JP5542568B2 - セルスタック装置および燃料電池モジュールならびに燃料電池装置 - Google Patents

Description

本発明は、複数個の燃料電池セルを電気的に接続してなるセルスタックを備えるセルスタック装置およびそれを収納してなる燃料電池モジュール、ならびに燃料電池装置に関する。

近年、次世代エネルギーとして、燃料ガス（水素含有ガス）と空気（酸素含有ガス）とを用いて電力を得ることができる燃料電池セルを複数個配列してなるセルスタックを、燃料電池セルに燃料ガスまたは空気を供給するためのマニホールドとよばれるガスケースに燃料電池セルの下端部を固定してなるセルスタック装置や、該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、さらには燃料電池モジュールを外装ケース内に収納してなる燃料電池装置が種々提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

このようなセルスタック装置においては、ガスケースが、皿状の底部材と、底部材の上端開口を覆うとともに、上面に開口部を有する蓋状部材と、該蓋状部材の上面開口部に対応して金属製の上部ケースが配置されており、この上部ケースに、セルスタックを構成するそれぞれの燃料電池セルの下端部がガラスシール材等の絶縁性接合材にて固定されている。

特開２００７−５９３７７号公報

しかしながら、上記のガスケースにおいては、セルスタックが固定される上部ケースとガラスシール材との熱膨張差が大きく、特に上部ケースの高さ方向の厚みが薄い場合に、上部ケースの温度変化による膨張や収縮に伴ってガラスシール材が割れるおそれがあった。

また、セルスタックをガラスシール材等で固定した上部ケースを、ガラスシール材等にて蓋状部材に固定し、さらに蓋状部材を底部材と固定する必要があり、セルスタック装置の製造工程が複雑となるおそれがあった。

それゆえ、本発明は、耐久性が向上するとともに、製造工程の簡略化が可能なセルスタック装置およびそれを具備する燃料電池モジュールならびに燃料電池装置を提供することにある。

本発明のセルスタック装置は、内部に第１の反応ガスを一端部から他端部へ流すための第１反応ガス流路を備え、前記第１の反応ガスを用いて発電する燃料電池セルを、集電部材を介して複数個立設させた状態で配列して電気的に接続してなるセルスタックと、前記燃料電池セルの下端部側が絶縁性接合材にて固定され、前記燃料電池セルに前記第１の反応ガスを供給するためのガスケースとを備えるセルスタック装置であって、前記ガスケースは、その上面の一部が隆起した隆起部を有し、該隆起部に前記セルスタックを挿入固定するための開口部を備え、前記隆起部と前記燃料電池セルとが前記絶縁性接合材にて接合されているとともに、前記ガスケースが、板状の底部材と１枚の板部材を加工して形成され前記底部材に接合された蓋状部材とで箱状形状をなしており、該蓋状部材の上面の一部に前記開口部を有する前記隆起部を備え、前記ガスケースを平面視したときに、前記底部材が前記蓋状部材よりも大きいことを特徴とする。

また、本発明の燃料電池モジュールは、上記のセルスタック装置を収納容器内に収納してなる。

また、本発明の燃料電池装置は、上記の燃料電池モジュールと燃料電池モジュールを動作させるための補機とを外装ケースに収納してなる。

本発明のセルスタック装置によれば、耐久性を高めることができる。

本発明のセルスタック装置の一実施形態を示し、（ａ）はセルスタック装置を概略的に示す側面図、（ｂ）は（ａ）のセルスタック装置の点線枠で囲った部分の一部を拡大して示す平面図である。 図１に示すガスケースを抜粋して示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ線断面図である。 本発明のセルスタック装置を構成するガスケースの他の実施形態を示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）におけるＢ−Ｂ線断面図である。 本発明のセルスタック装置を構成するガスケースのさらに他の実施形態を示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）におけるＣ−Ｃ線断面図である。 本発明のセルスタック装置を構成するガスケースのさらに他の実施形態を示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）におけるＤ−Ｄ線断面図である。 本発明の燃料電池モジュールの一例を示す外観斜視図である。 本発明の燃料電池装置の一例を示す分解斜視図である。

図１を用いてセルスタック装置１を説明する。なお、（ａ）はセルスタック装置１を概略的に示す側面図、（ｂ）は（ａ）のセルスタック装置１の一部を拡大した平面図であり、（ａ）で示した点線枠で囲った部分を抜粋して示している。また、（ｂ）において（ａ）で示した点線枠で囲った部分に対応する部分を明確とするために矢印にて示している。

ここで、セルスタック装置１は、燃料電池セル３の複数個を、それぞれの燃料電池セル３間に集電部材４を介して立設させた状態で配列して、電気的に直列に接続してセルスタック２を形成し、各燃料電池セル３の下端部が、燃料電池セル３に第１の反応ガスを供給するガスケース９に固定されて構成されている。なお、詳細は後述するが、ガスケース９は、板状の底部材８と底部材８に接合された蓋状部材７とで箱状に形成されている。ここで蓋状部材７は、その上面の一部が隆起した隆起部１０を有しており、底部材８が蓋状部材７より大きい形状とされている。またガスケース９の上面には、ガスケース９内に第１の反応ガスを供給するための反応ガス供給管１１が接続されている。

燃料電池セル３は、一対の対向する平坦面をもつ柱状の導電性支持体１６（以下、支持体１６と略す場合がある。）の一方側の平坦面上に内側電極層としての燃料側電極層１２と、固体電解質層１３と、外側電極層としての酸素側電極層１４とが順に積層されて構成され、柱状（中空平板状）の形状である。なお、燃料側電極層１２、固体電解質層１３および酸素側電極層１４がこの順に積層された部位において、燃料電池セル３に供給される第１の反応ガスと第２の反応ガスとで発電する。なお、以降の説明において、特に断りのない限り、内側電極層を燃料側電極層１２とし、外側電極層を酸素側電極層１４とし、第１の反応ガスを燃料ガス、第２の反応ガスを酸素含有ガスとした中空平板型の燃料電池セル３を用いて説明する。

また、セルスタック装置１は、端部に配置された集電部材４を介して燃料電池セル３の配列方向の両端からセルスタック２を挟持するように、ガスケース９に下端が固定された導電部材５を具備している。

図１に示す導電部材５においては、燃料電池セル３の配列方向に沿って外側に向けて延びた形状で、セルスタック２（燃料電池セル３）の発電により生じる電流を引出すための電流引出し部６が設けられている。

さらに、燃料電池セル３の他方側の平坦面上にはインターコネクタ１５が設けられており、支持体１６の内部には、燃料ガス（第１の反応ガス）を流すためのガス流路１７が複数設けられている。

また、インターコネクタ１５の外面（上面）にはＰ型半導体層１８を設けることもでき、図１においてはＰ型半導体層１８を設けた例を示している。集電部材４を、Ｐ型半導体層１８を介してインターコネクタ１５に接続させることにより、両者の接触がオーム接触となり、電位降下を少なくし、集電性能の低下を有効に回避することが可能となる。

また、支持体１６を、燃料側電極層１２を兼ねるものとし、その一方側表面上に固体電解質層１３および酸素側電極層１４を順次積層して燃料電池セル３を構成することもできる。

なお、本発明において燃料電池セル３としては、各種燃料電池セルが知られているが、発電効率のよい燃料電池セル３とする上で、固体酸化物形燃料電池セル３とすることができる。それにより、単位電力に対して燃料電池装置を小型化することができるとともに、家庭用燃料電池で求められる変動する負荷に追従する負荷追従運転を行なうことができる。

以下に、図１に示す燃料電池セル３を構成する各部材について説明する。

燃料側電極層１２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、部分安定化ジルコニアも含む）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１３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。

酸素側電極層１４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。酸素側電極層１４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１５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、耐還元性およ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１５は支持体１６に形成されたガス流路１７を流通する燃料ガス、および燃料電池セル３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。

支持体１６としては、燃料ガスを燃料側電極層１２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１５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、支持体１６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。

また図１に示した燃料電池セル３において、柱状の支持体１６は、燃料電池セル３の立設方向に細長く延びる板状片であり、一対の対向する平坦面と半円形状の両側面を有する中空平板状である。そして燃料電池セル３の下端部と導電部材５の下端部とが、燃料電池セル３に燃料ガスを供給するガスケース９に、ガラスシール材等の絶縁性接合材によって固定され、支持体１６に設けられたガス流路１７が、ガスケース９内に通じている。
絶縁性接合材としては、ホウ酸系ガラス等により形成されるガラスシール材を用いることができる。

ちなみに、燃料電池セル３を作製するにあたり、燃料側電極層１２または固体電解質層１３との同時焼成により支持体１６を作製する場合においては、Ｎｉ等の鉄属金属成分とＹ_２Ｏ_３等の特定希土類酸化物とから支持体１６を形成することが好ましい。また、支持体１６は、燃料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５０Ｓ／ｃｍ以上、好ましくは３００Ｓ／ｃｍ以上、特には４４０Ｓ／ｃｍ以上であるのが好ましい。

さらに、Ｐ型半導体層１８としては、遷移金属のペロブスカイト型酸化物からなる層を例示することができる。具体的には、インターコネクタ１５を構成するランタンクロマイト系のペロブスカイト酸化物（ＬａＣｒＯ_３）よりも電子伝導性の高いもの、例えばＡサイトにＳｒ（ストロンチウム）とＬａ（ランタン）が共存するＬａＳｒＣｏＦｅＯ_３系酸化物（例えばＬａＳｒＣｏＦｅＯ_３）、ＬａＭｎＯ_３系酸化物（例えばＬａＳｒＭｎＯ_３）、ＬａＦｅＯ_３系酸化物（例えばＬａＳｒＦｅＯ_３）、ＬａＣｏＯ_３系酸化物（例えばＬａＳｒＣｏＯ_３）の少なくとも１種から構成することが好ましく、特に６００〜１０００℃程度の作動温度での電気伝導性が高いという点からＬａＳｒＣｏＦｅＯ_３系酸化物から構成することが特に好ましい。なお、ＢサイトにＣｏとともにＦｅ、Ｍｎが存在してもよいこのようなＰ型半導体層１８の厚みは、一般に、３０〜１００μｍの範囲にあることが好ましい。

そして、それぞれの燃料電池セル３は集電部材４を介して電気的に直列に接続される。なお、集電部材４は、弾性を有する金属または合金からなる部材あるいは金属繊維または合金繊維からなるフェルトに所要の表面処理を加えた部材から構成することができる。

また、燃料電池装置の発電中に、高温な酸化雰囲気に曝されることから、Ｃｒを含有する合金を用いて作製することが好ましい。さらに、集電部材４の表面の一部、好ましくは全体を希土類元素を含有するペロブスカイト型酸化物等を用いてコーティングすることが好ましい。

なお、集電部材４の長手方向の長さおよび幅方向の長さは発電部の長手方向の長さおよび幅方向の長さと同等以上の長さとすることが好ましい。それにより、発電により生じた電流を効率よく集電することができる。

ところで、従来、燃料電池セル３（セルスタック２）および導電部材５の下端部を固定するガスケースとして、セルスタック２を固定するための上部ケースと、上部ケースを固定する蓋状部材と、蓋状部材の底部を塞ぐ底部材からなるガスケースが提案されているが、このようなガスケースにおいては、特に上部ケースの高さ方向の厚みが薄い場合に、上
部ケースの膨張や収縮に伴って、絶縁性接合材であるガラスシール材が割れるおそれがあるほか、製造工程が複雑となるおそれがあった。

それゆえ、この実施形態のセルスタック装置１においては、セルスタック２を固定するガラスシール材等の絶縁性接合材が割れることを低減できるとともに、製造工程の簡略化が可能で、コストを低減したガスケース９を備えている。

図２を用いて図１に示すガスケース９を説明する。

ガスケース９は、板状の底部材８と底部材８に接合される蓋状部材７とで箱状に形成されている。ここで蓋状部材７は、その上面の一部が隆起した隆起部１０を有し、隆起部１０に、セルスタック２および導電部材５を挿入固定するための開口部１９を備えている。また、蓋状部材７の上面の端部側（隆起部１０でない部分）に、反応ガス供給管１１が接続され、反応ガス供給管１１より供給される第１の反応ガスがガスケース９内に流入するための反応ガス流入口２１が設けられている。なお、蓋状部材７および底部材８は、耐熱性を有する部材より構成されることが好ましく、例えばステンレスやＣｒを含有する合金等から構成される。

このようなガスケース９においては、ガスケース９が、蓋状部材７と板状の底部材８の２つの部材より箱状に形成されることから、ガスケース９の製造工程を簡略化することができる。

また、特に、蓋状部材７を１枚の板部材を加工して形成することにより、蓋状部材７の側面を構成する壁と、蓋状部材７の上面を構成する壁とを一体的に作製することができることから、開口部１９を含む上面における剛性を向上することができる。それにより、ガラスシール材等の絶縁性接合材が破損することを低減でき、耐久性の向上したガスケース９とすることができる。さらに蓋状部材７を１枚の板部材を加工して形成することにより、ガスケース９の製造工程をより簡略化できるとともに、ガスケース９の製造コストを低減することができる。

なお、蓋状部材７を１枚の板部材で形成するにあたり、隆起部１０には、上面を構成する壁の一部を開口部１９からガスケースの内側に向けて屈曲させた屈曲部２０を設けることができ、図２に示すガスケース９においては屈曲部２０を有している例を示している。

開口部１９の内部には、セルスタック２を構成する各燃料電池セル３の下端部が挿入され、ガラスシール材等の絶縁性接合材で固定されている。

開口部１９の内部にセルスタック２を挿入固定するにあたっては、屈曲部２０の下端に開口部１９を塞ぐようにマスキングし、そのマスキング上にセルスタック２を載置し、開口部１９を形成する隆起部１０とセルスタック２との間に、ガラスシール材等の絶縁性接合材を充填する。絶縁性接合材としてガラスシール材を用いる場合には、高温化にて軟化させてセルスタック２を構成する各燃料電池セル３の周囲にガラスシール材を充填させた後、冷却して固化させることにより開口部１９の内部にセルスタック２を挿入固定できる。なお、ガラスシール材を固化させた後は、マスキングの除去等を行なう。

ここで、開口部１９の内部にセルスタック２を挿入固定するにあたり、ガラスシール材等の絶縁性接合材を軟化させたあとに固化させる必要があることから加熱と冷却を行うことになる。このとき、隆起部１０が加熱や冷却により膨張や収縮を伴うため、ガラスシール材等の絶縁性接合材にクラック等が生じて絶縁性接合材が破損するおそれがあるが、隆起部１０が蓋状部材７と一体的に形成されているとともに、蓋状部材７の上面より隆起し
ていることから隆起部１０が弾性変形し易く、隆起部１０とセルスタック２との間に作用する応力を低減することができるため、ガラスシール材等の絶縁性接合材の破損を抑えることができ、耐久性を向上させることができる。

また、蓋状部材７の一部に隆起部１０を設け、隆起部１０に開口部１９を備えることから、開口部１９にガラスシール材等の絶縁性接合材を充填するにあたり、充填が容易となるとともに、絶縁性接合材が開口部１９より溢れて流出することを低減できる。

特に、隆起部１０の一部を開口部１９からガスケース９の内側に向けて屈曲させてなる屈曲部２０を備える場合においては、屈曲部２０に絶縁性接合材が充填されることにより、絶縁性接合材が開口部１９より溢れて流出することをより低減できるとともに、屈曲部２０がガラスシール材等の絶縁性接合材に押圧を与えることで、ガラスシール材等の絶縁性接合材を強固に固定することができる。

また、ガスケース９においては、板状の底部材８は、ガスケース９を平面視したときに、底部材８の外形が蓋状部材７の外形よりも大きい。それにより、蓋状部材７と底部材８との接合（溶接等）を容易に行なうことができ、ガスケース９の製造工程を簡略化することができる。さらに、板状の底部材８を接合することにより昇降温による蓋状部材７の変形を低減することができる。なお、板状の底部材８は、ガスケース９の剛性を強化する目的で、適宜形状を変更することもでき、例えば一部を突出させた形状とすることもできる。

なお、ガスケース９は、蓋状部材７と底部材８とにより形成した例を示したが、一部に開口部１９を有する隆起部１０が設けられた板部材等と、上面が開口した箱部材により、形成することもできる。

図３を用いて、本発明の他の実施形態であるセルスタック装置を構成するガスケース２２について説明する。なお、同一の部材については同一の番号を付するものとし、以下同様とする。

蓋状部材２３に複数の開口部１９（図３においては２つの開口部１９）を設けることにより、セルスタック２をガスケース２２に容易に固定することができる。それゆえ、複数のセルスタック２を配置する場合において、有用なガスケース２２とすることができる。なお底部材８は蓋状部材２３よりも大きい形状とされており、蓋状部材２３の大きさにあわせて適宜大きさを変更することができる。

蓋状部材２３に複数の開口部１９を設けることで、１つのガスケース２２に複数のセルスタック２を固定することができ、大きな発電出力を得ることができる。

図４を用いて、本発明のさらに他の実施形態であるセルスタック装置を構成するガスケース２４について説明する。

ガスケース２４は、蓋状部材２３が、複数の開口部１９（図５においては２つ）の間に位置する隆起部１０にくぼみ２５を有している。その他の構成は、ガスケース２２と同様である。

このように、ガスケース２４は複数の開口部１９の間に位置する隆起部１０にくぼみ２５を有しているため、複数の開口部１９の間に位置する隆起部１０に応力が生じても、くぼみ２５が変形することで、生じた応力を緩和することができる。それにより、隆起部１０に応力が集中することを低減することができ、蓋状部材２３と絶縁性接合材との剥離や
、絶縁性接合材に破損が生じることを低減することができる。

なお、くぼみ２５の深さをガスケースの高さの半分以下にすることにより、さらに隆起部１０に応力が集中することを低減することができる。くぼみ２５の下方に底部材８と接するように板部材を配置してもよい。それにより、くぼみ２５が下方に向けて変形することを低減できる。

図５を用いて、本発明のさらに他の実施形態であるセルスタック装置を構成するガスケース２６を説明する。

ガスケース２６は、マニホールド９を構成する蓋状部材７の複数個（図５においては２つ）をセルスタック２の側部同士が向かい合うように並置し、複数個の蓋状部材７同士が接合されており、さらに複数個の蓋状部材７の下方を覆うように板状の底部材２７が接合されている。

このように、蓋状部材７の複数個を並置し、ガスケース２６を形成することで、１つのガスケース２６にセルスタック２を複数固定することができ、大きな発電出力を得ることができる。

ガスケース２６は、複数の蓋状部材７がセルスタック２の側部同士が向かい合うように並置され、２つの蓋状部材７の側面同士が接合部２８にて接合されていることから、接合部２８の高さを隆起部１０の高さよりも低くすることができる。それにより、それぞれの隆起部１０に応力が集中することを低減することができ、蓋状部材７と絶縁性接合材との剥離や、絶縁性接合材に破損が生じることを低減することができる。特に、隆起部１０に沿って絶縁性接合材にクラックが生じることを低減することができるため、有効に燃料ガスをガスシールすることができる。

ガスケース２６の作製方法としては、２つの蓋状部材７を形成した後、蓋状部材７の側面を溶接等により接合した後、上述した方法と同様の方法によりセルスタック２をガスケース２６に接合固定することができる。

なお、ガスケース２６では、セルスタック２を２列配列するため２つの蓋状部材７を用いたが、３つ以上の蓋状部材７を接合してガスケース２６を作製してもよい。その場合においても、隆起部１０に生じる応力を低減することができる。

また、ガスケース２６においては、蓋状部材７のそれぞれに反応ガス２１流入口を設けた例を示したが、ガスケース２６を構成する蓋状部材７の１つにのみ反応ガス流入口を設けてもよい。その場合において、接合部２８にそれぞれの蓋状部材７の間を燃料ガスが流通するための貫通孔を設けることですべての蓋状部材７に燃料ガスを供給することができる。

図６を用いて本発明の燃料電池モジュールの一実施形態を説明する。

燃料電池モジュール３０は、直方体状の収納容器３１の内部に、本発明のセルスタック装置３２を収納して構成されている。なお蓋状部材２３に２つの開口部１９を備えるガスケース２２を備え、２つのセルスタック２を配置して構成されたセルスタック装置３２を示している。

また、燃料電池セル３にて使用する燃料ガス（第１の反応ガス）を得るために、天然ガスや灯油等の原燃料を改質して燃料ガスを生成するための改質器３３をセルスタック２の
上方に配置している。そして、改質器３３で生成された燃料ガスは、反応ガス供給管１１を介してガスケース９に供給され、ガスケース９を介して燃料電池セル３の内部に設けられたガス流路（図示せず）に供給される。

なお、図６においては、収納容器３１の一部（前後面）を取り外し、内部に収納されているセルスタック装置３２および改質器３３を後方に取り出した状態を示している。ここで、図６に示した燃料電池モジュール３０においては、セルスタック装置３２を、収納容器３１内にスライドして収納することが可能である。

また、収納容器３１の内部には、燃料電池セル３に第２の反応ガス（酸素含有ガス）を供給するための酸素含有ガス導入部材３４が設けられており、図６に示す燃料電池モジュール３０においては、ガスケース９に並置されたセルスタック２の間に配置されるとともに、酸素含有ガスが、燃料ガスの流れにあわせて、燃料電池セル３の側方を下端部側から上端部側に向かって流れるように、燃料電池セル３の下端部側に酸素含有ガスを供給するように構成されている。

また、セルスタック装置３２においては、燃料電池セル３のガス流路より排出される余剰の燃料ガスを燃料電池セル３の上端部側で燃焼させることにより、燃料電池セル３の温度を上昇させるまたは高温に維持することができ、セルスタック装置３２の起動を早めることができるほか、発電効率を向上することができる。また、燃料電池セル３の上端部側にて、燃料電池セル３のガス流路から排出される燃料ガスを燃焼させることにより、セルスタック２の上方に配置された改質器２８を効率よく温めることができる。それにより、改質器３３で効率よく改質反応を行うことができる。

このような燃料電池モジュール３０においては、上述したように、製造工程を簡略化することができ、また耐久性の向上したガスケース２５を備えるセルスタック装置３２を収納容器３１に収納して構成されることにより、発電効率の向上した燃料電池モジュール３０とすることができる。

図７は、外装ケース内に図６で示した燃料電池モジュール３０と、燃料電池モジュール３０を動作させるための補機（図示せず）とを収納してなる本発明の燃料電池装置の一例を示す分解斜視図である。なお、図７においては一部構成を省略して示している。

図７に示す燃料電池装置３５は、支柱３６と外装板３７から構成される外装ケース内を仕切板３８により上下に区画し、その上方側を上述した燃料電池モジュール３０を収納するモジュール収納室３９とし、下方側を燃料電池モジュール３０を動作させるための補機を収納する補機収納室４０として構成されている。なお、補機収納室４０に収納する補機を省略して示している。

また、仕切板３８には、補機収納室４０の空気をモジュール収納室３９側に流すための空気流通口４１が設けられており、モジュール収納室３９を構成する外装板３７の一部に、モジュール収納室３９内の空気を排気するための排気口４２が設けられている。

このような燃料電池装置３５においては、上述したように、製造工程を簡略化することができ、耐久性の向上した燃料電池モジュール３０をモジュール収納室３９に収納し、燃料電池モジュール３０を動作させるための補機を補機収納室４０に収納して構成されることにより、製造工程を簡略化することができ、耐久性の向上した燃料電池装置３５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、上述したセルスタック装置１においては、燃料電池セル３内のガス流路１７に第１の反応ガスとして燃料ガスを供給し、燃料電池セル３の外側に第２の反応ガスとして酸素含有ガスを供給する例を示しているが、ガス流路１７に第１の反応ガスとして酸素含有ガスを供給し、燃料電池セル３の外側に第２の反応ガスとして燃料ガスを供給する構成としてもかまわない。その場合においては、内側電極層を酸素側電極層１０とし、外側電極層を燃料側電極層８とする構成の燃料電池セル３とすればよい。それに併せて、燃料電池モジュール３０および燃料電池装置３５の構成を適宜変更すればよい。

１、３２：セルスタック装置
２：セルスタック
３：燃料電池セル
４：集電部材
７、２３：蓋状部材
８、２７：底部材
９、２２、２４、２６：ガスケース
１０：隆起部
１９：開口部
２０：屈曲部
２５：くぼみ
２８：接続部
３０：燃料電池モジュール
３５：燃料電池装置

Claims (7)

1. 内部に第１の反応ガスを一端部から他端部へ流すための第１反応ガス流路を備え、前記第１の反応ガスを用いて発電する燃料電池セルを、集電部材を介して複数個立設させた状態で配列して電気的に接続してなるセルスタックと、前記燃料電池セルの下端部側が絶縁性接合材にて固定され、前記燃料電池セルに前記第１の反応ガスを供給するためのガスケースとを備えるセルスタック装置であって、
   前記ガスケースは、その上面の一部が隆起した隆起部を有し、該隆起部に前記セルスタックを挿入固定するための開口部を備え、前記隆起部と前記燃料電池セルとが前記絶縁性接合材にて接合されているとともに、前記ガスケースが、板状の底部材と１枚の板部材を加工して形成され前記底部材に接合された蓋状部材とで箱状形状をなしており、該蓋状部材の上面の一部に前記開口部を有する前記隆起部を備え、前記ガスケースを平面視したときに、前記底部材が前記蓋状部材よりも大きいことを特徴とするセルスタック装置。
2. 前記隆起部には、上面を構成する壁の一部を前記開口部より前記ガスケースの内側に向けて屈曲させた屈曲部を備えることを特徴とする請求項１に記載のセルスタック装置。
3. 前記蓋状部材の前記隆起部に、前記開口部が複数設けられており、複数の前記開口部に前記セルスタックが挿入され、前記隆起部と前記燃料電池セルとが前記絶縁性接合材にて接合されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のセルスタック装置。
4. 複数の前記開口部の間に位置する前記隆起部の上面にくぼみを有することを特徴とする請求項３に記載のセルスタック装置。
5. 前記底部材上に、前記セルスタックが前記開口部に挿入固定された前記蓋状部材の複数個が、前記セルスタックの側部同士が向かい合うように並置され、複数の前記蓋状部材同士が接合されていることを特徴とする請求項１または２に記載のセルスタック装置。
6. 請求項１乃至請求項５のうちいずれかに記載のセルスタック装置を収納容器内に収納してなることを特徴とする燃料電池モジュール。
7. 請求項６に記載の燃料電池モジュールと、該燃料電池モジュールを動作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燃料電池装置。

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