JP7322720B2 - fuel cell case - Google Patents
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Description
本発明は、燃料電池ケースに関する。 The present invention relates to a fuel cell case.
従来、この種の燃料電池ケースとしては、アノードガスとカソードガスとにより発電する燃料電池とアノードオフガスを燃焼させて燃焼排ガスを生成する燃焼部とを有する発電部を囲むように配設され側壁に貫通孔を有する第1筒部材と、第1筒部材を囲むように配設され側壁に貫通孔を有する第2筒部材と、発電部の外壁と第1筒部材の内面との間に形成され燃焼排ガスが流通する第1流路と、第1筒部材の外面と第2筒部材の内面との間に形成されカソードガスが流通する第2流路と、第1流路と第2筒部材の外部とを連通する第1連通管部材と、第2流路と第2筒部材の外部とを連通する第2連通管部材とを備えるものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。この燃料電池ケースでは、第1連通管部材と第1および第2筒部材とは、第1連通管部材の一方の開口端部と、重ね合わせた第1および第2筒部材の各貫通孔の周縁部とがカシメられることにより接合される。 Conventionally, this type of fuel cell case is arranged so as to surround a power generation section having a fuel cell that generates power using anode gas and cathode gas, and a combustion section that burns anode off-gas to generate flue gas. A first cylindrical member having a through hole, a second cylindrical member disposed so as to surround the first cylindrical member and having a through hole in the side wall, and formed between the outer wall of the power generation section and the inner surface of the first cylindrical member. a first flow path through which combustion exhaust gas flows; a second flow path formed between the outer surface of the first tubular member and the inner surface of the second tubular member through which the cathode gas flows; the first flow path and the second tubular member; and a second communicating pipe member communicating between the second flow path and the outside of the second cylinder member (see, for example, Patent Document 1). . In this fuel cell case, the first communication pipe member and the first and second cylindrical members are formed by connecting one open end of the first communication pipe member and the through holes of the superimposed first and second cylindrical members. It is joined by crimping the peripheral portion.
しかしながら、カシメによる接合では、燃焼排ガス排出管(第1連通管部材)をインナケース(第1筒部材)とアウタケース(第2筒部材)とに完全に固定することは困難であり、燃焼排ガス排出管が軸回りに回転したり、燃焼排ガス排出管に対して径方向に外力が作用したときに接合が緩んだりするおそれがある。インナケースとアウタケースとの間の空間(第2流路)の気密が確保されるように両ケースの各貫通孔にそれぞれ燃焼排ガス排出管を全周に亘って溶接することも考えられる。しかしながら、各貫通孔と燃焼排ガス排出管との間に過度なクリアランスが生じないように、双方の貫通孔を精度よく位置合わせする必要があり、高い加工精度が要求される結果、製造コストが増加してしまう。 However, it is difficult to completely fix the combustion exhaust gas discharge pipe (first communicating pipe member) to the inner case (first tubular member) and the outer case (second tubular member) by joining by caulking. There is a risk that the exhaust pipe will rotate about its axis, or that the joint will loosen when an external force acts on the flue gas exhaust pipe in the radial direction. It is also conceivable to weld flue gas exhaust pipes to the respective through holes of both cases over the entire circumference so as to ensure the airtightness of the space (second flow path) between the inner case and the outer case. However, it is necessary to precisely align both through-holes so that there is no excessive clearance between the through-holes and the flue gas exhaust pipe, which requires high processing accuracy, resulting in an increase in manufacturing costs. Resulting in.
本発明の燃料電池ケースは、燃焼部からの燃焼排ガスを排出する燃焼排ガス排出管の接合を低コストでより確実に行なうことができる燃料電池ケースを提供する主目的とする。 A main object of the fuel cell case of the present invention is to provide a fuel cell case in which a combustion exhaust gas discharge pipe for discharging combustion exhaust gas from a combustion section can be joined reliably at a low cost.
本発明の燃料電池ケースは、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。 The fuel cell case of the present invention employs the following means in order to achieve the above main object.
本発明の燃料電池ケースは、
燃料電池と該燃料電池からのオフガスを燃焼させる燃焼部とを収容すると共に貫通孔を壁面に有するインナケースと、
所定のガス流路を形成するよう前記インナケースの外面に対して間隔をおいて該インナケースを覆うと共に、前記インナケースの貫通孔と連通する貫通孔を壁面に有するアウタケースと、
前記燃焼部からの燃焼排ガスを排出する燃焼排ガス排出管と、
を備え、
前記燃焼排ガス排出管は、前記インナケースおよび前記アウタケースのうち一方のケースの貫通孔に全周に亘って溶接により接合され、
前記インナケースおよび前記アウタケースは、前記各貫通孔の周囲において接触する環状の接触部を有し、該接触部において全周に亘って溶接により接合される、
ことを要旨とする。
The fuel cell case of the present invention is
an inner case containing a fuel cell and a combustion section for burning off-gas from the fuel cell and having a through hole in the wall surface;
an outer case that covers the inner case with a gap from the outer surface of the inner case so as to form a predetermined gas flow path, and has a through hole in a wall surface that communicates with the through hole of the inner case;
a combustion exhaust gas discharge pipe for discharging combustion exhaust gas from the combustion unit;
with
The flue gas discharge pipe is welded along the entire circumference to a through hole of one of the inner case and the outer case,
The inner case and the outer case have annular contact portions that contact each other around the through holes, and are joined by welding along the entire circumference of the contact portions.
This is the gist of it.
この本発明の燃料電池ケースは、燃料電池と燃焼部とを収容すると共に貫通孔を壁面に有するインナケースと、インナケースの外面に対して間隔をおいてインナケースを覆うと共にインナケースの貫通孔と連通する貫通孔を壁面に有するアウタケースと、燃焼部からの燃焼排ガスを排出する燃焼排ガス排出管とを備える。燃焼排ガス排出管は、インナケースおよびアウタケースのうち一方のケースの貫通孔の周縁部に全周に亘って溶接により接合される。そして、インナケースおよびアウタケースは、各貫通孔の周囲において接触する環状の接触部を有し、接触部において全周に亘って溶接により接合される。燃焼排ガス排出管をインナケースおよびアウタケースの双方の貫通孔の周縁部にそれぞれ溶接より接合する場合、燃焼排ガス排出管の外周面とインナケースの貫通孔の周縁部との間と、燃焼排ガス排出管の外周面とアウタケースの貫通孔の周縁部との間とにそれぞれ過度な隙間が生じないように、インナケースおよびアウタケースの各貫通孔を厳密に位置合わせする必要があり、その加工に高い精度が要求される。これに対して、本発明の燃料電池ケースでは、燃焼排ガス排出管はインナケースおよびアウタケースのうち一方のケースにのみ接合されればよいから、インナケースおよびアウタケースの各貫通孔を厳密に位置合わせする必要がなく、その加工に高い精度は要求されない。この結果、燃焼排ガス排出管の接合を低コストでより確実に行なうことができる燃料電池ケースとすることができる。 The fuel cell case of the present invention includes an inner case that accommodates a fuel cell and a combustion section and has a through hole in the wall surface; and an outer case having a through hole in its wall surface communicating with the combustion unit, and a combustion exhaust gas discharge pipe for discharging combustion exhaust gas from the combustion unit. The combustion exhaust gas discharge pipe is welded along the entire circumference to the peripheral portion of the through hole of one of the inner case and the outer case. The inner case and the outer case have annular contact portions that contact each other around the through holes, and are joined by welding along the entire circumference of the contact portions. When the flue gas discharge pipe is welded to the peripheries of the through holes of both the inner case and the outer case, the gap between the outer peripheral surface of the flue gas discharge pipe and the perimeter of the through hole of the inner case and the flue gas discharge It is necessary to precisely align the through-holes of the inner case and the outer case so that there is no excessive gap between the outer peripheral surface of the pipe and the periphery of the through-hole of the outer case. High precision is required. On the other hand, in the fuel cell case of the present invention, the combustion exhaust gas discharge pipe needs to be joined to only one of the inner case and the outer case. There is no need for alignment, and high precision is not required for the processing. As a result, it is possible to provide a fuel cell case in which the combustion exhaust gas discharge pipe can be joined more reliably at low cost.
こうした本発明の燃料電池ケースにおいて、前記燃焼排ガス排出管は、前記アウタケースの貫通孔を貫通すると共に、前記インナケースの貫通孔の周縁部に全周に亘って溶接により接合されるものとしてもよい。 In the fuel cell case of the present invention, the combustion exhaust gas discharge pipe may pass through the through hole of the outer case and be welded along the entire circumference to the peripheral portion of the through hole of the inner case. good.
また、本発明の燃料電池ケースにおいて、前記インナケースおよび前記アウタケースは、前記接触部において、貫通溶接により接合されるものとしてもよい。こうすれば、溶接工程を容易に自動化することができ、製造コストをより低減させることができる。 Moreover, in the fuel cell case of the present invention, the inner case and the outer case may be joined by penetration welding at the contact portion. By doing so, the welding process can be easily automated, and the manufacturing cost can be further reduced.
本発明を実施するための形態について図面を参照しながら説明する。 A mode for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、発電モジュールを含む燃料電池システムの概略構成図であり、図2は、発電モジュールの概略構成図であり、図3は、発電モジュールの外観斜視図であり、図4は、モジュールケースの一部の分解斜視図である。本実施形態の燃料電池システム20は、図1に示すように、アノードガス(燃料ガス)中の水素とカソードガス(酸化剤ガス)中の酸素との電気化学反応により発電する燃料電池スタック31を含む発電モジュール30と、発電モジュール30にアノードガスの原料となる原燃料ガス(例えば天然ガスやLPガス)を供給する原燃料ガス供給装置50と、発電モジュール30に原燃料ガスからアノードガスへの改質に必要な改質水を供給する改質水供給装置55と、発電モジュール30(燃料電池スタック31)にカソードガスを供給するカソードガス供給装置60と、燃料電池スタック31の出力端子に接続されると共にリレーを介して電力系統に接続されるパワーコンディショナ(図示せず)と、発電モジュール30で発生した排熱を回収するための排熱回収装置70と、これらを収容する筐体21とを備える。
1 is a schematic configuration diagram of a fuel cell system including a power generation module, FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the power generation module, FIG. 3 is an external perspective view of the power generation module, and FIG. 4 is a module case. 1 is an exploded perspective view of a portion of the . As shown in FIG. 1, the
発電モジュール30は、燃料電池スタック31や、気化器32、2つの改質器33を含み、これらは、本実施形態の燃料電池ケースとしてのモジュールケース40に収容されている。本実施形態では、発電モジュール30は、図2に示すように、2つの燃料電池スタック31を有し、2つの燃料電池スタック31は、間隔をおいて互いに対向するようにモジュールケース40内に配置されたマニホールド34上に設置される。各燃料電池スタック31は、酸化ジルコニウム等の電解質と当該電解質を挟持するアノード電極およびカソード電極とをそれぞれ有すると共に図1中、左右方向(水平方向)に配列された複数の固体酸化物形の単セルを有する。各単セルのアノード電極内には、図示しないアノードガス通路が単セルの配列方向と直交する方向、すなわち上下方向に延在するように形成されている。また、各単セルのカソード電極の周囲には、カソードガスを流通させる図示しないカソードガス通路が単セルの配列方向に直交する方向、すなわち上下方向に延在するように形成されている。各単セルのアノードガス通路は、マニホールド34に連通する。
The
発電モジュール30の気化器32および改質器33は、モジュールケース40内の2つの燃料電池スタック31の上方に両者と間隔をおいて配設される。本実施形態では、一方の燃料電池スタック31の上方に気化器32および一方の改質器33が配置され、他方の燃料電池スタック31の上方に他方の改質器33が配置される。更に、一方の燃料電池スタック31と気化器32および一方の改質器33との間、並びに他方の燃料電池スタック31と他方の改質器33との間には、燃料電池スタック31の作動や、気化器32および改質器33での反応に必要な熱を発生させる燃焼部35が画成されている。各燃焼部35には、点火ヒータ36が設置されている。
The
気化器32は、燃焼部35からの熱により原燃料ガス供給装置50からの原燃料ガスと改質水供給装置55からの改質水とを加熱し、原燃料ガスを予熱すると共に改質水を蒸発させて水蒸気を生成する。気化器32により予熱された原燃料ガスは、水蒸気と混合され、その混合ガスは、当該気化器32から改質器33に流入する。改質器33は、その内部に充填された例えばRu系またはNi系の改質触媒を有し、燃焼部35からの熱の存在下で、改質触媒による気化器32からの混合ガスの反応(水蒸気改質反応)によって水素ガスと一酸化炭素とを生成する。更に、改質器33は、水蒸気改質反応にて生成された一酸化炭素と水蒸気との反応(一酸化炭素シフト反応)によって水素ガスと二酸化炭素とを生成する。これにより、改質器33によって、水素、一酸化炭素、二酸化炭素、水蒸気、未改質の原燃料ガス等を含むアノードガスが生成されることになる。改質器33により生成されたアノードガスは、配管やマニホールド34を介して各単セルのアノード電極に供給される。
The
また、燃料電池スタック31の各単セルのカソード電極には、モジュールケース40内に画成されるカソードガス通路48を介して酸素を含むカソードガスとしての空気が供給される。各単セルのカソード電極では、酸化物イオン(O2
-)が生成され、当該酸化物イオンが電解質を透過してアノード電極で水素や一酸化炭素と反応することにより電気エネルギが得られる。各単セルにおいて電気化学反応(発電)に使用されなかったアノードガス(以下、「アノードオフガス」という)およびカソードガス(以下、「カソードオフガス」という)は、各単セルのアノードガス通路やカソードガス通路から上方の燃焼部35へと流出する。
Also, the cathode electrode of each unit cell of the
各単セルから燃焼部35に流入したアノードオフガスは、水素や一酸化炭素等の燃料成分を含む可燃性ガスであり、各単セルから燃焼部35に流入した酸素を含むカソードオフガスと混合される。以下、アノードオフガスとカソードオフガスとの混合ガスを「オフガス」という。そして、点火ヒータ36により点火させられて燃焼部35でオフガス(アノードオフガス)が着火すると、当該オフガスの燃焼により、燃料電池スタック31の作動や、気化器32での原燃料ガスの予熱や水蒸気の生成、改質器33での水蒸気改質反応等に必要な熱が発生することになる。また、オフガスの燃焼に伴い、燃焼部35では、水蒸気を含む燃焼排ガスが生成される。燃焼部35で生成された燃焼排ガスは、モジュールケース40内に形成された燃焼排ガス通路49を通過して燃焼排ガス排出管45から当該モジュールケース40外に排出される。
The anode off-gas that has flowed into the
原燃料ガス供給装置50は、原燃料ガスを供給する原燃料供給源10と気化器32とを接続する原燃料ガス供給管51と、当該原燃料ガス供給管51に組み込まれた原燃料ガス供給弁(電磁開閉弁)52および原燃料ガスポンプ53と、気化器32と原燃料ガスポンプ53との間に位置するように原燃料ガス供給管51に組み込まれた例えば常温脱硫式の脱硫器54とを有する。原燃料ガスは、原燃料ガスポンプ53を作動させることで、原燃料供給源10から脱硫器54を介して気化器32へと圧送(供給)される。
The raw fuel
改質水供給装置55は、改質水を貯留する改質水タンク57と、改質水タンク57と気化器32とを接続する改質水供給管56と、改質水供給管56に組み込まれた改質水ポンプ58とを有する。改質水タンク57内の改質水は、改質水ポンプ58を作動させることで、当該改質水ポンプ58により気化器32へと圧送(供給)される。
The reforming
カソードガス供給装置60は、モジュールケース40内に形成されたカソードガス通路48に接続されるカソードガス供給管61と、カソードガス供給管61に組み込まれたブロワ62とを有する。カソードガスとしての空気は、ブロワ62を作動させることで、図示しないエアフィルタからカソードガス通路48を介して各燃料電池スタック31へと圧送(供給)される。
The cathode
排熱回収装置70は、湯水を貯留する貯湯タンク71と、発電モジュール30の燃焼部35から燃焼排ガス通路49を介して導入される燃焼排ガスと湯水とを熱交換する熱交換器72と、貯湯タンク71と熱交換器72とを接続する循環配管73と、循環配管73に組み込まれた循環ポンプ74とを有する。貯湯タンク71内に貯留されている湯水は、循環ポンプ74を作動させることで、熱交換器72へと導入され、熱交換器72で燃焼排ガスとの熱交換によって昇温させられた後、貯湯タンク71へと返送される。熱交換器72で湯水との熱交換によって燃焼排ガス中の水蒸気が凝縮し、これにより凝縮水が得られる。
The exhaust
また、排熱回収装置70の熱交換器72(燃焼排ガスの通路)は、改質水タンク57に連結された水精製器76に配管75を介して接続されており、燃焼排ガス中の水蒸気が凝縮することにより得られた凝縮水は、当該配管75を通過し、水精製器76で精製され、改質水タンク57内へと導入される。更に、熱交換器72の燃焼排ガスの通路は、燃焼排ガス排出管77に接続されている。これにより、発電モジュール30の燃焼部35から排出されて熱交換器72で水分が除去された排ガスは、燃焼排ガス排出管77を介して大気中に排出される。
In addition, the heat exchanger 72 (passage of combustion exhaust gas) of the exhaust
モジュールケース40は、図2に示すように、底壁部411に1つの貫通孔411o(図4参照)が形成された箱形のインナケース41と、インナケース41の外面と間隔をおいて当該インナケース41を覆うように配設されると共に底壁部421に2つの貫通孔421o,421o2(図4参照)が形成されたアウタケース42と、アウタケース42の一方の貫通孔421o2に挿通されインナケース41とアウタケース42との間に形成されるカソードガス通路48と連通して当該カソードガス通路48にカソードガスを導入するカソードガス導入管44(図3参照)と、インナケース41の貫通孔411oとアウタケース42の他方の貫通孔421oとに挿通されインナケース41内に画成される燃焼排ガス通路49と連通して当該燃焼排ガス通路49から燃焼排ガスを排出する燃焼排ガス排出管45とを有する。
As shown in FIG. 2, the
カソードガス通路48は、インナケース41およびアウタケース42の底面に沿って延在する下側通路481と、下側通路481に連通すると共にインナケース41およびアウタケース42の側面に沿って延在する側部通路482と、側部通路482に連通すると共にインナケース41およびアウタケース42の天井面に沿って延在する上側通路483と、上側通路483に連通すると共に2つの燃料電池スタック31の間を通るように延在するスタック側通路484とを有する。
The
カソードガス通路48の下側通路481は、水平方向に延在するインナケース41の底壁部411と、当該底壁部411と間隔をおいて対向するように配置されるアウタケース42の底壁部421とにより形成される。下側通路481は、カソードガス導入管44に連通する。カソードガス導入管44は、両端が開放された円筒状に形成され、当該カソードガス導入管44の一方の開放端は、アウタケース42の底壁部421に形成される貫通孔421o2に全周に亘って溶接によって接合される。カソードガス導入管44の他方の開放端には、カソードガス供給装置60のカソードガス供給管61が接続される。カソードガス通路48の側部通路482は、上下方向に延在するインナケース41の側壁部412と、当該側壁部412と間隔をおいて対向するように配置されるアウタケース42の側壁部422とにより形成される。カソードガス通路48の上側通路483は、水平方向に延在するインナケース41の上壁部413と、当該上壁部413と間隔をおいて対向するように配置されるアウタケース42の上壁部423とにより形成される。インナケース41の上壁部413には、燃料電池スタック31の各単セルの配列方向に延在する長孔状の開口部413oが形成され、当該開口部413oには、両端が開放された扁平なダクト43の一端が接続される。ダクト43は、スタック側通路484を形成するよう2つの燃料電池スタック31の間において上下方向に延在し、ダクト43の他端には、当該ダクト43を通過したカソードガスを2つの燃料電池スタック31のカソード電極に向けてそれぞれ放出するための開口部43oが形成されている。
The
また、燃焼排ガス通路49は、2つの燃料電池スタック31の周囲に配置された断熱材39と、インナケース41との間の空間に形成される。燃焼排ガス通路49は、インナケース41の天井面に沿って延在する上側通路491と、上側通路491に連通すると共にインナケース41の側面に沿って延在する側部通路492と、側部通路492に連通すると共にインナケース41の底面に沿って延在する下側通路493とを有する。上側通路491は、断熱材39の上面と、インナケース41の上壁部413とにより形成される。側部通路492は、断熱材39の側面と、インナケース41の側壁部412とにより形成される。下側通路493は、断熱材39の底面と、インナケース41の底壁部411とにより形成される。下側通路493は、燃焼排ガス排出管45に連通する。
Also, the combustion
燃焼排ガス排出管45は、図5に示すように、両端が開放された円筒状に形成され、当該燃焼排ガス排出管45の一端は、アウタケース42の底壁部421に形成される貫通孔421oを貫通し、インナケース41の底壁部411に形成される貫通孔411oの周縁部に全周に亘って溶接により接合される。本実施形態では、貫通孔411oの周縁部には、プレス加工によりインナケース41の内側に向かって円筒状に延在し、当該円筒部分に燃焼排ガス排出管45の一端が挿入されることにより、へり継手部が形成される。インナケース41の底壁部411の貫通孔411oと燃焼排ガス排出管45とは、当該へり継手部が例えばTIG(Tungsten Inert Gas)溶接やレーザ溶接などによって溶接されることにより接合される。これにより、燃焼排ガス排出管45は、インナケース41内に形成される燃焼排ガス通路49と連通し、燃焼部35から燃焼排ガス通路49を通過した燃焼排ガスは、燃焼排ガス排出管45を介して熱交換器72へと供給される。なお、燃焼排ガス排出管45には図1に示すように燃焼触媒37が充填されており、燃え残ったオフガスが燃焼排ガス排出管45から排出される際に当該燃焼触媒37によって再燃焼される。
As shown in FIG. 5 , the flue
また、図5に示すように、アウタケース42(底壁部421)の貫通孔421oの周囲は、平坦に形成されており、インナケース41(底壁部411)の貫通孔411oの周囲は、アウタケース42側に屈曲され、当該アウタケース42の貫通孔421oの周囲と重ね合わせられて面接触する。インナケース41の貫通孔411oの周囲とアウタケース42の貫通孔421oの周囲とは、当該面接触部分A(図5中の一点鎖線で囲まれた領域)において全周に亘って溶接されることにより接合される。本実施形態では、インナケース41およびアウタケース42のうち一方の表面にレーザ光を照射することにより、両者を貫通溶接によって接合するものとした。これにより、貫通孔411o,421oの周辺部におけるインナケース41の底壁部411とアウタケース42の底壁部421との間の空間、すなわちカソードガス通路48(下側通路481)を気密に形成して、カソードガスのガス漏れを防止することができる。
Further, as shown in FIG. 5, the periphery of the through hole 421o of the outer case 42 (bottom wall portion 421) is formed flat, and the periphery of the through hole 411o of the inner case 41 (bottom wall portion 411) is formed flat. It is bent toward the
いま、図6の比較例に示すように、燃焼排ガス排出管45が、インナケース41の貫通孔411oおよびアウタケース42Bの貫通孔421Boの各周縁部にそれぞれ全周に亘って溶接より接合される場合を考える。この場合、燃焼排ガス排出管45の外周面とインナケース41の貫通孔411oの周縁部との間、並びに燃焼排ガス排出管45の外周面とアウタケース42Bの貫通孔421Boの周縁部との間に溶接不良が生じるような過度な隙間が形成されないようにするために、双方の貫通孔411o,421Boを厳密に位置合わせする必要がある。このため、加工に高い精度が要求される結果、歩留まりが悪化し、製造コストが増大してしまう。これに対して、本実施形態では、アウタケース42の貫通孔421oは、燃焼排ガス排出管45が貫通することができる程度に形成されていれば足り、その加工に高い精度は要求されない。このため、貫通孔411o,421oを含むインナケース41およびアウタケース42を低コストで製造することが可能となる。
Now, as shown in the comparative example of FIG. 6, the combustion exhaust
以上説明した本実施形態の燃料電池ケースでは、燃焼排ガス排出管45は、インナケース41の底壁部411に形成される貫通孔411oの周縁部に全周に亘って溶接より接合され、インナケース41(底壁部411)の貫通孔411oの周囲とアウタケース42(底壁部421)の貫通孔421oの周囲とは、面接触され、当該面接触部分が全周に亘って溶接により接合される。これにより、貫通孔411o,421oの周辺におけるインナケース41とアウタケース42との間の空間、すなわちカソードガス通路48を気密に形成することができ、カソードガスのガス漏れを防止することができる。また、アウタケース42の貫通孔421oは、燃焼排ガス排出管45と直接には接合されないため、当該燃焼排ガス排出管45が貫通することができる程度に形成されていれば足り、高い精度は要求されない。この結果、貫通孔411o,421oを安価なプレス加工により形成することができ、燃料電池ケースを低コストで製造することが可能となる。
In the fuel cell case of the present embodiment described above, the flue
また、本実施形態の燃料電池ケースでは、インナケース41とアウタケース42との面接触部Aを貫通溶接により接合するため、溶接位置も高い精度が要求されない。この結果、溶接工程を容易に自動化することができ、製造コストを更に低減させることができる。
Further, in the fuel cell case of the present embodiment, since the surface contact portion A between the
実施形態では、燃焼排ガス排出管45はインナケース41の底壁部411に形成される貫通孔411oの周縁部に全周に亘って溶接により接合され、インナケース41およびアウタケース42は、各貫通孔411o,421oの周囲において面接触される環状の面接触部分Aにおいて全周に亘って溶接により接合されるものとした。しかし、図7に示すように、インナケース141およびアウタケース142は、各貫通孔1411o,1421oの周囲において面接触される環状の面接触部分Aにおいて全周に亘って溶接により接合され、燃焼排ガス排出管45は、アウタケース142の貫通孔1421oに全周に亘って溶接により接合されてもよい。
In the embodiment, the combustion exhaust
実施形態では、インナケース41とアウタケース42との面接触部分Aは、貫通溶接により接合されるものとしたが、非貫通溶接により接合されてもよい。
In the embodiment, the surface contact portion A between the
実施形態の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施形態では、モジュールケース40が「燃料電池ケース」に相当し、燃料電池スタック31が「燃料電池」に相当し、燃焼部35が「燃焼部」に相当し、インナケース41が「インナケース」に相当し、アウタケース42が「アウタケース」に相当し、燃焼排ガス排出管45が「燃焼排ガス排出管」に相当する。
The correspondence relationship between the main elements of the embodiments and the main elements of the invention described in the column of Means for Solving the Problems will be described. In the embodiment, the
なお、実施形態の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施形態が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施形態は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。 Note that the correspondence relationship between the main elements of the embodiment and the main elements of the invention described in the column of Means for Solving the Problem indicates that the embodiment implements the invention described in the column of Means to Solve the Problem. Since it is an example for specifically explaining the mode for solving the problem, it does not limit the elements of the invention described in the column of the means for solving the problem. That is, the interpretation of the invention described in the column of Means to Solve the Problem should be made based on the description in that column, and the embodiment should be based on the description of the invention described in the column of Means to Solve the Problem. This is only a specific example.
以上、本発明を実施するための形態について実施形態を用いて説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。 As described above, the mode for carrying out the present invention has been described using the embodiment, but the present invention is not limited to such an embodiment at all, and various forms can be used without departing from the scope of the present invention. Of course, it can be implemented.
本発明は、燃料電池ケースの製造産業などに利用可能である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is applicable to the manufacturing industry of fuel cell cases.
10 原燃料供給源、20 燃料電池システム、21 筐体、30 発電モジュール、31 燃料電池スタック、32 気化器、33 改質器、34 マニホールド、35 燃焼部、36 点火ヒータ、37 燃焼触媒、40 燃料電池ケース、41,141 インナケース、42,42B,142 アウタケース、43 ダクト、44 カソードガス導入管、45 燃焼排ガス排出管、50 原燃料ガス供給装置、51 原燃料ガス供給管、52 原燃料ガス供給弁、53 原燃料ガスポンプ、54 脱硫器、55 改質水供給装置、56 改質水供給管、57 改質水タンク、58 改質水ポンプ、60 カソードガス供給装置、61 カソードガス供給管、62 ブロワ、70 排熱回収装置、71 貯湯タンク、72 熱交換器、73 循環配管、74 循環ポンプ、75 配管、76 水精製器、77 燃焼排ガス排出管、411,421 底壁部、411o,421o,421Bo,1411o,1421o 貫通孔、412,422 側壁部、413,423 上壁部、481 下側通路、482 側部通路、483 上側通路、484 スタック側通路、491 上側通路、492 側部通路、493 下側通路、A 面接触部分。
10 raw fuel supply source, 20 fuel cell system, 21 housing, 30 power generation module, 31 fuel cell stack, 32 vaporizer, 33 reformer, 34 manifold, 35 combustion section, 36 ignition heater, 37 combustion catalyst, 40
Claims (3)
所定のガス流路を形成するよう前記インナケースの外面に対して間隔をおいて該インナケースを覆うと共に、前記インナケースの貫通孔と連通する貫通孔を壁面に有するアウタケースと、
前記燃焼部からの燃焼排ガスを排出する燃焼排ガス排出管と、
を備え、
前記燃焼排ガス排出管は、前記インナケースおよび前記アウタケースのうち一方のケースの貫通孔の周縁部に全周に亘って溶接により接合され、
前記インナケースおよび前記アウタケースは、前記各貫通孔の周囲において接触する環状の接触部を有し、該接触部において全周に亘って溶接により接合される、
燃料電池ケース。 an inner case containing a fuel cell and a combustion section for burning off-gas from the fuel cell and having a through hole in the wall surface;
an outer case that covers the inner case with a gap from the outer surface of the inner case so as to form a predetermined gas flow path, and has a through hole in a wall surface that communicates with the through hole of the inner case;
a combustion exhaust gas discharge pipe for discharging combustion exhaust gas from the combustion unit;
with
The combustion exhaust gas discharge pipe is welded along the entire circumference to a peripheral portion of the through hole of one of the inner case and the outer case,
The inner case and the outer case have annular contact portions that contact each other around the through holes, and are joined by welding along the entire circumference of the contact portions.
fuel cell case.
前記燃焼排ガス排出管は、前記アウタケースの貫通孔を貫通すると共に、前記インナケースの貫通孔の周縁部に全周に亘って溶接により接合される、
燃料電池ケース。 The fuel cell case according to claim 1,
The combustion exhaust gas discharge pipe passes through the through hole of the outer case and is welded along the entire circumference to the peripheral edge of the through hole of the inner case.
fuel cell case.
前記インナケースおよび前記アウタケースは、前記接触部において、貫通溶接により接合される、
燃料電池ケース。 3. The fuel cell case according to claim 1 or 2,
The inner case and the outer case are joined by penetration welding at the contact portion,
fuel cell case.
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Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010044992A (en) | 2008-08-18 | 2010-02-25 | Futaba Industrial Co Ltd | Casing for fuel cell |
| JP2011249160A (en) | 2010-05-27 | 2011-12-08 | Kyocera Corp | Fuel battery module and fuel battery device |
| JP2015141758A (en) | 2014-01-27 | 2015-08-03 | アイシン精機株式会社 | fuel cell module |
| JP2018156810A (en) | 2017-03-17 | 2018-10-04 | Toto株式会社 | Solid oxide fuel cell device |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100592562C (en) * | 2005-07-27 | 2010-02-24 | 京瓷株式会社 | Fuel cell module |
| US20110053019A1 (en) * | 2008-01-29 | 2011-03-03 | Kyocera Corporation | Fuel Cell Module and Fuel Cell Apparatus |
| JP5876287B2 (en) * | 2011-12-20 | 2016-03-02 | アイシン精機株式会社 | Fuel cell device |
| JP5946730B2 (en) * | 2012-09-13 | 2016-07-06 | ダイニチ工業株式会社 | Fuel cell module |
| JP2016072054A (en) * | 2014-09-30 | 2016-05-09 | アイシン精機株式会社 | Fuel cell module and fuel cell system |
| JP6678327B2 (en) * | 2015-08-28 | 2020-04-08 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Hydrogen generator and fuel cell system |
-
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-
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010044992A (en) | 2008-08-18 | 2010-02-25 | Futaba Industrial Co Ltd | Casing for fuel cell |
| JP2011249160A (en) | 2010-05-27 | 2011-12-08 | Kyocera Corp | Fuel battery module and fuel battery device |
| JP2015141758A (en) | 2014-01-27 | 2015-08-03 | アイシン精機株式会社 | fuel cell module |
| JP2018156810A (en) | 2017-03-17 | 2018-10-04 | Toto株式会社 | Solid oxide fuel cell device |
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