(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化剤ガスと燃料ガスとを作動温度環境下の電池室内の外周面に単電池膜を成膜してなるセルチューブに供給することにより、上記酸化剤ガスと燃料ガスとを電気化学的に反応させて電力を得るようにした円筒型固体電解質燃料電池モジュールにおいて、
断熱材で包囲されたモジュール本体と、
該モジュール本体内に配された天板及び管板と、
上記天板と管板との間を燃料室とし、
上記管板を貫通し、上記燃料室内に両端の開口部を臨むように設けた複数のセルチューブからなる反応管とを具備してなり、
上記燃料室内において上記セルチューブの燃料ガスの供給側と排出側とを一本又は複数本ごとに仕切る仕切り部材を有し、一本又は複数本のセルチューブの燃料ガスの入口端から燃料を供給すると共に、該一本又は複数本のセルチューブの燃料ガスの出口端から排出された燃料ガスを、次の一本又は複数本のセルチューブの燃料ガスの入口端へ供給して、順次、上記各セルチューブへ燃料ガスを連続的に供給しつつ発電することを特徴とする円筒型固体電解質燃料電池モジュール。
【請求項２】
請求項１において、上記セルチューブがＵ字型であり、上記反応管は上記電池室内で連続的に折り返した構造を有することを特徴とする燃料電池モジュール。
【請求項３】
請求項２において、上記セルチューブにおけるＵ字管部分にも上記単電池膜が形成されていることを特徴とする燃料電池モジュール。
【請求項４】
酸化剤ガスと燃料ガスとを作動温度環境下の電池室内の外周面に単電池膜を成膜してなるセルチューブに供給することにより、上記酸化剤ガスと燃料ガスとを電気化学的に反応させて電力を得るようにした円筒型固体電解質燃料電池モジュールにおいて、
断熱材で包囲されたモジュール本体と、
該モジュール本体内に配された天板及び管板と、
上記天板と管板との間を燃料室とし、
上記管板を貫通し、上記燃料室内に一端の開口部を臨むように複数のセルチューブを設けると共に、該複数のセルチューブの他端の開口部を連通部材で連結し、
上記燃料室内において上記セルチューブの燃料ガスの供給側と排出側とを一本又は複数本ごとに仕切る仕切り部材を有し、一本又は複数本のセルチューブの燃料ガスの入口端から燃料を供給し、上記連通部材を介して連結された一本又は複数本のセルチューブの燃料ガスの出口端から排出された燃料ガスを、次の一本又は複数本のセルチューブの燃料ガスの入口端へ供給して、順次、上記各セルチューブへ燃料ガスを連続的に供給しつつ発電することを特徴とする円筒型固体電解質燃料電池モジュール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モジュール出力密度の向上を図る円筒型固体電解質燃料電池モジュールに関する。
【０００２】
【背景技術】
従来の円筒型固体電解質燃料電池モジュールの概略構造を図８に示す。
【０００３】
図８に示すように、断熱材で包囲されたモジュール本体０１の内には、天板０２，上部管板０３及び下部管板０４が配設され、下部管板０４の下方には、電池室０１ａが形成されている。
一方、モジュール本体０１の天板０２と上部管板０３との間には、燃料供給室０５が形成されている。また、上部管板０３と下部管板０４の間には、燃料排出室０６が形成されている。
上記燃料供給室０５の天板０２には、当該燃料供給室０５とモジュール本体０１の外部とを連通する外側管０７が当該モジュール本体０１を貫通して連結されている。この外側管０７の内側には、上記燃料排出室０６と当該モジュール本体０１の外部とを連通するように下部管板０４を貫通する内側管０８が配設されている。
なお、前記外側管０７の下端部分には、Ｎｉ系の触媒を配設して、燃料ガスの改質をするようにしている。
【０００４】
上記下部管板０４には、外周面に単電池膜（図示せず）を成膜してなるセルチューブ０１０が、上端を燃料排出室０６内に位置させると共に下方寄りをモジュール本体０１の電池室０１ａ内に位置させるようにして貫通支持されている。
セルチューブ０１０の内側には、当該セルチューブ０１０の内部下方側と燃料供給室０５内とを連通させるように上部管板０３を貫通する燃料注入管０１１が配設されている。
【０００５】
前記案内管０１１の内側には、上端を燃料供給室０５に位置させると共に下端をセルチューブ０１０の下端近傍に位置させた集電棒０１２が配設されている。該集電棒０１２の下端は、前記単電池膜と電気的に接続すると共にセルチューブ０１０の下端を閉塞する集電部材０１３に連結している。該集電棒０１２の上端は、ニッケル製の集電部材０１３および導電棒０１４を介してモジュール本体０１の外部へ電気的に接続されている。
一方、セルチューブ０１０の上端には、前記単電池膜と電気的に接続する集電コネクタ０１５が取り付けられており、当該集電コネクタ０１５は、他のセルチューブ０１と当該集電コネクタ（Ｎｉフェルト）０１５を介して並列に接続されている。また、セルチューブの上端及び下端の装着向きにより直列つなぎとしている。
【０００６】
前記モジュール本体０１の電池室０１ａの下部には、多孔質のセラミックス製の仕切板０１６が設けられている。該仕切板０１６の下方には、当該仕切板０１６を介して上記電池室０１ａと連通する空気予熱室０１７が設けられている。
該空気予熱室０１７には、モジュール本体０１の外部と連通する空気供給管０１８が接続している。また、モジュール本体０１の電池室０１ａの内部には、空気排出管０１９の一端側が位置している。この空気排出管０１９は、他端側がモジュール本体０１の外側に位置し、中程部分が前記空気予熱室０１７の内部を通過するように配設されて、熱交換されている。
【０００７】
このような構造をなす円筒型固体電解質燃料電池モジュールの作用を次に説明する。
【０００８】
モジュール本体０１の電池室０１ａ内を作動温度（約９００〜１０００℃）に加熱し、外側管０７から水素などの燃料ガス０２０を供給すると共に、空気供給管０１８から酸化剤ガスである空気０２１を供給する。
外側管０７を介して供給された燃料ガス０２０は、燃料供給室０５から注入管０１１を介してセルチューブ０１０下端側までに流入する。
一方、空気予熱室０１７を介して仕切板０１６を通過した空気０２１が電池室０１ａ内に流入する。
【０００９】
前記燃料０２０がセルチューブ０１０の多孔質性の基体管を透過して図示しない単電池膜に供給され、前記空気（酸素）０２１が単電池膜に接触すると、該単電池膜が水素と空気（酸素）とを電気化学的に反応させて電力を発生させ、当該電力が集電部材０１３，導電棒０１４を介して外部へ送り出されるようになっている。
【００１０】
なお、発電に供された後の残燃料ガス０２２は、セルチューブ０１０の上端から燃料排出室０６内に流入し、内側管０８を介して外部に排出される一方、発電に供された後の残空気０２３は、空気排出管０１９を介して外部に排出される。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
前述したような円筒型固体電解質燃料電池モジュールでは、作動温度が高温（９００〜１１００℃近傍）であるので、モジュール本体０１内に配設された天板０２，上部管板０３及び下部管板０４の材質は耐熱合金で作製する必要がある。これは注入管０１１等の燃料供給・排出管はセラミックス製であるので、脆弱であり、温度変化があっても割れやヒビが入らないように、長期間に亙って健全性を保持する必要があるからである。
【００１２】
また、天板０２，上部管板０３及び下部管板０４は歪み等が生じないように、耐久性を考慮して厚くせざるを得なかったので、さらに製造コストが向上することとなっている。
【００１３】
そこで、本発明は、上記問題に鑑み、モジュール構造を簡略化し、モジュール構成部材を減らすと共に、製造コストの低減化及び出力密度の向上を図った燃料電池モジュールを提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
前述した課題を解決する［請求項１］の発明は、酸化剤ガスと燃料ガスとを作動温度環境下の電池室内の外周面に単電池膜を成膜してなるセルチューブに供給することにより、上記酸化剤ガスと燃料ガスとを電気化学的に反応させて電力を得るようにした円筒型固体電解質燃料電池モジュールにおいて、
断熱材で包囲されたモジュール本体と、
該モジュール本体内に配された天板及び管板と、
上記天板と管板との間を燃料室とし、
上記管板を貫通し、上記燃料室内に両端の開口部を臨むように設けた複数のセルチューブからなる反応管とを具備してなり、
上記燃料室内において上記セルチューブの燃料ガスの供給側と排出側とを一本又は複数本ごとに仕切る仕切り部材を有し、一本又は複数本のセルチューブの燃料ガスの入口端から燃料を供給すると共に、該一本又は複数本のセルチューブの燃料ガスの出口端から排出された燃料ガスを、次の一本又は複数本のセルチューブの燃料ガスの入口端へ供給して、順次、上記各セルチューブへ燃料ガスを連続的に供給しつつ発電することを特徴とする。
【００１６】
［請求項２］の発明は、請求項１において、上記セルチューブがＵ字型であり、上記反応管は上記電池室内で連続的に折り返した構造を有することを特徴とする。
また、［請求項３］の発明は、請求項２において、上記セルチューブにおけるＵ字管部分にも上記単電池膜が形成されていることを特徴とする。
【００１７】
［請求項４］の発明は、酸化剤ガスと燃料ガスとを作動温度環境下の電池室内の外周面に単電池膜を成膜してなるセルチューブに供給することにより、上記酸化剤ガスと燃料ガスとを電気化学的に反応させて電力を得るようにした円筒型固体電解質燃料電池モジュールにおいて、
断熱材で包囲されたモジュール本体と、
該モジュール本体内に配された天板及び管板と、
上記天板と管板との間を燃料室とし、
上記管板を貫通し、上記燃料室内に一端の開口部を臨むように複数のセルチューブを設けると共に、該複数のセルチューブの他端の開口部を連通部材で連結し、
上記燃料室内において上記セルチューブの燃料ガスの供給側と排出側とを一本又は複数本ごとに仕切る仕切り部材を有し、一本又は複数本のセルチューブの燃料ガスの入口端から燃料を供給し、上記連通部材を介して連結された一本又は複数本のセルチューブの燃料ガスの出口端から排出された燃料ガスを、次の一本又は複数本のセルチューブの燃料ガスの入口端へ供給して、順次、上記各セルチューブへ燃料ガスを連続的に供給しつつ発電することを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明による燃料電池モジュールの実施の形態を以下に説明するが、本発明はこれらの実施の形態に限定されるものではない。
【００１９】
［第１の実施の形態］
本発明の第１の実施の形態を図１及び図２を用いて説明する。
図１は燃料電池モジュールの概略図であり、図２は該モジュール内に配されるＵ字型セルチューブの概略図である。
図１に示すように、本実施の形態にかかる燃料電池モジュールは、燃料ガス（例えば水素）と酸化剤ガス（例えば空気）とを作動温度環境下の電池室内の外周面に単電池膜を成膜してなるセルチューブに供給することにより、上記酸化剤ガスと燃料ガスとを電気化学的に反応させて電力を得るようにした円筒型固体電解質燃料電池モジュールにおいて、断熱材で包囲されたモジュール本体１０と、該モジュール本体１０内に配された天板１１及び管板１２と、上記天板１１と管板１２との間に構成される燃料室１３と、上記管板１２を貫通し、上記燃料室１３内に両端の開口部１５ａ，１５ｂを臨むように設けた複数のセルチューブ１５からなる反応管と、上記モジュール本体１０の一端側から燃料２０を導入する燃料導入管１６と、他端側から未反応の燃料２１を排出する燃料排出管１７と、供給する燃料ガス２０の供給側と排出側とを仕切る仕切り部材１８と、上記モジュール本体１０の下端側に設けられ一端側から空気２２を導入する空気導入管１９と、他端側から排空気２３を排出する空気排出管２０とを具備してなるものである。
本発明では、従来のようにセルチューブ内に燃料を供給する燃料注入管を用いることなく、供給された燃料を連続して供給するようにしたものである。
【００２０】
なお、図１においては、説明のために、セルチューブは２本としているが、所定の発電レベルまで達するように、モジュール本体１１内に複数のセルチューブを適宜配している。
【００２１】
ここで、上記燃料室１３はセルチューブ内に燃料を供給する機能とセルチューブから燃料を排出する機能とを併用している。
なお、本発明で燃料供給側とは燃料室１３に上方から燃料を流通させて反応管で反応させる側をいい、燃料排出側とは燃料室１３に下方から燃料を流通させて反応管で反応させる側をいう。
【００２２】
上記燃料室１３内には、当該燃料室１３とモジュール本体１０の外部とを連通する燃料導入管１６が連結されている。この燃料導入管１６の内側には、上記連続して形成された反応管の最終端からから未反応の燃料２１を排出する燃料排出管１７が内側管として配設されている。
なお、燃料ガスの水素を改質反応により供給する場合には、上記燃料導入管１６内に触媒（例えばＮｉ系の触媒等）を内設するようにすればよい。
【００２３】
以下、本実施の形態のモジュール構造を詳細に説明する。
上記管板１２には、外周面に単電池膜（図示せず）を成膜してなるセルチューブ１５が、両端開口１５ａ，１５ｂを上記燃料室１３内に臨むように位置させると共に、下方側のＵ字管１５ｃを電池室１１ａ内に位置させるようにして貫通支持されている。
【００２４】
上記セルチューブ１５の燃料供給端側の最初の開口１５ａは、前記単電池膜と電気的に接続するニッケル製の集電フェルト２５ａおよび導電棒２５ｂを介してモジュール本体１０の外部へ電気的（正極側）に接続されている。
一方、上記燃料が排出・供給されるセルチューブ１５の開口部には、前記単電池膜と電気的に接続する集電コネクタ２６が取り付けられており、当該集電コネクタ２６は、隣接する他のセルチューブ１５と当該集電コネクタ２６を介して直列に接続されている。
また、上記セルチューブ１５の燃料排出端側の最後の開口１５ｂは、前記単電池膜と電気的に接続するニッケル製の集電フェルト２５ａおよび導電棒２５ｂを介してモジュール本体１０の外部へ電気的（負極側）に接続されている。
【００２５】
前記モジュール本体１０の電池室１０ａの下部には、多孔質のセラミックス製の仕切板２７が設けられている。該仕切板２７の下方には、当該仕切板２７を介して上記電池室１０ａと連通する空気予熱室２８が設けられている。
該空気予熱室２８には、モジュール本体１０の外部と連通する空気供給管１９が接続している。また、モジュール本体１０の電池室１０ａの内部には、空気排出管２０の一端側が位置している。この空気排出管２０は、他端側がモジュール本体１０の外側に位置し、中程部分が前記空気予熱室２８の内部を通過するように配設されて、熱交換されている。
【００２６】
上記供給する燃料ガス２０の供給側と排出側とを仕切る仕切り部材１８は、連続的に形成された反応管内に供給する燃料２０を連続的に供給するためのものであり、排出された燃料が次のセルチューブ内に順次供給するようにしている。
【００２７】
図２はセルチューブ１５の概略図である。
図２に示すように、セルチューブ１５は、基体管３１と該基体管３１の表面に設けた燃料極３２と、該燃料極３２の表面に設けた酸素イオン電動製の電解質３３と、該電解質３３の表面に設けた空気極３４とを単電池膜３５とし、これらをインタコネクタ３６を介在させつつ成膜してなるものである。
セルチューブ１５の下端側の最終端のインタコネクタ３６にはリード膜３７が設けられている。また該リード膜３７の外側には機密性の気密膜３９が成膜されている。
また、基体管３１の他端部にはＵ字管４０が接合部４１で接合されている。
該Ｕ字管４０は上記基体管同材質又は集電性を付与した材質とし、その外側にインタコネクタ３６と同材質の集電膜４２及び気密性を保持する気密膜４３が成膜されている。
【００２８】
なお、Ｕ字管にも単電池膜３５を形成して、発電密度を向上させるようにしてもよい。
【００２９】
このような構造をなす円筒型固体電解質燃料電池モジュールの作用を次に説明する。
【００３０】
モジュール本体１０の電池室１０ａ内を作動温度（約９００〜１０００℃）に加熱し、燃料導入管１６から水素などの燃料ガス２０を供給すると共に、空気供給管１９から酸化剤ガスである空気２２を供給する。
燃料導入管１６を介して供給された燃料ガス２０は、燃料室１３に開口する開口部１５ａからセルチューブ１５内に流入する。
セルチューブ１５内に流入した燃料ガスは反応に供され他端の開口部１５ｂから排出し、隣接する開口部１５ａからセルチューブ１５内に流入する。
最終セルチューブまで供給された燃料ガスは排出管１７から外部へ排出される。
なお、この二重管構造により、供給される燃料ガス２０は予熱がなされる。
【００３１】
なお、燃料導入管１６内に触媒を配して燃料ガスを改質して水素を発生させる場合には、導入するガスとして、メタン，プロパン等のガスを用いることができる。
【００３２】
前記燃料２０がセルチューブ１５の多孔質性の基体管を透過して図示しない単電池膜に供給され、前記空気（酸素）２２が単電池膜に接触すると、該単電池膜が水素と空気（酸素）とを電気化学的に反応させて電力を発生させ、当該電力が集電部材２５ａ，導電棒２５ｂを介して外部へ送り出されるようになっている。
【００３３】
なお、発電に供された後の排空気２３は、空気排出管２４を介して外部に排出される。
【００３４】
本実施の形態によれば、従来のような円筒型燃料電池のセルチューブでは必須であった燃料あるいは空気の注入管が不要となり、モジュール構成部材の省力化を図ることができる。
また、この省力化の結果、シール部品及び集電部品の点数が半減する。
また、燃料又は空気の注入管を支持するための耐高温性の高価な支持管板が不要となり、モジュールの制作費が低減する。
また、従来は注入管とセルチューブとの二重構造であったので、管板を厚くして歪みの発生による接触等を防止していたが、本発明では注入管が不要となる結果、単に管板にセルチューブを支持することでよいので、管板の厚さを従来よりも薄くすることができる。
さらに、セルチューブの装着密度も向上させることができるので、モジュール全体の出力密度の向上を図ることができる。
【００３５】
［第２の実施の形態］
本発明の第２の実施の形態を図３乃至図６を用いて説明する。
図３は燃料電池モジュールの概略斜視図であり、図４はそのＡ矢視図、図５はそのＢ矢視図及び図６は図５のＣ−Ｃ断面図、図７は該モジュール内に配されるセルチューブの概略図である。
上述した第１の実施の形態ではセルチューブの下端側をＵ字管で連結して連続した反応管を構成したが、本実施の形態ではＵ字管を用いる代わりに燃料連通部材を設けて燃料ガスを連続的に供給するようにしたものである。なお、本実施の形態ではモジュール構造は省略する。
【００３６】
図３乃至図５に示すように、本実施の形態においては、図示しないモジュール本体内には天板１１及び管板１２が配設されており、上記天板１１と管板１２との間を燃料室１３としている。
上記管板１２には、該管板１２を貫通し、上記燃料室１３内に両端の開口部５０ａ，５０ｂを臨むように設けた複数のセルチューブ５０が押さえリング５１ａ及びナット５１ｂ等の締結手段５１を介して設けられている。
なお、上記セルチューブ５０の周囲には気密性の接合膜５２を介してジルコニア等の緻密体のシール部材５３が設けられている。
【００３７】
本実施の形態では、燃料を下方に供給しつつ反応させる供給側のセルチューブ５０を３本及び、燃料を上方に供給しつつ反応させる排出側のセルチューブ５０を３本を１単位としてユニットを構成し、これらを複数ユニットがモジュール本体内に設置しているが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００３８】
また、上記天板１１と管板１２との間を燃料室１３内に、供給する燃料ガス２０を供給側と排出側とに仕切る仕切り部材１８が天板１１から垂下されており、管板１２側にはシール部材５５を設けて、燃料供給側と燃料排出側とを仕切るようにしている。
【００３９】
なお、電池室１０ａ内側には断熱材５６が設けられており、電池室の高温状態を保持している。
【００４０】
また、上記セルチューブ５０の下端側には、隣接するセルチューブ５０，５０同士を下端側で一体的に連通するシールキャップ５７が設けられている。
【００４１】
上記シールキャップ５７内のセルチューブ５０の下端部には、中心に集電棒５８を配すると共に複数の燃料通過孔５９を有する多孔質体の導電性の集電部材６０がＮｉ集電部材６１と共に装着されている。
そして、集電棒５８はシールキャップ５７に配された導電棒６２によりこれらを電気的に連結している。
また、隣接するセルチューブ５０，５０同士をシールするために機密性の接合膜５２を介してジルコニア等の多孔質体のシール部材６３が設けられている。
なお、セルチューブ５０，５０同士の上端側には、集電キャップ６０が設けられており、集電している。
【００４２】
図７はセルチューブ５０の概略図である。
図７に示すように、セルチューブ５０は、基体管３１と該基体管３１の表面に設けた燃料極３２と、該燃料極３２の表面に設けた酸素イオン電動製の電解質３３と、該電解質３３の表面に設けた空気極３４とを単電池膜３５とし、これらをインタコネクタ３６を介在させつつ横縞状に成膜してなるものである。
セルチューブ５０の下端側の最終端のインタコネクタ３６にはリード膜３７が設けられている。該リード膜３７の外周側には気密性を保持する気密膜４３が成膜されており、基体管３１の端部内側にはリード膜３７と電気的に接続する集電膜４２が成膜されている。
【００４３】
このような構造をなす円筒型固体電解質燃料電池モジュールの作用を次に説明する。
【００４４】
図示しない燃料供給管から供給された燃料ガス２０は、燃料室１３に開口する開口部５０ａからセルチューブ５０内に流入する。
セルチューブ５０内に流入した燃料ガスは反応に供され、セルチューブ５０の下端まで到達した燃料は、シールキャップ５２内で折り返され、セルチューブ５０内を上昇し、開口部５０ｂから燃料室１３内に排出される。次いで隣接するセルチューブ５０内に順次下流側のセルチューブ５０内に供給され、発電に供される。
そして、最終のセルチューブ５０まで供給された未反応の燃料ガスは排出管を介して外部へ排出される。
【００４５】
本実施の形態によれば、従来のような円筒型燃料電池のセルチューブでは必須であった燃料あるいは空気の注入管が不要となり、モジュール構成部材の省力化を図ることができる。
また、この省力化の結果、シール部品及び集電部品の点数が半減する。
また、燃料又は空気の注入管を支持するための耐高温性の高価な支持管板が不要となり、モジュールの制作費が低減する。
また、第１の実施の形態と異なりＵ字管を接合することなく、現状で使用している円筒管のセルチューブを使用できる。
従来は注入管とセルチューブとの二重構造であったので、管板を厚くして歪みの発生による接触等を防止していたが、本発明では注入管が不要となる結果、単に管板にセルチューブを支持することでよいので、管板の厚さを従来よりも薄くすることができる。
さらに、セルチューブの装着密度も向上させることができるので、モジュール全体の出力密度の向上を図ることができる。
【００４６】
本発明では、燃料供給をセルチューブ内にし、空気の供給をセルチューブ外としたが、本発明はこれに限定されず、空気供給をセルチューブ内にし、燃料の供給をセルチューブ外とする逆の構成としてもよい。
【００４７】
【発明の効果】
以上述べたように、［請求項１］の発明によれば、酸化剤ガスと燃料ガスとを作動温度環境下の電池室内の外周面に単電池膜を成膜してなるセルチューブに供給することにより、上記酸化剤ガスと燃料ガスとを電気化学的に反応させて電力を得るようにした円筒型固体電解質燃料電池モジュールにおいて、断熱材で包囲されたモジュール本体と、該モジュール本体内に配された天板及び管板と、上記天板と管板との間を燃料室とし、上記管板を貫通し、上記燃料室内に両端の開口部を臨むように設けた複数のセルチューブからなる反応管とを具備してなるので、従来のような円筒型燃料電池のセルチューブでは必須であった燃料あるいは空気の注入管が不要となり、モジュール構成部材の省力化を図ることができる。また、この省力化の結果、シール部品及び集電部品の点数が半減する。また、燃料又は空気の注入管を支持するための耐高温性の高価な支持管板が不要となり、モジュールの制作費が低減する。さらに、セルチューブの装着密度も向上させることができるので、モジュール全体の出力密度の向上を図ることができる。
また、上記燃料室内において上記セルチューブの燃料ガスの供給側と排出側とを一本又は複数本ごとに仕切る仕切り部材を有し、一本又は複数本のセルチューブの燃料ガスの入口端から燃料を供給すると共に、該一本又は複数本のセルチューブの燃料ガスの出口端から排出された燃料ガスを、次の一本又は複数本のセルチューブの燃料ガスの入口端へ供給して、順次、上記各セルチューブへ燃料ガスを連続的に供給しつつ発電することにより、セルチューブの装着密度も向上させることができるので、モジュール全体の出力密度の向上を図ることができる。また、排出された燃料が次のセルチューブ内に順次供給するようにして、連続的に形成された反応管内に供給する燃料を連続的に供給することができる。
【００４９】
［請求項２］の発明は、請求項１において、上記セルチューブがＵ字型であり、上記反応管は上記電池室内で連続的に折り返した構造を有するので、従来のような円筒型燃料電池のセルチューブでは必須であった燃料あるいは空気の注入管が不要となり、モジュール構成部材の省力化を図ることができ、また［請求項３］の発明は、請求項２において、上記セルチューブにおけるＵ字管部分にも発電膜を形成することでモジュール全体の出力密度の向上を図ることができる。
【００５０】
［請求項４］の発明は、酸化剤ガスと燃料ガスとを作動温度環境下の電池室内の外周面に単電池膜を成膜してなるセルチューブに供給することにより、上記酸化剤ガスと燃料ガスとを電気化学的に反応させて電力を得るようにした円筒型固体電解質燃料電池モジュールにおいて、
断熱材で包囲されたモジュール本体と、
該モジュール本体内に配された天板及び管板と、
上記天板と管板との間を燃料室とし、
上記管板を貫通し、上記燃料室内に一端の開口部を臨むように複数のセルチューブを設けると共に、該複数のセルチューブの他端の開口部を連通部材で連結し、
上記燃料室内において上記セルチューブの燃料ガスの供給側と排出側とを一本又は複数本ごとに仕切る仕切り部材を有し、一本又は複数本のセルチューブの燃料ガスの入口端から燃料を供給し、上記連通部材を介して連結された一本又は複数本のセルチューブの燃料ガスの出口端から排出された燃料ガスを、次の一本又は複数本のセルチューブの燃料ガスの入口端へ供給して、順次、上記各セルチューブへ燃料ガスを連続的に供給しつつ発電するので、Ｕ字管を接合することなく、現状で使用している円筒管のセルチューブを使用できる。また、Ｕ字管よりもセルチューブの充填密度を向上させることができ、モジュール全体の出力密度の向上を図ることができる。更に、排出された燃料が次のセルチューブ内に順次供給するようにして、連続的に形成された反応管内に供給する燃料を連続的に供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態にかかる燃料電池モジュールの概略図である。
【図２】モジュール内に配されるＵ字型セルチューブの概略図である。
【図３】図３は燃料電池モジュールの概略斜視図である。
【図４】図３のＡ矢視図である。
【図５】図３のＢ矢視図である。
【図６】図５のＣ−Ｃ断面図である。
【図７】セルチューブの概略図である。
【図８】従来技術の燃料電池モジュールの概略図である。
【符号の説明】
１０  モジュール本体
１１  天板
１２  管板
１３  燃料室
１５ａ，１５ｂ  開口部
１５  セルチューブ
１６  燃料導入管
１７  燃料排出管
１８  仕切り部材
１９  空気導入管
２０  燃料
２１  未反応の燃料
２２  空気
２３  排空気
２４  空気排出管
２５ａ  集電フェルト
２５ｂ  導電棒
２６  集電コネクタ
２７  仕切板
２８  空気予熱室
５０ａ，５０ｂ  開口部
５０  セルチューブ
５２  気密性の接合膜
５３  シール部材
５５  シール部材
５７  シールキャップ
５８  集電棒
５９  燃料通過孔
６０  シール部材
６１  Ｎｉ集電部材
６２  導電棒
６３  シール部材
３１  基体管
３２  燃料極
３３  電解質
３４  空気極
３５  インタコネクタ
３７  リード膜
３９  気密膜
４０  Ｕ字管
４１  接合部
４２  集電膜
４３  気密膜
【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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