(57)【要約】【課題】カートリッジの修理や交換を迅速かつ確実に行い、稼働停止期間を短縮する。【解決手段】燃料電池モジュールＭは、燃料電池セルの集合体であるセルスタックが複数組み付けられて、円柱形状を成す複数のカートリッジ２０１と、複数のカートリッジ２０１に接続されている配管と、複数のカートリッジ２０１及び配管３１０ａ，３２０ａ，３３０ａ，３４０ａ，３１０ｂ，３２０ｂを収納する円筒形状の圧力容器１０を備える。複数の配管は、カートリッジ２０１に連結されて固定された固定配管３１６ａ，３１６ｂ，３２６ａ，３２６ｂにフランジを介して連結された部分配管３１５ａ，３１５ｂ，３２５ａ，３２５ｂと、フランジの間をシールするパッキンと、を備える。【選択図】図６
2014110170.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧力容器と、
前記圧力容器内に配置され、セル集合体が複数組み付けられて、柱状の形状を成す複数のカートリッジと、
前記圧力容器内に配置され、前記複数のカートリッジに接続されている配管と、
を備え、
前記配管は、前記カートリッジに連結されて固定された固定配管と、
前記固定配管にフランジ接続された部分配管と、
前記固定配管のフランジと前記部分配管のフランジとの間をシールするパッキンと、を備えることを特徴とする燃料電池モジュール。
【請求項２】
前記部分配管の少なくとも一部が、可撓性を有するとともに、その軸線方向に沿って伸縮可能なフレキシブル配管であることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池モジュール。
【請求項３】
前記パッキンは、前記フランジを形成する材料よりも熱膨張率の大きい材料により形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の燃料電池モジュール。
【請求項４】
前記パッキンは、前記固定配管の前記フランジと前記部分配管の前記フランジとの間に弾性変形領域内で弾性変形した状態で挟まれていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の燃料電池モジュール。
【請求項５】
前記パッキンは、ステンレス鋼から形成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の燃料電池モジュール。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一項に記載された燃料電池モジュールにおける前記カートリッジの着脱方法であって、
前記部分配管を前記固定配管から取り外す工程と、
前記部分配管を取り外した状態で、前記カートリッジを前記圧力容器に対して着脱する工程と、
を備えることを特徴とする燃料電池モジュールにおけるカートリッジの着脱方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セル集合体が圧力容器内に収納されている燃料電池モジュール、燃料電池モジュールにおけるカートリッジの着脱方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は、低公害で発電効率が高いため、近年、各種分野での利用が期待されている。燃料電池は、一般的に、水素や炭化水素系ガス等を含む燃料ガスを触媒作用により改質する燃料極と、空気等の酸化剤ガスから酸素イオンを生成する空気極と、この空気極で生成された酸素イオンを燃料極に移動させる固体電解質とを有する。燃料極と固体電解質との界面付近では、燃料極で改質された燃料ガスと固定電解質からの酸素イオンとが電気化学反応して発電が行われる。この燃料電池は、排気ガスがクリーンであることから、例えば、病院や工場等の分散電源として利用されている。
【０００３】
このような燃料電池を備えた燃料電池モジュールの一例として、例えば、以下の特許文献１に開示されているものがある。
【０００４】
この燃料電池モジュールは、上下方向に延びる円筒形状の圧力容器と、この圧力容器内に配置される複数のカートリッジと、各カートリッジに燃焼ガスや酸化剤ガスを供給等するための配管と、を備えている。カートリッジは、セル集合体であるセルチューブ（又はセルスタック）の束で、角柱形状を成している。セルチューブは、複数の電池セルと、多孔質材料で形成されている円筒形状の基体管とを有している。電池セルは、前述の燃料極、固体電解質及び空気極を有して構成されている。複数の電池セルは、円筒形状の基体管の外周面に形成されている。
【０００５】
複数の角柱形状のカートリッジは、両端部が上下方向を向き、水平方向で互いに隣接して、圧力容器内に配置されている。水平方向で互いに隣接している複数のカートリッジは、カートリッジ群を形成している。このカートリッジ群は、カートリッジ自体と同様、角柱形状を成している。外部からの燃焼ガスや酸化剤ガスを各カートリッジに供給等するための配管は、圧力容器内であって、角柱形状のカートリッジ群の外周側を通っている。
【０００６】
ところで、各カートリッジに燃料ガスや酸化性ガスを供給等するための配管は、それぞれ、圧力容器の内外を貫通するメイン配管が設けられ、このメイン配管から分岐した分岐管が、圧力容器内の各カートリッジに接続されている。
ここで、メイン配管と分岐管は、圧力容器内の高温環境下で高いシール性を保つため、溶接により接合されている。
【０００７】
ところで、このような燃料電池モジュールは、事業用や商用の大規模な発電用等の用途において長期間にわたって使用する場合には、適宜のタイミングで点検を行う。そして、点検の結果、修理や交換が必要であると判定された場合には、燃料電池モジュールを構成するカートリッジを圧力容器内から取り出すことがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第４１１９７２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、カートリッジを取り外すには、メイン配管と分岐管の接合部等において、配管を溶断する必要がある。また、修理後のカートリッジ、あるいは交換用の新規のカートリッジを圧力容器内に設置するに際しては、分岐管をメイン配管に溶接し直し、さらに、溶接した部分で漏れ等が生じないよう、溶接部の検査を行う必要がある。このようにして、カートリッジの修理や交換の作業には、多大な手間と時間がかかる。大規模な発電用途においては、発電を停止していると、稼働日数１日当たり数千万円にも及ぶロスが生じるため、このロスを抑えるためにも、カートリッジの修理や交換を迅速かつ確実に行うことが望まれている。
【００１０】
そこで、本発明は、カートリッジの修理や交換を迅速かつ確実に行い、稼働停止期間を短縮することのできる燃料電池モジュール、燃料電池モジュールにおけるカートリッジの着脱方法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】
【００１１】
上記問題点を解決するための発明の一態様としての燃料電池モジュールは、圧力容器と、前記圧力容器内に配置され、セル集合体が複数組み付けられて柱状の形状を成す複数のカートリッジと、前記圧力容器内に配置され、前記複数のカートリッジに接続されている配管と、を備え、前記配管は、前記カートリッジに連結されて固定された固定配管と、前記固定配管にフランジ接続された部分配管と、前記固定配管の前記フランジと前記部分配管の前記フランジとの間をシールするパッキンと、を備えることを特徴とする。
【００１２】
このような燃料電池モジュールにおいては、固定配管にフランジ接続された部分配管を、フランジの部分で取り外すことができる。これにより、修理や交換のためにカートリッジを着脱する際、配管を溶断する必要がない。したがって、カートリッジの修理や交換を迅速に行うことが可能となり、燃料電池モジュールの稼働停止期間を短くできる。
【００１３】
また、前記部分配管の少なくとも一部が、可撓性を有するとともに、その軸線方向に沿って伸縮可能なフレキシブル配管であるのが好ましい。
【００１４】
これにより、部分配管の着脱等の際に、その取り扱いを容易に行うとともに、固定配管に対する芯合わせを容易かつ確実に行うことができる。
【００１５】
前記パッキンは、前記フランジを形成する材料よりも熱膨張率の大きい材料により形成されているようにしても良い。
【００１６】
これにより、燃料電池モジュールの作動時に配管が高温となったときに、固定配管と部分配管のフランジどうしの間のパッキンが膨張する。これによって、固定配管と部分配管との連結部におけるシール性を高めることができる。
【００１７】
前記パッキンは、前記固定配管の前記フランジと前記部分配管の前記フランジとの間に弾性変形領域内で弾性変形した状態で挟まれているのが好ましい。
【００１８】
また、前記パッキンは、ステンレス鋼から形成されているのが好ましい。
【００１９】
また、本発明は、上記したような燃料電池モジュールにおける前記カートリッジの着脱方法であって、前記部分配管を前記固定配管から取り外す工程と、前記部分配管を取り外した状態で、前記カートリッジを前記圧力容器に対して着脱する工程と、を備えることを特徴とする燃料電池モジュールにおけるカートリッジの着脱方法とすることもできる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、カートリッジの修理や交換を迅速かつ確実に行い、稼働停止期間を短縮することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明に係る一実施形態における燃料電池モジュールの概略構成を示す模式図である。
【図２】本発明に係る一実施形態におけるセルスタックの要部断面図である。
【図３】本発明に係る一実施形態におけるカートリッジの断面図である。
【図４】本発明に係る一実施形態におけるカートリッジの斜視図である。
【図５】本発明に係る一実施形態における燃料電池モジュールの横断面である。
【図６】本発明に係る一実施形態における燃料電池モジュールの縦断面である。
【図７】本発明に係る一実施形態における燃料電池モジュールの要部斜視図である。
【図８】本発明に係る一実施形態における燃料電池モジュールの分岐管の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明に係る燃料電池モジュールの一実施形態及び各種変形例について、図面を参照して詳細に説明する。
【００２３】
「実施形態」
まず、本発明に係る燃料電池モジュールの一実施形態について、図１〜図８を参照して説明する。
【００２４】
本実施形態の燃料電池モジュールＭは、図１に示すように、容器中心軸Ａｖを中心として容器中心軸方向Ｄｖに延びる円筒形状の圧力容器１０と、この圧力容器１０内に配置されている複数のカートリッジ２０１及び複数の各種配管３００と、を備えている。
【００２５】
配管３００としては、燃料ガス供給源１からの燃料ガスＧｆを圧力容器１０内の各カートリッジ２０１に導く燃料ガス供給配管３１０と、各カートリッジ２０１を通過した燃料ガスＧｆを圧力容器１０外に導く燃料ガス排出配管３２０と、酸化剤ガス供給源２からの酸化剤ガスＧｏを圧力容器１０内の各カートリッジ２０１に導く酸化剤ガス供給配管３３０と、各カートリッジ２０１を通過した酸化剤ガスＧｏを圧力容器１０外に導く酸化剤ガス排出配管３４０とがある。
【００２６】
燃料ガスＧｆとしては、例えば、水素、一酸化炭素、メタン等の炭化水素系ガス、石炭等の炭素質原料のガス化により得られたガス、又は、これらの２以上の成分を含むガス等が利用される。また、酸化剤ガスＧｏとしては、例えば、酸素を１５〜３０vol％含むガス等が利用される。代表的な酸化剤ガスＧｏとしては、空気であるが、燃焼排気ガスと空気との混合ガスや、酸素と空気との混合ガスを利用してもよい。
【００２７】
圧力容器１０は、例えば、内部の圧力が０．１ＭＰａ〜約５ＭＰa、内部の温度が大気温度〜約５５０℃で運用される。このため、この圧力容器１０は、耐圧性を考慮して、円筒形状の胴部１１と、胴部１１の中心軸方向における両端部に形成されている半球状の鏡部１２とを有している。この圧力容器１０は、全体として円筒形状を成し、その容器中心軸Ａｖが上下方向に延びるよう設置されている。また、この圧力容器１０は、耐圧性と共に、酸化剤ガスＧｏ中に含まれる酸素などの酸化剤に対する耐食性も要求されるため、例えば、ＳＵＳ３０４などのステンレス系材で形成されている。
【００２８】
カートリッジ２０１は、複数のセルスタックの束で構成されている。図２に示すように、セル集合体であるセルスタック１０１は、円筒形状（又は管形状）の基体管１０３と、基体管１０３の外周面に形成されている複数の燃料電池セル１０５と、隣り合う燃料電池セル１０５の間に形成されているインターコネクタ１０７とを有する。燃料電池セル１０５は、燃料極１１２と固体電解質１１１と空気極１１３とが積層して形成されている。セルスタック１０１は、さらに、基体管１０３の外周面に形成されている複数の燃料電池セル１０５のうちで、基体管１０３の軸方向において最も端に形成されている燃料電池セル１０５の空気極１１３に、インターコネクタ１０７を介して電気的に接続されているリード膜１１５を有する。
【００２９】
本実施形態では、この円筒形状（又は管形状）のセルスタック１０１の内周側に燃料ガスＧｆが通り、外周側に酸化剤ガスＧｏが通る。
【００３０】
基体管１０３は、例えば、ＣａＯ安定化ＺｒＯ２（ＣＳＺ）、Ｙ２Ｏ３安定化ＺｒＯ2（ＹＳＺ）、ＭｇＡｌ２Ｏ４等のいずれかで形成されている多孔質体である。この基体管１０３は、燃料電池セル１０５とインターコネクタ１０７とリード膜１１５とを支持する役目を担っている。さらに、この基体管１０３は、内周側に供給された燃料ガスＧｆを基体管１０３の細孔を介して基体管１０３の外周面に形成される燃料電池セル１０５に拡散させる役目も担っている。
【００３１】
燃料極１１２は、例えば、Ｎｉ／ＹＳＺ等、Ｎｉとジルコニア系電解質材料との複合材の酸化物で形成されている。この場合、燃料極１１２は、燃料極１１２の成分であるＮｉが燃料ガスＧｆに対して触媒として作用する。この触媒としての作用は、基体管１０３を介して供給された燃料ガスＧｆ中に、例えば、メタン（ＣＨ４）と水蒸気とが含まれている場合、これら相互を反応させ、水素（Ｈ２）と一酸化炭素（ＣＯ）に改質する作用である。
【００３２】
空気極１１３は、例えば、ＬａＳｒＭｎＯ３系酸化物、又はＬａＣｏＯ３系酸化物で形成されている。この空気極１１３は、固体電解質１１１との界面付近において、供給される酸化剤ガスＧｏ中の酸素を解離させて酸素イオン（Ｏ２−）を生成する。
【００３３】
固体電解質１１１は、例えば、主としてＹＳＺで形成されている。このＹＳＺは、ガスを通しにくい気密性と、高温下での高い酸素イオン導電性とを有している。この固体電解質１１１は、空気極１１３で生成された酸素イオン（Ｏ２−）を燃料極１１２に移動させる。
【００３４】
前述の燃料極１１２では、固体電解質１１１との界面付近において、改質により得られた水素（H２）及び一酸化炭素（ＣＯ）と、固体電解質１１１から供給された酸素イオン（Ｏ２−）とが反応し、水（Ｈ２Ｏ）及び二酸化炭素（ＣＯ２）が生成される。この燃料電池セル１０５では、この反応過程で酸素イオンから電子が放出されて、発電が行われる。
【００３５】
インターコネクタ１０７は、例えば、ＳｒＴｉＯ３系などのＭ１−ｘＬｘＴｉＯ３（Ｍはアルカリ土類金属元素、Ｌはランタノイド元素）で表される導電性ペロブスカイト型酸化物で形成されている。このインターコネクタ１０７は、燃料ガスＧｆと酸化剤ガスＧｏとが混合しないように緻密な膜で、酸化雰囲気と還元雰囲気との両雰囲気下で安定した電気導電性を有する。このインターコネクタ１０７は、隣り合う燃料電池セル１０５において、一方の燃料電池セル１０５の空気極１１３と他方の燃料電池セル１０５の燃料極１１２とを電気的に接続する。つまり、このインターコネクタ１０７は、隣り合う燃料電池セル１０５同士を電気的に直列接続する。
【００３６】
リード膜１１５は、電子伝導性を有すること、及びセルスタック１０１を構成する他の材料との熱膨張係数が近いことが必要であることから、例えば、Ｎｉ／ＹＳＺ等のＮｉとジルコニア系電解質材料との複合材で形成されている。このリード膜１１５は、インターコネクタ１０７により電気的に直列接続されている複数の燃料電池セル１０５で発電された直流電力をセルスタック１０１の端部付近まで導出する役目を担っている。
【００３７】
カートリッジ２０１は、図３及び図４に示すように、複数のセルスタック１０１と、複数のセルスタック１０１の束の一方の端部を覆う第一カートリッジヘッダ２２０ａと、複数のセルスタック１０１の束の他方の端部を覆う第二カートリッジヘッダ２２０ｂと、を有している。複数のセルスタック１０１は、互いに平行で且つその長手方向における互いの位置が揃って、全体として円柱形状を成している。また、第一カートリッジヘッダ２２０ａ及び第二カートリッジヘッダ２２０ｂは、円柱形状を成している複数のセルスタック１０１の束の外径よりわずかに大きな外径の円筒形状を成している。このため、カートリッジ２０１は、全体として、セルスタック１０１の長手方向に長い円柱形状を成している。
【００３８】
第一カートリッジヘッダ２２０ａ及び第二カートリッジヘッダ２２０ｂは、いずれも、複数のセルスタック１０１の束の端部が開口２２８から内部に入り込む円筒形状のケーシング２２９ａ，２２９ｂと、ケーシング２２９ａ，２２９ｂの開口２２８を塞ぐ断熱体２２７ａ，２２７ｂと、ケーシング２２９ａ，２２９ｂの内部空間をセルスタック１０１の長手方向で２つの空間に仕切る管板２２５ａ，２２５ｂと、を有している。管板２２５ａ，２２５ｂ等は、インコネル（ニッケル基合金に対するスペシャルメタルズ社の登録商標）等の高温耐久性のある金属材料で形成されている。管板２２５ａ，２２５ｂ及び断熱体２２７ａ，２２７ｂには、複数のセルスタック１０１の端部のそれぞれが挿通可能な貫通孔が形成されている。管板２２５ａ，２２５ｂは、その貫通孔に挿通されたセルスタック１０１の端部をシール部材又は接着剤２３７を介して支持する。このため、この管板２２５ａ，２２５ｂには貫通孔が形成されているものの、この管板２２５ａ，２２５ｂを基準にしてケーシング２２９ａ，２２９ｂ内の一方の空間に対する他方の空間の気密性が確保されている。断熱体２２７ａ，２２７ｂの貫通孔の内径は、ここに挿通されるセルスタック１０１の外径よりも大きく形成されている。つまり、断熱体２２７ａ，２２７ｂの貫通孔の内周面と、この貫通孔に挿通されたセルスタック１０１の外周面との間には隙間２３５ａ，２３５ｂが存在する。
【００３９】
第一カートリッジヘッダ２２０ａのケーシング２２９ａと管板２２５ａとで形成されている空間は、燃料ガスＧｆが供給される燃料ガス供給室２１７を形成している。このケーシング２２９ａには、燃料ガス供給配管３１０（３１３ａ，３１３ｂ）からの燃料ガスＧｆを燃料ガス供給室２１７に導くための燃料ガス供給孔２３１ａが形成されている。この燃料ガス供給室２１７内には、複数のセルスタック１０１における基体管１０３の端部が位置し、ここで開放している。燃料ガス供給配管３１０から燃料ガス供給室２１７に導かれた燃料ガスＧｆは、複数のセルスタック１０１の基体管１０３の内部に流れ込む。この際、燃料ガスＧｆは、燃料ガス供給室２１７により、複数のセルスタック１０１の各基体管１０３に対してほぼ均等流量に配分される。このため、複数のセルスタック１０１における各発電量の均一化を図ることができる。
【００４０】
第二カートリッジヘッダ２２０ｂのケーシング２２９ｂと管板２２５ｂとで形成されている空間は、セルスタック１０１の基体管１０３内を通過した燃料ガスＧｆが流れ込む燃料ガス排出室２１９を形成している。このケーシング２２９ｂには、燃料ガス排出室２１９に流れ込んだ燃料ガスＧｆを燃料ガス排出配管３２０（３２３ａ，３２３ｂ）に導くための燃料ガス排出孔２３１ｂが形成されている。この燃料ガス排出室２１９内には、複数のセルスタック１０１における基体管１０３の端部が位置し、ここで開放している。複数のセルスタック１０１の各基体管１０３内を通過した燃料ガスＧｆは、前述したように、燃料ガス排出室２１９に流入した後、燃料ガス排出配管３２０を通って、圧力容器１０外へ排出される。
【００４１】
第二カートリッジヘッダ２２０ｂのケーシング２２９ｂと断熱体２２７ｂと管板２２５ｂとで形成されている空間は、酸化剤ガス供給室２１６を形成している。このケーシング２２９ｂには、酸化剤ガス供給配管３３０（３３３ａ，３３３ｂ）からの酸化剤ガスＧｏを酸化剤ガス供給室２１６に導くための酸化剤ガス供給孔２３３ｂが形成されている。この酸化剤ガス供給室２１６内に導かれた酸化剤ガスＧｏは、断熱体２２７ｂの貫通孔の内周面と、この貫通孔に挿通されているセルスタック１０１の外周面との間の隙間２３５ｂから、第一カートリッジヘッダ２２０ａと第二カートリッジヘッダ２２０ｂとの間の発電室２１５へと流出する。
【００４２】
第一カートリッジヘッダ２２０ａと第二カートリッジヘッダ２２０ｂとの間の発電室２１５には、複数のセルスタック１０１の燃料電池セル１０５が配置されている。このため、この発電室２１５では、燃料ガスＧｆと酸化剤ガスＧｏとが電気化学的反応して、発電が行われる。なお、この発電室２１５で、セルスタック１０１の長手方向における中央部付近の温度は、燃料電池モジュールＭ２０１の定常運転時に、およそ７００℃〜１１００℃の高温雰囲気になる。また、この発電室２１５は、第一カートリッジヘッダ２２０ａと第二カートリッジヘッダ２２０ｂとの間であって、外周側が後述の内側断熱材１６で囲まれた空間である。
【００４３】
第一カートリッジヘッダ２２０ａのケーシング２２９ａと断熱体２２７ａと管板２２５ａとで形成されている空間は、発電室２１５を通った酸化剤ガスＧｏが流入する酸化剤ガス排出室２１８を形成している。このケーシング２２９ａには、酸化剤ガス排出室２１８に流れ込んだ酸化剤ガスＧｏを酸化剤ガス排出配管３４０（３４３ａ，３４３ｂ）に導くための酸化剤ガス排出孔２３３ａが形成されている。発電室２１５中の酸化剤ガスＧｏは、断熱体２２７ａの貫通孔の内周面と、この貫通孔に挿通されているセルスタック１０１の外周面との間の隙間２３５ａから酸化剤ガス排出室２１８内に流入した後、酸化剤ガス排出配管３４０を通って、圧力容器１０外へ排出される。
【００４４】
発電室２１５の高温化に伴って、各カートリッジヘッダ２２０ａ，２２０ｂの管板２２５ａ，２２５ｂが高温化する。第一カートリッジヘッダ２２０ａ及び第二カートリッジヘッダ２２０ｂの断熱体２２７ａ，２２７ｂは、この管板２２５ａ，２２５ｂが高温化による強度低下や酸化剤ガスＧｏ中に含まれている酸化剤による腐食を抑える。さらに、この断熱体２２７ａ，２２７ｂは、管板２２５ａ，２２５ｂの熱変形も抑える。
【００４５】
前述したように、発電室２１５中の酸化剤ガスＧｏと、この発電室２１５に配置されている複数のセルスタック１０１の内側を通る燃料ガスＧｆとは、セルスタック１０１における複数の燃料電池セル１０５で電気化学反応する。この結果、複数の燃料電池セル１０５で発電が行われる。
【００４６】
複数の燃料電池セル１０５での発電で得られた直流電流は、複数の燃料電池セル１０５相互間に設けられているインターコネクタ１０７を経て、セルスタック１０１の端部側へ流れ、このセルスタック１０１のリード膜１１５に流れ込む。そして、この直流電流は、リード膜１１５から、集電板（不図示）を介して、カートリッジ２０１の集電棒（不図示）に流れ、カートリッジ２０１外部へ取り出される。複数の集電棒は、互いに直列及び／又は並列接続されている。集電棒のうち、最も下流側の集電棒は、例えば、図示されていないインバータに接続されている。カートリッジ２０１外部に取り出された直流電流は、直列及び／又は並列接続されている複数の集電棒を経て、例えば、インバータに流れ、ここで交流電流に変換されて、電力負荷へと供給される。
【００４７】
セルスタック１０１の内周側を流れる燃料ガスＧｆとセルスタック１０１の外周側を流れる酸化剤ガスＧｏとは、このセルスタック１０１を介して熱交換する。この結果、燃料ガスＧｆは、酸化剤ガスＧｏにより加熱され、酸化剤ガスＧｏは、逆に燃料ガスＧｆにより冷却される。本実施形態では、これら燃料ガスＧｆと酸化剤ガスＧｏとがセルスタック１０１の内周側と外周側とを対向して流れる。このため、燃料ガスＧｆと酸化剤ガスＧｏとの熱交換率が高まり、燃料ガスＧｆによる酸化剤ガスＧｏの冷却効率、及び酸化剤ガスＧｏによる燃料ガスＧｆの加熱効率が高まる。よって、本実施形態において、酸化剤ガスＧｏは、第一カートリッジヘッダ２２０ａを形成する管板２２５ａ等が座屈変形等しない温度に冷却されてから、この第一カートリッジヘッダ２２０ａの酸化剤ガス排出室２１８に流れ込む。また、本実施形態において、燃料ガスＧｆは、発電室２１５内のセルスタック１０１内で、ヒーター等を用いることなく発電に適した温度に予熱昇温される。
【００４８】
なお、本実施形態では、燃料ガスＧｆと酸化剤ガスＧｏとがセルスタック１０１の内周側と外周側とを対向して流れる、つまり燃料ガスＧｆと酸化剤ガスＧｏとが逆向きに流れるが、必ずしもこの必要はなく、例えば、燃料ガスＧｆと酸化剤ガスＧｏとがセルスタック１０１の内周側と外周側で同じ向きに流れてもよいし、酸化剤ガスＧｏが燃料ガスＧｆの流れに対して直交する方向に流れてもよい。
【００４９】
円柱形状の複数のカートリッジ２０１は、図５〜図７に示すように、いずれも、カートリッジ中心軸Ａｃが圧力容器１０の容器中心軸Ａｖと平行になるよう、圧力容器１０内に配置されている。つまり、本実施形態では、カートリッジ中心軸Ａｃは、容器中心軸Ａｖと同様、上下方向に延びている。本実施形態において、所定数のカートリッジ２０１は、容器中心軸方向Ｄｖ（上下方向）における位置が互いに同じ位置になり、且つ容器中心軸Ａｖに対して垂直な仮想面を含む方向で互いに隣接するよう配置されて、カートリッジ群２００を構成している。本実施形態の燃料電池モジュールＭは、このカートリッジ群２００を２つ備えている。２つのカートリッジ群２００は、圧力容器１０内で容器中心軸方向Ｄｖに並んでいる。
【００５０】
１つのカートリッジ群２００を構成するカートリッジ２０１の数量は、３以上であり、本実施形態の場合、７個である。７個のカートリッジ２０１のうち、一のカートリッジ２０１は、容器中心軸Ａｖ上に配置され、残りの６個のカートリッジ２０１は、一のカートリッジ２０１を囲むように、容器中心軸Ａｖを中心として周方向に並んで配置されている。また、容器中心軸Ａｖ上に配置されている一のカートリッジ２０１を基準にして対称な位置に、残りの６個のカートリッジ２０１のうちの２個が配置されている。つまり、一のカートリッジ２０１を含む３個のカートリッジ２０１の各カートリッジ中心軸Ａｃは、容器中心軸Ａｖに対する放射方向に直線上に並んでいる。このように本実施形態では、容器中心軸Ａｖに対する放射方向に３個のカートリッジ２０１が直線状に並ぶ関係上、円柱形状のカートリッジ２０１の直径（＝カートリッジ２０１の内接円の直径）は、円筒形状の圧力容器１０の内径の１／３未満である。また、互いに隣り合っているカートリッジ２０１の各カートリッジ中心軸Ａｃの相互間隔は、いずれの組合せでも同一である。よって、本実施形態において、互いに隣り合っている３個のカートリッジ２０１の各カートリッジ中心軸Ａｃは、正三角形の頂点上に位置している。
【００５１】
２つのカートリッジ群２００のうち、上側に配置されている第一カートリッジ群２００ａを構成する複数のカートリッジ２０１、及び下側に配置されている第二カートリッジ群２００ｂを構成する複数のカートリッジ２０１は、いずれも、第一カートリッジヘッダ２２０ａを上側に向け、第二カートリッジヘッダ２２０ｂを下側に向けて配置されている。
【００５２】
燃料ガス供給配管３１０、燃料ガス排出配管３２０、酸化剤ガス供給配管３３０、酸化剤ガス排出配管３４０には、いずれも、第一カートリッジ群２００ａ用の配管３１０ａ，３２０ａ，３３０ａ，３４０ａと第二カートリッジ群２００ｂ用の配管３１０ｂ，３２０ｂ，３３０ｂ，３４０ｂとがある。さらに、燃料ガス供給配管３１０、燃料ガス排出配管３２０、酸化剤ガス供給配管３３０、酸化剤ガス排出配管３４０は、いずれも、本管と、カートリッジ群２００を構成する複数のカートリッジ２０１の数量分（又はこの数量の倍数分）だけ本管から分岐した分岐管とを有している。燃料ガス供給配管３１０、燃料ガス排出配管３２０、酸化剤ガス供給配管３３０、酸化剤ガス排出配管３４０における各本管は、本実施形態の場合、いずれも、圧力容器１０の上部鏡部１２から下方に延びている。
【００５３】
第一カートリッジ群２００ａ用の燃料ガス供給本管３１１ａは、圧力容器１０の上部鏡部１２（図１）から下方へ第一カートリッジ群２００ａの手前まで延びている。この燃料ガス供給本管３１１ａの下端には、７（又は７×ｎ）本の燃料ガス供給分岐管３１３ａが接続され、各燃料ガス供給分岐管３１３ａは、第一カートリッジ群２００ａを構成する７個のカートリッジ２０１の第一カートリッジヘッダ２２０ａ内の燃料ガス供給室２１７（図３）と連通している。
【００５４】
また、第二カートリッジ群２００ｂ用の燃料ガス供給本管３１１ｂは、圧力容器１０の上部鏡部１２から下方へ第一カートリッジ群２００ａと第二カートリッジ群２００ｂとの間の位置まで延びている。この燃料ガス供給本管３１１ｂで、第一カートリッジ群２００ａと第二カートリッジ群２００ｂとの間の位置には、７（又は７×ｎ）本の燃料ガス供給分岐管３１３ｂが接続され、各燃料ガス供給分岐管３１３ｂは、第二カートリッジ群２００ｂを構成する７個のカートリッジ２０１の第一カートリッジヘッダ２２０ａ内の燃料ガス供給室２１７（図３）と連通している。
【００５５】
第一カートリッジ群２００ａ用の燃料ガス排出本管３２１ａは、圧力容器１０の上部鏡部１２から下方へ第一カートリッジ群２００ａと第二カートリッジ群２００ｂとの間の位置まで延びている。この燃料ガス排出本管３２１ａで、第一カートリッジ群２００ａと第二カートリッジ群２００ｂとの間の位置には、７（又は７×ｎ）本の燃料ガス排出分岐管３２３ａ（図６）が接続され、各燃料ガス排出分岐管３２３ａは、第一カートリッジ群２００ａを構成する７個のカートリッジ２０１の第二カートリッジヘッダ２２０ｂ内の燃料ガス排出室２１９（図３）と連通している。
【００５６】
また、第二カートリッジ群２００ｂ用の燃料ガス排出本管３２１ｂは、圧力容器１０の上部鏡部１２から下方へ第二カートリッジ群２００ｂの下方の位置まで延びている。この燃料ガス排出本管３２１ｂの下端には、７（又は７×ｎ）個の燃料ガス排出分岐管３２３ｂ（図６）が接続され、各燃料ガス排出分岐管３２３ｂは、第二カートリッジ群２００ｂを構成する７個のカートリッジ２０１の第二カートリッジヘッダ２２０ｂ内の燃料ガス排出室２１９（図３）と連通している。
【００５７】
第一カートリッジ群２００ａ用の燃料ガス排出本管３２１ａ中で、上下方向、つまり容器中心軸方向Ｄｖに延びる軸方向延在部３２２ａは、第一カートリッジ群２００ａを構成する複数のカートリッジ２０１のうち、容器中心軸Ａｖを基準として最も外側に配置されているカートリッジ２０１であって、容器中心軸Ａｖを基準として周方向で互いに隣接する２個のカートリッジ２０１間に配置されている。また、第二カートリッジ群２００ｂ用の燃料ガス供給本管３１１ｂ中の軸方向延在部３１２ｂ（図５、図６）も、第一カートリッジ群２００ａを構成する複数のカートリッジ２０１のうち、容器中心軸Ａｖを基準として最も外側に配置されているカートリッジ２０１であって、容器中心軸Ａｖを基準として周方向で互いに隣接する２個のカートリッジ２０１間に配置されている。また、第二カートリッジ群２００ｂ用の燃料ガス排出本管３２１ｂ中の軸方向延在部３２２ｂ（図５、図６）は、第一カートリッジ群２００ａを構成する複数のカートリッジ２０１のうち、容器中心軸Ａｖを基準として最も外側に配置されているカートリッジ２０１であって、容器中心軸Ａｖを基準として周方向で互いに隣接する２個のカートリッジ２０１間に配置されている。さらに、この軸方向延在部３２２ｂは、第二カートリッジ群２００ｂを構成する複数のカートリッジ２０１のうち、容器中心軸Ａｖを基準として最も外側に配置されているカートリッジ２０１であって、容器中心軸Ａｖを基準として周方向で互いに隣接する２個のカートリッジ２０１間に配置されている。
【００５８】
第一カートリッジ群２００ａ用の酸化剤ガス供給本管３３１ａ及び酸化剤ガス排出本管３４１ａは、いずれも、圧力容器１０の上部鏡部１２（図１）から下方へ第一カートリッジ群２００ａの手前まで延びている。酸化剤ガス供給本管３３１ａの下端には、７（又は７×ｎ）本の酸化剤ガス供給分岐管３３３ａが接続されている。各酸化剤ガス供給分岐管３３３ａは、第一カートリッジ群２００ａを構成する７個のカートリッジ２０１の第二カートリッジヘッダ２２０ｂ内の酸化剤ガス供給室２１６（図３）と連通している。また、酸化剤ガス排出本管３４１ａの下端には、７（又は７×ｎ）本の酸化剤ガス排出分岐管３４３ａが接続されている。各酸化剤ガス排出分岐管３４３ａは、第一カートリッジ群２００ａを構成する７個のカートリッジ２０１の第一カートリッジヘッダ２２０ａ内の酸化剤ガス排出室２１８（図３）と連通している。
【００５９】
第二カートリッジ群２００ｂ用の酸化剤ガス供給本管３３１ｂ及び酸化剤ガス排出本管３４１ｂは、いずれも、圧力容器１０の上部鏡部１２から下方へ第一カートリッジ群２００ａと第二カートリッジ群２００ｂとの間の位置まで延びている。酸化剤ガス供給本管３３１ｂの下端には、７本（又は７×ｎ）の酸化剤ガス供給分岐管３３３ｂ（図６）が接続されている。各酸化剤ガス供給分岐管３３３ｂは、第二カートリッジ群２００ｂを構成する７個のカートリッジ２０１の第二カートリッジヘッダ２２０ｂ内の酸化剤ガス供給室２１６（図３）と連通している。また、酸化剤ガス排出本管３４１ｂの下端には、７（又は７×ｎ）本の酸化剤ガス排出分岐管３４３ｂ（図６）が接続されている。各酸化剤ガス排出分岐管３４３ｂは、第二カートリッジ群２００ｂを構成する７個のカートリッジ２０１の第一カートリッジヘッダ２２０ａ内の酸化剤ガス排出室２１８（図３）と連通している。
【００６０】
第一カートリッジ群２００ａ用の複数の酸化剤ガス供給分岐管３３３ａ中の軸方向延在部３３４ａ、及び、第一カートリッジ群２００ａ用の複数の酸化剤ガス排出分岐管３４３ａ中の軸方向延在部３４４ａは、第一カートリッジ群２００ａを構成する複数のカートリッジ２０１のうち、容器中心軸Ａｖを基準として周方向で互いに隣接する２個のカートリッジ２０１間に、又は、容器中心軸Ａｖに対する放射方向で互いに隣接する２個のカートリッジ２０１間に配置されている。
【００６１】
また、第二カートリッジ群２００ｂ用の複数の酸化剤ガス供給分岐管３３３ｂ中の軸方向延在部３３４ｂ（図６）、及び、第二カートリッジ群２００ｂ用の複数の酸化剤ガス排出分岐管３４３ｂ中の軸方向延在部３４４ｂ（図６）は、第二カートリッジ群２００ｂを構成する複数のカートリッジ２０１のうち、容器中心軸Ａｖを基準として周方向で互いに隣接する２個のカートリッジ２０１間に、又は、容器中心軸Ａｖに対する放射方向で互いに隣接する２個のカートリッジ２０１間に配置されている。
【００６２】
本実施形態の燃料電池モジュールＭは、さらに、圧力容器１０内の第一カートリッジ群２００ａを支える第一支持台１４ａ（図６）と、圧力容器１０内の第二カートリッジ群２００ｂを支える第二支持台１４ｂ（図６）と、圧力容器１０の内周面に沿い且つ第一カートリッジ群２００ａ及び第二カートリッジ群２００ｂの外周側に配置されている円筒形状の外側断熱材１５（図５，図６）と、第一カートリッジ群２００ａを構成する複数のカートリッジ２０１の相互間及び第二カートリッジ群２００ｂを構成する複数のカートリッジ２０１の相互間に充填されている内側断熱材１６（図５）と、を備えている。各断熱材１５，１６は、例えば、アルミナシリカ系の材料で形成されている。
【００６３】
本実施形態において、燃料ガス供給配管３１０，燃料ガス排出配管３２０，酸化剤ガス供給配管３３０，酸化剤ガス排出配管３４０の燃料ガス供給分岐管３１３ａ，３１３ｂ、燃料ガス排出分岐管３２３ａ，３２３ｂ、酸化剤ガス供給分岐管３３３ａ，３３３ｂ、酸化剤ガス排出分岐管３４３ａ，３４３ｂは、それぞれ、その一部が、可撓性を有するとともに、管軸方向に伸縮可能なフレキシブル配管３１５ａ，３１５ｂ，３２５ａ，３２５ｂ，３３５ａ，３３５ｂ，３４５ａ，３４５ｂにより形成されている。
【００６４】
燃料ガス供給分岐管３１３ａは、燃料ガス供給本管３１１ａに接続された第一固定管３１６ａと、第一カートリッジ群２００ａの第一カートリッジヘッダ２２０ａに接続された第二固定管（固定配管）３１７ａと、これら第一固定管３１６ａと第二固定管３１７ａとの間に設けられたフレキシブル配管３１５ａと、を有している。
【００６５】
燃料ガス供給分岐管３１３ｂは、燃料ガス供給本管３１１ｂに接続された第一固定管３１６ｂと、第二カートリッジ群２００ｂの第一カートリッジヘッダ２２０ａに接続された第二固定管（固定配管）３１７ｂと、これら第一固定管３１６ｂと第二固定管３１７ｂとの間に設けられたフレキシブル配管３１５ｂと、を有している。
【００６６】
燃料ガス排出分岐管３２３ａは、燃料ガス排出本管３２１ａに接続された第一固定管３２６ａと、第一カートリッジ群２００ａの第二カートリッジヘッダ２２０ｂに接続された第二固定管（固定配管）３２７ａと、これら第一固定管３２６ａと第二固定管３２７ａとの間に設けられたフレキシブル配管３２５ａと、を有している。
【００６７】
燃料ガス排出分岐管３２３ｂは、燃料ガス排出本管３２１ｂに接続された第一固定管３２６ｂと、第二カートリッジ群２００ｂの第二カートリッジヘッダ２２０ｂに接続された第二固定管（固定配管）３２７ｂと、これら第一固定管３２６ｂと第二固定管３２７ｂとの間に設けられたフレキシブル配管３２５ｂと、を有している。
【００６８】
酸化剤ガス供給分岐管３３３ａは、酸化剤ガス供給本管３３１ａに接続された第一固定管３３６ａと、第一カートリッジ群２００ａの第二カートリッジヘッダ２２０ｂに接続された第二固定管（固定配管）３３７ａと、これら第一固定管３３６ａと第二固定管３３７ａとの間に設けられたフレキシブル配管３３５ａと、を有している。
【００６９】
酸化剤ガス供給分岐管３３３ｂは、酸化剤ガス供給本管３３１ｂに接続された第一固定管３３６ｂ（図８）と、第二カートリッジ群２００ｂの第二カートリッジヘッダ２２０ｂに接続された第二固定管（固定配管）３３７ｂと、これら第一固定管３３６ｂと第二固定管３３７ｂとの間に設けられたフレキシブル配管３３５ｂ（図８）と、を有している。
【００７０】
酸化剤ガス排出分岐管３４３ａは、酸化剤ガス排出本管３４１ａに接続された第一固定管３４６ａと、第一カートリッジ群２００ａの第一カートリッジヘッダ２２０ａに接続された第二固定管（固定配管）３４７ａと、これら第一固定管３４６ａと第二固定管３４７ａとの間に設けられたフレキシブル配管３４５ａと、を有している。
【００７１】
酸化剤ガス排出分岐管３４３ｂは、酸化剤ガス排出本管３４１ｂに接続された第一固定管３４６ｂ（図８）と、第二カートリッジ群２００ｂの第一カートリッジヘッダ２２０ａに接続された第二固定管（固定配管）３４７ｂと、これら第一固定管３４６ｂと第二固定管３４７ｂとの間に設けられたフレキシブル配管３４５ｂ（図８）と、を有している。
【００７２】
図８に示すように、フレキシブル配管３１５ａ，３１５ｂ，３２５ａ，３２５ｂ，３３５ａ，３３５ｂ，３４５ａ，３４５ｂは、それぞれ、ステンレス合金製のフレキシブルチューブ３８０と、フレキシブルチューブ３８０の両端部に設けられ、外周側に張り出す円環状のフランジ３８１，３８２と、を備えている。
フレキシブル配管３１５ａ，３１５ｂ，３２５ａ，３２５ｂ，３３５ａ，３３５ｂ，３４５ａ，３４５ｂの両端部が接続される第一固定管３１６ａ，３１６ｂ，３２６ａ，３２６ｂ，３３６ａ，３３６ｂ，３４６ａ，３４６ｂと、第二固定管３１７ａ，３１７ｂ，３２７ａ，３２７ｂ，３３７ａ，３３７ｂ，３４７ａ，３４７ｂとには、それぞれ外周側に張り出す円環状のフランジ３８３，３８４が設けられている。
そして、フランジ３８１とフランジ３８３、フランジ３８２とフランジ３８３は、それぞれ互いに突き合わされ、図示しないボルト・ナットやクランプ金具等の締結手段によって締結されている。これにより、フレキシブル配管３１５ａ，３１５ｂ，３２５ａ，３２５ｂ，３３５ａ，３３５ｂ，３４５ａ，３４５ｂの両端部が、第一固定管３１６ａ，３１６ｂ，３２６ａ，３２６ｂ，３３６ａ，３３６ｂ，３４６ａ，３４６ｂと、第二固定管３１７ａ，３１７ｂ，３２７ａ，３２７ｂ，３３７ａ，３３７ｂ，３４７ａ，３４７ｂとに連結される。
【００７３】
さらに、フランジ３８１，３８２，３８３，３８４には、円環状の溝３８１ａ，３８２ａ，３８３ａ，３８４ａが形成されている。そして、フランジ３８１とフランジ３８３との間、フランジ３８２とフランジ３８４との間には、それぞれ、円環状のパッキン３９０が挟み込まれている。
パッキン３９０は、フランジ３８１，３８２，３８３，３８４の内径および外径とほぼ同じ内径および外径を有した円環プレート部３９１と、円環プレート部３９１の両側の側面３９１ａ，３９１ｂに一体に形成され、円環プレート部３９１の周方向に沿って連続する突条部３９２，３９３と、を有している。ここで、突条部３９２，３９３は、その内径面３９２ａ，３９３ａが、円環プレート部３９１の側面３９１ａ、３９１ｂから直交する方向（突条部３９２，３９３の側面３９１ａ、３９１ｂからの突出方向）に離間するにしたがって、その内径が漸次拡大するテーパ形状とされている。また、突条部３９２，３９３の外径面３９２ｂ，３９３ｂは、円環プレート部３９１の側面３９１ａ、３９１ｂに直交し、一定の外径を有したストレート形状とされている。
このようなパッキン３９０は、円環プレート部３９１が、フランジ３８１とフランジ３８３との間、フランジ３８２とフランジ３８４との間に挟み込まれ、突条部３９２，３９３が、円環状の溝３８１ａ，３８３ａ、３８２ａ，３８４ａに嵌まり込むようになっている。この状態で、パッキン３９０は、弾性変形領域内で弾性変形した状態とされている。さらに、パッキン３９０の突条部３９２，３９３の外径面３９２ｂ，３９３ｂは、溝３８１ａ，３８２ａ，３８３ａ，３８４ａの溝側面３８１ｂ，３８２ｂ，３８３ｂ，３８４ｂと平行になり、内圧が作用したときに互いに密着できるようになっている。
【００７４】
また、パッキン３９０は、フランジ３８１，３８２，３８３，３８４よりも、熱膨張率の高い材料で形成するのが好ましいい。例えば、フランジ３８１，３８２，３８３，３８４がフェライト系のＳＵＳ４３０材（１０．４×１０＾−６［１／Ｋ］）で形成されている場合、パッキン３９０は、オーステナイト系のＳＵＳ３０４材（熱膨張率１７×１０＾−６［１／Ｋ］）等で形成するのが好ましい。このようにすると、高温になるにしたがって、パッキン３９０が膨張することによって、フランジ３８１とフランジ３８３との間、フランジ３８２とフランジ３８４との間におけるシール性が、より高まる。
【００７５】
第一カートリッジ群２００ａを構成する複数のカートリッジ２０１、第二カートリッジ群２００ｂを構成する複数のカートリッジ２０１の修理や交換作業を行うときには、フレキシブル配管３１５ａ，３１５ｂ，３２５ａ，３２５ｂ，３３５ａ，３３５ｂ，３４５ａ，３４５ｂ、第一固定管３１６ａ，３１６ｂ，３２６ａ，３２６ｂ，３３６ａ，３３６ｂ，３４６ａ，３４６ｂと、第二固定管３１７ａ，３１７ｂ，３２７ａ，３２７ｂ，３３７ａ，３３７ｂ，３４７ａ，３４７ｂとから、取り外す。
そして、この状態で、各カートリッジ２０１を圧力容器１０から抜き出し、修理後、あるいは交換用の新規のカートリッジ２０１を圧力容器１０内に収容する。
しかる後、フレキシブル配管３１５ａ，３１５ｂ，３２５ａ，３２５ｂ，３３５ａ，３３５ｂ，３４５ａ，３４５ｂ、第一固定管３１６ａ，３１６ｂ，３２６ａ，３２６ｂ，３３６ａ，３３６ｂ，３４６ａ，３４６ｂと、第二固定管３１７ａ，３１７ｂ，３２７ａ，３２７ｂ，３３７ａ，３３７ｂ，３４７ａ，３４７ｂとに連結することで、カートリッジ２０１の修理や交換作業が完了する。
【００７６】
以上のように、本実施形態では、燃料ガス供給分岐管３１３ａ，３１３ｂ、燃料ガス排出分岐管３２３ａ，３２３ｂ、酸化剤ガス供給分岐管３３３ａ，３３３ｂ、酸化剤ガス排出分岐管３４３ａ，３４３ｂは、それぞれ、その一部を構成するフレキシブル配管３１５ａ，３１５ｂ，３２５ａ，３２５ｂ，３３５ａ，３３５ｂ，３４５ａ，３４５ｂの両端部が、第一固定管３１６ａ，３１６ｂ，３２６ａ，３２６ｂ，３３６ａ，３３６ｂ，３４６ａ，３４６ｂと、第二固定管３１７ａ，３１７ｂ，３２７ａ，３２７ｂ，３３７ａ，３３７ｂ，３４７ａ，３４７ｂとに、フランジ３８１とフランジ３８３、フランジ３８２とフランジ３８３とが、それぞれ互いに突き合わされ、パッキン３９０を挟み込んだ状態で締結されている。これにより、第一カートリッジ群２００ａを構成する複数のカートリッジ２０１、第二カートリッジ群２００ｂを構成する複数のカートリッジ２０１の修理や交換作業を行うときには、フレキシブル配管３１５ａ，３１５ｂ，３２５ａ，３２５ｂ，３３５ａ，３３５ｂ，３４５ａ，３４５ｂを迅速かつ確実に取り外すことができる。その結果、修理や交換のための燃料電池モジュールＭの稼働停止時間を短縮することが可能となる。
【００７７】
また、フレキシブル配管３１５ａ，３１５ｂ，３２５ａ，３２５ｂ，３３５ａ，３３５ｂ，３４５ａ，３４５ｂは、可撓性を有しているので、その前後の第一固定管３１６ａ，３１６ｂ，３２６ａ，３２６ｂ，３３６ａ，３３６ｂ，３４６ａ，３４６ｂ、第二固定管３１７ａ，３１７ｂ，３２７ａ，３２７ｂ，３３７ａ，３３７ｂ，３４７ａ，３４７ｂに対し、確実に芯合わせして、製作誤差や組立誤差を吸収して、容易に接続することができる。また、フレキシブル配管３１５ａ，３１５ｂ，３２５ａ，３２５ｂ，３３５ａ，３３５ｂ，３４５ａ，３４５ｂは、その管軸方向に伸縮可能であるので、熱膨張による管軸方向への変形を吸収することができ、高温環境下においても、フランジ接続部分におけるシール性、信頼性を高めることができる。
【００７８】
さらに、パッキン３９０を、フランジ３８１，３８２，３８３，３８４よりも、熱膨張率の高い材料で形成することで、高温になるにしたがって、パッキン３９０が膨張し、フランジ３８１とフランジ３８３との間、フランジ３８２とフランジ３８４との間におけるシール性を、より高めることができる。
加えて、パッキン３９０は、弾性変形領域内で弾性変形した状態で、フランジ３８１とフランジ３８３との間、フランジ３８２とフランジ３８４との間に挟み込まれている。これによって、パッキン３９０によるシール性を確実に発揮することができる。
【００７９】
「その他の変形例」
なお、上記実施形態において、フレキシブル配管３１５ａ，３１５ｂ，３２５ａ，３２５ｂ，３３５ａ，３３５ｂ，３４５ａ，３４５ｂの両端部を、第一固定管３１６ａ，３１６ｂ，３２６ａ，３２６ｂ，３３６ａ，３３６ｂ，３４６ａ，３４６ｂと、第二固定管３１７ａ，３１７ｂ，３２７ａ，３２７ｂ，３３７ａ，３３７ｂ，３４７ａ，３４７ｂとに、フランジ接続するようにした。しかし、フレキシブル配管３１５ａ，３１５ｂ，３２５ａ，３２５ｂ，３３５ａ，３３５ｂ，３４５ａ，３４５ｂの少なくとも一方の端部が、第一固定管３１６ａ，３１６ｂ，３２６ａ，３２６ｂ，３３６ａ，３３６ｂ，３４６ａ，３４６ｂまたは、第二固定管３１７ａ，３１７ｂ，３２７ａ，３２７ｂ，３３７ａ，３３７ｂ，３４７ａ，３４７ｂに、フランジ接続されていれば良い。
【００８０】
また、上記実施形態では、燃料ガス供給分岐管３１３ａ，３１３ｂ、燃料ガス排出分岐管３２３ａ，３２３ｂ、酸化剤ガス供給分岐管３３３ａ，３３３ｂ、酸化剤ガス排出分岐管３４３ａ，３４３ｂの中間部にフレキシブル配管３１５ａ，３１５ｂ，３２５ａ，３２５ｂ，３３５ａ，３３５ｂ，３４５ａ，３４５ｂを設けるようにしたが、これに限らない。フレキシブル配管３１５ａ，３１５ｂ，３２５ａ，３２５ｂ，３３５ａ，３３５ｂ，３４５ａ，３４５ｂは、燃料ガス供給本管３１１ａ，３１１ｂ、燃料ガス排出本管３２１ａ，３２１ｂ、酸化剤ガス供給本管３３１ａ，３３１ｂ、酸化剤ガス排出本管３４１ａ，３４１ｂに直接接続しても良い。また、フレキシブル配管３１５ａ，３１５ｂ，３２５ａ，３２５ｂ，３３５ａ，３３５ｂ，３４５ａ，３４５ｂは、第一カートリッジヘッダ２２０ａ、第二カートリッジヘッダ２２０ｂに直接接続しても良い。
さらには、フレキシブル配管３１５ａ，３１５ｂ，３２５ａ，３２５ｂ，３３５ａ，３３５ｂ，３４５ａ，３４５ｂを取り外した状態で、修理や交換作業のために、第一カートリッジ群２００ａを構成する複数のカートリッジ２０１、第二カートリッジ群２００ｂを構成する複数のカートリッジ２０１を容易に着脱できるよう、フレキシブル配管３１５ａ，３１５ｂ，３２５ａ，３２５ｂ，３３５ａ，３３５ｂ，３４５ａ，３４５ｂは、その位置を適宜選定するのが好ましい。
【００８１】
さらに、パッキン３９０を、フランジ３８１，３８２，３８３，３８４よりも、熱膨張率の高い材料で形成するようにしたが、その条件を満足できるのであれば、これ以外にも、例えば、フランジをチタン合金（熱膨張率８．４×１０−６[１／K]）にしたり、パッキン３９０をアルミニウム合金（２３×１０−６[１／K]）よって形成することもできる。
【００８２】
次に、本発明に係る燃料電池モジュールの一実施形態の変形例について説明する。
上記各実施形態及び上記各変形例は、容器中心軸方向Ｄｖが上下方向であるが、この容器中心軸方向Ｄｖは他の方向、例えば、水平方向であってもよい。但し、圧力容器１０内の全てのセルスタック１０１の長手方向が容器中心軸方向Ｄｖと同じである関係上、容器中心軸方向Ｄｖが水平方向である場合、セルスタック１０１の長手方向も水平方向になるため、セルスタック１０１は重力の影響により、その長手方向に対して垂直な方向に撓み易くなる。よって、セルスタック１０１の長手方向の寸法が比較的長い場合には、その長手方向に対して垂直な方向の撓みを抑えるために、容器中心軸方向Ｄｖは上下方向であることが好ましい。
【符号の説明】
【００８３】
１：燃料ガス供給源、２：酸化剤ガス供給源、１０：圧力容器、１５：外側断熱材、ｋ１６：内側断熱材、１０１：セルスタック（セル集合体）、１０３：基体管、１０５：燃料電池セル、２００,２００ａ〜２００ｈ，２００ｊ，２００ｋ，２００ｍ：カートリッジ群、２０１，２０１ａ，２０１ｊ，２０１ｋ，２０１ｍ：カートリッジ、２１５：発電室、２１６：酸化剤ガス供給室、２１７：燃料ガス供給室、２１８：酸化剤ガス排出室、２１９：燃料ガス排出室、２２０ａ：第一カートリッジヘッダ、２２０ｂ：第二カートリッジヘッダ、３００：配管、３１０：燃料ガス供給配管、３２０：燃料ガス排出配管、３３０：酸化剤ガス供給配管、３４０：酸化剤ガス排出配管、３１０ａ，３２０ａ，３３０ａ，３４０ａ，３１０ｂ，３２０ｂ，３３０ｂ，３４０ｂ：配管、３１１ａ，３１１ｂ：燃料ガス供給本管、３１３ａ，３１３ｂ：燃料ガス供給分岐管、３１５ａ，３１５ｂ，３２５ａ，３２５ｂ，３３５ａ，３３５ｂ，３４５ａ，３４５ｂ：フレキシブル配管（部分配管）、３１６ａ，３１６ｂ，３２６ａ，３２６ｂ，３３６ａ，３３６ｂ，３４６ａ，３４６ｂ：第一固定管、３１７ａ，３１７ｂ，３２７ａ，３２７ｂ，３３７ａ，３３７ｂ，３４７ａ，３４７ｂ：第二固定管、３２１ａ，３２１ｂ：燃料ガス排出本管、３２３ａ，３２３ｂ：燃料ガス排出分岐管、３３１ａ，３３１ｂ：酸化剤ガス供給本管、３３３ａ，３３３ｂ：酸化剤ガス供給分岐管、３４１ａ，３４１ｂ：酸化剤ガス排出本管、３４３ａ，３４３ｂ：酸化剤ガス排出分岐管、３８０：フレキシブルチューブ、３８１，３８２，３８３，３８４：フランジ、３９０：パッキン
【図１】
2014110170.tif 000003
【図２】
2014110170.tif 000004
【図３】
2014110170.tif 000005
【図４】
2014110170.tif 000006
【図５】
2014110170.tif 000007
【図６】
2014110170.tif 000008
【図７】
2014110170.tif 000009
【図８】
2014110170.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成25年4月2日(2013.4.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図４】
2014110170.tif 000011