カソード連結路８４）と、を内蔵する。
In the fuel cell system 100, the structure (auxiliary structure 2) is a supply flow path for supplying fuel or air to at least one fuel cell stack 1a, 1b among the plurality of fuel cell stacks 1a, 1b. Anode gas supply flow path 81, cathode gas supply flow path 83) and fuel or air that has passed through one fuel cell stack 1a, 1b is one of a plurality of fuel cell stacks 1a, 1b, fuel cell stacks 1a, 1b. It has a built-in connecting path (anode connecting path 82, cathode connecting path 84) for supplying to the fuel cell stacks 1a and 1b different from the above.
この構成では、構造体（補機構造体２）に供給流路（アノードガス供給流路８１、カソードガス供給流路８３）及び連結路（アノード連結路８２、カソード連結路８４）が内蔵されるので、配管を簡素化でき、燃料電池システムを小型化できる。
In this configuration, the structure (auxiliary machine structure 2) includes a supply flow path (anode gas supply flow path 81, cathode gas supply flow path 83) and a connecting path (anode connecting path 82, cathode connecting path 84). Therefore, the piping can be simplified and the fuel cell system can be miniaturized.
燃料電池システム１００では、構造体（補機構造体２）は、燃料電池スタック１ａ，１ｂからの排ガスを燃焼する排気燃焼器（燃焼器３）と、排気燃焼器（燃焼器３）により燃焼された燃焼ガスと燃料電池スタック１ａ，１ｂに供給される空気及び燃料の少なくとも一方とを用いて熱交換する熱交換器４と、を内蔵する。
In the fuel cell system 100, the structure (auxiliary structure 2) is burned by an exhaust combustor (combustor 3) that burns exhaust gas from the fuel cell stacks 1a and 1b and an exhaust combustor (combustor 3). It incorporates a heat exchanger 4 that exchanges heat using at least one of the combustion gas, the air supplied to the fuel cell stacks 1a and 1b, and the fuel.
この構成では、構造体（補機構造体２）に排気燃焼器（燃焼器３）及び熱交換器４が内蔵されるので、燃料電池システムを小型化できる。
In this configuration, since the exhaust combustor (combustor 3) and the heat exchanger 4 are built in the structure (auxiliary combustor structure 2), the fuel cell system can be miniaturized.
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
Although the embodiments of the present invention have been described above, the above-described embodiments show only a part of the application examples of the present invention, and the technical scope of the present invention is limited to the specific configuration of the above-described embodiments. do not have.
なお、上記実施形態では、燃料電池スタック１ａ，１ｂがエンドプレート１１ａ，１１ｂと補機構造体２との間で与圧が付与されている場合を例に説明したが、予め燃料電池スタック１ａ，１ｂ自体のシール性、燃料電池スタック１ａ，１ｂとエンドプレート１１ａ，１１ｂ及び補機構造体２との間のシール性が確保できていれば、与圧は付与されなくてもよい。
In the above embodiment, the case where the fuel cell stacks 1a and 1b are pressurized between the end plates 11a and 11b and the auxiliary structure 2 has been described as an example, but the fuel cell stacks 1a and 1b have been described in advance. No pressurization may be applied as long as the sealing property of the 1b itself and the sealing property between the fuel cell stacks 1a and 1b and the end plates 11a and 11b and the auxiliary machine structure 2 can be ensured.
