JP4768966B2

JP4768966B2 - Power generator

Info

Publication number: JP4768966B2
Application number: JP2004131022A
Authority: JP
Inventors: 久孝矢加部; 伸二天羽; 英樹吉田; 良雄松崎; 輝浩桜井; 孝小野; 耕志長谷; 寿久斉藤; 雄広勢山; 務祖父江; 立樹渡會
Original assignee: Kyocera Corp; Tokyo Gas Co Ltd; Rinnai Corp
Current assignee: Kyocera Corp; Tokyo Gas Co Ltd; Rinnai Corp
Priority date: 2004-04-27
Filing date: 2004-04-27
Publication date: 2011-09-07
Anticipated expiration: 2024-04-27
Also published as: JP2005317239A

Description

本発明は、燃料電池セルを利用して発電する装置に関する。 The present invention relates to an apparatus for generating power using fuel cells.

燃料電池セルは、水素や一酸化炭素等を燃料にして発電する。燃料にする水素や一酸化炭素等は、様々な炭素数の炭化水素ガスを含有する都市ガスやプロパンガス等の燃料ガスを改質することによって得る。
個々の燃料電池セルの起電圧は低く、複数の燃料電池セルを直列に接続することによって必要な電圧を確保する。あるいは必要な電流量を確保するために、複数の燃料電池セルを並列に接続する。通常の発電装置は、複数の燃料電池セルを利用する。
従って、燃料電池セルを利用する発電装置は、改質器で改質した改質ガスを複数の燃料電池セルに分配する分配用配管が必要とされる。
例えば特許文献１の燃料電池式発電装置では、改質ガスを複数の燃料電池セルに分配するために、複数の燃料電池セルを複数の燃料電池セル群に分割する。複数個に分割された燃料電池セル群毎にマニホールドを利用する。燃料電池セル群の数に等しい数のマニホールドを利用する。個々の燃料電池セル群には複数の燃料電池セルが属しており、それぞれのマニホールドは、同一燃料電池セル群に属する複数の燃料電池セルに改質ガスを分配する。特許文献１の燃料電池式発電装置では、複数個に分割された燃料電池セル群毎にマニホールドを利用することによって、個々の燃料電池セルに改質ガスを分配する。
特開２００３−２８２１２９号公報 The fuel battery cell generates power using hydrogen, carbon monoxide, or the like as fuel. Hydrogen, carbon monoxide, or the like used as a fuel is obtained by reforming a fuel gas such as city gas or propane gas containing hydrocarbon gas having various carbon numbers.
The electromotive voltage of each fuel cell is low, and a necessary voltage is secured by connecting a plurality of fuel cells in series. Alternatively, in order to secure a necessary amount of current, a plurality of fuel cells are connected in parallel. An ordinary power generator uses a plurality of fuel cells.
Therefore, a power generation device that uses fuel cells requires distribution piping that distributes the reformed gas reformed by the reformer to a plurality of fuel cells.
For example, in the fuel cell power generation device of Patent Document 1, in order to distribute the reformed gas to a plurality of fuel cells, the plurality of fuel cells are divided into a plurality of fuel cell groups. A manifold is used for each fuel cell group divided into a plurality. A number of manifolds equal to the number of fuel cell groups is used. A plurality of fuel cells belong to each fuel cell group, and each manifold distributes the reformed gas to a plurality of fuel cells belonging to the same fuel cell group. In the fuel cell power generation device of Patent Document 1, the reformed gas is distributed to individual fuel cells by using a manifold for each fuel cell group divided into a plurality.
JP 2003-282129 A

改質器と複数の燃料電池セル群とそれと同数のマニホールドを収容室に収容することによって発電装置を構成する。
このとき、改質器と複数の燃料電池セル群と複数のマニホールドを互いに密接して配置して収容室をコンパクトに形成することが好ましい。収容室がコンパクトであれば、狭いスペースに発電装置を設置することができるようになるだけでなく、放熱を抑えてエネルギー効率を向上させることができる。また収容室の熱容量を小さくし、短時間で発電適温に昇温させることが可能となる。
収容室をコンパクトに形成するためには、改質器で改質した改質ガスを複数の燃料電池セルに分配する分配用配管系もコンパクトに配置する必要がある。
特許文献１の燃料電池式発電装置は、非常に優れた発電装置ではあるものの、分配用配管系を改善することによって収容室をさらにコンパクトに形成する余地があり、なおも改良を必要としている。
本発明は、収容室をさらにコンパクトに形成するために創作された。 The power generator is configured by housing the reformer, the plurality of fuel battery cell groups, and the same number of manifolds in the housing chamber.
At this time, it is preferable that the reformer, the plurality of fuel battery cell groups, and the plurality of manifolds are arranged in close contact with each other to form a compact storage chamber. If the storage chamber is compact, not only can the power generation device be installed in a narrow space, but also heat dissipation can be suppressed and energy efficiency can be improved. In addition, the heat capacity of the storage chamber can be reduced and the temperature can be raised to an appropriate temperature for power generation in a short time.
In order to form the storage chamber in a compact manner, it is also necessary to arrange a distribution piping system for distributing the reformed gas reformed by the reformer to a plurality of fuel cells.
Although the fuel cell power generation device of Patent Document 1 is a very excellent power generation device, there is room for further compaction of the storage chamber by improving the distribution piping system, and improvement is still required.
The present invention was created to make the storage chamber more compact.

本発明の発電装置は、燃料電池セルを用いる。本発明の発電装置では、改質ガスを複数の燃料電池セルに分配するために、複数の燃料電池セルを複数の燃料電池セル群に分割する。複数個に分割された燃料電池セル群毎にマニホールドを用意する。各々の燃料電池セル群には複数の燃料電池セルが属しており、各々のマニホールドは、同一燃料電池セル群に属する複数の燃料電池セルに改質ガスを分配する。
即ち、本発明の発電装置は、燃料ガスを改質する改質器と、複数の燃料電池セルで構成する燃料電池セル群の複数個と、燃料電池セル群毎に用意されており、同一燃料電池セル群に属する複数の燃料電池セルに改質ガスを分配するマニホールドを備えている。
本発明の発電装置は、改質器と複数個の燃料電池セル群とそれと同数のマニホールドを収容室内に収容した状態で改質器とマニホールドの少なくとも一方に脱着可能な連通部材によって、改質器とマニホールドが接続されていることを特徴とする。
改質器の複数の放出口の各々にマニホールドを接続する場合、放出口の位置が異なることから各マニホールドに送出されるガス量が等しくならない可能性がある。そこで、改質器にマニホールドを接続する際に、ガス流量を調整可能とすることが好ましい。
このためには、連通部材内に、改質ガスの流量を調整するガス流量調整手段を、脱着可能に配置しておくことが有利である。
オリフィス等のガス流量調整手段が連通部材内に脱着可能に配置されていると、ガス流量を調整しながら、改質器とマニホールドを接続することができる。あるいは、組立て後に連通部材を取外してガス流量調整手段を交換することができる。コンパクトに形成された収容室の中で、改質ガスの供給量がよく調整された分配系を実現することができる。
燃料電池セルの製造時のばらつきによって、燃料電池セル群毎の圧力損失にはばらつきがある。そこで、改質器にマニホールドを接続する際に、燃料電池セル群毎の圧力損失のばらつきを補償できるとようにすることが好ましい。
このためには、連通部材内に、燃料電池セル群の圧力損失のばらつきを補償する圧力損失調整手段を、脱着可能に配置しておくことが有利である。
また、連通部材は、改質器と複数個の燃料電池セル群とそれと同数のマニホールドを収容室に収容した状態で、収容室内の最も外側に露出する位置に組み付けられている。 The power generator of the present invention uses fuel cells. In the power generator of the present invention, the plurality of fuel cells are divided into a plurality of fuel cell groups in order to distribute the reformed gas to the plurality of fuel cells. A manifold is prepared for each group of fuel cells divided into a plurality. A plurality of fuel cells belong to each fuel cell group, and each manifold distributes the reformed gas to a plurality of fuel cells belonging to the same fuel cell group.
That is, the power generator of the present invention is prepared for each fuel battery cell group, a reformer for reforming the fuel gas, a plurality of fuel battery cell groups constituted by a plurality of fuel battery cells, and the same fuel. A manifold that distributes the reformed gas to a plurality of fuel cells belonging to the battery cell group is provided.
The power generator of the present invention includes a reformer, a plurality of fuel battery cell groups, and a communication member that can be attached to and detached from at least one of the reformer and the manifold in a state where the same number of manifolds are accommodated in the accommodation chamber. And a manifold are connected.
When a manifold is connected to each of the plurality of outlets of the reformer, the amount of gas delivered to each manifold may not be equal because the positions of the outlets are different. Therefore, it is preferable that the gas flow rate can be adjusted when the manifold is connected to the reformer.
For this purpose, it is advantageous that a gas flow rate adjusting means for adjusting the flow rate of the reformed gas is detachably disposed in the communication member.
When the gas flow rate adjusting means such as an orifice is detachably disposed in the communication member, the reformer and the manifold can be connected while adjusting the gas flow rate. Alternatively, the gas flow rate adjusting means can be replaced by removing the communication member after assembly. A distribution system in which the supply amount of the reformed gas is well adjusted can be realized in the compactly formed storage chamber.
Due to variations in the production of fuel cells, there is variation in pressure loss for each fuel cell group. Therefore, when connecting the manifold to the reformer, it is preferable to compensate for variations in pressure loss for each fuel cell group.
For this purpose, it is advantageous to dispose the pressure loss adjusting means for compensating for variations in the pressure loss of the fuel cell group in the communication member so as to be detachable.
In addition, the communication member is assembled at a position where the reformer, the plurality of fuel battery cell groups, and the same number of manifolds are accommodated in the accommodation chamber and exposed to the outermost side in the accommodation chamber.

本発明の発電装置では、燃料電池セル群とマニホールドの数が等しく、両者を一体化しておくことができる。あるいは、燃料電池セル群とマニホールドを収容室内で接続することもできる。そしてそれらとは別に、改質器を収容室内に収容することができる。
本発明の発電装置は、改質器と複数の燃料電池セル群と複数のマニホールドを収容室内に収容した状態で、連通部材によって改質器とマニホールドを接続することができる。このとき、連通部材は、改質器とマニホールドの少なくとも一方に脱着可能であることから、連通部材によって改質器とマニホールドを接続する作業が簡単に実行でき、狭いスペースのなかで接続作業を完了することができる。本発明の発電装置によると、コンパクトに形成された収容室の中で発電要素を組立てることが可能となる。 In the power generator of the present invention, the number of fuel cell groups and the number of manifolds are equal, and both can be integrated. Alternatively, the fuel cell group and the manifold can be connected in the accommodation chamber. Apart from these, the reformer can be accommodated in the accommodation chamber.
The power generator of the present invention can connect the reformer and the manifold by the communication member in a state where the reformer, the plurality of fuel battery cell groups, and the plurality of manifolds are accommodated in the accommodation chamber. At this time, since the communication member can be attached to and detached from at least one of the reformer and the manifold, the work of connecting the reformer and the manifold can be easily performed by the communication member, and the connection work is completed in a narrow space. can do. According to the power generation device of the present invention, it is possible to assemble a power generation element in a compactly formed storage chamber.

連通部材が、改質器側部材とマニホールド側部材を連通させる管状部材を有していることが好ましい。
この場合には、改質器側部材と管状部材の接続部またはマニホールド側部材と管状部材の接続部に、ガス流量調整手段および／または圧力損失調整手段を配置することが好ましい。
特に、改質器側部材と管状部材の接続部にガス流量調整手段が配置されており、マニホールド側部材と管状部材の接続部に圧力損失調整手段が配置されていることが好ましい。
上記構成によると、ガス流量の調整作業や圧力損失の調整作業が簡単に実行できる。 The communication member preferably has a tubular member that allows the reformer side member and the manifold side member to communicate with each other.
In this case, it is preferable to arrange the gas flow rate adjusting means and / or the pressure loss adjusting means at the connecting portion between the reformer side member and the tubular member or at the connecting portion between the manifold side member and the tubular member.
In particular, it is preferable that the gas flow rate adjusting means is disposed at the connecting portion between the reformer side member and the tubular member, and the pressure loss adjusting means is disposed at the connecting portion between the manifold side member and the tubular member.
According to the above configuration, the gas flow rate adjustment work and the pressure loss adjustment work can be easily executed.

以下、本発明の好適な実施形態を説明する。
（形態１）ガス流量調整手段は、オリフィスである。
（形態２）圧力損失調整手段は、オリフィスである。
（形態３）改質器とマニホールドを接続する連通部材は、可撓管である。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described.
(Mode 1) The gas flow rate adjusting means is an orifice.
(Mode 2) The pressure loss adjusting means is an orifice.
(Mode 3) The communicating member that connects the reformer and the manifold is a flexible tube.

本発明を具現化した発電装置の実施例を、図面を参照しながら説明する。図１は発電ユニットの縦断面図であり、図２は図１のII−II線縦断面図であり、図３は図１のIII−III線横断面図であり、図４は図２の部分断面拡大図である。 An embodiment of a power generator embodying the present invention will be described with reference to the drawings. 1 is a longitudinal sectional view of the power generation unit, FIG. 2 is a longitudinal sectional view taken along line II-II in FIG. 1, FIG. 3 is a transverse sectional view taken along line III-III in FIG. FIG.

図１から図３に示すように、発電ユニット１０は、内側から外側に向かって燃料電池セル群収容室４４、燃焼ガス通過室４６、空気通過室４８からなる３重構造となっており、中心部の燃料電池セル群収容室４４とその外側の燃焼ガス通過室４６を仕切る内仕切壁３６と、燃焼ガス通過室４６とその外側の空気通過室４８を仕切る外仕切壁３８と、空気通過室４８と外部を仕切る外壁４０を有している。外壁４０は断熱部材４２で覆われている。
発電ユニット１０の中心部の燃料電池セル群収容室４４内には、複数の燃料電池セル１２，１２，・・・が水平方向に配列されて構成されている燃料電池セル群１４と、酸素を含む空気を燃料電池セル群１４に供給する空気供給部材１６と、発電ユニット１０外で生成された予備改質ガス内に含まれるメタンを燃料となる水素や一酸化炭素等に改質する改質器１８と、改質された改質ガスを燃料電池セル群１４に供給するマニホールド２４等が配置されている。燃料電池セル群１４とマニホールド２４と空気供給部材１６は、垂直方向に５段に配列されている。各燃料電池セル１２，１２，・・・は水平面内で長く伸びており、それに直交する方向に複数の燃料電池セル１２，１２，・・・が配置されて１つの燃料電池セル群１４が形成されている。 As shown in FIGS. 1 to 3, the power generation unit 10 has a triple structure including a fuel cell group accommodation chamber 44, a combustion gas passage chamber 46, and an air passage chamber 48 from the inside to the outside, An inner partition wall 36 that divides the fuel cell group housing chamber 44 and the outer combustion gas passage chamber 46, an outer partition wall 38 that partitions the combustion gas passage chamber 46 and the outer air passage chamber 48, and an air passage chamber 48 and an outer wall 40 that partitions the outside. The outer wall 40 is covered with a heat insulating member 42.
In the fuel cell group housing chamber 44 in the center of the power generation unit 10, a plurality of fuel cell cells 12, 12,... An air supply member 16 that supplies air to the fuel cell group 14 and reforming that reforms methane contained in a pre-reformed gas generated outside the power generation unit 10 into hydrogen, carbon monoxide, or the like as fuel. A unit 18 and a manifold 24 for supplying the reformed reformed gas to the fuel cell group 14 are disposed. The fuel cell group 14, the manifold 24, and the air supply member 16 are arranged in five stages in the vertical direction. Each fuel battery cell 12, 12,... Extends long in a horizontal plane, and a plurality of fuel battery cells 12, 12,. Has been.

図２に明瞭に示されるように、燃料電池セル１２，１２，・・・の断面は楕円形状であり、複数の燃料電池セル１２，１２，・・・（図２では図の明瞭化のために６本となっているが、実際にはもっと多い）が平行に配置されている。燃料電池セル１２，１２，・・・は、水平方向に長く伸びている。
図４は、図２に示す燃料電池セル群１４の断面の拡大図である。図４に示すように、燃料極１２ａは楕円柱形状に形成され、その周面の半分強が固体電解質層１２ｂで覆われ、固体電解質層１２ｂの更に外側を酸素極１２ｃが覆っている。燃料極１２ａの周面の酸素極１２ｃと反対側はインターコネクタ１２ｄで覆われている。燃料極１２ａの内部には長手方向に貫通する５本の燃料ガス通路２０，２０，２０，２０，２０が並列に形成されている。
燃料極１２ａは多孔質であり、ニッケル（Ｎｉ）を主成分とするニッケル／ＹＳＺサーメット（混合焼結体）からなる。固体電解質層１２ｂは緻密質であり、ジルコニア（ＺｒＯ_２）にイットリア（Ｙ_２Ｏ_３）を加えた混合物からなる。酸素極１２ｃは多孔質であり、ペロブスカイト型酸化物であるＬＳＭ（Ｌａ_１−ｘＳｒ_ｘＭｎＯ_３）からなる。インターコネクタ１２ｄは導電性セラミックからなる。
隣合う燃料電池セル１２，１２の一方の酸素極１２ｃと他方の燃料電池セル１２のインターコネクタ１２ｄとの間に、集電部材２２が介装されている。集電部材２２は、蛇腹状に折畳まれた導電性金属部材である。一方の燃料電池セル１２の酸素極１２ｃは、集電部材２２とインターコネクタ１２ｄを介して、他方の燃料電池セル１２の燃料極１２ａに電気的に接続されている。多数本の燃料電池セル１２，１２，・・・が直列に接続されて燃料電池セル群１４が形成されている。蛇腹状の集電部材２２は、空気が通過することを禁止しない。 As clearly shown in FIG. 2, the cross section of the fuel cells 12, 12,... Is elliptical, and a plurality of fuel cells 12, 12,. (In fact, there are a lot more). The fuel cells 12, 12,... Extend long in the horizontal direction.
FIG. 4 is an enlarged view of a cross section of the fuel cell group 14 shown in FIG. As shown in FIG. 4, the fuel electrode 12a is formed in an elliptic cylinder shape, and a little more than half of the peripheral surface thereof is covered with the solid electrolyte layer 12b, and the oxygen electrode 12c covers the outer side of the solid electrolyte layer 12b. The opposite side of the peripheral surface of the fuel electrode 12a from the oxygen electrode 12c is covered with an interconnector 12d. Five fuel gas passages 20, 20, 20, 20, 20 penetrating in the longitudinal direction are formed in parallel inside the fuel electrode 12 a.
The fuel electrode 12a is porous and is made of nickel / YSZ cermet (mixed sintered body) whose main component is nickel (Ni). The solid electrolyte layer 12b is dense and is made of a mixture obtained by adding yttria (Y ₂ O ₃ ) to zirconia (ZrO ₂ ). The oxygen electrode 12c is porous and is made of LSM (La _1-x Sr _x MnO ₃ ), which is a perovskite oxide. The interconnector 12d is made of a conductive ceramic.
A current collecting member 22 is interposed between one oxygen electrode 12 c of the adjacent fuel battery cells 12, 12 and the interconnector 12 d of the other fuel battery cell 12. The current collecting member 22 is a conductive metal member folded in a bellows shape. The oxygen electrode 12c of one fuel battery cell 12 is electrically connected to the fuel electrode 12a of the other fuel battery cell 12 via a current collecting member 22 and an interconnector 12d. A large number of fuel cells 12, 12,... Are connected in series to form a fuel cell group 14. The bellows-like current collecting member 22 does not prohibit the passage of air.

燃料電池セル群１４は、燃料電池セル１２，１２，・・・の燃料ガス通路２０，２０，・・・２０が略水平面内を伸びるように配列されており、複数本の燃料電池セル１２，１２，・・・の燃料ガス通路２０，２０，・・・が略水平面内を伸びている。燃料ガス通路２０，２０，・・・が同一水平面内を伸びる燃料電池セル群１４が、垂直方向に５段に配列されている。燃料電池セル群１４を上段から順に、１４ａ、１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅということにする。 The fuel cell group 14 is arranged so that the fuel gas passages 20, 20,... 20 of the fuel cells 12, 12,. The fuel gas passages 20, 20,... Extend substantially in a horizontal plane. The fuel cell groups 14 in which the fuel gas passages 20, 20,... Extend in the same horizontal plane are arranged in five stages in the vertical direction. The fuel cell group 14 is referred to as 14a, 14b, 14c, 14d, and 14e in order from the top.

図１と図３に示すように、燃料電池セル群１４ａの上流側（図１の右側）は、マニホールド２４ａを介して、改質器１８ａに接続されている。改質器１８ａとマニホールド２４ａは連通部材３０ａによって接続されている。燃料電池セル群１４ｃと１４ｅもそれぞれマニホールド２４ｃ，２４ｅによって改質器１８ａに接続されており、改質器１８ａとマニホールド２４ｃ，２４ｅはそれぞれ連通部材３０ｃ，３０ｅによって接続されている。燃料電池セル群１４ｂの上流側（図１の左側）は、マニホールド２４ｂを介して、改質器１８ｂに接続されている。改質器１８ｂとマニホールド２４ｂは連通部材３０ｂによって接続されている。燃料電池セル群１４ｄもマニホールド２４ｄを介して、改質器１８ｂに接続されている。改質器１８ｂとマニホールド２４ｄは連通部材３０ｄによって接続されている。特に図３に示すように、連通部材３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ，３０ｅは、燃料電池セル群収容室４４内を構成する部材を組付けたとき、最も外側を構成する部材となっている。 As shown in FIGS. 1 and 3, the upstream side (right side in FIG. 1) of the fuel cell group 14a is connected to the reformer 18a via the manifold 24a. The reformer 18a and the manifold 24a are connected by a communication member 30a. The fuel cell groups 14c and 14e are also connected to the reformer 18a by manifolds 24c and 24e, respectively, and the reformer 18a and the manifolds 24c and 24e are connected by communication members 30c and 30e, respectively. The upstream side (the left side in FIG. 1) of the fuel cell group 14b is connected to the reformer 18b via the manifold 24b. The reformer 18b and the manifold 24b are connected by a communication member 30b. The fuel cell group 14d is also connected to the reformer 18b via the manifold 24d. The reformer 18b and the manifold 24d are connected by a communication member 30d. In particular, as shown in FIG. 3, the communication members 30 a, 30 b, 30 c, 30 d, and 30 e are members that constitute the outermost side when the members that constitute the fuel cell group housing chamber 44 are assembled.

連通部材３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ，３０ｅの構成は同様である。従って、以下では符号の添え字を省略し、図５を用いて説明する。図５は連通部材３０近傍の横断面図である。
図５に示すように、連通部材３０は、取付部材９４と取付部材８６とフレキシブル管９２を有している。
取付部材９４は管状であり、取付部材９４の端部にフランジ９６が形成されている。取付部材９４の、フランジ９６が形成された側の開口部には、金属製のオリフィス１００とＯリング１０２が取付けられている。取付部材９４の、フランジ９６が形成されていない側の端部近傍にはビード部９８が形成されている。
取付部材８６は管状であり、取付部材８６の端部にフランジ８８が形成されている。取付部材８６の、フランジ８８が形成されていない側の端部近傍にはビード部９０が形成されている。
取付部材９４と取付部材８６が、金属製のフレキシブル管９２によって気密に接続されている。具体的には、フレキシブル管９２の一方の端部には取付部材９４の管部（フランジ９６が形成されていない側の端部からフランジ９６の手前までの部分）が圧入されており、他方の端部には取付部材８６の管部（フランジ８８が形成されていない側の端部からフランジ８８の手前までの部分）が圧入されている。取付部材９４と取付部材８６のビード部９８，９０は、フレキシブル管９２の抜け止めの機能を有している。 The configuration of the communication members 30a, 30b, 30c, 30d, and 30e is the same. Therefore, in the following description, reference numerals are omitted, and description will be made with reference to FIG. FIG. 5 is a cross-sectional view of the vicinity of the communication member 30.
As shown in FIG. 5, the communication member 30 includes an attachment member 94, an attachment member 86, and a flexible tube 92.
The attachment member 94 is tubular, and a flange 96 is formed at the end of the attachment member 94. A metal orifice 100 and an O-ring 102 are attached to the opening of the attachment member 94 on the side where the flange 96 is formed. A bead portion 98 is formed in the vicinity of the end of the mounting member 94 on the side where the flange 96 is not formed.
The attachment member 86 is tubular, and a flange 88 is formed at the end of the attachment member 86. A bead portion 90 is formed in the vicinity of the end portion of the attachment member 86 on the side where the flange 88 is not formed.
The attachment member 94 and the attachment member 86 are hermetically connected by a metal flexible tube 92. Specifically, the pipe portion of the mounting member 94 (the portion from the end portion on the side where the flange 96 is not formed to the front side of the flange 96) is press-fitted into one end portion of the flexible tube 92, The pipe portion of the mounting member 86 (the portion from the end portion on the side where the flange 88 is not formed to the front side of the flange 88) is press-fitted into the end portion. The bead portions 98 and 90 of the attachment member 94 and the attachment member 86 have a function of preventing the flexible tube 92 from coming off.

マニホールド２４の端部に取付部材７０が取付けられている。取付部材７０は管状であり、マニホールド２４の内部に連通している。取付部材７０の、マニホールド２４と接続されている側と反対側の端部にフランジ７２が形成されている。
また、改質器１８の端部に取付部材７６が取付けられている。取付部材７６は管状であり、改質器１８の内部に連通している。取付部材７６の、改質器１８と接続されている側と反対側の端部にフランジ７８が形成されている。取付部材７６の、フランジ７８が形成された側の開口部には、金属製のオリフィス８２とＯリング８４が取付けられている。 An attachment member 70 is attached to the end of the manifold 24. The attachment member 70 is tubular and communicates with the inside of the manifold 24. A flange 72 is formed at the end of the mounting member 70 opposite to the side connected to the manifold 24.
An attachment member 76 is attached to the end of the reformer 18. The attachment member 76 is tubular and communicates with the interior of the reformer 18. A flange 78 is formed at the end of the mounting member 76 opposite to the side connected to the reformer 18. A metal orifice 82 and an O-ring 84 are attached to the opening of the attachment member 76 on the side where the flange 78 is formed.

取付部材７０と、連通部材３０の取付部材９４は、フランジ７２の端面とフランジ９６の端面が面接触するように合わせられ、締結具７４によって固定されている。取付部材７０と取付部材９４は気密に接続されて連通している。
取付部材７６と、連通部材３０の取付部材８６は、フランジ７８の端面とフランジ８８の端面が面接触するように合わせられ、締結具８０によって固定されている。取付部材７６と取付部材８６は気密に接続されて連通している。 The attachment member 70 and the attachment member 94 of the communication member 30 are aligned so that the end surface of the flange 72 and the end surface of the flange 96 are in surface contact, and are fixed by a fastener 74. The attachment member 70 and the attachment member 94 are connected in airtight communication.
The attachment member 76 and the attachment member 86 of the communication member 30 are aligned so that the end surface of the flange 78 and the end surface of the flange 88 are in surface contact, and are fixed by a fastener 80. The attachment member 76 and the attachment member 86 are connected in airtight communication.

取付部材９４とフレキシブル管９２と取付部材８６は、改質器１８とマニホールド２４を接続する連通部材３０を構成しており、管状に構成されている。連通部材３０は、締結具７４，８０によってマニホールド２４と改質器１８に対してそれぞれ脱着可能である。オリフィス１００は締結具７４を外すことで交換することができ、オリフィス８２は締結具８０を外すことで交換することができる。 The attachment member 94, the flexible pipe 92, and the attachment member 86 constitute the communication member 30 that connects the reformer 18 and the manifold 24, and are formed in a tubular shape. The communication member 30 can be attached to and detached from the manifold 24 and the reformer 18 by fasteners 74 and 80, respectively. The orifice 100 can be replaced by removing the fastener 74, and the orifice 82 can be replaced by removing the fastener 80.

図１に示すように、改質器１８ａで改質された改質ガスは、連通部材３０ａ，３０ｃ，３０ｅを経てそれぞれマニホールド２４ａ，２４ｃ，２４ｅに分配され、それぞれ燃料電池セル群１４ａ，１４ｃ，１４ｅに供給される。改質器１８ｂで改質された改質ガスは、連通部材３０ｂ，３０ｄを経てそれぞれマニホールド２４ｂ，２４ｄに分配され、それぞれ燃料電池セル群１４ｂ，１４ｄに供給される。各燃料電池セル群１４ａ、１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ、１４ｅの圧力損失のばらつきを補償するために、連通部材３０ａ、３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ，３０ｅに取付けられるオリフィス（１００：図５参照）の孔径が調整される。また、各燃料電池セル群１４ａ、１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ、１４ｅに供給される改質ガス量が等しくなるように、連通部材３０ａ、３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ，３０ｅに取付けられるオリフィス（８２：図５参照）の孔径が調整される。 As shown in FIG. 1, the reformed gas reformed by the reformer 18a is distributed to the manifolds 24a, 24c, 24e via the communication members 30a, 30c, 30e, respectively, and the fuel cell groups 14a, 14c, 14e. The reformed gas reformed by the reformer 18b is distributed to the manifolds 24b and 24d via the communication members 30b and 30d, and is supplied to the fuel cell groups 14b and 14d, respectively. In order to compensate for variations in the pressure loss of each fuel cell group 14a, 14b, 14c, 14d, 14e, the hole diameter of the orifice (100: see FIG. 5) attached to the communication members 30a, 30b, 30c, 30d, 30e Adjusted. Further, orifices (82: FIG. 5) attached to the communication members 30a, 30b, 30c, 30d, and 30e so that the amounts of reformed gas supplied to the fuel cell groups 14a, 14b, 14c, 14d, and 14e are equal. (See) is adjusted.

改質器１８とマニホールド２４と連通部材３０の組付けの様子について説明する。
燃料電池セル群収容室４４外において、１つの燃料電池セル群１４を構成する燃料電池セル１２，１２，・・・が接続されたマニホールド２４を用意する。マニホールド２４の端部には取付部材７０が取付けられている。連通部材３０を構成する、取付部材９４とフレキシブル管９２と取付部材８６を気密に接続し、連通部材３０の取付部材９４を、締結具７４によって取付部材７０に接続し、一体化する。このような一体化部材を５つ形成するが、このとき、５つの燃料電池セル群１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅの圧力損失のばらつきを補償するために、それぞれのオリフィス１００の孔径を調整する。
燃料電池セル群１４とマニホールド２４と連通部材３０から構成される上記の一体化部材の取付部材８６を、締結具８０によって取付部材７６に接続する。オリフィス１００によって圧力損失のばらつきが補償された上記の５つの一体化部材は垂直方向に配列される。このため、５つの一体化部材に改質ガスが均等に送られるように、それぞれのオリフィス８２の孔径を調整する。
以上のように、オリフィス１００，８２の孔径を調整することによって、改質器１８ａ，１８ｂから連通部材３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ，３０ｅを介してマニホールド２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄ，２４ｅに送られる改質ガス量を均等化する。
連通部材３０の両端部を構成する取付部材９４は、締結具７４によって、取付部材７０と接続されており、取付部材８６は、締結具８０によって、取付部材７６と接続されている。連通部材３０は、締結具７４，８０によって、マニホールド２４と改質器１８に対してそれぞれ脱着可能に接続されている。組付け後であっても、締結具７４、８０を外すことでオリフィス１００、８２を交換することができる。 The manner in which the reformer 18, the manifold 24, and the communication member 30 are assembled will be described.
A manifold 24 to which the fuel cells 12, 12,... Constituting one fuel cell group 14 are connected is prepared outside the fuel cell group housing chamber 44. An attachment member 70 is attached to the end of the manifold 24. The attachment member 94, the flexible tube 92, and the attachment member 86 constituting the communication member 30 are connected in an airtight manner, and the attachment member 94 of the communication member 30 is connected to the attachment member 70 by a fastener 74 and integrated. Five such integrated members are formed. At this time, in order to compensate for variations in pressure loss among the five fuel cell groups 14a, 14b, 14c, 14d, and 14e, the hole diameters of the respective orifices 100 are adjusted. To do.
The above-mentioned integrated member mounting member 86 composed of the fuel cell group 14, the manifold 24 and the communication member 30 is connected to the mounting member 76 by a fastener 80. The five integrated members whose pressure loss variation is compensated by the orifice 100 are arranged in the vertical direction. For this reason, the hole diameters of the respective orifices 82 are adjusted so that the reformed gas is evenly sent to the five integrated members.
As described above, by adjusting the hole diameters of the orifices 100 and 82, the reformers 18a and 18b are sent to the manifolds 24a, 24b, 24c, 24d and 24e via the communication members 30a, 30b, 30c, 30d and 30e. The amount of reformed gas is equalized.
The attachment member 94 constituting both ends of the communication member 30 is connected to the attachment member 70 by a fastener 74, and the attachment member 86 is connected to the attachment member 76 by a fastener 80. The communication member 30 is detachably connected to the manifold 24 and the reformer 18 by fasteners 74 and 80, respectively. Even after assembly, the orifices 100 and 82 can be exchanged by removing the fasteners 74 and 80.

燃料電池セル群１４ａ、１４ｃ，１４ｅの燃料ガス通路２０，２０，・・・には、改質器１８ａで改質された改質ガスが送り込まれる。燃料電池セル群１４ａ、１４ｃ，１４ｅの改質器１８ａから遠い方（下流側）の端部では燃料ガス通路２０，２０，・・・が開放されており、発電のために消費されなかった改質ガスが放出される。燃料電池セル群１４ｂ，１４ｄの燃料ガス通路２０，２０，・・・には、改質器１８ｂで改質された改質ガスが送り込まれる。燃料電池セル群１４ｂ，１４ｄの改質器１８ｂから遠い方（下流側）の端部では燃料ガス通路２０，２０，・・・が開放されており、発電のために消費されなかった改質ガスが放出される。燃料電池セル群１４ａ、１４ｃ，１４ｅは、マニホールド２４ａ，２４ｃ，２４ｅによって片持ち状に支持され、燃料電池セル群１４ｂ，１４ｄは、マニホールド２４ｂ，２４ｄによって片持ち状に支持されている。
燃料電池セル群１４ａ、１４ｃ，１４ｅと、燃料電池セル群１４ｂ，１４ｄは、反対方向に伸びている。上下方向に多段に配列されている燃料電池セル群１４ａ、１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ、１４ｅは、上下方向において、交互に反対向きに配列されている。 The reformed gas reformed by the reformer 18a is fed into the fuel gas passages 20, 20,... Of the fuel cell groups 14a, 14c, 14e. The fuel gas passages 20, 20,... Are opened at the end (downstream side) of the fuel cell groups 14a, 14c, 14e far from the reformer 18a, and the fuel cell groups 14a, 14c, 14e are not consumed for power generation. Quality gas is released. The reformed gas reformed by the reformer 18b is fed into the fuel gas passages 20, 20,... Of the fuel cell groups 14b, 14d. The fuel gas passages 20, 20,... Are opened at the end (downstream side) far from the reformer 18b of the fuel cell groups 14b, 14d, and the reformed gas that has not been consumed for power generation. Is released. The fuel cell groups 14a, 14c, and 14e are supported in a cantilever manner by the manifolds 24a, 24c, and 24e, and the fuel cell groups 14b and 14d are supported in a cantilever manner by the manifolds 24b and 24d.
The fuel cell groups 14a, 14c, and 14e and the fuel cell groups 14b and 14d extend in opposite directions. The fuel cell groups 14a, 14b, 14c, 14d, and 14e arranged in multiple stages in the vertical direction are alternately arranged in opposite directions in the vertical direction.

一対の改質器１８ａ、１８ｂは、基本的に同一構成を備えている。改質器１８ａ、１８ｂは、金属製の薄い箱形状のケーシングと、そのケーシング内で蛇行する経路（図示省略）が形成されており、この経路内に改質触媒が充填されている。図１に示すように、一対の改質器１８ａ，１８ｂは、燃料電池セル群１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅ群を挟んで、平行に配置されている。一対の改質器１８ａ，１８ｂは、上部の２箇所の角部で２本の渡り配管２８ａ，２８ｂによって接続されている。予備改質ガス導入管２６から送られた予備改質ガスは一方の改質器１８ａに導入され、渡り配管２８ａを経て、他方の改質器１８ｂにも導入される。改質器１８ａ，１８ｂ内に導入された予備改質ガス中のメタンは、改質触媒によって、改質器１８ａ、１８ｂ内を通過する間に主に水素や一酸化炭素からなる改質ガスに改質される。
改質器１８ａは、３つの燃料電池セル群１４ａ，１４ｃ，１４ｅにそれぞれ改質ガスを供給するための３つのマニホールド２４ａ，２４ｃ，２４ｅが接続されているため、改質ガスの出口は３つである。改質器１８ｂは、２つの燃料電池セル群１４ｂ，１４ｄにそれぞれ改質ガスを供給するための２つのマニホールド２４ｂ，２４ｄが接続されているため、改質ガスの出口は２つである。従って、２つの改質器１８ａ，１８ｂの出口圧力の均衡を調整するために、渡り配管２８ｂが配置されている。 The pair of reformers 18a and 18b basically have the same configuration. In the reformers 18a and 18b, a thin box-shaped casing made of metal and a meandering path (not shown) in the casing are formed, and the reforming catalyst is filled in the path. As shown in FIG. 1, the pair of reformers 18a and 18b are arranged in parallel with the fuel cell groups 14a, 14b, 14c, 14d, and 14e interposed therebetween. The pair of reformers 18a and 18b are connected by two transition pipes 28a and 28b at the upper two corners. The pre-reformed gas sent from the pre-reformed gas introduction pipe 26 is introduced into one reformer 18a, and is also introduced into the other reformer 18b via the transition pipe 28a. Methane in the pre-reformed gas introduced into the reformers 18a and 18b is converted into reformed gas mainly composed of hydrogen and carbon monoxide while passing through the reformers 18a and 18b by the reforming catalyst. Reformed.
The reformer 18a is connected to three manifolds 24a, 24c, and 24e for supplying reformed gas to the three fuel battery cell groups 14a, 14c, and 14e, respectively. It is. Since the reformer 18b is connected to two manifolds 24b and 24d for supplying reformed gas to the two fuel cell groups 14b and 14d, the reformer 18b has two reformed gas outlets. Therefore, the transition pipe 28b is arranged in order to adjust the balance of the outlet pressures of the two reformers 18a and 18b.

図１〜図３に示すように、空気供給部材１６は浅い箱形状の部材であり、上面に複数の空気供給口１６ｆが形成されている。空気供給部材１６の両側面には略水平に伸びる邪魔板５２ａ，５２ｂが形成されている。邪魔板５２ａは、上段の燃料電池セル１２，１２，・・・の上流側に向けて取付けられており、水平に伸びている。邪魔板５２ｂは、上段の燃料電池セル１２，１２，・・・の下流側に向けて取付けられており、端部が若干上向きに取付けられている。空気供給部材１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄ，１６ｅは、燃料電池セル群１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅのそれぞれの下方に配置されており、５つの空気供給部材１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄ，１６ｅが上下方向に５段に配置されている。各空気供給部材１６の両端部は夫々空気供給管５０に連通している。空気供給管５０は金属製であり、図１と図２に示すように、上下方向に伸びており、上端は空気通過室４８に開口している。空気通過室４８の下方は、空気導入管３４と連通しており、空気導入管３４によって外部から導入された空気は、空気通過室４８を通過して一対の空気供給管５０ａ，５０ｂのいずれかに流入し、上下５段の空気供給部材１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄ，１６ｅのいずれかの上面から、直近上部の燃料電池セル群１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅに空気を供給する。 As shown in FIGS. 1 to 3, the air supply member 16 is a shallow box-shaped member, and a plurality of air supply ports 16 f are formed on the upper surface. On both side surfaces of the air supply member 16, baffle plates 52a and 52b extending substantially horizontally are formed. The baffle plate 52a is attached toward the upstream side of the upper fuel cells 12, 12, ..., and extends horizontally. The baffle plate 52b is attached toward the downstream side of the upper fuel cells 12, 12,..., And the end is attached slightly upward. The air supply members 16a, 16b, 16c, 16d, and 16e are disposed below the fuel cell groups 14a, 14b, 14c, 14d, and 14e, respectively, and the five air supply members 16a, 16b, 16c, 16d, 16e is arranged in five stages in the vertical direction. Both end portions of each air supply member 16 communicate with the air supply pipe 50. The air supply pipe 50 is made of metal, extends in the vertical direction as shown in FIGS. 1 and 2, and has an upper end that opens to the air passage chamber 48. The lower part of the air passage chamber 48 communicates with the air introduction pipe 34, and the air introduced from the outside by the air introduction pipe 34 passes through the air passage chamber 48 and is one of the pair of air supply pipes 50 a and 50 b. The air is supplied to the fuel cell groups 14a, 14b, 14c, 14d, and 14e in the immediate upper part from the upper surface of any one of the five upper and lower air supply members 16a, 16b, 16c, 16d, and 16e.

上下５段の空気供給部材１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄ，１６ｅは、両端が空気供給管５０によって支持されており、強度が高い。
図１と図３に示すように、燃料電池セル群１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅの燃料ガス通路２０，２０，・・・は左右方向に伸びており、空気供給部材１６は、上下方向に伸びている。両持ち状の空気供給部材１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄ，１６ｅと、片持ち状の燃料電池セル群１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅが交差する位置関係におかれている。
片持ち状の燃料電池セル群１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅは、両持ち状の空気供給部材１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄ，１６ｅに対してパッキン６２，６２，・・・を介して載置されており、片持ち状の燃料電池セル群１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅは水平に伸びる姿勢で安定的に支持されている。片持ち状の燃料電池セル群１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅが不用意に傾くことはない。 The upper and lower five-stage air supply members 16a, 16b, 16c, 16d, and 16e are supported at both ends by the air supply pipe 50, and have high strength.
As shown in FIGS. 1 and 3, the fuel gas passages 20, 20,... Of the fuel cell groups 14a, 14b, 14c, 14d, and 14e extend in the left-right direction, and the air supply member 16 extends in the up-down direction. Is growing. Both the cantilevered air supply members 16a, 16b, 16c, 16d, and 16e and the cantilevered fuel cell groups 14a, 14b, 14c, 14d, and 14e are in a positional relationship.
The cantilevered fuel cell groups 14a, 14b, 14c, 14d, and 14e are mounted on the air supply members 16a, 16b, 16c, 16d, and 16e in a cantilever manner through packings 62, 62,. The cantilever fuel cell groups 14a, 14b, 14c, 14d, and 14e are stably supported in a horizontally extending posture. The cantilevered fuel cell groups 14a, 14b, 14c, 14d, and 14e do not inadvertently tilt.

空気通過室４８と燃焼ガス通過室４６を仕切る外仕切壁３８の４つの外周面には、図１から図３に示すフィン５４が取付けられている。特に図３に示すように、フィン５４は横方向に長尺な金属製板部材を略蛇腹形状に折畳んで形成されている。外側は外壁４０の内面に接触しており、内側は外仕切壁３８の外面に接触している（図１〜図３ではフィン５４の形状を明瞭にするため、フィン５４と壁面を離して示している）。なお、放熱を防止するために、フィン５４と外壁４０の内面が、断熱材を介して接触する構成であってもよい。図１と図２に示すように、外仕切壁３８の４つの外周面には、複数のフィン５４が上下方向に取付けられて外周面を覆っている。図示はしていないが、上下のフィン５４は、ピッチを半分ずらして取付けられている。このようにフィン５４が取付けられているため、外仕切壁３８とフィン５４と外壁４０によって、外仕切壁３８の４つの外周面と外壁４０の内面との間の全体に亘って、上下方向に伸びる細い角柱形状の通路が複数本形成される。
図１から図３に示すように、外仕切壁３８の４つの内周面にも、フィン５４と同様にフィン５６が取付けられている。フィン５６の形状もフィン５４と同様である。このようにフィン５６が取付けられているため、外仕切壁３８とフィン５６と内仕切壁３６によって、外仕切壁３８の４つの内周面と内仕切壁３６の外面との間の全体に亘って、上下方向に伸びる細い角柱形状の通路が複数本形成される。フィン５４は空気通過室４８のサイズを規定し、フィン５６は燃焼ガス通過室４６のサイズを規定する。 Fins 54 shown in FIGS. 1 to 3 are attached to the four outer peripheral surfaces of the outer partition wall 38 that partitions the air passage chamber 48 and the combustion gas passage chamber 46. In particular, as shown in FIG. 3, the fin 54 is formed by folding a metal plate member elongated in the lateral direction into a substantially bellows shape. The outer side is in contact with the inner surface of the outer wall 40, and the inner side is in contact with the outer surface of the outer partition wall 38 (FIGS. ing). In addition, in order to prevent heat dissipation, the structure which the inner surface of the fin 54 and the outer wall 40 contacts via a heat insulating material may be sufficient. As shown in FIGS. 1 and 2, a plurality of fins 54 are vertically attached to the four outer peripheral surfaces of the outer partition wall 38 to cover the outer peripheral surface. Although not shown, the upper and lower fins 54 are attached with a pitch shifted by half. Since the fins 54 are attached in this way, the outer partition wall 38, the fins 54, and the outer wall 40 extend vertically between the four outer peripheral surfaces of the outer partition wall 38 and the inner surface of the outer wall 40. A plurality of elongated prismatic passages are formed.
As shown in FIGS. 1 to 3, the fins 56 are attached to the four inner peripheral surfaces of the outer partition wall 38 in the same manner as the fins 54. The shape of the fin 56 is the same as that of the fin 54. Since the fins 56 are attached in this manner, the outer partition wall 38, the fins 56, and the inner partition wall 36 span the entire area between the four inner peripheral surfaces of the outer partition wall 38 and the outer surface of the inner partition wall 36. Thus, a plurality of thin prismatic passages extending in the vertical direction are formed. The fins 54 define the size of the air passage chamber 48, and the fins 56 define the size of the combustion gas passage chamber 46.

図１と図２に示すように、外仕切壁３８は、側壁の下端から下方に伸びる固定用壁３８ａによって外壁４０の底板に固定されている。燃焼ガス通過室４６の底板は空気通過室４８の底板から持ち上げられている。両底板の間隙は空気通過室４８の一部を構成する。固定用壁３８ａには複数個の穴３８ｂが形成されており、空気の流通が自在となっている。内仕切壁３６も、側壁の下端から下方に伸びる固定用壁３６ａによって外仕切壁３８の底板に固定されている。燃料電池セル群収容室４４の底板は燃焼ガス通過室４６の底板から持ち上げられている。両底板の間隙は燃焼ガス通過室４６の一部を構成する。固定用壁３６ａにも複数個の穴３６ｂが形成されており、空気の流通が自在となっている。
外壁４０の底板と外仕切壁３８の底板の間は、空気通過室４８の一部であり、そこに空気導入管３４が連通している。外仕切壁３８の底板と内仕切壁３６の底板の間は、燃焼ガス通過室４６の一部であり、そこに燃焼ガス導出管５８が連通している。 As shown in FIGS. 1 and 2, the outer partition wall 38 is fixed to the bottom plate of the outer wall 40 by a fixing wall 38a extending downward from the lower end of the side wall. The bottom plate of the combustion gas passage chamber 46 is lifted from the bottom plate of the air passage chamber 48. The gap between the bottom plates forms part of the air passage chamber 48. A plurality of holes 38b are formed in the fixing wall 38a so that air can freely flow. The inner partition wall 36 is also fixed to the bottom plate of the outer partition wall 38 by a fixing wall 36a extending downward from the lower end of the side wall. The bottom plate of the fuel cell group accommodation chamber 44 is lifted from the bottom plate of the combustion gas passage chamber 46. The gap between both bottom plates forms part of the combustion gas passage chamber 46. A plurality of holes 36b are also formed in the fixing wall 36a so that air can freely flow.
Between the bottom plate of the outer wall 40 and the bottom plate of the outer partition wall 38 is a part of the air passage chamber 48, and the air introduction pipe 34 communicates therewith. Between the bottom plate of the outer partition wall 38 and the bottom plate of the inner partition wall 36 is a part of the combustion gas passage chamber 46, and a combustion gas outlet pipe 58 communicates therewith.

空気通過室４８は、発電ユニット１０の６面（４側面と上面と底面）において、燃焼ガス通過室４６を取り囲んでおり、燃焼ガス通過室４６は、発電ユニット１０の６面（４側面と上面と底面）において、燃料電池セル群収容室４４を取り囲んでいる。
空気通過室４８は、外部から取り込まれた空気が通過する。燃焼ガス通過室４６は、燃料電池セル群収容室４４で生成された燃焼ガスが通過する。燃料電池セル群収容室４４内には燃料電池セル群１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅが収容される。
空気は空気通過室４８を下方から上方に移動する。燃焼ガスは燃焼ガス通過室４６を上方から下方に通過する。通過方向が逆であり、両者の間で活発な熱交換が行われる。
燃料電池セル群収容室４４の外形はほぼ立方体である。燃焼ガス通過室４６の外形もほぼ立方体である。空気通過室４８の外形もほぼ立方体である。発電ユニット１０は、最小表面積で最大容積を収容する６面体であり、放熱量が少ない。
後記するように、燃料電池セル群収容室４４は最も高温であり、燃焼ガス通過室４６は２番目に高温であり、空気通過室４８が３番目に高温である。最も高温な燃料電池セル群収容室４４を、２番目に高温な燃焼ガス通過室４６で取り囲み、その外側を３番目に高温な空気通過室４８で取り囲む構造となっている。最も高温に維持する必要がある燃料電池セル群収容室４４を最も内側に配置することによって、燃料電池セル群収容室４４を最も高温に維持しやすい最適な構造となっている。 The air passage chamber 48 surrounds the combustion gas passage chamber 46 on the six surfaces (four side surfaces, top surface, and bottom surface) of the power generation unit 10, and the combustion gas passage chamber 46 includes the six surfaces (four side surfaces and top surface) of the power generation unit 10. And the bottom surface) surround the fuel cell group accommodation chamber 44.
Air taken in from outside passes through the air passage chamber 48. The combustion gas generated in the fuel cell group accommodation chamber 44 passes through the combustion gas passage chamber 46. Fuel cell groups 14a, 14b, 14c, 14d, and 14e are accommodated in the fuel cell group accommodation chamber 44.
The air moves in the air passage chamber 48 from below to above. The combustion gas passes through the combustion gas passage chamber 46 from above to below. The direction of passage is opposite and active heat exchange takes place between them.
The outer shape of the fuel cell group accommodation chamber 44 is substantially cubic. The outer shape of the combustion gas passage chamber 46 is also substantially cubic. The outer shape of the air passage chamber 48 is also almost cubic. The power generation unit 10 is a hexahedron that accommodates a maximum volume with a minimum surface area and has a small amount of heat radiation.
As will be described later, the fuel cell group accommodation chamber 44 has the highest temperature, the combustion gas passage chamber 46 has the second highest temperature, and the air passage chamber 48 has the third highest temperature. The fuel cell group housing chamber 44 having the highest temperature is surrounded by the combustion gas passage chamber 46 having the second highest temperature, and the air passage chamber 48 having the third highest temperature is surrounded on the outside thereof. By disposing the fuel cell group housing chamber 44 that needs to be maintained at the highest temperature on the innermost side, the fuel cell group housing chamber 44 has an optimum structure that can be easily maintained at the highest temperature.

発電ユニット１０内の動作を説明する。
予備改質ガス導入管２６から改質器１８ａ，１８ｂに送られた予備改質ガスは、改質器１８ａ，１８ｂ内で、水素と一酸化炭素を含む改質ガスに改質され、各連通部材３０ａ、３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ，３０ｅを介して各マニホールド２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄ，２４ｅに送られる。各マニホールド２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄ，２４ｅに送られる改質ガス量は、連通部材３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ，３０ｅに取付けられているオリフィス（８２，１００：図５参照）の孔径を調整することによって、均等化されている。図３に示すように、連通部材３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ，３０ｅ（図３では３０ｃ）は、燃料電池セル群収容室４４内の構成物を組付けたとき、最も外側に露出する位置に組付けられる。
また、図５に示すように、連通部材３０は、２つの締結具７４，８０を取外すことによって、取付部材９４のフランジ９６の端面と、取付部材７６のフランジ７８の端面に、それぞれオリフィス１００，８２が露出する構造となっている。
各マニホールド２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄ，２４ｅに送られた改質ガスは、各燃料電池セル１２，１２，・・・へ送られ、各燃料電池セル１２，１２，・・・内の燃料ガス通路２０，２０，・・・に流入する。 The operation in the power generation unit 10 will be described.
The pre-reformed gas sent from the pre-reformed gas introduction pipe 26 to the reformers 18a and 18b is reformed into a reformed gas containing hydrogen and carbon monoxide in the reformers 18a and 18b, and is connected to each communication. It is sent to each manifold 24a, 24b, 24c, 24d, 24e via the members 30a, 30b, 30c, 30d, 30e. The amount of reformed gas sent to each manifold 24a, 24b, 24c, 24d, 24e is adjusted by adjusting the hole diameter of the orifice (82, 100: see FIG. 5) attached to the communication members 30a, 30b, 30c, 30d, 30e. Is equalized. As shown in FIG. 3, the communication members 30a, 30b, 30c, 30d, and 30e (30c in FIG. 3) are located at positions that are exposed to the outermost side when the components in the fuel cell group housing chamber 44 are assembled. It is assembled.
Further, as shown in FIG. 5, the communication member 30 removes the two fasteners 74 and 80, so that the orifice 100 and the end surface of the flange 96 of the mounting member 94 and the end surface of the flange 78 of the mounting member 76 are respectively connected to the orifices 100 and 100. 82 is exposed.
The reformed gas sent to each manifold 24a, 24b, 24c, 24d, 24e is sent to each fuel cell 12, 12,..., And the fuel gas in each fuel cell 12, 12,. It flows into the passages 20, 20,.

空気導入管３４から空気通過室４８に送られた空気は、フィン５４の間をすり抜けて上部に達し、外壁４０の上面に沿って流れ、空気通過室４８に開口している空気供給管５０ａ，５０ｂ内に流入する。空気は、空気供給管５０ａ，５０ｂ内を下方に移動しながら、空気供給部材１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄ，１６ｅに流入し、これらの空気供給口１６ｆから流出する。流出する空気は、上方向、若しくは斜め上方向に上昇し、すぐ上の燃料電池セル群１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅのそれぞれの下側全体に分散される。
酸素は、イオン化して固体電解質（１２ｂ：図４参照）を通過して燃料極（１２ａ：図４参照）に至り、水素または一酸化炭素と反応し、酸素極（１２ｃ：図４参照）と燃料極の間に電位差を発生させる。すなわち、発電する。 The air sent from the air introduction pipe 34 to the air passage chamber 48 passes through the fins 54, reaches the upper part, flows along the upper surface of the outer wall 40, and is supplied to the air supply pipe 50 a opened to the air passage chamber 48. It flows into 50b. Air flows into the air supply members 16a, 16b, 16c, 16d, and 16e while moving downward in the air supply pipes 50a and 50b, and flows out from these air supply ports 16f. The air that flows out rises upward or obliquely upward, and is distributed over the entire lower side of each of the fuel cell groups 14a, 14b, 14c, 14d, and 14e immediately above.
Oxygen is ionized and passes through the solid electrolyte (12b: see FIG. 4) to the fuel electrode (12a: see FIG. 4), reacts with hydrogen or carbon monoxide, and oxygen electrode (12c: see FIG. 4). A potential difference is generated between the fuel electrodes. That is, it generates electricity.

本実施例では、改質器１８ａとマニホールド２４ａ，２４ｃ，２４ｅがそれぞれ連通部材３０ａ，３０ｃ，３０ｅによって接続されており、改質器１８ｂとマニホールド２４ｂ，２４ｄがそれぞれ連通部材３０ｂ，３０ｄによって接続されている。これらの連通部材３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ，３０ｅは、燃料電池セル群収容室４４内の構成物が組付けられたとき、最も外側に組付けられるものであり、組付け後であっても、２つの締結具７４，８０の着脱によって容易に接続したり外したりすることができる。取付部材９４のフランジ９６の端面と、取付部材７６のフランジ７８の端面に、それぞれオリフィス１００，８２が取付けられるため、締結具７４，８０を取外すことによって、これらのオリフィス１００，８２の着脱を容易に行うことができる。従って、改質ガスの流量を調整しながら、改質器１８ａ，１８ｂとマニホールド２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄ，２４ｅを接続する作業が容易化する。また、組付け後に連通部を取外してオリフィス８２，１００等を交換することができる。コンパクトに形成された燃料電池セル群収容室４４内において、改質ガスの供給量がよく調整された分配系が実現される。 In this embodiment, the reformer 18a and the manifolds 24a, 24c, and 24e are connected by communication members 30a, 30c, and 30e, respectively, and the reformer 18b and the manifolds 24b and 24d are connected by communication members 30b and 30d, respectively. ing. These communication members 30a, 30b, 30c, 30d, and 30e are assembled on the outermost side when the components in the fuel cell group accommodation chamber 44 are assembled, and even after the assembly. The two fasteners 74 and 80 can be easily connected and disconnected by attaching and detaching. Since the orifices 100 and 82 are attached to the end face of the flange 96 of the attachment member 94 and the end face of the flange 78 of the attachment member 76, respectively, the attachment and detachment of these orifices 100 and 82 is easy by removing the fasteners 74 and 80. Can be done. Accordingly, the operation of connecting the reformers 18a and 18b and the manifolds 24a, 24b, 24c, 24d, and 24e is facilitated while adjusting the flow rate of the reformed gas. In addition, the orifices 82, 100, etc. can be replaced by removing the communicating portion after assembly. A distribution system in which the supply amount of the reformed gas is well adjusted is realized in the compactly formed fuel cell group housing chamber 44.

発電時、改質ガスは上流から下流へ向かって燃料電池セル群１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅ内を水平に流れる。改質ガスは上流から下流へ流れる間に発電熱によって徐々に加熱されていく。従来のように、燃料電池セル群を縦に配置して改質ガスを下方から上方へ流し、空気も下方から上方へ流して発電を行うと、改質ガスも空気も下方から上方へ流れる間に発電熱で加熱され、燃料電池セル群の上部と下部の温度差が例えば１５０℃近く生じてしまう。発電効率を考慮すると、下方の低温側の作動温度が、最適作動温度である例えば８００℃になるように調整しなければならない。すると、上方の高温側の動作温度が９５０℃にまで上昇してしまう。この高温に対する熱耐久性を確保するためには、燃料電池セルの近傍に配置される部材の熱耐久性を確保しなければならず、コストアップは避けられない。熱耐久性を重視すれば、上方の高温側の作動温度が、最適作動温度である８００℃になるように調整しなければならない。すると、下方の低温側の動作温度が６５０℃にまで低下してしまい、発電効率の低下は否めない。
本実施例の燃料電池では、燃料電池セル１２，１２，・・・が水平方向に伸びているのに対し、空気が上方に移動する関係が得られ、燃料電池セル１２，１２，・・・の温度勾配に交差する有酸素ガスの流れが生み出される。燃料電池セル１２，１２，・・・を冷却する空気に燃料電池を冷却した熱が累積していくことが抑制され、燃料電池セル１２，１２，・・・の上流端と下流端の温度差が小さくなる。さらに、燃料電池セル群１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅは１段毎に燃料ガス通路の向きが交互になるように配列されている。即ち、燃料電池セル１２，１２，・・・の低温な上流側と高温な下流側が垂直方向に交互に配置されている。従って、上下方向の温度差が相殺され、燃料電池セル１２，１２，・・・の上流側と下流側の温度差がさらに小さくなり、燃料電池セル群収容室４４内の温度差が減少する。 During power generation, the reformed gas flows horizontally in the fuel cell groups 14a, 14b, 14c, 14d, and 14e from upstream to downstream. The reformed gas is gradually heated by the generated heat while flowing from upstream to downstream. When a fuel cell group is arranged vertically and the reformed gas is allowed to flow from the lower side to the upper side and air is also supplied from the lower side to the upper side to generate power, the reformed gas and the air flow from the lower side to the upper side. As a result, the temperature difference between the upper and lower portions of the fuel cell group is generated, for example, near 150 ° C. In consideration of power generation efficiency, the lower operating temperature on the lower side must be adjusted to an optimum operating temperature of, for example, 800 ° C. Then, the operating temperature on the upper high temperature side rises to 950 ° C. In order to ensure the thermal durability against this high temperature, it is necessary to ensure the thermal durability of the member disposed in the vicinity of the fuel cell, and the cost increase is inevitable. If the heat durability is regarded as important, the operating temperature on the upper high temperature side must be adjusted to 800 ° C. which is the optimum operating temperature. Then, the operating temperature on the lower low temperature side is lowered to 650 ° C., and the reduction in power generation efficiency cannot be denied.
In the fuel cell of this embodiment, the fuel cells 12, 12,... Extend in the horizontal direction, whereas the relationship in which the air moves upward is obtained, and the fuel cells 12, 12,. An aerobic gas flow is created that intersects the temperature gradient. It is suppressed that the heat which cooled the fuel cell accumulates in the air which cools the fuel cell 12,12, ..., and the temperature difference of the upstream end and the downstream end of the fuel cell 12,12, ... Becomes smaller. Further, the fuel cell groups 14a, 14b, 14c, 14d, and 14e are arranged so that the directions of the fuel gas passages are alternated for each stage. That is, the low temperature upstream side and the high temperature downstream side of the fuel cells 12, 12,... Are alternately arranged in the vertical direction. Therefore, the temperature difference in the vertical direction is offset, the temperature difference between the upstream side and the downstream side of the fuel cells 12, 12,... Is further reduced, and the temperature difference in the fuel cell group housing chamber 44 is reduced.

本実施例では、燃料電池セル群１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅの下方に配置されている空気供給部材１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄ，１６ｅの広い範囲に空気供給口１６ｆ，１６ｆ・・・が分散配置されており、燃料電池セル群１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅの下側全体に空気が分散して供給される。これもまた、燃料電池セル群１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅの上流から下流に至るまで一様温度に冷却するのに有利である。
本実施例では、加熱されやすい燃料電池セル群１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅの下流側に多量の空気が供給され、加熱されにくい燃料電池セル群１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅの上流側に少量の空気が供給されるように、空気供給口１６ｆ，１６ｆ，・・・の密度と開口面積が調整されている。これもまた、燃料電池セル群１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅの温度分布を一様化するのに寄与している。 In the present embodiment, the air supply ports 16f, 16f,... Are provided in a wide range of the air supply members 16a, 16b, 16c, 16d, 16e disposed below the fuel cell groups 14a, 14b, 14c, 14d, 14e. Are distributed and air is distributed and supplied to the entire lower side of the fuel cell groups 14a, 14b, 14c, 14d, and 14e. This is also advantageous for cooling to a uniform temperature from upstream to downstream of the fuel cell groups 14a, 14b, 14c, 14d, and 14e.
In the present embodiment, a large amount of air is supplied to the downstream side of the fuel cell groups 14a, 14b, 14c, 14d, and 14e that are easily heated, and upstream of the fuel cell groups 14a, 14b, 14c, 14d, and 14e that are not easily heated. The density and opening area of the air supply ports 16f, 16f,... Are adjusted so that a small amount of air is supplied to the side. This also contributes to uniforming the temperature distribution of the fuel cell groups 14a, 14b, 14c, 14d, and 14e.

本実施例では、燃料電池セル群１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅの直下に熱伝導性の高い金属で形成された空気供給部材１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄ，１６ｅが配置されている。空気供給部材１６は熱伝導性が高く、加熱されやすい燃料電池セル群１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅの下流側から加熱されにくい燃料電池セル群１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅの上流側に伝熱する。燃料電池セル群１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅの近傍に伝熱部材を配置することもまた、燃料電池セル群１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅの温度分布を一様化するのに寄与している。
熱伝導性の空気供給部材１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄ，１６ｅと燃料電池セル群１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅの間には、それぞれパッキン６２，６２，・・・が介在しており、直接には接触していない。それでも、熱伝導性の空気供給部材１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄ，１６ｅは、燃料電池セル群１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅの上流側と下流側の温度差を小さく抑える。加熱されやすい燃料電池セル群１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅの下流側では、輻射が活発に起こって熱伝導性の空気供給部材１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄ，１６ｅに熱を伝える。燃料電池セル群１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅの下流側の温度は低下する。輻射によって加熱された熱伝導性の空気供給部材１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄ，１６ｅは、熱伝導によって低温部を加熱する。加熱された空気供給部材１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄ，１６ｅは、相対的に低温な燃料電池セル群１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅの上流側に向けて輻射し、燃料電池セル群１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅの上流部を加熱する。熱伝導性の空気供給部材１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄ，１６ｅが燃料電池セル群１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅに直接には接触していなくても、近接して位置しているために、熱伝導性の空気供給部材１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄ，１６ｅは、燃料電池セル群１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅの高温部から低温部に伝えられる熱エネルギーの移動を促進する。 In the present embodiment, air supply members 16a, 16b, 16c, 16d, and 16e made of a metal having high thermal conductivity are disposed immediately below the fuel cell groups 14a, 14b, 14c, 14d, and 14e. The air supply member 16 has high thermal conductivity and is upstream of the fuel cell groups 14a, 14b, 14c, 14d, and 14e that are difficult to be heated from the downstream side of the fuel cell groups 14a, 14b, 14c, 14d, and 14e that are easily heated. Heat is transferred to. Arranging the heat transfer member in the vicinity of the fuel cell groups 14a, 14b, 14c, 14d, and 14e also contributes to uniformizing the temperature distribution of the fuel cell groups 14a, 14b, 14c, 14d, and 14e. is doing.
Between the heat conductive air supply members 16a, 16b, 16c, 16d, and 16e and the fuel cell groups 14a, 14b, 14c, 14d, and 14e, packings 62, 62,. There is no direct contact. Still, the heat conductive air supply members 16a, 16b, 16c, 16d, and 16e suppress the temperature difference between the upstream side and the downstream side of the fuel cell groups 14a, 14b, 14c, 14d, and 14e. On the downstream side of the fuel cell groups 14a, 14b, 14c, 14d, and 14e that are easily heated, radiation is actively generated and heat is transmitted to the heat conductive air supply members 16a, 16b, 16c, 16d, and 16e. The temperature on the downstream side of the fuel cell groups 14a, 14b, 14c, 14d, and 14e decreases. The heat conductive air supply members 16a, 16b, 16c, 16d, and 16e heated by radiation heat the low temperature part by heat conduction. The heated air supply members 16a, 16b, 16c, 16d, and 16e radiate toward the upstream side of the relatively low temperature fuel cell groups 14a, 14b, 14c, 14d, and 14e, and the fuel cell groups 14a, The upstream part of 14b, 14c, 14d, 14e is heated. The heat conductive air supply members 16a, 16b, 16c, 16d, and 16e are not in direct contact with the fuel cell groups 14a, 14b, 14c, 14d, and 14e, but are in close proximity. The thermally conductive air supply members 16a, 16b, 16c, 16d, and 16e promote the movement of thermal energy transmitted from the high temperature portion to the low temperature portion of the fuel cell groups 14a, 14b, 14c, 14d, and 14e.

本実施例では、燃料電池セル群１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅが垂直方向に５段に配列されている。上下方向に隣接する燃料電池セル群１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅの間は、空気供給部材１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄ，１６ｅと邪魔板５２ａ，５２ｂによって仕切られており、下段の燃料電池セル群１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅを冷却することによって自らは加熱された空気で上段の燃料電池セル群１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅを冷却するものではない。各段の燃料電池セル群１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅ毎に、冷却兼発電用の空気が送られてくる。熱環境が等しい燃料電池セル群１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅが上下方向に５段に配列されるだけであり、燃料電池セル群収容室４４内の上下方向の温度差も抑制される。 In this embodiment, the fuel cell groups 14a, 14b, 14c, 14d, and 14e are arranged in five stages in the vertical direction. The fuel cell groups 14a, 14b, 14c, 14d, and 14e adjacent in the vertical direction are partitioned by air supply members 16a, 16b, 16c, 16d, and 16e and baffle plates 52a and 52b. By cooling the cell groups 14a, 14b, 14c, 14d, and 14e, the fuel cells of the upper stage 14a, 14b, 14c, 14d, and 14e are not cooled by the heated air. Air for cooling and power generation is sent to each fuel cell group 14a, 14b, 14c, 14d, 14e of each stage. The fuel cell groups 14a, 14b, 14c, 14d, and 14e having the same thermal environment are merely arranged in five stages in the vertical direction, and the temperature difference in the vertical direction in the fuel cell group accommodation chamber 44 is also suppressed.

本実施例では、空気供給部材１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄ，１６ｅがガス流遮断板を兼用している。余分な部材を利用しないで、空気供給部材１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄ，１６ｅがガス流遮断板を形成することができる。空気供給部材１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄ，１６ｅがガス流遮断板を兼用するほど広く広がっているために、空気供給部材１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄ，１６ｅから供給される空気が燃料電池セル群１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅの全体を加熱前の空気で一様によく冷却する。 In this embodiment, the air supply members 16a, 16b, 16c, 16d, and 16e also serve as gas flow blocking plates. The air supply members 16a, 16b, 16c, 16d, and 16e can form a gas flow blocking plate without using an extra member. Since the air supply members 16a, 16b, 16c, 16d, and 16e are so wide that they also serve as gas flow blocking plates, the air supplied from the air supply members 16a, 16b, 16c, 16d, and 16e is the fuel cell group. The whole of 14a, 14b, 14c, 14d, and 14e is uniformly and well cooled with air before heating.

燃料電池セル１２，１２，・・・に供給される改質ガスの例えば８０％が発電に利用される場合、発電に利用されなかった２０％の改質ガス（オフガス）は、燃料ガス通路２０，２０，・・・を通過して先端から流出する。また、燃料電池セル１２，１２，・・・に供給される空気の例えば２０％が発電に利用される場合、発電に利用されなかった８０％の空気は、燃料電池セル群１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅの集電部材２２の隙間をすり抜ける。この空気は邪魔板５２ｂに沿って燃料電池セル１２，１２，・・・の下流側へ誘導される。
各燃料電池セル１２，１２，・・・の先端近傍には夫々スパーク電極６０，６０，６０，６０，６０が配置されている。スパーク電極６０，６０，６０，６０，６０が火花放電することによって、燃料電池セル１２，１２，・・・の先端から流出する改質ガスのオフガスと、燃料電池セル１２，１２，・・・の下流側へ誘導される空気のオフガスが燃焼する。改質器１８ａ，１８ｂは燃料電池セル１２，１２，・・・の先端に近接していることから、改質ガスのオフガスと空気のオフガスとの燃焼によって発生する燃焼熱を改質反応の吸熱反応に効率よく利用することができる。
燃焼ガスは極めて高温であり、そのままでは熱交換器に投入しがたい。それほどの高温に耐えられる熱交換器は材質が限られ、高価である。本実施例では、燃焼熱でまず改質器１８ａ，１８ｂを加熱する。改質反応は吸熱反応であり、燃焼ガスの熱は吸熱に利用される。燃焼熱でまず改質器１８ａ，１８ｂを加熱するために、燃焼ガスの温度は低下する。このために、燃焼ガス通過室４６を流れる燃焼ガスの温度は適度に冷却されており、仕切り壁３６，３８に特別の材料を使わなくてもすむ。
本実施例では、改質器１８ａ，１８ｂと各燃料電池セル１２，１２，・・・との間にマニホールド２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄ，２４ｅが配置されている。燃焼ガスは改質器１８ａ，１８ｂに向かって流れ、マニホールド２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄ，２４ｅによって、燃焼ガスが燃料電池セル群１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅ間に進入することが阻まれ、改質器１８ａ，１８ｂに沿って流れる。この作用によって、燃料電池セル１２，１２，・・・が燃焼ガスによって過熱されることを防止し、燃焼ガスによって改質器１８ａ，１８ｂを効果的に加熱して、改質反応を促進することができる。 When, for example, 80% of the reformed gas supplied to the fuel cells 12, 12,... Is used for power generation, 20% of the reformed gas (off-gas) not used for power generation is supplied to the fuel gas passage 20. , 20,... When 20% of the air supplied to the fuel cells 12, 12,... Is used for power generation, 80% of the air not used for power generation is the fuel cell groups 14a, 14b, 14c. , 14d, 14e pass through the gaps between the current collecting members 22. This air is guided along the baffle plate 52b to the downstream side of the fuel cells 12, 12,.
Spark electrodes 60, 60, 60, 60, 60 are disposed in the vicinity of the tips of the fuel cells 12, 12,. When the spark electrodes 60, 60, 60, 60, 60 are subjected to a spark discharge, the off-gas of the reformed gas flowing out from the tips of the fuel cells 12, 12, ..., and the fuel cells 12, 12, ... The off-gas of air guided to the downstream side of the gas burns. Since the reformers 18a and 18b are close to the tips of the fuel cells 12, 12,..., The heat of combustion generated by the combustion of the reformed gas off-gas and the air off-gas is used to absorb the reforming reaction. It can be efficiently used for the reaction.
The combustion gas is extremely hot and is difficult to put into the heat exchanger as it is. Heat exchangers that can withstand such high temperatures are limited in material and expensive. In this embodiment, the reformers 18a and 18b are first heated with combustion heat. The reforming reaction is an endothermic reaction, and the heat of the combustion gas is used for the endotherm. Since the reformers 18a and 18b are first heated by the combustion heat, the temperature of the combustion gas decreases. For this reason, the temperature of the combustion gas flowing through the combustion gas passage chamber 46 is appropriately cooled, and it is not necessary to use a special material for the partition walls 36 and 38.
In this embodiment, manifolds 24a, 24b, 24c, 24d, and 24e are disposed between the reformers 18a and 18b and the fuel cells 12, 12,. The combustion gas flows toward the reformers 18a and 18b, and the manifolds 24a, 24b, 24c, 24d and 24e prevent the combustion gas from entering between the fuel cell groups 14a, 14b, 14c, 14d and 14e. And flows along the reformers 18a and 18b. By this action, the fuel cells 12, 12,... Are prevented from being overheated by the combustion gas, and the reformer 18a, 18b is effectively heated by the combustion gas to promote the reforming reaction. Can do.

本実施例では、燃料と空気のオフガスが燃焼する位置が、上下方向において、交互に反対側に位置する関係に設定されている。このために、燃料電池セル群収容室４４内の温度分布は、水平方向にも上下方向にも均質化されている。燃料電池セル群収容室４４内の最大温度差でも５０℃程度であり、燃料電池セル群収容室４４内の温度は８００〜８５０℃の範囲に抑えられる。 In the present embodiment, the position where the off-gas of fuel and air burns is set so as to be alternately positioned on the opposite side in the vertical direction. For this reason, the temperature distribution in the fuel cell group accommodation chamber 44 is homogenized both in the horizontal direction and in the vertical direction. Even the maximum temperature difference in the fuel cell group housing chamber 44 is about 50 ° C., and the temperature in the fuel cell group housing chamber 44 is suppressed to a range of 800 to 850 ° C.

また、最も高温な燃料電池セル群収容室４４を２番目に高温な燃焼ガス通過室４６で取り囲み、その外側を３番目に高温な空気通過室４８で取り囲む構造となっているために、燃料電池セル群収容室４４を高温に維持しやすい。そのために、発電に伴って発生する熱と、改質ガスと空気のオフガスの燃焼熱だけで、燃料電池セル群収容室４４内の温度を発電適温である８００〜８５０℃に維持することができる。 Further, the fuel cell group housing chamber 44 having the highest temperature is surrounded by the second highest temperature combustion gas passage chamber 46 and the outside thereof is surrounded by the third highest temperature air passage chamber 48. It is easy to maintain the cell group storage chamber 44 at a high temperature. Therefore, the temperature in the fuel cell group accommodation chamber 44 can be maintained at a power generation optimum temperature of 800 to 850 ° C. only by the heat generated with power generation and the combustion heat of the reformed gas and air off-gas. .

燃料電池セル１２，１２，・・・の電気化学反応が効率よく進行する環境温度は約８００℃の高温である。この環境温度が低下すれば、発電効率は低下する。従って、燃料電池セル１２，１２，・・・に供給する空気の温度を予加熱しておく必要がある。
発電運転を行うと燃料電池セル群収容室４４内で燃焼ガスが発生し、上昇した燃焼ガスは、燃料電池セル群収容室４４の上面に沿って燃焼ガス通過室４６に流入する。燃焼ガス通過室４６内に流入した燃焼ガスは、上下方向に伸びる複数の細い角柱形状の通路を下方向に通過して燃焼ガス通過室４６の下部に流入し、燃焼ガス導出管５８から発電ユニット１０外に導出される。
本実施例では、空気導入管３４から導入された空気は空気通過室４８内に流入し、上下方向に伸びる複数の細い角柱形状の通路を上方向に通過している。従って、燃焼ガス通過室４６を通過する燃焼ガスと、空気通過室４８を通過する空気との間での熱交換によって空気の予加熱を行う。外仕切板３８の両面に取付けられたフィン５４，５６によって、熱交換率は更に高められる。この熱交換によって、空気を約６５０℃まで予加熱しておくことができる。
この熱交換によって、燃焼ガスの温度は約５００℃まで低下する。この熱を、発電ユニット１０外に配置された予備改質器の加熱等に利用することができる。 The environmental temperature at which the electrochemical reaction of the fuel cells 12, 12,... Efficiently proceeds is a high temperature of about 800.degree. If this environmental temperature decreases, the power generation efficiency decreases. Therefore, it is necessary to preheat the temperature of the air supplied to the fuel cells 12, 12,.
When the power generation operation is performed, combustion gas is generated in the fuel cell group accommodation chamber 44, and the raised combustion gas flows into the combustion gas passage chamber 46 along the upper surface of the fuel cell group accommodation chamber 44. The combustion gas that has flowed into the combustion gas passage chamber 46 passes through a plurality of narrow prismatic passages extending in the vertical direction downward, flows into the lower portion of the combustion gas passage chamber 46, and is generated from the combustion gas outlet pipe 58 through the power generation unit. 10 out.
In the present embodiment, the air introduced from the air introduction pipe 34 flows into the air passage chamber 48 and passes upward through a plurality of thin prismatic passages extending in the vertical direction. Therefore, the air is preheated by heat exchange between the combustion gas passing through the combustion gas passage chamber 46 and the air passing through the air passage chamber 48. The heat exchange rate is further increased by the fins 54 and 56 attached to both surfaces of the outer partition plate 38. By this heat exchange, the air can be preheated to about 650 ° C.
This heat exchange reduces the temperature of the combustion gas to about 500 ° C. This heat can be used for heating a pre-reformer disposed outside the power generation unit 10.

以上の実施例では、燃料電池セルが水平に配置された発電装置の例を説明したが、燃料電池セルの配置についてはこれに限られない。本発明は、例えば特許文献１（特開２００３−２８２１２９号公報）の燃料電池のように、燃料電池セルが垂直に配置されている発電装置においても同様に良好な効果が得られる。 In the above embodiment, the example of the power generation device in which the fuel cells are arranged horizontally has been described, but the arrangement of the fuel cells is not limited thereto. The present invention can provide a similar effect even in a power generator in which fuel cells are arranged vertically, such as the fuel cell disclosed in Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2003-282129).

また、以上の実施例では、連通部材の接続部材は、フレキシブル管９２と、その両端部にそれぞれ圧入される取付部材８６，９４とから構成されているが、接続部材の構成はこれに限られない。例えば、フレキシブル管等の管状部材の一方の端部を、改質器側部材と接続可能な形状に成形し、管状部材の他方の端部を、マニホールド側部材と接続可能な形状に成形すれば、接続部材として同様の効果が得られる。本実施例のような構成によれば、市販のフレキシブル管を用いて安価に製造することができる利点が得られる。
以上の実施例では、連通部材の接続部材を構成する部材にフレキシブル管を用いたが、フレキシブル管に替えてベローズ管を用いてもよい。これらのフレキシブル管やベローズ管等の可撓管を用いれば、組付け時の設計公差や、運転時の熱応力を吸収させることができる。本実施例のような構成によれば、燃料電池セル群の膨張を吸収し、破損を防止することができる利点が得られる。しかし、連通部材の構成は実施例に示した形状に限定されない。 In the above embodiment, the connection member of the communication member is composed of the flexible tube 92 and the attachment members 86 and 94 that are press-fitted to both ends thereof, but the configuration of the connection member is not limited to this. Absent. For example, if one end of a tubular member such as a flexible tube is formed into a shape connectable to the reformer side member, and the other end of the tubular member is formed into a shape connectable to the manifold side member The same effect can be obtained as a connecting member. According to the configuration of the present embodiment, there is an advantage that it can be manufactured at low cost using a commercially available flexible pipe.
In the above embodiment, the flexible pipe is used as the member constituting the connecting member of the communication member, but a bellows pipe may be used instead of the flexible pipe. If flexible tubes such as these flexible tubes and bellows tubes are used, design tolerances during assembly and thermal stress during operation can be absorbed. According to the configuration of the present embodiment, there is an advantage that the expansion of the fuel cell group can be absorbed and the damage can be prevented. However, the configuration of the communication member is not limited to the shape shown in the embodiment.

また、以上の実施例では、筒状の燃料極を燃料ガス通路が貫通している燃料電池セルの例を説明したが、燃料極と燃料ガス通路の関係はそれに限らない。例えば、ポーラスの物質の中に燃料ガス通路を設け、その表面に、内側から、燃料極、固体電解質、酸素極の順に積層された積層構造を付着したような燃料電池セルであってもよい。要は、燃料極と固体電解質と酸素極の積層体の燃料極側に改質ガスが供給され、酸素極側に有酸素ガスが供給されるものであり、かつ、燃料電池セルの外側に供給される有酸素ガスが、前記積層体を通して燃料電池セル側に用意されている燃料ガス通路に侵入するものであれば足りる。 In the above embodiment, an example of a fuel cell in which the fuel gas passage penetrates the cylindrical fuel electrode has been described. However, the relationship between the fuel electrode and the fuel gas passage is not limited thereto. For example, a fuel cell may be provided in which a fuel gas passage is provided in a porous material and a laminated structure in which a fuel electrode, a solid electrolyte, and an oxygen electrode are laminated in this order from the inside. In short, the reformed gas is supplied to the fuel electrode side of the laminate of the fuel electrode, the solid electrolyte, and the oxygen electrode, the oxygenated gas is supplied to the oxygen electrode side, and supplied to the outside of the fuel cell. It is sufficient that the aerobic gas to be introduced enters the fuel gas passage prepared on the fuel cell side through the laminate.

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。 Specific examples of the present invention have been described in detail above, but these are merely examples and do not limit the scope of the claims. The technology described in the claims includes various modifications and changes of the specific examples illustrated above.
In addition, the technical elements described in the present specification or the drawings exhibit technical usefulness alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing. In addition, the technology illustrated in the present specification or the drawings achieves a plurality of objects at the same time, and has technical utility by achieving one of the objects.

本実施例に係る発電装置の縦断面図。The longitudinal cross-sectional view of the electric power generating apparatus which concerns on a present Example. 図１のII−II線縦断面図。II-II line longitudinal cross-sectional view of FIG. 図１のIII−III線横断面図。FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line III-III in FIG. 1. 図２の部分断面拡大図。FIG. 3 is an enlarged partial cross-sectional view of FIG. 2. 連通部材近傍の部分横断面図。The partial cross section figure of the communication member vicinity.

Explanation of symbols

１０：発電ユニット
１２：燃料電池セル、１２ａ：燃料極、１２ｂ：固体電解質層、１２ｃ：酸素極、１２ｄ：インターコネクタ
１４：燃料電池セル群
１６：空気供給部材、１６ｆ：空気供給口
１８：改質器、１８ａ、１８ｂ
２０：燃料ガス通路
２２：集電部材
２４：マニホールド
２６：予備改質ガス導入管
２８：渡り配管、２８ａ，２８ｂ
３０：連通部材
３２：配管
３４：空気導入管
３６：内仕切壁
３８：外仕切壁
４０：外壁
４２：断熱部材
４４：燃料電池セル群収容室
４６：燃焼ガス通過室
４８：空気通過室
５０：空気供給管
５２：邪魔板
５４：フィン
５６：フィン
５８：燃焼ガス導出管
６０：スパーク電極
６２：パッキン
７０：取付部材
７２：フランジ
７４：締結具
７６：取付部材
７８：フランジ
８０：締結具
８２：オリフィス
８４：Ｏリング
８６：取付部材
８８：フランジ
９０：ビード部
９２：フレキシブル管
９４：取付部材
９６：フランジ
９８：ビード部
１００：オリフィス
１０２：Ｏリング 10: power generation unit 12: fuel cell, 12a: fuel electrode, 12b: solid electrolyte layer, 12c: oxygen electrode, 12d: interconnector 14: fuel cell group 16: air supply member, 16f: air supply port 18: modified Syringe, 18a, 18b
20: Fuel gas passage 22: Current collecting member 24: Manifold 26: Preliminary reformed gas introduction pipe 28: Transition pipe, 28a, 28b
30: Communication member 32: Pipe 34: Air introduction pipe 36: Inner partition wall 38: Outer partition wall 40: Outer wall 42: Thermal insulation member 44: Fuel cell group accommodation chamber 46: Combustion gas passage chamber 48: Air passage chamber 50: Air supply pipe 52: baffle plate 54: fin 56: fin 58: combustion gas outlet pipe 60: spark electrode 62: packing 70: mounting member 72: flange 74: fastener 76: mounting member 78: flange 80: fastener 82: Orifice 84: O-ring 86: Mounting member 88: Flange 90: Bead portion 92: Flexible pipe 94: Mounting member 96: Flange 98: Bead portion 100: Orifice 102: O-ring

Claims

A reformer for reforming the fuel gas;
A plurality of fuel cell groups composed of a plurality of fuel cells,
A manifold that is prepared for each fuel cell group and distributes the reformed gas to a plurality of fuel cells belonging to the same fuel cell group;
With
The reformer and the plurality of fuel cell group and the same reformer and the at least one detachable to a communicating member of the manifold in a state of being housed in the housing chamber the same number of manifold, and the reformer and the manifold are connected ,
In the communication member, a gas flow rate adjusting means for adjusting the flow rate of the reformed gas and a pressure loss adjusting means for compensating for variations in the pressure loss of the fuel cell group are arranged detachably,
The communication device is assembled at a position exposed to the outermost side in the accommodation chamber in a state where the reformer, the plurality of fuel battery cell groups, and the same number of manifolds are accommodated in the accommodation chamber. .

The communicating member has a tubular member that allows the reformer side member and the manifold side member to communicate with each other, and the gas flow rate is connected to the connecting portion between the reformer side member and the tubular member or between the manifold side member and the tubular member. The power generator according to claim 1 , wherein an adjusting means and / or the pressure loss adjusting means are arranged.

The communication member has a tubular member that allows the reformer side member and the manifold side member to communicate with each other, and the gas flow rate adjusting means is disposed at a connection portion between the reformer side member and the tubular member. said pressure loss adjusting means is disposed at the connection portion of the tubular member and the power generation apparatus according to claim 1, characterized in.