(57)【要約】【課題】固体酸化物形燃料電池装置の電流取出端子における銀の蒸発やマイグレーションによる短絡を防止する。【解決手段】燃料電池装置は、複数の燃料電池セルが配列されてなる燃料電池セル集合体と、燃料電池セル集合体を収容する導電性のモジュールケースと、燃料電池セル集合体から前記燃料電池セルが発電した電力を前記容器の外部へ取り出すための導電性の電流取出端子２０６Ａと、電流取出端子２０６Ａとモジュールケース８の底板８ｃとを絶縁するための碍子２０８と、を有し、碍子２０８には、発電運転時において銀を含む金属成分が碍子２０８の表面を被覆することにより電流取出端子２０６Ａとモジュールケース８の底板８ｃとが短絡することを抑制する導電抑制溝部２０８Ｄが設けられている。【選択図】図１６
2018049698.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の燃料電池セルが配列されてなる燃料電池セル集合体と、
前記燃料電池セル集合体を収容する導電性の容器と、
前記燃料電池セル集合体から前記燃料電池セルが発電した電力を前記容器の外部へ取り出すための導電性の電流取出し部と、
前記電流取出し部と前記容器の壁面とを絶縁するための碍子と、を有し、
前記碍子には、発電運転時において銀を含む金属成分が前記碍子の表面を被覆することにより前記電流取出し部と前記容器の壁面とが短絡することを抑制する導通抑制部が設けられていることを特徴とする、固体酸化物形燃料電池装置。
【請求項２】
前記導通抑制部は、
前記碍子の表面における前記電流取出し部と前記容器の壁面とを結ぶ最短経路の少なくとも一部が、前記電流取出し部と前記容器の壁部との間を走る電気力線に沿わずに外れており、かつ、
前記容器の内部を飛散する前記銀を含む金属成分が、前記碍子の表面における前記電流取出し部と前記容器の壁面とを結ぶ経路の少なくとも一部に付着するのを抑制するように、構成されている、請求項１に記載の固体酸化物形燃料電池装置。
【請求項３】
前記導通抑制部は、前記碍子の表面に形成された溝からなる、請求項２に記載の固体酸化物形燃料電池装置。
【請求項４】
前記溝は、前記電流取出し部を囲むように環状に形成されている、請求項３に記載の固体酸化物形燃料電池装置。
【請求項５】
前記溝の深さは、前記溝の幅よりも大きい、請求項３に記載の固体酸化物形燃料電池装置。
【請求項６】
さらに、前記容器内の前記燃料電池セル集合体が配置された空間から前記碍子が配置された空間への気体の流入を遮蔽する遮蔽部を有する、請求項１〜５の何れか１項に記載の固体酸化物形燃料電池装置。
【請求項７】
さらに、前記複数の燃料電池セルの下方に位置し、燃料ガスを前記複数の燃料電池セルの内部流路に供給する燃料ガスマニホールドと、
前記容器内を上下方向に延び、前記燃料ガスマニホールドへ前記燃料ガスを供給する燃料配管と、を有し、
前記容器の内壁面には、前記燃料電池セル側へと突出し、上下方向に延びる凹部が形成された突出面が形成され、
前記燃料配管は前記凹部内に配置されており、
前記遮蔽部は前記突出面により形成されている、請求項６に記載の固体酸化物形燃料電池装置。
【請求項８】
前記容器内の前記燃料電池セル集合体の上方に設けられ、前記複数の燃料電池セルの発電に寄与しなかった燃料ガスを燃焼させ排ガスを生成する燃焼部を有し、
前記電流取出し部は前記燃焼部よりも下方に設けられている、請求項１〜７の何れか１項に記載の固体酸化物形燃料電池装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体酸化物形燃料電池装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
固体酸化物形燃料電池装置（Solid Oxide Fuel Cell：以下「ＳＯＦＣ」とも言う）は、電解質として酸化物イオン導電性固体電解質を用い、その両側に電極を取り付け、一方の側に燃料ガスを供給し、他方の側に酸化剤ガス（空気、酸素等）を供給して、比較的高温で動作する燃料電池である。このような固体酸化物形燃料電池装置では、燃料電池セルはモジュール容器内に収容されており、燃料電池セルにより発電された電力は、図１８に示すように、モジュール容器の壁面（底板）８ｃを貫通するように設けられた導電性の電流取出端子６０６を介して外部へ取り出される。
【０００３】
固体酸化物形燃料電池装置は、発電時には、７００〜１０００°程度の高温状態となる。例えば、電流取出端子や、燃料電池セルと電流取出端子とを接続するバスバーなどの高温雰囲気下で使用する導電性部材として、例えば、特許文献１及び２に記載されているように、金属母材の表面に銀被膜を施した部材が用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第５８０８０１７号
【特許文献２】特開２０１１−１５５２９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、モジュール容器は導電性部材からなるため、図１８に示すように、モジュール容器の壁面（底板）８ｃと電流取出端子６０６の間には絶縁材としての碍子６０８が設けられている。しかしながら、特許文献１にも記載されているが、銀被膜を施した導電性部材を高温下で長期間使用すると被覆された銀が蒸発し、図１９（Ａ）に示すように、蒸発した銀（図中丸印で示す）が碍子６０８の表面に付着する。このように碍子６０８の表面に銀が付着すると、電流取出端子６０６とモジュール容器の壁面８ｃとが付着した銀により導通してしまい短絡を起こしてしまう。
【０００６】
また、燃料電池セルの＋極側に接続された電流取出端子と、接地状態のモジュール容器との間には電位差が生じ、図１９（Ｂ）右側に示すように、電流取出端子６０６から碍子６０８の周面に沿ってモジュール容器の壁面８ｃまで延びるような電場が発生する。このような電場が生じると、特許文献２にも記載されているが、図１９（Ｂ）左側に示すように、高温下の銀（図中丸印で示す）が電場に沿って移動するマイグレーションが引き起こされ、電流取出端子６０６に被覆された銀が碍子６０８の表面に沿ってモジュール容器の壁面８ｃまで移動する。このようなマイグレーションが生じると、電流取出端子６０６とモジュール容器の壁面８ｃがマイグレーションにより移動した銀により導通してしまい短絡を起こしてしまう。
【０００７】
本発明は、上記の問題に鑑みなされたものであり、固体酸化物形燃料電池装置の電流取出端子とモジュール容器との間で銀の蒸発やマイグレーションによる短絡が生じるのを防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の固体酸化物形燃料電池装置は、複数の燃料電池セルが配列されてなる燃料電池セル集合体と、燃料電池セル集合体を収容する導電性の容器と、燃料電池セル集合体から燃料電池セルが発電した電力を容器の外部へ取り出すための導電性の電流取出し部と、電流取出し部と容器の壁面とを絶縁するための碍子と、を有し、碍子には、発電運転時において銀を含む金属成分が碍子の表面を被覆することにより電流取出し部と容器の壁面とが短絡することを抑制する導通抑制部が設けられていることを特徴とする。
【０００９】
上記構成の本発明によれば、銀を含む金属成分が碍子の表面を被覆することにより電流取出し部と容器の壁面とが短絡することを抑制する導電抑制部が碍子に設けられているため、蒸発やマイグレーションにより、銀を含む金属成分が碍子の表面を被覆することを防止することができ、電流取出し部と容器の壁面との間で短絡が生じることを防止できる。
【００１０】
本発明において、好ましくは、導通抑制部は、碍子の表面における電流取出し部と容器の壁面とを結ぶ最短経路の少なくとも一部が、電流取出し部と容器の壁部との間を走る電気力線に沿わずに外れており、かつ、容器の内部を飛散する銀を含む金属成分が、碍子の表面における電流取出し部と容器の壁面とを結ぶ経路の少なくとも一部に付着するのを抑制するように、構成されている。
【００１１】
上記構成の本発明によれば、導通抑制部が、碍子の表面における電流取出し部と容器の壁面とを結ぶ最短経路の少なくとも一部が、電流取出し部と容器の壁部との間を走る電気力線に沿わずに外れるように構成されているため、マイグレーションが生じたとしても、電気力線から外れた部分で銀の進行が遮断されるため、銀が電流取出し部から容器の壁面まで到達するのを防止できる。また、導通抑制部が、碍子の表面における電流取出し部と容器の壁面とを結ぶ経路の少なくとも一部に付着するのを抑制するように構成されているため、蒸発した銀が電流取出し部と容器の壁部との間に連続して付着するのを防止できる。このようにして、碍子に設けた簡単な構成の導通抑制部により、銀の蒸発及びマイグレーションに起因する短絡を確実に防止できる。
【００１２】
本発明において、好ましくは、導通抑制部は、碍子の表面に形成された溝からなる。
上記構成の本発明によれば、碍子の表面に溝を形成するという簡単な構成で短絡を防止できる。
【００１３】
本発明において、好ましくは、溝は電流取出し部を囲むように環状に形成されている。
上記構成の本発明によれば、溝が電流取出し部を囲むように環状に形成されているため、いずれの方向にマイグレーションが進行したとしても、確実に短絡を防止できる。
【００１４】
本発明において、好ましくは、溝の深さは、溝の幅よりも大きい。
上記構成の本発明によれば、溝幅が小さく構成されているため、蒸発した銀等の金属微粒子が溝に入るのを抑制することができ、さらに、溝の深さが大きく構成されているため、碍子表面に沿った電流取出し部と容器の壁面との距離を長くすることができるため、より確実に短絡を防止できる。
【００１５】
本発明において、好ましくは、さらに、容器内の燃料電池セル集合体が配置された空間から碍子が配置された空間への気体の流入を遮蔽する遮蔽部を有する。
上記構成の本発明によれば、高温な燃料電池セル集合体が配置された空間内で飛散する蒸発した銀が、碍子が配置された空間へ流入するのが遮蔽されるため、碍子表面への銀の付着をより抑制することができる。
【００１６】
本発明において、好ましくは、さらに、複数の燃料電池セルの下方に位置し、燃料ガスを複数の燃料電池セルの内部流路に供給する燃料ガスマニホールドと、容器内を上下方向に延び、燃料ガスマニホールドへ燃料ガスを供給する燃料配管と、を有し、モジュール容器の内壁面には、燃料電池セル側へと突出し、上下方向に延びる凹部が形成された突出面が形成され、燃料配管は凹部内に配置されており、遮蔽部は突出面により形成されている。
【００１７】
容器内に上下方向に延びる燃料配管を設けると、燃料電池セルに発電用空気が均等に送られなくなり、燃料電池セルに温度ムラが生じるおそれがある。これに対して、上記構成の本発明によれば、容器の内壁面には、燃料電池セル側へと突出し、上下方向に延びる凹部が形成された突出面が形成され、燃料配管は凹部内に配置されているため、発電用空気が均等に送られ、燃料電池セルの温度ムラを防止できる。さらに、突出面が遮蔽部を形成しているため、一部材で発電用空気の整流と、碍子表面への銀の付着の抑制の両方を達成できる。
【００１８】
本発明において、好ましくは、容器内の前記燃料電池セル集合体の上方に設けられ、複数の燃料電池セルの発電に寄与しなかった燃料ガスを燃焼させ排ガスを生成する燃焼部を有し、電流取出し部は燃焼部よりも下方に設けられている。
【００１９】
燃焼部は高温であるため、多量の蒸発した銀が浮遊する。そして、燃焼部において高温となった排ガスは上方に向かって移動する。上記構成の本発明によれば、電気取出し部が、高温な燃焼部よりも下方に設けられているため、多量の蒸発した銀が含まれる排ガスに電気取出し部が曝されるのを抑制し、碍子への銀の付着を防止できる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、固体酸化物形燃料電池装置の電流取出端子とモジュール容器との間で銀の蒸発やマイグレーションによる短絡が生じるのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態による固体酸化物形燃料電池装置（ＳＯＦＣ）を示す全体構成図である。
【図２】図２は、本発明の一実施形態による固体酸化物形燃料電池装置の燃料電池モジュールを示す側面断面図である。
【図３】図２のIII-III線に沿った断面図である。
【図４】モジュールケース及び空気通路カバーの分解斜視図である。
【図５】モジュールケースを構成する閉鎖側板の内面を示す斜視図である。
【図６】（Ａ）は飛散抑制カバーを構成する第１の部材を示す斜視図であり、（Ｂ）は飛散抑制カバーを構成する第２の部材を示す斜視図であり、（Ｃ）は第１及び第２の部材を取り付ける様子を示す斜視図である。
【図７】飛散抑制カバーを取り付けた状態における管継手近傍の装置長手方向の鉛直拡大断面図である。
【図８】組立状態における飛散抑制カバーの周辺を示す斜視図である。
【図９】本発明の一実施形態による固体酸化物形燃料電池装置の燃料電池セルユニットを示す部分断面図である。
【図１０】本発明の一実施形態の固体酸化物形燃料電池装置における燃料電池セル集合体から外部へ電力を取り出すための機構を示す斜視図である。
【図１１Ａ】本発明の一実施形態の固体酸化物形燃料電池装置における燃料電池セル集合体から外部へ電力を取り出すための機構を示す断面図であり、内側電極端子に接続されたバスバーの位置における断面図である。
【図１１Ｂ】本発明の一実施形態の固体酸化物形燃料電池装置における燃料電池セル集合体から外部へ電力を取り出すための機構を示す断面図であり、外側電極層に接続されたバスバーの位置における断面図である。
【図１２】本発明の一実施形態の固体酸化物形燃料電池装置に用いられているバスバーの構成を示す斜視図である。
【図１３】電流取出端子ユニットの構成を示す鉛直断面図である。
【図１４】図２と同様の、本発明の一実施形態による固体酸化物形燃料電池装置の燃料電池モジュールを示す側面断面図である。
【図１５】図３と同様の、図２のIII-III線に沿った断面図である。
【図１６】＋極に接続された電流取出端子とモジュール容器の底板との間に生じた電場を示す図である。
【図１７】別の実施形態の電流取出端子ユニットの構成を示す鉛直断面図である。
【図１８】従来の固体酸化物形燃料電池におけるモジュール容器の壁面に設けられた電流取出端子の構成を示す図である。
【図１９】（Ａ）は蒸発した銀により短絡を起こす原理を説明するための図であり、（Ｂ）はマイグレーションにより短絡を起こす原理を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
次に、添付図面を参照して、本発明の実施形態による固体酸化物形燃料電池装置を説明する。
図１は、本発明の一実施形態による固体酸化物形燃料電池装置（ＳＯＦＣ）を示す全体構成図である。図１に示すように、本発明の一実施形態による固体酸化物形燃料電池装置（ＳＯＦＣ）１は、燃料電池モジュール２と、補機ユニット４を備えている。
【００２３】
燃料電池モジュール２は、ハウジング６を備え、このハウジング６内部には、断熱材７を介して金属製のモジュールケース８が内蔵されている。この密閉空間であるモジュールケース８の下方部分である発電室１０には、燃料ガスと酸化剤ガス（以下では適宜「発電用空気」又は「空気」と呼ぶ。）とにより発電反応を行う燃料電池セル集合体１２が収容置されている。この燃料電池セル集合体１２は、複数の燃料電池セルユニット１６（図６参照）が直列接続されて構成されている。この例では、燃料電池セル集合体１２は、１２８本の燃料電池セルユニット１６を有する。
【００２４】
燃料電池モジュール２のモジュールケース８の発電室１０の上方には、燃焼部としての燃焼室１８が形成され、この燃焼室１８で、発電反応に使用されなかった（発電に寄与しなかった）残余の燃料ガスと残余の空気とが燃焼し、排気ガス（言い換えると燃焼ガス）を生成するようになっている。さらに、モジュールケース８は断熱材７により覆われており、燃料電池モジュール２内部の熱が、外気へ発散するのを抑制している。また、この燃焼室１８の上方には、燃料ガスを改質する改質器１２０が配置され、残余ガスの燃焼熱によって改質器１２０を改質反応が可能な温度となるように加熱している。
【００２５】
さらに、ハウジング６内においてモジュールケース８の上方には、蒸発器１４０が断熱材７内に設けられている。蒸発器１４０は、供給された水と排気ガスとの間で熱交換を行うことによって、水を蒸発させて水蒸気を生成し、この水蒸気と原燃料ガスとの混合ガス（以下では「燃料ガス」と呼ぶこともある。）をモジュールケース８内の改質器１２０に供給する。
【００２６】
次に、補機ユニット４は、燃料電池モジュール２からの排気中に含まれる水分を結露させた水を貯水してフィルターにより純水とする純水タンク２６と、この貯水タンクから供給される水の流量を調整する水流量調整ユニット２８（モータで駆動される「水ポンプ」等）を備えている。また、補機ユニット４は、都市ガス等の原料ガスの供給減である燃料供給源３０から供給された燃料を遮断するガス遮断弁３２と、燃料ガスから硫黄を除去するための脱硫器３６と、燃料ガスの流量を調整する燃料流量調整ユニット３８（モータで駆動される「燃料ポンプ」等）と、電源喪失時において、燃料流量調整ユニット３８から流出する燃料ガスを遮断するバルブ３９を備えている。さらに、補機ユニット４は、空気供給源４０から供給される空気を遮断する電磁弁４２と、空気の流量を調整する改質用空気流量調整ユニット４４及び発電用空気流量調整ユニット４５（モータで駆動される「空気ブロア」等）と、改質器１２０に供給される改質用空気を加熱する第１ヒータ４６と、発電室に供給される発電用空気を加熱する第２ヒータ４８とを備えている。これらの第１ヒータ４６と第２ヒータ４８は、起動時の昇温を効率よく行うために設けられているが、省略しても良い。
【００２７】
なお、本実施形態では、装置の起動時に改質器１２０内において、部分酸化改質反応（ＰＯＸ）のみが生じるＰＯＸ工程から、部分酸化改質反応（ＰＯＸ）と水蒸気改質反応（ＳＲ）が混在したオートサーマル改質反応（ＡＴＲ）が生じるＡＴＲ工程を経て、水蒸気改質反応のみが生じるＳＲ工程が行われるように構成してもよいし、ＰＯＸ工程を省略してＡＴＲ工程からＳＲ工程に移行されるように構成してもよいし、ＰＯＸ工程及びＡＴＲ工程を省略してＳＲ工程のみが行われるように構成してもよい。なお、ＳＲ工程のみが行われる構成では、改質用空気流量調整ユニット４４は不要である。
【００２８】
次に、燃料電池モジュール２には、排気ガスが供給される温水製造装置５０が接続されている。この温水製造装置５０には、水供給源２４から水道水が供給され、この水道水が排気ガスの熱により温水となり、図示しない外部の給湯器の貯湯タンクへ供給されるようになっている。また、燃料電池モジュール２には、燃料ガスの供給量等を制御するための制御ボックス５２が取り付けられている。さらに、燃料電池モジュール２には、燃料電池モジュールにより発電された電力を外部に供給するための電力取出部（電力変換部）であるインバータ５４が接続されている。
【００２９】
次に、図２乃至図４を参照して、本発明の一実施形態による固体酸化物形燃料電池装置の燃料電池モジュールの構造について説明する。図２は、本発明の一実施形態による固体酸化物形燃料電池装置の燃料電池モジュールを示す側面断面図であり、図３は、図２のIII-III線に沿った断面図であり、図４は、モジュールケース及び空気通路カバーの分解斜視図である。
【００３０】
図２及び図３に示すように、燃料電池モジュール２は、断熱材７で覆われたモジュールケース８の内部に設けられた燃料電池セル集合体１２及び改質器１２０を有すると共に、モジュールケース８の外部で且つ断熱材７内に設けられた蒸発器１４０を有する。
【００３１】
まず、モジュールケース８は、図４に示すように、略矩形の天板８ａ，底板８ｃ，これらの長手方向（図２の左右方向）に延びる辺同士を連結する対向する一対の側板８ｂからなる筒状体と、この筒状体の長手方向の両端部の２つの対向する開口部を塞ぎ、天板８ａ及び底板８ｃの幅方向（図３の左右方向）に延びる辺同士を連結する閉鎖側板８ｄ，８ｅからなる。
【００３２】
モジュールケース８は、空気通路カバー１６０によって天板８ａ及び側板８ｂが覆われている。空気通路カバー１６０は、天板１６０ａと、対向する一対の側板１６０ｂとを有する。天板１６０ａの略中央部分には、排気管１７１を貫通させるための開口部１６７と、発電用空気導入管７４を接続するための開口部１６０ｃと、が設けられている。天板１６０ａと天板８ａとの間、及び、側板１６０ｂと側板８ｂとの間は、所定の距離だけ離間した状態となっている。これにより、モジュールケース８の外側と断熱材７との間、具体的にはモジュールケース８の天板８ａ及び側板８ｂと、空気通路カバー１６０の天板１６０ａ及び側板１６０ｂとの間には、天板１６０ａ及び側板１６０ｂの外面に沿って、酸化剤ガス供給通路としての空気通路１６１ａ，１６１ｂが形成されている（図３参照）。
【００３３】
モジュールケース８の側板８ｂの下部には、複数の貫通孔である吹出口８ｆが設けられている（図４参照）。発電用空気は、空気通路カバー１６０の天板１６０ａのうち、モジュールケース８の閉鎖側板８ｅ側の略中央部に設けられた発電用空気導入管７４から空気通路１６１ａ内に供給される（図２参照）。そして、発電用空気は、空気通路１６１ａ，１６１ｂを通って、吹出口８ｆから燃料電池セル集合体１２に向けて発電室１０内に噴射される（図３、図４参照）。
【００３４】
図５は、モジュールケース８を構成する閉鎖側板８ｄの内面を示す斜視図である。同図に示すように、閉鎖側板８ｄの内面には幅方向両側の縁に沿うように上下方向に延びる第１の突起部１８０Ａと、第２の突起部１８０Ｂとが形成されている。第１の突起部１８０Ａ及び第２の突起部１８０Ｂはそれぞれ矩形状の水平断面形状を有する。第１の突起部１８０Ａ及び第２の突起部１８０Ｂの内側面が燃料電池セル側に突出する突出面を構成する。なお、第１の突起部１８０Ａ及び第２の突起部１８０Ｂの間には、断面矩形状の凹部（溝部）１８０Ｃが形成されている。第１の突起部１８０Ａの燃料電池セル集合体１２に対向する面の下部におけるモジュールケース８の側板８ｂ側の側部には矩形状の切り欠き部１８０Ａ１が形成されている。また、第２の突起部１８０Ｂの燃料電池セル集合体１２に対向する面の下部におけるモジュールケース８の側板８ｂ側の側部には矩形状の切り欠き部１８０Ｂ１が形成されている。
【００３５】
また、空気通路１６１ａ，１６１ｂの内部には、第１及び第２排気通路１７２ａ、１７２ｂ内の排気ガスと空気通路１６１ａ，１６１ｂ内の空気との間の熱交換を促進する熱交換促進部材としてのプレートフィン１６２，１６３が設けられている（図３参照）。プレートフィン１６２は、モジュールケース８の天板８ａと空気通路カバー１６０の天板１６０ａの間で長手方向及び幅方向に延びるように水平方向に設けられている。すなわち、プレートフィン１６２は、空気通路１６１ａ内の後述する第１排気通路１７２ａに対応する部分に設けられている。また、プレートフィン１６３は、モジュールケース８の側板８ｂと空気通路カバー１６０の側板１６０ｂとの間であって、且つ、燃料電池セルユニット１６よりも上方の位置に長手方向及び鉛直方向に延びるように設けられている。すなわち、プレートフィン１６３は、空気通路１６１ｂ内の後述する第２排気通路１７２ｂ及び排気集中部１７６に対応する部分に設けられている。
【００３６】
空気通路１６１ａ，１６１ｂを流れる発電用空気は、特にプレートフィン１６２，１６３を通過する際に、これらプレートフィン１６２，１６３の内側のモジュールケース８内（具体的には天板８ａ，側板８ｂに沿って設けられた排気通路）を通過する排気ガスとの間で熱交換を行い、加熱されることとなる。このようなことから、空気通路１６１ａ，１６１ｂにおいてプレートフィン１６２，１６３が設けられた部分は、熱交換器（熱交換部）として機能する。なお、プレートフィン１６２が設けられた部分が主たる熱交換器部分を構成し、プレートフィン１６３が設けられた部分が従たる熱交換器部分を構成する。
【００３７】
次に、蒸発器１４０は、モジュールケース８の天板８ａ上で水平方向に延びるように固定されている。また、蒸発器１４０とモジュールケース８との間には、これらの隙間を埋めるように断熱材７の一部分７ａが配置されている（図２及び図３参照）。
【００３８】
具体的には、蒸発器１４０は、長手方向（図２の左右方向）の一側端側に、水及び原燃料ガス（改質用空気を含めてもよい）を供給する燃料供給配管６３と、排気ガスを排出するための排気ガス排出管８２（図３参照）とが連結され、長手方向の他側端側に、排気管１７１の上端部が連結されている。排気管１７１は、空気通路カバー１６０の天板１６０ａに形成された開口部１６７を貫通して下方へ延び、モジュールケース８の天板８ａ上に形成された排気口１１１に連結されている。排気口１１１は、モジュールケース８内の燃焼室１８で生成された排気ガスをモジュールケース８の外へ排出する開口部であり、モジュールケース８の上面視略矩形の天板８ａのほぼ中央部に形成されている。
【００３９】
また、蒸発器１４０は、図２及び図３に示すように、上面視で略矩形の蒸発器ケース１４１を有している。この蒸発器ケース１４１は、２つの高さの低い有底矩形筒状の上側ケース１４２と下側ケース１４３とを、これらの間に中間板１４４を挟んだ状態で接合して形成されている。
【００４０】
したがって、蒸発器ケース１４１は、上下方向に二層構造となっており、下層部分には、排気管１７１から供給された排気ガスが通過する排気通路部１４０Ａが形成され、上層部分には、燃料供給配管６３から供給された水を蒸発させて水蒸気を生成する蒸発部１４０Ｂと、蒸発部１４０Ｂで生成された水蒸気と燃料供給配管６３から供給された原燃料ガスとを混合させる混合部１４０Ｃが設けられている。
【００４１】
蒸発部１４０Ｂ及び混合部１４０Ｃは、複数の連通孔（スリット）が設けられた仕切り板により蒸発器１４０を仕切った空間にて形成されている。また、蒸発部１４０Ｂ内には、アルミナボール（図示せず）が充填されている。
【００４２】
また、排気通路部１４０Ａは、同様に複数の連通孔を有する２つの仕切り板により排気ガスの上流側から下流側にかけて３つの空間に仕切られている。そして、２番目の空間に燃焼触媒（図示せず）が充填されている。すなわち、本実施形態の蒸発器１４０は、燃焼触媒器を含んでいる。
【００４３】
このような蒸発器１４０では、蒸発部１４０Ｂ内の水と排気通路部１４０Ａを通過する排気ガスとの間で熱交換が行われ、排気ガスの熱により蒸発部１４０Ｂ内の水が蒸発して、水蒸気が生成されることとなる。また、混合部１４０Ｃ内の混合ガスと排気通路部１４０Ａを通過する排気ガスとの間で熱交換が行われ、排気ガスの熱により混合ガスが昇温されることとなる。
【００４４】
更に、図２に示すように、混合部１４０Ｃには、改質器１２０に混合ガスを供給するための混合ガス供給管１１２が接続されている。この混合ガス供給管１１２は、排気管１７１の内部を通過するように配置されており、一端が中間板１４４に形成された開口１４４ａに連結され、他端が改質器１２０の天面に形成された混合ガス供給口１２０ａに連結されている。混合ガス供給管１１２は、排気通路部１４０Ａ内，排気管１７１内を通過してモジュールケース８内まで鉛直下方に延び、そこで略９０°屈曲されて天板８ａに沿って水平方向に延びた後、下方へ略９０°屈曲されて改質器１２０に連結されている。
【００４５】
次に、改質器１２０は、燃焼室１８の上方でモジュールケース８の長手方向に沿って水平方向に延びるように配置され、モジュールケース８の天板８ａとの間に排気ガス誘導部材１３０を介して所定距離隔てられて状態で、天板８ａに対して固定されている。改質器１２０は、上面視で外形略矩形であるが、中央部に貫通孔１２０ｂが形成された環状構造体であり、上側ケース１２１と下側ケース１２２とが接合された筐体を有している。この貫通孔１２０ｂは、天板８ａに形成された排気口１１１と上面視で重なるように位置し、好ましくは、貫通孔１２０ｂの中央位置に排気口１１１が形成される。
【００４６】
改質器１２０の長手方向の一端側（モジュールケース８の閉鎖側板８ｅ側）では、上側ケース１２１に設けられた混合ガス供給口１２０ａに混合ガス供給管１１２が連結されており、他端側（閉鎖側板８ｄ側）では、燃料ガス供給管６４が下側ケース１２２に、脱硫器３６まで延びる水添脱硫器用水素取出管６５が上側ケース１２１にそれぞれ連結されている。したがって、改質器１２０は、混合ガス供給管１１２から混合ガス（つまり水蒸気が混合された原燃料ガス（改質用空気を含めてもよい））を受け取り、内部で混合ガスを改質し、燃料ガス供給管６４及び水添脱硫器用水素取出管６５から改質後のガス（即ち、燃料ガス）を排出するように構成されている。
【００４７】
改質器１２０は、その内部空間が２つの仕切り板１２３ａ，１２３ｂによって３つの空間に仕切られることにより、改質器１２０内に、混合ガス供給管１１２からの混合ガスを受入れる混合ガス受入部１２０Ａと、混合ガスを改質するための改質触媒（図示せず）が充填された改質部１２０Ｂと、改質部１２０Ｂを通過したガスを排出するガス排出部１２０Ｃと、が形成されている（図２参照）。改質部１２０Ｂは、仕切り板１２３ａ，１２３ｂに挟まれた空間であり、この空間に改質触媒が保持されている。混合ガス及び改質後の燃料ガスは、仕切り板１２３ａ，１２３ｂに設けられた複数の連通孔（スリット）を通って移動可能となっている。また、改質触媒としては、アルミナの球体表面にニッケルを付与したものや、アルミナの球体表面にルテニウムを付与したものが適宜用いられる。
【００４８】
混合ガス受入部１２０Ａには、蒸発器１４０から混合ガス供給管１１２を介して供給された混合ガスが混合ガス供給口１２０ａを通して噴出される。この混合ガスは、混合ガス受入部１２０Ａ内で拡張されて噴出速度が低下し、仕切り板１２３ａを通過して改質部１２０Ｂに供給される。
【００４９】
改質部１２０Ｂでは、低速で移動する混合ガスが改質触媒により燃料ガスに改質され、この燃料ガスが仕切り板１２３ｂを通過してガス排出部１２０Ｃに供給される。
ガス排出部１２０Ｃでは、燃料ガスが燃料ガス供給管６４、及び、水添脱硫器用水素取出管６５へ排出される。
【００５０】
燃料ガス供給通路としての燃料ガス供給管６４は、モジュールケース８内を閉鎖側板８ｄに沿って下方へ延び、底板８ｃ付近で略９０°屈曲されて水平方向に延びて、燃料電池セル集合体１２の下方に形成されたマニホールド６６内へ入り、更にマニホールド６６内で逆側の閉鎖側板８ｅ付近まで水平方向に延びている。燃料ガス供給管６４は、マニホールド６６に接続されている流入側配管６４Ａと、改質器１２０に接続されている流出側配管６４Ｂとに分割されており、これら流入側配管６４Ａ及び流出側配管６４Ｂは管継手６４Ｃにより接続されている。管継手６４Ｃは、流入側配管６４Ａ及び流出側配管６４Ｂやモジュールケース８を構成する材料よりも耐熱性が低い材料により形成されている。なお、管継手６４Ｃは、燃料電池セル集合体１２の斜め上方に位置している。
【００５１】
燃料ガス供給管６４の水平部６４ａの下方面には、複数の燃料供給孔６４ｂが形成されており、この燃料供給孔６４ｂから、燃料ガスがマニホールド６６内に供給される。このマニホールド６６の上方には、燃料電池セルユニット１６を支持するための貫通孔を備えた下支持板６８が取り付けられており、マニホールド６６内の燃料ガスが、燃料電池セルユニット１６内に供給される。また、燃料ガスと空気との燃焼を開始するための点火装置８３が、燃焼室１８に設けられている。
【００５２】
また、流入側配管６４Ａ及び流出側配管６４Ｂを接続する管継手６４Ｃは、飛散抑制カバー１９０により全周が包囲されている。図６（Ａ）は飛散抑制カバーを構成する第１の部材を示す斜視図であり、（Ｂ）は飛散抑制カバーを構成する第２の部材を示す斜視図であり、（Ｃ）は第１及び第２の部材を取り付ける様子を示す斜視図である。また、図７は、飛散抑制カバーを取り付けた状態における管継手近傍の装置長手方向の鉛直拡大断面図である。
【００５３】
図６（Ａ）に示すように、第１の部材１９１は、一面が開口するような直方体形状を有している。具体的には、第１の部材１９１は、横面１９１Ｃと、横面１９１Ｃの前後の縁から延びる前後面１９１Ｄと、横面１９１Ｃの上の縁から延びる上面１９１Ａと、横面１９１Ｃの下の縁から延びる下面１９１Ｂと、を有する。上下面１９１Ａ、１９１Ｂにはそれぞれ開口する側から延びる凹部１９１Ｆが形成されている。また、前後面１９１Ｄには、上下方向に延びる矩形状の貫通穴１９１Ｅが形成されている。
【００５４】
図６（Ｂ）に示すように、第２の部材１９２は、一面が開口するような直方体形状を有している。具体的には、第２の部材１９２は、横面１９２Ｃと、横面１９２Ｃの前後の縁から延びる前後面１９２Ｄと、横面１９２Ｃの上の縁から延びる上面１９２Ａと、横面１９２Ｃの下の縁から延びる下面１９２Ｂと、を有する。上下面１９２Ａ、１９２Ｂにはそれぞれ開口する側から延びる凹部１９２Ｆが形成されている。また、前後面１９１Ｄには、上下方向に延びる矩形状の突出部１９２Ｅが形成されている。突出部１９２Ｅは、第２の部材１９２の開口する側の辺が前後面１９２Ｄに接続されており、それ以外の辺と前後面１９２Ｄとの間には隙間が形成されている。なお、突出部１９２Ｅは、常時は前後面１９２Ｄから外側に突出しているが、前後面１９２Ｄよりも内側に位置するまで撓ませることができる。また、前後面１９２Ｄと上下面１９２Ａ、１９２Ｂとの間の角部は接続されておらず、スリット１９２Ｇが形成されている。
ここで、第１の部材１９１及び第２の部材１９２の凹部１９１Ｆ、１９２Ｆはケース内側に向けて屈曲されていることが好ましい。これにより、燃料ガス供給管６４と凹部１９１Ｆ、１９２Ｆとの隙間から剥離粉末が落下することを防止できる。
【００５５】
第１の部材１９１及び第２の部材１９２は、管継手６４Ｃよりも耐熱性の高い材料により構成される。より好ましくは、モジュールケース８を構成する材料と同一の材料により構成されている。
【００５６】
図６Ｃに示すように、飛散抑制カバー１９０の取り付ける際には、第１の部材１９１及び第２の部材１９２の開口する側が、管継手６４Ｃを挟んで対向するように配置する。そして、第１の部材１９１及び第２の部材１９２をそれぞれ、凹部１９１Ｆ、１９２Ｆに燃料ガス供給管６４が入り込むように近接させる。この際、第１の部材１９１の上下面１９１Ａ、１９１Ｂが、第２の部材１９２のスリット１９２Ｇに入り込むようにする。そして、第１の部材１９１の上下面１９１Ａ、１９１Ｂの縁が第２の部材１９２の横面１９２Ｃに当接するまで第１及び第２の部材１９１、１９２を近接されると、第２の部材１９２の突出部１９２Ｅが、第１の部材１９１の貫通穴１９１Ｅに入り込んで嵌合する。このように、飛散抑制カバー１９０は、第１及び第２の部材１９１、１９２を嵌合させることにより構成されており、図７に示すように、上面１９１Ａ、１９２Ａが管継手６４Ｃの上面に当接することにより支持されている。また、このように飛散抑制カバー１９０を取り付けた状態において、第１及び第２の部材１９１、１９２の上面１９１Ａ、１９２Ａ、及び下面１９１Ｂ，１９２Ｂは互いに重なり合っている。そして、飛散抑制カバー１９０内の管継手６４Ｃの下方には回収空間１９４が形成される。
【００５７】
なお、本実施形態では、互いに嵌合する第１の部材１９１の貫通穴１９１Ｅ及び第２の部材１９２の突出部１９２Ｅは、それぞれ第１及び第２の部材１９１、１９２の前後面１９１Ｄ、１９２Ｄに形成されているが、これに限らず、上面１９１Ａ、１９２Ａに設けてもよい。また、本実施形態では、２つの部材により飛散抑制カバー１９０を構成しているが、３つ以上の部材により構成してもよい。
【００５８】
図８は、組立状態における飛散抑制カバーの周辺を示す斜視図である。閉鎖側板８ｄは、飛散抑制カバー１９０を管継手６４Ｃに取り付けた後に閉じられる。そして、閉鎖側板８ｄを閉じた状態において、飛散抑制カバー１９０は閉鎖側板８ｄの凹部１８０Ｃ内に収容されている。飛散抑制カバー１９０の燃料電池セルユニット１６側の面は、閉鎖側板８ｄの第１の突起部１８０Ａ及び第２の突起部１８０Ｂの燃料電池セルユニット１６側の突出面と同一平面上に位置している。
【００５９】
燃料ガス供給通路としての燃料ガス供給管６４は、モジュールケース８内を閉鎖側板８ｄに沿って下方へ延び、底板８ｃ付近で略９０°屈曲されて水平方向に延びて、燃料電池セル集合体１２の下方に形成されたマニホールド６６内へ入り、更にマニホールド６６内で逆側の閉鎖側板８ｅ付近まで水平方向に延びている。燃料ガス供給管６４の水平部６４ａの下方面には、複数の燃料供給孔６４ｂが形成されており、この燃料供給孔６４ｂから、燃料ガスがマニホールド６６内に供給される。このマニホールド６６の上方には、燃料電池セルユニット１６を支持するための貫通孔を備えた下支持板６８が取り付けられており、マニホールド６６内の燃料ガスが、燃料電池セルユニット１６内に供給される。また、燃料ガスと空気との燃焼を開始するための点火装置８３が、燃焼室１８に設けられている。
【００６０】
排気ガス誘導部材１３０は、改質器１２０と天板８ａとの間でモジュールケース８の長手方向に沿って水平方向に延びるように配置されている。排気ガス誘導部材１３０は、上下方向に所定距離だけ離間された下部誘導板１３１及び上部誘導板１３２と、これらの長手方向の両端辺が取り付けられる連結板１３３，１３４とを備えている（図２，図３参照）。上部誘導板１３２は、幅方向の両端部が下方に向けて折り曲げられ、下部誘導板１３１に連結されている。連結板１３３，１３４は、上端部が天板８ａに連結され、下端部が改質器１２０に連結されており、これにより、排気ガス誘導部材１３０及び改質器１２０を天板８ａに固定している。
【００６１】
下部誘導板１３１は、幅方向（図３の左右方向）の中央部が下方に向けて突出する凸状段部１３１ａが形成されている。一方、上部誘導板１３２は、下部誘導板１３１と同様に、幅方向の中央部が下方に向けて凹状となるように凹部１３２ａが形成されている。凸状段部１３１ａと凹部１３２ａは、上下方向で並行して長手方向に延びている。混合ガス供給管１１２は、モジュールケース８内でこの凹部１３２ａ内を水平方向に延びた後、閉鎖側板８ｅ付近で下方に向けて屈曲し、上部誘導板１３２及び下部誘導板１３１を貫通して、改質器１２０に連結されている。
【００６２】
排気ガス誘導部材１３０は、上部誘導板１３２、下部誘導板１３１、連結板１３３，１３４によって、断熱層として機能する内部空間であるガス溜（ガス断熱層）１３５が形成されている。このガス溜１３５は、燃焼室１８と流体連通している。すなわち、上部誘導板１３２、下部誘導板１３１、連結板１３３，１３４は、所定の隙間を形成するように連結されており、気密的には連結されていない。ガス溜１３５には、運転中に燃焼室１８から排気ガスが流入したり、停止時に外部から空気が流入したりすることが可能となっているが、総じてガス溜１３５の内外間のガスの移動は緩やかである。
【００６３】
上部誘導板１３２は、天板８ａと所定の上下方向距離を隔てて配置されており、上部誘導板１３２の上面と天板８ａとの間には、長手方向及び幅方向に沿って水平方向に延びる第１排気通路１７２ａが形成されている。この第１排気通路１７２ａは、モジュールケース８の天板８ａを挟んで空気通路１６１ａと並設されており、第１排気通路１７２ａ内には、空気通路１６１ａ，１６１ｂ内のプレートフィン１６２，１６３と同様なプレートフィン１７５ａが配置されている。このプレートフィン１７５ａは、プレートフィン１６２と上面視で略同一箇所に設けられており、天板８ａを挟んで上下方向に対向している。
【００６４】
上部誘導板１３２は、上部誘導板１３２の側面と側板８ｂと所定の水平方向距離を隔てて配置されており、上部誘導板１３２の側面と側板８ｂとの間には、長手方向及び上下方向に延びる第２排気通路１７２ｂが形成されている。第２排気通路１７２ｂは上部において第１排気通路１７２ａと連通している。第２排気通路１７２ｂ内にも、空気通路１６１ａ、１６１ｂ内のプレートフィン１６２、１６３と同様なプレートフィン１７５ｂが配置されている。このプレートフィン１７５ｂは、下端が下部誘導板１３１の高さまで延びている。
【００６５】
空気通路１６１ａ、１６１ｂと、第１及び第２排気通路１７２ａ、１７２ｂのうち、プレートフィン１６２、１６３、１７５ａ、１７５ｂが設けられた部分において、空気通路１６１ａ、１６１ｂを流れる発電用空気と第１及び第２排気通路１７２ａ、１７２ｂを流れる排気ガスとの間で効率的な熱交換が行われて、排気ガスの熱により発電用空気が昇温されることとなる。
【００６６】
また、改質器１２０は、モジュールケース８の側板８ｂと所定の水平方向距離を隔てて配置されており、改質器１２０と側板８ｂとの間には、排気ガスを下方から上方へ通過させる第３排気通路１７３が形成されている。
【００６７】
さらに、下部誘導板１３１は、改質器１２０の上側ケース１２１の天面から所定の上下方向距離を隔てて配置されており、下部誘導板１３１と上側ケース１２１との間、及び、改質器１２０の貫通孔１２０ｂは、貫通孔１２０ｂを下方から上方へ向けて通過した排気ガスを通過させる第４排気通路１７４を形成している。この第４排気通路１７４は、改質器１２０の上方、かつ、側板８ｂの近傍で第３排気通路１７３と合流し、排気ガスが集中する排気集中部１７６が形成される。
【００６８】
次に、図９を参照して、燃料電池セルユニット１６について説明する。図９は、本発明の一実施形態による固体酸化物形燃料電池装置の燃料電池セルユニットを示す部分断面図である。
図９に示すように、燃料電池セルユニット１６は円柱状であり、燃料電池セル８４と、この燃料電池セル８４の両端部にそれぞれ接続されたキャップである内側電極端子８６とを備えている。
【００６９】
燃料電池セル８４は、上下方向に延びる管状構造体であり、内部に燃料ガス流路８８を形成する円筒形の内側電極層９０と、円筒形の外側電極層９２と、内側電極層９０と外側電極層９２との間にある電解質層９４とを備えている。この内側電極層９０は、燃料ガスが通過する燃料極であり、（−）極となり、一方、外側電極層９２は、空気と接触する空気極であり、（＋）極となっている。
【００７０】
燃料電池セル８４の上端側と下端側に取り付けられた内側電極端子８６は、同一構造であるため、ここでは、上端側に取り付けられた内側電極端子８６について具体的に説明する。内側電極層９０の上部９０ａは、電解質層９４と外側電極層９２に対して露出された外周面９０ｂと上端面９０ｃとを備えている。内側電極端子８６は、導電性のシール材９６を介して内側電極層９０の外周面９０ｂと接続され、さらに、内側電極層９０の上端面９０ｃとは直接接触することにより、内側電極層９０と電気的に接続されている。内側電極端子８６の中心部には、内側電極層９０の燃料ガス流路８８と連通する燃料ガス流路細管９８が形成されている。
【００７１】
この燃料ガス流路細管９８は、内側電極端子８６の中心から燃料電池セル８４の軸線方向に延びるように設けられた細長い細管である。このため、マニホールド６６（図２参照）から、下側の内側電極端子８６の燃料ガス流路細管９８を通って燃料ガス流路８８に流入する燃料ガスの流れには、所定の圧力損失が発生する。従って、下側の内側電極端子８６の燃料ガス流路細管９８は、流入側流路抵抗部として作用し、その流路抵抗は所定の値となるように設定されている。また、燃料ガス流路８８から、上側の内側電極端子８６の燃料ガス流路細管９８を通って燃焼室１８（図２参照）に流出する燃料ガスの流れにも所定の圧力損失が発生する。従って、上側の内側電極端子８６の燃料ガス流路細管９８は、流出側流路抵抗部として作用し、その流路抵抗は所定の値となるように設定されている。
【００７２】
内側電極層９０は、例えば、Ｎｉと、ＣａやＹ、Ｓｃ等の希土類元素から選ばれる少なくとも一種をドープしたジルコニアとの混合体、Ｎｉと、希土類元素から選ばれる少なくとも一種をドープしたセリアとの混合体、Ｎｉと、Ｓｒ、Ｍｇ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｃｕから選ばれる少なくとも一種をドープしたランタンガレードとの混合体、の少なくとも一種から形成される。
【００７３】
電解質層９４は、例えば、Ｙ、Ｓｃ等の希土類元素から選ばれる少なくとも一種をドープしたジルコニア、希土類元素から選ばれる少なくとも一種をドープしたセリア、Ｓｒ、Ｍｇから選ばれる少なくとも一種をドープしたランタンガレート、の少なくとも一種から形成される。
【００７４】
外側電極層９２は、例えば、Ｓｒ、Ｃａから選ばれた少なくとも一種をドープしたランタンマンガナイト、Ｓｒ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕから選ばれた少なくとも一種をドープしたランタンフェライト、Ｓｒ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｕから選ばれた少なくとも一種をドープしたランタンコバルタイト、銀、などの少なくとも一種から形成される。
【００７５】
つぎに、図１０、図１１Ａ、及び図１１Ｂを参照して、燃料電池セル集合体１２及び燃料電池セル集合体から外部へ電力を取り出すための機構について説明する。図１０は、本発明の一実施形態の固体酸化物形燃料電池装置における燃料電池セル集合体から外部へ電力を取り出すための機構を示す斜視図であり、同図においてモジュールケースを省略して示している。また、図１１Ａ及び図１１Ｂは、本発明の一実施形態の固体酸化物形燃料電池装置における燃料電池セル集合体から外部へ電力を取り出すための機構を示す断面図であり、図１１Ａは内側電極端子に接続されたバスバーの位置における断面図であり、図１１Ｂは外側電極層に接続されたバスバーの位置における断面図である。なお、図１０ではモジュールケースを省略して示している。
【００７６】
燃料電池セル集合体１２は、各燃料電池セルユニット１６の燃料極である内側電極層９０に取り付けられた内側電極端子８６が、他の燃料電池セルユニット１６の空気極である外側電極層９２の外周面に集電体１０２を介して電気的に接続されることにより、全ての燃料電池セルユニット１６が直列接続されて構成される。
【００７７】
各燃料電池セルユニット１６の外側電極層９２（空気極）の外表面全体には、空気極側の電極として、銀製の薄膜が形成されている。図１０、図１１Ａ、及び図１１Ｂに示されているように、直列に接続された燃料電池セル集合体１２の最も−極側の燃料電池セルユニット１６及び最も＋極側の燃料電池セルユニット１６には、バスバー２００、２０２がそれぞれ取り付けられている。また、モジュールケース８の底板８ｃには一対の開口が形成されており、これら開口には一対の電流取出端子ユニット２０４が固定されている。そして、各バスバー２００、２０２は、電流取出端子ユニット２０４のモジュールケース８の内側に位置する電流取出端子２０６Ａに接続されている。これにより、一対の電流取出端子ユニット２０４のモジュールケース８の外側に位置する電流取出端子２０６Ｂから燃料電池セル集合体１２で発電された電力を外部に取り出すことができる。
【００７８】
図１２は、本発明の一実施形態の固体酸化物形燃料電池装置に用いられているバスバーの構成を示す斜視図である。なお、図１２では、燃料電池セル集合体１２の−側の端部に位置する燃料電池セルユニット１６に取り付けられたバスバー２００を示す。バスバー２００は、燃料電池セルユニット１６に接続される連接部２００Ａと、電流取出端子ユニット２０４の電流取出端子２０６Ａに接続される接続部２００Ｂと、連接部２００Ａ及び接続部２００Ｂの間に設けられた連結部２００Ｃと、を備える。バスバー２００は、板状の一部材からなり、ステンレスなどの金属材料に銀の被覆が施されて形成されている。
【００７９】
連接部２００Ａは、上下両端に燃料電池セルユニット１６に固定するための一対の取付部２００Ａ２を有し、一対の取付部２００Ａ２の間は上下方向に延びる湾曲形状の湾曲部２００Ａ１により接続されている。湾曲部２００Ａ１は板状であり、燃料電池セルユニット１６と反対側の面に向かって突出するように、全長にわたってなだらかに湾曲している。なお、湾曲部２００Ａ１を燃料電池セルユニット１６側の面に向かって突出するように湾曲させてもよいが、燃料電池セルユニット１６に湾曲部２００Ａ１が接触すると短絡の原因となるため、燃料電池セルユニット１６と反対側の面に向かって突出するように湾曲させることが好ましい。図１０、図１１Ａ、及び図１１Ｂに示すように、取付部２００Ａ２は、燃料電池セル集合体１２の最も−極側の燃料電池セルユニット１６の上下両端の内側電極端子８６に取り付けられている。
【００８０】
連結部２００Ｃは両端に屈曲点２００Ｃ１、２００Ｃ２を備える。屈曲点２００Ｃ１は連接部２００Ａの下端に連続しており、この屈曲点２００Ｃ１においてバスバー２００は、一方の面（燃料電池セル集合体１２と反対側の面）の側に向かって屈曲している。また、屈曲点２００Ｃ２は接続部２００Ｂの上端に連続しており、この屈曲点２００Ｃ２において、バスバー２００は他方の面（燃料電池セル集合体１２の側の面）の側に向かって屈曲している。これら屈曲点２００Ｃ１、２００Ｃ２は折り曲げ形状ではなく、曲率を有する湾曲形状となっている。また、屈曲点２００Ｃ１、２００Ｃ２の角度は９０度以上であることが望ましい。連結部２００Ｃが２つの屈曲点２００Ｃ１、２００Ｃ２を有することにより、バスバー２００の連結部２００Ｃ近傍は略Ｚ字状を呈している。
【００８１】
接続部２００Ｂは平板状であり、開口２００Ｂ１が形成されている。接続部２００Ｂに形成された開口２００Ｂ１は、電流取出端子ユニット２０４の一方の電流取出端子２０６Ａの開口２０６Ａ１と略同じ径である。この接続部２００Ｂの開口２００Ｂ１と、電流取出端子２０６Ａの開口２０６Ａ１とが重ね合わされた状態で、接続部２００Ｂの開口２００Ｂ１及び電流取出端子２０６Ａの開口２０６Ａ１にボルトを挿通させてナットで締め付けることにより、接続部２００Ｂは電流取出端子２０６Ａに接続されている。
【００８２】
また、バスバー２００には、応力を受けると変形する第１応力緩和部２０１Ａ、及び、応力を受けると変形する第２応力緩和部２０１Ｂが形成されている。第１応力緩和部２０１Ａは、連接部２００Ａの湾曲部２００Ａ１を含んで構成される。第１応力緩和部２０１Ａはバスバー２００と燃料電池セルユニット１６との熱応力の差により熱応力が生じると、湾曲部２００Ａ１の曲率が変化するように変形する。
第２応力緩和部２０１Ｂは、連結部２００Ｃの２つの屈曲点２００Ｃ１、２００Ｃ２を含んで構成される。第２応力緩和部２０１Ｂは、燃料電池セル集合体１２の取付位置のばらつきや、熱膨張により部材間の位置に差が生じると、２つの屈曲点２００Ｃ１、２００Ｃ２の角度が変化するように変形する。
【００８３】
なお、図１２を参照して、燃料電池セル集合体１２の−側の端部に位置する燃料電池セルユニット１６に取り付けられたバスバー２００について説明したが、燃料電池セル集合体１２の＋側の端部に位置する燃料電池セルユニット１６に取り付けられたバスバー２０２も連接部２０２Ａの長さ及び燃料電池セルユニットへの取り付け位置が異なるのみであり、その他の構成は略同一である。バスバー２０２の連接部２０２Ａの一対の取付部２０２Ａ２は、外側電極層９２の上下両端部にそれぞれ取り付けられている。また、バスバー２０２には、応力を受けると変形する第１応力緩和部２０３Ａ、及び、応力を受けると変形する第２応力緩和部２０３Ｂが形成されている。第１応力緩和部２０３Ａは、連接部２０２Ａの湾曲部２０２Ａ１を含んで構成される。また、第２応力緩和部２０３Ｂは、連結部２０２Ｃの２つの屈曲点２０２Ｃ１、２０２Ｃ２を含んで構成される。
図１１Ａ、及び図１１Ｂに示すように、モジュールケース８の底板８ｃの両側には、一対の電流取出端子ユニット２０４がそれぞれ設けられている。電流取出端子ユニット２０４は、燃焼室１８よりも下方に位置している。
【００８４】
上述の通り、モジュールケース８の閉鎖側板８ｄに形成された第１の突起部１８０Ａの下部には切り欠き部１８０Ａ１が形成されている。そして、第１の突起部１８０Ａと、閉鎖側板８ｄと、底板８ｃとにより第１の隔離空間１９３Ａが形成されている。この第１の隔離空間１９３Ａは、燃料電池セル集合体１２が収容されている空間と、切り欠き部１８０Ａ１を介して連通している。第１の突起部１８０Ａがモジュールケース８内の空間に突出しており、モジュールケース８内の燃料電池セル集合体１２が収容されている空間と、第１の隔離空間１９３Ａとは切り欠き部１８０Ａ１のみを介して連通しているため、モジュールケース８内の燃料電池セル集合体１２が収容されている空間内の気体は第１の突起部１８０Ａにより遮蔽され、第１の隔離空間１９３Ａの流入が妨げられる。このように、第１の突起部１８０Ａは第１の隔離空間１９３Ａへの気体の流入を遮蔽する遮蔽部として機能する。そして、図１１Ａに示すように、バスバー２００に接続された電流取出端子ユニット２０４は、電流取出端子２０６Ａがこの第１の隔離空間１９３Ａ内に位置するように配置されている。
【００８５】
また、上述の通り、モジュールケース８の閉鎖側板８ｄに形成された第２の突起部１８０Ｂの下部には切り欠き部１８０Ｂ１が形成されている。そして、第２の突起部１８０Ｂと、閉鎖側板８ｄと、底板８ｃとにより第２の隔離空間１９３Ｂが形成されている。この第２の隔離空間１９３Ｂは、燃料電池セル集合体１２が収容されている空間と、切り欠き部１８０Ｂ１を介して連通している。第２の突起部１８０Ｂがモジュールケース８内の空間に突出しており、モジュールケース８内の燃料電池セル集合体１２が収容されている空間と、第２の隔離空間１９３Ｂとは切り欠き部１８０Ｂ１のみを介して連通しているため、モジュールケース８内の燃料電池セル集合体１２が収容されている空間内の気体は第２の突起部１８０Ｂにより遮蔽され、第２の隔離空間１９３Ｂの流入が妨げられる。このように、第２の突起部１８０Ｂは第２の隔離空間１９３Ｂへの気体の流入を遮蔽する遮蔽部として機能する。図１１Ｂに示すように、バスバー２０２に接続された電流取出端子ユニット２０４は、電流取出端子２０６Ａがこの第２の隔離空間１９３Ｂ内に位置するように配置されている。
【００８６】
図１３は、電流取出端子ユニット２０４の構成を示す鉛直断面図である。同図に示すように、電流取出端子ユニット２０４は、上下方向に延びる端子板２０６と、端子板２０６を包囲する碍子２０８とを有する。
【００８７】
端子板２０６は、例えば、ステンレスなどの金属部材からなり、外部に露出している部部分には銀の被覆が施されている。端子板２０６の上端の電流取出端子２０６Ａには、バスバー２０２、２０４が接続されている。
【００８８】
碍子２０８は、例えば、セラミックスなどの絶縁材からなり、モジュールケース８の外部に位置する外側部２０８Ａと、外側部２０８Ａの上方に連続する拡径部２０８Ｂと、拡径部２０８Ｂの上部に連続する内側部２０８Ｃとを備える。外側部２０８Ａ、拡径部２０８Ｂ、及び内側部２０８Ｃは矩形の断面を有する。外側部２０８Ａ及び内側部２０８Ｃの幅及び奥行は略等しく、拡径部２０８Ｂの幅及び奥行は外側部２０８Ａ及び内側部２０８Ｃの幅及び奥行よりも大きい。電流取出端子ユニット２０４は、碍子２０８の拡径部２０８Ｂがモジュールケース８の底板８ｃの下面に当接した状態で固定されている。
【００８９】
碍子２０８の内側部２０８Ｃの上面には、端子板２０６の電流取出端子２０６Ａを取り囲むように導通抑制溝部２０８Ｄが形成されている。導通抑制溝部２０８Ｄは、端子板２０６を取り囲むように環状に形成されており、断面の外形は略矩形である。導通抑制溝部２０８Ｄの深さは、導通抑制溝部２０８Ｄの幅に比べて大きくなっている。
【００９０】
後述するように導通抑制溝部２０８Ｄは、発電運転時において銀を含む金属成分が碍子２０８の表面を被覆することにより、電流取出端子２０６Ａとモジュールケース８の底板８ｃとが短絡することを抑制する導通抑制部として機能する。そして、この導通抑制部は、碍子２０８の表面における電流取出端子２０６Ａとモジュールケース８の底板８ｃとを結ぶ最短経路の一部（導通抑制溝部２０８Ｄ内の部分）が、電流取出端子２０６Ａとモジュールケース８の底板８ｃとの間を走る電気力線に沿わずに、この電気力線から外れることとなる。また、この導通抑制溝部２０８Ｄ内は幅が小さく構成されているため、モジュールケース８の内部を飛散する銀が入り込みにくく、碍子２０８の表面における電流取出端子２０６Ａとモジュールケース８の底板８ｃとを結ぶ経路のうちの導通抑制溝部２０８Ｄ内の部分には、銀の付着が抑制されるようになっている。
【００９１】
次に、図１４及び図１５を参照して、本発明の一実施形態による固体酸化物形燃料電池装置の燃料電池モジュール内のガスの流れについて説明する。図１４は、図２と同様の、本発明の一実施形態による固体酸化物形燃料電池装置の燃料電池モジュールを示す側面断面図であり、図１５は、図３と同様の、図２のIII-III線に沿った断面図である。図１４及び図１５は、それぞれ、図２及び図３中にガスの流れを示す矢印を新たに付加した図であり、説明の便宜上、断熱材７を取り除いた状態の図を示している。図中、実線矢印は燃料ガスの流れ、破線矢印は発電用空気の流れ、一点鎖線矢印は排気ガスの流れを示す。
【００９２】
図１４に示すように、水及び原燃料ガス（燃料ガス）は、蒸発器１４０の長手方向の一端側に連結された燃料供給配管６３から蒸発器１４０の上層に設けられた蒸発部１４０Ｂ内に供給される。蒸発部１４０Ｂに供給された水は、蒸発器１４０の下層に設けられた排気通路部１４０Ａを流れる排気ガスにより加熱され水蒸気となる。この水蒸気と、燃料供給配管６３から供給された原燃料ガスとが、蒸発部１４０Ｂ内を下流方向に流れて行き、混合部１４０Ｃ内で混合される。混合部１４０Ｃ内の混合ガスは、下層の排気通路部１４０Ａを流れる排気ガスにより加熱される。
【００９３】
混合部１４０Ｃ内で形成された混合ガス（燃料ガス）は、混合ガス供給管１１２を通って、モジュールケース８内の改質器１２０に供給される。混合ガス供給管１１２は、排気通路部１４０Ａ，排気管１７１，及び第１排気通路１７２ａを順に通過しているため、これらの通路を流れる排気ガスにより、混合ガス供給管１１２内の混合ガスは更に加熱される。
【００９４】
混合ガスは、改質器１２０内の混合ガス受入部１２０Ａ内に流入し、ここから仕切り板１２３ａを通過して改質部１２０Ｂに流入する。混合ガスは、改質部１２０Ｂにおいて改質されて燃料ガスとなる。こうして生成された燃料ガスは、仕切り板１２３ｂを通過して、ガス排出部１２０Ｃに流入する。
【００９５】
更に、燃料ガスは、ガス排出部１２０Ｃから燃料ガス供給管６４と水添脱硫器用水素取出管６５とに分岐する。そして、燃料ガス供給管６４に流入した燃料ガスは、燃料ガス供給管６４の水平部６４ａに設けられた燃料供給孔６４ｂからマニホールド６６内に供給され、マニホールド６６から各燃料電池セルユニット１６内に供給される。
【００９６】
また、図１４及び図１５に示すように、発電用空気は、発電用空気導入管７４から空気通路１６１ａに供給される。発電用空気は、空気通路１６１ａ，１６１ｂ内において、プレートフィン１６２，１６３を通過する際に、これらプレートフィン１６２，１６３の下部のモジュールケース８内に形成された第１及び第２排気通路１７２，１７３を通過する排気ガスとの間で効率的な熱交換を行い、加熱されることとなる。
【００９７】
この後、発電用空気は、モジュールケース８の側板８ｂの下部に設けられた複数の吹出口８ｆから燃料電池セル集合体１２に向けて発電室１０内に噴射される。ここでモジュールケース８の閉鎖側板８ｄに第１及び第２の突起部１８０Ａ、１８０Ｂが設けられ、第１及び第２の突起部１８０Ａ、１８０Ｂの間の凹部１８０Ｃ内に燃料ガス供給管６４が配置されている。このため、発電室１０内に供給された発電用空気は、燃料ガス供給管６４により乱されることなく、均等に送られることとなる。なお、本実施形態では、燃料電池セル集合体１２の側方部位には排気通路が形成されていないため、この部位において発電用空気と排気ガスとの間の熱交換は抑制される。したがって、燃料電池セル集合体１２の側方部位において、空気通路１６１ｂ内の発電用空気に上下方向の温度ムラが生じ難くなっている。
【００９８】
また、発電室１０内で発電に利用されなかった燃料ガスは、図１５に示すように、燃焼室１８で燃焼されて排気ガス（燃焼ガス）となり、モジュールケース８内を上昇していく。具体的には、排気ガスは、第３排気通路１７３と第４排気通路１７４とに分岐して、改質器１２０の外側面とモジュールケース８の側板８ｂとの間、及び、改質器１２０の貫通孔１２０ｂから改質器１２０と排気ガス誘導部材１３０との間をそれぞれ通過する。このとき、第４排気通路１７４を通過する排気ガスは、改質器１２０の貫通孔１２０ｂの上方に配置された凸状段部１３１ａによって幅方向に二分され、排気ガス誘導部材１３０の下部に留まることなく第３排気通路１７３に向けて誘導され、排気集中部１７６において第３排気通路１７３を流れる排気ガスに合流する。ここで、第２排気通路１７２内にはプレートフィン１７５ｂが設けられているため、第３排気通路１７３及び第４排気通路１７４を通過した排気ガスは排気集中部１７６において滞留する（図１５のＡの部分）。
【００９９】
その後、排気ガスは、排気集中部１７６から第２排気通路１７２ｂに導入される。そして、第２排気通路１７２ｂを通過した排気ガスは、第１排気通路１７２ａを水平方向に流れていき、モジュールケース８の天板８ａの中央に形成された排気口１１１から流出する。
【０１００】
なお、排気ガスが排気集中部１７６に滞留する際に、空気通路１６１ｂ内の排気集中部１７６に対応する部分に設けられたプレートフィン１６３を介して、発電用空気と排気ガスとの間で熱交換が行われる。さらに、排気ガスが第２排気通路１７２ｂ及び第１排気通路１７２ａを流れていく際に、第２及び第１排気通路１７２ｂ、１７２ａ内に設けられたプレートフィン１７５ｂ、１７５ａと、空気通路１６１ａ、１６１ｂ内のプレートフィン１７５ｂ、１７５ａに対応する部分に設けられたプレートフィン１６２、１６３とを介して、発電用空気と排気ガスとの間で効率的な熱交換が行われる。このようにして、排気ガスの熱により発電用空気が昇温される。
【０１０１】
そして、排気口１１１から流出した排気ガスは、モジュールケース８の外部に設けられた排気管１７１を通過して蒸発器１４０の排気通路部１４０Ａに流入し、排気通路部１４０Ａを通過した後、蒸発器１４０から排気ガス排出管８２へ排出される。排気ガスは、蒸発器１４０の排気通路部１４０Ａを流れる際に、上述したように、蒸発器１４０の混合部１４０Ｃ内の混合ガス及び蒸発部１４０Ｂ内の水と熱交換を行う。
【０１０２】
燃焼室１８において、発電反応に使用されなかった残余の燃料ガスと残余の空気とが燃焼室１８において燃焼されると、管継手６４Ｃは高温に曝される。このように管継手６４Ｃが高温に曝されると、管継手６４Ｃの表面が劣化して粉末状に剥離する。しかしながら、このように管継手６４Ｃから剥離した粉末は、飛散抑制カバー１９０内の回収空間１９４内に収容され、モジュールケース８内に飛散することはない。
【０１０３】
各燃料電池セルユニット１６に対して発電用空気及び燃料ガスが供給されると、燃料電池セルユニット１６は電力を生じる。燃料電池セルユニット１６により生じた電力は、バスバー２００、２０２及び電流取出端子ユニット２０４を通じてモジュールケース８の外部に取り出される。
【０１０４】
この際、燃料電池セル集合体１２の＋極と電気的に接続された電流取出端子ユニット２０４の電流取出端子２０６Ａは＋の電位となる。これに対して、モジュールケース８は接地されているため、＋極に接続された電流取出端子２０６Ａとモジュールケース８の底板８ｃとの間に電場が生じる。図１６は、＋極に接続された電流取出端子とモジュール容器の底板との間に生じた電場を示す図である。同図に示すように、＋極に接続された電流取出端子２０６Ａから、碍子２０８の内側部２０８Ｃの外周面に沿って、モジュールケース８の底板８ｃに到達するような電場が生じる。しかしながら、本実施形態では、電流取出端子２０６Ａの周囲に導通抑制溝部２０８Ｄが形成されており、この導通抑制溝部２０８Ｄは周囲が絶縁体である碍子２０８で囲まれている。このため、導通抑制溝部２０８Ｄ内には電場が生じない。
【０１０５】
そして、碍子２０８の表面における電流取出端子２０６Ａとモジュールケース８の底板８ｃとを結ぶ最短経路の一部が導通抑制溝部２０８Ｄ内を通ることとなる。これにより、上記最短経路の導通抑制溝部２０８Ｄ内の部分は、電流取出端子２０６Ａとモジュールケース８の底板８ｃとの間を走る電気力線に沿わずに、電気力線から外れることとなる。このため、電流取出端子２０６Ａが銀で被膜されていても、導通抑制溝部２０８Ｄ内ではマイグレーションにより銀が移動することを抑制されるため、マイグレーションによる電流取出端子２０６Ａとモジュールケース８との短絡を防止できる。
【０１０６】
また、本実施形態では、電流取出端子２０６Ａの周囲に導通抑制溝部２０８Ｄが形成されている。このため、導通抑制溝部２０８Ｄ内の空間は幅が小さく構成されているため、蒸発した銀が入り込みにくい。このため、モジュールケース８の内部を飛散する銀を含む金属成分が、碍子２０８の表面における電流取出端子２０６Ａとモジュールケース８の底板９ｃとを結ぶ経路のうちの導通抑制溝部２０８Ｄ内の部分に付着するのが抑制される。これにより、蒸発した銀の付着による電流取出端子２０６Ａとモジュールケース８の底板８ｃとの間の短絡を防止できる。
【０１０７】
また、発電時には、バスバー２００、２０２等の導電性部材の表面に被覆された銀が蒸発し、蒸発した銀がモジュールケース８内を浮遊する。特に、燃焼室１８では発電に寄与していないオフガスが燃焼しているため、高温に達し、多量の銀が浮遊する。これに対して、本実施形態では、電流取出端子ユニット２０４が燃焼室１８よりも下方に設けられているため、蒸発した銀を大量に含む排ガスが上方に上昇しても、電流取出端子ユニット２０４に排ガスが接触するのを抑制できる。
【０１０８】
さらに、モジュールケース８の閉鎖側板８ｄに第１の突起部１８０Ａ及び第２の突起部１８０Ｂが設けられ、電流取出端子ユニット２０４は第１の突起部１８０Ａ及び第２の突起部１８０Ｂの下方の第１及び第２の隔離空間１９３Ａ、１９３Ｂ内に位置しているため、電流取出端子ユニット２０４が設けられている第１及び第２の隔離空間１９３Ａ、１９３Ｂに蒸発した銀が入り込みにくい。
【０１０９】
以上説明したように、本実施形態によれば、以下の効果が奏される。
本実施形態によれば、発電運転時において銀を含む金属成分が碍子２０８の表面を被覆することにより電流取出端子２０６Ａとモジュールケース８の底板８ｃとが短絡することを抑制する導通抑制溝部２０８Ｄが碍子２０８に設けられているため、蒸発やマイグレーションにより、電流取出端子２０６Ａとモジュールケース８の底板８ｃとの間で短絡が生じることを防止できる。
【０１１０】
以上説明したように、本実施形態によれば、以下の効果が奏される。
本実施形態によれば、発電運転時において銀を含む金属成分が碍子２０８の表面を被覆することにより電流取出端子２０６Ａとモジュールケース８の底板８ｃとが短絡することを抑制する導通抑制溝部２０８Ｄが碍子２０８に設けられているため、蒸発やマイグレーションにより、電流取出端子２０６Ａとモジュールケース８の底板８ｃとの間で短絡が生じることを防止できる。
【０１１１】
また、本実施形態では、碍子２０８の表面における電流取出端子２０６Ａとモジュールケース８の底板８ｃとを結ぶ最短経路の導通抑制溝部２０８Ｄ内の部分が、電流取出端子２０６Ａとモジュールケース８の底板８ｃとの間を走る電気力線に沿わずに外れている。これにより、電流取出端子２０６Ａを被覆する銀にマイグレーションが生じたとしても、導通抑制溝部２０８Ｄ内の電気力線から外れた部分で銀の進行が遮断されるため、銀が電流取出端子２０６Ａからモジュールケース８の底板８ｃまで到達するのを防止できる。
【０１１２】
さらに、本実施形態では、モジュールケース８の内部を飛散する銀を含む金属成分が、碍子２０８の表面における電流取出端子２０６Ａとモジュールケース８の底板８ｃとを結ぶ経路の導通抑制溝部２０８Ｄ内の部分に付着するのを抑制するように、構成されている。これにより、蒸発した銀が電流取出端子２０６Ａとモジュールケース８の底板８ｃとの間に連続して付着するのを防止できる。本実施形態によれば、このようにして碍子２０８に設けた簡単な構成の導通抑制溝部２０８Ｄにより、銀の蒸発及びマイグレーションに起因する短絡を確実に防止できる。
【０１１３】
また、本実施形態では、導通抑制溝部２０８Ｄが碍子２０８の表面に形成された溝からなり、簡単な構成で短絡を防止できる。
【０１１４】
また、本実施形態では、導通抑制溝部２０８Ｄは、電流取出端子２０６Ａを取り囲むように環状に形成されているため、いずれの方向にマイグレーションが進行しても確実に短絡を防止できる。
【０１１５】
また、本実施形態では、導通抑制溝部２０８Ｄの深さが導通抑制溝部２０８Ｄの幅よりも大きい。このように本実施形態では、導通抑制溝部２０８Ｄの幅が小さく構成されているため、蒸発した銀等の金属微粒子が導通抑制溝部２０８Ｄに入るのを抑制することができ、さらに、導通抑制溝部２０８Ｄの深さが大きく構成されているため、碍子２０８の表面に沿った電流取出端子２０６Ａとモジュールケース８の底板８ｃとの距離を長くすることができるため、より確実に短絡を防止できる。
【０１１６】
また、本実施形態では、突起部１８０Ａ、１８０Ｂが、モジュールケース８内の燃料電池セル集合体１２が収容されている空間内の気体は第１の突起部１８０Ａ、１８０Ｂにより遮蔽され、第１及び第２の隔離空間１９３Ａ、１９３Ｂへの流入が遮蔽される。これにより、高温な燃料電池セル集合体が配置された空間内で飛散する蒸発した銀が、電流取出端子ユニット２０４が配置された空間へ流入するのが遮蔽されるため、電流取出端子ユニット２０４の碍子２０８表面への銀の付着をより抑制することができる。
【０１１７】
また、本実施形態では、複数の燃料電池セル集合体１２の下方に位置し、燃料ガスを複数の燃料電池セルユニット１６の内部流路に供給する燃料ガスマニホールド６６と、モジュールケース８内を上下方向に延び、燃料ガスマニホールド６６へ燃料ガスを供給する燃料ガス供給管６４と、を有し、モジュールケース８の内壁面には、燃料電池セル集合体１２側へと突出し、上下方向に延びる凹部１８０Ｃが形成された切り欠き部１８０Ａ１、１８０Ｂ１が形成され、燃料ガス供給管６４は凹部１８０Ｃ内に配置されており、第１及び第２の隔離空間１９３Ａ、１９３Ｂへの気体の流入を妨げる遮蔽部が切り欠き部１８０Ａ１、１８０Ｂ１により形成されている。モジュールケース８内に上下方向に延びる燃料ガス供給管６４を設けると、燃料電池セル集合体１２に発電用空気が均等に送られなくなり、燃料電池セル集合体１２に温度ムラが生じるおそれがある。これに対して、本実施形態によれば、モジュールケース８の内壁面には、燃料電池セル集合体１２側へと突出し、上下方向に延びる凹部１８０Ｃが形成された切り欠き部１８０Ａ１、１８０Ｂ１が形成され、燃料ガス供給管６４は凹部１８０Ｃ内に配置されているため、発電用空気が均等に送られ、燃料電池セル集合体１２の温度ムラを防止できる。さらに、切り欠き部１８０Ａ１、１８０Ｂ１が遮蔽部を形成しているため、一部材で発電用空気の整流と、碍子２０８表面への銀の付着の抑制の両方を達成できる。
【０１１８】
また、燃焼室１８は高温であるため、多量の蒸発した銀が浮遊する。そして、燃焼室１８において高温となった排ガスは上方に向かって移動する。このため、本実施形態によれば、電流取出端子ユニット２０４が、高温な燃焼部よりも下方に設けられているため、多量の蒸発した銀が含まれる排ガスに電流取出端子ユニット２０４が曝されるのを抑制し、碍子２０８への銀の付着を防止できる。
【０１１９】
なお、上記実施形態では、碍子２０８の電流取出端子２０６Ａの周囲に導通抑制溝部２０８Ｄが形成されている場合について説明したが、導通抑制溝部の構成はこれに限られない。図１７は、別の実施形態の電流取出端子ユニットの構成を示す鉛直断面図である。図１７（Ａ）に示す実施形態における電流取出端子ユニット３０４は、碍子３０８の構成が図１３を参照して説明した実施形態と異なっている。同図に示すように、碍子３０８は、例えば、セラミックスなどの絶縁材からなり、モジュールケース８の外部に位置する外側部３０８Ａと、外側部３０８Ａの上方に連続する拡径部３０８Ｂと、拡径部３０８Ｂの上部に連続する内側部３０８Ｃとを備える。外側部３０８Ａ、拡径部３０８Ｂ、及び内側部３０８Ｃは矩形の断面を有する。外側部３０８Ａ及び内側部３０８Ｃの幅及び奥行は略等しく、拡径部３０８Ｂの幅及び奥行は外側部３０８Ａ及び内側部３０８Ｃの幅及び奥行よりも大きい。碍子３０８の内側部３０８Ｃの外周面には、全周にわたって導通抑制溝部３０８Ｄが形成されている。導通抑制溝部３０８Ｄは、端子板２０６を取り囲むように環状に形成されており、断面は略矩形状である。このような形状の電流取出端子ユニット３０４によっても、マイグレーションより銀が電流取出端子２０６Ａからモジュールケース８の底板８ｃまで到達することや、蒸発した銀により電流取出端子２０６Ａからモジュールケース８の底板８ｃまで銀が付着することを防止できる。
【０１２０】
また、図１７（Ｂ）に示す電流取出端子ユニット４０４は、碍子４０８の構成が図１３を参照して説明した実施形態と異なっている。同図に示すように、碍子４０８は、例えば、セラミックスなどの絶縁材からなり、モジュールケース８の外部に位置する外側部４０８Ａと、外側部４０８Ａの上方に連続する拡径部４０８Ｂと、拡径部４０８Ｂの上部に連続する内側部４０８Ｃとを備える。外側部４０８Ａ、拡径部４０８Ｂ、及び内側部４０８Ｃは矩形の断面を有する。外側部４０８Ａ及び内側部４０８Ｃの幅及び奥行は略等しく、拡径部４０８Ｂの幅及び奥行は外側部４０８Ａ及び内側部４０８Ｃの幅及び奥行よりも大きい。碍子４０８の内側部４０８Ｃの上面には、一方の電流取出端子２０６Ａから離間した位置に、一方の電流取出端子２０６Ａを取り囲むように導通抑制溝部４０８Ｄが形成されている。導通抑制溝部４０８Ｄは、端子板２０６を取り囲むように環状に形成されており、断面は略矩形状である。このような形状の電流取出端子ユニット４０４によっても、マイグレーションより銀が電流取出端子２０６Ａからモジュールケース８の底板８ｃまで到達することや、蒸発した銀により電流取出端子２０６Ａからモジュールケース８の底板８ｃまで銀が付着することを防止できる。なお、図１７（Ａ）及び（Ｂ）に示す実施形態においても、導通抑制溝部３０８Ｄ、４０８Ｄの深さが幅よりも大きいのが好ましい。
【０１２１】
また、図１７（Ｃ）に示す電流取出端子ユニット５０４は、碍子５０８の構成が図１３を参照して説明した実施形態と異なっている。同図に示すように、碍子５０８は、例えば、セラミックスなどの絶縁材からなり、モジュールケース８の外部に位置する外側部５０８Ａと、外側部５０８Ａの上方に連続する拡径部５０８Ｂと、拡径部５０８Ｂの上部に連続する内側部５０８Ｃとを備える。外側部５０８Ａ、拡径部５０８Ｂ、及び内側部５０８Ｃは矩形の断面を有する。外側部５０８Ａ及び内側部５０８Ｃの幅及び奥行は略等しく、拡径部５０８Ｂの幅及び奥行は外側部５０８Ａ及び内側部５０８Ｃの幅及び奥行よりも大きい。電流取出端子ユニット５０４は、拡径部５０８Ｂの下面がモジュールケース８の底板８ｃの上面に当接した状態で固定されている。碍子５０８の内側部５０８Ｃの周面には、全周にわたって導通抑制凸部５０８Ｄが形成されている。導通抑制凸部５０８Ｄは、端子板２０６を取り囲むように環状に形成されており、断面は略矩形状である。このような形状の電流取出端子ユニット５０４によっても、マイグレーションより銀が電流取出端子２０６Ａからモジュールケース８の底板８ｃまで到達することや、蒸発した銀により電流取出端子２０６Ａからモジュールケース８の底板８ｃまで銀が付着することを防止できる。
【符号の説明】
【０１２２】
１  固体酸化物形燃料電池装置
２  燃料電池モジュール
４  補機ユニット
６  ハウジング
７  断熱材
８  モジュールケース
８ａ  天板
８ｂ  側板
８ｃ  底板
８ｄ  閉鎖側板
８ｅ  閉鎖側板
８ｆ  吹出口
１０  発電室
１２  燃料電池セル集合体
１６  燃料電池セルユニット
１８  燃焼室
２４  水供給源
２６  純水タンク
２８  水流量調整ユニット
３０  燃料供給源
３２  ガス遮断弁
３６  脱硫器
３８  燃料流量調整ユニット
３９  バルブ
４０  空気供給源
４２  電磁弁
４４  改質用空気流量調整ユニット
４５  発電用空気流量調整ユニット
４６  第１ヒータ
４８  第２ヒータ
５０  温水製造装置
５２  制御ボックス
５４  インバータ
６３  燃料供給配管
６４  燃料ガス供給管
６４ａ  水平部
６４ｂ  燃料供給孔
６５  水添脱硫器用水素取出管
６６  マニホールド
６８  下支持板
７４  発電用空気導入管
８２  排気ガス排出管
８３  点火装置
８４  燃料電池セル
８６  内側電極端子
８８  燃料ガス流路
９０  内側電極層
９２  外側電極層
９４  電解質層
９６  シール材
９８  燃料ガス流路細管
１１１  排気口
１１２  混合ガス供給管
１２０  改質器
１２０Ａ  混合ガス受入部
１２０Ｂ  改質部
１２０Ｃ  ガス排出部
１２０ａ  混合ガス供給口
１２０ｂ  貫通孔
１２１  上側ケース
１２２  下側ケース
１２３ａ  仕切り板
１２３ｂ  仕切り板
１３０  排気ガス誘導部材
１３１  下部誘導板
１３１ａ  凸状段部
１３２  上部誘導板
１３２ａ  凹部
１３３  連結板
１３４  連結板
１３５  ガス断熱層（ガス溜）
１４０  蒸発器
１４０Ａ  排気通路部
１４０Ｂ  蒸発部
１４０Ｃ  混合部
１４１  蒸発器ケース
１４２  上側ケース
１４３  下側ケース
１４４  中間板
１４４ａ  開口
１６０  空気通路カバー
１６０ａ  天板
１６０ｂ  側板
１６１ａ  空気通路
１６１ｂ  空気通路
１６２  プレートフィン
１６３  プレートフィン
１６４  流路方向調整部
１６７  開口部
１７１  排気管
１７２ａ  第１排気通路
１７２ｂ  第２排気通路
１７３  第３排気通路
１７４  第４排気通路
１７５ａ  プレートフィン
１７５ｂ  プレートフィン
１７６  排気集中部
１８０Ａ  第１の突起部
１８０Ａ１  切り欠き部
１８０Ｂ  第２の突起部
１８０Ｂ１  切り欠き部
１８０Ｃ  溝部
１９０  飛散抑制カバー
１９１  第１の部材
１９１Ａ  上面
１９１Ｂ  下面
１９１Ｃ  横面
１９１Ｄ  前後面
１９１Ｅ  貫通穴
１９１Ｆ  凹部
１９２  第２の部材
１９２Ａ  上面
１９２Ｂ  下面
１９２Ｃ  横面
１９２Ｄ  前後面
１９２Ｅ  突出部
１９２Ｆ  凹部
１９２Ｇ  スリット
１９３Ａ  第１の隔離空間
１９３Ｂ  第２の隔離空間
２００  バスバー
２００Ａ  連接部
２００Ａ１  湾曲部
２００Ａ２  取付部
２００Ｂ  接続部
２００Ｂ１  開口
２００Ｃ  応力緩和部
２００Ｃ１、２００Ｃ２  屈曲点
２０１Ａ  第１応力緩和部
２０１Ｂ  第２応力緩和部
２０２Ａ  連接部
２０２Ａ２  取付部
２０３Ａ  第１応力緩和部
２０３Ｂ  第２応力緩和部
２０４  電気取出ユニット
２０６  端子板
２０６Ａ、２０６Ｂ  電流取出端子
２０６Ａ１  開口
２０８  碍子
２０８Ａ  外側部
２０８Ｂ  拡径部
２０８Ｃ  内側部
２０８Ｄ  導通抑制溝部
３０４、４０４、５０４  電流取出端子ユニット
３０８、４０８、５０８  碍子
３０８Ａ、４０８Ａ、５０８Ａ  外側部
３０８Ｂ、４０８Ｂ、５０８Ｂ  拡径部
３０８Ｃ、４０８Ｃ、５０８Ｃ  内側部
３０８Ｄ、４０８Ｄ  導通抑制溝部
５０８Ｄ  導通抑制凸部
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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