(57)【要約】【課題】燃料電池の製造工程を簡略し、修理作業を容易にするとともに、燃料電池の小型化や高性能化を図ることができる燃料電池を提供する。【解決手段】基体管３の端部に配置され、集電板６と基体管３とを電気的に接続して固定する固定部９を備えた燃料電池であって、固定部９には、内部に基体管３が挿入される空間と、該空間の壁面の一部を構成するとともに、径方向に変位可能に構成された固定部側押え部９２と、が設けられ、集電板６には、固定部側押え部９２が差し込まれる貫通孔であって、集電板６に対して固定部側押え部９２が回転されることにより固定部側押え部９２を基体管３側に変位させる集電板側孔部６１が設けられていることを特徴とする。【選択図】図１１
2011119040.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基体管の端部に配置され、集電板と前記基体管とを電気的に接続して固定する固定部を備えた燃料電池であって、
前記固定部には、内部に前記基体管が挿入される空間と、該空間の壁面の一部を構成するとともに、径方向に変位可能に構成された固定部側押え部と、が設けられ、
前記集電板には、前記固定部側押え部が差し込まれる貫通孔であって、前記集電板に対して前記固定部側押え部が回転されることにより前記固定部側押え部を前記基体管側に変位させる集電板側孔部が設けられていることを特徴とする燃料電池。
【請求項２】
前記集電板側孔部の半径は、前記集電板側孔部の中心まわりに回転するに伴い、漸次縮小されることを特徴とする請求項１記載の燃料電池。
【請求項３】
基体管の端部に配置され、集電板と前記基体管とを電気的に接続して固定する固定部を備えた燃料電池であって、
前記集電板には、前記基体管が挿通される集電板側孔部と、該集電板側孔部における前記基体管の円周面と対向する位置に、周方向に延びるとともに径方向内側に変位可能に構成された集電板側押え部と、が設けられ、
前記固定部には、前記基体管に沿って延び、前記集電板側孔部および前記基体管の隙間に差し込まれ、前記集電板側孔部の中心まわりに回転されることにより、前記集電板側孔部および前記集電板側押え部の間に進入する爪部が設けられていることを特徴とする燃料電池。
【請求項４】
前記集電板側押え部における径方向外側の縁は、前記集電板側押え部の先端に向かうに伴い前記基体管の中心側に近づく傾斜を有し、
前記集電板側孔部の中心まわりに前記固定部が回転されることにより、前記爪部と前記集電板側押え部における径方向外側の縁とが接触することを特徴とする請求項３記載の燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池の一種である固体酸化物形燃料電池（以下、「ＳＯＦＣ」と表記する。）には、平面型、横縞円筒型、縦縞円筒型などの種々の形式がある。
【０００３】
そのうちの横縞円筒型のＳＯＦＣでは、多孔質セラミックなどを円筒状に形成した基体管の円周面に燃料極、電解質、空気極が順に配置された燃料電池セルが横縞状に並んで形成されたセルチューブを有し、このセルチューブを平行に並べて配置し、セルチューブの一方および他方の端部のそれぞれを板状の集電コネクタと電気的に接続した構成が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
具体的には、セルチューブの端部に、セルチューブと集電キャップとの間にニッケルフェルトなどの部材を介在させて集電キャップを配置し、集電キャップと、集電キャップと螺合される押さえナットとの間に集電コネクタを挟みこむことにより、電気的な接続が確保されている。
【０００４】
上述の特許文献１には、その他にもセルチューブの端部に集電キャップを配置し、集電キャップに導線を電気的に接続する構成も開示されている。具体的には、集電キャップの弾性力を利用して、セルチューブの端部に集電キャップを取り付け、集電キャップに導線が固縛されている。この導線を用いて複数のセルチューブにおいて発電された電力が集電されている。
【０００５】
その他にも板状に形成された集電コネクタにバネ状の構造物を形成し、セルチューブによりバネ状の構造物を変形させるようにして、セルチューブを集電コネクタに配置する構成も知られている。
このようにすることで、バネ状の構造物は弾性力によってセルチューブに押しつけられ、集電コネクタとセルチューブとの電気的な接続が確保される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−１３９８１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、セルチューブと集電キャップとの電気的接続を確保するために、セルチューブと集電キャップとの間にニッケルフェルトなどの部材を介在させる方法では、集電キャップの弾性力を利用する方法と比較して、集電キャップの取り付け作業に時間を要するという問題があった。特に、セルチューブの数が増加した場合、要する時間がセルチューブの数に比例して増加し、この問題が顕著になっていた。
【０００８】
さらに、集電キャップと押さえナットとの間に集電コネクタを挟む方法では、押さえナットをねじ込む作業が必要となり、集電キャップと集電コネクタとを電気的に接続させる作業に時間を要するという問題があった。この場合にも、セルチューブの数が増加した場合、要する時間がセルチューブの数に比例して増加し、この問題が顕著になっていた。
【０００９】
また、集電キャップと押さえナットとの間に集電コネクタを挟む方法では、押さえナットを回転させる工具を差し込む空間を確保する必要があり、隣接するセルチューブの間隔を狭くすることができないという問題があった。言い換えると、セルチューブの配置密度を高めることが困難であるという問題があった。
【００１０】
集電キャップから導線を用いて集電する場合には、複数の導線の固縛作業や、集電結線作業に時間を要するという問題があった。この場合にも、セルチューブの数が増加した場合、要する時間がセルチューブの数に比例して増加し、この問題が顕著になっていた。
【００１１】
さらに、ＳＯＦＣでは高温（結線部位で例えば５００℃から７００℃）で運転されるため、室温で導線の固縛作業を行ってからＳＯＦＣの運転を行うと、室温と運転温度との温度差によって固縛部位が緩み、接触抵抗が変化するおそれがあった。
【００１２】
その一方で、配線の固縛作業を行うためには、隣接するセルチューブとの間に所定の空間を確保する必要がある。そのため、隣接するセルチューブの間隔を狭くすることは困難であるという問題があった。
【００１３】
集電コネクタに設けられたバネ状の構造物を用いてセルチューブとの電気的な接続を確保する方法では、一本のセルチューブにおいて電気的な接続不良が発生すると、他のセルチューブにおける電気的な接続が健全であっても、集電コネクタ全体を交換する必要があった。
【００１４】
さらに、複数のセルチューブを有するＳＯＦＣであって、複数のセルチューブが行列状（例えば１００本のセルチューブが５列×２０行）に配置されている場合には、複数のセルチューブが集電コネクタに一挙に差し込まれることになる。すると、一本のセルチューブを集電コネクタに差し込む際に必要な荷重が小さくても、セルチューブが複数になると差し込む際に必要な荷重が大きくなり、作業員による差し込みが困難になるという問題があった。言い換えると、差し込み作業の装置化が必要になるという問題があった。
【００１５】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、燃料電池の製造工程を簡略化し、修理作業を容易にするとともに、燃料電池の小型化や高性能化を図ることができる燃料電池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】
【００１６】
上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
本発明の燃料電池は、基体管の端部に配置され、集電板と前記基体管とを電気的に接続して固定する固定部を備えた燃料電池であって、前記固定部には、内部に前記基体管が挿入される空間と、該空間の壁面の一部を構成するとともに、径方向に変位可能に構成された固定部側押え部と、が設けられ、前記集電板には、前記固定部側押え部が差し込まれる貫通孔であって、前記集電板に対して前記固定部側押え部が回転されることにより前記固定部側押え部を前記基体管側に変位させる集電板側孔部が設けられていることを特徴とする。
【００１７】
本発明によれば、固定部を集電板に形成された集電板側孔部に差し込み、所定角度だけ回転させると、固定部に設けられた固定部側押え部は、基体管の中心側に変位して基体管の円周面を外径側から中心側に向かって押え込むことができる。
【００１８】
そのため、基体管を集電板に固定する作業や、電気的に接続する作業は、固定部および集電板を相対回転させるだけで行われ、本発明の燃料電池を有する燃料電池の製造工程や修理作業が簡略になる。
さらに、還元作業の失敗による基体管の導通が有る場合には、集電部の単独切離しにより、当該基体管の燃料不足による折損を防止できる。
【００１９】
その一方で、集電板に対して固定部を回転させるのに必要な作業空間を確保できればよいため、基体管の配置間隔を狭くすることができ、燃料電池の小型化を図ることができる。あるいは、燃料電池全体の大きさを同じにした場合、より多くの基体管を内部に備えることができ、燃料電池の高性能化を図ることができる。
【００２０】
上記発明においては、前記集電板側孔部の半径は、前記集電板側孔部の中心まわりに回転するに伴い、漸次縮小されることが望ましい。
【００２１】
本発明によれば、固定部側押え部の変位は、半径が漸次縮小される集電板側孔部の形状によって行われる。言い換えると、集電板側孔部の中心まわり、言い換えると基体管まわりに回転する固定部押え部は、半径が漸次縮小される集電板側孔部によって、基体管の中心側に押され、基体管の円周面を外径側から中心側に向かって抑えこむ。
【００２２】
本発明の燃料電池は、基体管の端部に配置され、集電板と前記基体管とを電気的に接続して固定する固定部を備えた燃料電池であって、前記集電板には、前記基体管が挿通される集電板側孔部と、該集電板側孔部における前記基体管の円周面と対向する位置に、周方向に延びるとともに径方向内側に変位可能に構成された集電板側押え部と、が設けられ、前記固定部には、前記基体管に沿って延び、前記集電板側孔部および前記基体管の隙間に差し込まれ、前記集電板側孔部の中心まわりに回転されることにより、前記集電板側孔部および前記集電板側押え部の間に進入する爪部が設けられていることを特徴とする。
【００２３】
本発明によれば、固定部を集電板に設けられた集電板側孔部に差し込み、所定角度だけ回転させると、集電板に設けられた集電板側押え部は、爪部に押されて基体管の中心側に変位し、基体管を外径側から中心側に向かって抑え込むことができる。
そのため、基体管を集電板に固定する作業や、電気的に接続する作業は、固定部および集電板を相対回転させるだけで行われ、本発明の燃料電池を有する燃料電池の製造工程や修理作業が簡略になる。
【００２４】
その一方で、集電板に対して固定部を回転させるのに必要な作業空間を確保できればよいため、基体管の配置間隔を狭くすることができ、燃料電池の小型化を図ることができる。あるいは、燃料電池全体の大きさを同じにした場合、より多くの基体管を内部に備えることができ、燃料電池の高性能化を図ることができる。
【００２５】
上記発明においては、前記集電板側押え部における径方向外側の縁は、前記集電板側押え部の先端に向かうに伴い前記基体管の中心側に近づく傾斜を有し、前記集電板側孔部の中心まわりに前記固定部が回転されることにより、前記爪部と前記集電板側押え部における径方向外側の縁とが接触することが望ましい。
【００２６】
本発明によれば、集電板側押え部の変位は、集電板側押え部の外周側に形成され、半径が漸次縮小される集電板側押え部の形状によって行われる。言い換えると、回転移動する爪部が集電板側押え部の径方向外側に縁と接触し、集電板側押え部は径方向内側に押し込まれる。これにより、集電板側押え部は基体管の円周面を外径側から中心側に向かって抑えこむ。
【発明の効果】
【００２７】
本発明の燃料電池によれば、固定部を集電板に形成された集電板側孔部に差し込み、所定角度だけ回転させると、固定部に設けられた固定部側押え部は、基体管の中心側に変位して基体管の円周面を外径側から中心側に向かって押え込むことにより、燃料電池の製造工程を簡略し、修理作業を容易にするとともに、燃料電池の小型化や高性能化を図ることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る燃料電池の構成を説明する模式図である。
【図２】図１の排出側集電板の構成を説明する図である。
【図３】図１の供給側集電板の構造を説明する模式図である。
【図４】第１排出側集電板、第２排出側集電板および供給側集電板に形成された集電板側孔部の構成を説明する模式図である。
【図５】第１の実施形態に係る固定用キャップの構成を説明する模式図である。
【図６】図５の固定用キャップの構成を説明するＡ−Ａ線矢視断面図である。
【図７】図５の固定用キャップ側押え部の構成を説明する模式図である。
【図８】集電板側孔部に固定用キャップが差し込まれた状態を説明する模式図である。
【図９】図８における固定用キャップ側押え部とセルチューブとの配置関係を説明する断面視図である。
【図１０】セルチューブが固定用キャップにより固定された状態を説明する模式図である。
【図１１】図１０における固定用キャップ側押え部とセルチューブとの配置関係を説明する模式図である。
【図１２】本発明の第２の実施形態に係るセルチューブにおける電気的な接続および固定に関する構成を説明する模式図である。
【図１３】図１２の集電板側孔部の構成を説明する模式図である。
【図１４】図１２の固定用キャップの構成を説明する模式図である。
【図１５】図１４の固定用キャップの構成を説明するＢ−Ｂ断面視図である。
【図１６】セルチューブが集電板側孔部により固定された状態を説明する模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
〔第１の実施形態〕
以下、本発明の第１の実施形態に係る燃料電池ついて図１から図１１を参照して説明する。
図１は、本実施形態に係る燃料電池の構成を説明する模式図である。図２は、図１の排出側集電板の構成を説明する図である。図３は、図１の供給側集電板の構造を説明する模式図である。
【００３０】
本実施形態の燃料電池１は、本願発明の燃料電池を横縞円筒型のＳＯＦＣに適用して説明する。
燃料電池１には、図１から図３に示すように、筐体２と、複数のセルチューブ（基体管）３と、上側支持部４と、下側支持部５と、第１排出側集電板（集電板）６と、第２排出側集電板（集電板）７と、供給側集電板（集電板）８と、が主に設けられている。
【００３１】
筐体２は、内部に複数のセルチューブ３や第１排出側集電板６や第２排出側集電板７や供給側集電板８などを収納するものである。
筐体２には、図１に示すように、燃料供給室２１と、発電室２２と、燃料排出室２３と、が設けられている。
【００３２】
燃料供給室２１は、筐体２と下側支持部５とにより囲まれた空間であって、外部から発電に用いられる燃料ガスが流入する空間である。
燃料供給室２１の内部には、供給側集電板８が配置されているとともに、セルチューブ３の燃料供給室２１側の開口端が配置されている。
【００３３】
発電室２２は、筐体２と上側支持部４と下側支持部５とにより囲まれた空間であって、外部から発電に用いられる空気が流入し流出する空間である。
発電室２２の内部には、セルチューブ３のうち発電セルが設けられている領域が配置されている。
【００３４】
燃料排出室２３は、筐体２と上側支持部４とにより囲まれた空間であって、発電に用いられた後の燃料ガスが流入する空間である。
燃料排出室２３の内部には、第１排出側集電板６および第２排出側集電板７が配置されているとともに、セルチューブ３の燃料排出室２３の開口端が配置されている。
【００３５】
上側支持部４は、下側支持部５とともにセルチューブ３を支持するものであるとともに、発電室２２と燃料排出室２３との間に配置されたものである。言い換えると、上側支持部４は、発電室２２と燃料排出室２３とを区画するものでもある。
【００３６】
下側支持部５は、上側支持部４とともにセルチューブ３を支持するものであるとともに、発電室２２と燃料供給室２１との間に配置されたものである。言い換えると、下側支持部５は、発電室２２と燃料供給室２１とを区画するものでもある。
【００３７】
セルチューブ３は、燃料ガスおよび空気（酸素）の供給を受けて発電を行うものである。セルチューブ３は円筒状の基体管の円周面上に、セルチューブ３の長手方向に沿って発電セルが直列接続して配置されたものである。さらにセルチューブ３は筐体２の内部に、一方の開口端が燃料排出室２３に、他方の開口端が燃料供給室２１に開口するように配置されている。
【００３８】
複数のセルチューブ３は概略同じ長さに形成され、平行に並んで配置されている。さらに、複数のセルチューブ３における燃料排出室２３側の開口端は概略同一の平面上に位置し、燃料供給室２１側の開口端も概略同一の平面上に位置している。
その一方で複数のセルチューブ３は、第１排出側集電板６と供給側集電板８とに電気的に接続される第１セル群３Ａと、第２排出側集電板７と供給側集電板８とに電気的に接続される第２セル群３Ｂとに分けられる。
【００３９】
第１排出側集電板６は、第１セル群３Ａのセルチューブ３の端部と電気的に接続されるとともに固定されるものであって、供給側集電板８とともに第１セル群３Ａのセルチューブ３を並列接続するものである。第１排出側集電板６は、図１および図２に示すように、第２排出側集電板７と概略同一平面上に配置されているとともに、所定間隔をあけて並んで配置されている。
このように、第１排出側集電板６と第２排出側集電板７とが間隔をあけて配置されているため、両者は電気的に隔離されている。
【００４０】
図４は、第１排出側集電板、第２排出側集電板および供給側集電板に形成された集電板側孔部の構成を説明する模式図である。
さらに第１排出側集電板６は、筐体２の燃料排出室２３に配置された金属板であって、図２および図４に示すように、第１排出側集電板６には複数の集電板側孔部６１が設けられている。
第１排出側集電板６に設けられた複数の集電板側孔部６１は、後述する固定用キャップ９を介して、第１セル群３Ａのセルチューブ３における負極３２と電気的に接続されるものである。
【００４１】
第２排出側集電板７は、第２セル群３Ｂのセルチューブ３の端部と電気的に接続されるとともに固定されるものであって、供給側集電板８とともに第２セル群３Ｂのセルチューブ３を並列接続するものである。第２排出側集電板７は、図１および図２に示すように、第１排出側集電板６と概略同一平面上に配置されているとともに、所定間隔をあけて並んで配置されている。
【００４２】
さらに第２排出側集電板７は、筐体２の燃料供給室２１に配置された金属板であって、図２および図４に示すように、複数の集電板側孔部６１が設けられたものである。
第２排出側集電板７に設けられた複数の集電板側孔部６１は、後述する固定用キャップ９を介して、第２セル群３Ｂのセルチューブ３における正極３３と電気的に接続されるものである。
【００４３】
供給側集電板８は、第１セル群３Ａおよび第２セル群３Ｂのセルチューブ３の端部と電気的に接続されるとともに固定されるものである。さらに供給側集電板８は、第１排出側集電板６とともに第１セル群３Ａのセルチューブ３を並列接続し、第２排出側集電板７とともに第２セル群３Ｂのセルチューブ３を並列接続し、かつ、第１セル群３Ａのセルチューブ３と第２セル群３Ｂのセルチューブ３とを直列接続するものである。
【００４４】
さらに供給側集電板８は、筐体２の燃料供給室２１に配置された金属板であって、図３および図４に示すように、供給側集電板８には複数の集電板側孔部６１が設けられている。
供給側集電板８に設けられた複数の集電板側孔部６１は、後述する固定用キャップ９を介して、第１セル群３Ａのセルチューブ３における正極３１と電気的に接続されるものであり、第２セル群３Ｂのセルチューブ３における負極３４と電気的に接続されるものである。
【００４５】
集電板側孔部６１は、図２から図４に示すように、第１排出側集電板６、第２排出側集電板７および供給側集電板８に形成された貫通孔である。
集電板側孔部６１は、図４に示すように概略円上に形成され、その一部に固定用キャップ側押え部９２が差し込まれる差込部６２が設けられている。
【００４６】
本実施形態では一対の差込部６２が、集電板側孔部６１における互いに対向する位置に設けられている例に適用して説明する。
差込部６２は、集電板側孔部６１の中心からの距離Ｌが、集電板側孔部６１における半径Ｒよりも大きく（Ｌ＞Ｒ）形成されている。さらに、差込部６２と集電板側孔部６１との境目の少なくとも一方は、傾斜６３によって両者がつながれている。言い換えると、集電板側孔部６１の中心からの距離（半径）が、差込部６２から離れるに伴い、漸次減少している。
【００４７】
ここで、集電板側孔部６１の半径Ｒは、セルチューブ３の半径よりも若干大きく形成されている。
そのため、複数本のセルチューブを有する燃料電池１であっても、第１排出側集電板６や、第２排出側集電板７や、供給側集電板８に複数本のセルチューブを挿入する際に、第１排出側集電板６等の重量以上の負荷が発生しない。
【００４８】
これに対して、第１排出側集電板６や、第２排出側集電板７や、供給側集電板８にバネ状の構造物を設けて、当該構造物の弾性を利用してセルチューブ３と、第１排出側集電板６等とを電気的に接触させる場合には、セルチューブ３を第１排出側集電板６等に挿入する際に上述の構造物を弾性変形させる必要があり、第１排出側集電板６等の重量以上の負荷が発生していた。
【００４９】
図５は、本実施形態に係る固定用キャップの構成を説明する模式図である。図６は、図５の固定用キャップの構成を説明するＡ−Ａ線矢視断面図である。
固定用キャップ（固定部）９は、セルチューブ３と、第１排出側集電板６、第２排出側集電板７および供給側集電板８との間の電気的な接続を確保するとともに、両者を固定するものである。
固定用キャップ９には、図５および図６に示すように、キャップ本体９１の円周面に一対の固定用キャップ側押え部（固定部側押え部）９２が設けられている。
キャップ本体９１は概略円筒状に形成され、内部にセルチューブ３が配置される空間が設けられている。そのため、固定用キャップ９はセルチューブ３の端部を封じるものではない。
【００５０】
固定用キャップ側押え部９２は、第１排出側集電板６、第２排出側集電板７および供給側集電板８のいずれかと、セルチューブ３との電気的な接続を確保するとともに、第１排出側集電板６、第２排出側集電板７および供給側集電板８のいずれかに対してセルチューブ３を固定するものである。
本実施形態では、一対の固定用キャップ側押え部９２が、キャップ本体９１の円周面において互いに対向して配置されている例に適用して説明する。
【００５１】
図７は、図５の固定用キャップ側押え部の構成を説明する模式図である。
固定用キャップ側押え部９２は、図５から図７に示すように、キャップ本体９１の円周面に形成されたスリット９３によって、キャップ本体９１の円周面から切り離されている。さらに固定用キャップ側押え部９２は、キャップ本体９１の端部近傍で折り返され、断面視においてＵ字状に形成されている。
固定用キャップ側押え部９２の端部には、外側に向かって折り曲げられたストッパ部９４が形成されている。
【００５２】
次に、上記の構成からなる燃料電池１におけるセルチューブ３の電気的接続方法、および、固定方法について説明する。
【００５３】
ここでは理解を容易にするために、第１排出側集電板６の集電板側孔部６１に、固定用キャップ９を用いて、セルチューブ３を電気的に接続するとともに、固定する場合について説明する。
なお、第２排出側集電板７や供給側集電板８の集電板側孔部６１に、固定用キャップ９を用いてセルチューブ３を電気的に接続し、固定する場合も同様であるため、その説明を省略する。
【００５４】
図８は、集電板側孔部に固定用キャップが差し込まれた状態を説明する模式図である。図９は、図８における固定用キャップ側押え部とセルチューブとの配置関係を説明する断面視図である。
まず、第１排出側集電板６の集電板側孔部６１にセルチューブ３が挿通される。このとき、セルチューブ３は、図１に示すように、筐体２の内部における所定の位置に配置される。
そして、セルチューブ３の端部に固定用キャップ９が被せられ、図８および図９に示すように、固定用キャップ側押え部９２が集電板側孔部６１の差込部６２に差し込まれる。このとき、固定用キャップ側押え部９２のストッパ部９４が差込部６２に当接し、固定用キャップ側押え部９２が差込部６２に差し込まれすぎないようになっている。
【００５５】
図１０は、セルチューブが固定用キャップにより固定された状態を説明する模式図である。図１１は、図１０における固定用キャップ側押え部とセルチューブとの配置関係を説明する模式図である。
その後、固定用キャップ９は、図１０および図１２に示すように、集電板側孔部６１に対して回される。具体的には、固定用キャップ９は、固定用キャップ側押え部９２を差込部６２から傾斜６３側に移動するように、セルチューブ３を中心として回される。
すると、固定用キャップ側押え部９２は、傾斜６３によってセルチューブ３の中心側に押し込まれて弾性変形する。これにより、固定用キャップ側押え部９２は、セルチューブ３の円周面と接触し、円周面を外側から中心側に向かって押え込む。言い換えると、セルチューブ３は固定用キャップ９と電気的に接続されるとともに、固定用キャップ９に固定される。さらに、固定用キャップ９は第１排出側集電板６と電気的に接続されるとともに、第１排出側集電板６に固定される。
【００５６】
上記の構成によれば、固定用キャップ９を第１排出側集電板６、第２排出側集電板および供給側集電板８に形成された集電板側孔部６１に差し込み、所定角度だけ回転させると、固定用キャップ９に設けられた固定用キャップ側押え部９２は、セルチューブ３の中心側に変位してセルチューブ３の円周面を外径側から中心側に向かって押え込むことができる。
【００５７】
そのため、セルチューブ３を第１排出側集電板６等に固定する作業や、電気的に接続する作業は、固定用キャップ９および第１排出側集電板６等を相対回転させるだけで行われ、本実施形態の燃料電池１における製造工程や修理作業が簡略になる。
さらに、還元作業の失敗によるセルチューブ３の導通が有る場合には、第１排出側集電板６や、第２排出側集電板７や、供給側集電板８の単独切離しにより、セルチューブ３の燃料不足による折損を防止できる。
【００５８】
その一方で、第１排出側集電板６等に対して固定用キャップ９を回転させるのに必要な作業空間を確保できればよいため、セルチューブ３の配置間隔を狭くすることができ、燃料電池１の小型化を図ることができる。あるいは、燃料電池１全体の大きさを同じにした場合、より多くのセルチューブ３を内部に備えることができ、燃料電池１の高性能化を図ることができる。
【００５９】
固定用キャップ側押え部９２の変位は、半径が漸次縮小される集電板側孔部６１の形状によって行われる。言い換えると、半径が漸次縮小される集電板側孔部６１によって、回転移動する固定用キャップ側押え部９２はセルチューブ３の中心側に押され、セルチューブ３の円周面を外径側から中心側に向かって抑えこむ。
【００６０】
さらに、第１排出側集電板６等と固定用キャップ９とが分離されているため、第１排出側集電板６等の板厚と、固定用キャップ９の板厚とを任意に決定することができる。
そのため、接触抵抗の低減を目的として、第１排出側集電板６等の板厚を固定用キャップ９の板厚とは関係なく決定することができる。
その一方で、固定用キャップ側押え部９２におけるバネ力（弾性力）の調整を目的として、固定用キャップ９の板厚を第１排出側集電板６等の板厚とは関係なく決定することもできる。
【００６１】
〔第２の実施形態〕
次に、本発明の第２の実施形態について図１２から図１６を参照して説明する。
本実施形態の燃料電池の基本構成は、第１の実施形態と同様であるが、第１の実施形態とは、セルチューブにおける電気的な接続および固定に関する構成が異なっている。よって、本実施形態においては、図１２から図１６を用いてセルチューブにおける電気的な接続および固定に関する構成のみを説明し、その他の構成要素等の説明を省略する。
図１２は、本実施形態に係るセルチューブにおける電気的な接続および固定に関する構成を説明する模式図である。図１３は、図１２の集電板側孔部の構成を説明する模式図である。
なお、第１の実施形態と同一の構成要素については同一の符号を付して、その説明を省略する。
【００６２】
本実施形態の燃料電池１０１の第１排出側集電板６、第２排出側集電板７および供給側集電板８には、集電板側孔部１６１が設けられている。
集電板側孔部１６１は、図１２に示すように、固定用キャップ（固定部）１０９を用いて、セルチューブ３と電気的に接続されるとともに、セルチューブ３を固定するものである。さらに集電板側孔部１６１は、第１排出側集電板６、第２排出側集電板７および供給側集電板８に形成された貫通孔である。
なお、図１２および図１３では、説明を容易にするために第１排出側集電板６の集電板側孔部１６１を代表して記載している。
【００６３】
集電板側孔部１６１には、図１２および図１３に示すように、集電板側押え部１６２が設けられている。
集電板側押え部１６２は、固定用キャップ１０９の爪部１９２に押されて弾性変形することにより、セルチューブ３と電気的に接続されるとともに、セルチューブ３を固定するものである。集電板側押え部１６２は、集電板側孔部１６１の周方向に沿って片持ち梁状に延びる部材であって、集電板側孔部１６１の中心から集電板側押え部１６２までの半径は、セルチューブ３の半径よりも若干大きなものである。
このようにすることで、複数本のセルチューブ３を有する燃料電池１０１であっても、第１排出側集電板６や、第２排出側集電板７や、供給側集電板８に複数本のセルチューブを挿入する際に、第１排出側集電板６等の重量以上の負荷が発生しない。
【００６４】
集電板側押え部１６２の径方向外側の縁と、集電板側孔部１６１の円周面との間には、固定用キャップ１０９の爪部１９２が進入するスリット１６３が形成されている。さらに、集電板側押え部１６２における径方向外側の縁には、先端に向かうとともに集電板側孔部１６１の中心に向かう傾斜１６４が形成されている。
【００６５】
本実施形態では一対の集電板側押え部１６２が、集電板側孔部１６１における互いに対向する位置に設けられている例に適用して説明する。
【００６６】
図１４は、図１２の固定用キャップの構成を説明する模式図である。図１５は、図１４の固定用キャップの構成を説明するＢ−Ｂ断面視図である。
固定用キャップ１０９は、回転されることにより集電板側押え部１６２の集電板側押え部１６２をセルチューブ３の中心側に弾性変形させるものである。
固定用キャップ１０９には、図１４および図１５に示すように、キャップ本体１９１と、爪部１９２とが設けられている。
キャップ本体１９１は概略円筒状に形成され、内部にセルチューブ３が配置できるように構成されている。
【００６７】
爪部１９２は、キャップ本体１９１の端部から円筒の中心軸線に沿って延びる三角柱状の部材であって、集電板側押え部１６２の傾斜１６４と当接するものである。言い換えると、断面視においてクサビ状に形成された柱状の部材である。
本実施形態では一対の爪部１９２が、固定用キャップ１０９における互いに対向する位置に設けられている例に適用して説明する。
【００６８】
次に、上記の構成からなる燃料電池１０１におけるセルチューブ３の電気的接続方法、および、固定方法について説明する。
【００６９】
ここでは理解を容易にするために、第１排出側集電板６の集電板側孔部１６１に、固定用キャップ１０９を用いて、セルチューブ３を電気的に接続するとともに、固定する場合について説明する。
なお、第２排出側集電板７や供給側集電板８の集電板側孔部１６１に、固定用キャップ１０９を用いてセルチューブ３を電気的に接続し、固定する場合も同様であるため、その説明を省略する。
【００７０】
まず、図１２に示すように、第１排出側集電板６の集電板側孔部１６１にセルチューブ３が挿通される。そして、セルチューブ３の端部に固定用キャップ１０９が被せられ、爪部１９２がセルチューブ３と集電板側孔部１６１との隙間に差し込まれる。
【００７１】
図１６は、セルチューブが集電板側孔部により固定された状態を説明する模式図である。
その後、固定用キャップ１０９は、図１６に示すように、集電板側孔部１６１に対して回転される。具体的には、爪部１９２がスリット１６３に進入する方向に移動するように、セルチューブ３を中心として回転される。
【００７２】
すると、爪部１９２は集電板側押え部１６２の傾斜１６４と当接する。さらに爪部１９２が回転移動されると、集電板側押え部１６２は爪部１９２によってセルチューブ３の中心側に押し出される。その結果、集電板側押え部１６２はセルチューブ３の円周面を外側から中心側に向かって押え込む。言い換えると、セルチューブ３は第１排出側集電板６に電気的に接続されるとともに、第１排出側集電板６に固定される。
【００７３】
上記の構成によれば、固定用キャップ１０９を第１排出側集電板６、第２排出側集電板７および供給側集電板８に設けられた集電板側孔部１６１に差し込み、所定角度だけ回転させると、第１排出側集電板６等に設けられた集電板側押え部１６２は、爪部１９２に押されてセルチューブ３の中心側に変位し、セルチューブ３を外径側から中心側に向かって抑え込むことができる。
そのため、セルチューブ３を第１排出側集電板６等に固定する作業や、電気的に接続する作業は、固定用キャップ１０９および第１排出側集電板６等を相対回転させるだけで行われ、本実施形態の燃料電池１０１の製造工程や修理作業が簡略になる。
【００７４】
その一方で、第１排出側集電板６等に対して固定用キャップ１０９を回転させるのに必要な作業空間を確保できればよいため、セルチューブ３の配置間隔を狭くすることができ、燃料電池１０１の小型化を図ることができる。あるいは、燃料電池１０１全体の大きさを同じにした場合、より多くのセルチューブ３を内部に備えることができ、燃料電池１０１の高性能化を図ることができる。
【００７５】
集電板側押え部１６２の変位は、集電板側押え部１６２の外周側に形成され、半径が漸次縮小される集電板側押え部１６２の傾斜１６４によって行われる。言い換えると、回転移動する爪部１９２が集電板側押え部１６２の径方向外側に縁と接触し、集電板側押え部１６２は径方向内側に押し込まれる。これにより、集電板側押え部１６２はセルチューブ３の円周面を外径側から中心側に向かって抑えこむことができる。
【００７６】
さらに、第１排出側集電板６等と固定用キャップ１０９とが分離されているため、第１排出側集電板６等の板厚と、固定用キャップ１０９の板厚とを任意に決定することができる。
そのため、接触抵抗の低減を目的として、第１排出側集電板６等の板厚を固定用キャップ１０９の板厚とは関係なく決定することができる。
【符号の説明】
【００７７】
１,１０１  燃料電池
３  セルチューブ（基体管）
６  第１排出側集電板（集電板）
７  第２排出側集電板（集電板）
８  供給側集電板（集電板）
９,１０９  固定用キャップ（固定部）
６１,１６１  集電板側孔部
９２  固定用キャップ側押え部（固定部側押え部）
１６２  集電板側押え部
１９２  爪部
【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１１】
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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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