(57)【要約】【課題】燃料電池スタックを最終製品化まで適切に保護できると共に簡単に除去できて取り外し作業が不要な燃料電池スタック用保護部材を提供する。【解決手段】燃料電池スタック用保護部材は、複数のセルの一端側が支持部材に対して支持固定され、複数のセルの他端側で燃料ガスと酸化剤ガスとの混合ガスが燃焼される燃料電池スタックを保護するものであり、複数のセルの他端側に取り付けられ、燃料電池スタックの運転に伴って混合ガスが燃焼されることにより燃焼分解する。【選択図】図２
2019040689.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のセルの一端側が支持部材に支持固定され、前記複数のセルの他端側で燃料ガスと酸化剤ガスとの混合ガスが燃焼される燃料電池スタックを保護する燃料電池スタック用保護部材であって、
前記複数のセルの他端側に取り付けられ、前記燃料電池スタックの運転に伴って前記混合ガスが燃焼されることにより燃焼分解する、
燃料電池スタック用保護部材。
【請求項２】
請求項１記載の燃料電池スタック用保護部材であって、
炭化水素系材料により形成される、
燃料電池スタック用保護部材。
【請求項３】
請求項１または２記載の燃料電池スタック用保護部材であって、
前記複数のセルの電極部分にかからないように取り付けられる、
燃料電池スタック用保護部材。
【請求項４】
請求項１ないし３いずれか１項に記載の燃料電池スタック用保護部材であって、
前記複数のセルは、前記一端側から前記他端側へ延びる燃料ガス流路を内部に有し、
前記支持部材は、前記複数のセルのそれぞれの前記燃料ガス流路の一端側に燃料ガスを分配する、
燃料電池スタック用保護部材。
【請求項５】
請求項４記載の燃料電池スタック用保護部材であって、
互いに平行に延びる複数の前記燃料ガス流路をそれぞれ有する複数のセルの前記他端側に取り付けられ、前記他端側に取り付けられた状態で前記複数の燃料ガス流路の流出口を塞がないよう凹部が形成される、
燃料電池スタック用保護部材。
【請求項６】
複数のセルの一端側が支持部材に支持固定され、前記複数のセルの他端側で燃料ガスと酸化剤ガスとの混合ガスが燃焼される燃料電池スタックを製造する工程と、
前記燃料電池スタックを製造した後に、前記複数のセルの他端側に保護部材を取り付ける工程と、
前記保護部材を取り付けた状態で前記燃料電池スタックと前記燃料ガスを生成する改質器とを含む発電モジュールを製造する工程と、
前記発電モジュールを製造した後に、前記発電モジュールと該発電モジュール内に前記酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給装置と前記燃料ガスの生成に用いる原燃料ガスを前記改質器に供給する原燃料ガス供給装置とを含む燃料電池システムを製造する工程と、
前記燃料電池システムを試運転して、前記複数のセルの他端側で前記燃料ガスと前記酸化剤ガスとの混合ガスを燃焼させることにより前記保護部材を燃焼分解させる工程と、
を備える燃料電池システムの製造方法。
【請求項７】
燃料ガスを生成する改質器と、
酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給装置と、
前記燃料ガスの生成に用いる原燃料ガスを前記改質器に供給する原燃料ガス供給装置と、
前記燃料ガスと前記酸化剤ガスとに基づいて発電する複数のセルを有し、前記複数のセルの一端側が支持部材に支持固定され、前記複数のセルの他端側で前記燃料ガスと前記酸化剤ガスとの混合ガスが燃焼される燃料電池スタックと、
前記複数のセルの他端側に取り付けられ、前記燃料電池スタックを保護し、前記混合ガスの燃焼によって燃焼分解する保護部材と、
を備える燃料電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池スタック用保護部材および燃料電池システムの製造方法並びに燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の燃料電池スタック用保護部材としては、セルが複数積層された燃料電池スタックを支持する支持部材を備えたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。支持部材は、燃料電池スタックの外周を覆うと共にセルの積層方向に間隔を空けて配置された複数の外周枠と、各外周枠を連結する連結部材と、外周枠に支持されると共にセルの外周縁部に形成された固定部と当接するガイド部材とを有し、外周枠に、ボルト、ナットおよびねじ孔によりガイド部材をセルの積層方向と直交する方向に調整可能な調整機構を設けている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−２１６３３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した燃料電池スタック用保護部材では、燃料電池スタックの外周を覆って保護することができ、燃料電池スタックを運搬する際にセルの損傷を防止して性能や機能の低下を抑制することができるものの、最終製品化まで保護できるものではなく、保護部材の取り外し作業に手間がかかってしまう。
【０００５】
本発明は、燃料電池スタックを最終製品化まで適切に保護できると共に簡単に除去できて取り外し作業が不要な燃料電池スタック用保護部材を提供することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
【０００７】
本発明の燃料電池スタック用保護部材は、
複数のセルの一端側が支持部材に支持固定され、前記複数のセルの他端側で燃料ガスと酸化剤ガスとの混合ガスが燃焼される燃料電池スタックを保護する燃料電池スタック用保護部材であって、
前記複数のセルの他端側に取り付けられ、前記燃料電池スタックの運転に伴って前記混合ガスが燃焼されることにより燃焼分解する、
ことを要旨とする。
【０００８】
この本発明の燃料電池スタック用保護部材（保護部材）では、一端側が支持部材に支持固定された複数のセルの他端部に取り付けられ、複数のセルの他端部において燃料電池スタックの運転に伴って混合ガスが燃焼されることにより燃焼分解する。支持部材による複数のセルの一端側の支持に加えて、保護部材により複数のセルの他端側を支持することにより、燃料電池スタックを適切に保護することができる。また、燃料電池スタックの運転に伴う混合ガスの燃焼によって保護部材が燃焼分解されるため、燃料電池スタックを最終製品化まで適切に保護できると共に簡単に除去できて取り外し作業が不要な燃料電池スタック用保護部材を提供することができる。さらに、燃料電池システムを顧客先に設置した後に試運転を行なうことにより、最終製品化まで適切に保護できるだけでなく、製品の配送から顧客先への設置までの間も燃料電池スタックを適切に保護することができる。
【０００９】
こうした本発明の燃料電池スタック用保護部材において、炭化水素系材料により形成されるものとしてもよい。炭化水素系材料により形成された保護部材は、燃焼分解後に水と二酸化炭素になる。これにより、最終製品化後に、保護部材を燃料電池系外へ放出して残留物を抑制することができる。なお、炭化水素系材料としては、ポリエチレンやポリプロピレン、ポリスチレン、セルロールなどを例示することができる。
【００１０】
また、本発明の燃料電池スタック用保護部材において、前記複数のセルの電極部分にかからないように取り付けられるものとしてもよい。こうすれば、保護部材が一部残存した場合でも、燃料電池スタックの機能低下や性能低下を抑制することができる。
【００１１】
さらに、本発明の燃料電池スタック用保護部材において、前記複数のセルは、前記一端側から前記他端側へ延びる燃料ガス流路を内部に有し、前記支持部材は、前記複数のセルのそれぞれの前記燃料ガス流路の一端側に燃料ガスを分配するものとしてもよい。この場合、互いに平行に延びる複数の前記燃料ガス流路をそれぞれ有する複数のセルの前記他端側に取り付けられ、前記他端側に取り付けられた状態で前記複数の燃料ガス流路の流出口を塞がないよう凹部が形成されるものとしてもよい。こうすれば、燃料電池スタックの機能低下や性能低下を抑制することができる。
【００１２】
本発明の燃料電池システムの製造方法は、
複数のセルの一端側が支持部材に支持固定され、前記複数のセルの他端側で燃料ガスと酸化剤ガスとの混合ガスが燃焼される燃料電池スタックを製造する工程と、
前記燃料電池スタックを製造した後に、前記複数のセルの他端側に保護部材を取り付ける工程と、
前記保護部材を取り付けた状態で前記燃料電池スタックと前記燃料ガスを生成する改質器とを含む発電モジュールを製造する工程と、
前記発電モジュールを製造した後に、前記発電モジュールと該発電モジュール内に前記酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給装置と前記燃料ガスの生成に用いる原燃料ガスを前記改質器に供給する原燃料ガス供給装置とを含む燃料電池システムを製造する工程と、
前記燃料電池システムを試運転して、前記複数のセルの他端側で前記燃料ガスと前記酸化剤ガスとの混合ガスを燃焼させることにより前記保護部材を燃焼分解させる工程と、
を備えることを要旨とする。
【００１３】
この本発明の燃料電池システムの製造方法では、燃料電池スタックの複数のセルの他端側に保護部材を取り付けた後、保護部材を取り付けた状態で燃料電池システムの製造まで燃料電池スタックを適切に保護することができる。また、燃料電池システムの製造後に、燃料電池システムを試運転して保護部材を燃焼分解させるため、保護部材を簡単に除去できて取り外し作業を不要とすることができる。
【００１４】
本発明の燃料電池システムは、
燃料ガスを生成する改質器と、
酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給装置と、
前記燃料ガスの生成に用いる原燃料ガスを前記改質器に供給する原燃料ガス供給装置と、
前記燃料ガスと前記酸化剤ガスとに基づいて発電する複数のセルを有し、前記複数のセルの一端側が支持部材に支持固定され、前記複数のセルの他端側で前記燃料ガスと前記酸化剤ガスとの混合ガスが燃焼される燃料電池スタックと、
前記複数のセルの他端側に取り付けられ、前記燃料電池スタックを保護し、前記混合ガスの燃焼によって燃焼分解する保護部材と、
を備えることを要旨とする。
【００１５】
この本発明の燃料電池システムでは、一端側が支持部材に支持固定された複数のセルを有する燃料電池スタックと、複数のセルの他端側に取り付けられ混合ガスの燃焼によって燃焼分解する保護部材と、を備える。これにより、支持部材による複数のセルの一端側の支持に加えて、保護部材により複数のセルの他端側を支持することにより、燃料電池スタックを適切に保護することができる。また、燃料電池スタックの運転に伴う混合ガスの燃焼によって保護部材が燃焼分解されるため、燃料電池スタックを最終製品化まで適切に保護できると共に簡単に除去できて取り外し作業を不要とすることができる。さらに、燃料電池システムを顧客先に設置した後に試運転を行なうことにより、最終製品化まで適切に保護できるだけでなく、製品の配送から顧客先への設置までの間も燃料電池スタックを適切に保護することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本実施形態の燃料電池システム１０の構成の概略を示す構成図である。
【図２】発電モジュール３０の構成の概略を示す構成図である。
【図３】燃料電池セル４０の上面図である。
【図４】保護部材９０を取り付けた燃料電池スタック３８の側面図である。
【図５】保護部材９０を取り付けた燃料電池スタック３８の上面図である。
【図６】保護部材９０を取り付けた燃料電池スタック３８の正面図である。
【図７】燃料電池システム製造工程の一例を示す説明図である。
【図８】変形例の発電モジュール１３０の構成の概略を示す構成図である。
【図９】変形例の保護部材９０を取り付けた燃料電池スタック３８の正面図である。
【図１０】変形例の保護部材１９０を取り付けた燃料電池スタック３８の上面図である。
【図１１】変形例の保護部材１９０を取り付けた燃料電池スタック３８の正面図である。
【図１２】変形例の発電モジュール２３０の構成の概略を示す構成図である。
【図１３】図１２の発電モジュール２３０の一点鎖線の円部分を拡大した部分断面図である。
【図１４】変形例の保護部材２９０を取り付けた燃料電池スタック３８の上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１は本実施形態の燃料電池システム１０の構成の概略を示す構成図であり、図２は発電モジュール３０の構成の概略を示す構成図である。本実施形態の燃料電池システム１０は、図１に示すように、筐体２２に収容され水素を含む燃料ガスと酸素を含む酸化剤ガス（エア）との供給を受けて発電する燃料電池スタック３８を有する発電ユニット２０と、発電ユニット２０の発電に伴って発生する熱を回収して給湯する貯湯タンク１０１を有する給湯ユニット１００と、システム全体を制御する制御装置８０と、を備える。
【００１８】
発電ユニット２０は、改質水を蒸発させて水蒸気を生成すると共に原燃料ガス（例えば天然ガスやＬＰガス）を予熱する気化器３２と、原燃料ガスおよび水蒸気から水素を含む燃料ガス（改質ガス）を生成する改質器３３と、燃料ガスとエアとを反応させて発電する複数の燃料電池セル４０（図２参照）がスタッキングされた燃料電池スタック３８と、燃料ガス供給管３４を介して改質器３３と接続され改質器３３からの燃料ガスを各燃料電池セル４０に分配する燃料ガスマニホールド３５と、を含む発電モジュール３０を備える。発電モジュール３０は、断熱性材料により形成された箱型のモジュールケース３１内に収容されている。また、発電ユニット２０は、発電モジュール３０の他に、気化器３２に原燃料ガスを供給する原燃料ガス供給装置５０と、燃料電池スタック３８にエアを供給するエア供給装置６０と、改質水を気化器３２に供給する改質水供給装置６５と、発電モジュール３０で発生した排熱を回収する排熱回収装置７０と、を備える。
【００１９】
モジュールケース３１内には、燃料電池スタック３８の起動や、気化器３２における水蒸気の生成、改質器３３における水蒸気改質反応に必要な熱を供給するための燃焼部３６が設けられている。燃焼部３６には燃料電池スタック３８を通過した燃料オフガス（アノードオフガス）と酸化剤オフガス（カソードオフガス）とが供給され、これらの混合ガスを点火ヒータ３７により点火して燃焼させることにより、燃料電池スタック３８や気化器３２、改質器３３を加熱する。燃料オフガスおよび酸化剤オフガスの燃焼により生成される燃焼排ガスは、モジュールケース３１に設けられた燃焼排ガス排出管３１ｏを介してケース外へ排出される。
【００２０】
排熱回収装置７０は、燃料排ガス排出管３１ｏに接続された熱交換器７２と貯湯水を貯蔵する貯湯タンク１０１とを接続して貯湯水の循環路を形成する循環配管７１を有する。循環配管７１には、循環ポンプ７３が設けられており、循環ポンプ７３により貯湯水を循環させることにより、熱交換器７２にて燃焼排ガスとの熱交換により貯湯水を加温すると共に加温した貯湯水を貯湯タンク１０１へ貯湯する。熱交換器７２は凝縮水供給管７４を介して改質水タンク６７に接続されると共に排気ガス排出管７６を介して外気と接続されている。なお、凝縮水供給管７４には、水精製器７５が設けられている。熱交換器７２を通過した燃焼排ガスは、貯湯水との熱交換によって冷却され、水蒸気成分が凝縮されて凝縮水供給管７４（水精製器７５）を介して改質水タンク６７に回収される。また、残りの排気ガスは、排気ガス排出管７６を介して外気へ排出される。
【００２１】
原燃料ガス供給装置５０は、ガス供給源１と気化器３２とを接続する原燃料ガス供給管５１を有する。原燃料ガス供給管５１には、ガス供給源１側から順に、原燃料ガス供給弁５２、原燃料ガスポンプ５３、脱硫器５４などが設けられており、原燃料ガス供給弁５２を開弁した状態で原燃料ガスポンプ５３を駆動することにより、ガス供給源１からの原燃料ガスを脱硫器５４を通過させて気化器３２へ供給する。気化器３２へ供給された原燃料ガスは、気化器３２を経て改質器３３へ供給され、燃料ガスへと改質される。
【００２２】
エア供給装置６０は、エアを清浄するフィルタ６２と燃料電池スタック３８とを接続するエア供給管６１を有する。エア供給管６１には、エアブロワ６３が設けられており、エアブロワ６３を駆動することにより、フィルタ６２を介して吸入したエアを燃料電池スタック３８へ供給する。
【００２３】
改質水供給装置６５は、改質水を貯蔵する改質水タンク６７と気化器３２とを接続する改質水供給管６６を有する。改質水供給管６６には、改質水ポンプ６８が設けられており、改質水ポンプ６８を駆動することにより、改質水タンク６７の改質水を気化器３２へ供給する。気化器３２へ供給された改質水は、気化器３２で水蒸気とされ、改質器３３における水蒸気改質反応に利用される。
【００２４】
燃料電池スタック３８は、図２に示すように、板状の燃料電池セル４０が所定間隔を隔てて板厚方向に整列された状態で燃料ガスマニホールド３５に支持固定され、隣り合う燃料電池セル４０同士が集電材４５を介して電気的に直列に接続されたものとして構成される。図３は、燃料電池セル４０の上面図である。燃料電池セル４０は、図示するように、酸素イオン伝導体からなる緻密構造の偏平楕円状の固体電解質４１と、固体電解質４１の内側の面に設けられたアノード４２、固体電解質４１の外側の面に設けられたカソード４３と、により構成される。アノード４２の内部には、下端側（一端側）から上端側（他端側）に向かって燃料ガスが流れるよう互いに平行に延びる複数の燃料ガス流路４２ｆが形成されている。燃料ガスマニホールド３５は、上面部で燃料電池セル４０の下端部を支持し、各燃料電池セル４０の燃料ガス流路４２ｆに対してそれぞれ下端側から燃料ガスを供給する。なお、燃料電池セル４０の下端部と燃料ガスマニホールド３５の上面部との間には、図示しないシール材（ガラスシール材）が配置されている。
【００２５】
図４は、保護部材９０を取り付けた燃料電池スタック３８の側面図であり、図５は、保護部材９０を取り付けた燃料電池スタック３８の上面図であり、図６は、保護部材９０を取り付けた燃料電池スタック３８の正面図である。複数の燃料電池セル４０の上端部における両角部には、保護部材９０がそれぞれ取り付けられる。保護部材９０は、櫛歯９１を有する長尺部材であり、櫛歯９１を隣り合う燃料電池セル４０間の隙間に挿入することにより、燃料電池セル４０に取り付けられる。これにより、複数の燃料電池セル４０は、保護部材９０によって相互に支持されることになる。また、保護部材９０は、燃料電池セル４０に取り付けられた状態で、燃料電池セル４０の燃料ガス流路４２ｆの流出口を塞がないよう凹部９２が形成されている。さらに、保護部材９０は、図６に示すように、燃料電池セル４０の電極部分（カソード４３）にかからないように取り付けられる。
【００２６】
また、保護部材９０は、例えば、ポリエチレンやポリプロピレン、ポリスチレン、紙（セルロース）などの炭化水素材料をベースとして形成されており、燃焼（完全燃焼）により水と二酸化炭素とに分解される。本実施形態では、気孔率が３０％以上、望ましくは５０％以上の発泡状または多孔質形状に成形されている。
【００２７】
制御装置８０は、ＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭなどで構成されたマイクロプロセッサである。制御装置８０は、原燃料ガス供給管５１に設けられた図示しない流量センサからのガス流量からの検出信号などを入力する。また、制御装置８０は、点火ヒータ３７や原燃料ガス供給弁５２、原燃料ガスポンプ５３、エアブロワ６３、改質水ポンプ６８、循環ポンプ７３などへ駆動信号を出力する。
【００２８】
次に、こうして構成される燃料電池システム１０の製造工程について説明する。図７は、燃料電池システム製造工程の一例を示す説明図である。燃料電池システム１０の製造工程としては、まず、複数の燃料電池セル４０の下端部を燃料ガスマニホールド３５の上面部に立設させて燃料電池スタック３８を製造する（Ｓ１００）。続いて、複数の燃料電池セル４０の上端部に保護部材９０を取り付ける（Ｓ１１０）。そして、保護部材９０を取り付けたまま燃料電池スタック３８と気化器３２と改質器３３と燃料ガス供給管３４とエア供給管６１の一部とをモジュールケース３１内に収容した発電モジュール３０を製造する（Ｓ１２０）。次に、発電モジュール３０と燃料ガス供給装置５０とエア供給装置６０と改質水供給装置６５と排熱回収装置７０と制御装置８０とを筐体２２内に収容した燃料電池システム１０を製造する（Ｓ１３０）。そして、製造した燃料電池システム１０を試運転して（Ｓ１４０）、完成する。なお、燃料電池スタック３８と発電モジュール３０と燃料電池システム１０とは、別々の場所で製造されてもよい。この場合、燃料電池スタック３８は、その製造後、保護部材９０を取り付けたまま梱包され、発電モジュール３０の製造設備まで運搬される。
【００２９】
このように、燃料電池スタック３８に保護部材９０が取り付けられた状態のまま後工程が実行されるため、燃料電池システム１０の最終製品化まで燃料電池スタック３８を適切に保護することができる。そして、燃料電池システム１０が試運転されると、保護部材９０は、燃焼部３６でのオフガスの燃焼によって水（水蒸気）と二酸化炭素とに分解され、熱交換器７２で凝縮された水は凝縮水供給管７４を介して改質水タンク６７に回収され、凝縮されなかった残りの水分と二酸化炭素は排気ガス排出管７６を介して外気へ排出されることになる。燃料電池システム１０の試運転を、当該燃料電池システム１０を顧客先に設置した後に行なえば、最終製品化まで適切に保護できるだけでなく、製品の配送から顧客先への設置までの間も燃料電池スタック３８を適切に保護することができる。
【００３０】
以上説明した本実施形態の燃料電池スタック用保護部材（保護部材９０）は、下端部が燃料ガスマニホールド３５に支持固定された複数の燃料電池セル４０の上端部に取り付けられ、燃料電池セル４０の上端部において、燃料電池スタック３８の運転に伴ってオフガスが燃焼されることにより燃焼分解する。これにより、燃料ガスマニホールド３５による複数の燃料電池セル４０の下端部の支持に加えて、保護部材９０により複数の燃料電池セル４０の上端部を支持することにより、燃料電池スタック３８を適切に保護することができる。また、保護部材９０は燃料電池スタック３８の運転に伴うオフガスの燃焼によって燃焼分解されるため、燃料電池スタック３８を保護部材９０により最終製品化まで適切に保護できると共に保護部材９０を簡単に除去できて取り外し作業を不要とすることができる。さらに、燃料電池システム１０を顧客先に設置した後に試運転を行なうことにより、最終製品化まで適切に保護できるだけでなく、製品の配送から顧客先への設置までの間も燃料電池スタック３８を適切に保護することができる。
【００３１】
また、保護部材９０は、燃焼分解によって水および二酸化炭素になる炭化水素材料により形成されているから、運転により改質水タンク６７に回収あるいは燃料電池系外へ放出させることができ、残留物を抑制することができる。この結果、燃料電池スタック３８の機能低下や性能低下を抑制することができる。加えて、保護部材９０は、発泡状または多孔質状に成形されているから、分解反応を促進させて、短時間で消失させることができる。
【００３２】
さらに、保護部材９０は、燃料電池セル４０の電極（カソード４３）部分にかからないように取り付けられるから、仮に保護部材９０が完全に除去されず、一部残存した場合でも、燃料電池スタック３８の機能低下や性能低下を抑制することができる。
【００３３】
また、保護部材９０は、燃料電池セル４０の燃料ガス流路４２ｆの流出口を塞がないよう凹部９２が形成されているため、仮に保護部材９０が完全に除去されず、一部残存した場合でも、燃料電池スタック３８の機能低下や性能低下を抑制することができる。
【００３４】
実施形態では、複数の燃料電池セル４０の上端部に櫛歯９１を有する長尺の保護部材９０を取り付けるものとしたが、図８の変形例の発電モジュール１３０に示すように、燃料電池スタック３８（燃料ガスマニホールド３５）を囲むように断熱部材１３１を設け、断熱部材１３１に支持されるように複数の燃料電池セル４０の上端部に上記保護部材９０を取り付けるものとしてもよい。これにより、複数の燃料電池セル４０は、保護部材９０によって相互に支持されると共に、断熱部材１３１（モジュールケース３１）に支持されることになり、燃料電池スタック３８をさらに適切に保護することができる。
【００３５】
実施形態では、複数の燃料電池セル４０の上端部における両角部にそれぞれ保護部材９０を取り付けるものとしたが、図９に示すように、両保護部材９０を連結部材９５で連結してもよい。これにより、燃料電池スタック３８の保護強度をより向上させることができる。
【００３６】
実施形態では、複数の燃料電池セル４０の上端部における両角部にそれぞれ櫛歯９１を有する長尺の保護部材９０を取り付けるものとしたが、図１０，図１１に示すように、複数の燃料電池セル４０の上端部における両角部にそれぞれ櫛歯を有する短尺の保護部材１９０を複数個ずつ取り付けるものとしてもよい。この場合、図１０，図１１に示すように、各保護部材１９０を連結部材１９５で連結するものとしてもよい。
【００３７】
実施形態では、板状の複数の燃料電池セル４０が板厚方向に整列された状態で燃料ガスマニホールド３５に立設されて燃料電池スタック３８が構成されるものとしたが、図１２の変形例の発電モジュール２３０に示すように、円筒状の複数の燃料電池セル２４０が整列された状態で燃料ガスマニホールド２３５に立設されるものとしてもよい。図１３は、図１２の発電モジュール２３０の一点鎖線の円部分を拡大した部分断面図である。変形例の燃料電池セル２４０は、図１３に示すように、酸素イオン伝導体からなる緻密構造の円筒状の固体電解質２４１と、固体電解質２４１の内側に積層されると共に内部に燃料ガスが流れる燃料ガス流路２４２ｆが形成された多孔質構造の円筒状のアノード（内側電極層）２４２と、固体電解質２４１の外側に積層された多孔質構造の円筒状のカソード（外側電極層）２４３と、を備え、長手方向における端部にはアノード２４２と電気的に接続される導電性のキャップ２４６が取り付けられている。キャップ２４６は、環状の底部２４７と、底部２４７の外周側から円筒状に延在する円筒部２４８と、底部２４７の内周側から円筒部２４８とは逆方向に円筒状に延在する突出部２４９とを有する。キャップ２４６は、底部２４７の内面と円筒部２４８の内周面とがそれぞれ燃料電池セル２４０の端部を囲むように燃料電池セル２４０に嵌合される。複数の燃料電池セル２４０は、接続板２４５を介して電気的に直列に接続される。接続板２４５は、金属材料により形成され、互いに隣接する２つの燃料電池セル２４０のうち一方の燃料電池セル２４０のキャップ２４６（アノード２４２）と他方の燃料電池セル２４０のカソード２４３とを接続する。燃料ガスマニホールド２３５は、上面部に図示しない複数の貫通孔を有しており、それぞれの貫通孔に燃料電池セル２４０の下端側に取り付けられたキャップ２４６の突出部２４９が貫通するよう燃料電池セル２４０が挿入されることにより、複数の燃料電池セル２４０を立設した状態で支持固定する。なお、キャップ２４６の底部２４７と燃料ガスマニホールド２３５との間は、シール材（ガラスシール材）Ｓが配置されている。
【００３８】
変形例の燃料電池セル２４０の上端部には、図１２〜図１４に示すように、保護部材２９０が取り付けられている。保護部材２９０には、複数の燃料電池セル２４０と同数かつ同間隔で複数の貫通孔２９１が形成されている。保護部材２９０は、図１３に示すように、燃料電池セル２４０の上端部に設けられたキャップ２４６の突出部２４９が貫通孔２９１に貫通するように取り付けられ、連通孔２９６を有するクリップ２９５が突出部２４９の開口に挿入されることにより、燃料電池セル２４０に固定される。これにより、複数の燃料電池セル２４０は、保護部材２９０によって相互に支持される。なお、クリップ２９５は省略されてもよい。また、図１３に示すように、キャップ２４６の突出部２４９に複数の貫通孔２４９ａが径方向に形成され、保護部材２９０に上記貫通孔２４９ａと連通するように複数の連通孔２９２が形成されてもよい。これにより、複数の連通孔２９２および複数の貫通孔２４９ａを介してエアが入り込み、保護部材２９０の燃焼分解を促進させることができる。
【００３９】
実施形態の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施形態では、燃料電池セル４０が「セル」に相当し、燃料ガスマニホールド３５が「支持部材」に相当し、燃料電池スタック３８が「燃料電池スタック」に相当し、保護部材９０が「燃料電池スタック用保護部材」に相当する。また、燃料ガス流路４２ｆが「燃料ガス流路」に相当する。また、発電モジュール３０が「発電モジュール」に相当し、改質器３３が「改質器」に相当し、燃料電池システム１０が「燃料電池システム」に相当し、エア供給装置６０が「酸化剤ガス供給装置」に相当し、原燃料ガス供給装置５０が「原燃料ガス供給装置」に相当する。
【００４０】
なお、実施形態の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施形態が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施形態は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。
【００４１】
以上、本発明を実施するための形態について実施形態を用いて説明したが、本発明はこうした実施形態に何等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、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明は、燃料電池スタックや燃料電池システムの製造産業などに利用可能である。
【符号の説明】
【００４３】
１  ガス供給源、１０  燃料電池システム、２０  発電ユニット、２２  筐体、３０，１３０，２３０  発電モジュール、３１  モジュールケース、３１ｏ  燃焼排ガス排出管、３２  気化器、３３  改質器、３４  燃料ガス供給管、３５，２３５  燃料ガスマニホールド、３６  燃焼部、３７  点火ヒータ、３８  燃料電池スタック、４０，２４０  燃料電池セル、４１，２４１  固体電解質、４２，２４２  アノード、４２ｆ，２４２ｆ  燃料ガス流路、４３，２４３  カソード、４５  集電材、５０  原燃料ガス供給装置、５１  原燃料ガス供給管、５２  原燃料ガス供給弁、５３  原燃料ガスポンプ、５４  脱硫器、６０  エア供給装置、６１  エア供給管、６２  フィルタ、６３  エアブロワ、６５  改質水供給装置、６６  改質水供給管、６７  改質水タンク、６８  改質水ポンプ、７０  排熱回収装置、７１  循環配管、７２  熱交換器、７３  循環ポンプ、７４  凝縮水供給管、７５  水精製器、７６  排気ガス排出管、８０  制御装置、９０，１９０，２９０  保護部材、９１  櫛歯、９２  凹部、９５，１９５  連結部材、１００  給湯ユニット、１０１  貯湯タンク、１３１  断熱材、２４５  接続板、２４６  キャップ、２４７  底部、２４８  円筒部、２４９ａ  貫通孔、２４９  突出部、２９１  貫通孔、２９２  連通孔、２９５  クリップ、２９６  連通孔、Ｓ  シール材。
【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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