(57)【要約】【課題】燃料電池を製造するにあたって燃料電池容器のシール性をそれ自身単体で予め確認することができると共に、燃料電池容器を破壊することなくセル集合体を燃料電池容器から取り出すことのできる燃料電池及びその製造方法を提供する。【解決手段】複数の燃料電池セル１１０を電気的に接続して構成されるセル集合体１００が発電室に配置された燃料電池であって、発電室は、セル集合体挿入部２１０を備えかつ燃料供給口２６１とセル集合体挿入部を除いて密封された燃料電池容器２００の内部に形成され、セル集合体は燃料電池容器のセル集合体挿入部より挿入されて発電室に配置されるようになっている。【選択図】図１
2010177013.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の燃料電池セルを電気的に接続して構成されるセル集合体が発電室に配置された燃料電池であって、
前記発電室は、セル集合体挿入部を備えかつ燃料供給口と前記セル集合体挿入部を除いて密封された燃料電池容器の内部に形成され、
前記セル集合体は前記燃料電池容器のセル集合体挿入部より挿入されて前記発電室に配置されることを特徴とする燃料電池。
【請求項２】
複数の燃料電池セルを電気的に接続して構成されるセル集合体が発電室に配置された燃料電池であって、
前記発電室は、セル集合体挿入部を備えかつ燃料供給口と前記セル集合体挿入部を除いて密封されるように板材を予め互いに接合して構成される燃料電池容器の内部に形成され、
前記燃料電池は、前記セル集合体と前記燃料電池容器の板材との間に配置され当該セル集合体に付勢力を加える押圧部材を備え、前記押圧部材は、前記燃料電池容器のセル集合体挿入部より挿入されて前記発電室に配置されることを特徴とする燃料電池。
【請求項３】
複数の燃料電池セルを電気的に接続して構成されるセル集合体が発電室に配置された燃料電池であって、
前記発電室は、セル集合体挿入部を備えかつ燃料供給口と前記セル集合体挿入部を除いて密封されるように板材を予め互いに接合して構成される燃料電池容器の内部に形成され、
前記セル集合体は、保持部材を備えたセル集合体ユニットとして構成され、前記燃料電池容器は、前記セル集合体ユニットを複数個収容可能となっており、前記押圧部材は、前記燃料電池容器に収容された隣接するセル集合体ユニット同士の電気的接続を図るのに必要な付勢力を当該セル集合体ユニット同士に加えるようになっていることを特徴とする燃料電池。
【請求項４】
複数の燃料電池セルを電気的に接続して構成されるセル集合体が発電室に配置された燃料電池の製造方法であって、
セル集合体挿入部を備えかつ燃料供給口と前記セル集合体挿入部を除いて密封された容器の内部に前記発電室が形成される燃料電池容器を用意し、
前記セル集合体を前記燃料電池容器のセル集合体挿入部より挿入して前記発電室に配置し、
前記発電室に配置された隣接するセル集合体同士の電気的接続を図るのに必要な付勢力を当該セル集合体同士に与える押圧部材を前記セル集合体と前記燃料電池容器の内壁面との間に前記燃料電池容器のセル集合体挿入部から挿入することを特徴とする燃料電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は例えば家庭や店舗などで消費される電力を供給するために都市ガス等を利用して発電する燃料電池及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の地球温暖化対策の一環として発電効率に優れ環境に与える負荷の低減を図ることができる燃料電池の開発が進められている（例えば、特許文献１乃至３参照）。係る燃料電池は、都市ガスやプロパンガス等を改質し、水素リッチのガスとして酸素と反応させて発電する一種の発電装置である。このような燃料電池は、分散設置型の発電装置で、家屋や店舗、工場ごとに設置でき、電力供給ロスが少ないのでその開発ニーズが高まっている。
【０００３】
係る燃料電池は、一般に燃料電池セル（以下単に「セル」とする）を複数電気的に接続したセル集合体と、このセル集合体を囲む側板及び底板を備えている（特許文献１及び特許文献２参照）。
【０００４】
ここで、特許文献１に記載の燃料電池は、二分割され互いに同等形状をなし一部に開口部を有する２つの半部からなる燃料電池容器を備えている。そして、同文献の段落（００１７）及び図２に示すように、燃料電池容器の各半部とセル集合体の両端部の間に電気絶縁材や弾性を有する断熱部材を挟んだ状態で各半部の開口部周囲に形成されたフランジ部を当接させ、この部分を溶接により接合してセル集合体を密封するようになっている。
【０００５】
一方、特許文献２に記載された燃料電池は、積層されたセル集合体の両側面に側板を当てると共に上下面に面板を当て、これらの板材の端部を互いに係合させ、側板の幅方向一側に底板の切り起こし部を嵌めてねじ止めする構造を有している。この際、側板と面板を係合させると同時にセル集合体間に介装された加圧板の弾性力を介して各セル集合体に押し付け力を加えるようになっている。
【０００６】
また、特許文献３に記載された燃料電池は、複数の筒状の燃料電池セルと、この複数の燃料電池セルを保持すると共に各燃料電池セル間を電気的に接続する枠体とを有したいわゆるセル集合体ユニットの構造を有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−１４１７６５号公報
【特許文献２】特開２００７−２９４４０７号公報
【特許文献３】特開２００７−３３５２２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述した特許文献１に記載の燃料電池は、セル集合体と燃料電池容器の半部との間に弾性を有する断熱部材を挟んだ状態でこの半部同士の開口部周囲のフランジ部を当接させ、この際に断熱部材の弾性を利用してセル集合体の各燃料電池セル間の電気的導通を高めるようになっている。しかしながら、セル集合体を収容する燃料電池容器が最終工程で形成されるように各半部のフランジ部を溶接しているので、例えば燃料電池容器のシール不良等が発見された場合、燃料電池容器を切断破壊してセル集合体を取り出す必要がある。また、セル集合体自体やこれと燃料電池との間に介在する断熱部材や電気絶縁材、及びセル集合体の端部の電極に不具合が発見された場合も燃料電池容器を切断破壊して、部品交換等を行なった後、新たな燃料電池容器の半部同士を再び当接させて溶接する必要がある。即ち、セル集合体の一部交換や発電室の内部チェックの際には燃料電池容器を必ず切断して破壊するしかなかった。
【０００９】
一方、特許文献２に記載の燃料電池は、積層したセル集合体の上下にあてる面板と側方にあてる側板とを機構的に係合させているに過ぎず、これら面板と側板及び背板を組み合わせて構成される燃料電池容器のシール性の点で問題がある。また、この燃料電池は加圧板によりセル集合体に弾性力を付勢しているが、この弾性力はセル集合体の電極に向かって作用しておらず、各セル集合体同士やセル集合体の電極取り出し部の電気的導通性を向上させる役割を果たしていない。
【００１０】
本発明の目的は、燃料電池を製造するにあたって燃料電池容器のシール性をそれ自身単体で予め確認することができると共に、燃料電池容器を破壊することなくセル集合体を燃料電池容器から取り出すことのできる燃料電池及びその製造方法を提供することにある。
【００１１】
また、本発明の更なる目的は、燃料電池容器のシール性をそれ自身単体で予め確認することができると共に、セル集合体の電気的導通を確保することができる燃料電池及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上述した課題を解決するために、本発明に係る燃料電池は、
複数の燃料電池セルを電気的に接続して構成されるセル集合体が発電室に配置された燃料電池であって、
前記発電室は、セル集合体挿入部を備えかつ燃料供給口と前記セル集合体挿入部を除いて密封された燃料電池容器の内部に形成され、
前記セル集合体は前記燃料電池容器のセル集合体挿入部より挿入されて前記発電室に配置されることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によると、燃料電池を製造するにあたって燃料電池容器のシール性をそれ自身単体で予め確認することができると共に、燃料電池容器を破壊することなくセル集合体を燃料電池容器から取り出すことのできる燃料電池及びその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係る燃料電池を一部破断して示す斜視図である。
【図２】図１に示した燃料電池の平面図である。
【図３】図１に示した燃料電池の設置部分を示すと共に、燃料電池容器の側板の一部及びその周囲の断熱材を取り去って示した斜視図である。
【図４】図１に示した燃料電池のセル集合体ユニットを示す斜視図である。
【図５】セル集合体ユニットの電気的な接続状態を概略的に説明するユニット端面図である。
【図６】セル集合体ユニットを３つ電気的に直列接続したセル集合体ブロックと、このセル集合体ブロックに取り付けられる電気取り出し部の一部及び端部集電板を示す斜視図である。
【図７】図１に示した燃料電池の一部をなす押圧部材を分解して示す斜視図である。
【図８】図１に示した燃料電池の燃料電池容器のみを一部破断して示す斜視図である。
【図９】燃料電池の組み付け手順を説明するための側方断面図である。
【図１０】図９に続いて燃料電池の組み付け手順を説明するための側方断面図である。
【図１１】図１０に続いて燃料電池の組み付け手順を説明するための側方断面図である。
【図１２】図１１に続いて燃料電池の組み付け手順を説明するための側方断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明を実施するための最良の形態を説明するのに先立って、本発明の作用及び効果について説明する。
【００１６】
本発明に係る燃料電池は、複数の燃料電池セルを電気的に接続して構成されるセル集合体が発電室に配置された燃料電池であって、発電室は、セル集合体挿入部を備えかつ燃料供給口とセル集合体挿入部を除いて密封された燃料電池容器の内部に形成され、セル集合体は燃料電池容器のセル集合体挿入部より挿入されて発電室に配置されている。
【００１７】
燃料電池の発電室を構成する要素の一つである燃料電池容器が予め容器の形態をなしているので、セル集合体を燃料電池容器内に配置する前に燃料電池容器の密封性（シール性）を確認することができる。その結果、従来のようにセル集合体を配置し周囲に燃料電池容器を形成した後にシール性不良が発見されるようなことがなくなる。これによって、シール性不良が発見された際に燃料電池容器を切断破壊してセル集合体を取り出すような余分な作業を必要としなくなる。
【００１８】
また、本発明に係る燃料電池は、好ましくは複数の燃料電池セルを電気的に接続して構成されるセル集合体が発電室に配置された燃料電池であって、発電室は、セル集合体挿入部を備えかつ燃料供給口とセル集合体挿入部を除いて密封されるように板材を予め互いに接合して構成される燃料電池容器の内部に形成され、燃料電池は、セル集合体と燃料電池容器の板材との間に配置される押圧部材を備え、押圧部材は、燃料電池容器のセル集合体挿入部より挿入されて発電室に配置されるのが良い。
【００１９】
このような押圧部材をセル集合体と燃料電池容器の板材との間に挿入することで、セル集合体に向かう付勢力を生じさせる。これによって、セル集合体を構成する燃料電池セル間やセル集合体同士を接続する接続板の導通を確保することができる。
【００２０】
また、本発明に係る燃料電池は、好ましくは複数の燃料電池セルを電気的に接続して構成されるセル集合体が発電室に配置された燃料電池であって、発電室は、セル集合体挿入部を備えかつ燃料供給口とセル集合体挿入部を除いて密封されるように板材を予め互いに接合して構成される燃料電池容器の内部に形成され、セル集合体は、保持部材を備えたセル集合体ユニットとして構成され、燃料電池容器は、セル集合体ユニットを複数個収容可能となっており、押圧部材は、燃料電池容器に収容された隣接するセル集合体ユニット同士の電気的接続を図るのに必要な付勢力をセル集合体ユニットと接続板に加えるようになっているのが良い。
【００２１】
このような押圧部材をセル集合体ユニットと燃料電池容器の板材との間に挿入することで、セル集合体ユニット同士を電気的に接続するのに十分な付勢力をセル集合体ユニットに加えることができる。
【００２２】
以下、本発明の一実施形態に係る燃料電池について図面に基づき説明する。なお、以下の説明にあたって、上下方向や高さ方向、幅方向等の用語については、燃料電池を実際に設置した状態を基準とした方向として示すものとする。
【００２３】
図１は、本発明の一実施形態に係る燃料電池を示す斜視図であり、燃料電池容器の一部側壁及びその周囲の断熱材を示している。また、図２は、図１に示した燃料電池の平面図である。また、図３は、図１に示した燃料電池の設置部分を示すと共に、燃料電池容器の一部側壁及びその周囲の断熱材を取り去って示す斜視図である。
【００２４】
本発明の一実施形態に係る燃料電池は、図１乃至図３に示すように、複数の燃料電池セル１１０（図４参照）を電気的かつ構造的に接続したセル集合体ユニット（セル集合体）１００と、セル集合体ユニット１００が収容配置されセル集合体ユニット挿入側部分を一部に有した燃料電池容器２００と、セル集合体ユニット１００によって発電した電気をセル集合体ユニット１００から燃料電池容器２００の外部に取り出す陽極側電気取り出し部３１０及び陰極側電気取り出し部３２０とを備えている。
【００２５】
また、燃料電池は、図３に示すように、陽極側電気取り出し部３１０と陰極側電気取り出し部３２０とが、陽極側電気取り出し延在部３１５及び陰極側電気取り出し延在部３２５のそれぞれ一方の端部にセル側取り出し部３１１，３２１を備えると共に、他方の端部に外部側取り出し部３１３，３２３を備えている。そして、各電気取り出し部３１０，３２０と外部側取り出し部３１３，３２３との間には両者を着脱可能に接続する接続部３１６，３２６を備え、燃料電池容器２００のセル集合体ユニット挿入側部分２１０に各接続部３１６，３２６が位置するようになっている。
【００２６】
より詳細には、本実施形態におけるセル集合体は、上述の通りフレーム１２０（図４参照）を備えたセル集合体ユニット１００の形態をなし、燃料電池容器２００は、セル集合体ユニット１００を複数個収容可能となっている。また、押圧部材５００は、燃料電池容器２００に収容された隣接するセル集合体ユニット同士の電気的接続を図るのに必要な付勢力をセル集合体ユニット同士に与えるようになっている。
【００２７】
本実施形態においては、図２に示すように、セル集合体ユニット１００が３つ合わさって構成されているセル集合体ブロック１００Ａの周囲に絶縁部材５５０が介装されると共に、絶縁部材５５０と燃料電池容器内壁面との間に複数の押圧部材５００が介装されている。押圧部材５００は、弾力性を有するフェルト状のアルミナ等の絶縁材を厚さの薄い金属板で挟み込んだ構造を有し、燃料電池容器内に押圧部材５００を抜き差しするための取っ手５２１ｈが上部に備わっている。そして、押圧部材５００をこのように燃料電池容器内に介装することで、各押圧部材５００の弾性反発力を介して、絶縁部材５５０と隣接するセル集合体ユニット同士を電気的に接続するユニット接続板１５１，１５２や、一部のセル集合体ユニット１００に備わった電気取り出し部３１０，３２０の電気取り出し延在部３１５，３２５やセル側取り出し部３１１，３２１（図６参照）をセル集合体ユニット１００の後述する接続板１２７に押し付ける。その結果、各セル集合体ユニット内に直列接続されたセル間の電気的導通を確実なものとするようになっている。なお、図２においては、電気取り出し部とセル集合体ユニット間の押圧部材５００については図示省略する。
【００２８】
また、押圧部材５００のセル集合体ユニット側に接した絶縁部材５５０は、アルミナのフェルト状をなす絶縁材に金属板をあてた構造を有している。
【００２９】
以下、これらの各構成要素について詳細に説明する。図１乃至図３に示す燃料電池容器２００は、フェライト系ステンレス鋼でできた４枚の側板と、同じくフェライト系ステンレス鋼でできた１枚の底板の各縁部を溶接接合して作られており、上部が開口した箱体形状を有している。なお、各側板に形成されたリブ２０１は燃料電池作動時に発生する熱応力により燃料電池容器２００の変形を防ぐ役目を果たしている。
【００３０】
燃料電池容器２００の上部は後述するセル集合体ユニット挿入側部分２１０をなし、セル集合体ユニット挿入側部分２１０の上端がセル集合体ユニット挿入口２１１として開口している。
【００３１】
図３における手前側の側板のセル集合体ユニット挿入口２１１から約５０ｍｍ程度下方に後述する陽極側電気取り出し部３１０と陰極側電気取り出し部３２０のそれぞれの外部側取り出し部３１３，３２３を挿通収容するロッド挿通部２５２，２６２（図８参照）が所定間隔隔てて平行に突出形成されている。
【００３２】
４枚の側板の外側周囲は、シリカ系の断熱材（図示せず）で覆われている。また、底板の四隅からはＬ字鋼をなす４本の支持脚２２１が下方に突出形成され（図３参照）、その下端部は平面部２２２をなし、それぞれ２つの燃料電池取り付け孔２２２ａが形成されている。そして、底板の下部にも底板下面の大部分を覆うシリカ系の断熱材２５６が取り付けられている。
【００３３】
燃料電池容器２００のセル集合体ユニット下端部と底板との間には、ここでは詳細には示さないが、燃料ガスを充填させる燃料ガス室が形成され、図３においてＴ字型をなすガス供給部２６１から燃料ガスが供給されるようになっている。なお、この燃料ガスは、都市ガス等を改質して得られる水素リッチの改質ガスである。
【００３４】
燃料ガス室の上面は、図８に一部だけ示す分散板２３１が載せられている。分散板２３１には、燃料電池容器２００に挿入収容される後述するセル集合体ユニット１００の隣接するセル間の隙間に対応する位置に大きめの燃料ガス供給孔が形成されると共に、それ以外の部分に小さめの燃料ガス供給孔が形成されている。そして、これらの燃料ガス供給孔を介してセル集合体ユニット１００の隣接するセル同士の隙間に燃料ガスを効率良く供給するようになっている。
【００３５】
図４は、図１に示した燃料電池のセル集合体ユニット１００を示す斜視図である。本実施形態では、一つのセル集合体ユニット１００に細長い燃料電池セル１１０（以下、単に「セル１１０」とする）が３本×６本の合計１８本、端面視マトリックス状に配置され、フレーム１２０で保持されることで各セル同士が電気的に接続されると共に、構造的に１つのセル集合体ユニット１００を構成している。
【００３６】
なお、これらのセル１１０は互いに電気的に直列接続され、一方の極がセル集合体ユニット１００の所定箇所から後述する一方のユニット集電板上の接続板（例えば図４における上側のユニット集電板１２８上の接続板１２７）に電気的に接続され、他方の極がセル集合体ユニット１００の所定箇所から後述する他方のユニット集電板上の接続板（例えば図４における下側のユニット集電板上の接続板）に電気的に接続されようになっている。
【００３７】
フレーム１２０は、図４及び図５に示すように各セルの両端を端面視マトリックス状に束ねて固定する保持板１２１〜１２６と、保持板の図４中上下長手方向に延在する部分の外側に備わったユニット集電板１２８，１３８（図４においては上側のユニット集電板１２８のみ図示）を備えている。ユニット集電板１２８，１３８は、保持板のセル長手方向に延在する部分の外側であって保持板との間に絶縁材を介在させた状態で配置されている。そして、電気的に直列接続されたセル１１０の両端部のセルは、接続板１２７，１３７（図４及び図５参照）を介してユニット集電板１２８，１３８に電気的に接続されている。即ち、ユニット集電板１２７，１３７と保持板１２１〜１２６は絶縁材１２９を介してこれらと電気的に絶縁された状態になっている。なお、導電部材からなる接続板１２７は、ユニット集電板の幅方向一方の端部において長手方向に延在形成され、ユニット接続板１５１，１５２（図５参照）を介して各セル集合体ユニット同士を電気的に直列に接続するようになっている。
【００３８】
続いて、セル集合体ユニット１００を構成する個々のセル１１０の構造について説明する。セル１１０は、ここでは詳細には図示しないが、支持体を兼ねた細長い有底円筒体形状の空気極と、空気極の表面を覆う電解質と、電解質の表面を覆う燃料極とから構成されている。空気極は、ランタン（Ｌａ）とマンガン（Ｍｎ）の酸化物にストロンチウム（Ｓｒ）を含有した材質でできており、押出成形で作られている。また、空気極は、支持体を兼ねるために厚さ約２ｍｍ程度の細長い有底円筒体形状をなし、その下端部が徐々に縮径し、端面略Ｕ字状をなす底部が備わっている。
【００３９】
なお、空気極の上端開口部からは空気極の外径よりもかなり小さい外径を有する空気供給パイプが空気極の底部近傍まで挿通されるようになっている。これによって、空気極の内部に空気（酸素）を十分供給することができるようにしている。
【００４０】
電解質は、スカンジア安定化ジルコニア（ＳｃＳＺ）でできており、空気極の外側面をディッピングする（浸漬する）ことで形成されている。
【００４１】
燃料極は、金属のニッケル（Ｎｉ）にイットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）を混ぜてできており、電解質の形成後にテープ状の燃料極素材を巻き付けて焼成することで形成されている。
【００４２】
また、セル１１０の長手方向ほぼ中央部には、インターコネクタ（図５におけるインターコネクタ１１０ａ参照）が突出形成されている。インターコネクタは、ランタン（Ｌａ）とクロム（Ｃｒ）の酸化物にカルシウム（Ｃａ）を混ぜた材質でできており、空気極と導通し電解質及び燃料極とは非導通の状態でセル周方向外側に突出形成され、その先端面が隣接するセル１１０の燃料極にニッケルフォーム（図５におけるニッケルフォーム１１０ｂ参照）を介して電気的に接続されるようになっている。これによって、セル集合体ユニット内の全てのセル１１０を電気的に直列接続し、個々のセル１１０の発電量を総和した発電量がセル集合体ユニット単体の発電量となるようにしている。
【００４３】
係るセル集合体ユニット１００は、図８に示す燃料電池容器２００のセル集合体ユニット挿入側部分２１０の上部に形成されたセル集合体ユニット挿入口２１１から挿入される。
【００４４】
本実施形態では、３つのセル集合体ユニット１００を並列に並べて１つのセル集合体ブロック１００Ａとし、このセル集合体ブロック１００Ａを合計４つ、セル集合体ユニット挿入口２１１から燃料電池容器内に挿入収容している。ここで、各セル集合体ユニット同士は上述した隣接するセル集合体ユニット１００のユニット集電板同士を幅が狭く細長の金属導体からなるユニット接続板１５１，１５２で電気的に接続することで、セル集合体ユニット同士が電気的に直列接続されており、４つのセル集合体ブロック同士も上述のユニット接続板１５１，１５２よりも幅広でユニット接続板と同等の長さを有する金属導体からなる図示しないブロック接続板で電気的に接続することで、セル集合体ブロック同士が電気的に直列接続されている。
【００４５】
この点についてより詳細に説明する。図５は、セル集合体ユニットの電気的な接続状態を概略的に説明する平面図である。図５から分かるように、セル集合体ユニット１００を構成する３×６個のセル１１０は、６個ずつ３列に並んで配置されている。そして、各列の６個のセル１１０は、インターコネクタ１１０ａ及び導電部材であるニッケルフォーム１１０ｂを介して直列接続されている。
【００４６】
図５における左側の２列のセル列は、同図面上の下端部においてフレーム内面の絶縁材１３１上に配置された導電部材からなる第１セル接続板１４１によって電気的に接続されている。また、図５における右側の２列のセル列は、同図面上の上端部においてフレーム内面の絶縁材１３２上に配置された導電部材からなる第２セル接続板１４２によって電気的に接続されている。また、図５における最も左側のセル列の上端は、電気取り出し用の２つの断面角型Ｃ字状の切起こし部を長手方向所定間隔で設けた２つの接続板１２７によってフレーム１２０の外側に配置されるユニット集電板１２８に電気的に接続している。
【００４７】
フレーム１２０は、ここでは図示しない絶縁材を介してユニット集電板１２８及び接続板１２７と電気的に独立している。そして、接続板１２７のユニット集電板側端面は、図５ではユニット接続板１５１としてその一部を示す導電板を介して、図中左側の側方に隣接するここでは図示しない別のセル集合体ユニット１００の接続板のユニット集電板側端面に電気的に接続している。
【００４８】
また、図５における最も右側のセル列の下端も、電気取り出し用の２つの断面角型Ｃ字状の切起こし部を長手方向所定間隔で設けた接続板１３７によってフレーム１２０の外側に配置されるユニット集電板１３８に電気的に接続している。
【００４９】
フレーム１２０は、ここでは図示しない絶縁材を介してユニット集電板１３８及び接続板１３７と電気的に独立している。そして、接続板１３７のユニット集電板側端面は、図５に一部を示す接続板１５２としてその一部を示す導電板を介して、図中右側の側方に隣接するここでは図示しない別のセル集合体ユニットの電気取り出し接続板のユニット集電板側端面に電気的に接続している。
【００５０】
本実施形態に係るセル集合体ユニット１００がこのような構成を有することによって、セル集合体ユニット１００に含まれる３×６個のセルが直列接続され、かつ本実施形態においてユニット接続板（１５１，１５２他）を介して３つのセル集合体ユニット１００が直列接続され、更にはより幅広の接続板を介して隣接する３つのセル集合体ユニット１００を構成する４つのセル集合体ブロック１００Ａ（図１乃至図３参照）を互いに電気的に直列接続するようになっている。
【００５１】
その結果、全てのセル１１０が電気的に全て直列接続されている。また、セル集合体ユニット側の電気取り出し部は、図２における下側に示す２つのセル集合体ブロック１００Ａ（図６参照）の長手方向中央部において燃料電池容器２００の内周面とそれぞれ対向するように形成された燃料電池の陰極側電極となるユニット集電板１３８及び陽極側電極となるユニット集電板１２８に電気的に接続されている。
【００５２】
なお、セル集合体ユニット１００の電気取り出し部３１０（３２０）は、上述したように陽極側電気取り出し部３１０と陰極側電気取り出し部３２０の２つから構成され、陽極側電気取り出し部３１０は、後述する支持板３３１（３４１）で支持された端部集電板３３２（３４２）を介してセル集合体ブロック１００Ａの陽極側電極をなすユニット集電板１２８に電気的に接続され、陰極側電気取り出し部３２０は、上述したセル集合体ブロック１００Ａと隣接するセル集合体ブロック１００Ａの陰極側電極（ここでは図示せず）に下端部が電気的に接続されるようになっている（図６参照）。
【００５３】
なお、陽極側電気取り出し部３１０と陰極側電気取り出し部３２０の形状は同一であるので、構造上共通する電気取り出し部３１０（３２０）として以下にその構造を説明する。
【００５４】
電気取り出し部３１０（３２０）は、図６に示すように、一方の端部（燃料電池設置状態における下端部）にセル側取り出し部３１１（３２１）を備えると共に、他方の端部（燃料電池設置状態における上端部）にロッド状をなす外部側取り出し部３１３（３２３）を備えている。また、電気取り出し部３１０（３２０）のセル側取り出し部３１１（３２１）と外部側取出し部３１３（３２３）との間は電気取り出し延在部３１５（３２５）となっている。
【００５５】
また、電気取り出し延在部３１５（３２５）の下端に備わったセル側取り出し部３１１（３２１）は、端部集電板３３２（３４２）の長手方向略中央部にそれぞれ位置する図６では陽極側電極をなすユニット集電板に端部集電板３３２を介して接続されている。これによって、電流の偏流が生じ難い部分から電気を取り出すことができ、燃料電池の発電効率を高めている。
【００５６】
端部集電板３３２（３４２）は、図６に示すように、支持板３３１（３４１）よりも長手方向の長さが短く、かつ電気取り出し部取り付け側と反対側の長手方向側縁部から多数のスリット３３２ａ（３４２ａ）が延在形成されている。このスリット３３２ａ（３４２ａ）は端部集電板３３２（３４２）の図６中左側側縁部の板幅が電気取り出し延在部３１５（３２５）の下端部から離れるに従って広くなり、電気取り出し延在部３１５（３２５）の下端部に向かうに従って板幅が徐々に狭まるように形成され、偏流防止の役目を果たしている。
【００５７】
なお、セル集合体ブロック同士の間には厚さが厚く長さが各セル集合体ユニットに対応した長さを有する絶縁材が介装され、ブロック接続板を除いて各セル集合体ブロック同士を絶縁している。なお、ユニット接続板とブロック接続板は、後述する押圧部材５００の付勢力によって、セル集合体ユニット１００のユニット集電板１２８に押し付けられる（図５における力Ｆ参照）。
【００５８】
また、図５の図中上下に示すユニット接続板１５１（１５２）及びユニット集電板１２８（１３８）と後述する押圧部材５００との間には、長さが各セル集合体ユニット１００に対応した長さを有する絶縁部材５５０が介装され、ユニット接続板１５１（１５２）及びユニット集電板１２８（１３８）と押圧部材５００との間の絶縁を確保している。絶縁部材５５０は、セル集合体ユニット側がフェルト状のアルミナからなる絶縁材で押圧部材側が金属板から構成されている。
【００５９】
また、図２に示すセル集合体ユニット両側面と燃料電池容器２００の左右内壁面との間には、以下に説明する押圧部材５００と共に、燃料電池容器内に挿入収容される絶縁部材５５０が介装されている。絶縁部材５５０は、セル集合体ユニット側がフェルト状のアルミナからなる絶縁材５５１で押圧部材側が金属板５５２から構成されている（図１１参照）。
【００６０】
絶縁部材５５０は、より詳細には細長矩形状のステンレス鋼板の一方の面にフェルト状のアルミナシート（絶縁材）を当てて構成され、フェルトのアルミナシートがセル集合体ユニットに接すると共に、押圧部材５００をセル集合体挿入口から燃料電池容器内に挿入するときアルミナシートが捲れてしまうのをステンレス鋼板が防止している。
【００６１】
続いて、本発明の特徴的部分である押圧部材５００について図７に基づいて説明する。この押圧部材５００は、同図に示すように、弾性部材５１０とこれを挟む金属部材５２０からなる細長の押さえ板の形態を有している。弾性部材５１０は、本実施形態の場合アルミナでできたフェルト状の複数のクッション材５１１とこのクッション材５１１よりも硬いニッケルのフォーム材５１２からなる。金属部材５２０はステンレス鋼でできており、クッション材５１１及びフォーム材５１２を収容する深さの浅い細長矩形状で上部が開口した弾性体収容部５２１と、この弾性体収容部５２１の開口部に被せられて弾性部材５１０を弾性体収容部５２１と共に金属部材内部に収容するカバー部５２２を備えている。弾性体収容部５２１の底面には、所定間隔隔てて細長のステンレス鋼からなる起立片５２１ａがスポット溶接され、上述したクッション材５１１やフォーム材５１２をそれぞれ並べて収容できる区画部を画成するようになっている。なお、フォーム材５１２は、対向する起立部同士の幅狭領域に挟まれ、クッション材は、対向する起立部同士の幅広領域及びそれ以外の領域に収容されるようになっている。
【００６２】
カバー部５２２には幅方向両縁部に所定長さの折り曲げ部５２２ａが形成されている。そして、弾性体収容部５２１の幅方向側壁に形成された長孔５２１ｂと折り曲げ部に形成された孔５２２ｂを合致させてねじ止めして両者を固定するようになっている。
【００６３】
カバー部５２２には長手方向所定間隔隔てて幅方向に延在する細長の燃料ガス導通孔５２２ｇが形成されている。また、弾性体収容部５２１の底部にもカバー部５２２の燃料ガス導通孔５２２ｇと対応する部分に同様の燃料ガス導通孔５２１ｇが形成されている。また、弾性体収容部５２１の部分の長手方向一方の端部には、押圧部材５００を燃料電池容器内に抜き差しするための取っ手５２１ｈが備わっている。
【００６４】
押圧部材５００のセル集合体ユニット側には、上述したようにアルミナのフェルト状をなす絶縁材に金属板をあてた絶縁部材５５０が介在している。
【００６５】
続いて、上述した燃料電池の製造方法を図８乃至図１２に基づいて概略的に説明する。図８は、図１に示した燃料電池の燃料電池容器のみを一部破断して示す斜視図である。また、図９は、燃料電池の組み付け手順を示す工程図である。また、図１０は、図９に続いて燃料電池の組み付け手順を示す工程図である。また、図１１は、図１０に続いて燃料電池の組み付け手順を示す工程図である。また、図１２は、図１１に続いて燃料電池の組み付け手順を示す工程図である。
【００６６】
燃料電池を製造するに当たって、最初にセル集合体挿入ユニット側部分２１０を一部に有しかつ燃料供給口とセル集合体挿入部を除いて密封された容器の内部に発電室が形成された燃料電池容器２００を用意する（図８及び図９参照）。これと同時に、セル集合体ユニット１００に沿って配置される電気取り出し部３１０（３２０）の一部をなす電気取り出し延在部３１５（３２５）を用意する。この際、実際には下端部にセル側取り出し部３１１（３２１）を備えた電気取り出し延在部３１５（３２５）を支持板３３１（３４１）で支持された端部集電板３３２（３４２）にねじ締め等で固定しておく。
【００６７】
次いで、電気取り出し部３１０（３２０）の一部をセル集合体ユニット１００に取り付ける（図６参照）。この際、実際には電気取り出し部３１０（３２０）が取り付けられ、支持板３３１（３４１）で支持された端部集電板３３２（３４２）をセル集合体ユニット１００のユニット集電板１２８（１３８）の電極をなす部分にねじ締め等で取り付ける（図４及び図５参照）。
【００６８】
次いで、セル集合体ユニット１００及びこれに取り付けられた電気取り出し部３１０（３２０）の一部である電気取り出し延在部３１５（３２５）及びその下端部に備わったセル側取り出し部３１１（３２１）と電気的に接続した上述の端部集電板３３２（３４２）をセル集合体ユニット挿入側部分２１０のセル集合体ユニット挿入口２１１から燃料電池容器内に挿入収容する（図１０参照）。
【００６９】
これによって、電気取り出し延在部３１５（３２５）の外部側取り出し部３１３（３２３）との接続部３１６（３２６）が燃料電池容器２００のセル集合体ユニット挿入側部分２１０、具体的にはセル集合体ユニット挿入側部分２１０の上部にあるセル集合体ユニット挿入口２１１から燃料電池容器２００の内側下方に約５０ｍｍｍ程度の場所に位置する（図３参照）。なお、この際、上述したセル集合体ユニット１００を纏めたセル集合体ブロック１００Ａごとに燃料電池容器内に挿入しても良い。
【００７０】
次いで、セル集合体ユニット１００によって発電した電気をセル集合体ユニット１００から燃料電池容器２００の外部に取り出すロッド状の外部側取り出し部３１３（３２３）を燃料電池外側壁上部に設けたロッド挿通部２５２，２６２から燃料電池容器内に挿入する。そして、接続部３１６（３２６）において外部側取り出し部３１３（３２３）を電気取り出し延在部３１５（３２５）にねじを介して接続する（図１及び図３参照）。また、隣接するセル集合体ユニット同士の集電板の電気的接続を図る幅狭のユニット接続板１５１（１５２）をセル集合体ユニット１００間にあてる。また、隣接するセル集合体ブロック同士の集電板の電気的接続を図る幅広の接続板をセル集合体ブロック間にあてる。なお、各電気取り出し部の各電気取り出し延在部間は絶縁を図る必要があるので、そのままにしておく。
【００７１】
次いで、セル集合体ユニット同士の間に挟まれる絶縁部材５５０を燃料電池容器内に挿入収容する（図１１参照）。そして、セル集合体ユニットにアルミナのフェルト状をなす絶縁材５５１があたると共に、押圧部材５００との接触面側に金属板５５２をあてた状態で絶縁部材５５０を燃料電池容器のセル集合体ユニット挿入口から容器内に入れてセル集合体ブロックの側面周囲に位置決めする。これによって、隣接するセル集合体ユニット間を電気的に接続する幅狭の接続板、隣接するセル集合体ブロック間を電気的に接続する幅広の接続板、及び各電気取り出し部の電気取り出し延在部と各極側電気取り出し部がフェルト状のアルミナシートで覆われる。
【００７２】
次いで、押圧部材５００を燃料電池容器２００のセル集合体ユニット挿入口２１１から挿入して燃料電池容器内壁とセル集合体ユニット間の所定位置に押圧部材５００を介装させる（図１２参照）。この際、アルミナシートは金属板を介することで押圧部材５００の挿入によって捲れ上がることがない。
【００７３】
次いで、燃料電池容器のセルユニット挿入口に仕切り板を被せ、この発電室の上に燃焼室等を載せ、両者のシールを図った上でこれらの周囲を絶縁材で覆う。そして、燃料電池を試運転して発電室内を高温にする。燃料電池容器内の各接続板は、押圧部材の付勢力で集電板に押し付けられているので、この試運転により各アルミナシート及び各接続板は集電板に密着すると共に、電気取り出し部に当接するアルミナシートがこの電気取り出し部に密着する。即ち、押圧した状態で燃料電池容器内部の温度を９００℃程度まで高めることで集電板とニッケルでできた接続板やニッケルフォームが焼き付く。
【００７４】
上述した本実施形態に係る燃料電池の作用を以下に説明する。本実施形態に係る燃料電池は、燃料電池の発電室を構成する要素の一つである燃料電池容器が予め容器の形態をなしているので、セル集合体を燃料電池容器内に配置する前に燃料電池容器の密封性（シール性）を確認することができる。その結果、従来のようにセル集合体を燃料電池容器内に配置した後にシール性不良が発見されるようなことがなくなる。これによって、シール性不良が発見された際に燃料電池容器を切断破壊してセル集合体を取り出すような余分な作業を必要としなくなる。
【００７５】
しかも、本実施形態に係る燃料電池によると、セル集合体の周囲を側板や底板で囲ってこれらを溶接する場合に従来問題となっていたシール不良に伴う燃料電池容器の分解及び再組立を行う必要がなく、予め箱体形状をなす燃料電池容器を用いた場合に電気取り出し部の取り付けに必要なシール性が低下する大きめな取り付け孔を燃料電池容器の側壁に穿設する必要がない。
【００７６】
また、本実施形態に係る燃料電池は、複数の燃料電池セルを電気的に接続して構成されるセル集合体が発電室に配置され、発電室は、セル集合体挿入部を備えかつ燃料供給口とセル集合体挿入部を除いて密封されるように板材を予め互いに接合してなる燃料電池容器の内部に形成されている。そして、燃料電池は、セル集合体と板材との間に配置されセル集合体に向かう付勢力をセル集合体ユニットに加える押圧部材を備え、押圧部材は、燃料電池容器のセル集合体挿入部より挿入されて発電室に配置されている。このような押圧部材をセル集合体ユニットと燃料電池容器の板材との間に挿入することで、セル集合体ユニット同士を電気的に接続するのに十分な付勢力をセル集合体ユニットに加えることができる。
【００７７】
なお、上述した実施形態における各構成要素の材質、寸法、個数はあくまで一例として示したもので示したものであり、これらは本発明を逸脱しない範囲で上述した実施形態とは異なる材質、寸法、個数とすることができることは言うまでもない。
【００７８】
即ち、ここで言う押圧部材内の弾性体は、上述した実施形態の材料に限らず無機系多孔質、有機系多孔質、板バネ等を用いることが可能である。
【００７９】
また、上述した実施形態は異なり絶縁部材とセル集合体ユニット又はセル集合体ブロックに絶縁部材を重ねた状態で燃料電池容器のユニット挿入口から同時に挿入しても良い。
【００８０】
また、押圧部材の下端部にテーパを付けて押圧部材を燃料電池容器の内壁部と絶縁部材との間に挿入し易くしても良い。
【００８１】
また、上述の実施形態ではセルを複数本電気的かつ構造的に束ねたセル集合体ユニットを燃料電池容器に挿入する場合について説明したが、従来技術で説明した複数のセルを束ねた状態で加熱して電気的かつ構造的に接続したセル集合体を本発明の燃料電池容器に収容する場合にも本発明を適用可能である。
【００８２】
このような押圧部材をセル集合体と燃料電池容器の板材との間に挿入することで、セル集合体に向かう付勢力を生じさせる。これによって、セル集合体同士のみならずセル集合体を構成する燃料電池セル間の電気的導通をも確保することができる。
【符号の説明】
【００８３】
１００    セル集合体ユニット（セル集合体）
１００Ａ    セル集合体ブロック
１１０    （燃料電池）セル
１１０ａ    インターコネクタ
１１０ｂ    ニッケルフォーム
１２０    フレーム
１２５，１２６    側板
１２７    接続板
１２８    ユニット集電板
１３１，１３２    絶縁材
１３７    接続板
１３８    ユニット集電板
１４１    第１セル接続板
１４２    第２セル接続板
１５１，１５２    ユニット接続板
２００    燃料電池容器
２０１    リブ
２１０    セル集合体ユニット挿入側部分
２１１    セル集合体ユニット挿入口
２２１    支持脚
２２２    平面部
２２２ａ    燃料電池取り付け孔
２３１    分散板
２５２    ロッド挿通部
２５６    断熱材
２６１    ガス供給部
２６２    ロッド挿通部
３１０    （陽極側）電気取り出し部
３１１    セル側取り出し部
３１３    外部側取り出し部
３１５    （陽極側）電気取り出し延在部
３１６    接続部
３２０    （陰極側）電気取り出し部
３２１    セル側取り出し部
３２３    外部側取り出し部
３２５    （陰極側）電気取り出し延在部
３２６    接続部
３３１    支持板
３３２    端部集電板
３３２ａ    スリット
３４１    支持板
３４２    端部集電板
３４２ａ    スリット
５００    押圧部材
５１０    弾性部材
５１１    クッション材
５１２    フォーム材
５２０    金属部材
５２１    弾性体収容部
５２１ａ    起立片
５２１ｂ    長孔
５２１ｇ    燃料ガス導通孔
５２１ｈ    取っ手
５２２    カバー部
５２２ａ    折り曲げ部
５２２ｂ    孔
５２２ｇ    燃料ガス導通孔
５５０    絶縁部材
５５１    絶縁材
５５２    金属板
【図１】
2010177013.tif 000003
【図２】
2010177013.tif 000004
【図３】
2010177013.tif 000005
【図４】
2010177013.tif 000006
【図５】
2010177013.tif 000007
【図６】
2010177013.tif 000008
【図７】
2010177013.tif 000009
【図８】
2010177013.tif 000010
【図９】
2010177013.tif 000011
【図１０】
2010177013.tif 000012
【図１１】
2010177013.tif 000013
【図１２】
2010177013.tif 000014