(57)【要約】      （修正有）【課題】燃料電池セルにほぼ均等にガスを供給できるセルスタック装置及び燃料電池モジュールを提供する。【解決手段】軸長方向に燃料ガス通路を有する複数の燃料電池セル８１を電気的に接続してなるセルスタックと、該セルスタックの下端部が接合されたマニホールド７２と、該マニホールド７２に燃料ガスを供給するため下端部がマニホールド７２に接続された燃料ガス供給管７１ｃとを具備し、該燃料ガス供給管７１ｃによりマニホールド７２に燃料ガスを供給し、マニホールド７２内のガスが、複数の燃料電池セル８１の燃料ガス通路にそれぞれ供給されるセルスタック装置であって、燃料ガス供給管７１ｃを、マニホールド７２のセルスタック８０の下端部が接合された天板に接続してなる。【選択図】図９
2008066127.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸長方向にガス通路を有する複数の燃料電池セルを電気的に接続してなるセルスタックと、該セルスタックの前記燃料電池セル軸長方向側が接合されたマニホールドと、該マニホールドにガスを供給するため一方側端部が前記マニホールドに接続されたガス供給管とを具備し、該ガス供給管により前記マニホールドにガスを供給し、前記マニホールド内のガスが、前記複数の燃料電池セルの前記ガス通路にそれぞれ供給されるセルスタック装置であって、前記ガス供給管を、前記マニホールドの前記セルスタックが接合された側の面に接続してなることを特徴とするセルスタック装置。
【請求項２】
前記ガス供給管により供給されるガスが、前記マニホールドの内側底面に向けて供給されることを特徴とする請求項１記載のセルスタック装置。
【請求項３】
前記マニホールドが耐熱性合金板を扁平箱状に加工して形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載のセルスタック装置。
【請求項４】
一つの前記マニホールドに複数の前記セルスタックが接合されていることを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれかに記載のセルスタック装置。
【請求項５】
前記マニホールドに対して、前記複数のセルスタックからなるセルスタック集合体の中央部に、前記ガス供給管が接続されていることを特徴とする請求項４記載のセルスタック装置。
【請求項６】
前記セルスタックの上方に改質器が配置されており、該改質器に前記ガス供給管の他方側端部が接続され、前記改質器が前記マニホールドに支持固定されていることを特徴とする請求項１乃至５のうちいずれかに記載のセルスタック装置。
【請求項７】
前記燃料電池セルの軸長方向側端部が、前記マニホールドの内側側面又は内側底面に支持されていることを特徴とする請求項１乃至６のうちいずれかに記載のセルスタック装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のうちいずれかに記載のセルスタック装置が収納容器内に収納されていることを特徴とする燃料電池モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セルスタックが設けられるマニホールドに、ガスを供給するためのガス供給管を接続してなるセルスタック装置及び燃料電池モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
図１９は、従来の固体酸化物形燃料電池モジュール１００の典型例を示す概略断面図である（特許文献１、２等）。
【０００３】
発電室１１１を内包する略直方体の金属製ケーシング１１０の４側面ないしは２側面に、熱交換器１２０ａ、１２０ｂが配置されている。発電室１１１内には、例えば燃料電池セルを一列に配列したセルスタック８０が４列と、それらの上方にそれぞれ配置された改質器７１と、セルスタック８０をそれぞれ装着したマニホールド７２とが設けられている。マニホールド７２は燃料ガスケースである。
【０００４】
発電室１１１の上には酸素含有ガス室１４０が配置され、酸素含有ガス室１４０から発電室１１１内に複数の酸素含有ガス導入管１４１が垂下し、それぞれセルスタック間に配置されている。マニホールド７２と下壁との間、並びに発電室１１１と熱交換器１２０ａ、１２０ｂとの間には、断熱材６１、６２が配置される。図示しないが、ケーシング１１０の外側にも適宜断熱材が配置され、さらにこれら全体が適宜の筐体に収容されて燃料電池組立体を構成する。
【０００５】
図１９において、酸素含有ガス（例えば、空気）は外部から取り入れられ、ケーシング１１０の下壁から熱交換器１２０ａ、１２０ｂの酸素含有ガス流路（外側流路）に入り、下方から上方へ通過して酸素含有ガス室１４０へと流入する（白矢印）。一方、図示しない被改質ガス供給管により外部から被改質ガス（例えば都市ガス等の炭化水素ガス）が改質器７１に供給され、改質触媒により水素リッチな燃料ガスに改質されて、図１９（ｂ）に示すように、直方体状のマニホールド７２の側面に接続されたガス供給管１４３を介してマニホールド７２に供給される。そして、酸素含有ガス導入管１４１により供給される酸素含有ガスと、マニホールド７２から供給される燃料ガスとを利用してセルスタック８０において発電反応が生じ、図示しない出力手段により電流が出力される。
【特許文献１】特開２００５−１２３０１４号公報
【特許文献２】特開２００５−１５８５２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の燃料電池モジュールでは、図１９（ｂ）に示すように、直方体状のマニホールド７２の上面にセルスタック８０の下端部が装着され、マニホールド７２の側面にガス供給管１４３が接続されており、改質器７１にて改質された燃料ガスが、ガス供給管１４３を介してマニホールド７２の側面から流入し、セルスタック８０を構成する燃料電池セル内部のガス通路を上方に流れ、上端から放出していたため、ガス供給管１４３の近傍における燃料電池セルには、燃料ガス供給を十分に行うことができず、燃料ガス供給不足になる虞があった。
【０００７】
即ち、燃料電池セルのガス通路の形成方向と、マニホールド７２への燃料ガスの供給方向が直角となっていたため、ガス供給管１４３による燃料ガスのマニホールド７２内への供給速度が高い場合には、マニホールド７２の燃料ガス供給管１４３の吐出口に近い部位に設置された燃料電池セルへのガス供給量が低下し、これにより高い燃料利用率、高い出力で燃料電池を駆動させる場合には、燃料ガス供給管１４３に近い部位の燃料電池セルの燃料利用率が他の燃料電池セルに比較して高くなり、燃料枯れが生じる虞があった。
【０００８】
本発明は、複数の燃料電池セルにほぼ均等にガスを供給できるセルスタック装置及び燃料電池モジュール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】
本発明のセルスタック装置は、軸長方向にガス通路を有する複数の燃料電池セルを電気的に接続してなるセルスタックと、該セルスタックの前記燃料電池セル軸長方向側が接合されたマニホールドと、該マニホールドにガスを供給するため一方側端部が前記マニホールドに接続されたガス供給管とを具備し、該ガス供給管により前記マニホールドにガスを供給し、前記マニホールド内のガスが、前記複数の燃料電池セルの前記ガス通路にそれぞれ供給されるセルスタック装置であって、前記ガス供給管を、前記マニホールドの前記セルスタックが接合された側の面に接続してなることを特徴とする。前記ガス供給管により供給されるガスが、前記マニホールドの内側底面に向けて供給されることを特徴とする。
【００１０】
このようなセルスタック装置では、ガスのマニホールドへの供給が、ガス供給管により、燃料電池セルのガス通路のガス流れ方向に対して、対向する方向に導入されるため、ガス供給管から供給されたガスが一旦マニホールドの内側底面に当たり、それから燃料電池セルのガス通路を通過するようになるため、ガス供給管に近い部位に設置された燃料電池セルに対してガスの流速を遅くすることができ、しかも、ガス供給管近傍に配設された燃料電池セルのガス通路に対して、ガス供給管によるガス流れ方向が直角となることが殆どなくなり、複数の燃料電池セルに対してほぼ均等にガスを供給することができる。
【００１１】
また、本発明のセルスタック装置は、前記マニホールドが耐熱性合金板を扁平箱状に加工して形成されていることを特徴とする。このような形状のマニホールドは、セルに複数個の燃料供給用の貫通穴が開いている際の燃料の分配精度が高く、またセルスタックを接合する際に安定である点で望ましいが、底が浅いため、従来のようにマニホールドの側面にガス供給管を接続すると、ガス供給管に近い部分ではガスの流速が早くなり、しかも、燃料電池セルのガス通路形成方向と、ガス供給管によるガス流れ方向が直角となり、ガス供給管に近い位置に設けられた燃料電池セルのガス通路内にはガスが入りにくくなるため、本発明を用いる意義が大きい。
【００１２】
さらに、本発明のセルスタック装置は、一つの前記マニホールドに複数の前記セルスタックが設けられていることを特徴とする。このようなセルスタック装置では、一つのマニホールドに複数のセルスタックが設けられるため、複数のマニホールドが不要であり、コストダウンが可能となるが、ガス供給管に近い燃料電池セルが複数存在することになるため、従来のように、マニホールドの側面にガス供給管を接続すると、複数の燃料電池セルに対してガスの流速が早くなるため、本発明を用いる意義が大きい。
【００１３】
また、本発明のセルスタック装置は、前記マニホールドに対して、前記複数のセルスタックからなるセルスタック集合体の中央部に、前記ガス供給管が接続されていることを特徴とする。このようなセルスタック装置では、セルスタック集合体の中央部から、ガスを周囲のセルスタックの燃料電池セルにほぼ均等に供給することができる。
【００１４】
されに、本発明のセルスタック装置は、前記セルスタックの上方に改質器が配置されており、該改質器に前記ガス供給管の他方側端部が接続され、前記改質器が前記マニホールドに支持固定されていることを特徴とする。このようなセルスタック装置では、改質器をガス供給管によりマニホールドに支持固定することができる。尚、ガス供給管だけでは、改質器の支持固定力が低い場合には、さらにマニホールドに改質器を支持固定する補強部材を設け、改質器をマニホールドに支持固定することができる。
【００１５】
また、本発明のセルスタック装置は、前記燃料電池セルの軸長方向側端部が、前記マニホールドの内側側面又は内側底面に支持されていることを特徴とする。マニホールドはコストダウンという観点、またマニホールドとの熱膨張差があるセルの変形に、追従したマニホールドの変形による製品破損抑制という観点から、薄い合金板を用いて形成されることが望ましい。しかしながら、発電中に高温となるため、セルスタックの重量を確実に支持しなければならない。さらに、セルスタックは、マニホールドの天板にシール材にてガス封止した状態で接合固定されるが、発電中におけるシール材の安定性という点からも、マニホールドでセルスタックの重量を確実に支持しなければならない。
【００１６】
本発明のセルスタック装置では、燃料電池セルの軸長方向側端部が、マニホールドの内側側面又は内側底面に支持されているため、燃料電池セルの重量がマニホールドの天板に殆ど作用せず、セルスタックをマニホールドに確実に支持固定することができる。さらに、ガス供給管から吐出されたガスは、マニホールド底面に当たり底面から天板側に流れようとするため、ガス供給管近くの燃料電池セルにおけるガスの流速をさらに遅くすることができ、ガスを一層均等に供給することができる。尚、本発明におけるマニホールドの内側側面又は内側底面とは、マニホールドの天板以外の面を意味し、セルスタックの荷重がマニホールドの天板に作用するのではなく、内側側面又は内側底面に作用するようなマニホールドの内側面をいう。
【００１７】
本発明の燃料電池モジュールは、上記セルスタック装置を収納容器内に収納してなることを特徴とする。このような燃料電池モジュールでは、高い燃料利用率で駆動させた場合でも、燃料電池セルの燃料枯れを防止でき、安定した発電を行うことができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明のセルスタック装置では、ガスのマニホールドへの供給が、ガス供給管により、燃料電池セルのガス通路のガス流れ方向に対して、対向する方向に導入されるため、ガス供給管から吐出されたガスが一旦マニホールドの内側底面に当たり、それから燃料電池セルのガス通路を通過するようになるため、ガス供給管に近い部位に設置された燃料電池セルに対してガスの流速を遅くすることができ、しかも、ガス供給管近傍に配設された燃料電池セルのガス通路に対して、ガス供給管によるガス流れ方向が直角となることが殆どなくなり、複数の燃料電池セルに対してほぼ均等にガスを供給することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態を説明する。本発明の固体酸化物形燃料電池モジュールは、分散型発電用、特に０．５〜１．５ｋＷの負荷追従運転を行う家庭用燃料電池モジュールに好適に用いられるものである。
【００２０】
図１は、本発明による固体酸化物形燃料電池モジュールの一実施形態の外観斜視図である。燃料電池モジュール１は、略直方体のケーシング（収納容器）１０を具備し、ケーシング１０は発電室１７を内包する。図１には示していないが、発電室１７内には、複数の固体酸化物形燃料電池セルを一列に配列したセルスタックと共に、マニホールド（燃料ガスケース）及び／または改質器等からなる燃料電池セルスタック装置（この詳細については後述する）が配置される。以下、ケーシング１０について、図中の両矢印で示す方向をそれぞれ前後方向、左右方向として説明する。
【００２１】
ケーシング１０は、左側壁１１、右側壁１２、前側壁１５及び後側壁１６の４つの側壁と、上壁１３及び下壁１４の６つの壁部材から構成される。ケーシング１０は、耐熱性合金製の板または箱を成形加工することにより作製できる。前側壁１５以外の壁部材は一体成型または接合されており、前側壁１５のみが開閉可能である。図１では、前側壁１５を開いた状態を示している。尚、図１では、前側壁１５のみが開閉可能とされているが、別の実施形態として、下壁１４のみまたは後側壁１６のみを開閉可能としてもよい。また、前後側壁の双方を開閉可能としてもよい。図１の例では、前側壁１５を開いた状態で発電室１７内の種々の構成要素の修理・交換等を行う。白抜き矢印はセルスタックの挿入方向を示している。前側壁１５には配管用開口５１が穿設されており、これを通して発電室１７内に種々のガスを供給する管を設置することができる。ガスを供給する管は、例えば燃料ガスまたは被改質ガスを供給する管であり、必要に応じて水若しくは水蒸気供給管も設置される。
【００２２】
左右側壁１１、１２の下端には、発電室１７内のセルスタック周囲に供給される反応ガスの入口流路ケース２１が設けられる。反応ガス入口流路ケース２１は、ケーシング１０の前後方向全体に亘って延在する細長い形状であり後端部に反応ガス供給管２２が接続されている。反応ガスは、例えば酸素含有ガスである。さらに、各反応ガス入口流路ケース２１の内側に隣接して排ガス出口流路ケース３２が設けられる。排ガス出口流路ケース３２もまた、ケーシング１０の前後方向全体に亘って延在する細長い形状であり前端部に排ガス排出管３３が接続されている。排ガスは、主に、発電に使用されなかった酸素含有ガス、燃料ガス及びこれらを燃焼した燃焼ガスからなる。
【００２３】
図１では、発電室１７の内部全体が明示されていないが、上壁１３から垂下する反応ガス導入部材４０の一部が現れている。また、右側壁１２（左側壁１１についても同様）の内側に設置される排ガス用内壁３１も現れている。排ガス用内壁３１の内部に形成される排ガス流通空間は排ガス出口流路ケース３２と連通している。これらについては、後に詳述する。
【００２４】
本発明の燃料電池モジュールは基本的に左右対称構造とすることが、安定した発電出力を得る上で好適である。
【００２５】
尚、以下の説明では、反応ガス供給管２２から酸素含有ガスを供給し、前側壁の配管用開口５１に配置される管から燃料ガス（または燃料ガスに改質される被改質ガス）を供給する場合について説明するが、これは使用する燃料電池セルにおける酸素極と燃料極の構造に依存するものであり、別の種類の燃料電池セルでは、逆に反応ガス供給管２２から燃料ガス（または被改質ガス）を供給し、配管用開口５１の管から酸素含有ガスを供給する場合もある。本発明は、いずれの場合にも適用可能である。従って、反応ガスとしては、酸素含有ガスの場合も燃料ガス（または被改質ガス）の場合もある。
【００２６】
図２は、図１の燃料電池モジュールの前側壁１５を除いたケーシング１０の一部切り欠き斜視図である。ケーシングの左側壁１１、右側壁１２及び上壁１３は、互いに所定間隔を空けて並設された外殻部材１１ａ、１２ａ、１３ａと内殻部材１１ｂ、１２ｂ、１３ｂとにより連続的な反応ガス流通空間２０を形成する中空壁である。なお、外郭部材１１ａ、１２ａ、１３ａは、１枚の板を折り曲げ成形して一体的なものとしてもよく、あるいは、３枚の板を接合して形成してもよい。内殻部材１１ｂ、１２ｂ、１３ｂについても同様である。
【００２７】
図２では、外殻部材１１ａ、１２ａ、１３ａの一部を切り欠いて内殻部材１１ｂ及び１３ｂを露出させて示している。外殻部材１１ａ、１２ａ、１３ａ、内殻部材１１ｂ、１２ｂ、１３ｂは、それぞれ左右上下方向に平行な断面形状がコ字状であり、すなわちドーム状に形成されている。よって、中空壁全体が断面コ字状すなわちドーム状となる。
【００２８】
さらに、左側壁１１（右側壁１２についても同様）における反応ガス流通空間内には、外殻部材１１ａと内殻部材１１ｂとの間に横架される複数の部分的仕切り板２４が上下方向に所定間隔を空けて互い違いに設けられており、これにより蛇行流路が形成されている。蛇行流路の下端は、反応ガス入口流路ケース２１の上面上に位置する。この部分において、反応ガス入口流路ケース２１の上壁には複数の流入スリット２３が適宜穿設されている。
【００２９】
またさらに、上壁１３の内殻部材１３ｂには、発電室１７内に垂下する反応ガス導入部材４０と連通する連通孔４３が穿設されている。図２には現れていないが、上壁１３の中央に対して左右対称に一対の反応ガス導入部材４０が設けられており、各々につき２つの連通孔４３を具備するので、連通孔４３は合計４つある。
【００３０】
図２のケーシング１０について、反応ガス供給管２２から供給された反応ガスの流れを説明する（白矢印）。反応ガスは、反応ガス入口流路ケース２１内に入り、流入スリット２３を通って反応ガス流通空間の蛇行流路に入る。そして蛇行流路を蛇行しつつ下方から上方へ上昇していく。蛇行流路の上端に達すると上壁１３の反応ガス流通空間に入り、上壁１３の内殻部材１３ｂの連通孔４３を通って反応ガス導入部材４０内に流入し、反応ガス導入部材４０の下部に設けられた導入開口４２から発電室１７内に放出される。
【００３１】
図３は、図１のＸ断面を概略的に示す図である。外殻部材１１ａ、１２ａ、１３ａと内殻部材１１ｂ、１２ｂ、１３ｂとにより形成された中空壁である反応ガス流通空間２０については、図２で説明した通りである（但し、反応ガス流通空間２０の幅については誇張して示している。以下同様の断面図において同じ）。反応ガス導入部材４０は、互いに所定間隔を空けて並設された一対の板部材４１ａ、４１ｂにより反応ガス導入空間４４を形成しており、反応ガス導入空間４４の下部において一方の板部材４１ａに導入開口４２を設けている。図示の例では、反応ガス導入部材４０が上壁中央に対して左右対称に両側にそれぞれ設けられているため、導入開口４２は、一対の板部材のうち中央側の板部材４１ａに穿設され、発電室１７の中央に向かって反応ガスを放出するようにしている。図３中、白矢印は反応ガスの流れを、黒矢印は排ガスの流れを概略的に示している。
【００３２】
図３に示すように、左右側壁の内殻部材１１ｂ、１２ｂの各々の発電室１７側には、所定間隔を空けて排ガス用内壁３１がそれぞれ並設されている。これにより、排ガス流通空間３０が形成される（但し、排ガス流通空間３０の幅については誇張して示している。以下同様の断面図において同じ）。排ガス流通空間３０の上部は、発電室１７と連通している。排ガス流通空間３０内にも、反応ガス流通空間２０と同様に蛇行流路が設けられている。すなわち、左右側壁の内殻部材１１ｂ、１２ｂの各々と排ガス用内壁３１との間に横架される複数の部分的仕切り板３４を上下方向に所定間隔を空けて互い違いに設けることにより蛇行流路を形成している。これについては、後述する図５において詳細に示す。
【００３３】
左側壁の貫通孔５２は、反応ガス流通空間２０及び排ガス流通空間３０の双方を密閉状態に保持したまま貫通している。貫通孔５２にはヒーターや温度センサを挿通し、発電室１７内まで到達させることができる。貫通孔５２は、左右側壁の少なくとも一方に１または複数設ければよい。例えば、必要に応じて一方の側壁に２つ設けてもよく、両側に１つずつ設けてもよい。
【００３４】
図３では、発電室１７内に配置される構成要素の一例を概略的に点線で示している。中央には２つのセルスタック８０が並置され、それらの上方に改質器７１が適宜の支持手段により配置されている。各セルスタック８０はマニホールド７２の上面に装着され、マニホールド７２の上面を通して燃料ガスがセルスタック８０の各燃料電池セルの燃料極に供給される。反応ガス導入部材４０と排ガス用内壁３１との間及びマニホールド７２と下壁１４との間には適宜断熱材６１、６２が充填されている。
【００３５】
ここで、燃料電池モジュール１における発電時のガスの流れを概略説明する。例えば、管により被改質ガスを改質器７１に供給し、改質触媒により改質された水素リッチな燃料ガスがマニホールド７２に送られ、さらにマニホールド７２からセルスタック８０の燃料電池セルの燃料極に対して供給される。一方、反応ガス供給管から酸素含有ガスが供給され、反応ガス流通空間及び反応ガス導入部材を通って発電室１７内に供給され（すなわち燃料電池セルの酸素極に対して供給され）、燃料電池反応により発電が行われる。燃料電池セル及び発電反応の詳細については、後に図１２において詳述する。
【００３６】
発電に使用されなかった燃料ガス及び酸素含有ガスは、発電室１７の上方に流動し、燃焼装置のある場合は点火されて燃焼され、排ガスとなる。セルスタック８０における発電に起因して、そしてまた燃料ガスと酸素含有ガスとの燃焼に起因して発電室１７内は例えば７００〜１０００℃程度の高温になる。そして、高温の排ガスは、排ガス流通空間３０へその上端から入り、蛇行流路を下降し、排出スリット３５から排ガス出口流路ケース３２に入り、排ガス排出管から排出される。高温の排ガスが蛇行流路を下降する一方で、隣接する反応ガス流通空間２０の蛇行流路を上昇する低温の反応ガスは排ガスの熱により予熱され、熱交換が行われる。
【００３７】
図４（ａ）は、図１〜図３に示した反応ガス導入部材４０を発電室外側から観た斜視図であり、図４（ｂ）は、同じく発電室中央側から観た斜視図である。反応ガス導入部材４０は一対の板部材４１ａ、４１ｂで挟まれた中空空間をもつ平たい箱を立てた形状であり、発電室内ではその長手方向がセルスタックの燃料電池セルの配列方向に沿うように設置される。上端には、反応ガス流通空間との連通孔４３が開口している。上端中央部の凹部４５は、図３を参照すると明らかな通り、排ガスが発電室中央部から排ガス流通空間へと通り抜けるための通路となるために設けられている。発電室中央側に向く面４１ａの下部には、反応ガスを放出するための導入開口４２が適宜穿設される。従来の反応ガス導入管は一般にセラミック製であったが、反応ガス導入部材４０は金属材料から作製できる。
【００３８】
図５（ａ）は、排ガス用内壁３１、排ガス出口流路ケース３２及び排ガス排出管３３の部分について、発電室外側から観た斜視図であり、図５（ｂ）は、同じく発電室中央側から観た斜視図である。排ガス用内壁３１は平板であり、その両端には、排ガス流通空間の幅を規定する折り曲げ部３１ａが形成されている。これらの折り曲げ部３１ａの縁部は、左側壁または右側壁の内殻部材へ接合される。排ガス流通空間内には、複数の部分的仕切り板３４を上下方向に所定間隔を空けて互い違いに設けることにより蛇行流路が形成されている。蛇行流路の下端は、排ガス出口流路ケース３２の上面上にあり、この部分において排ガス出口流路ケース３２の上壁には複数の排出スリット３５が適宜穿設されている。これらの部品はいずれも金属材料から作製できる。
【００３９】
図５（ａ）中の黒矢印は、排ガスの流れを示す。排ガス流通空間の上端から流入し、蛇行流路を下降して排出スリット３５を通り、排ガス出口流路ケース３２内に入り、排ガス排出管３３から排出される。
【００４０】
図６は、本発明の燃料電池モジュールの別の実施形態における、図３に相当する断面図である。本実施形態では、上壁の内殻部材１３ｂから垂下する反応ガス導入部材４０’が上壁中央位置に１つだけ設けられている。図６の反応ガス導入部材４０’は、反応ガス導入空間を形成する一対の板部４１ａ、４１ｂの下部の双方に導入開口４２ａ、４２ｂが穿設されている。これにより、発電室中央から両側へ向かって反応ガスが放出される（白矢印）。尚、別の実施形態として、反応ガス導入部材４０’は、その長さ方向に直線状に延びる複数の管部材を、適宜の間隔を空けて配置して設けることもできる。
【００４１】
図６の実施形態における反応ガス導入部材４０’は発電室中央に設けられるので、図４の実施形態とは異なり、上端に排ガス通路となる凹部を設ける必要がない。従って、反応ガス流通空間との連通孔４３も１つであり、長手方向に連続的に延在する。導入開口４２は片側のみならず、反対側にも同様に設けられている。導入開口４２ａ、４２ｂは、セルスタックのセル配列方向中央部に多く反応ガスを供給できるように、導入開口４２ａ間、導入開口４２ｂ間の形成距離が中央部が短くなっている。これにより、より高温となりやすいセルスタック中央部を冷却することができる。
【００４２】
図７は、本発明の燃料電池モジュールのさらに別の実施形態の外観斜視図である。図８は、図７のＹ断面を概略的に示す図である。図１に示した実施形態との相違点は、ケーシング１０の下壁部分に排ガス出口貯留室３６と、反応ガス入口貯留室２６とを設けたことである。排ガス出口貯留室３６は発電室１７の直下に設けられ、その左右両側において左右側壁に設けられた排ガス流通空間３０とそれぞれ連通する。また、前端部に排ガス排出管３３が接続されている。
【００４３】
反応ガス入口貯留室２６は、排ガス出口貯留室３６の直下に設けられ、その左右両側において左右側壁の設けられた反応ガス流通空間２０とそれぞれ連通する。また、その後端部に反応ガス供給管２２が接続されている。白矢印で反応ガスの流れを示すように、反応ガス供給管２２から供給された反応ガスは、一旦、反応ガス入口貯留室２６の大空間に入った後、左右側壁の狭い反応ガス流通空間２０へと入る。圧損の低い大空間から圧損の高い小空間へ流れ込むことにより均一な流れが確保される。この効果により、本実施形態では蛇行流路を省くことが可能となる（もちろん、任意に設けてもよい）。また、反応ガス入口貯留室２６は排ガス出口貯留室３６の大空間の直下に設けられるため反応ガスが高温の排ガスから熱を与えられ、予熱された状態で左右側壁の反応ガス流通空間２０を上昇することとなり両側壁における熱損失が低減される。
【００４４】
その他の点については、図１〜図５に示した実施形態と同様である。左右側壁の反応ガス流通空間２０を上昇した反応ガスは、上壁の内殻部材１３ｂに穿設された連通孔から反応ガス導入部材４０に流入し、その下部の導入開口４２から発電室１７内に放出される。
【００４５】
図９は、本発明による燃料電池モジュールのさらに別の実施形態の外観斜視図である。前後方向及び左右方向については図１と同様とする。図９では、ケーシング１０の前側壁(図示せず)を開け、内部に収容されている燃料電池セルスタック装置２を前方に取り出した状態を示している。
【００４６】
図１０は、図９の燃料電池モジュールについての図８に相当する断面図である（ただし、燃料電池セルスタック装置を収容した状態で示している）。
【００４７】
図１０に示すケーシング１０は、図８に示した実施形態の変形形態であり、下壁部分に、中央で分離された２つの排ガス出口貯留室３６ａ、３６ｂと、２つの反応ガス入口貯留室２６ａ、２６ｂとがそれぞれ設けられている。
【００４８】
左側の排ガス出口貯留室３６ａは、左側壁の排ガス流通空間３０と連通し、右側の排ガス出口貯留室３６ｂは、右側壁の排ガス流通空間３０と連通する。各排ガス出口貯留室３６ａ、３６ｂの後端部に排ガス排出管３３がそれぞれ接続されている。
【００４９】
また、左側の反応ガス入口貯留室２６ａは、左側壁の反応ガス流通空間２０と連通し、右側の反応ガス入口貯留室２６ｂは、右側壁の反応ガス流通空間２０と連通する。各反応ガス出口貯留室２６ａ、２６ｂの前端部に反応ガス供給管２２がそれぞれ接続されている。
【００５０】
図１０のケーシング１０は、その他の点については図６に示した実施形態と同様である。左右側壁の反応ガス流通空間２０を上昇した反応ガスは、上壁の内殻部材１３ｂに穿設された連通孔から反応ガス導入部材４０に流入し、その下部から発電室１７内に放出される。
【００５１】
次に、本発明の燃料電池モジュールにおける燃料電池セルスタック装置について説明する。
【００５２】
再び図９を参照すると、ケーシング１０内に収容される燃料電池セルスタック装置２は、複数の燃料電池セル８１を一列に配列したセルスタック８０ａ、８０ｂを有する。これら２つのセルスタック８０ａ、８０ｂは、セル配列方向を平行として並置され、マニホールド７２上に固定されている。マニホールド７２は、その内部空間に燃料ガスを収容する燃料ガスケースである。セルスタック８０ａ、８０ｂのセル配列方向の端部には電流取り出し部材９１ａが設けられ、前方に延びている。
【００５３】
改質器７１は、セルスタック８０ａ、８０ｂの上方に配置され、被改質ガス供給管７１ａ及び水供給管７１ｂが後端部に連結されている。また、改質器７１の後端部近傍からは、マニホールド７１へ向かってガス供給管７１ｃが延び、マニホールド７１の上面に接続されている。改質器７１の前端部からは温度センサ７１ｄが挿入されている。
【００５４】
図１１は、図９に示した一対のセルスタックのうちの一方のセルスタック８０ａを示す図である。図１１（ａ）は平面図、図１１（ｂ）は右側面図、図１１（ｃ）は前側面図、図１１（ｄ）は（ｂ）のＡ部拡大図である。
【００５５】
セルスタック８０ａは、複数の燃料電池セル８１を一列に配列させ形成される。隣り合う２つの燃料電池セル８１の間には集電部材９７が挿入配置され、これらの燃料電池セル８１を電気的に接続している。さらに、セルスタック８０ａの両端部には電流取り出し部材９０ａ、９０ｂがそれぞれ設けられている。
【００５６】
図１２は、燃料電池セル８１の断面を含む部分斜視図である。燃料電池セル８１は全体形状が平板柱状であり、ガス透過性のある導電性支持体８１ａの内部に軸方向に沿って複数の燃料ガス通路８１ｂが穿設されている。導電性支持体８１ａの外周面における一方の平面上に燃料極８１ｃ、固体電解質８１ｄ及び酸素極８１ｅが順次積層されている。酸素極８１ｅに対向する他方の平面上には接合層８１ｇを介してインターコネクタ８１ｆが設けられ、その上に接触抵抗低減用のＰ型半導体層８１ｈを設けている。
【００５７】
斯かる燃料電池セル８１では、燃料ガス通路８１ｂに燃料ガス（水素リッチなガス）を流すことにより燃料極８１ｃに水素を供給し、一方、燃料電池セル８１の周囲に酸素含有ガス（例えば、空気）を供給することにより酸素極８１ｅに酸素を供給する。これにより、酸素極８１ｅ及び燃料極８１ｃで次の電極反応がそれぞれ生じることによって発電する。発電反応は６００〜１０００℃で行われる。
【００５８】
酸素極：１／２Ｏ２＋２ｅ−→Ｏ２−（固体電解質）
燃料極：Ｏ２−（固体電解質）＋Ｈ２→Ｈ２Ｏ＋２ｅ−
再び図１１を参照すると、上記の発電反応により生じた電流は、集電部材９７を介して直列接続された各燃料電池セル８１を流れ、セルスタック８０ａの両端部にそれぞれ設けた電流取り出し部材９０ａ、９０ｂにより外部の電力変換装置へ出力される。
【００５９】
図１３（ａ）は、一方の電流取り出し部材９０ａの外観斜視図であり、図１３（ｂ）は、他方の電流取り出し部材９０ｂの外観斜視図である。以下、図１１及び図１３を参照して、セルスタック端部における電流取り出し構造について説明する。
【００６０】
セルスタック８０ａの前方側の最端に位置する燃料電池セル８１の端部側には、端部集電部材（中間の集電部材９７と同じでもよい）を介して電流取り出し部材９０ａが配置される。電流取り出し部材９０ａと端部集電部材の間には、電流の局所集中を防止するために導電性セラミック材料または導電性接着剤を介在させてもよい。電流取り出し部材９０ａは、コスト的に有利な耐熱性合金で形成される。電流取り出し部材９０ａは、平板部９２ａとその両縁から屈曲して平板部９２ａに対してほぼ垂直に前方に延びる一対の側板部９４ａを具備する形状である。この形状は、電流取り出し部材９０ａの剛性を大きくし安定に立設するために好適である。また、電流取り出し部材９０ａは、広い面積をもつ平板部９２ａの全面で端部集電部材と接触でき、かつその厚みを十分厚くすることができるため、抵抗を小さくして電力損を低減することができる。
【００６１】
さらに、平板部９２ａの下端中央近傍から平板部９２ａに対して垂直に帯状の電流取り出し片９１ａが前方に延びている。電流取り出し片９１ａの中間部には階段状の屈曲部９３ａが設けられているが、これは、後に図１５でも説明するが、マニホールドの形状に適合させるためである。電流取り出し片９１ａの先端は、適宜の電気配線を介して外部に接続される。このように電流取り出し片９１ａは、剛性のある電流取り出し部材９０ａの一部であり一体化されているため、振動や衝撃により脱離するおそれがない。電流取り出し部材９０ａの下端には屈曲した脚部９５ａが設けられ、これにより立設可能である。
【００６２】
一方、セルスタック８０ａの後方側には、同様にして電流取り出し部材９０ｂが配置される。電流取り出し部材９０ｂは、電流取り出し部材９０ａとほぼ同じ形状であるが、図１１（ｄ）に示す通り、電流取り出し片９１ｂの長さと、その中間部における屈曲部９３ｂの形状が相違する。これも、後に図１５で説明するが、マニホールドの形状に適合させるためである。
【００６３】
なお、燃料電池セル８１間に挿入配置される集電部材９７は、セル配列方向に伸縮可能な弾性を具備している。従って、セルスタック８０ａを設置するときは、その両端部から押圧力を付加して集電部材９７を弾性変形させることにより、燃料電池セル８１との良好な電気的接続を確保する。従って、セルスタック８０ａの両端部に配置される電流取り出し部材９０ａと９０ｂは、セルスタック８０ａを押圧状態に保持するための押さえ板の役割も果たしている。よって、一対の電流取り出し部材９０ａ、９０ｂがセルスタック８０ａをセル配列方向の両側から押圧し、その状態でセルスタックが固定されることになる。固定方法の詳細については後述する。
【００６４】
図１４及び図１５は、図９に示した一対のセルスタック８０ａ、８０ｂと、これらを支持固定するマニホールド７２とを示す図である。なお、セルスタック８０ｂは、図１１〜図１３において説明したセルスタック８０ａと同じ構成である。図１４（ａ）は平面図、図１４（ｂ）は右側面図、図１４（ｃ）は（ｂ）のＢ断面図、図１４（ｄ）は後側面図である。さらに、図１５（ａ）は、図１４（ｂ）のＣ部拡大断面図、図１５（ｂ）は同じくＤ部拡大断面図、図１５（ｃ）は図１４（ｃ）のＥ部拡大断面図である。
【００６５】
図１４に示す通り、一対のセルスタック８０ａ、８０ｂは、１つのマニホールド７２の上面に支持固定される。マニホールド７２は、上下に分離された上部ケース７２ａと下部ケース７２ｂとの組み合わせからなる。ただし、上部ケース７２ａは、各セルスタック８０ａ、８０ｂを支持固定するために２つ設けられている。下部ケース７２ｂは１つである。
【００６６】
図１６は、下部ケース７２ｂを示す図であり、図１６（ａ）は平面図、図１６（ｂ）は右側面図、図１６（ｃ）は（ａ）のＨ断面図、図１６（ｄ）は（ａ）のＩ断面図である。
【００６７】
図１７は、上部ケース７２ａを示す図であり、図１７（ａ）は平面図、図１７（ｂ）は右側面図、図１７（ｃ）は（ａ）のＧ断面図、図１７（ｄ）は（ａ）のＦ断面図である。
【００６８】
以下、図１４〜図１７を参照してマニホールド７２の構成を説明する。
【００６９】
図１６に示す通り、下部ケース７２ｂは、皿状の底部材７２ｂ２と、底部材７２ｂ２の上端開口を覆う蓋部材７２ｂ１とを接合して形成される。下部ケース７２ｂの蓋部材７２ｂ１の上面には、一対の開口部７２ｂ３が設けられており、各開口部７２ｂ３の内周縁には、開口面内に張り出した支持部７２ｂ４が設けられている。これらの開口部７２ｂ３の支持部７２ｂ４上に、図１７に示す上部ケース７２ａが１つずつ載置される。さらに、蓋部材７２ｂ１の上面には、図９に示した改質器７１からの燃料ガス供給管７１ｃが接続されるガス導入孔７２ｃも設けられる。
【００７０】
図１５（ｃ）の拡大図に示す通り、マニホールド７２の内部空間は、上部ケース７２ａと下部ケース７２ｂとを接合した状態で一室となっており、ガス導入孔７２ｃから流入した燃料ガスが収容される。このガス導入孔７２ｃには、改質器７１に接続されたガス供給管７１ｃの下端部が接続されている。
【００７１】
図１４、１５を用いて説明すると、軸長方向に燃料ガス通路８１ｂを有する複数の燃料電池セル８１が集電部材９７により電気的に接続され、セルスタック８０ａ、８０ｂが構成されており、該セルスタックの燃料電池セル軸長方向側（下端部）がマニホールド７２に接合され、この扁平箱状のマニホールド７２の上面には、図１５（ｄ）に模式的に示すように、燃料電池セル８１の軸長方向側（下端部）が接合されるとともに、燃料ガス供給管７１ｃの下端部が接続されている。ガス供給管７１ｃによりマニホールド７２内にガスを供給し、マニホールド７２内のガスが、複数の燃料電池セル８１の燃料ガス通路８１ｂ内にそれぞれ供給され、燃料電池セル８１の上端から余剰の燃料ガスが放出されるようになっている。
【００７２】
そして、ガス供給管７１ｃは、マニホールド７２のセルスタックが接合された側、即ちマニホールド７２の上面、さらに言い換えれば、マニホールド７２の天板に接続されている。これにより、燃料ガスは、燃料ガス供給管７１ｃによりマニホールド７２の内側底面に向けて供給される。
【００７３】
このようなセルスタック装置では、ガスのマニホールド７２内への供給が、ガス供給管７１ｃにより、燃料電池セル８１の燃料ガス通路８１ｂのガス流れ方向に対して、対向方向に導入されるため、燃料ガス供給管７１ｃから吐出された燃料ガスが一旦マニホールド７２の内側底面に当たり、それから燃料電池セル８１の燃料ガス通路８１ｂを通過するようになるため、燃料ガス供給管７１ｃに近い部位に設置された燃料電池セル８１に対してガスの流速を遅くすることができ、複数の燃料電池セル８１に対してほぼ均等にガスを供給することができる。
【００７４】
また、上記したように、マニホールド７２が耐熱性合金板を扁平箱状に加工して形成されているため、セルスタック８０を安定して燃料の分配精度良くマニホールド７２に接合することができる。このような底が浅いマニホールド７２では、図１９（ｂ）に示すように、従来のようにマニホールド７２の側面にガス供給管１４３を接続すると、ガス供給管１４３に近い部分ではガスの流速が早くなり、ガス供給管１４３に近い位置に設けられた燃料電池セルの燃料ガス通路内にはガスが入りにくくなるため、本発明を用いる意義が大きい。
【００７５】
また、図１５に示すように、一つのマニホールド７２に複数のセルスタックが設けられているため、一つのマニホールド７２だけでよく、コストダウンが可能となる。
【００７６】
さらに、図９に示すように、セルスタック８０の上方に改質器７１が配置されており、改質器７１に燃料ガス供給管７１ｃの上端部が接続され、改質器７１が支持固定されている。このようなセルスタック装置では、改質器７１をガス供給管７１ｃによりマニホールド７２に支持固定することができる。
【００７７】
上部ケース７２ａは、図１７に示す通り、開口部７２ａ３の周囲を囲む環状部７２ａ１から形成される。開口部７２ａ３内には、セルスタックの各燃料電池セルの下端部が配設される。環状部７２ａ１は、断面Ｕ字状に内方に折り曲げられた折り返し部７２ａ４を形成されている。この折り返し部７２ａ４を形成した形状は、マニホールド７２と、開口部７２ａ３に配設される燃料電池セルと、燃料電池セルを固定するシール材との間の熱膨張係数の差により発生する応力を緩和するために好適である。この結果、これらの間の接合強度が向上し、安定した固定状態が確保される。また、環状部７２ａ１の下端７２ａ２は、上述の下部ケース７２ｂの開口部７２ｂ３の支持部７２ｂ４上に、電気的に絶縁された状態で載置される。
【００７８】
ここで、図１５（ａ）及び（ｂ）を参照すると、下部ケースの支持部７２ｂ４上には絶縁性のセラミック板７３が置かれ、その上に上部ケース７２ａの下端が載置されている。セラミック板７３は、例えばマイカ板またはフォルステライトである。さらに、上部ケースと下部ケースとは、その間にガラス等の絶縁性のシール材７４が充填されることにより接合されている。これらのセラミック板７３及びシール材７４により、上部ケースと下部ケースとの絶縁性が確保される。なお、絶縁性の薄膜または薄板であればセラミック板に限られない。通常、マニホールド７２はコスト的に有利な耐熱性合金から形成されることが好適である。従って、このように上部ケースと下部ケースとの電気的絶縁を確保することにより、仮に上部ケース７２ａが燃料電池セル８１と導通した場合にも、下部ケースを絶縁状態に保持することができ、燃料電池モジュールの他の構成部材への漏電を防止することができる。
【００７９】
さらに、図１５（ａ）及び図１５（ｂ）を参照すると、セルスタックの各燃料電池セル８１の下端部と電流取り出し部材９０ａ、９０ｂの下端部とは、上部ケース７２ａの開口部内において、ガラス等の絶縁性のシール材７６に埋設されるように支持固定されている。この結果、セルスタックがその両端部の電流取り出し部材９０ａ、９０ｂにより押圧された状態で固定される。なお、支持固定された燃料電池セル８１の燃料ガス通路８１ｂは、マニホールド７２の内部空間と連通している。これにより、マニホールド７２に収容された燃料ガスが、燃料電池セル８１の燃料ガス通路８１ｂ内へ供給される。
【００８０】
このように、セルスタックがマニホールド７２に固定されているため、一部の燃料電池セル８１が破損した場合にはマニホールド７２とともにセルスタックを取り出して交換することができる。この形態は、燃料電池セルが直接ケーシングに固定された形態に比べてメンテナンスが容易である。
【００８１】
さらに、図１５（ａ）を参照すると、電流取り出し部材９０ａから外方へ延びる電流取り出し片９１ａは、その下面の一部がガラス等の絶縁性のシール材７５によりマニホールド７２に固定されている。これにより、電流取り出し片９１ａはマニホールド７２との電気的絶縁を確保すると同時に、振動や衝撃に対して安定となる。また、電流取り出し片９１ａに設けられた階段状の屈曲部９３ａは、マニホールド７２の外郭形状に沿った形状となっている。これによっても、電流取り出し片９１ａとマニホールド７２との接触が避けられる。
【００８２】
さらに、図１５（ｂ）を参照すると、電流取り出し部材９０ｂから外方へ延びる電流取り出し片９１ｂもまた、その下面の一部が絶縁性のシール材７５によりマニホールド７２に固定されている。これにより、電流取り出し片９１ｂはマニホールド７２との電気的絶縁を確保すると同時に、振動や衝撃に対して安定となる。また、電流取り出し片９１ｂに設けられた屈曲部９３ｂもまた、マニホールド７２の外郭形状に沿っており、マニホールド７２との接触を避けることができる。
【００８３】
図１４（ａ）を再び参照すると、セルスタック８０ａと８０ｂの各々の後方端部の電流取り出し部材９０ｂ、９０ｂ同士が、導電性の連結部材９９ａにより電気的に接続されている。各電流取り出し部材９０ｂと連結部材９９ａとは、固定具９９ｂにより接続固定されている。これにより、セルスタック８０ａ及び８０ｂに含まれる全ての燃料電池セル８１が直列に接続されるため、前方端部の一対の電流取り出し部材９０ａ、９０ａにより外部へ電流取り出しすることができる。
【００８４】
ここで図９を再び参照すると、改質器７１は、前後方向に長く延びる略直方体形状の第１ケース７１ｆと第２ケース７１ｈとを互いに平行に配置させて形成される。さらに、双方のケースの前端部同士は、中空の連結部７１ｇにより連結されており、内部空間は連通している。よって、改質器７１の全体形状は略Ｕ字状である。
【００８５】
第１ケース７１ｆはセルスタック８０ａの上方に、第２ケース７１ｈはセルスタック８０ｂの上方に位置しており、セルスタックからの排熱を改質器７１の温度保持のために有効利用できる。また、ケーシング１０の上壁から垂下する反応ガス導入部材４０は、発電室１７内において、第１ケース７１ｆと第２ケース７１ｈの間の空間を通るように配置される。なお、改質器７１に接続または挿入されるガス供給管やセンサは、ケーシング１０内部から外部へ延びている。ケーシング１０にはこれらのガス供給管やセンサを挿通させるための孔が適宜設けられている。
【００８６】
尚、上記形態では、２つのセルスタック８０ａ、８０ｂをマニホールド７２の上面に並列的に配置し、マニホールド７２の隅に燃料ガス供給管７１ｃを接続した状態について説明したが、本発明のセルスタック装置は、２つのセルスタック間に位置するマニホールドに燃料ガス供給管を接続しても良く、さらに、複数のセルスタック、例えば３つ以上のセルスタックをマニホールドに設け、３つ以上のセルスタックからなるセルスタック集合体の中央部に位置するマニホールドの上面に、燃料ガス供給管を接続しても良い。このようなセルスタック装置では、セルスタック集合体の中央部から、ガスを周囲のセルスタックの燃料電池セルにほぼ均等に供給することができる。
【００８７】
さらに、上記形態では、２つのセルスタック８０ａ、８０ｂをマニホールド７２の天板に支持固定した形態について説明したが、本発明のセルスタック装置では、図１８に示すように、燃料電池セル８１の軸長方向側端部（下端部）が、マニホールド７２の内側側面又は内側底面に支持されていても良い。
【００８８】
図１８（ａ）は、マニホールドの内部空間の断面形状が三角形状とされ、その内側側面である傾斜面に燃料電池セルの平坦な下面の両端部が支持固定され、（ｂ）は、マニホールドの内部空間の断面形状が円弧形状とされ、その内側側面である傾斜面に燃料電池セルの平坦な下面の両端部が支持固定され、（ｃ）は、マニホールドの内部空間の断面形状が円弧形状とされ、その内側側面である傾斜面の一部に段差部が形成され、その段差部に燃料電池セルの平坦な下面の両端部が支持固定され、（ｄ）は、マニホールドの内部空間の断面形状が矩形状とされ、その内側側面である垂直壁の一部に段差部が形成され、その段差部に燃料電池セルの平坦な下面の両端部が支持固定され、（ｅ）は、燃料電池セルを片側から斜めに切り欠き、その先端部がマニホールドの内側底面に支持固定され、（ｆ）は、燃料電池セルを両側から斜めに切り欠き、その中央先端部がマニホールドの内側底面に支持固定され、（ｇ）は、燃料電池セルを両側から中央へ斜めに切り欠き、その両側先端部がマニホールドの内側底面に支持固定され、（ｈ）は、燃料電池セルの先端部が円弧凸状とされ、その先端部がマニホールドの内側底面に支持固定され、（ｉ）は、燃料電池セルの先端部が円弧凹状とされ、その両側先端部がマニホールドの内側底面に支持固定され、（ｊ）は、燃料電池セルの平坦先端部が絶縁性支持部材１２１を介して、マニホールドの内側底面に支持固定された状態を示すもので、これらの図１８（ａ）〜（ｊ）では、燃料電池セルのガス通路が形成された下端面と、マニホールド内側側面又は内側底面との間に隙間があり、燃料電池セルのガス通路へガス供給可能に形成されている。
【００８９】
尚、図１８では、一つのマニホールド７２に一つのセルスタックを支持固定した場合について説明したが、一つのマニホールド７２に複数のセルスタックを支持固定しても良い。この場合には、複数のセルスタックの重量がマニホールドに作用するため、図１８のようにセルの下端部を天板以外の部分に支持固定することが望ましい。
【００９０】
このような燃料電池モジュールでは、マニホールド７２を薄い耐熱性合金板を用いて形成したとしても、セルスタックがマニホールドの内側側面又は内側底面に支持固定され、天板の変形を抑制することができるとともに、セルスタックのマニホールドへのシール材においても大きな応力が発生することがない。さらに、ガス供給管から吐出されたガスは、マニホールド底面に当たり底面から天板側に流れようとするため、ガス供給管近くの燃料電池セルにおけるガスの流速をさらに遅くすることができ、ガスを一層均等に供給することができる。
【００９１】
図１８の場合、マニホールドとの絶縁性を確保するために、導電性のあるインターコネクタや燃料極がマニホールドと接触することが無いように、必要に応じて絶縁性のシール材、マイカ板、断熱材等の絶縁部材を介してマニホールドの内側側面又は内側底面に支持固定されることが望ましい。尚、図１８では、マニホールド、セルスタックを概念的に記載した。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】本発明による燃料電池モジュールの一実施形態の外観斜視図である。
【図２】図１の燃料電池モジュールの前壁を除いたケーシングの一部切り欠き斜視図である。
【図３】図１のＸ断面を概略的に示す図である。
【図４】（ａ）は、反応ガス導入部材の一方の側から観た斜視図であり、（ｂ）は、同じく他方の側から観た斜視図である。
【図５】（ａ）は、排ガス用内壁、排ガス出口流路ケース及び排ガス排出管の部分について、発電室の外側に向く側から観た斜視図であり、（ｂ）は、同じく発電室の中央側から観た斜視図である。
【図６】本発明の燃料電池モジュールの別の実施形態における、図３に相当する断面図である。
【図７】本発明の燃料電池モジュールのさらに別の実施形態の外観斜視図である。
【図８】図７のＹ断面を概略的に示す図である。
【図９】本発明による燃料電池モジュールのさらに別の実施形態の外観斜視図である。
【図１０】図９の燃料電池モジュールについての図８に相当する断面図である。
【図１１】図９に示した一対のセルスタックのうちの一方のセルスタックを示す図である。（ａ）は平面図、（ｂ）は右側面図、（ｃ）は前側面図、（ｄ）は（ｂ）のＡ部拡大図である。
【図１２】燃料電池セルの断面を含む部分斜視図である。
【図１３】（ａ）は、一方の電流取り出し部材の外観斜視図であり、（ｂ）は、他方の電流取り出し部材の外観斜視図である。
【図１４】一対のセルスタックとマニホールドとを示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は右側面図、（ｃ）は（ｂ）のＢ断面図、（ｄ）は後側面図である。
【図１５】（ａ）は図１４（ｂ）のＣ部拡大断面図、（ｂ）は図１４（ｂ）のＤ部拡大断面図、（ｃ）は図１４（ｃ）のＥ部拡大断面図、（ｄ）は燃料ガス供給管とセルスタックとの関係を示す模式図である。
【図１６】マニホールドの下部ケースを示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は右側面図、（ｃ）は（ａ）のＨ断面図、（ｄ）は（ａ）のＩ断面図である。
【図１７】マニホールドの上部ケースを示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は右側面図、（ｃ）は（ａ）のＧ断面図、（ｄ）は（ａ）のＦ断面図である。
【図１８】セルスタックがマニホールドの内側側面又は内側底面に支持固定された模式図である。
【図１９】従来の燃料電池モジュールの典型例を示すもので、（ａ）は概略断面図、（ｂ）は燃料ガス供給管とセルスタックとの関係を示す模式図である。
【符号の説明】
【００９３】
１０    ケーシング
７１    改質器
７１ｃ    ガス供給管
７２    マニホールド
８０    セルスタック
８１    燃料電池セル
８１ｂ    ガス通路
【図１】
2008066127.tif 000003
【図２】
2008066127.tif 000004
【図３】
2008066127.tif 000005
【図４】
2008066127.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
2008066127.tif 000009
【図８】
2008066127.tif 000010
【図９】
2008066127.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
2008066127.tif 000013
【図１２】
2008066127.tif 000014
【図１３】
2008066127.tif 000015
【図１４】
2008066127.tif 000016
【図１５】
2008066127.tif 000017
【図１６】
2008066127.tif 000018
【図１７】
2008066127.tif 000019
【図１８】
2008066127.tif 000020
【図１９】
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