JP2017045644A - モジュールおよびモジュール収容装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 量産性が向上するとともに、コストを低減したモジュールおよびモジュール収容装置を提供する。
【解決手段】 本発明のモジュール１は、収納容器２内に、複数個のセル４が配列されたセルスタック装置３を収納してなるモジュール１であって、収納容器２は、セルスタック装置３の側方に配置された少なくとも一部がセルスタック装置３に向けて突出した突出部３９を備える第１の板部材２０と、該第１の板部材２０の突出部３９以外と接合された第２の板部材２１とを備え、第１の板部材２０の突出部３９と第２の板部材２１との間が、セル４に供給される反応ガスが流れる第１の流路３３とされていることを特徴とする。
【選択図】 図３

Description

本発明は、モジュールおよびモジュール収容装置に関する。

近年、次世代エネルギーとして、セルの１種である燃料電池セルを複数個配列してなるセルスタックを備えるセルスタック装置を収納容器内に収納してなる燃料電池モジュールや、それを備えるモジュール収容装置である燃料電池装置が種々提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。

特開２００７−５９３７７号公報 国際公開２００９／１９６１５号

ところで、現在燃料電池装置が市販されつつあるものの、量産性の点で改善の余地があるほか、まだまだコストが高いという問題がある。それゆえ、モジュールにおいても、量産性を向上することで、コストを低減することが望まれている。

それゆえ、本発明は、量産性が向上したモジュールおよびモジュール収容装置を提供することを目的とする。

本発明のモジュールは、収納容器内に、複数個のセルが配列されたセルスタック装置を収納してなるモジュールであって、前記収納容器は、前記セルスタック装置の側方に配置された少なくとも一部が前記セルスタック装置に向けて突出した突出部を備える第１の板部材と、該第１の板部材の前記突出部以外と接合された第２の板部材とを備え、前記第１の板部材の突出部と前記第２の板部材との間が、前記セルに供給される反応ガスが流れるガス流路とされていることを特徴とする。

また、本発明のモジュール収容装置は、上記のモジュールと、該モジュールを作動させるための補機とを、外装ケース内に収納してなることを特徴とするモジュール収容装置。

本発明のモジュールは、量産性を向上でき、コスト削減が可能なモジュールとすることができる。あわせて、該モジュールを備えることで、量産性を向上でき、コスト削減が可能なモジュール収容装置とすることができる。

本実施形態のモジュールの一例を示す斜視図である。 図１に示すセルスタック装置を示し、（ａ）平面図、（ｂ）一部拡大平面図である。 本実施形態のモジュールの一例を示す断面図である。 図３に示すモジュールの概略斜視図である。 図４に示すモジュールの一部抜粋斜視図である。 本実施形態のモジュールの他の一例を示す断面図である。 本実施形態のモジュールのさらに他の一例を示す断面図である。 本実施形態のモジュールのさらに他の一例を示す断面図である。 本実施形態のモジュールのさらに他の一例を示す断面図である。 本実施形態の燃料電池装置の一例を概略的に示す分解斜視図である。

以下、図面を用いて本実施形態モジュールおよびモジュール収容装置について説明する。なお、異なる図中の共通の構成要素については、同一の符号を付与するものとする。

図１は、本実施形態のセルスタック装置を、収納容器内に収納してなる燃料電池モジュール（以下、モジュールという場合がある。）の一例を示す外観斜視図である。

図１に示すモジュール１においては、収納容器２の内部に、セルである燃料電池セル４を立設させた状態で一列に配列し、隣接する燃料電池セル４間が集電部材（図１においては図示せず）を介して電気的に直列に接続されているとともに、燃料電池セル４の下端をガラスシール材等の絶縁性接合材（図示せず）でマニホールド６に固定してなるセルスタック５を１つ備えるセルスタック装置３が収納されている。

また、またセルスタック装置３は、セルスタック５の上方に配置され、燃料電池セル４に供給する燃料ガスを生成するための改質器８を備えている。なお、改質器８を別に設けて、セルスタック装置３としては改質器８を備えていない構成としてもよい。

また、セルスタック５の両端側には、セルスタック５（燃料電池セル４）の発電により生じた電流を集電して外部に引き出すための、電流引き出し部１１を有する導電部材７が配置されている。なお、図１においては、セルスタック装置３が１つのセルスタック５を備えている場合を示しているが、適宜その個数は変更することができ、例えばセルスタック５を２つ以上備えていてもよい。

また、図１においては、燃料電池セル４として、内部を長手方向に貫通し、燃料ガスが流通するガス流路を複数有する中空平板型で、ガス流路を有する支持体の表面に、燃料極層、固体電解質層および酸素極層を順に積層してなる固体酸化物形の燃料電池セル４を例示している。なお、燃料電池セル４の間に空気等の酸素含有ガスが流通する。燃料電池セル４の構成については後述する。

また、本実施形態のモジュール１（セルスタック装置３）においては、中空平板型の燃料電池セル４を例示しているが、例えば平板型や円筒型とすることもでき、あわせて収納容器２の形状も適宜変更することができる。

また図１においては、収納容器２の一部（前後面）を取り外し、内部に収納されるセルスタック装置３を後方に取り出した状態を示している。ここで、図１に示したモジュール１においては、セルスタック装置３を、収納容器２内にスライドして収納することが可能である。

また、図１に示す改質器８においては、原燃料供給管９を介して改質器８の内部に天然ガスやメタンガス、さらには灯油等の原燃料が供給され、水供給管（図示せず）を介して水が供給され、原燃料と水とで水蒸気改質を行ない、燃料ガスを生成する。それゆえ、改質器８は、効率のよい改質反応である水蒸気改質を行うことができる構造とされ、水を気化させるための気化部と、原燃料を燃料ガスに改質するための改質触媒（図示せず）が配置された改質部とを備えている。

なお、燃料電池セル４の上方にて、燃料電池セルの発電に使用されなかった燃料ガスと酸素含有ガスとを燃焼させることで、燃料電池セル４の上方に配置された改質器８を効率よく加熱することができ、改質器８での改質効率を向上することができる。

改質器８は、燃料ガス流通管１０を介してマニホールド６と接続されており、改質器８を流れた燃料ガスがマニホールド６に供給され、マニホールド６より燃料電池セル４の内部に設けられたガス流路に供給される。なお、図示していないが、改質器８の改質部には、セラミックボールやペレット等からなる担持体にＲｕやＰｔ等の金属を担持させた粒状や粉状の改質触媒が充填されている。なお、気化部においても水の気化を効率よく行なうべく、セラミックボールを配置してもよい。

図２は、図１に示すセルスタック装置を示し、（ａ）平面図、（ｂ）一部拡大平面図である。なお、図２においては、改質器８を取り外した状態の平面図を示している。

図２に示すセルスタック装置３においては、内部を燃料ガスが一端から他端に流通するガス流路１８を有する燃料電池セル４を立設させた状態で一列に配列し、隣接する燃料電池セル４間が集電部材１２ａを介して電気的に直列に接続されているとともに、燃料電池セル４の下端をガラスシール材等の絶縁性接着材５０（以下、単に接着材という場合がある。）でマニホールド６に固定してなるセルスタック５を１つ備えている。

また、セルスタック５の最も外側に位置する燃料電池セル４に端部集電部材１２ｂが接着されており、この端部集電部材１２ｂの外側には、端部集電部材１２ｂに接着して電気的に接続された導電部材７が設けられている。

また、マニホールド６は燃料電池セル４に供給する燃料ガスを貯留し、開口部を上面に有するガスケース５１と、内側に燃料電池セル４を固定するとともに、ガスケース５１に固定される枠体５２とを備えている。

燃料電池セル４の一端部は枠体５２で囲まれており、枠体５２の内側に充填された接着材５０で燃料電池セル４の下端部の外周が固定されている。つまり、セルスタック５は、枠体５２の内側に複数の燃料電池セル４を並べて収容し、接着材５０で枠体５２に接着されている。なお、接着材５０は、ガラス等の材料からなり、熱膨張係数を加味して所定のフィラーを添加したものを用いることができる。

マニホールド６を構成するガスケース５１は、燃料電池セル４のガス流路１８にガスを供給する開口部を上面に有して、セルスタック５が開口部を塞ぐように環状の枠体５２の一端部が、ガスケース５１の開口部２５を取り囲むように形成された溝部（図示せず）に差し込まれて固定されている。そして、枠体５２の一端部がガスケース５１に溝部内の接着材５０に埋設された状態で接着されており、燃料電池セル４のガス流路１８以外の部分が気密に封止されている。

この構成では、セルスタック５をガスケース５１に接続する前に、別途、燃料電池セル４の一端部を接着材５０で枠体５２に接着し、その後で枠体５２をガスケース５１に接着して封止することが可能である。

燃料電池セル４は、内部にガス流路１８を有して、一対の対向する平坦面をもつ断面が扁平状で全体として柱状の導電性支持体１７の一方の平坦面上に内側電極層としての燃料極層１３と、固体電解質層１４と、外側電極層としての空気極層１５とを順次積層してなるとともに、他方の平坦面のうち空気極層１５が形成されていない部位にインターコネクタ１６を積層してなる。そして、燃料電池セル４を集電部材１２ａ、１２ｂを介して配置
することで、燃料電池セル４同士が電気的に直列に接続される。なお、インターコネクタ１６の外面および空気極層１５の外面には、導電性の接合材１９が設けられており、集電部材１２ａ、１２ｂを、接合材１９を介して空気極層１５やびインターコネクタ１６に接続させることより、両者の接触がオーム接触となって電位降下を少なくし、導電性能の低下を有効に抑制することができる。

以下に、図２において示す燃料電池セル４を構成する各部材について説明する。

燃料極層１３は、一般的に公知のものを使用することができ、多孔質の導電性セラミックス、例えば希土類元素酸化物が固溶しているＺｒＯ_２（安定化ジルコニアと称し、部分安定化も含むものとする。）とＮｉおよび／またはＮｉＯとから形成することができる。

固体電解質層１４は、電極間の電子の橋渡しをする電解質としての機能を有していると同時に、燃料ガスと酸素含有ガスとのリークを防止するためにガス遮断性を有することが必要とされ、３〜１５モル％の希土類元素酸化物が固溶したＺｒＯ_２から形成される。なお、上記特性を有する限りにおいては、他の材料等を用いて形成してもよい。

空気極層１５は、一般的に用いられるものであれば特に制限はなく、例えば、いわゆるＡＢＯ_３型のペロブスカイト型酸化物からなる導電性セラミックスから形成することができる。空気極層１５はガス透過性を有していることが必要であり、開気孔率が２０％以上、特に３０〜５０％の範囲にあることが好ましい。

インターコネクタ１６は、導電性セラミックスから形成することができるが、燃料ガス（水素含有ガス）および酸素含有ガス（空気等）と接触するため、耐還元性及び耐酸化性を有することが必要であり、それゆえランタンクロマイト系のペロブスカイト型酸化物（ＬａＣｒＯ_３系酸化物）が好適に使用される。インターコネクタ１６は導電性支持体１７に形成された複数のガス流路１８を流通する燃料ガス、および導電性支持体１７の外側を流通する酸素含有ガスのリークを防止するために緻密質でなければならず、９３％以上、特に９５％以上の相対密度を有していることが好ましい。

導電性支持体１７としては、燃料ガスを燃料極層１３まで透過するためにガス透過性であること、さらには、インターコネクタ１６を介して集電するために導電性であることが要求される。したがって、導電性支持体１７としては、かかる要求を満足するものを材質として採用する必要があり、例えば導電性セラミックスやサーメット等を用いることができる。燃料電池セル４を作製するにあたり、燃料極層１３または固体電解質層１４との同時焼成により導電性支持体１７を作製する場合においては、鉄属金属成分と特定希土類酸化物（Ｙ_２Ｏ_３、Ｙｂ_２Ｏ_３等）とから導電性支持体１７を形成することが好ましい。また、導電性支持体１７は、所要ガス透過性を備えるために開気孔率が３０％以上、特に３５〜５０％の範囲にあるのが好適であり、そしてまたその導電率は３００Ｓ／ｃｍ以上、特に４４０Ｓ／ｃｍ以上であるのが好ましい。

なお、図示はしていないが、固体電解質層１４と空気極層１５との間に、固体電解質層１４と空気極層１５との接合を強固とするとともに、固体電解質層１４の成分と空気極層１５の成分とが反応して電気抵抗の高い反応層が形成されることを抑制する目的で、Ｃｅ（セリウム）と他の希土類元素（Ｓｍ、Ｙ、Ｙｂ、Ｇｄの少なくとも１種）とを含有する中間層を備えることもできる。

また、固体電解質層１４と空気極層１５とを強固に接合するとともに、固体電解質層１４の成分と空気極層１５の成分とが反応して電気抵抗の高い反応層が形成されることをさらに抑制することを目的として、中間層を２層から形成することもできる。

また、図示はしていないが、インターコネクタ１６と導電性支持体１７との間に、インターコネクタ１６と導電性支持体１７との間の熱膨張係数差を軽減する等のために密着層を設けることもできる。

密着層としては、燃料極層１３と類似した組成とすることができ、例えば、ＹＳＺなどの希土類元素が固溶しているＺｒＯ_２（安定化ジルコニアと称する）とＮｉおよび／またはＮｉＯとから形成することができる。なお、希土類元素が固溶したＺｒＯ_２と、Ｎｉおよび／またはＮｉＯとは、体積比で４０：６０〜６０：４０の範囲とすることが好ましい。

図３は、本実施形態のモジュールの一例を示す断面図であり、図４は図３に示すモジュールの概略斜視図であり、図５は図４に示すモジュールの一部抜粋斜視図である。

本実施形態のモジュール１は、収納容器２内にセルスタック装置３を収納してなる。ここで、収納容器２には、各種のガスが流れる流路を備えるが、これらの流路を簡単な構成とすることで、モジュール１の量産性を向上することができ、コスト削減が可能なモジュールとすることができる。

そこで、図３に示すモジュール１においては、まずセルスタック装置３の側方に、一部がセルスタック装置３側に突出した突出部３９を備える第１の板部材２０と、第１の板部材の突出部３９以外と接合される第２の板部材２１を備えており、この第１の板部材の突出部３９と第２の板部材２１との間が、燃料電池セル４に供給される反応ガス（酸素含有ガス）が流れる第１の流路３３とされている。なお、第１の板部材２０の下方には、第１の流路を流れる酸素含有ガスを燃料電池セル４に向けて流すための供給口２２が設けられている。

すなわち、第１の流路３３を構成するにあたり、第１の板部材２０の一部を燃料電池セル４側に折り曲げ、折り曲げていない部分と平板状の第２の板部材２１を接合するだけ、すなわち２枚の板部材のみで第１の流路３３を構成することができる。それにより、量産性を向上することができ、コスト削減が可能となる。

ここで、第１の板部材２０における突出部３９は、セルスタック５において、配列方向の長さＷは、セルスタック２における温度分布等を考慮して決定すればよく、例えば燃料電池セル４の配列方向に対して８０〜１２０％の範囲とすればよい。また高さ方向については、燃料電池セル４の下端部から上端部までとすることが好ましい。それにより、第１の流路３３を流れる酸素含有ガスと、セルスタック５との間で効率よく熱交換を行なうことができ、発電効率を向上することができる。ここで、第１の流路３３において、燃料電池セル４の下端部側の流路が狭くなることにより、燃料電池セル４と流路３３の距離が離れることとなり、それにより燃料電池セル４と第１の流路３３を流れる酸素含有ガス間の熱交換が抑制されるため、燃料電池セル４の上下方向における温度分布も改善することができ、より発電効率を向上することができる。

また第２の板部材２１の外側には、単独でまたは第１の板部材２０もしくは第２の板部材２１と接合されて、内部に空間を有する第１の箱状部２３が設けられている。そして、この第１の箱状部２３が断熱機能を備えている。それにより、発電室３４を高温に保持できるほか、セルスタック装置３が収納された発電室３４と第１の流路３３を流れる酸素含有ガスとの熱交換を効率よく行なうことができる。さらには、後述する排出路と、排出路の側方に位置する第２の流路を流れる酸素含有ガスとの熱交換も効率よく行なうことができる。なお、図２においては、第１の箱状部２３を単独で箱状部としたものを、第２の板
部材２１に接合した構成を示している。なお、接合においては、例えば溶接にて接合することができる。

以上の構成とすることで、発電室３４をより簡単な構成で断熱することができ、量産性が向上するとともに、コストを低減することができる。

なお、第１の箱状部２３が断熱機能を有するに当たっては、第１の箱状部２３の空間を真空に近付けることや、板状の断熱材を内部に配置するなど、適宜断熱機能を有するように構成すればよい。

ここで、第１の箱状部２３において特に断熱効率を高めるにあたっては、第１の箱状部２３の空間に、断熱材を配置することが好ましく、特には顆粒または粉末の断熱材を配置することが好ましい。すなわち、断熱材を顆粒または粉末状とすることによって、第１の箱状部２３の内部に断熱材を細密充填することができ、それにより断熱効率を向上することができる。

続いて、第１の箱状部２３の外側には、単独でもしくは第２の板部材２１と接合されて成り、内部に空間を有する第２の箱状部２４が設けられている。ここで、第１の板部材２０、第２の板部材２１および第２の箱状部２４は、それぞれの上端が第１の箱状部２３の上端よりも高い位置とされており、第１の箱状部２４の上方に、第１の板部材２０の内側の空間（図３においては発電室３４）と第２の箱状部２４とがつながる連通路３５が設けられ、第２の箱状部２５の内部が、発電室３４内の気体である排ガスが流れる第２の流路３６とされている。

それにより、発電室３４における排ガスが、連通路３５を介して第２の箱状部２４の第２の流路３６を流れることとなり、簡単な構成にて発電室３４における排ガスを外部に排出することができ、量産性が向上するとともに、コストを低減することができる。なお、図３においては、第２の箱状部２４を１枚の板部材を折り曲げて第２の板部材２１に接合しており、より簡単な構成とすることができる。なお、図示していないが、第２の箱状部２４を単独の箱状部材として、第１の箱状部２３に接合した構成としてもよい。

図５は、この連通路３５を抜粋して示した斜視図である。図５においては、第１の板部材２０の一部に３箇所の切り込み（上側と両側方側）を入れ、この切り込みを入れた部分を第２の板部材２１側に向けて屈曲させている。一方第２の板部材２１にも３箇所の切り込み（上側、下側と中央の縦方向）を入れ、この切り込みを入れた部分を第１の板部材２０側に屈曲させている。そして、この屈曲させたもの同士を接合している。そして、図５には図示していないが、これに第２の箱状部２４となる板部材を、第２の板部材２１の切り込みよりも上方に接合することで、連通路３５とすることができる。なお、第２の箱状部２４を箱状の部材で構成する場合には、第２の板部材２１側に開口部を設け、この開口部と第２の板部材２１の切り込みと重ねるようにして接合することで、連通路３５を形成することができる。なお、第１の板部材２０と第２の板部材２１との切り込みについては逆の構成としてもよい。

また、第２の箱状部２４の下方には、第３の箱状部２５が設けられており、第３の箱状部２５には第２の箱状部２４と連通する連通口２６が設けられている。なお、連通口２６は燃料電池セル４の配列方向に沿って設ければよい。それにより、第２の箱状部２４を流れた排ガスは、第３の箱状部２５に流入することとなる。すなわち、第３の箱状部２５の内部が排ガス収集室３７とされる。なお、排ガス収集室３７には、図示していない排ガス管が接続されて、モジュール１の外部に排ガスが排出される。

ここで、第２の箱状部２４を１枚の板部材で構成する場合には、この板部材の下端部を第３の箱状部２５の上面または側面に接合すればよく、第２の箱状部２４を箱状の部材とする場合には、第３の箱状部２５の上面に接合すればよい。

また、第３の箱状部２５の下方には、第３の箱状部２５よりも幅方向に大きい第４の箱状部２７が設けられている。また第４の箱状部２７の底面側には、第４の箱状部２７と連通する導入管３０が接続されて、空気等の酸素含有ガスが導入される。それにより、第４の箱状部２７の内部が、導入管３０より導入された空気を一端収集するための空気収集室３１とされる。

一方、第４の箱状部２７には、外壁となる板部材２９が接合されている。なお外壁となる板部材２９もまた１枚の板部材を折り曲げた構成とすることができる。そして、外壁となる板部材２９と第３の箱状部２５および第２の箱状部２４との空間が、酸素含有ガスが流れる第３の流路３２となっている。なお、図３においては、板部材２９を第４の箱状部２７の側面に接合している例を示しているが、第４の箱状部２７の上面に接合してもよい。

そして、第４の箱状部２７の上面には、外壁となる板部材２９と第３の箱状部２５および第２の箱状部２４との空間である第３の流路３２と連通する連通口２８が設けられており、導入管３０より導入された空気等が、連通口２８を介してこの第３の流路３２を流れた後、第１の板部材２０と第２の板部材２１との間を流れて、供給口２２より燃料電池セル４に向けて供給されることとなる。

そして、外壁となる板部材２９に、セルスタック装置３の燃料電池セル４の配列方向の両端側（前後面）に板部材をそれぞれ接続することで、本実施形態のモジュール１とすることができる。それゆえ、本実施形態のモジュール１における収納容器２は、上記説明からも明らかなように、その全体構造が、複数枚の板部材を折り曲げた構成や箱状の部材をそれぞれ接合するだけで構成されていることから、量産性が向上するとともに、コストを低減することができる。なお、収納容器２を構成する各板部材や箱部材は、耐熱性を有する金属等により構成することができる。

図６は、本実施形態のモジュールの他の一例を示す断面図である。図６に示すモジュール４１においては、図１に示すモジュール１と比較して、燃料電池セル４の両側方に位置する第１の板部材２０のそれぞれの下端が、セルスタック装置３の下方に位置する底部４２を介して接続されている。

それにより、燃料電池セル４の両側方に位置する第１の板部材２０は、１枚の板材を底部を起点として折り曲げた構成とすることが可能となる。それにより、量産性をより向上できるとともに、コストをさらに低減することができる。

なお、図６においては、それぞれの第１の板部材２０の下端が底部４２を介して接続されている例を示したが、例えば、燃料電池セル４の両側方に位置する第２の板部材２１のそれぞれの下端が、セルスタック装置の下方に位置する底部を介して接続した構成としてもよい。すなわち、燃料電池セル４の両側方に位置する第２の板部材２１を１枚の板材を底部を起点として折り曲げた構成としてもよい。

図７は、本実施形態のモジュールのさらに他の一例を示す断面図である。図７に示すモジュール４３においては、図６に示すモジュール４１と比較して、第１の箱状部４４が１枚の板部材を折り曲げて、第２の板部材２１に接合することで構成されている。それにより、量産性をより向上できるとともに、コストをさらに低減することができる。

ここで、第１の箱状部４４を、１枚の板部材を折り曲げた構成とする場合は、発電室３４にセルスタック装置を収容するにあたり、図７に示したようにそれぞれの第１の板部材２０の下端、もしくは第２の板部材２１の下端が底部により接続された構成とすることが好ましい。それにより、この底部によりセルスタック装置３を発電室３４内に保持することができる。

図８および図９は、本実施形態のモジュールのさらに他の一例を示す断面図であり、セルスタック装置の下方に、凸状の断熱材が配置されている。なお図８に示すモジュール４５では、第１の箱状部４７を箱部材として第２の板部材２１に接合している例を示し、図９に示すモジュール４８は、第１の箱状部４９を一枚の板部材を折り曲げて第２の板部材２１に接合している例を示している。

セルスタック装置の底面が、金属からなる第１の板部材２０の底部４２や第３の箱状部２５上に配置された場合に、セルスタック装置の熱がマニホールド６を介して第１の板部材２０の底部４２や第３の箱状部２５に伝熱され、それによってセルスタック装置３の温度が低下するおそれがある。

また、燃料電池セル４が固体酸化物形の燃料電池セルである場合には、モジュール１内の温度が５００〜１０００℃と高温となるため、各板部材や箱状部を構成する金属が変形する場合がある。特に第１の板部材２０がセルスタック装置３側に変形した場合には、ショーとする可能性もある。

そこで、図８および図９に示すモジュール４５、４８においては、第１の板部材２０または第２の板部材２１は、それぞれ底部を有さない構成とし、さらにセルスタック装置３の下方に断熱材４６を配置している。それにより、セルスタック装置３の熱が断熱材により各板部材や箱状部材に伝熱されることを抑制でき、セルスタック装置３の温度が低下することを抑制できる。

さらに、この断熱材４６を凸状とし、この凸部の側面と第１の板部材２０とを接して配置することによって、第１の板部材２０がセルスタック装置側に変形することを抑制でき、ショートする可能性を低減できる。それゆえ、凸状の断熱材を配置することによって、より発電効率を向上でき、且つ信頼性の向上したモジュールとすることができる。

なお、図８および図９に示す第１の箱部材４７、４９は凸状の断熱材４６を保持することができる形状とすればよい。

図１０は、外装ケース内にモジュール１と、モジュール１を動作させるための補機とを収納してなるモジュール収容装置である燃料電池装置の一例を示す分解斜視図である。なお、図１０においては一部構成を省略して示している。

図１０に示す燃料電池装置５３は、支柱５４と外装板５５とから構成される外装ケース内を仕切板５６により上下に区画し、その上方側を上述した各モジュールを収納するモジュール収納室５７とし、下方側を各モジュールを動作させるための補機類を収納する補機収納室５８として構成されている。なお、補機収納室５８に収納する補機類は省略して示している。

また、仕切板５６には、補機収納室５８の空気をモジュール収納室５７側に流すための空気流通口５９が設けられており、モジュール収納室５７を構成する外装板５７の一部に、モジュール収納室５７内の空気を排気するための排気口６０が設けられている。

このような燃料電池装置では、上述したような各モジュールを外装ケース内に収納することにより、量産性が向上するとともに、コストを低減した燃料電池装置５３とすることができる。

以上、本発明について詳細に説明したが、本発明は上述の実施の形態に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、種々の変更、改良等が可能である。

例えば、上述の説明において、発電室３４内に１つのセルスタック５を備えるセルスタック装置３を収納した例を用いて説明したが、例えば２つ以上のセルスタックを備えるセルスタック装置やこのセルスタック装置を複数個収納してもよい。この場合、改質器の形状は適宜変更すればよい。

また、上述の例では、導入管３０より空気等の酸素含有ガスを導入するケースについて説明したが、例えば導入管３０より燃料ガスを導入してもよい。この場合、マニホールド６には酸素含有ガスを供給し、燃料電池セル４を内側電極を空気極層とし、外側電極を燃料極層とすればよい。

さらに、上述の例ではいわゆる縦縞型と呼ばれる燃料電池セル４を用いて説明したが、いわゆる円筒型、平板型や、一般に横縞型と呼ばれる複数の発電素子部を支持体上に設けてなる横縞型の燃料電池セルを用いることもできる。

１、４１、４３、４５、４８：モジュール
２：収納容器
３：セルスタック装置
４：燃料電池セル
２０：第１の板部材
２１：第２の板部材
２３、４４、４７、４９：第１の箱状部
２４：第２の箱状部
３５：連通路
３９：突出部
４６：凸状の断熱材
５３：モジュール収容装置

Claims (11)

1. 収納容器内に、複数個のセルが配列されたセルスタック装置を収納してなるモジュールであって、
   前記収納容器は、前記セルスタック装置の側方に配置された少なくとも一部が前記セルスタック装置に向けて突出した突出部を備える第１の板部材と、該第１の板部材の前記突出部以外と接合された第２の板部材とを備え、前記第１の板部材の突出部と前記第２の板部材との間が、前記セルに供給される反応ガスが流れる第１の流路とされていることを特徴とするモジュール。
2. 前記第１の板部材と前記第２の板部材が、前記セルスタック装置の両方の側方に配置されており、それぞれの前記第１の板部材または前記第２の板部材は、前記セルスタック装置の下方に位置する底部を介して接続されていることを特徴とする請求項１に記載のモジュール。
3. 前記第２の板部材の外側に、単独でまたは前記第１の板部材もしくは前記第２の板部材と接合されて、内部に空間を有する第１の箱状部が設けられており、該箱状部が断熱機能を備えていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のモジュール。
4. 前記箱状部の前記空間に、顆粒または粉末状の断熱材が設けられていることを特徴とする請求項３に記載のモジュール。
5. 前記第１の箱状部の外側に、単独でもしくは前記第２の板部材と接合されてなり、内部に空間を有する第２の箱状部が設けられており、該第２の箱状部は、前記第１の板部材の内側の空間と接続され、前記第１の板部材の内側の空間における気体が流れる第２の流路とされていることを特徴とする請求項３または請求項４に記載のモジュール。
6. 前記第１の板部材、前記第２の板部材および前記第２の箱状部の上端がそれぞれ前記第１の箱状部の上端よりも高い位置とされており、前記第１の箱状部の上方に、前記第１の板部材の内側の空間と前記第２の箱状部とがつながる連通路が設けられていることを特徴とする請求項５に記載のモジュール。
7. 前記第１の板部材または前記第２の板部材の一方の板部材が、他方の板部材に向けて屈曲する屈曲部を備え、その一端が前記他方の板部材に接合されており、前記他方の板部材が、前記一方の板部材に向けて屈曲し、前記屈曲部の側方および前記一方の板状部と接合されて、前記連通路の一部が構成されている請求項６に記載のモジュール。
8. 前記第２の箱状部の下方に、第３の箱状部が設けられており、前記第２の箱状部と前記第３の箱状部とが連通していることを特徴とする請求項５乃至請求項７のうちいずれかに記載のモジュール。
9. 前記第３の箱状部の下方に、前記第３の箱状部よりも幅の広い第４の箱状部が設けられており、前記第２の箱状部の外側に設けられた外壁が前記第４の箱状部と接続され、前記外壁と前記第２の箱状部と前記第４の箱状部との間が、第３の流路とされていることを特徴とする請求項８に記載のモジュール。
10. 前記セルスタック装置の下方に凸状の断熱材が配置されており、該断熱材の凸部の側面と前記第１の板部材とが接して配置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項９のうちいずれかに記載のモジュール。
11. 請求項１乃至請求項１０のうちいずれかに記載のモジュールと、該モジュールを作動させるための補機とを、外装ケース内に収納してなることを特徴とするモジュール収容装置。

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