(57)【要約】【課題】セルスタックの温度分布を均一に近づけることが可能な燃料電池モジュールおよびそれを具備する燃料電池装置を提供する。【解決手段】  柱状の燃料電池セル３を複数個立設してなるセルスタック５と、燃料電池セル３の配列方向ｘに沿ってセルスタック５の側面側に並設された断熱部材１６とを収納容器に収納してなり、断熱部材１６は、燃料電池セル３の配列方向ｘにおけるセルスタック５の中央部に対向する中央部側断熱部１６ａと、配列方向ｘにおけるセルスタック５の両端部に対向し、中央部側断熱部１６ａよりも熱伝導率が低い両端部側断熱部１６ｂとを具備してなることを特徴とする。【選択図】  図３
2014191905.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
柱状の燃料電池セルを複数個立設してなるセルスタックと、前記燃料電池セルの配列方向に沿って前記セルスタックの側面側に並設された断熱部材とを収納容器に収納してなり、前記断熱部材は、前記燃料電池セルの配列方向における前記セルスタックの中央部に対向する中央部側断熱部と、前記配列方向における前記セルスタックの両端部に対向し、前記中央部側断熱部よりも熱伝導率が低い両端部側断熱部とを具備してなることを特徴とする燃料電池モジュール。
【請求項２】
柱状の燃料電池セルを複数個立設してなるセルスタックと、前記燃料電池セルの配列方向に沿って前記セルスタックの側面側に並設された断熱部材とを収納容器に収納してなり、前記断熱部材は、前記セルスタックの上端部に対向する上端部側断熱部と、前記セルスタックの下端部に対向し、前記上端部側断熱部よりも熱伝導率が低い下端部側断熱部とを具備してなることを特徴とする燃料電池モジュール。
【請求項３】
柱状の燃料電池セルを複数個立設してなるセルスタックと、前記燃料電池セルの配列方向に沿って前記セルスタックの側面側に並設された断熱部材とを収納容器に収納してなり、前記断熱部材は、前記セルスタックの側面に対向する外側断熱部と、該外側断熱部の前記セルスタック側に設けられた金属板と、該金属板の前記セルスタック側に設けられた内側断熱部とを具備してなるとともに、前記金属板の上端部および下端部が、前記セルスタックの上端部および下端部に対向するように露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４】
請求項１乃至３のうちいずれかに記載の燃料電池モジュール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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、収納容器内に複数個の柱状の燃料電池セルを収納してなる燃料電池モジュールおよびそれを具備する燃料電池装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、次世代エネルギーとして、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マニホールドに固定し、それを収納容器内に収納してなる燃料電池モジュールが種々提案されている。
【０００３】
そのような燃料電池モジュールとしては、例えば、直方体状の収納容器内に設けられた発電室内に、燃料電池セルを複数個並設し電気的に直列に接続してマニホールドに固定してなるセルスタックを収納したものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
ところで、発電に伴い、セルスタックに熱が生じるが、発電により生じた熱はセルスタックから放熱されるため、その放熱を抑制すべく、セルスタックを挟むように断熱部材が配置されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−５９３７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特に燃料電池セルを複数個並設し電気的に直列に接続してなるセルスタックにおいては、セルスタックを構成する燃料電池セルの配列方向の両端部に位置する燃料電池セルは放熱しやすいが、燃料電池セルの配列方向の中央部に位置する燃料電池セルは放熱しにくいため、セルスタック全体として中央部の温度が高く、両端部の温度が低いという不均一な温度分布を生じていた。
【０００７】
また、熱は下方から上方に移動し、上部にこもりやすいため、燃料電池セルの上端部では、下端部よりも高温となる傾向があり、燃料電池セルの上下で不均一な温度分布を生じていた。
【０００８】
本発明は、セルスタックの温度分布を均一に近づけることが可能な燃料電池モジュールおよびそれを具備する燃料電池装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の燃料電池モジュールは、柱状の燃料電池セルを複数個立設してなるセルスタックと、前記燃料電池セルの配列方向に沿って前記セルスタックの側面側に並設された断熱部材とを収納容器に収納してなり、前記断熱部材は、前記燃料電池セルの配列方向における前記セルスタックの中央部に対向する中央部側断熱部と、前記配列方向における前記セルスタックの両端部に対向し、前記中央部側断熱部よりも熱伝導率が低い両端部側断熱部とを具備してなることを特徴とする。
【００１０】
本発明の燃料電池モジュールは、柱状の燃料電池セルを複数個立設してなるセルスタックと、前記燃料電池セルの配列方向に沿って前記セルスタックの側面側に並設された断熱部材とを収納容器に収納してなり、前記断熱部材は、前記セルスタックの上端部に対向す
る上端部側断熱部と、前記セルスタックの下端部に対向し、前記上端部側断熱部よりも熱伝導率が低い下端部側断熱部とを具備してなることを特徴とする。
【００１１】
本発明の燃料電池モジュールは、柱状の燃料電池セルを複数個立設してなるセルスタックと、前記燃料電池セルの配列方向に沿って前記セルスタックの側面側に並設された断熱部材とを収納容器に収納してなり、前記断熱部材は、前記セルスタックの側面に対向する外側断熱部と、該外側断熱部の前記セルスタック側に設けられた金属板と、該金属板の前記セルスタック側に設けられた内側断熱部とを具備してなるとともに、前記金属板の上端部および下端部が、前記セルスタックの上端部および下端部に対向するように露出していることを特徴とする。
【００１２】
本発明の燃料電池装置は、上記した燃料電池モジュールを外装ケース内に収納してなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の燃料電池モジュールは、断熱部材は、燃料電池セルの配列方向におけるセルスタックの中央部に対向する中央部側断熱部と、配列方向におけるセルスタックの両端部に対向し、中央部側断熱部よりも熱伝導率が低い両端部側断熱部とを具備してなるため、燃料電池セルの配列方向におけるセルスタック全体としての温度分布を均一に近づけることができる。
【００１４】
本発明の燃料電池モジュールは、断熱部材は、セルスタックの上端部に対向する上端部側断熱部と、セルスタックの下端部に対向し、上端部側断熱部よりも熱伝導率が低い下端部側断熱部とを具備してなるため、燃料電池セルの長さ方向における温度分布を均一に近づけることができる。
【００１５】
本発明の燃料電池モジュールは、断熱部材は、セルスタックの側面に対向する外側断熱部と、該外側断熱部のセルスタック側に設けられた金属板と、該金属板のセルスタック側に設けられた内側断熱部とを具備してなるとともに、金属板の上端部および下端部が、セルスタックの上端部および下端部に対向するように露出しているため、燃料電池セルの長さ方向における温度分布を均一に近づけることができる。
【００１６】
従って、本発明の燃料電池装置では、セルスタックの温度分布を均一に近づけることが可能な燃料電池モジュールを具備するため、信頼性の高い燃料電池装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】燃料電池モジュールの一形態を示す外観斜視図である。
【図２】燃料電池モジュールを示す断面図である。
【図３】（ａ）はセルスタック装置の縦断面図、（ｂ）は燃料電池セルの配列方向の中央部と両側部で異なる熱伝導率の断熱部を用いた断熱部材の縦断面図、（ｃ）はセルスタックの側方に（ｂ）の断熱部材を配置した状態を示す縦断面図である。
【図４】（ａ）はセルスタック装置の縦断面図、（ｂ）は上下に異なる熱伝導率の断熱部を用いた断熱部材の縦断面図、（ｃ）はセルスタックの側方に（ｂ）の断熱部材を配置した状態を示す縦断面図である。
【図５】（ａ）はセルスタック装置の縦断面図、（ｂ）は燃料電池セルの配列方向の中央部と両側部で異なる熱伝導率の断熱部を用い、下端部に熱伝導率の低い断熱部を用いた断熱部材の縦断面図、（ｃ）はセルスタックの側方に（ｂ）の断熱部材を配置した状態を示す縦断面図である。
【図６】外側断熱部と、金属板と、内側断熱部とを重ねて構成された断熱部材を用いた燃料電池モジュールを示す断面図である。
【図７】（ａ）はセルスタック装置の縦断面図、（ｂ）は図６の断熱部材をセルスタックの側方に配置した状態を示す縦断面図、（ｃ）は図６の断熱部材の内側断熱部の両側に熱伝導率の低い断熱部を用いた断熱部材を、セルスタックの側方に配置した状態を示す縦断面図である。
【図８】（ａ）はセルスタック装置の縦断面図、（ｂ）は図７（ｃ）において、金属板が、上端側が狭い台形状である断熱部材を、セルスタックの側方に配置した状態示す縦断面図である。
【図９】燃料電池装置を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下図面を参考にして本発明の好適な実施形態を詳細に説明する。
【００１９】
図１は、本発明の燃料電池モジュール（以下、モジュールという場合がある）の一形態を示す外観斜視図である。なお、異なる図中の同一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。
【００２０】
モジュール１は、直方体状の収納容器２の内部に、内部をガスが流通するガス流路を有する燃料電池セル３を立設させた状態で配列し、隣接する燃料電池セル３間に集電部材（図示せず）を介して電気的に直列に接続するとともに、燃料電池セル３の下端部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４に固定してなるセルスタック５を収納して構成されている。また、図１においては、燃料電池セル３として、燃料電池セル３の内部に長手方向に設けられたガス流路を燃料ガスが流れる中空平板型で、支持基板の表面に、燃料側電極、固体電解質及び酸素側電極を順に設けてなる固体酸化物形燃料電池セル３を例示している。
【００２１】
また、燃料電池セル３にて使用する水素含有ガスを得るために、天然ガスや灯油等の燃料を改質して燃料ガス（水素含有ガス）を生成するためのＵ字状の改質器６をセルスタック５の上方に配置している。そして、改質器６で生成された燃料ガスは、ガス流通管７によりマニホールド４に供給され、マニホールド４を介して燃料電池セル３の内部に設けられたガス流路に供給される。これにより、セルスタック装置８が構成される。燃料電池セル３のガス流路に供給され、発電に使用されなかった余剰の燃料ガスは、燃料電池セル３の上方に放出される。余剰の燃料ガスは、燃料電池セル３の外部に供給された酸素含有ガス（空気）と反応して燃焼することができる。
【００２２】
なお、図１においては、収納容器２の一部（前後面）を取り外し、内部に収納されているセルスタック装置８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８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。
【００２３】
図２は、モジュール１の断面図である。モジュール１を構成する収納容器２は、内壁９と外壁１０を有する二重構造で、外壁１０により収納容器２の外枠が形成されるとともに、内壁９によりセルスタック５（セルスタック装置８）を収納する発電室１１が形成されている。
【００２４】
さらにモジュール１においては、内壁９と外壁１０との間を、燃料電池セル３に導入する反応ガスの流路としており、例えば、燃料電池セル３に導入する酸素含有ガス等の反応ガスが流れる。モジュール１の側面に位置する内壁９と外壁１０との間には、反応ガス流路の一部を仕切る複数の仕切部材（図示せず）が配置されており、反応ガスがジグザグに流れ、排ガスとの熱交換効率を高めるように構成されている。
【００２５】
ここで内壁９には、内壁９の上面からセルスタック５の側面の側方にまで延び、セルスタック５を構成する燃料電池セル３の配列方向ｘにおける長さに対応し、内壁９と外壁１０とで形成される流路につながって、セルスタック５に反応ガス（酸素含有ガス）を導入するための反応ガス導入部材１２が備えられている。また、反応ガス導入部材１２の下端部側（燃料電池セル３の下端部側）には、燃料電池セル３に反応ガスを導入するための吹出口１３が設けられている。
【００２６】
なお図２において、反応ガス導入部材１２は、互いに所定間隔を空けて並設された一対の板部材により反応ガス導入流路を形成し、下端部に底部材を接合して形成されている。また、図２においては、反応ガス導入部材１２は、収納容器２の内部に並置された２つのセルスタック５（セルスタック装置８）間に位置するように配置されている。なお、反応ガス導入部材１２は、収納されるセルスタック５の数により、例えばセルスタック５を２つの反応ガス導入部材１２で挟み込むように配置してもよい。
【００２７】
そして、反応ガス導入部材１２の内部に、温度センサ１４の測温部１５が位置するよう、温度センサ１４が収納容器２の上面側より挿入されている。なお、温度センサ１４としては、例えば熱電対を用いることができる。
【００２８】
ここで、燃料電池セル３は所定の温度範囲で運転されるため、発電室１１内（好ましくはセルスタック５もしくはその近傍）の温度を測定するとともに、その温度管理を行なうことが必要となる。特に燃料電池セル３が、固体酸化物形燃料電池セル３の場合においては、その運転温度が非常に高く、燃料電池セル３（セルスタック５）の温度が過度に上昇すると、発電量が低下し、さらには劣化や熱応力により燃料電池セル３（セルスタック５）に破損等を生じるおそれがあるため、セルスタック５近傍の温度を効果的に測定するとともに、その温度管理を行なうことが特に必要となる。それゆえ、温度センサ１４は、測温部１５がセルスタック５の最も高い温度となる中央部側（セルスタック５を構成する燃料電池セル３の配列方向ｘの中央部で、かつ燃料電池セル３の長さ（上下）方向ｙにおける中央部に位置する部位）を測定できるように配置することが好ましい。
【００２９】
また発電室１１内には、モジュール１内の熱が極端に放熱され、燃料電池セル３（セルスタック５）の温度が低下して発電量が低減しないようにするために、モジュール１内の温度を高温に維持するための断熱部材１６が適宜設けられている。なお、断熱部材１６としては、絶縁性であり、かつ断熱効果を有しているものを使用することができる。
【００３０】
ここで、燃料電池セル３（セルスタック５）の温度を高温で維持すべく、断熱部材１６をセルスタック５の近傍に配置することが好ましく、特には、燃料電池セル３の配列方向ｘに沿ってセルスタック５の側面側に並設するとともに、セルスタック５の側面の外形と同等またはそれ以上の大きさを有する断熱部材１６を並設することが好ましい。なお、１個のセルスタック５を収納容器２内に収納してモジュールを構成しても良い。この場合には、セルスタック５の両側面側に断熱部材１６を並設することが好ましい。それにより、セルスタック５の温度が低下することを効果的に抑制できる。
【００３１】
また、セルスタック５の側面側に、セルスタック５の側面の外形と同等またはそれ以上の大きさを有する断熱部材１６を設けることにより、反応ガス導入部材１２より供給されるガスが、セルスタック５の側面側より排出されることを抑制でき、セルスタック５を構成する燃料電池セル３の外周の反応ガスの流れを促進することができる。
【００３２】
また、内壁９により形成される底面（内部底面）および燃料電池セル３の配列方向ｘに沿って形成された側面（内部側面）に対して所定間隔を空けて併設された排ガス用内壁１７により排ガス流路が形成され、さらに収納容器２の底部に設けられた排気孔１８と排ガ
ス流路が通じている。モジュール１の側面に位置する排ガス流路には、排ガス流路の一部を仕切るように複数の仕切部材（図示せず）が設けられており、排ガスがジグザグに流れ、酸素含有ガスとの熱交換効率を高めるように構成されている。
【００３３】
それにより、モジュール１の稼動（起動処理時、発電時、停止処理時）に伴って生じる排ガスは、排ガス流路を流れた後、排気孔１８より排気される構成となっている。
【００３４】
なお、排気孔１８は収納容器２の底（底面）の一部を切り欠くようにして形成してもよく、また管状の部材を設けることにより形成してもよい。また、符号２５は、セルスタック５の底面に配置された断熱部材である。
【００３５】
ここで、セルスタック５において、セルスタック５を構成する燃料電池セル３の配列方向ｘの両端部に配置される燃料電池セル３は放熱しやすく、セルスタック５を構成する燃料電池セル３の配列方向ｘの中央部に配置される燃料電池セル３は放熱しにくい。それゆえ、セルスタック５全体として中央部の温度が高く、両端部の温度が低いという不均一な温度分布を生じる場合がある。
【００３６】
そして、セルスタック５に不均一な温度分布が生じると、燃料電池セル３に供給されるガス（燃料ガス等）の流れにばらつきが生じ、セルスタック５の発電量が低下するおそれがあった。
【００３７】
それゆえ、本発明者等は鋭意研究した結果、断熱部材１６は、燃料電池セル３の配列方向ｘにおけるセルスタック５の中央部に対向する中央部側断熱部１６ａと、配列方向ｘにおけるセルスタック５の両端部に対向し、中央部側断熱部１６ａよりも熱伝導率が低い両端部側断熱部１６ｂとを具備して構成することにより、セルスタック５の燃料電池セル３の配列方向ｘにおける温度分布を均一に近づけることができることを見出した。
【００３８】
図３（ａ）は、図２に示したセルスタック装置８を示す縦断面図、図３（ｂ）は、断熱部材１６を示す縦断面図、図３（ｃ）は、（ａ）のセルスタック装置８の側方に（ｂ）の断熱部材１６を配置した状態を示す縦断面図である。
【００３９】
図３（ｂ）において、燃料電池セル３の配列方向ｘに沿ってセルスタック５の側面側に並設した断熱部材１６は、燃料電池セル３の配列方向ｘにおけるセルスタック５の中央部に対向する中央部側断熱部１６ａと、配列方向ｘにおけるセルスタック５の両端部に対向し、中央部側断熱部１６ａよりも熱伝導率が低い両端部側断熱部１６ｂとを具備して構成されている。言い換えれば、断熱部材１６は、中央部側断熱部１６ａの両側に、両端部側断熱部１６ｂを接続して一枚にされて構成されている。
【００４０】
中央部側断熱部１６ａは一般的に使用される断熱材料からなるもので、例えば、アルミナ系、シリカ系、アルミナシリカ系材料からなる。両端部側断熱部１６ｂは、例えば、シリカやアルミナ等の超微粒粉末からなる熱伝導率が低い断熱材料を用いることができ、両端部側断熱部１６ｂは、中央部側断熱部１６ａよりも熱伝導率が低いものであれば良い。熱伝導率が高いか低いかは、熱伝導率を測定しても確認できるが、断熱部を構成する粒子の大きさを比較することによっても確認できる。
【００４１】
中央部側断熱部１６ａは、例えば、一般的に使用されるアルミナシリカ系材料の断熱材料からなり、両端部側断熱部１６ｂは、中央部側断熱部１６ａを構成する粉末と同じアルミナシリカ系材料であって、中央部側断熱部１６ａを構成する粉末よりも微粒のものであっても良い。
【００４２】
断熱部材１６は、燃料電池セル３の配列方向ｘにおける１枚の板状の中央部側断熱部１６ａの両端部に、板状の両端部側断熱部１６ｂを２枚配置して板状に形成して構成されていることが望ましい。必ずしも１枚の中央部側断熱部１６ａと２枚の両端部側断熱部１６ｂを接続する必要はない。また、中央部側断熱部１６ａと両端部側断熱部１６ｂとの間に、両者の中間の熱伝導率を有する中間断熱部を設けることもできる。さらに、両端部側断熱部１６ｂの厚みを中央部側断熱部１６ａの厚みよりも厚くすることにより、断熱性を向上できる。
【００４３】
以上のように構成された燃料電池モジュール１では、断熱部材１６は、燃料電池セル３の配列方向ｘにおけるセルスタック５の中央部に対向する中央部側断熱部１６ａと、配列方向ｘにおけるセルスタック５の両端部に対向し、中央部側断熱部１６ａよりも熱伝導率が低い両端部側断熱部１６ｂとを具備してなるため、セルスタック５の燃料電池セル３の配列方向ｘにおける両端部からの放熱が両端部側断熱部１６ｂで妨げられ、セルスタック５の燃料電池セル３の配列方向ｘにおける両端部の温度を高くして、中央部における温度に近づけることができ、セルスタック５全体として配列方向ｘにおける温度分布を均一に近づけることができる。それにより、セルスタック５の発電量の低下を抑制することができる。
【００４４】
図４は、他の形態を示すものである。セルスタック５において、熱は下方から上方に移動し、上部にこもりやすいため、また、余剰の燃料ガスがセルスタック５の上方で燃焼し、さらに、反応ガス導入部材１２より比較的低温の酸素含有ガスがセルスタック５の下端部に供給されるため、燃料電池セル３の長さ方向ｙの上端部は高温となり、下端部は低温となる傾向にある。
【００４５】
そこで、図４では、断熱部材２０は、セルスタック５の上端部に対向する上端部側断熱部２０ａと、セルスタック５の下端部に対向し、上端部側断熱部２０ａよりも熱伝導率が低い下端部側断熱部２０ｂとを具備して構成されている。
【００４６】
言い換えれば、断熱部材２０は、上端部側断熱部２０ａの下側に、下端部側断熱部２０ｂを接続して一枚にされて構成されている。なお、必ずしも１枚にする必要はない。また、上端部側断熱部２０ａと下端部側断熱部２０ｂとの間に、両者の中間の熱伝導率を有する中間断熱部を設けることもできる。さらに、下端部側断熱部２０ｂの厚みを上端部側断熱部２０ａの厚みよりも厚くすることにより、断熱性を向上できる。
【００４７】
上端部側断熱部２０ａは一般的に使用される断熱材料からなるもので、例えば、アルミナ系、シリカ系、アルミナシリカ系材料からなる。下端部側断熱部２０ｂは、例えば、シリカやアルミナ等の超微粒粉末からなる熱伝導率が低い断熱材料を用いることができ、下端部側断熱部２０ｂは、上端部側断熱部２０ａよりも熱伝導率が低いものであれば良い。また、上端部側断熱部２０ａは、例えば、一般的に使用されるアルミナシリカ系材料の断熱材料からなり、下端部側断熱部２０ｂは、上端部側断熱部２０ａを構成する粉末と同じアルミナシリカ系材料であって、上端部側断熱部２０ａを構成する粉末よりも微粒のものであっても良い。
【００４８】
以上のように構成された燃料電池モジュールでは、断熱部材２０は、セルスタック５の上端部に対向する上端部側断熱部２０ａと、セルスタック５の下端部に対向し、上端部側断熱部２０ａよりも熱伝導率が低い下端部側断熱部２０ｂとを具備してなるため、セルスタック５の下端部からの放熱が下端部側断熱部２０ｂで妨げられ、セルスタック５の下端部の温度を高くして、上端部における温度に近づけることができ、セルスタック５全体としての上下方向における温度分布を均一に近づけることができる。それにより、セルスタック５の発電量の低下を抑制することができる。
【００４９】
図５は、さらに他の形態を示すものである。この形態では、断熱部材２０は、セルスタック５の上端部に対向し、かつ燃料電池セル３の配列方向ｘにおけるセルスタック５の中央部に対向する中央部側断熱部２２ａと、セルスタック５の下端部に対向し、中央部側断熱部２２ａよりも熱伝導率が低い下端部側断熱部２２ｂと、中央部側断熱部２２ａの配列方向ｘの両端部に位置し、かつ中央部側断熱部２２ａよりも熱伝導率が低い両端部側断熱部２２ｃとで構成されている。
【００５０】
中央部側断熱部２２ａ、下端部側断熱部２２ｂ、両端部側断熱部２２ｃは一枚の断熱部材を構成している。
【００５１】
このような燃料電池モジュールでは、セルスタック５の下端部からの放熱が下端部側断熱部２２０ｂで妨げられ、セルスタック５の下端部の温度を高くして、上端部における温度に近づけることができるとともに、セルスタック５の燃料電池セル３の配列方向ｘにおける両端部からの放熱が両端部側断熱部２２ｃで妨げられ、セルスタック５の燃料電池セル３の配列方向ｘにおける両端部の温度を高くして、中央部における温度に近づけることができ、セルスタック５全体としての温度分布を均一に近づけることができる。
【００５２】
図６は、さらに他の形態を示すもので、この形態では、断熱部材２３は、セルスタック５の側面に対向する外側断熱部２３ａと、この外側断熱部２３ａのセルスタック５側に設けられた金属板２３ｂと、この金属板２３ｂのセルスタック５側に設けられた内側断熱部２３ｃとを具備してなるとともに、金属板２３ｂの上端部および下端部が、セルスタック５の上端部および下端部にそれぞれ対向するように露出している。
【００５３】
すなわち、図７（ｂ）に示すように、外側断熱部２３ａのセルスタック５側に、外側断熱部２３ａよりも長さ方向ｙの長さが短い金属板２３ｂを配置し、さらに、金属板２３ｂのセルスタック５側に、金属板２３ｂよりも長さ方向ｙの長さが短い内側断熱部２３ｃを配置し、金属板２３ｂの上端部と下端部を、セルスタック５の上端部および下端部にそれぞれ対向するように露出して、断熱部材２３が構成されている。
【００５４】
このような燃料電池モジュール１では、セルスタック５の上端部からの放熱が金属板２３ｂの露出した上端部を介して下端部に伝導し、金属板２３ｂの露出した下端部から、セルスタック５の下端部に放熱され、セルスタック５の下端部の温度を高くして、上端部における温度に近づけることができ、セルスタック５全体としての上下方向における温度分布を均一に近づけることができる。
【００５５】
なお、図７（ｃ）に示すように、内側断熱部２３ｃの燃料電池セル３の配列方向ｘにおける両端部に、内側断熱部２３ｃよりも熱伝導率が低い両端部側断熱部２３ｄを設けることにより、セルスタック５の燃料電池セル３の配列方向ｘにおける両端部からの放熱が両端部側断熱部２３ｄで妨げられ、上記したように、セルスタック５全体としての上下方向における温度分布を均一に近づけることができるとともに、セルスタック５の燃料電池セル３の配列方向ｘにおける両端部の温度を高くして、中央部における温度に近づけることができる。
【００５６】
図８は、さらに他の形態を示すもので、この形態では、図７（ｃ）において、金属板２３ｂが、上端側が狭い台形状とされている。このような断熱部材２３では、セルスタック５の上端部であって、配列方向ｘの中央部（最も高温となる部分）の熱を、金属板２３ｂを介してセルスタック５の下端部に、かつ、配列方向ｘの両端部側に伝導させることができ、上記したように、セルスタック５全体としての上下方向における温度分布を均一に近づけることができるとともに、セルスタック５の燃料電池セル３の配列方向ｘにおける両
端部の温度を高くして、中央部における温度に近づけることができる。
【００５７】
なお、燃料電池セル３の形状としては、平板型、円筒型、中空平板型等のいずれであっても良い。燃料電池セル３（セルスタック５）の発電を効率よく行なう上で、中空平板型の燃料電池セルとすることが好ましい。
【００５８】
そして、上述したようなモジュールを外装ケース内に収納することにより、セルスタック全体としての温度分布を均一に近づけることができ、発電効率を向上した燃料電池装置とすることができる。
【００５９】
なお、燃料電池セル３を固体酸化物形燃料電池セルとすることにより、モジュールのほか、燃料電池セルの動作に必要な補機類を小型化することができ、燃料電池装置を小型化することができる。また、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。
【００６０】
図９は、外装ケース内に図２で示した燃料電池モジュール１と、燃料電池セルスタック装置８を動作させるための補機とを収納してなる燃料電池装置の一例を示す分解斜視図である。なお、図９においては一部構成を省略して示している。
【００６１】
図９に示す燃料電池装置は、支柱２４と外装板２５とから構成される外装ケース内を仕切板２６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１を収納するモジュール収納室２７とし、下方側を燃料電池モジュール１を動作させるための補機類を収納する補機収納室２８として構成されている。なお、補機収納室２８に収納する補機類は省略して示している。
【００６２】
また、仕切板２６には、補機収納室２８の空気をモジュール収納室２７側に流すための空気流通口２９が設けられており、モジュール収納室２７を構成する外装板２５の一部に、モジュール収納室２７内の空気を排気するための排気口３０が設けられている。
【００６３】
このような燃料電池装置においては、上述したように、燃料電池装置の小型化を図ることができるとともに、長期信頼性を向上することができる。
【００６４】
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、燃料電池セルを、支持基板の表面に酸素側電極、固体電解質及び燃料側電極を順に設けた場合には、燃料電池セルの内部に設けられたガス流路に酸素含有ガスを流通させ、反応ガス導入部材より燃料ガスを導入することもできる。また、燃料電池セルの形状についても中空平板型に限定されるものではない。
【符号の説明】
【００６５】
１：燃料電池モジュール
２：収納容器
３：燃料電池セル
５：セルスタック
１６、２０、２２、２３：断熱部材
１６ａ：断熱部材本体
１６ｂ：柱状断熱体
２０ａ：上端部側断熱部
２０ｂ：下端部側断熱部
２２ａ：中央部側断熱部
２２ｂ：下端部側断熱部
２２ｃ：両端部側断熱部
２３ａ：外側断熱部
２３ｂ：金属板
２３ｃ：内側断熱部
２３ｄ：両端部側断熱部
【図１】
2014191905.tif 000003
【図２】
2014191905.tif 000004
【図３】
2014191905.tif 000005
【図４】
2014191905.tif 000006
【図５】
2014191905.tif 000007
【図６】
2014191905.tif 000008
【図７】
2014191905.tif 000009
【図８】
2014191905.tif 000010
【図９】
2014191905.tif 000011