JP2012182032A

JP2012182032A - Fuel cell system

Info

Publication number: JP2012182032A
Application number: JP2011044566A
Authority: JP
Inventors: Tadashi Tsunoda; 正角田; Kimiko Fujisawa; 輝美子藤澤
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2011-03-02
Filing date: 2011-03-02
Publication date: 2012-09-20

Abstract

【課題】簡単且つコンパクトな構成で、断熱性を有するとともに、燃料電池スタックを均一に加熱することを可能にする。
【解決手段】燃料電池システム１０は、燃料電池スタック１１と、改質器１６２、熱交換器１６４、燃料電池スタック設置部材１６６及び台部材１６８を備える流体部１６０と、燃焼器１８２と、第１ケース部材１８４と、第２ケース部材１８６とを備える。燃料電池スタック設置部材１６６と熱交換器１６４とには、燃料電池スタック１１からのオフガスを、第１ケース部材１８４の内部空間から前記熱交換器１６４に供給するためのオフガス通路部材１８１の両端が接続されるとともに、前記熱交換器１６４から排出される熱交換後の前記オフガスは、オフガス通路２０２を通って排出される。
【選択図】図２An object of the present invention is to provide a simple and compact structure, have heat insulation properties, and uniformly heat a fuel cell stack.
A fuel cell system includes a fuel cell stack, a fluid unit including a reformer, a heat exchanger, a fuel cell stack installation member, a base member, and a combustor. A case member 184 and a second case member 186 are provided. The fuel cell stack installation member 166 and the heat exchanger 164 have both ends of an off gas passage member 181 for supplying off gas from the fuel cell stack 11 from the internal space of the first case member 184 to the heat exchanger 164. The off-gas after the heat exchange discharged from the heat exchanger 164 is discharged through the off-gas passage 202 while being connected.
[Selection] Figure 2

Description

本発明は、電解質をアノード電極とカソード電極とで挟んで構成される電解質・電極接合体が、セパレータ間に配設される燃料電池を備え、複数の前記燃料電池が積層される燃料電池スタックを備える燃料電池システムに関する。 The present invention provides a fuel cell stack in which an electrolyte / electrode assembly configured by sandwiching an electrolyte between an anode electrode and a cathode electrode includes a fuel cell disposed between separators, and a plurality of the fuel cells are stacked. The present invention relates to a fuel cell system provided.

通常、固体電解質型燃料電池（ＳＯＦＣ）は、電解質に酸化物イオン導電体、例えば、安定化ジルコニアを用いており、この電解質の両側にアノード電極及びカソード電極を配設した電解質・電極接合体（ＭＥＡ）を、セパレータ（バイポーラ板）によって挟持している。この燃料電池は、通常、ＭＥＡとセパレータとが所定数だけ積層された燃料電池スタックとして使用されている。 In general, a solid oxide fuel cell (SOFC) uses an oxide ion conductor, for example, stabilized zirconia, as an electrolyte, and an electrolyte / electrode assembly in which an anode electrode and a cathode electrode are disposed on both sides of the electrolyte ( MEA) is sandwiched between separators (bipolar plates). This fuel cell is normally used as a fuel cell stack in which a predetermined number of MEAs and separators are stacked.

上記の燃料電池では、電解質・電極接合体を構成するアノード電極及びカソード電極に、それぞれ燃料ガス（例えば、水素ガス）及び酸化剤ガス（例えば、空気）を供給するとともに、各燃料電池毎に前記燃料ガス及び前記酸化剤ガスを供給している。 In the above fuel cell, a fuel gas (for example, hydrogen gas) and an oxidant gas (for example, air) are supplied to the anode electrode and the cathode electrode constituting the electrolyte / electrode assembly, respectively, and the fuel cell is provided for each fuel cell. Fuel gas and the oxidant gas are supplied.

この種の燃料電池では、比較的高温で作動するとともに、熱効率を高めるために、断熱性が求められている。例えば、特許文献１に開示されている装置では、図８に示すように、下部側に断熱性被覆１の一部と並んで、予備改質装置２、内部補助点火装置３、第１熱交換器４ａ及び第２熱交換器４ｂが配設されている。装置の上部側には、断熱性被覆１の一部と並んで、セルブロックを有する燃料電池セル５が配設されている。断熱性被覆１は、外郭部１ａ及び断熱性の壁１ｂ、１ｃ、１ｄを有している。 In this type of fuel cell, heat insulation is required in order to operate at a relatively high temperature and to increase thermal efficiency. For example, in the apparatus disclosed in Patent Document 1, as shown in FIG. 8, the preliminary reformer 2, the internal auxiliary ignition device 3, and the first heat exchange are arranged side by side with a part of the heat insulating coating 1 on the lower side. An apparatus 4a and a second heat exchanger 4b are provided. On the upper side of the apparatus, fuel cells 5 having cell blocks are arranged alongside part of the heat insulating coating 1. The heat insulating coating 1 includes an outer shell portion 1a and heat insulating walls 1b, 1c, and 1d.

また、特許文献２に開示されている発電装置は、図９に示すように、内側から外側に向かって第１室６ａ、第２室６ｂ及び第３室６ｃからなる３重構造を有している。発電装置は、中心部の第１室６ａをその外側の第２室６ｂを仕切る内仕切壁７ａと、第２室６ｂとその外側の第３室６ｃを仕切る外仕切壁７ｂと、第３室６ｃと外部を仕切る外壁７ｃとを有するとともに、前記外壁７ｃは、断熱部材７ｄにより覆われている。第１室６ａ内には、複数個の燃料電池セル８が配列されてセルスタックを構成しており、このセルスタックに近接して改質器９が配置されている。 Moreover, the electric power generating apparatus currently disclosed by patent document 2 has a triple structure which consists of the 1st chamber 6a, the 2nd chamber 6b, and the 3rd chamber 6c toward the outer side from the inside, as shown in FIG. Yes. The power generator includes an inner partition wall 7a that partitions the first chamber 6a at the center into the second chamber 6b outside, a second partition wall 7b that partitions the second chamber 6b and the third chamber 6c outside, and a third chamber. 6c and an outer wall 7c that partitions the outside, and the outer wall 7c is covered with a heat insulating member 7d. In the first chamber 6a, a plurality of fuel cells 8 are arranged to constitute a cell stack, and a reformer 9 is disposed in the vicinity of the cell stack.

特開平１０−０５５８１５号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-055815 特開２００５−２３５５２６号公報JP 2005-235526 A

しかしながら、上記の特許文献１では、断熱性被覆１により断熱するため、前記断熱性被覆１を構成する断熱性の壁１ｂ、１ｃ、１ｄの厚さを大きく（肉厚に）設定する必要がある。このため、装置全体が相当に大型化するという問題がある。しかも、排ガスは、セルブロックの一方のみを流れるため、前記セルブロック内を均等に加熱することが困難となり、熱歪みが惹起され易い。 However, in the above-mentioned Patent Document 1, in order to insulate with the heat insulating coating 1, it is necessary to set the thickness of the heat insulating walls 1b, 1c, 1d constituting the heat insulating coating 1 to be large (thick). . For this reason, there exists a problem that the whole apparatus enlarges considerably. Moreover, since the exhaust gas flows through only one of the cell blocks, it becomes difficult to heat the inside of the cell block evenly, and thermal distortion is likely to be caused.

また、上記の特許文献２では、発電装置の内部が第１室６ａ、第２室６ｂ及び第３室６ｃからなる３重構造を有している。従って、構造が複雑化するとともに、発電装置全体が大型化するという問題がある。 Moreover, in said patent document 2, the inside of an electric power generating apparatus has the triple structure which consists of the 1st chamber 6a, the 2nd chamber 6b, and the 3rd chamber 6c. Therefore, there is a problem that the structure is complicated and the entire power generation device is enlarged.

本発明はこの種の問題を解決するものであり、簡単且つコンパクトな構成で、断熱性を有するとともに、燃料電池スタックを均一に加熱することが可能な燃料電池システムを提供することを目的とする。 The present invention solves this type of problem, and an object thereof is to provide a fuel cell system that has a simple and compact configuration, has heat insulation properties, and can uniformly heat a fuel cell stack. .

本発明は、電解質をアノード電極とカソード電極とで挟んで構成される電解質・電極接合体が、セパレータ間に配設される燃料電池を備え、複数の前記燃料電池が積層される燃料電池スタックと、原燃料を改質して改質ガスを生成し、前記改質ガスを燃料ガスとして前記アノード電極に供給する改質器と、酸化剤ガスを前記燃料電池スタックに供給する前に加熱し、加熱された前記酸化剤ガスを前記カソード電極に供給する熱交換器と、前記燃料電池スタックを設置するための燃料電池スタック設置部材と、前記改質器、前記熱交換器及び前記燃料電池スタック設置部材を保持するための台部材とを備える流体部と、前記流体部に、前記燃料電池スタックが配置される一方側とは反対の他方側に隣接して配置され、燃焼により発生する燃焼ガスによって前記改質器及び前記熱交換器を加熱する燃焼器と、前記燃料電池スタック設置部材に連結され、前記燃料電池スタックを収容する第１ケース部材と、前記台部材に連結され、前記第１ケース部材及び前記流体部を収容する第２ケース部材とを備えている。 The present invention relates to a fuel cell stack in which an electrolyte / electrode assembly configured by sandwiching an electrolyte between an anode electrode and a cathode electrode includes a fuel cell disposed between separators, and a plurality of the fuel cells are stacked. Reforming the raw fuel to generate a reformed gas, supplying the reformed gas as a fuel gas to the anode electrode, and heating the oxidant gas before supplying the fuel cell stack, A heat exchanger for supplying the heated oxidant gas to the cathode electrode, a fuel cell stack installation member for installing the fuel cell stack, the reformer, the heat exchanger, and the fuel cell stack installation A fluid part including a base member for holding the member, and a combustion gas generated by combustion, disposed adjacent to the fluid part on the other side opposite to the one side on which the fuel cell stack is disposed. A combustor that heats the reformer and the heat exchanger, a first case member that is connected to the fuel cell stack installation member and that houses the fuel cell stack, and a base member; A case member and a second case member containing the fluid portion.

そして、燃料電池スタック設置部材と熱交換器とには、前記燃料電池スタックで発電反応に使用された燃料ガス及び酸化剤ガスからなるオフガスを、第１ケース部材の内部空間から前記熱交換器に加熱用媒体として供給するための通路部材の両端が接続されるとともに、前記熱交換器から排出される熱交換後の前記オフガスは、前記第１ケース部材と第２ケース部材との間に形成されたオフガス通路を通って排出されている。 The fuel cell stack installation member and the heat exchanger include off-gas composed of fuel gas and oxidant gas used for power generation reaction in the fuel cell stack from the internal space of the first case member to the heat exchanger. Both ends of a passage member to be supplied as a heating medium are connected, and the off-gas after heat exchange discharged from the heat exchanger is formed between the first case member and the second case member. Exhausted through offgas passage.

また、この燃料電池システムでは、流体部は、燃料電池スタックに燃料ガスを供給する燃料ガス供給配管及び前記燃料電池スタックに酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給配管を備えるとともに、前記燃料ガス供給配管及び前記酸化剤ガス供給配管により、前記燃料電池スタックが燃料電池スタック設置部材に設置されることが好ましい。このため、燃料電池スタックは、燃料電池スタック設置部材から熱的に良好に遮断されることができ、断熱性及び熱効率の向上を図ることが可能になる。 Further, in this fuel cell system, the fluid part includes a fuel gas supply pipe for supplying fuel gas to the fuel cell stack and an oxidant gas supply pipe for supplying oxidant gas to the fuel cell stack, and the fuel gas supply It is preferable that the fuel cell stack is installed on the fuel cell stack installation member by piping and the oxidant gas supply piping. For this reason, the fuel cell stack can be thermally insulated from the fuel cell stack installation member, and the heat insulation and the thermal efficiency can be improved.

さらに、この燃料電池システムでは、セパレータは、電解質・電極接合体を挟持するとともに、電極面に沿って燃料ガス又は酸化剤ガスである反応ガスを供給する反応ガス通路が設けられる挟持部と、前記反応ガスを前記反応ガス通路に供給するための反応ガス供給連通孔が積層方向に形成される反応ガス供給部と、前記挟持部と前記反応ガス供給部とを連結し、前記反応ガスを前記反応ガス供給連通孔から前記反応ガス通路に供給するための反応ガス供給通路が形成される橋架部と、前記挟持部に前記積層方向に沿って荷重を付与する荷重付与機構とを備えることが好ましい。 Furthermore, in this fuel cell system, the separator sandwiches the electrolyte / electrode assembly, and a sandwiching portion provided with a reaction gas passage for supplying a reaction gas that is a fuel gas or an oxidant gas along the electrode surface; A reaction gas supply part in which a reaction gas supply communication hole for supplying a reaction gas to the reaction gas passage is formed in the stacking direction is connected to the sandwiching part and the reaction gas supply part, and the reaction gas is reacted with the reaction gas. It is preferable to include a bridge portion in which a reactive gas supply passage for supplying the reactive gas passage from the gas supply communication hole is formed, and a load applying mechanism that applies a load to the clamping portion along the stacking direction.

従って、挟持部と電解質・電極接合体との密着状態を確保し、集電性能の向上が図られるとともに、反応ガス供給部に対して所望のシール荷重を付与することができる。 Therefore, it is possible to secure a close contact state between the sandwiching portion and the electrolyte / electrode assembly, improve the current collecting performance, and apply a desired sealing load to the reaction gas supply portion.

さらにまた、この燃料電池システムでは、燃料電池スタックは、燃料電池の積層方向一端側に配置される第１プレート部材と、前記燃料電池の積層方向他端側に配置される第２プレート部材と、前記第１プレート部材に接続されて一方の電流取り出し端子を構成する第１ポール部材と、前記第２プレート部材に接続されて他方の電流取り出し端子を構成する第２ポール部材とを備えることが好ましい。 Furthermore, in this fuel cell system, the fuel cell stack includes a first plate member disposed on one end side in the stacking direction of the fuel cells, a second plate member disposed on the other end side in the stacking direction of the fuel cells, It is preferable to include a first pole member connected to the first plate member and constituting one current extraction terminal, and a second pole member connected to the second plate member and constituting the other current extraction terminal. .

これにより、電流取り出し端子は、線を用いて結線する必要がなく、排ガスや該排ガスの熱によって劣化することを阻止することができる。このため、燃料電池スタックから安定して電流を取り出すことが可能になる。 Thereby, the current extraction terminal does not need to be connected using a wire and can be prevented from being deteriorated by the exhaust gas or the heat of the exhaust gas. For this reason, it becomes possible to take out an electric current stably from a fuel cell stack.

また、この燃料電池システムでは、第１ポール部材及び第２ポール部材は、第１ケース部材から第２ケース部材を貫通して前記第２ケース部材の外部に延在するとともに、前記第１ケース部材及び前記第２ケース部材のポール部材挿通部位には、ガイド部材が介装されることが好ましい。従って、第１ポール部材及び第２ポール部材は、ガイド部材の案内作用下に積層方向に摺動可能になり、熱変位に容易且つ確実に追従することができる。 In the fuel cell system, the first pole member and the second pole member extend from the first case member through the second case member to the outside of the second case member, and the first case member Preferably, a guide member is interposed in the pole member insertion portion of the second case member. Therefore, the first pole member and the second pole member can slide in the stacking direction under the guiding action of the guide member, and can easily and reliably follow the thermal displacement.

本発明によれば、燃料電池スタックで発電反応後に排出されるオフガスが、加熱用媒体として熱交換器に導入されて前記燃料電池スタックに供給される前の酸化剤ガスと熱交換している。このため、オフガスの排熱を有効に回収することができ、熱効率の向上が容易に図られる。特に、オフガスは、未使用の燃料ガスと酸化剤ガスとにより、第１ケース部材内で燃焼するため、燃料電池を直接加熱し、熱交換器によって酸化剤ガスを加熱する加熱エネルギとして有効に利用することが可能になる。 According to the present invention, the off-gas discharged after the power generation reaction in the fuel cell stack is introduced into the heat exchanger as a heating medium and exchanges heat with the oxidant gas before being supplied to the fuel cell stack. For this reason, exhaust heat of off-gas can be effectively recovered, and thermal efficiency can be easily improved. In particular, the off-gas is burned in the first case member by unused fuel gas and oxidant gas, so that the fuel cell is directly heated and effectively used as heating energy for heating the oxidant gas by the heat exchanger. It becomes possible to do.

しかも、改質器及び熱交換器は、燃焼器により加熱されている。従って、改質器及び熱交換器を通って加熱された燃料ガス及び酸化剤ガスが、燃料電池スタックに供給されるため、前記燃料電池スタックを内側から良好に加熱することができる。 Moreover, the reformer and the heat exchanger are heated by the combustor. Therefore, since the fuel gas and the oxidant gas heated through the reformer and the heat exchanger are supplied to the fuel cell stack, the fuel cell stack can be favorably heated from the inside.

さらに、台部材には、改質器及び熱交換器と燃料電池スタック設置部材を介して燃料電池スタックとが保持されている。そして、燃焼器は、流体部に隣接して配置されており、この燃焼器から改質器及び熱交換器に燃焼ガスが供給されている。これにより、改質器及び熱交換器を加熱した燃焼ガスは、燃料電池スタックを加熱することが可能になり、熱効率の向上が図られる。 Furthermore, the base member holds the fuel cell stack via the reformer, the heat exchanger, and the fuel cell stack installation member. The combustor is disposed adjacent to the fluid portion, and combustion gas is supplied from the combustor to the reformer and the heat exchanger. As a result, the combustion gas that has heated the reformer and the heat exchanger can heat the fuel cell stack, thereby improving the thermal efficiency.

その上、熱交換器から排出される熱交換後のオフガスは、第１ケース部材と第２ケース部材との間に形成されたオフガス通路を通って排出されている。このため、第１ケース部材内に収容されている燃料電池スタックは、外側から加熱されて放熱を防止して熱効率の向上が容易に遂行される。 In addition, the off-gas after heat exchange discharged from the heat exchanger is discharged through an off-gas passage formed between the first case member and the second case member. For this reason, the fuel cell stack accommodated in the first case member is heated from the outside to prevent heat dissipation and to improve the thermal efficiency easily.

本発明の実施形態に係る燃料電池システムの一部分解斜視図である。1 is a partially exploded perspective view of a fuel cell system according to an embodiment of the present invention. 前記燃料電池システムの概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the said fuel cell system. 前記燃料電池システムを構成する燃料電池スタックの分解斜視説明図である。FIG. 3 is an exploded perspective view of a fuel cell stack constituting the fuel cell system. 前記燃料電池スタックを構成する燃料電池の分解斜視説明図である。2 is an exploded perspective view of a fuel cell constituting the fuel cell stack. FIG. 前記燃料電池スタックの反応ガスの流れ説明図である。FIG. 3 is a flow explanatory diagram of a reaction gas in the fuel cell stack. 前記燃料電池スタックの、図３中、ＶＩ−ＶＩ線断面である。FIG. 6 is a cross-sectional view of the fuel cell stack taken along line VI-VI in FIG. 3. 前記燃料電池スタックを構成する変位吸収機構の拡大説明図である。FIG. 3 is an enlarged explanatory view of a displacement absorbing mechanism constituting the fuel cell stack. 特許文献１の装置の断面説明図である。It is sectional explanatory drawing of the apparatus of patent document 1. FIG. 特許文献２の発電装置の断面説明図である。It is a section explanatory view of the power generator of patent documents 2.

図１及び図２に示すように、本発明の実施形態に係る燃料電池システム１０は、燃料電池スタック１１を備えるとともに、前記燃料電池スタック１１は、複数の燃料電池１２が矢印Ａ方向に積層される積層体を備える。燃料電池システム１０は、定置用の他、可搬用、車載用等の種々の用途に用いられている。 As shown in FIGS. 1 and 2, a fuel cell system 10 according to an embodiment of the present invention includes a fuel cell stack 11, and the fuel cell stack 11 includes a plurality of fuel cells 12 stacked in the direction of arrow A. A laminate. The fuel cell system 10 is used not only for stationary use but also for various uses such as portable use and in-vehicle use.

燃料電池１２は、固体電解質型燃料電池であり、この燃料電池１２は、図３〜図５に示すように、例えば、安定化ジルコニア等の酸化物イオン導電体で構成される電解質（電解質板）２０の両面に、カソード電極２２及びアノード電極２４が設けられた電解質・電極接合体（ＭＥＡ）２６を備える。電解質・電極接合体２６は、円板状に形成されるとともに、少なくとも外周端面部には、発電反応後の酸化剤ガス及び燃料ガスからなる排ガス（オフガス）の進入や排出を阻止するためにバリアー層（図示せず）が設けられている。 The fuel cell 12 is a solid electrolyte fuel cell. As shown in FIGS. 3 to 5, the fuel cell 12 is an electrolyte (electrolyte plate) made of an oxide ion conductor such as stabilized zirconia, for example. An electrolyte-electrode assembly (MEA) 26 provided with a cathode electrode 22 and an anode electrode 24 is provided on both sides of the substrate 20. The electrolyte / electrode assembly 26 is formed in a disc shape, and at least an outer peripheral end face portion has a barrier for preventing the exhaust gas (off-gas) including the oxidant gas and the fuel gas after the power generation reaction from entering and discharging. A layer (not shown) is provided.

燃料電池１２は、第１セパレータ２８ａ及び第２セパレータ２８ｂ間に１個の電解質・電極接合体２６が挟持される。第１セパレータ２８ａ及び第２セパレータ２８ｂは、同一形状のセパレータ構造体を互いに１８０°反転させることにより構成される。なお、一対のセパレータ間に複数枚のＭＥＡを挟持して構成してもよい。 In the fuel cell 12, one electrolyte / electrode assembly 26 is sandwiched between the first separator 28a and the second separator 28b. The first separator 28a and the second separator 28b are configured by reversing the same-shaped separator structure 180 ° from each other. A plurality of MEAs may be sandwiched between a pair of separators.

第１セパレータ２８ａは、例えば、ステンレス等の板金で構成される第１プレート３０ａ及び第２プレート３２ａを有する。第１プレート３０ａ及び第２プレート３２ａは、互いに拡散接合、レーザー溶接又はろう付け等により接合される。 The first separator 28a includes, for example, a first plate 30a and a second plate 32a made of a sheet metal such as stainless steel. The first plate 30a and the second plate 32a are joined to each other by diffusion bonding, laser welding, brazing, or the like.

第１プレート３０ａは、略平板状に形成されるとともに、積層方向（矢印Ａ方向）に沿って燃料ガス（反応ガス）を供給するための燃料ガス供給連通孔（反応ガス供給連通孔）３４が形成される第１燃料ガス供給部（反応ガス供給部）３６を有する。この第１燃料ガス供給部３６から外方に延在する第１橋架部３８を介して第１挟持部４０が一体に設けられる。 The first plate 30a is formed in a substantially flat plate shape, and has a fuel gas supply communication hole (reaction gas supply communication hole) 34 for supplying fuel gas (reaction gas) along the stacking direction (arrow A direction). A first fuel gas supply unit (reaction gas supply unit) 36 is formed. A first clamping part 40 is integrally provided via a first bridge part 38 extending outward from the first fuel gas supply part 36.

第１挟持部４０は、電解質・電極接合体２６と同一形状もしくは電解質・電極接合体２６よりも大径な寸法に設定されるとともに、前記第１挟持部４０のアノード電極２４に接する面には、複数の凸部４２が設けられる。凸部４２は、アノード電極２４の電極面に沿って燃料ガスを供給するための燃料ガス通路（反応ガス通路）４４を形成するとともに、集電機能を有する。第１挟持部４０の中央部には、アノード電極２４の中央部に向かって燃料ガスを供給するための燃料ガス供給孔４６が形成される。 The first sandwiching section 40 is set to have the same shape as the electrolyte / electrode assembly 26 or a larger diameter than the electrolyte / electrode assembly 26, and on the surface of the first sandwiching section 40 in contact with the anode electrode 24. A plurality of convex portions 42 are provided. The convex portion 42 forms a fuel gas passage (reactive gas passage) 44 for supplying fuel gas along the electrode surface of the anode electrode 24 and has a current collecting function. A fuel gas supply hole 46 for supplying fuel gas toward the central portion of the anode electrode 24 is formed in the central portion of the first sandwiching portion 40.

第２プレート３２ａは、燃料ガス供給連通孔３４が形成される第２燃料ガス供給部（反応ガス供給部）４８を有する。この第２燃料ガス供給部４８から外方に延在する第２橋架部５０を介して第２挟持部５２が一体に設けられる。第２プレート３２ａの外周を周回して第１プレート３０ａ側に突出する周回凸部５４が設けられ、この周回凸部５４に前記第１プレート３０ａが接合される。 The second plate 32 a has a second fuel gas supply part (reactive gas supply part) 48 in which the fuel gas supply communication hole 34 is formed. A second sandwiching portion 52 is integrally provided via a second bridge portion 50 extending outward from the second fuel gas supply portion 48. A circumferential convex portion 54 that goes around the outer periphery of the second plate 32 a and protrudes toward the first plate 30 a is provided, and the first plate 30 a is joined to the circumferential convex portion 54.

第２燃料ガス供給部４８、第２橋架部５０及び第２挟持部５２の第１プレート３０ａに向かう面には、前記第１プレート３０ａに接して複数の突起部５６が形成される。 A plurality of protrusions 56 are formed on the surfaces of the second fuel gas supply part 48, the second bridge part 50, and the second sandwiching part 52 toward the first plate 30a in contact with the first plate 30a.

第１橋架部３８及び第２橋架部５０間には、燃料ガス供給連通孔３４に連通する燃料ガス供給通路５８が形成される。燃料ガス供給通路５８は、第１挟持部４０及び第２挟持部５２間に形成される燃料ガス充填室６０を介して燃料ガス供給孔４６に連通する。 A fuel gas supply passage 58 communicating with the fuel gas supply communication hole 34 is formed between the first bridge portion 38 and the second bridge portion 50. The fuel gas supply passage 58 communicates with the fuel gas supply hole 46 through a fuel gas filling chamber 60 formed between the first clamping part 40 and the second clamping part 52.

第２セパレータ２８ｂは、第１セパレータ２８ａと同一形状に構成されており、第１プレート３０ａ及び第２プレート３２ａに対応する第１プレート３０ｂ及び第２プレート３２ｂを有する。第１プレート３０ｂ及び第２プレート３２ｂは、積層方向に沿って酸化剤ガスを供給するための酸化剤ガス供給連通孔６２が形成される第１酸化剤ガス供給部６４及び第２酸化剤ガス供給部６６を有する。 The second separator 28b is configured in the same shape as the first separator 28a, and includes a first plate 30b and a second plate 32b corresponding to the first plate 30a and the second plate 32a. The first plate 30b and the second plate 32b are provided with a first oxidant gas supply part 64 and a second oxidant gas supply in which an oxidant gas supply communication hole 62 for supplying an oxidant gas along the stacking direction is formed. Part 66.

第１プレート３０ｂ及び第２プレート３２ｂは、第１酸化剤ガス供給部６４及び第２酸化剤ガス供給部６６から外方に突出する第１橋架部６８及び第２橋架部７０を介して第１挟持部７２及び第２挟持部７４が一体に設けられる。 The first plate 30b and the second plate 32b are connected to the first oxidant gas supply part 64 and the second oxidant gas supply part 66 through the first bridge part 68 and the second bridge part 70 protruding outward from the first oxidant gas supply part 64 and the second oxidant gas supply part 66, respectively. The clamping part 72 and the 2nd clamping part 74 are provided integrally.

第１挟持部７２のカソード電極２２に接触する面には、複数の凸部４２を介し前記カソード電極２２の電極面に沿って酸化剤ガスを供給するための酸化剤ガス通路（反応ガス通路）７６が形成される。第１挟持部７２の中央部には、カソード電極２２の中央部に向かって酸化剤ガスを供給するための酸化剤ガス供給孔７８が形成される。 An oxidant gas passage (reactive gas passage) for supplying an oxidant gas along the electrode surface of the cathode electrode 22 through the plurality of convex portions 42 on the surface of the first sandwiching portion 72 that contacts the cathode electrode 22. 76 is formed. An oxidant gas supply hole 78 for supplying an oxidant gas toward the central part of the cathode electrode 22 is formed in the central part of the first sandwiching part 72.

第２プレート３２ｂ内には、第１プレート３０ｂが接合されることにより酸化剤ガス供給連通孔６２に連通する酸化剤ガス供給通路８０が、第１橋架部６８及び第２橋架部７０間に対応して形成される。第２挟持部７４内には、酸化剤ガス供給連通孔６２と酸化剤ガス供給通路８０を介して連通する酸化剤ガス充填室８２が形成される。 An oxidant gas supply passage 80 that communicates with the oxidant gas supply communication hole 62 by joining the first plate 30 b to the second plate 32 b corresponds between the first bridge portion 68 and the second bridge portion 70. Formed. An oxidant gas filling chamber 82 communicating with the oxidant gas supply communication hole 62 and the oxidant gas supply passage 80 is formed in the second clamping part 74.

図３及び図４に示すように、第１セパレータ２８ａは、第１燃料ガス供給部３６及び第２燃料ガス供給部４８により燃料ガス供給部８４を構成し、第１橋架部３８及び第２橋架部５０により第１橋架部８６を構成し、第１挟持部４０及び第２挟持部５２により第１挟持部８８を構成する。第２セパレータ２８ｂは、第１酸化剤ガス供給部６４及び第２酸化剤ガス供給部６６により酸化剤ガス供給部９０を構成し、第１橋架部６８及び第２橋架部７０により第２橋架部９２を構成し、第１挟持部７２及び第２挟持部７４により第２挟持部９４を構成する。 As shown in FIGS. 3 and 4, in the first separator 28a, a fuel gas supply unit 84 is constituted by the first fuel gas supply unit 36 and the second fuel gas supply unit 48, and the first bridge unit 38 and the second bridge unit 28a. The first bridge portion 86 is configured by the portion 50, and the first clamping portion 88 is configured by the first clamping portion 40 and the second clamping portion 52. In the second separator 28b, the first oxidant gas supply part 64 and the second oxidant gas supply part 66 constitute an oxidant gas supply part 90, and the first bridge part 68 and the second bridge part 70 constitute a second bridge part. 92, and the first clamping part 72 and the second clamping part 74 constitute a second clamping part 94.

積層方向（矢印Ａ方向）に互いに隣接する一対の第１セパレータ２８ａを構成する各燃料ガス供給部８４には、燃料電池スタック１１に発生した積層方向の変位を吸収する第１変位吸収機構（燃料ガス側変位吸収機構）９６が設けられるとともに、前記積層方向に互いに隣接する一対の第２セパレータ２８ｂを構成する各酸化剤ガス供給部９０には、前記積層方向の変位を吸収する第２変位吸収機構（酸化剤ガス側変位吸収機構）９８が設けられる。 Each fuel gas supply part 84 constituting a pair of first separators 28a adjacent to each other in the stacking direction (arrow A direction) has a first displacement absorbing mechanism (fuel) that absorbs the stacking direction displacement generated in the fuel cell stack 11. Gas-side displacement absorption mechanism) 96 is provided, and each oxidant gas supply unit 90 constituting a pair of second separators 28b adjacent to each other in the stacking direction absorbs displacement in the stacking direction. A mechanism (oxidant gas side displacement absorption mechanism) 98 is provided.

図４及び図６に示すように、第１変位吸収機構９６は、第１セパレータ２８ａを構成する第１プレート３０ａ及び第２プレート３２ａにおいて、第１燃料ガス供給部３６及び第２燃料ガス供給部４８の突起部５６とは反対の面に、例えば、溶接により固着される連結部材１００ａ、１００ｂを備える。連結部材１００ａ、１００ｂは、積層方向に隣接する一対の第１セパレータ２８ａの燃料ガス供給部８４同士を連結し、且つ前記積層方向の荷重を緩和するばね性を有する。連結部材１００ａ、１００ｂは、例えば、ステンレス等の金属薄板により構成され、実質的にベローズ形状を有する。 As shown in FIGS. 4 and 6, the first displacement absorbing mechanism 96 includes a first fuel gas supply unit 36 and a second fuel gas supply unit in the first plate 30a and the second plate 32a constituting the first separator 28a. For example, connecting members 100a and 100b that are fixed to each other by welding are provided on a surface opposite to the protruding portion 56 of 48. The connecting members 100a and 100b have a spring property that connects the fuel gas supply portions 84 of the pair of first separators 28a adjacent to each other in the stacking direction and relaxes the load in the stacking direction. The connecting members 100a and 100b are made of, for example, a thin metal plate such as stainless steel and have a substantially bellows shape.

連結部材１００ａは、図６に示すように、第１プレート３０ａの第１燃料ガス供給部３６に溶接（結合）されるセパレータ結合部位１０２ａと、積層方向に隣接する連結部材１００ａ、１００ｂ同士を係合する係合部位１０４ａと、前記セパレータ結合部位１０２ａと前記係合部位１０４ａとを繋ぎ且つばね性を有する連結部位１０６ａとを備える。連結部位１０６ａは、第１燃料ガス供給部３６から離間する方向に傾斜する一方、係合部位１０４ａは、水平方向に延在する。 As shown in FIG. 6, the connecting member 100a connects the separator connecting portion 102a welded (connected) to the first fuel gas supply part 36 of the first plate 30a and the connecting members 100a and 100b adjacent to each other in the stacking direction. The engaging part 104a to be joined, and the connecting part 106a connecting the separator coupling part 102a and the engaging part 104a and having a spring property are provided. The connecting portion 106a is inclined in a direction away from the first fuel gas supply unit 36, while the engaging portion 104a extends in the horizontal direction.

連結部材１００ｂは、第２プレート３２ａの第２燃料ガス供給部４８に溶接（結合）されるセパレータ結合部位１０２ｂと、積層方向に隣接する連結部材１００ａ、１００ｂ同士を係合する係合部位１０４ｂと、前記セパレータ結合部位１０２ｂと前記係合部位１０４ｂとを繋ぎ且つばね性を有する連結部位１０６ｂとを備える。連結部位１０６ｂは、第２燃料ガス供給部４８から離間する方向に傾斜する一方、係合部位１０４ｂは、水平方向に延在する。 The coupling member 100b includes a separator coupling portion 102b that is welded (coupled) to the second fuel gas supply unit 48 of the second plate 32a, and an engagement portion 104b that engages the coupling members 100a and 100b adjacent in the stacking direction. The separator coupling portion 102b and the engaging portion 104b are connected to each other, and a connecting portion 106b having a spring property is provided. The connecting portion 106b is inclined in a direction away from the second fuel gas supply unit 48, while the engaging portion 104b extends in the horizontal direction.

第１変位吸収機構９６は、図４に示すように、一対の連結部材１００ａ、１００ｂを一体に結合させるための結合部材１０８を備えるとともに、前記連結部材１００ａ、１００ｂ同士が係合する領域及び前記連結部材１００ａ、１００ｂと前記結合部材１０８とが係合する領域に対応して、３つのシール部材１１０ａ、１１０ｂ及び１１０ｃが介装される。 As shown in FIG. 4, the first displacement absorbing mechanism 96 includes a coupling member 108 for integrally coupling a pair of coupling members 100 a and 100 b, a region where the coupling members 100 a and 100 b are engaged with each other, and Three seal members 110a, 110b, and 110c are interposed corresponding to the region where the connecting members 100a, 100b and the coupling member 108 are engaged.

結合部材１０８は、断面コ字状を有し、例えば、３つの前記結合部材１０８が、全体としてリング状に配置される。図６に示すように、各結合部材１０８は、内周側が開口しており、この内周側からシール部材１１０ｂ、連結部材１００ａの係合部位１０４ａ、シール部材１１０ａ、連結部材１００ｂの係合部位１０４ｂ及びシール部材１１０ｃからなる積層体が挿入され、前記結合部材１０８がかしめられる。 The coupling member 108 has a U-shaped cross section. For example, the three coupling members 108 are arranged in a ring shape as a whole. As shown in FIG. 6, each coupling member 108 is open on the inner peripheral side, and from this inner peripheral side, the sealing member 110 b, the engaging part 104 a of the connecting member 100 a, the engaging part of the sealing member 110 a, and the connecting member 100 b A laminate composed of 104b and the seal member 110c is inserted, and the coupling member 108 is caulked.

シール部材１１０ａ〜１１０ｃは、リング形状を有し、ガスシール機能及び絶縁機能、さらに好適には、耐熱性及び柔軟性を有する材料で構成される。具体的には、シール部材１１０ａ〜１１０ｃは、粘土鉱物及び有機高分子が複合化された粘土膜を備える薄膜状シールにより構成されるが、これに限定されるものではない。例えば、ガラス系シール部材も用いることができる。 The seal members 110a to 110c have a ring shape and are made of a material having a gas seal function and an insulation function, and more preferably heat resistance and flexibility. Specifically, the seal members 110a to 110c are configured by a thin film seal including a clay film in which a clay mineral and an organic polymer are combined, but the present invention is not limited thereto. For example, a glass-based sealing member can also be used.

第２変位吸収機構９８は、第２セパレータ２８ｂを構成する第２プレート３２ｂ及び第１プレート３０ｂにおいて、第２酸化剤ガス供給部６６及び第１酸化剤ガス供給部６４の突起部５６とは反対の面に、例えば、溶接により固着される連結部材１１２ａ、１１２ｂを備える。連結部材１１２ａ、１１２ｂは、積層方向に隣接する一対の第２セパレータ２８ｂの酸化剤ガス供給部９０同士を連結し、且つ前記積層方向の荷重を緩和するばね性を有する。 The second displacement absorbing mechanism 98 is opposite to the protrusions 56 of the second oxidant gas supply unit 66 and the first oxidant gas supply unit 64 in the second plate 32b and the first plate 30b constituting the second separator 28b. For example, connecting members 112a and 112b that are fixed to each other by welding are provided. The connecting members 112a and 112b have a spring property that connects the oxidant gas supply portions 90 of the pair of second separators 28b adjacent in the stacking direction and relaxes the load in the stacking direction.

連結部材１１２ａは、図６に示すように、第２プレート３２ｂの第２酸化剤ガス供給部６６に溶接（結合）されるセパレータ結合部位１１４ａと、積層方向に隣接する連結部材１１２ａ、１１２ｂ同士を係合する係合部位１１６ａと、前記セパレータ結合部位１１４ａと前記係合部位１１６ａとを繋ぎ且つばね性を有する連結部位１１８ａとを備える。連結部位１１８ａは、第２酸化剤ガス供給部６６から離間する方向に傾斜する一方、係合部位１１６ａは、水平方向に延在する。 As shown in FIG. 6, the connecting member 112 a includes a separator coupling portion 114 a welded (coupled) to the second oxidant gas supply unit 66 of the second plate 32 b and the coupling members 112 a and 112 b adjacent to each other in the stacking direction. An engaging portion 116a to be engaged, and a connecting portion 118a that connects the separator coupling portion 114a and the engaging portion 116a and has a spring property are provided. The connecting portion 118a is inclined in a direction away from the second oxidant gas supply unit 66, while the engaging portion 116a extends in the horizontal direction.

連結部材１１２ｂは、第１プレート３０ｂの第１酸化剤ガス供給部６４に溶接（結合）されるセパレータ結合部位１１４ｂと、積層方向に隣接する連結部材１１２ａ、１１２ｂ同士を係合する係合部位１１６ｂと、前記セパレータ結合部位１１４ｂと前記係合部位１１６ｂとを繋ぎ且つばね性を有する連結部位１１８ｂとを備える。連結部位１１８ｂは、第１酸化剤ガス供給部６４から離間する方向に傾斜する一方、係合部位１１６ｂは、水平方向に延在する。 The connecting member 112b includes a separator coupling portion 114b welded (coupled) to the first oxidant gas supply unit 64 of the first plate 30b and an engagement portion 116b that engages the coupling members 112a and 112b adjacent in the stacking direction. And a connecting portion 118b that connects the separator coupling portion 114b and the engaging portion 116b and has a spring property. The connecting portion 118b is inclined in a direction away from the first oxidant gas supply unit 64, while the engaging portion 116b extends in the horizontal direction.

第２変位吸収機構９８は、図４に示すように、一対の連結部材１１２ａ、１１２ｂを一体に結合させるための結合部材１２０を備えるとともに、前記連結部材１１２ａ、１１２ｂ同士が係合する領域及び前記連結部材１１２ａ、１１２ｂと前記結合部材１２０とが係合する領域に対応して、３つのシール部材１２２ａ、１２２ｂ及び１２２ｃが介装される。 As shown in FIG. 4, the second displacement absorbing mechanism 98 includes a coupling member 120 for integrally coupling a pair of coupling members 112 a and 112 b, a region where the coupling members 112 a and 112 b are engaged with each other, and Three seal members 122a, 122b, and 122c are interposed corresponding to the region where the connecting members 112a and 112b and the coupling member 120 are engaged.

結合部材１２０は、断面コ字状を有し、例えば、３つの前記結合部材１２０が、全体としてリング状に配置される。図６に示すように、各結合部材１２０は、内周側が開口しており、この内周側からシール部材１２２ｂ、連結部材１１２ａの係合部位１１６ａ、シール部材１２２ａ、連結部材１１２ｂの係合部位１１６ｂ及びシール部材１２２ｃからなる積層体が挿入され、前記結合部材１２０がかしめられる。 The coupling member 120 has a U-shaped cross section. For example, the three coupling members 120 are arranged in a ring shape as a whole. As shown in FIG. 6, each coupling member 120 is open on the inner peripheral side, and from the inner peripheral side, the sealing member 122 b, the engaging part 116 a of the connecting member 112 a, the engaging part of the sealing member 122 a and the connecting member 112 b. A laminate composed of 116b and the seal member 122c is inserted, and the coupling member 120 is caulked.

シール部材１２２ａ〜１２２ｃは、リング形状を有し、ガスシール機能及び絶縁機能、さらに好適には、耐熱性及び柔軟性を有する材料で構成される。具体的には、シール部材１２２ａ〜１２２ｃは、粘土鉱物及び有機高分子が複合化された粘土膜を備える薄膜状シールにより構成されるが、これに限定されるものではない。例えば、ガラス系シール部材も用いることができる。 The sealing members 122a to 122c have a ring shape and are made of a material having a gas sealing function and an insulating function, and more preferably heat resistance and flexibility. Specifically, the seal members 122a to 122c are configured by a thin film seal including a clay film in which a clay mineral and an organic polymer are combined, but the present invention is not limited thereto. For example, a glass-based sealing member can also be used.

図３及び図６に示すように、第１セパレータ２８ａの第１挟持部８８には、燃料電池スタック１１に発生した積層方向の変位を吸収する第３変位吸収機構（燃料ガス側変位吸収機構）１３０が設けられるとともに、第２セパレータ２８ｂの第２挟持部９４には、前記積層方向の変位を吸収する第４変位吸収機構（酸化剤ガス側変位吸収機構）１３２が設けられる。 As shown in FIGS. 3 and 6, the first sandwiching portion 88 of the first separator 28 a has a third displacement absorbing mechanism (fuel gas side displacement absorbing mechanism) that absorbs the displacement in the stacking direction generated in the fuel cell stack 11. 130 is provided, and the second sandwiching portion 94 of the second separator 28b is provided with a fourth displacement absorbing mechanism (oxidant gas side displacement absorbing mechanism) 132 that absorbs the displacement in the stacking direction.

第１挟持部８８の変位吸収機構１３０は、図４及び図６に示すように、第１挟持部４０及び第２挟持部５２間に形成される燃料ガス充填室６０と、電解質・電極接合体２６に対向する第１プレート３０ａに設けられ、燃料ガス通路４４を形成する複数の凸部４２と、第２プレート３２ａに、前記第１プレート３０ａに接して設けられる複数の突起部５６とを備える。複数の凸部４２と複数の突起部５６とは、積層方向に互いに重ならない位置に配置される。 As shown in FIGS. 4 and 6, the displacement absorbing mechanism 130 of the first clamping unit 88 includes a fuel gas filling chamber 60 formed between the first clamping unit 40 and the second clamping unit 52, and an electrolyte / electrode assembly. 26, a plurality of convex portions 42 that are provided on the first plate 30a facing the H. 26 and form the fuel gas passage 44, and a plurality of protrusions 56 that are provided on the second plate 32a in contact with the first plate 30a. . The plurality of protrusions 42 and the plurality of protrusions 56 are arranged at positions that do not overlap each other in the stacking direction.

図７に示すように、複数の凸部４２は、例えば、格子状に配置されるとともに、４つの前記凸部４２により単位領域１３４が形成される。１つの突起部５６は、１つの単位領域１３４内に配置される一方、この単位領域１３４に隣接する他の単位領域１３４、すなわち、前記突起部５６が配置される前記単位領域１３４を周回する８つの単位領域１３４には、前記突起部５６が配置されない。なお、凸部４２の配置状態や突起部５６の配置状態は、種々変更可能である。 As shown in FIG. 7, for example, the plurality of convex portions 42 are arranged in a lattice shape, and a unit region 134 is formed by the four convex portions 42. One protrusion 56 is arranged in one unit area 134, and around the other unit area 134 adjacent to the unit area 134, that is, the unit area 134 in which the protrusion 56 is arranged. The protrusion 56 is not disposed in one unit region 134. In addition, the arrangement state of the convex part 42 and the arrangement state of the projection part 56 can be variously changed.

第２挟持部９４の変位吸収機構１３２は、図４及び図６に示すように、酸化剤ガス充填室８２と、第１プレート３０ｂに設けられ、酸化剤ガス通路７６を形成する複数の凸部４２と、第２プレート３２ｂに、前記第１プレート３０ｂに接して設けられる複数の突起部５６とを備える。複数の凸部４２と複数の突起部５６とは、積層方向に互いに重ならない位置に配置される。 As shown in FIGS. 4 and 6, the displacement absorbing mechanism 132 of the second clamping unit 94 is provided in the oxidant gas filling chamber 82 and the first plate 30 b and has a plurality of convex parts that form the oxidant gas passage 76. 42 and a plurality of protrusions 56 provided on the second plate 32b in contact with the first plate 30b. The plurality of protrusions 42 and the plurality of protrusions 56 are arranged at positions that do not overlap each other in the stacking direction.

図１及び図２に示すように、燃料電池スタック１１は、燃料電池１２の積層方向一端側に配置される第１プレート部材１４０と、前記燃料電池１２の積層方向他端側に配置される第２プレート部材１４２と、前記第１プレート部材１４０に接続されて一方の電流取り出し端子を構成する第１ポール部材１４４と、前記第２プレート部材１４２に接続されて他方の電流取り出し端子を構成する第２ポール部材１４６とを備える。第１ポール部材１４４及び第２ポール部材１４６は、互いに平行して延在するとともに、電流用端子として機能する。 As shown in FIGS. 1 and 2, the fuel cell stack 11 includes a first plate member 140 disposed on one end side in the stacking direction of the fuel cell 12 and a first plate member 140 disposed on the other end side in the stacking direction of the fuel cell 12. A second plate member 142; a first pole member 144 connected to the first plate member 140 to form one current extraction terminal; and a second pole member 144 connected to the second plate member 142 to configure the other current extraction terminal. A two-pole member 146. The first pole member 144 and the second pole member 146 extend in parallel to each other and function as current terminals.

第２プレート部材１４２と燃料電池１２との間には、第１挟持部８８及び第２挟持部９４に積層方向の荷重を付与する荷重付与機構１４８が配設される。荷重付与機構１４８は、積層方向に配列される複数の皿ばね１５０を備え、燃料電池１２に対して前記積層方向に弾性により荷重を付与する。第１プレート部材１４０と第２プレート部材１４２とは、複数のボルト部材（スタッドボルト）１５２により燃料電池１２を積層方向から締結することにより、燃料電池スタック１１がユニット化される。 Between the second plate member 142 and the fuel cell 12, a load application mechanism 148 that applies a load in the stacking direction to the first clamping unit 88 and the second clamping unit 94 is disposed. The load applying mechanism 148 includes a plurality of disc springs 150 arranged in the stacking direction, and applies a load to the fuel cell 12 by elasticity in the stacking direction. The first plate member 140 and the second plate member 142 fasten the fuel cell 12 from the stacking direction with a plurality of bolt members (stud bolts) 152, thereby unitizing the fuel cell stack 11.

第１プレート部材１４０には、各燃料電池１２の燃料ガス供給連通孔３４と同軸上に配置され、前記燃料ガス供給連通孔３４に燃料ガスを供給する燃料ガス供給配管１５４と、前記燃料電池１２の酸化剤ガス供給連通孔６２と同軸上に配置され、前記酸化剤ガス供給連通孔６２に酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給配管１５６とが設けられる。 The first plate member 140 is arranged coaxially with the fuel gas supply communication hole 34 of each fuel cell 12, a fuel gas supply pipe 154 that supplies fuel gas to the fuel gas supply communication hole 34, and the fuel cell 12. An oxidant gas supply pipe 156 that is disposed coaxially with the oxidant gas supply communication hole 62 and supplies the oxidant gas to the oxidant gas supply communication hole 62 is provided.

燃料電池システム１０は、ユニット化された流体部１６０を備える。流体部１６０は、原燃料を改質して改質ガスを生成し、前記改質ガスを燃料ガスとして燃料電池１２のアノード電極２４に供給する改質器１６２と、酸化剤ガスを燃料電池スタック１１に供給する前に加熱し、加熱された前記酸化剤ガスを前記燃料電池１２のカソード電極２２に供給する熱交換器１６４と、前記燃料電池スタック１１を設置するための板状燃料電池スタック設置部材１６６と、前記改質器１６２、前記熱交換器１６４及び前記燃料電池スタック設置部材１６６を保持するための台部材１６８とを備える。 The fuel cell system 10 includes a unitized fluid part 160. The fluid section 160 reforms the raw fuel to generate a reformed gas, supplies the reformed gas as the fuel gas to the anode electrode 24 of the fuel cell 12, and the oxidant gas to the fuel cell stack. A heat exchanger 164 for supplying the heated oxidant gas to the cathode electrode 22 of the fuel cell 12 and a plate-like fuel cell stack for installing the fuel cell stack 11. A member 166; and a base member 168 for holding the reformer 162, the heat exchanger 164, and the fuel cell stack installation member 166.

改質器１６２の入口には、原燃料供給管１７０が接続されるとともに、前記改質器１６２の出口には、改質ガス排出管１７２が接続される。熱交換器１６４の入口には、空気供給管１７４が接続されるとともに、前記熱交換器１６４の出口には、酸化剤ガス排出管１７６が接続される。 A raw fuel supply pipe 170 is connected to the inlet of the reformer 162, and a reformed gas discharge pipe 172 is connected to the outlet of the reformer 162. An air supply pipe 174 is connected to the inlet of the heat exchanger 164, and an oxidant gas discharge pipe 176 is connected to the outlet of the heat exchanger 164.

燃料電池スタック設置部材１６６には、燃料ガス供給配管１５４及び酸化剤ガス供給配管１５６を固定する固定具１７８及び１８０が設けられる。固定具１７８、１８０を介して燃料ガス供給配管１５４及び酸化剤ガス供給配管１５６には、改質ガス排出管１７２及び酸化剤ガス排出管１７６が連結される。燃料電池スタック設置部材１６６には、燃料電池スタック１１で発電反応に使用された燃料ガス及び酸化剤ガスからなるオフガスを、熱交換器１６４に加熱用媒体として供給するためのオフガス通路部材１８１が設けられる。 The fuel cell stack installation member 166 is provided with fixtures 178 and 180 for fixing the fuel gas supply pipe 154 and the oxidant gas supply pipe 156. A reformed gas discharge pipe 172 and an oxidant gas discharge pipe 176 are connected to the fuel gas supply pipe 154 and the oxidant gas supply pipe 156 via the fixtures 178 and 180. The fuel cell stack installation member 166 is provided with an off-gas passage member 181 for supplying off-gas composed of fuel gas and oxidant gas used for power generation reaction in the fuel cell stack 11 to the heat exchanger 164 as a heating medium. It is done.

燃料電池スタック１１は、実質的に、燃料ガス供給配管１５４及び酸化剤ガス供給配管１５６のみにより、燃料電池スタック設置部材１６６に保持される。なお、燃料電池スタック１１には、燃料ガス供給配管１５４及び酸化剤ガス供給配管１５６の他に、必要に応じて保持用の配管を設けることもできる。 The fuel cell stack 11 is substantially held by the fuel cell stack installation member 166 only by the fuel gas supply pipe 154 and the oxidant gas supply pipe 156. In addition to the fuel gas supply pipe 154 and the oxidant gas supply pipe 156, the fuel cell stack 11 may be provided with a holding pipe as necessary.

流体部１６０には、燃料電池スタック１１が配置される一方側とは反対の他方側に隣接して、具体的には、改質器１６２及び熱交換器１６４に隣接して、燃焼器１８２が配置される。燃焼器１８２は、燃焼により発生する燃焼ガスによって改質器１６２及び熱交換器１６４を加熱する機能を有する。燃焼器１８２は、台部材１６８に固定される。 The fluid section 160 is adjacent to the other side opposite to the one side where the fuel cell stack 11 is disposed. Specifically, the combustor 182 is adjacent to the reformer 162 and the heat exchanger 164. Be placed. The combustor 182 has a function of heating the reformer 162 and the heat exchanger 164 with combustion gas generated by combustion. The combustor 182 is fixed to the base member 168.

燃料電池システム１０は、燃料電池スタック設置部材１６６に連結され、燃料電池スタック１１を収容する第１ケース部材１８４と、台部材１６８に連結され、前記第１ケース部材１８４（燃料電池スタック１１を含む）及び流体部１６０を収容する第２ケース部材１８６とを備える。 The fuel cell system 10 is connected to a fuel cell stack installation member 166, is connected to a first case member 184 that houses the fuel cell stack 11, and a base member 168, and includes the first case member 184 (including the fuel cell stack 11). ) And a second case member 186 that houses the fluid portion 160.

第１ケース部材１８４は、底部に開口部を有するとともに、前記底部に大径なフランジ部１８８を設ける。このフランジ部１８８は、燃料電池スタック設置部材１６６に固着される。第１ケース部材１８４の上部閉塞部には、第１ポール部材１４４及び第２ポール部材１４６とに対応してこれらよりも大径な開口部を有する筒状部１９０、１９２が設けられる。 The first case member 184 has an opening at the bottom and a large-diameter flange 188 at the bottom. The flange portion 188 is fixed to the fuel cell stack installation member 166. The upper closed portion of the first case member 184 is provided with cylindrical portions 190 and 192 having openings larger than these corresponding to the first pole member 144 and the second pole member 146.

第２ケース部材１８６は、底部に開口部を有するとともに、前記底部に大径なフランジ部１９４を設ける。このフランジ部１９４は、台部材１６８に固着される。第２ケース部材１８６の上部には、筒状部１９０、１９２が挿入される孔部１９６、１９８と、排ガス排出口２００とが設けられる。排ガス排出口２００は、第１ケース部材１８４と第２ケース部材１８６との間に形成されたオフガス通路２０２に連通するとともに、前記オフガス通路２０２は、流体部１６０が配置される室２０４に連通する（図２参照）。 The second case member 186 has an opening at the bottom and a large-diameter flange 194 at the bottom. The flange portion 194 is fixed to the base member 168. In the upper part of the second case member 186, holes 196 and 198 into which the cylindrical portions 190 and 192 are inserted and an exhaust gas discharge port 200 are provided. The exhaust gas discharge port 200 communicates with an off gas passage 202 formed between the first case member 184 and the second case member 186, and the off gas passage 202 communicates with a chamber 204 in which the fluid portion 160 is disposed. (See FIG. 2).

ポール部材挿通部位を構成する筒状部１９０、１９２には、第１ポール部材１４４及び第２ポール部材１４６に取り付けられたガイド部材２０６、２０８が摺動自在に配設される。ガイド部材２０６、２０８は、耐熱性、シール性及び絶縁性を有する部材、例えば、ガラス繊維（セラミック繊維）により構成される。 Guide members 206 and 208 attached to the first pole member 144 and the second pole member 146 are slidably disposed on the cylindrical portions 190 and 192 constituting the pole member insertion portion. The guide members 206 and 208 are composed of members having heat resistance, sealing properties, and insulating properties, for example, glass fibers (ceramic fibers).

このように構成される燃料電池スタック１１の動作について、以下に説明する。 The operation of the fuel cell stack 11 configured as described above will be described below.

先ず、図２に示すように、原燃料供給管１７０から改質器１６２には、都市ガス（ＣＨ₄、Ｃ₂Ｈ₆、Ｃ₃Ｈ₈、Ｃ₄Ｈ₁₀を含む）等の原燃料に水蒸気が混在された混合燃料が供給される一方、空気供給管１７４から熱交換器１６４に酸化剤ガスである、例えば、空気が供給される。 First, as shown in FIG. 2, raw fuel such as city gas (including CH ₄ , C ₂ H ₆ , C ₃ H ₈ , and C ₄ H ₁₀ ) is supplied from the raw fuel supply pipe 170 to the reformer 162. While the mixed fuel in which water vapor is mixed is supplied, the oxidant gas, for example, air is supplied from the air supply pipe 174 to the heat exchanger 164.

その際、燃焼器１８２では、図示しないバーナに着火されて燃焼が開始されている。このため、燃焼により発生する燃焼ガスを介して、改質器１６２及び熱交換器１６４が加熱される。 At that time, in the combustor 182, a burner (not shown) is ignited and combustion is started. For this reason, the reformer 162 and the heat exchanger 164 are heated via the combustion gas generated by the combustion.

従って、改質器１６２では、混合燃料が水蒸気改質され、Ｃ₂₊（エタン以上）の炭化水素が除去（改質）されてメタンを主成分とする改質ガスが得られる。この改質ガスは、改質器１６２の出口に連通する改質ガス排出管１７２から燃料ガス供給配管１５４を通って燃料電池スタック１１の燃料ガス供給連通孔３４に供給される。これにより、アノード電極２４で改質ガス中のメタンが改質されて水素ガス、ＣＯを主成分とする改質ガス（燃料ガス）が得られる。 Therefore, in the reformer 162, the mixed fuel is steam reformed, and C ₂₊ (ethane or higher) hydrocarbons are removed (reformed) to obtain a reformed gas mainly composed of methane. The reformed gas is supplied from the reformed gas discharge pipe 172 communicating with the outlet of the reformer 162 through the fuel gas supply pipe 154 to the fuel gas supply communication hole 34 of the fuel cell stack 11. As a result, the methane in the reformed gas is reformed at the anode electrode 24 to obtain a reformed gas (fuel gas) mainly composed of hydrogen gas and CO.

一方、熱交換器１６４に供給される空気は、この熱交換器１６４内に沿って移動する際、燃焼ガスを介して、さらにオフガス通路部材１８１から供給される後述するオフガス（排ガス）との間で熱交換が行われ、所望の温度に予め加温されている。熱交換器１６４で加温された空気は、酸化剤ガス排出管１７６から酸化剤ガス供給配管１５６を通って燃料電池スタック１１の酸化剤ガス供給連通孔６２に供給される。 On the other hand, when the air supplied to the heat exchanger 164 moves along the inside of the heat exchanger 164, the air is further transferred to the later-described off gas (exhaust gas) supplied from the off gas passage member 181 via the combustion gas. In this case, heat exchange is performed, and the temperature is preheated to a desired temperature. The air heated by the heat exchanger 164 is supplied from the oxidant gas discharge pipe 176 to the oxidant gas supply communication hole 62 of the fuel cell stack 11 through the oxidant gas supply pipe 156.

図３及び図５に示すように、燃料ガス（水素ガス）は、燃料電池スタック１１の燃料ガス供給連通孔３４に供給されるとともに、酸化剤ガス（空気）は、前記燃料電池スタック１１の酸化剤ガス供給連通孔６２に供給される。 As shown in FIGS. 3 and 5, the fuel gas (hydrogen gas) is supplied to the fuel gas supply communication hole 34 of the fuel cell stack 11, and the oxidant gas (air) is oxidized in the fuel cell stack 11. It is supplied to the agent gas supply communication hole 62.

燃料ガスは、積層方向（矢印Ａ方向）に移動しながら各燃料電池１２を構成する第１セパレータ２８ａに形成された燃料ガス供給通路５８に導入される。この燃料ガスは、第１橋架部３８及び第２橋架部５０間を燃料ガス供給通路５８に沿って移動し、一旦、燃料ガス充填室６０に充填される。 The fuel gas is introduced into a fuel gas supply passage 58 formed in the first separator 28a constituting each fuel cell 12 while moving in the stacking direction (arrow A direction). The fuel gas moves between the first bridge portion 38 and the second bridge portion 50 along the fuel gas supply passage 58 and is once filled in the fuel gas filling chamber 60.

さらに、燃料ガスは、燃料ガス供給孔４６から燃料ガス通路４４に導入される。その際、燃料ガス供給孔４６は、各電解質・電極接合体２６のアノード電極２４の中央位置に設定されている。このため、燃料ガスは、アノード電極２４の中心から燃料ガス通路４４に沿って前記アノード電極２４の外周部に向かって移動する。 Further, the fuel gas is introduced into the fuel gas passage 44 from the fuel gas supply hole 46. At that time, the fuel gas supply hole 46 is set at the center position of the anode electrode 24 of each electrolyte-electrode assembly 26. Therefore, the fuel gas moves from the center of the anode electrode 24 along the fuel gas passage 44 toward the outer periphery of the anode electrode 24.

一方、酸化剤ガス供給連通孔６２に供給された酸化剤ガスは、第２セパレータ２８ｂを構成する第１橋架部６８及び第２橋架部７０間に形成された酸化剤ガス供給通路８０に沿って移動し、一旦、酸化剤ガス充填室８２に充填される。さらに、酸化剤ガスは、酸化剤ガス供給孔７８から酸化剤ガス通路７６に導入される。 On the other hand, the oxidant gas supplied to the oxidant gas supply communication hole 62 is along the oxidant gas supply passage 80 formed between the first bridge portion 68 and the second bridge portion 70 that constitute the second separator 28b. It moves and is once filled in the oxidant gas filling chamber 82. Further, the oxidant gas is introduced from the oxidant gas supply hole 78 into the oxidant gas passage 76.

酸化剤ガス供給孔７８は、各電解質・電極接合体２６のカソード電極２２の中央位置に設定されている。このため、酸化剤ガスは、酸化剤ガス通路７６に沿ってカソード電極２２の中央位置から外周部に向かって移動する。 The oxidant gas supply hole 78 is set at the center position of the cathode electrode 22 of each electrolyte / electrode assembly 26. Therefore, the oxidant gas moves from the center position of the cathode electrode 22 toward the outer peripheral portion along the oxidant gas passage 76.

これにより、電解質・電極接合体２６では、アノード電極２４の電極面の中心側から周端部側に向かって燃料ガスが供給されるとともに、カソード電極２２の電極面の中心側から周端部側に向かって酸化剤ガスが供給される。その際、酸化物イオンが電解質２０を通ってアノード電極２４に移動し、化学反応により発電が行われる。 As a result, in the electrolyte / electrode assembly 26, the fuel gas is supplied from the center side of the electrode surface of the anode electrode 24 toward the peripheral end portion side, and from the center side of the electrode surface of the cathode electrode 22 to the peripheral end portion side. The oxidant gas is supplied toward At that time, oxide ions move to the anode electrode 24 through the electrolyte 20, and power is generated by a chemical reaction.

燃料ガス通路４４を移動した使用済みの燃料ガス、及び酸化剤ガス通路７６を移動した使用済みの酸化剤ガスは、各電解質・電極接合体２６の外周部から導出され、この外周部周辺で混合されて比較的高温のオフガスとして排出される。図２に示すように、オフガスは、オフガス通路部材１８１から熱交換器１６４に加熱用媒体として供給され、燃料電池スタック１１に供給される前の酸化剤ガスを加熱した後、第２ケース部材１８６内に排出される。 The spent fuel gas that has moved through the fuel gas passage 44 and the spent oxidant gas that has moved through the oxidant gas passage 76 are led out from the outer peripheral portion of each electrolyte / electrode assembly 26 and mixed around the outer peripheral portion. And discharged as a relatively high temperature off-gas. As shown in FIG. 2, the off gas is supplied as a heating medium from the off gas passage member 181 to the heat exchanger 164, and after heating the oxidant gas before being supplied to the fuel cell stack 11, the second case member 186. Discharged inside.

この場合、本実施形態では、燃料電池スタック１１で発電反応後に排出されるオフガスが、加熱用媒体としてオフガス通路部材１８１から熱交換器１６４に導入されて、前記燃料電池スタック１１に供給される前の酸化剤ガスと熱交換している。このため、オフガスの排熱を有効に回収することができ、熱効率の向上が容易に図られる。特に、オフガスは、未使用の燃料ガスと酸化剤ガスとにより、第１ケース部材１８４内で燃焼するため、燃料電池スタック１１を直接加熱し、熱交換によって酸化剤ガスを加熱する加熱エネルギとして有効に利用することが可能になる。 In this case, in this embodiment, the off gas discharged after the power generation reaction in the fuel cell stack 11 is introduced into the heat exchanger 164 from the off gas passage member 181 as a heating medium and supplied to the fuel cell stack 11. Heat exchange with oxidant gas. For this reason, exhaust heat of off-gas can be effectively recovered, and thermal efficiency can be easily improved. In particular, the off-gas is burned in the first case member 184 by unused fuel gas and oxidant gas, so that it is effective as heating energy for directly heating the fuel cell stack 11 and heating the oxidant gas by heat exchange. It becomes possible to use it.

しかも、改質器１６２及び熱交換器１６４は、燃焼器１８２からの燃焼ガスにより加熱されている。従って、改質器１６２及び熱交換器１６４を通って加熱された燃料ガス及び酸化剤ガスが、燃料電池スタック１１に供給されるため、前記燃料電池スタック１１を内側から良好に加熱することができる。 In addition, the reformer 162 and the heat exchanger 164 are heated by the combustion gas from the combustor 182. Accordingly, since the fuel gas and the oxidant gas heated through the reformer 162 and the heat exchanger 164 are supplied to the fuel cell stack 11, the fuel cell stack 11 can be favorably heated from the inside. .

さらに、台部材１６８には、改質器１６２及び熱交換器１６４と燃料電池スタック設置部材１６６を介して燃料電池スタック１１とが保持されている。そして、燃焼器１８２は、流体部１６０に隣接して配置されており、この燃焼器１８２から改質器１６２及び熱交換器１６４に燃焼ガスが供給されている。これにより、改質器１６２及び熱交換器１６４を加熱した燃焼ガスは、燃料電池スタック１１を加熱することが可能になり、熱効率の向上が図られる。 Further, the base member 168 holds the fuel cell stack 11 via the reformer 162 and the heat exchanger 164 and the fuel cell stack installation member 166. The combustor 182 is disposed adjacent to the fluid part 160, and combustion gas is supplied from the combustor 182 to the reformer 162 and the heat exchanger 164. As a result, the combustion gas that has heated the reformer 162 and the heat exchanger 164 can heat the fuel cell stack 11, thereby improving the thermal efficiency.

その上、熱交換器１６４から排出される熱交換後のオフガスは、第１ケース部材１８４と第２ケース部材１８６との間に形成されたオフガス通路２０２を通って排ガス排出口２００から外部に排出されている。このため、第１ケース部材１８４内に収容されている燃料電池スタック１１は、オフガスによって外側から加熱されて前記燃料電池スタック１１からオフガス通路２０２への放熱を防止して熱効率の向上が容易に遂行される。 In addition, the off-gas after heat exchange discharged from the heat exchanger 164 is discharged to the outside from the exhaust gas discharge port 200 through the off-gas passage 202 formed between the first case member 184 and the second case member 186. Has been. For this reason, the fuel cell stack 11 accommodated in the first case member 184 is heated from the outside by the off gas to prevent the heat radiation from the fuel cell stack 11 to the off gas passage 202, thereby easily improving the thermal efficiency. Is done.

また、流体部１６０は、燃料電池スタック１１に燃料ガスを供給する燃料ガス供給配管１５４及び前記燃料電池スタック１１に酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給配管１５６を備えている。そして、燃料電池スタック１１は、燃料ガス供給配管１５４及び酸化剤ガス供給配管１５６により、燃料電池スタック設置部材１６６に設置されている。従って、燃料電池スタック１１は、燃料電池スタック設置部材１６６から流体部１６０への放熱を良好に遮断することができ、燃料電池スタック１１の断熱性及び熱効率の向上を図ることが可能になる。 The fluid section 160 includes a fuel gas supply pipe 154 that supplies fuel gas to the fuel cell stack 11 and an oxidant gas supply pipe 156 that supplies oxidant gas to the fuel cell stack 11. The fuel cell stack 11 is installed on the fuel cell stack installation member 166 by a fuel gas supply pipe 154 and an oxidant gas supply pipe 156. Therefore, the fuel cell stack 11 can well block the heat radiation from the fuel cell stack installation member 166 to the fluid part 160, and can improve the heat insulation and thermal efficiency of the fuel cell stack 11.

さらに、第１セパレータ２８ａは、第１挟持部８８、燃料ガス供給部８４及び第１橋架部８６を備えるとともに、第２セパレータ２８ｂは、第２挟持部９４、酸化剤ガス供給部９０及び第２橋架部９２を備えている。荷重付与機構１４８は、積層方向に沿って第１挟持部８８及び第２挟持部９４に重なる位置に配置され、前記第１挟持部８８及び前記第２挟持部９４に対して荷重を付与している。 Further, the first separator 28a includes a first sandwiching portion 88, a fuel gas supply portion 84, and a first bridge portion 86, and the second separator 28b includes a second sandwiching portion 94, an oxidant gas supply portion 90, and a second bridge portion 86. A bridge 92 is provided. The load applying mechanism 148 is disposed at a position overlapping the first holding unit 88 and the second holding unit 94 along the stacking direction, and applies a load to the first holding unit 88 and the second holding unit 94. Yes.

これにより、第１挟持部８８及び第２挟持部９４と電解質・電極接合体２６との密着状態を確保し、集電性能の向上が図られるとともに、燃料ガス供給部８４及び酸化剤ガス供給部９０に対して所望のシール荷重を付与することができる。 Thereby, the close contact state between the first and second sandwiching portions 88 and 94 and the electrolyte / electrode assembly 26 is secured, and the current collecting performance is improved, and the fuel gas supply portion 84 and the oxidant gas supply portion are provided. A desired seal load can be applied to 90.

さらにまた、燃料電池スタック１１は、燃料電池１２の積層方向一端側に配置される第１プレート部材１４０と、前記燃料電池１２の積層方向他端側に配置される第２プレート部材１４２と、前記第１プレート部材１４０に接続されて一方の電流取り出し端子を構成する第１ポール部材１４４と、前記第２プレート部材１４２に接続されて他方の電流取り出し端子を構成する第２ポール部材１４６とを備えている。 Furthermore, the fuel cell stack 11 includes a first plate member 140 disposed on one end side of the fuel cell 12 in the stacking direction, a second plate member 142 disposed on the other end side of the fuel cell 12 in the stacking direction, A first pole member 144 connected to the first plate member 140 and constituting one current extraction terminal, and a second pole member 146 connected to the second plate member 142 and constituting the other current extraction terminal. ing.

このため、電流取り出し端子は、線を用いて結線する必要がなく、排ガスや該排ガスの熱によって劣化することを阻止することができる。従って、燃料電池スタック１１から安定して電流を取り出すことが可能になる。 For this reason, the current extraction terminal does not need to be connected using a wire, and can be prevented from being deteriorated by the exhaust gas or the heat of the exhaust gas. Accordingly, it is possible to stably extract current from the fuel cell stack 11.

また、第１ポール部材１４４及び第２ポール部材１４６は、第１ケース部材１８４から第２ケース部材１８６を貫通して前記第２ケース部材１８６の外部に延在するとともに、前記第１ケース部材１８４及び前記第２ケース部材１８６の挿通部位には、ガイド部材２０６、２０８が介装されている。 The first pole member 144 and the second pole member 146 extend from the first case member 184 through the second case member 186 to the outside of the second case member 186, and the first case member 184. In addition, guide members 206 and 208 are interposed at insertion portions of the second case member 186.

ガイド部材２０６、２０８は、耐熱性、シール性及び絶縁性を有する部材、例えば、ガラス繊維（セラミック繊維）により構成されている。これにより、第１ポール部材１４４及び第２ポール部材１４６は、ガイド部材２０６、２０８の案内作用下に積層方向及び該積層方向に垂直な方向（矢印Ｂ方向）にも摺動可能になり、熱変位に容易且つ確実に追従することができる。 The guide members 206 and 208 are composed of members having heat resistance, sealing properties, and insulating properties, for example, glass fibers (ceramic fibers). As a result, the first pole member 144 and the second pole member 146 can slide in the stacking direction and in the direction perpendicular to the stacking direction (arrow B direction) under the guiding action of the guide members 206 and 208. The displacement can be easily and reliably followed.

１１…燃料電池スタック１２…燃料電池
２０…電解質２２…カソード電極
２４…アノード電極２６…電解質・電極接合体
２８ａ、２８ｂ…セパレータ３０ａ、３０ｂ、３２ａ、３２ｂ…プレート
３４…燃料ガス供給連通孔３６、８４…燃料ガス供給部
３８、５０、６８、７０、８６、９２…橋架部
４０、５２、７２、７４、８８、９４…挟持部
４４…燃料ガス通路４６…燃料ガス供給孔
５８…燃料ガス供給通路６２…酸化剤ガス供給連通孔
６４、６６、９０…酸化剤ガス供給部７６…酸化剤ガス通路
７８…酸化剤ガス供給孔８０…酸化剤ガス供給通路
９６、９８、１３０、１３２…変位吸収機構
１４０、１４２…プレート部材１４４、１４６…ポール部材
１４８…荷重付与機構１５０…皿ばね
１５４…燃料ガス供給配管１５６…酸化剤ガス供給配管
１６２…改質器１６４…熱交換器
１６６…燃料電池スタック設置部材１６８…台部材
１８１…オフガス通路部材１８２…燃焼器
１８４、１８６…ケース部材１９０、１９２…筒状部
２０２…オフガス通路２０４…室
２０６、２０８…ガイド部材 DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Fuel cell stack 12 ... Fuel cell 20 ... Electrolyte 22 ... Cathode electrode 24 ... Anode electrode 26 ... Electrolyte electrode assembly 28a, 28b ... Separator 30a, 30b, 32a, 32b ... Plate 34 ... Fuel gas supply communication hole 36, 84 ... Fuel gas supply part 38, 50, 68, 70, 86, 92 ... Bridge part 40, 52, 72, 74, 88, 94 ... Nipping part 44 ... Fuel gas passage 46 ... Fuel gas supply hole 58 ... Fuel gas supply Passage 62 ... Oxidant gas supply communication holes 64, 66, 90 ... Oxidant gas supply part 76 ... Oxidant gas passage 78 ... Oxidant gas supply hole 80 ... Oxidant gas supply passages 96, 98, 130, 132 ... Displacement absorption Mechanism 140, 142 ... Plate member 144, 146 ... Pole member 148 ... Load application mechanism 150 ... Belleville spring 154 ... Fuel gas supply piping 156 ... Oxidation Gas supply pipe 162 ... reformer 164 ... heat exchanger 166 ... fuel cell stack installation member 168 ... base member 181 ... off-gas passage member 182 ... combustor 184, 186 ... case members 190, 192 ... cylindrical part 202 ... off-gas passage 204 ... Chambers 206, 208 ... Guide members

Claims

A fuel cell stack in which an electrolyte / electrode assembly configured by sandwiching an electrolyte between an anode electrode and a cathode electrode includes a fuel cell disposed between separators, and a plurality of the fuel cells are stacked;
A reformer that reforms the raw fuel to generate a reformed gas, supplies the reformed gas as a fuel gas to the anode electrode, and heats and heats the oxidant gas before supplying it to the fuel cell stack. A heat exchanger for supplying the oxidant gas to the cathode electrode, a fuel cell stack installation member for installing the fuel cell stack, the reformer, the heat exchanger, and the fuel cell stack installation member A fluid part comprising a base member for holding
A combustor disposed in the fluid portion adjacent to the other side opposite to the one side where the fuel cell stack is disposed, and heating the reformer and the heat exchanger by combustion gas generated by combustion; ,
A first case member connected to the fuel cell stack installation member and containing the fuel cell stack;
A second case member connected to the base member and containing the first case member and the fluid part;
With
In the fuel cell stack installation member and the heat exchanger, off-gas composed of the fuel gas and the oxidant gas used in the power generation reaction in the fuel cell stack is transferred from the internal space of the first case member to the heat. Both ends of the passage member for supplying the exchanger as a heating medium are connected,
The off-gas after heat exchange discharged from the heat exchanger is discharged through an off-gas passage formed between the first case member and the second case member. .

2. The fuel cell system according to claim 1, wherein the fluid portion includes a fuel gas supply pipe that supplies the fuel gas to the fuel cell stack and an oxidant gas supply pipe that supplies the oxidant gas to the fuel cell stack. With
The fuel cell system, wherein the fuel cell stack is installed on the fuel cell stack installation member by the fuel gas supply pipe and the oxidant gas supply pipe.

3. The fuel cell system according to claim 1, wherein the separator sandwiches the electrolyte-electrode assembly and supplies a reaction gas that is the fuel gas or the oxidant gas along the electrode surface. 4. A clamping part provided with,
A reaction gas supply unit in which reaction gas supply communication holes for supplying the reaction gas to the reaction gas passage are formed in the stacking direction;
A bridge part that connects the sandwiching part and the reaction gas supply part, and is formed with a reaction gas supply passage for supplying the reaction gas from the reaction gas supply communication hole to the reaction gas passage;
A load applying mechanism for applying a load along the stacking direction to the clamping unit;
A fuel cell system comprising:

The fuel cell system according to any one of claims 1 to 3, wherein the fuel cell stack includes a first plate member disposed on one end side in the stacking direction of the fuel cells;
A second plate member disposed on the other end side in the stacking direction of the fuel cell;
A first pole member connected to the first plate member and constituting one current extraction terminal;
A second pole member connected to the second plate member and constituting the other current extraction terminal;
A fuel cell system comprising:

5. The fuel cell system according to claim 4, wherein the first pole member and the second pole member extend from the first case member to the outside of the second case member through the second case member. ,
A fuel cell system, wherein a guide member is interposed in a pole member insertion portion of the first case member and the second case member.