(57)【要約】【課題】製造コストを抑制することができると共に、電気抵抗を抑制することができる燃料電池モジュールを提供する。【解決手段】本発明の燃料電池モジュール１は、複数の平板型の燃料電池セル２ａを積層して構成された密閉型の燃料電池セルスタック２と、改質器３６と、燃焼器３８と、燃料電池セルにおいて発電された電力を取り出す導電性のバスバーＢ１，Ｂ２と、を有し、燃料電池モジュールは、燃料電池セルスタックを収容する外郭容器部材を備えておらず、バスバーは、その基端側が燃料電池セルスタックの端部に設けられていると共に、先端側が外郭容器部材を貫通することなく燃料電池モジュールの外部で直接的に取り出し可能に突出している。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
供給された燃料ガスと酸化剤ガスを反応させることにより発電する燃料電池モジュールであって、
燃料ガスと酸化剤ガスの流路が各々規定された密閉型の燃料電池セルスタックと、
原燃料ガスを改質して、水素を含む燃料ガスを生成し、上記燃料電池セルスタックに供給する改質器と、
上記燃料電池セルスタックにおいて発電に使用されずに残った残余燃料ガスを燃焼させ、上記改質器を加熱する燃焼器と、
上記燃料電池セルにおいて発電された電力を取り出す導電性のバスバーと、を有し、
上記燃料電池モジュールは、上記燃料電池セルスタックを収容する外郭容器部材を備えておらず、
上記バスバーは、その基端側が上記燃料電池セルスタックに設けられていると共に、先端側が上記外郭容器部材を貫通することなく上記燃料電池モジュールの外部に直接的に取り出し可能に突出していることを特徴とする燃料電池モジュール。
【請求項２】
さらに、上記改質器及び上記燃焼器を収容する空間が内部に形成されたハウジングと、上記燃料電池セルスタックを上記ハウジングから熱的に隔離するように配置された断熱材と、を有し、
上記バスバーは、その基端側が上記断熱材によって拘束されている請求項１記載の燃料電池モジュール。
【請求項３】
上記燃料電池セルスタックは、上記断熱材によって包囲されている請求項２記載の燃料電池モジュール。
【請求項４】
上記断熱材は、非導電性の絶縁体であり、上記バスバーの基端部は、上記断熱材に覆われて上記燃料電池セルスタックの端部に固定された固定端部であり、上記バスバーの先端部は、上記断熱材の外側まで突出しており、上記断熱材によって拘束されていない自由端部である請求項２又は３に記載の燃料電池モジュール。
【請求項５】
上記バスバーの自由端部は、電線が接続される電線接続部を備えており、上記断熱材は、上記電線が上記電線接続部に接続された状態で上記バスバーの変形を抑制する緩衝材である請求項２乃至４の何れか１項に記載の燃料電池モジュール。
【請求項６】
上記バスバーは、上記密閉型の燃料電池セルスタックの複数の平板型の燃料電池セルのそれぞれが互いに積層される積層面に対して表面又は裏面が平行になるように、上記燃料電池セルスタックのうちの最も外側の上記平板型の燃料電池セルの外面に配置されている請求項１乃至５の何れか１項に記載の燃料電池モジュール。
【請求項７】
上記バスバーは、その基端部から長手方向の先端部まで板状に形成され、その表面又は裏面が鉛直面になるように配置されている請求項６記載の燃料電池モジュール。
【請求項８】
上記複数の平板型の燃料電池セルのそれぞれは、その積層面が鉛直面となるように互いに水平方向に積層されている請求項６記載の燃料電池モジュール。
【請求項９】
さらに、上記断熱材の外側に設けられたカバー部材を有し、このカバー部材は、上記断熱材を保持するように構成されている請求項２乃至５の何れか１項に記載の燃料電池モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池モジュールに関し、特に、供給された燃料ガスと酸化剤ガスを反応させることにより発電する燃料電池モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、供給された燃料ガスと酸化剤ガスを反応させることにより発電する燃料電池モジュールとして、例えば、特許文献１に記載されているものが知られている。
このような特許文献１に記載されている従来の燃料電池モジュールにおいては、燃料電池セルスタックと、燃焼器と、改質器と、を備えており、これらが筐体に収容されている。
また、上述した従来の燃料電池モジュールにおいては、燃料電池セルスタックが、燃料電池セルを複数積層してなる積層型の燃料電池セルスタックであり、各燃料電池セルが、酸化物イオン導電体で構成された平板状の電解質の両面に、カソード電極及びアノード電極をそれぞれ設けることにより構成されている。さらに、各燃料電池セルの間には、カソードセパレータとアノードセパレータがそれぞれ配置されている。さらに、カソードセパレータには、カソード電極に酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス流路が形成され、アノードセパレータには、アノード電極に燃料ガスを供給する燃料ガス流路が形成されている。
【０００３】
このようにして積層された複数の燃料電池セル、カソードセパレータ、及びアノードセパレータは、両端から上部エンドプレート及び下部エンドプレートによって挟まれ、積層方向に押圧固定されている。また、下部エンドプレートには、各燃料電池セルに酸化剤ガスを供給するための酸化剤ガス入口と、各燃料電池セルに燃料ガスを供給するための燃料ガス入口が設けられている。下部エンドプレートには、さらに、各燃料電池セルのカソード電極に供給され、発電に使用されずに残った酸化剤ガスを排出する酸化剤ガス出口と、各燃料電池セルのアノード電極に供給され、発電に使用されずに残った燃料ガスを排出する燃料ガス出口が設けられている。
【０００４】
燃料ガス出口から流出した残余の燃料ガスと酸化剤ガス出口から流出した残余の酸化剤ガスは、筐体内に配置された燃焼器に導かれ、ここで燃焼される。燃焼器において生成された燃焼熱は、筐体の両側側面にそれぞれ配置された酸化剤ガス通路内を流れる酸化剤ガスと熱交換が行われる。熱交換により昇温された酸化剤ガスは酸化剤ガス導入口を介して燃料電池セルスタックに導入される。これにより、燃料電池セルスタックは、発電反応が可能な温度に昇温される。このように、特許文献１記載の燃料電池モジュールにおいては、筐体内に配置された燃焼器において、残余の燃料ガスを残余の酸化剤ガスにより燃焼させ、生成された燃焼ガスにより燃料電池セルスタックを間接的に加熱し、燃料電池セルスタックを発電反応が可能な温度に効率的に昇温させ、その温度を維持している。
【０００５】
また、上述した従来の燃料電池モジュールにおいては、積層型の燃料電池セルスタックが筐体等の外郭容器部材の内部に収容されるものが一般的であり、燃料電池セルにおいて発電された電力を取り出す導電性のバスバーが、外郭容器部材を貫通して外部に取り出されるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１７−５０１９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述した特許文献１に記載されている従来の燃料電池モジュールにおいては、燃料電池セルスタックを収容する外郭容器部材を備えており、この外郭容器部材をバスバーが貫通する構造であるため、バスバーと外郭容器部材との間を電気的に絶縁する構造が必要となる。
また、燃料電池セルスタックを外郭容器部材に収容するためには、両者の設計誤差や熱膨張差等に配慮した構造が必要となる。
したがって、これらの必要となる構造を確保するためには、部品点数が増大したり、加工コスト等が増大したり、サイズ・重量が増大したりするため、製造コストが増大するという問題がある。
また、部品点数を増大すると、その分、電気抵抗も増大するおそれもあるという問題もある。
【０００８】
そこで、本発明は、上述した従来技術の問題を解決するためになされたものであり、製造コストを抑制することができると共に、電気抵抗を抑制することができる燃料電池モジュールを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決するために、本発明は、供給された燃料ガスと酸化剤ガスを反応させることにより発電する燃料電池モジュールであって、燃料ガスと酸化剤ガスの流路が各々規定された密閉型の燃料電池セルスタックと、原燃料ガスを改質して、水素を含む燃料ガスを生成し、上記燃料電池セルスタックに供給する改質器と、上記燃料電池セルスタックにおいて発電に使用されずに残った残余燃料ガスを燃焼させ、上記改質器を加熱する燃焼器と、上記燃料電池セルにおいて発電された電力を取り出す導電性のバスバーと、を有し、上記燃料電池モジュールは、上記燃料電池セルスタックを収容する外郭容器部材を備えておらず、上記バスバーは、その基端側が上記燃料電池セルスタックに設けられていると共に、先端側が上記外郭容器部材を貫通することなく上記燃料電池モジュールの外部に直接的に取り出し可能に突出していることを特徴としている。
このように構成された本発明においては、まず、密閉型の燃料電池セルスタックを収容する外郭容器部材が設けられていないため、バスバーの基端側を燃料電池セルスタックに容易に設けることができる。
また、燃料電池セルスタックを外郭容器部材に収容する際に両者の設計誤差や熱膨張差等に配慮した構造については、外郭容器部材を不要にすることにより省略することができる。
さらに、バスバーの先端側について、外郭容器部材を貫通することなく燃料電池モジュールの外部で直接的に取り出し可能に突出させることができるため、外郭容器部材とバスバーとの間を電気的に絶縁する構造や部品についても省略することができる。
これらの結果、部品点数を抑制することにより、製造コストを抑制することができると共に電気抵抗を抑制することもできる。
【００１０】
本発明において、好ましくは、さらに、上記改質器及び上記燃焼器を収容する空間が内部に形成されたハウジングと、上記燃料電池セルスタックを上記ハウジングから熱的に隔離するように配置された断熱材と、を有し、上記バスバーは、その基端側が上記断熱材によって拘束されている。
このように構成された本発明においては、断熱材により、燃料電池セルスタックとハウジングとの間で直接伝わる熱を低減することができる。これにより、ハウジング内の改質器、燃焼器等の配置変更等が、燃料電池セルスタックの温度分布に与える影響をさらに低減することができる。
また、断熱材により、燃料電池セルスタックの端部に設けられたバスバーの基端側を拘束することができるため、バスバーについて外郭容器部材を貫通することなく安定して保持することができる。
【００１１】
本発明において、好ましくは、上記燃料電池セルスタックは、上記断熱材によって包囲されている。
このように構成された本発明においては、ハウジング内の改質器、燃焼器等の配置変更等が、燃料電池セルスタックの温度分布に与える影響をさらに効果的に低減することができる。
【００１２】
本発明において、好ましくは、上記断熱材は、非導電性の絶縁体であり、上記バスバーの基端部は、上記断熱材に覆われて上記燃料電池セルスタックの端部に固定された固定端部であり、上記バスバーの先端部は、上記断熱材の外側まで突出しており、上記断熱材によって拘束されていない自由端部である。
このように構成された本発明においては、バスバーの基端部が燃料電池セルスタックの端部に固定されて断熱材によって直接的または間接的に拘束された固定端部であることより、バスバーの固定端部とその周辺部分との間の熱伝達を断熱材により抑制することができる。
また、断熱材が非導電性の絶縁体であることにより、バスバーの固定端部とその周辺部分との間を電気的に絶縁することができる。
さらに、外郭容器部材が設けられていないことに加えて、バスバーの先端部が断熱材の外側まで突出していることにより、断熱材によって拘束されていない自由端部となる。これにより、燃料電池セルスタックの端部に固定されるバスバーの固定端部の位置に応じて、バスバーの自由端部の位置を変更することができるため、設計の自由度を高めることができる。
したがって、燃料電池セルにおいて発電された電力をバスバーにより燃料電池モジュールの外部で直接的に取り出す際には、バスバーの自由端部の位置に応じて電力を取り出す位置や方向を自由に設定することができる。
【００１３】
本発明において、好ましくは、上記バスバーの自由端部は、電線が接続される電線接続部を備えており、上記断熱材は、上記電線が上記電線接続部に接続された状態で上記バスバーの変形を抑制する緩衝材である。
このように構成された本発明においては、バスバーの自由端部の電線接続部に電線が接続された状態において、断熱材がバスバーの変形を抑制する緩衝材として機能することができる。
すなわち、電線の自重・弾性力等によりバスバーの自由端部に変形荷重等が作用して、バスバー自体に多少の変形が生じたとしても、断熱材がバスバーの変形を抑制する緩衝材となるため、バスバーや燃料電池セルスタックが破損しないように保護することができる。
【００１４】
本発明において、好ましくは、上記バスバーは、上記密閉型の燃料電池セルスタックの複数の平板型の燃料電池セルのそれぞれが互いに積層される積層面に対して表面又は裏面が平行になるように、上記燃料電池セルスタックのうちの最も外側の上記平板型の燃料電池セルの外面に配置されている。
このように構成された本発明においては、バスバーについて、複数の平板型の燃料電池セルのそれぞれが互いに積層される積層面に対して表面又は裏面が平行になるように、燃料電池セルスタックのうちの最も外側の平板型の燃料電池セルの外面に配置することができる。
これにより、バスバーを燃料電池セルスタックの端部に容易に組み付けることができ、簡易な構造にすることができる。
【００１５】
本発明において、好ましくは、上記バスバーは、その基端部から長手方向の先端部まで板状に形成され、その表面又は裏面が鉛直面になるように配置されている。
仮に、基端部から長手方向の先端部まで板状に形成されたバスバーの表面又は裏面が水平面になるように配置されている場合、バスバーの自由端部の電線接続部に電線が接続された状態では、電線の自重等によりバスバーの自由端部に下方向の変形荷重（曲げ荷重、たわみ荷重等）が作用するため、バスバー自体の変形が生じ易い状態となる。
これに対し、本発明においては、バスバーの自由端部の電線接続部に電線が接続された状態で、電線の自重等によりバスバーの自由端部に下方向の変形荷重（曲げ荷重、たわみ荷重等）が発生したとしても、バスバーの表面又は裏面が鉛直面になるように配置することができる。
これにより、バスバーの表面又は裏面が水平面内に配置した場合に比べて、下方向の変形荷重（曲げ荷重、たわみ荷重等）に対するバスバーの剛性（曲げ剛性、たわみ剛性等）を高めることができる。
したがって、バスバーの自由端部の電線接続部に電線が接続された状態において、バスバーの変形（曲げ変形、たわみ変形等）を抑制することができるため、過度な変形によりバスバーが破損するリスクを低減することができる。
【００１６】
本発明において、好ましくは、上記複数の平板型の燃料電池セルのそれぞれは、その積層面が鉛直面となるように互いに水平方向に積層されている。
このように構成された本発明においては、複数の平板型の燃料電池セルのそれぞれについて、その積層面が鉛直面となるように互いに水平方向に積層されているため、最も外側の平板型の燃料電池セルの外面にバスバーの表面又は裏面を組み付けるだけで、これらを鉛直面内に配置することができる。
したがって、バスバーを燃料電池セルスタックの端部に容易に組み付けることができる。また、バスバーを鉛直面内で回転させて位置決めすることにより、バスバーから電力を取り出す位置や方向を自由に設定することができる。
【００１７】
本発明において、好ましくは、さらに、上記断熱材の外側に設けられたカバー部材を有し、このカバー部材は、上記断熱材を保持するように構成されている。
このように構成された本発明においては、カバー部材により断熱材を確実に保持することができるため、バスバーや燃料電池セルスタックが破損しないように確実に保護することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の燃料電池モジュールによれば、製造コストを抑制することができると共に、電気抵抗を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１実施形態による燃料電池モジュール全体の概略構成図である。
【図２】本発明の第１実施形態による燃料電池モジュールの斜視図である。
【図３】本発明の第１実施形態による燃料電池モジュールの正面断面図である。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図である。
【図５】図３のＶ−Ｖ線に沿った断面図である。
【図６】図３のＶＩ−ＶＩ線に沿った断面図である。
【図７】本発明の第２実施形態による燃料電池モジュール全体において、正面側の断熱材及びエンドプレートを取り外した状態の概略正面図である。
【図８】図７に示す本発明の第２実施形態による燃料電池モジュールにおいて、バスバー部分を拡大した斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
つぎに、添付図面を参照して、本発明の第１実施形態による燃料電池モジュールについて説明する。
図１は、本発明の第１実施形態による燃料電池モジュール全体の概略構成図である。
【００２１】
＜燃料電池モジュールの概略構成及び作用＞
図１に示すように、本発明の第１実施形態による燃料電池モジュール１は、発電反応を行う燃料電池セルスタック２と、この燃料電池セルスタック２に、原燃料ガスを改質した燃料ガス、及び加熱した酸化剤ガスである空気を供給する流体供給装置４と、を有する。
まず、燃料電池セルスタック２は、複数の平板型の燃料電池セル２ａを鉛直方向に積層して構成された、いわゆる、「積層型の燃料電池セルスタック」である。
また、燃料電池セルスタック２は、その密閉された室内に燃料ガスの流路及び酸化剤ガスの流路のそれぞれが定めされた、いわゆる、「密閉型の燃料電池セルスタック」でもある。
【００２２】
また、流体供給装置４はハウジング６を備えており、このハウジング６が燃料電池セルスタック２の上方に鉛直方向に並べて配置されている。これらの燃料電池セルスタック２、及びハウジング６は断熱材８によって包囲されているとともに、燃料電池セルスタック２とハウジング６との間にも設けられている。
これにより、燃料電池セルスタック２は、ハウジング６（流体供給装置４）から熱的に隔離されている。
また、この燃料電池セルスタック２及びハウジング６を包囲している断熱材８の外側には、カバー部材Ａ１（図１参照）が設けられている。
ここで、本明細書中において、空気、水、燃料ガス等の流入及び流出を可能にするような密閉型の容器を「外郭容器部材」と定義する。
なお、カバー部材Ａ１は、断熱材８を外側から保持するものにすぎず、外郭容器部材ではない。
したがって、本実施形態の燃料電池モジュール１においては、密閉型の容器である外郭容器部材が設けられていない。
【００２３】
また、ハウジング６によって密閉された空間内には、改質器３６、燃焼器３８が収容されている。
なお、図１においては、断熱材８はひと続きのものとして記載しているが、複数の断熱材で構成されるものであってもよい。例えば、燃料電池セルスタック２及びハウジング６を包囲する断熱材と、燃料電池セルスタック２とハウジング６との間に設ける断熱材とは、異なる断熱材であってもよい。
さらに断熱材は、異なる断熱性能を有する部材を複数組み合わせて用いてもよく、重ねあわせや配置方法は、適宜要求される仕様に応じて設計することができる。
また、燃料電池セルスタック２とハウジング６との間に設ける断熱材は、必ずしも燃料電池セルスタック２とハウジング６との間を完全に覆うものでなくてもよく、少なくとも必要に応じて部分的に配置することで効果を奏するものである。
【００２４】
改質器３６は、流体供給装置４の外部から供給された原燃料ガスを水蒸気改質して、水素を豊富に含む燃料ガスを生成するように構成されている。
改質器３６において生成された燃料ガスは、燃料電池セルスタック２に送られ、燃料電池セルスタック２において発電に使用されるようになっている。この燃料ガスは、流体供給装置４のハウジング６と燃料電池セルスタック２の間に延びる燃料供給通路１２を介して燃料電池セルスタック２に供給されるようになっている。
ここで、流体供給装置４のハウジング６は断熱材８によって包囲されているので、燃料ガスを供給する燃料供給通路１２は、断熱材８を貫通して燃料電池セルスタック２へ延びている。
【００２５】
燃焼器３８は、燃料電池セルスタック２において発電に使用されずに残った残余燃料を燃焼させるように構成されている。
燃料電池セルスタック２において発電に使用されずに残った燃料は、流体供給装置４のハウジング６と燃料電池セルスタック２の間に延びる燃料排出通路１４を介してハウジング６側へ排出されるようになっている。この燃料排出通路１４についても、流体供給装置４のハウジング６を包囲する断熱材８を貫通して燃料電池セルスタック２から流体供給装置４へ延びている。
ハウジング６側へ排出された残余燃料は、ハウジング６内に収容された燃焼器３８によって燃焼され、燃焼器３８の上方に配置された改質器３６を加熱するようになっている。これにより、改質器３６内の改質触媒（図示せず）が水蒸気改質可能な温度に加熱されるようになっている。
【００２６】
一方、発電用の酸化剤ガスである空気についても、外部から流体供給装置４に供給されるようになっている。そして、この空気は、燃焼器３８の燃焼熱によって加熱され、高温になった状態で燃料電池セルスタック２へ供給されるようになっている。
燃料電池セルスタック２は、主として、高温に加熱された発電用空気の熱により、発電反応可能な温度まで加熱されるようになっている。
流体供給装置４において加熱された発電用の空気は、ハウジング６から延びる酸化剤ガス供給通路１６を介して燃料電池セルスタック２に供給されるようになっている。この酸化剤ガス供給通路１６についても、流体供給装置４のハウジング６を包囲する断熱材８を貫通して流体供給装置４から燃料電池セルスタック２へ延びている。
【００２７】
また、燃料電池セルスタック２に供給され、発電に使用されずに残った残余の空気は、酸化剤ガス排出通路１８を介してハウジング６側へ排出されるようになっている。
この酸化剤ガス排出通路１８についても、流体供給装置４のハウジング６を包囲する断熱材８を貫通して燃料電池セルスタック２から流体供給装置４へ延びている。
ハウジング６側へ排出された残余空気は、ハウジング６内の燃焼器３８において、燃焼に使用されるようになっている。燃焼により生成された燃焼ガスは、排気ガスとして流体供給装置４から排出されるようになっている。
【００２８】
このように、本発明の実施形態の燃料電池モジュール１においては、残余燃料ガスが、流体供給装置４の燃焼器３８において残余空気によって燃焼され、その燃焼熱によって改質器３６が加熱されるようになっている。
一方、改質器３６及び燃焼器３８は、流体供給装置４のハウジング６内に収容され、ハウジング６は断熱材８によって燃料電池セルスタック２から熱的に分離されている。
これにより、燃料電池セルスタック２は、実質的に、残余燃料の燃焼熱によって直接加熱されることはない。すなわち、流体供給装置４（ハウジング６）側と、燃料電池セルスタック２の間の熱の移動は、実質的に、それらの間を流れる流体のみによって行われ、燃焼器３８等から放射された輻射熱等によって、燃料電池セルスタック２が直接加熱されることはない。
このため、燃料電池セルスタック２の温度は、実質的に、これに供給する流体流量、温度のみによって規定することができるようになっている。
【００２９】
なお、燃料電池モジュールと共に使用される装置として、水蒸気改質用の水蒸気を生成する蒸発器、原燃料ガスに含まれる硫黄成分を除去する脱硫器、排気ガス中の一酸化炭素等を除去する燃焼触媒器等があるが、これらをハウジング内に収容することもできる。
或いは、これらの装置をハウジングの外側に配置すると共に断熱材で被覆し、ハウジングから排出される排気ガスの熱により、これらを加熱することもできる。
【００３０】
つぎに、図２〜図６を参照して、本発明の第１実施形態による燃料電池モジュールの構成を詳細に説明する。
まず、図２は、本発明の第１実施形態による燃料電池モジュールの斜視図である。つぎに、図３は、本発明の第１実施形態による燃料電池モジュールの正面断面図である。また、図４は、図３のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図である。さらに、図５は、図３のＶ−Ｖ線に沿った断面図である。また、図６は、図３のＶＩ−ＶＩ線に沿った断面図である。
なお、図２においては、燃料電池セルスタック等を包囲する断熱材を省略して示している。
【００３１】
＜燃料電池モジュールの全体構成＞
図２に示すように、本実施形態による燃料電池モジュール１は、発電反応を行う燃料電池セルスタック２と、この燃料電池セルスタック２に原燃料ガスを改質した燃料ガス、及び加熱した酸化剤ガスである空気を供給する流体供給装置４と、を有する。また、流体供給装置４は、蒸発器４ａ及び改質・加熱器４ｂから構成されている。蒸発器４ａは、供給された水を蒸発させて水蒸気を生成すると共に、この水蒸気を原燃料ガスと混合するように構成されており、改質・加熱器４ｂは蒸発器４ａから供給された混合ガスを水蒸気改質して、水素を含む燃料ガスを生成し、燃料電池セルスタック２に供給するように構成されている。
【００３２】
また、改質・加熱器４ｂは概ね直方体形状の金属製のハウジング６によって覆われており、燃料電池セルスタック２、その上方に配置された改質・加熱器４ｂのハウジング６、及び蒸発器４ａは、鉛直方向に並べて配置されている。これらの燃料電池セルスタック２、ハウジング６、及び蒸発器４ａは断熱材８によってそれぞれ包囲されており、燃料電池セルスタック２は、ハウジング６及び蒸発器４ａから熱的に隔離されている。
【００３３】
＜燃料電池セルスタックの構成＞
図２及び図３に示すように、本実施形態においては、燃料電池セルスタック２は平板型セルスタックであり、複数の長方形の平板型燃料電池セル２ａを積層して構成されている。
すなわち、各燃料電池セル２ａは、酸化物イオン導電体で構成された平板状の電解質の両面に、燃料極及び空気極（酸化剤ガス極）の電極をそれぞれ設けることにより構成され、各燃料電池セル２ａの間にはセパレータが配置されている（以上、図示せず）。
また、積層された複数の燃料電池セル２ａの上端にはトップエンドプレート１０ａが配置され、下端にはボトムエンドプレート１０ｂが配置されている。このように複数の燃料電池セル２ａを積層して得られた燃料電池セルスタック２の内部には、各燃料電池セル２ａに燃料ガスを供給するための燃料ガス供給通路（図示せず）と、酸化剤ガスである空気を供給するための酸化剤ガス供給通路（図示せず）が形成されている。
さらに、燃料電池セルスタック２の上部及び底部からは、発電された電力を取り出すための２本のバスバーＢ１，Ｂ２がそれぞれ延びている。
【００３４】
つぎに、図２及び図３に示すように、これらのバスバーＢ１，Ｂ２は、金属等の導電性の部材が長板状に形成された上下一対の上側バスバーＢ１及び下側バスバーＢ２からなる。
また、上側バスバーＢ１の基端部は、燃料電池セルスタック２の最上段の燃料電池セル２ａの上端面とトップエンドプレート１０ａの底面との間に設けられている。
一方、下側バスバーＢ２の基端部は、燃料電池セルスタック２の最下段の燃料電池セル２ａの下端面とボトムエンドプレート１０ｂの上面との間に設けられている。
すなわち、各バスバーＢ１，Ｂ２は、燃料電池セルスタック２のうちの最も外側の平板型の燃料電池セル２ａの外面（最上段の燃料電池セル２ａの上面（最上端面Ｅ１）及び最下段の燃料電池セル２ａの底面（最下端面Ｅ２））に配置されている。
これにより、図２及び図３に示すように、各バスバーＢ１，Ｂ２においては、複数の平板型の燃料電池セル２ａのそれぞれが互いに積層される積層面Ｌｎに対して、それぞれの表面（上面Ｓ１，Ｓ３）及び裏面（下面Ｓ２，Ｓ４）が平行になるように配置されている。
さらに、各バスバーＢ１，Ｂ２の先端部は、外郭容器部材を貫通することなく燃料電池モジュール１の外部で直接的に取り出し可能に水平方向（より具体的には、図２及び図３に示す各バスバーＢ１，Ｂ２を正面側から見て右側方）に突出している。
【００３５】
つぎに、図３に示すように、断熱材８は非導電性の絶縁体であり、各バスバーＢ１，Ｂ２は、その基端側から長手方向の中間部付近に亘って断熱材８によって包囲されて直接的または間接的に拘束された状態となっている。
これにより、各バスバーＢ１，Ｂ２の基端部は、燃料電池セルスタック２の燃料電池セル２ａの最上端部及び最下端部のそれぞれに固定されており、断熱材８によって直接的または間接的に拘束された固定端部となっている。
一方、各バスバーＢ１，Ｂ２の先端部は、断熱材８の外側まで突出しており、この断熱材８によって拘束されていない自由端部となっている。
【００３６】
つぎに、図２及び図３に示すように、各バスバーＢ１，Ｂ２の先端部（自由端部）には、電線接続部（端子穴Ｃ１，Ｃ２）が設けられている。
この電線接続部（端子穴Ｃ１，Ｃ２）を含む各バスバーＢ１，Ｂ２の先端部（自由端部）は、複数の電線又はケーブル等が束ねられたハーネス（図示せず）からの電線が接続される接続端子となっている。
また、各バスバーＢ１，Ｂ２の電線接続部（端子穴Ｃ１，Ｃ２）に電線が接続された状態では、ハーネス（図示せず）等の自重が各バスバーＢ１，Ｂ２の先端部（自由端部）を下方向に変形させようとする曲げ荷重又はたわみ荷重が発生するが、断熱材８は、このようなバスバーＢ１，Ｂ２の変形（曲げ変形又はたわみ変形）を抑制する緩衝材として機能するようにもなっている。
【００３７】
さらに、燃料電池セルスタック２のトップエンドプレート１０ａには、燃料供給通路１２と、燃料排出通路１４と、酸化剤ガス供給通路１６と、酸化剤ガス排出通路１８がそれぞれ接続されている。
これらの４本の通路は、燃料電池セルスタック２と改質・加熱器４ｂのハウジング６の間に挟まれた空間内に延びている。
すなわち、これらの通路は、燃料電池セルスタック２のトップエンドプレート１０ａの上面から上方に延び、燃料電池セルスタック２の上方に配置されたハウジング６の単一の面である底面に接続されている。
したがって、燃料供給通路１２、燃料排出通路１４、酸化剤ガス供給通路１６、及び酸化剤ガス排出通路１８は、燃料電池セルスタック２とハウジング６の間に配置されている断熱材８を貫通して延びている。
なお、改質・加熱器４ｂのハウジング６は、燃料電池セルスタック２に対し、これら４本の通路（燃料供給通路１２、燃料排出通路１４、酸化剤ガス供給通路１６、及び酸化剤ガス排出通路１８）のみによって連結され、支持されている。
【００３８】
燃料供給通路１２及び燃料排出通路１４は、トップエンドプレート１０ａの１つの短辺の近傍に並べて取り付けられ、それぞれ鉛直上方に直線状に延びている。
改質・加熱器４ｂにおいて改質された燃料ガスは、燃料供給通路１２を介して燃料電池セルスタック２に供給され、燃料電池セルスタック２内の燃料ガス供給通路（図示せず）を通って各燃料電池セル２ａに分配されるようになっている。
各燃料電池セル２ａにおいて発電に使用されずに残った残余の燃料ガスは、燃料電池セルスタック２内の燃料ガス排出通路（図示せず）を通って集められ、トップエンドプレート１０ａに取り付けられた燃料排出通路１４を介して改質・加熱器４ｂに排出されるようになっている。
【００３９】
図３及び図４に示すように、酸化剤ガス供給通路１６及び酸化剤ガス排出通路１８は、トップエンドプレート１０ａの１つの長辺の近傍に並べて取り付けられ、それぞれ鉛直上方に延びた後、内側に向けて９０度屈曲して水平方向に延び、さらに９０度屈曲して鉛直上方に延びている。
これら酸化剤ガス供給通路１６、酸化剤ガス排出通路１８の上端は、改質・加熱器４ｂのハウジング６の底面に、その長手方向の中心軸線上に並べて接続されている。
【００４０】
改質・加熱器４ｂにおいて加熱された空気は、酸化剤ガス供給通路１６を介して燃料電池セルスタック２に供給され、燃料電池セルスタック２内の酸化剤ガス供給通路（図示せず）を通って各燃料電池セル２ａに分配されるようになっている。
各燃料電池セル２ａにおいて発電に使用されずに残った残余の空気は、燃料電池セルスタック２内の酸化剤ガス排出通路（図示せず）を通って集められ、トップエンドプレート１０ａに取り付けられた酸化剤ガス排出通路１８を介して改質・加熱器４ｂに排出されるようになっている。
【００４１】
また、上述したように、酸化剤ガス供給通路１６及び酸化剤ガス排出通路１８がハウジング６の底面に接続される位置と、それらの通路が燃料電池セルスタック２に接続される位置は、上面視において異なっている。しかしながら、それらの通路をハウジング６と燃料電池セルスタック２の間の空間内で湾曲させることにより、燃料電池セルスタック２側とハウジング６側を接続することができるようになっている。
したがって、接続する通路を適宜変更することにより、単一のハウジング６（流体供給装置４）に、種々の燃料電池セルスタック２を接続することができるようになっている。
また、各通路は、ハウジング６と燃料電池セルスタック２の間に挟まれた空間内に延びているので、占有床面積を広げることなく、燃料供給通路１２、燃料排出通路１４、酸化剤ガス供給通路１６、及び酸化剤ガス排出通路１８を設けることができるようになっている。
【００４２】
さらに、燃料供給通路１２、燃料排出通路１４、酸化剤ガス供給通路１６、及び酸化剤ガス排出通路１８は、それぞれ、配管用ねじを使用した連結構造を有している。よって、連結用のナットを緩めることにより分離可能に構成されている。このように、燃料供給通路１２、燃料排出通路１４、酸化剤ガス供給通路１６、及び酸化剤ガス排出通路１８は、改質・加熱器４ｂのハウジング６に対し、取り外し可能に連結されている。
或いは、これら４本の通路のうちの一部又は全部をハウジング６の底面から延びるように構成し、それらの通路を燃料電池セルスタック２に対して取り外し可能に連結することもできる。
【００４３】
＜蒸発器の構成＞
つぎに、図２及び図３を参照して、蒸発器４ａの構造を説明する。図２に示すように蒸発器４ａには、水を供給するための水供給用配管２０と、原燃料ガスを供給するための原燃料ガス供給配管２２と、排気ガスを排出するための排気ガス排出管２４が接続されている。
また、改質・加熱器４ｂのハウジング６と、その外部の蒸発器４ａとは配管により接続されている。これにより、この配管は、改質・加熱器４ｂから蒸発器４ａへ排気ガスを供給する排気ガス配管２６と、この内側に配置された混合ガス導管２８の二重管構造となっている（図３参照）。
混合ガス導管２８は、蒸発器４ａ内で生成された水蒸気と、蒸発器４ａに供給された原燃料ガスを混合した混合気を改質・加熱器４ｂ内に導入するように構成されている。
また、蒸発器４ａの側面周囲三辺には、蒸発器４ａを補助的に加熱するための電気ヒータ２９が巻回されている。
【００４４】
図３に示すように、蒸発器４ａは、金属板により直方体状の箱形に形成されており、内部には、蒸発室３０ａと、混合室３０ｂと、排気ガス室３０ｃが形成されている。
蒸発室３０ａは、蒸発器４ａの天井面の直下に形成された薄型の空間であり、蒸発器４ａの天井面に接続された水供給用配管２０及び原燃料ガス供給配管２２からそれぞれ供給された水及び原燃料ガスが蒸発室３０ａ内に流入するように構成されている。
【００４５】
混合室３０ｂは、細い通路３０ｄを介して蒸発室３０ａの下流側に連通した空間として形成されている。
蒸発室３０ａ内で生成された水蒸気と、蒸発室３０ａ内に供給された原燃料ガスは、細い通路３０ｄを通って混合室３０ｂ内に流入することにより混合されるようになっている。
混合室３０ｂの底面には、混合ガス導管２８が接続されている。これにより、混合室３０ｂ内で混合された水蒸気及び原燃料ガスは、混合ガス導管２８を通って改質・加熱器４ｂ内に導入されるようになっている。
【００４６】
排気ガス室３０ｃは、蒸発器４ａの下部に設けられた空間であり、蒸発器４ａの底面に接続された排気ガス配管２６を介して排気ガスが流入するように構成されている。
排気ガス室３０ｃに流入した排気ガスは、排気ガス室３０ｃの上側に設けられた蒸発室３０ａの床面を加熱して、蒸発器４ａの側面端部に接続された排気ガス排出管２４から排出されるようになっている。
蒸発室３０ａに供給された水は、排気ガス室３０ｃ内を流れる排気ガスによって蒸発室３０ａの床面が加熱されることにより蒸発されるようになっている。
【００４７】
排気ガス室３０ｃの下流側は、流入した排気ガスが蒸発室３０ａの床面（排気ガス室３０ｃの天井面）に沿って流れるように、薄型にされている。
この薄型にされた空間には、排気ガス室３０ｃを流れる排気ガスの熱が蒸発室３０ａの床面に効率良く伝わるように、伝熱用のフィン３０ｅが配置されている。このように、排気ガス室３０ｃの一端に接続された排気ガス配管２６から流入した排気ガスは、他端に接続された排気ガス排出管２４に向かって（図３の左から右へ）流れるようになっている。  一方、蒸発室３０ａの、排気ガス排出管２４側の端部に接続された水供給用配管２０から供給された水は、蒸発室３０ａ内で蒸発されながら、他端部に向かって（図３の右から左へ）流れるようになっている。このように、蒸発器４ａ内を流れる水蒸気と排気ガスは反対方向に流れるので、それらの間でカウンターフロー型の熱交換が行われ、効率良く熱交換がなされるようになっている。
【００４８】
＜改質・加熱器の構成＞
つぎに、図２〜図６を参照して、改質・加熱器４ｂの構造を説明する。
図２に示すように、改質・加熱器４ｂは、金属製のハウジング６によって囲まれた直方体状の箱形に形成されており、その上面には発電用の酸化剤ガスである空気を供給するための空気供給パイプ３２が接続されている。また、上述したように、ハウジング６の上面には排気ガス配管２６と混合ガス導管２８の二重管（図３）、底面には、燃料供給通路１２、燃料排出通路１４、酸化剤ガス供給通路１６、及び酸化剤ガス排出通路１８が接続されている。また、ハウジング６の一方の側面には、点火用のセラミックヒータ３４が取り付けられている。
【００４９】
改質・加熱器４ｂは、混合ガス導管２８から導入された混合ガスを水蒸気改質して燃料ガスを生成し、燃料供給通路１２を介して燃料電池セルスタック２に供給すると共に、空気供給パイプ３２を介して導入された空気を加熱し、酸化剤ガス供給通路１６を介して燃料電池セルスタック２に供給するように構成されている。
また、燃料電池セルスタック２において発電に使用されずに残った残余燃料ガス及び残余空気（残余酸化剤ガス）は、それぞれ、燃料排出通路１４及び酸化剤ガス排出通路１８を介して改質・加熱器４ｂに排出されるようになっている。
燃料排出通路１４及び酸化剤ガス排出通路１８を介して排出された残余燃料ガス及び残余空気は、改質・加熱器４ｂ内で燃焼され、この燃焼熱により、空気供給パイプ３２から導入された空気を加熱するようになっている。燃焼により生成された燃焼ガスは、排気ガス配管２６を介して排気ガスとして蒸発器４ａへ導入されるようになっている。
【００５０】
つぎに、図３〜図６を参照して、改質・加熱器４ｂの内部構造を説明する。
図３に示すように、改質・加熱器４ｂを形成するハウジング６の内部には、改質器３６と、燃焼器３８を収容する密閉空間が形成されている。
【００５１】
改質器３６は、上面視で長方形の断面を有し、中央に長方形の開口が設けられた金属製の環状容器であり、その一端部には混合ガスを導入するための混合ガス導管２８が接続されている。
また、改質器３６の他端部には改質された燃料ガスを流出させる燃料供給通路１２が接続（図５）されている。
蒸発器４ａからハウジング６内に延びる混合ガス導管２８は、ハウジング６内で９０度屈曲され、水平方向に延びた後、鉛直下方に向けて９０度屈曲して、改質器３６の天井面に接続されている。
燃料供給通路１２は、混合ガス導管２８とは反対側の端部の、改質器３６の底面に接続され、ハウジング６の底面を貫通して鉛直下方に延び、燃料電池セルスタック２に接続されている。
改質器３６の内部には改質触媒３６ａが充填されている。混合ガス導管２８から流入した原燃料ガスと水蒸気の混合ガスは、改質触媒３６ａと接触することにより水蒸気改質され、水素ガスを豊富に含む燃料ガスが生成されるようになっている。改質器３６内で水蒸気改質された燃料ガスは、燃料供給通路１２に流入し、燃料電池セルスタック２に供給されるようになっている。
【００５２】
燃焼器３８は、燃料電池セルスタック２と隣接しているハウジング６の底壁面の内側に設けられている。これにより、燃料排出通路１４を介して排出された残余燃料ガスは、酸化剤ガス排出通路１８を介して排出された残余空気により燃焼するようになっている。
【００５３】
図６に示すように、燃焼器３８は、残余燃料ガスマニホルド３８ａと、これに接続された残余燃料ガス分配管３８ｂと、残余空気をハウジング６内に分散させる残余空気分散板３８ｃと、を有する。
残余燃料ガスマニホルド３８ａは、ハウジング６の一端部の底壁面に取り付けられた箱形の部材であり、ハウジング６の底壁面に接続された燃料排出通路１４からの残余燃料ガスが内部に流入するように構成されている。
【００５４】
残余燃料ガス分配管３８ｂは円形断面のパイプから構成されている。これらのパイプは残余燃料ガスマニホルド３８ａからハウジング６の長手方向に４本平行に延び、ハウジング６の他端部において短手方向に延びるパイプにより合流されている。
残余燃料ガス分配管３８ｂを構成するパイプの上面には、多数の細孔が設けられている。これにより、残余燃料ガスマニホルド３８ａから残余燃料ガス分配管３８ｂに流入した残余燃料ガスは、これらの細孔から噴出するようになっている。
【００５５】
残余空気分散板３８ｃは、台形断面に折り曲げられた細長い金属板から構成され（図４参照）、ハウジング６の底壁面の中央に長手方向に延びるように取り付けられている。
ハウジング６の底壁面に接続された酸化剤ガス排出通路１８は、残余空気分散板３８ｃとハウジング６の底壁面で囲まれた台形断面の空間と連通している。
また、残余空気分散板３８ｃの両側の斜面には多数の細孔が形成されており、酸化剤ガス排出通路１８から流入した残余空気は、これらの細孔からハウジング６の内部に噴射され、分散されるようになっている。
【００５６】
図３及び図６に示すように、ハウジング６の側壁面にはセラミックヒータ３４が取り付けられており、その先端部が残余燃料ガス分配管３８ｂの合流部の中央まで延びている。
燃料電池モジュール１の起動時において、残余燃料ガス分配管３８ｂの各細孔から残余燃料ガスが噴出し、残余空気分散板３８ｃの各細孔から残余空気が噴出している状態でセラミックヒータ３４に通電することにより、噴出している残余燃料ガスに点火することができるようになっている。これにより、ハウジング６内で燃焼器３８の上方に配置された改質器３６を加熱することができるようになっている。
なお、燃料電池モジュール１の起動初期においては、改質器３６が昇温されていないため、改質器３６内で改質反応は発生せず、燃料電池セルスタック２による発電も行われていない。
【００５７】
＜酸化剤ガス熱交換器の構成＞
つぎに、図３及び図４を参照して、改質・加熱器４ｂに備えられた酸化剤ガス熱交換器を説明する。
図３及び図４に示すように、ハウジング６はその壁面の一部が二重壁構造に構成されており、この二重壁の内側に発電用の空気を流すことにより、燃焼器３８が生成した燃焼ガスで内部を流れる空気を加熱している。
すなわち、ハウジング６の上面の一部、長手方向の側壁面の一部、及び底壁面の一部は、内壁板６ａと、外壁板６ｂの二枚の金属板から形成されている。これら内壁板６ａと外壁板６ｂの間には、伝熱用のフィン４０が配置されており、内壁板６ａの熱が内壁板６ａと外壁板６ｂの間の空間に効率良く伝わるようになっている。
したがって、内壁板６ａ、外壁板６ｂ、及び伝熱用のフィン４０は、供給された酸化剤ガスである空気を、燃焼器３８によって生成された燃焼ガスにより加熱して燃料電池セルスタック２に供給する酸化剤ガス熱交換器として機能する。
【００５８】
空気供給パイプ３２から供給された空気は、ハウジング６の上壁面を構成する内壁板６ａと外壁板６ｂの間の空間に流入し（図３参照）、ここからハウジング６の短手方向に広がって、ハウジング６の側壁面を構成する内壁板６ａと外壁板６ｂの間の空間に流入するようになっている（図４参照）。
ハウジング６の側壁面の中に流入した空気は、下方に下り、ハウジング６の底壁面を構成する内壁板６ａと外壁板６ｂの間の空間に流入するようになっている。
ハウジング６の底壁面の中に流入した空気は、ハウジング６の底壁面の短手方向中央に接続された酸化剤ガス供給通路１６（図３）を通って燃料電池セルスタック２に供給されるようになっている。
したがって、ハウジング６の上壁面、側壁面、及び底壁面の一部が酸化剤ガス熱交換器として機能し、これらの壁面に酸化剤ガス熱交換器が設けられていることになる。
【００５９】
＜燃料電池モジュールの作用＞
つぎに、本発明の第１実施形態による燃料電池モジュール１の作用を説明する。
まず、燃料電池モジュール１の起動時においては、原燃料ガス供給配管２２を介して流体供給装置４の蒸発器４ａに原燃料ガスが供給されると共に、空気供給パイプ３２を介して発電用の空気が流体供給装置４の改質・加熱器４ｂに供給される。
図３に示すように、供給された原燃料ガスは、蒸発器４ａの蒸発室３０ａ、混合室３０ｂを通って混合ガス導管２８に流入し、さらに、改質・加熱器４ｂの改質器３６の中に流入する。
なお、燃料電池モジュール１の起動初期においては、改質器３６の温度が低いため、原燃料ガスを改質する反応は発生しない。改質器３６に流入した原燃料ガスは、燃料供給通路１２（図５参照）を通って燃料電池セルスタック２の内部に流入する。
【００６０】
一方、空気供給パイプ３２を介して改質・加熱器４ｂに供給された空気は、ハウジング６の内壁板６ａと外壁板６ｂの間の空間を通って酸化剤ガス供給通路１６（図５）を通って燃料電池セルスタック２の内部に流入する。
燃料電池セルスタック２内に流入した原燃料ガス及び空気は、内部の通路を通り、燃料排出通路１４及び酸化剤ガス排出通路１８を介してそれぞれ改質・加熱器４ｂに排出される。
なお、燃料電池モジュール１の起動初期においては、燃料電池セルスタック２の温度が低いため、燃料電池セルスタック２において発電反応は発生しない。
【００６１】
燃料排出通路１４を通って改質・加熱器４ｂに流入した原燃料ガスは、燃焼器３８の残余燃料ガスマニホルド３８ａを通って残余燃料ガス分配管３８ｂに流入し、その細孔から噴出する。
一方、酸化剤ガス排出通路１８を通って改質・加熱器４ｂに排出された空気は、残余空気分散板３８ｃの内側に流入し、その細孔から噴出する。
また、燃料電池モジュール１の起動時においては、セラミックヒータ３４に通電され、セラミックヒータ３４の熱により残余燃料ガス分配管３８ｂの細孔から噴出した原燃料ガスに点火される。これにより燃焼器３８が燃焼熱を生成するようになる。
【００６２】
燃焼器３８が点火されると、その上方に配置された改質器３６が加熱され、内部の改質触媒３６ａの温度が上昇する。
また、燃焼により生成される燃焼ガスにより、ハウジング６の内壁板６ａと外壁板６ｂによって構成される酸化剤ガス熱交換器が加熱され、内部を流れる空気が加熱される。
加熱された空気は燃料電池セルスタック２に流入するので、この熱により燃料電池セルスタック２が加熱される。
ここで、流体供給装置４のハウジング６は、断熱材８によって包囲されているので、ハウジング６からの輻射熱等による燃料電池セルスタック２の加熱は殆どなく、燃料電池セルスタック２は実質的に、流体供給装置４から供給される流体（空気及び燃料ガス）のみによって加熱される。
【００６３】
また、ハウジング６内で生成された燃焼ガスは、排気ガス配管２６を通って排気ガスとして蒸発器４ａに流入する。
蒸発器４ａ内に流入した排気ガスは、排気ガス室３０ｃを通って排気ガス排出管２４から排出される。
この際、排気ガス室３０ｃの上側に設けられた蒸発室３０ａが加熱される。
このように、蒸発器４ａに供給された水は、燃焼器３８によって生成され、排気ガス配管２６によって供給された燃焼ガスにより加熱される。
蒸発室３０ａの温度が上昇した後、水供給用配管２０からの水の供給が開始され、蒸発室３０ａ内で水蒸気が生成されるようになる。
なお、燃料電池モジュール１の起動時において、蒸発室３０ａの加熱を補助するために電気ヒータ２９に通電を行っても良い。
【００６４】
蒸発室３０ａにおいて水蒸気が生成されるようになると、原燃料ガスと水蒸気の混合ガスが、改質器３６に供給されるようになる。
また、改質器３６の温度が十分に上昇すると、改質触媒３６ａにより水蒸気改質反応が誘発されて、原燃料ガスから水素ガスを豊富に含む燃料ガスが生成される。
生成された燃料ガスは、燃料電池セルスタック２に供給される。燃料電池セルスタック２の温度が十分に上昇すると、燃料ガスと、改質・加熱器４ｂにおいて加熱された空気により発電反応が発生するようになる。燃料電池セルスタック２の温度が発電可能な温度まで上昇した状態において、燃料電池セルスタック２からバスバーＢ１を介して電力が取り出され、発電が開始される。
【００６５】
＜本発明の第１実施形態の燃料電池モジュールが奏する効果＞
本発明の第１実施形態の燃料電池モジュール１によれば、まず、複数の平板型の燃料電池セル２ａを積層して構成された積層型の燃料電池セルスタック２を収容する外郭容器部材が設けられていない。これにより、各バスバーＢ１，Ｂ２の基端側を燃料電池セルスタック２の上端部（より具体的には、最上段の燃料電池セル２ａの上端面とトップエンドプレート１０ａの底面との間）、及び、燃料電池セルスタック２の下端部（より具体的には、最下段の燃料電池セル２ａの下端面とボトムエンドプレート１０ｂの上面との間）のそれぞれに容易に設けることができる。
また、燃料電池セルスタック２を外郭容器部材に収容する際に両者の設計誤差や熱膨張差等に配慮した構造については、外郭容器部材を不要にすることにより省略することができる。
さらに、各バスバーＢ１，Ｂ２の先端側について、外郭容器部材を貫通することなく燃料電池モジュール１の外部で直接的に取り出し可能に突出させることができるため、外郭容器部材と各バスバーＢ１，Ｂ２との間を電気的に絶縁する構造や部品についても省略することができる。
これらの結果、部品点数を抑制することにより、製造コスト及び製品重量、製品サイズを抑制することができると共に電気抵抗を抑制することもできる。
【００６６】
また、本実施形態の燃料電池モジュール１によれば、断熱材８により、燃料電池セルスタック２とハウジング６との間で直接伝わる熱を低減することができる。これにより、ハウジング６内の改質器３６、燃焼器３８等の配置変更等が、燃料電池セルスタック２の温度分布に与える影響をさらに低減することができる。
また、断熱材８により、燃料電池セルスタック２の上端部及び下端部にそれぞれ設けられた各バスバーＢ１，Ｂ２の基端側を直接的または間接的に拘束することができるため、各バスバーＢ１，Ｂ２について外郭容器部材を貫通することなく安定して保持することができる。
【００６７】
さらに、本実施形態の燃料電池モジュール１によれば、各バスバーＢ１，Ｂ２の基端部が、燃料電池セルスタック２の上端部及び下端部のそれぞれに固定されて断熱材８によって直接的または間接的に拘束された固定端部であることより、各バスバーＢ１，Ｂ２の固定端部とその周辺部分との間の熱伝達を断熱材８により抑制することができる。
また、断熱材８が非導電性の絶縁体であることにより、各バスバーＢ１，Ｂ２の固定端部とその周辺部分との間を電気的に絶縁することができる。
さらに、燃料電池セルスタック２を収容する外郭容器部材が設けられていないことに加えて、各バスバーＢ１，Ｂ２の先端部が断熱材８の外側まで突出していることにより、断熱材によって直接的にも間接的にも拘束されていない自由端部となる。これにより、燃料電池セルスタック２の上端部及び下端部のそれぞれに固定される各バスバーＢ１，Ｂ２の固定端部の位置に応じて、各バスバーＢ１，Ｂ２の自由端部の位置を変更することができるため、設計の自由度を高めることができる。
したがって、燃料電池セル２ａにおいて発電された電力を各バスバーＢ１，Ｂ２により燃料電池モジュール１の外部で直接的に取り出す際には、各バスバーＢ１，Ｂ２の自由端部の位置に応じて電力を取り出す位置や方向を自由に設定することができる。
【００６８】
また、本実施形態の燃料電池モジュール１によれば、各バスバーＢ１，Ｂ２の自由端部の電線接続部（端子穴Ｃ１，Ｃ２）にハーネス（図示せず）からの電線が接続された状態において、断熱材８が各バスバーＢ１，Ｂ２の変形を抑制する緩衝材として機能することができる。
すなわち、電線やハーネス（図示せず）の自重等により各バスバーＢ１，Ｂ２の自由端部に変形荷重等（曲げ荷重又はたわみ荷重等）が作用して、各バスバーＢ１，Ｂ２自体に多少の変形（曲げ変形又はたわみ変形等）が生じたとしても、断熱材８がバスバーの変形を抑制する緩衝材となるため、各バスバーＢ１，Ｂ２が破損しないように保護することができる。
【００６９】
さらに、本実施形態の燃料電池モジュール１によれば、各バスバーＢ１，Ｂ２について、複数の平板型の燃料電池セル２ａのそれぞれが互いに積層される積層面Ｌｎに対して、表面（上面Ｓ１，Ｓ３）及び裏面（下面Ｓ２，Ｓ４）が平行になるように、燃料電池セルスタック２のうちの最も外側の平板型の燃料電池セルの外面（最上段の燃料電池セル２ａの上面（最上端面Ｅ１）及び最下段の燃料電池セル２ａの底面（最下端面Ｅ２））に配置することができる。
これにより、各バスバーＢ１，Ｂ２を燃料電池セルスタック２の上端部及び下端部に容易に組み付けることができ、簡易な構造にすることができる。
【００７０】
また、本実施形態の燃料電池モジュール１によれば、断熱材８の外側にカバー部材Ａ１が設けられており、このカバー部材Ａ１が断熱材８を確実に保持することができる。
したがって、カバー部材Ａ１により保持された断熱材８が、バスバーＢ１，Ｂ２や燃料電池セルスタック２が破損しないように確実に保護することができる。
【００７１】
つぎに、図７及び図８を参照して、本発明の第２実施形態による燃料電池モジュールについて説明する。
図７は、本発明の第２実施形態による燃料電池モジュール全体において、正面側の断熱材及びエンドプレートを取り外した状態の概略正面図である。また、図８は、図７に示す本発明の第２実施形態による燃料電池モジュールにおいて、バスバー部分を拡大した斜視図である。
ここで、図７及び図８に示す本発明の第２実施形態による燃料電池モジュールにおいて、上述した本発明の第１実施形態による燃料電池モジュール１と同一部分については同一の符号を付し、これらの説明については省略する。
【００７２】
まず、図７及び図８に示すように、本発明の第２実施形態による燃料電池モジュール１００の積層型の燃料電池セルスタック１０２においては、複数の平板型の燃料電池セル２ａの積層面Ｌｎが鉛直面となるように、各燃料電池セル２ａが水平前後方向に積層して配置されている点で、上述した本発明の第１実施形態による燃料電池モジュール１の積層型の燃料電池セルスタック２において鉛直方向に積層された燃料電池セル２ａの積層方向と相違する。
また、図７及び図８に示すように、本実施形態の燃料電池モジュール１００においては、２本のバスバーＢ１０１，Ｂ１０２が長板状に形成された前後一対の前側バスバーＢ１０１及び後側バスバーＢ１０２からなる点で、上述した本発明の第１実施形態による燃料電池モジュール１と相違する。
すなわち、各バスバーＢ１０１，Ｂ１０２は、その表面（前面Ｓ１０１，Ｓ１０３）及び裏面（後面Ｓ１０２，Ｓ１０４）が鉛直面になるように配置されており、各燃料電池セル２ａの積層面Ｌｎとも平行となっている。
さらに、各バスバーＢ１０１，Ｂ１０２の先端部は、外郭容器部材を貫通することなく燃料電池モジュール１００の外部で直接的に取り出し可能に水平方向（より具体的には、図７及び図８に示す各バスバーＢ１０１，Ｂ１０２を正面側から見て右側）に突出している。
しかしながら、本実施形態の燃料電池モジュール１００の変形例として、例えば、床置き以外の設置状態で下方のスペースを確保できる場合には、各バスバーＢ１０１，Ｂ１０２の表面（前面Ｓ１０１，Ｓ１０３）及び裏面（後面Ｓ１０２，Ｓ１０４）が鉛直面になるような状態で、各バスバーＢ１０１，Ｂ１０２の先端部を鉛直方向（下方）の外部に突出させるように配置してもよい。
【００７３】
＜本発明の第２実施形態の燃料電池モジュールが奏する効果＞
仮に、バスバーの表面及び裏面が水平面になるように配置されている場合には、バスバーの自由端部の電線接続部（端子穴Ｃ１，Ｃ２）にハーネス（図示せず）からの電線が接続された状態では、電線の自重等により各バスバーの自由端部に下方向の変形荷重（曲げ荷重、たわみ荷重等）が作用するため、バスバー自体の変形が生じ易い状態となる。
これに対し、本実施形態の燃料電池モジュール１００においては、各バスバーＢ１０１，Ｂ１０２の自由端部の電線接続部（端子穴Ｃ１，Ｃ２）に電線が接続された状態で、電線の自重等により各バスバーＢ１０１，Ｂ１０２の自由端部に下方向の変形荷重（曲げ荷重、たわみ荷重等）が発生したとしても、各バスバーＢ１０１，Ｂ１０２の表面（前面Ｓ１０１，Ｓ１０３）及び裏面（後面Ｓ１０２，Ｓ１０４）が鉛直面になるように配置することができる。
これにより、各バスバーＢ１０１，Ｂ１０２の表面及び裏面が水平面内になるように配置した場合に比べて、ハーネス（図示せず）からの電線等によって下方向の変形荷重（曲げ荷重、たわみ荷重等）に対する各バスバーＢ１０１，Ｂ１０２の剛性（曲げ剛性、たわみ剛性等）を高めることができる。
したがって、各バスバーＢ１０１，Ｂ１０２の自由端部の電線接続部（端子穴Ｃ１，Ｃ２）にハーネス（図示せず）からの電線が接続された状態において、各バスバーＢ１０１，Ｂ１０２の変形（曲げ変形、たわみ変形等）を抑制することができるため、過度な変形により各バスバーＢ１０１，Ｂ１０２、並びに燃料電池セルスタック１０２が破損するリスクを低減することができる。
【００７４】
また、本実施形態の燃料電池モジュール１００によれば、複数の平板型の燃料電池セル２ａのそれぞれについて、その積層面Ｌｎが鉛直面となるように互いに水平方向に積層されているため、最も外側の平板型の燃料電池セル２ａの外面（最前面及び最背面）に各バスバーＢ１０１，Ｂ１０２の表面（前面Ｓ１０１，Ｓ１０３）又は裏面（後面Ｓ１０２，Ｓ１０４）を組み付けるだけで、これらを鉛直面内に配置することができる。
したがって、各バスバーＢ１０１，Ｂ１０２を燃料電池セルスタック２の前端部及び後端部のそれぞれに容易に組み付けることができる。また、各バスバーＢ１０１，Ｂ１０２を鉛直面内で回転させて位置決めすることにより、各バスバーＢ１０１，Ｂ１０２から電力を取り出す位置や方向を自由に設定することができる。
【００７５】
以上、本発明の第１及び第２実施形態の燃料電池モジュール１，１００を説明したが、上述した第１及び第２実施形態に種々の変更を加えることができる。特に、上述した第１及び第２実施形態の燃料電池モジュール１，１００においては、ハウジング内に改質器及び燃焼器が収容され、蒸発器はハウジングの外部に配置されていたが、蒸発器をハウジング内に収容するように本発明を構成することもできる。
さらに、原燃料ガスに含まれる硫黄成分を除去する脱硫器や、排気ガス中の一酸化炭素等を除去する燃焼触媒器をハウジング内に収容するように本発明を構成することもできる。
また、上述した第１及び第２実施形態の燃料電池モジュール１，１００においては、酸化剤ガス熱交換器がハウジングの外壁面と一体に構成されていたが、酸化剤ガス熱交換器をハウジングの内部に収容するように本発明を構成することもできる。
さらに、上述した第１及び第２実施形態の燃料電池モジュール１，１００においては、燃料電池セルスタックの上方にハウジングが並べて配置されていたが、燃料電池セルスタックの下方にハウジングを並べて配置したり、燃料電池セルスタックの側方にハウジングを並べて配置したりすることもできる。
【符号の説明】
【００７６】
１      本発明の第１実施形態による燃料電池モジュール
２      燃料電池セルスタック
２ａ    燃料電池セル
４      流体供給装置
４ａ    蒸発器
４ｂ    改質・加熱器
６      ハウジング
６ａ    内壁板
６ｂ    外壁板
８      断熱材
１０ａ    トップエンドプレート
１０ｂ    ボトムエンドプレート
１２      燃料供給通路
１４      燃料排出通路
１６      酸化剤ガス供給通路
１８      酸化剤ガス排出通路
２０      水供給用配管
２２      原燃料ガス供給配管
２４      排気ガス排出管
２６      排気ガス配管
２８      混合ガス導管
２９      電気ヒータ
３０ａ    蒸発室
３０ｂ    混合室
３０ｃ    排気ガス室
３０ｄ    通路
３０ｅ    フィン
３２      空気供給パイプ
３４      セラミックヒータ
３６      改質器
３６ａ    改質触媒
３８      燃焼器
３８ａ    残余燃料ガスマニホルド
３８ｂ    残余燃料ガス分配管
３８ｃ    残余空気分散板
４０      フィン
１００      本発明の第２実施形態による燃料電池モジュール
Ａ１      カバー部材
Ｂ１      上側バスバー（バスバー）
Ｂ２      下側バスバー（バスバー）
Ｂ１０１  前側バスバー
Ｂ１０２  後側バスバー
Ｃ１      端子穴（電線接続部）
Ｃ２      端子穴（電線接続部）
Ｅ１      燃料電池セルの最上端面
Ｅ２      燃料電池セルの最下端面
Ｌｎ      燃料電池セルの積層面
Ｓ１      上側バスバーの上面（バスバーの表面）
Ｓ２      上側バスバーの下面（バスバーの裏面）
Ｓ３      下側バスバーの上面（バスバーの表面）
Ｓ４      下側バスバーの下面（バスバーの裏面）
Ｓ１０１  前側バスバーの前面（バスバーの表面）
Ｓ１０２  前側バスバーの後面（バスバーの裏面）
Ｓ１０３  後側バスバーの前面（バスバーの表面）
Ｓ１０４  後側バスバーの後面（バスバーの裏面）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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