(57)【要約】      （修正有）【課題】容易に製造可能な燃料電池モジュール、当該燃料電池モジュールを収容可能な燃料電池、及び、当該燃料電池を搭載可能な車両を提供する。【解決手段】複数のチューブ型燃料電池セル５０、５０、…と、該複数のチューブ型燃料電池セル５０、５０、…を内部に収容するケース部材を備る。該ケース部材は、第１ケース部材１０と第２ケース２０とからなり、複数のチューブ型燃料電池セル５０、５０、…が、並列かつ一列に平面配置された燃料電池モジュールを備える。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のチューブ型燃料電池セルと、前記複数のチューブ型燃料電池セルを内部に収容するケース部材とを備え、前記複数のチューブ型燃料電池セルが、並列かつ一列に平面配置されることを特徴とする、燃料電池モジュール。
【請求項２】
前記ケース部材に、第１ケース部材及び第２ケース部材が備えられ、前記複数のチューブ型燃料電池セルの少なくとも中央部が、前記第１ケース部材及び前記第２ケース部材によって狭持され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】
前記第１ケース部材が導電部材により構成され、前記第２ケース部材が絶縁部材により構成されることを特徴とする、請求項２に記載の燃料電池モジュール。
【請求項４】
前記第１ケース部材と前記複数のチューブ型燃料電池セルとを接着固定し得る接着剤を配置可能な凹部が、前記第１ケース部材に備えられることを特徴とする、請求項２又は３に記載の燃料電池モジュール。
【請求項５】
前記第２ケース部材と前記複数のチューブ型燃料電池セルとを接着固定し得る接着剤を配置可能な凹部が、前記第２ケース部材に備えられることを特徴とする、請求項２〜４のいずれか１項に記載の燃料電池モジュール。
【請求項６】
前記複数のチューブ型燃料電池セルの一端側を収容可能な第１端部ケース部材、及び、前記複数のチューブ型燃料電池セルの他端側を収容可能な第２端部ケース部材が、前記ケース部材に備えられ、
前記第１ケース部材と、前記第１端部ケース部材及び前記第２端部ケース部材とが連結されるとともに、前記第２ケース部材と、前記第１端部ケース部材及び前記第２端部ケース部材とが連結され、
前記複数のチューブ型燃料電池セルの中央部が、前記第１ケース部材及び前記第２ケース部材によって狭持され、前記複数のチューブ型燃料電池セルの前記一端側が前記第１端部ケース部材に収容されるとともに、前記複数のチューブ型燃料電池セルの前記他端側が前記第２端部ケース部材に収容されることを特徴とする、請求項２〜５のいずれか１項に記載の燃料電池モジュール。
【請求項７】
前記複数のチューブ型燃料電池セルの熱膨張収縮と前記ケース部材の熱膨張収縮との熱膨張収縮差を許容し得る第１許容手段が、前記ケース部材に備えられることを特徴とする、請求項２〜６のいずれか１項に記載の燃料電池モジュール。
【請求項８】
前記第１ケース部材並びに前記第２ケース部材のそれぞれが分割及び連結可能に構成され、分割された一のケース部材と他のケース部材とが連結されることにより、前記熱膨張収縮差が許容されることを特徴とする、請求項７に記載の燃料電池モジュール。
【請求項９】
分割された前記第１ケース部材の連結部、及び／又は、分割された前記第２ケース部材の連結部に、前記熱膨張収縮差を許容し得る許容部が備えられることを特徴とする、請求項８に記載の燃料電池モジュール。
【請求項１０】
前記第１ケース部材の熱膨張収縮と前記第２ケース部材の熱膨張収縮との熱膨張収縮差を許容し得る第２許容手段が、前記ケース部材に備えられることを特徴とする、請求項２〜９のいずれか１項に記載の燃料電池モジュール。
【請求項１１】
前記第１ケース部材を構成する第１ケース材料の線熱膨張係数値と、前記第２ケース部材を構成する第２ケース材料の線熱膨張係数値との差の絶対値が、５×１０−６［℃−１］以下となるように、前記第１ケース材料及び前記第２ケース材料が選定されることにより、前記熱膨張収縮差が許容されることを特徴とする、請求項１０に記載の燃料電池モジュール。
【請求項１２】
前記第１ケース部材の熱膨張収縮と前記第１端部ケース部材及び／又は前記第２端部ケース部材の熱膨張収縮との熱膨張収縮差を許容し得る第３許容手段が、前記ケース部材に備えられることを特徴とする、請求項６〜１１のいずれか１項に記載の燃料電池モジュール。
【請求項１３】
前記第１ケース部材と、前記第１端部ケース部材及び／又は前記第２端部ケース部材との連結部に許容部が備えられることにより、前記第１許容手段によって許容され得る前記熱膨張収縮差、前記第２許容手段によって許容され得る前記熱膨張収縮差、及び、前記第３許容手段によって許容され得る前記熱膨張収縮差の少なくとも１以上が許容されることを特徴とする、請求項１２に記載の燃料電池モジュール。
【請求項１４】
前記第２ケース部材の熱膨張収縮と前記第１端部ケース部材及び／又は前記第２端部ケース部材の熱膨張収縮との熱膨張収縮差を許容し得る第４許容手段が、前記ケース部材に備えられることを特徴とする、請求項６〜１３のいずれか１項に記載の燃料電池モジュール。
【請求項１５】
前記第２ケース部材と、前記第１端部ケース部材及び／又は前記第２端部ケース部材との連結部に許容部が備えられることにより、前記第１許容手段によって許容され得る前記熱膨張収縮差、前記第２許容手段によって許容され得る前記熱膨張収縮差、前記第３許容手段によって許容され得る前記熱膨張収縮差、及び、前記第４許容手段によって許容され得る前記熱膨張収縮差の少なくとも１以上が許容されることを特徴とする、請求項１４に記載の燃料電池モジュール。
【請求項１６】
前記複数の燃料電池セルへと供給される流体のマニホールドが、前記ケース部材の一部によって構成されることを特徴とする、請求項１〜１５のいずれか１項に記載の燃料電池モジュール。
【請求項１７】
前記複数の燃料電池セルの端部を収容する前記ケース部材に、前記流体のマニホールドが並列に備えられることを特徴とする、請求項１６に記載の燃料電池モジュール。
【請求項１８】
前記流体は、前記複数の燃料電池セルの温度を制御可能な熱媒体、及び、前記複数の燃料電池セルへと供給される気体であり、
前記複数の燃料電池セルの中央部側に前記気体のマニホールドが備えられ、前記気体のマニホールドの外側に前記熱媒体のマニホールドが備えられることを特徴とする、請求項１７に記載の燃料電池モジュール。
【請求項１９】
前記流体のマニホールドの周縁部に、シール部材が備えられることを特徴とする、請求項１６〜１８のいずれか１項に記載の燃料電池モジュール。
【請求項２０】
積層される複数の燃料電池モジュールと、積層された前記複数の燃料電池モジュールを収容する外部ケース部材とを備え、
前記燃料電池モジュールは、複数のチューブ型燃料電池セルと、前記複数のチューブ型燃料電池セルを内部に収容するケース部材とを備え、前記複数のチューブ型燃料電池セルは、並列かつ一列に平面配置されることを特徴とする、燃料電池。
【請求項２１】
隣接する前記燃料電池モジュールと通電可能な通電部が、前記ケース部材に備えられることを特徴とする、請求項２０に記載の燃料電池。
【請求項２２】
隣接する前記燃料電池モジュールと通電可能な通電部が、前記ケース部材を貫通する形態で備えられることを特徴とする、請求項２０又は２１に記載の燃料電池。
【請求項２３】
積層された前記複数の燃料電池モジュールが、拘束部材によって拘束されることを特徴とする、請求項２０〜２２のいずれか１項に記載の燃料電池。
【請求項２４】
前記外部ケース部材に、前記複数の燃料電池モジュールへと気体を供給可能な気体供給手段が備えられることを特徴とする、請求項２０〜２３のいずれか１項に記載の燃料電池。
【請求項２５】
積層された前記複数の燃料電池モジュールと、前記外部ケース部材との間に、シール部材が配設されることを特徴とする、請求項２０〜２４のいずれか１項に記載の燃料電池モジュール。
【請求項２６】
前記燃料電池モジュールが、請求項２〜２１のいずれか１項に記載の燃料電池モジュールであることを特徴とする、請求項２０〜２５のいずれか１項に記載の燃料電池。
【請求項２７】
前記気体供給手段が、前方側に設けられていることを特徴とする、請求項２４〜２６のいずれか１項に記載の燃料電池を備える車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池モジュール、燃料電池、及び、車両に関し、特に、容易に製造可能な燃料電池モジュール、当該燃料電池モジュールを収容可能な燃料電池、及び、当該燃料電池を搭載可能な車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は、電解質層（以下、「電解質膜」という。）と、電解質膜の両面側にそれぞれ配設される電極（アノード及びカソード）とを備える膜電極接合体（以下、「ＭＥＡ（Membrane Electrode Assembly）」と記述する。）における電気化学反応により発生した電気エネルギーを、ＭＥＡの両側にそれぞれ配設される集電体を介して外部に取り出している。燃料電池の中でも、家庭用コージェネレーション・システムや自動車等に使用される固体高分子型燃料電池（以下、「ＰＥＦＣ（Polymer Electrolyte Fuel Cell）」と記述する。）は、低温領域での運転が可能である。また、ＰＥＦＣは、高いエネルギー変換効率を示し、起動時間が短く、かつシステムが小型軽量であることから、電気自動車や携帯用電源の最適な動力源として注目されている。
【０００３】
単位体積当たりの発電量を向上させること等を目的として、近年、単セルが柱状のＰＥＦＣ（以下、「チューブ型ＰＥＦＣ」という。）に関する研究が進められている。チューブ型ＰＥＦＣのユニットセル（以下において、「チューブ型燃料電池セル」と記述する。）は、一般に、中空形状の電解質膜と当該電解質膜の内周面側及び外周面側にそれぞれ配設される触媒層とを備える中空形状のＭＥＡ、を備えている。そして、例えば、当該ＭＥＡの内周面側に水素含有ガスを、外周面側に酸素含有ガスをそれぞれ供給することにより電気化学反応を起こし、この電気化学反応により発生した電気エネルギーを、ＭＥＡの内周面側及び外周面側にそれぞれ配設される集電体を介して外部に取り出している。すなわち、チューブ型ＰＥＦＣでは、各チューブ型燃料電池セルに備えられるＭＥＡの内周面側に一方の反応ガス（例えば、水素含有ガス）を、外周面側に他方の反応ガス（例えば、酸素含有ガス）を供給することにより発電エネルギーを取り出すので、隣り合う２つのユニットセルの外周面側に供給される反応ガスを同一とすることができる。したがって、チューブ型ＰＥＦＣによれば、従来の平板型ＰＥＦＣではガス遮蔽性能をも併せ持っていたセパレータが不要となるため、ユニットセルの小型化を図ることが容易になる。
【０００４】
このようなチューブ型ＰＥＦＣに関する技術として、例えば、特許文献１には、中空電解質膜の内面及び外面に設けられた一対の電極、および前記一対の電極にそれぞれ接触する集電材を有するセルモジュールが２個以上集合したセルカートリッジを外装容器に収容してなる燃料電池であって、前記セルカートリッジは、２個以上のセルモジュールと、該セルモジュールを固定する固定部と、セルモジュールの集電材を電気的に接続するモジュール接続部と、接続されたセルモジュールの正極及び負極をそれぞれ統合する正極出力部及び負極出力部を有し、前記外装容器は、２個以上のセルカートリッジを収容する収容部と、収容したセルカートリッジの正極出力部及び負極出力部を電気的に接続するカートリッジ接続部と、接続されたセルカートリッジの正極出力部及び負極出力部をそれぞれ統合する正極出力端子及び負極出力端子を有し、２個以上のセルカートリッジが前記外装容器の収容部に収容されていることを特徴とする燃料電池が開示されている。特許文献１によれば、上記形態の燃料電池は、組立、分解に手間がかからず、維持管理性に優れる、としている。そして、特許文献１には、三次元状に配置された複数のセルモジュールを備えるセルカートリッジが図示されている。
【特許文献１】特開２００５−３５３４９４号公報
【特許文献２】特表２００２−５３９５８７号公報
【特許文献３】特開平９−２２３５０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に開示されているように、複数のチューブ型燃料電池セルをケース内に３次元状に配置すると、チューブ型燃料電池セルの位置決めが困難であるほか、３次元状に配置された全てのチューブ型燃料電池セルを確実にシールすることが困難であるため、製造が困難であるという問題があった。それゆえ、燃料電池の修理や交換も行い難いという問題があった。
【０００６】
そこで本発明は、容易に製造可能な燃料電池モジュール、当該燃料電池モジュールを収容可能な燃料電池、及び、当該燃料電池を搭載可能な車両を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段をとる。すなわち、
第１の本発明は、複数のチューブ型燃料電池セルと、該複数のチューブ型燃料電池セルを内部に収容するケース部材とを備え、上記複数のチューブ型燃料電池セルが、並列かつ一列に平面配置されることを特徴とする、燃料電池モジュールである。
【０００８】
ここに、本発明の燃料電池モジュールに備えられるチューブ型燃料電池セルは、中空形状の電解質膜と当該電解質膜の内周面側及び外周面側にそれぞれ備えられる一対の触媒層とを有する中空形状のＭＥＡを備え、当該ＭＥＡの内周面側及び外周面側にそれぞれ集電体が配設される。そして、ＭＥＡの内周面側に還元剤（又は酸化剤）を、ＭＥＡの外周面側に酸化剤（又は還元剤）を、それぞれ供給することにより、電気化学反応を生じさせ、当該電気化学反応により生じた電気エネルギーが、上記集電体を介して取り出される。ＭＥＡへと供給される還元剤の具体例としては、水素含有ガス等を挙げることができ、ＭＥＡへと供給される酸化剤の具体例としては、酸素含有ガス等を挙げることができる。さらに、本発明において、「複数のチューブ型燃料電池セルが、並列かつ一列に平面配置される」とは、電気的に並列に接続された複数のチューブ型燃料電池セルが、２次元状（平面状）に一列に配置されることを意味する。以下の本発明においても同様である。
【０００９】
上記第１の本発明において、ケース部材に、第１ケース部材及び第２ケース部材が備えられ、複数のチューブ型燃料電池セルの少なくとも中央部が、第１ケース部材及び第２ケース部材によって狭持されることが好ましい。
【００１０】
さらに、上記第１の本発明（変形例も含む。以下同じ。）において、第１ケース部材が導電部材により構成され、第２ケース部材が絶縁部材により構成されることが好ましい。
【００１１】
さらに、上記第１の本発明において、第１ケース部材と複数のチューブ型燃料電池セルとを接着固定し得る接着剤を配置可能な凹部が、第１ケース部材に備えられることが好ましい。
【００１２】
さらに、上記第１の本発明において、第２ケース部材と複数のチューブ型燃料電池セルとを接着固定し得る接着剤を配置可能な凹部が、第２ケース部材に備えられることが好ましい。
【００１３】
さらに、上記第１の本発明において、複数のチューブ型燃料電池セルの一端側を収容可能な第１端部ケース部材、及び、複数のチューブ型燃料電池セルの他端側を収容可能な第２端部ケース部材が、ケース部材に備えられ、第１ケース部材と、第１端部ケース部材及び第２端部ケース部材とが連結されるとともに、第２ケース部材と、第１端部ケース部材及び第２端部ケース部材とが連結され、複数のチューブ型燃料電池セルの中央部が、第１ケース部材及び第２ケース部材によって狭持され、複数のチューブ型燃料電池セルの上記一端側が第１端部ケース部材に収容されるとともに、複数のチューブ型燃料電池セルの上記他端側が第２端部ケース部材に収容されることが好ましい。
【００１４】
さらに、上記第１の本発明において、複数のチューブ型燃料電池セルの熱膨張収縮とケース部材の熱膨張収縮との熱膨張収縮差を許容し得る第１許容手段が、ケース部材に備えられることが好ましい。
【００１５】
ここに、「第１許容手段」は、複数のチューブ型燃料電池セルの熱膨張収縮とケース部材の熱膨張収縮との差に起因する、複数のチューブ型燃料電池セルの変形を抑制し得る手段であれば、特に限定されるものではない。当該第１許容手段の具体的な形態例としては、ケース部材を分割し、分割されたケース部材同士を連結することにより本発明の燃料電池モジュールにおけるケース部材が構成される形態や、ケース部材の連結部に上記熱膨張収縮差を許容し得る隙間を設ける形態等を挙げることができる。
【００１６】
さらに、上記第１の本発明において、第１ケース部材並びに第２ケース部材のそれぞれが分割及び連結可能に構成され、分割された一のケース部材と他のケース部材とが連結されることにより、熱膨張収縮差が許容されることが好ましい。
【００１７】
ここに、「第１ケース部材並びに第２ケース部材のそれぞれが分割及び連結可能に構成され、分割された一のケース部材と他のケース部材とが連結される」とは、例えば、第１ケース部材が第１の部材と第２の部材とに分割されるとともに、第２ケース部材が第３の部材と第４の部材とに分割される場合には、分割された第１の部材と第２の部材とが連結されることにより第１ケース部材が構成され、分割された第３の部材と第４の部材とが連結されることにより第２ケース部材が構成されることを意味する。
【００１８】
さらに、上記第１の本発明において、分割された第１ケース部材の連結部、及び／又は、分割された第２ケース部材の連結部に、熱膨張収縮差を許容し得る許容部が備えられることが好ましい。
【００１９】
ここに、「分割された第１ケース部材の連結部、及び／又は、分割された第２ケース部材の連結部に、熱膨張収縮差を許容し得る許容部が備えられる」とは、例えば、第１ケース部材が第１の部材と第２の部材とに分割されるとともに、第２ケース部材が第３の部材と第４の部材とに分割される場合に、分割された第１の部材と第２の部材との連結部（以下、「第１連結部」という。）にのみ熱膨張収縮差を許容可能な許容部（例えば、隙間等。以下において同じ。）が設けられる形態、分割された第３の部材と第４の部材との連結部（以下、「第２連結部」という。）にのみ熱膨張収縮差を許容可能な許容部が設けられる形態のほか、第１連結部及び第２連結部に熱膨張収縮差を許容可能な許容部が設けられる形態が想定されることを意味する。
【００２０】
さらに、上記第１の本発明において、第１ケース部材の熱膨張収縮と第２ケース部材の熱膨張収縮との熱膨張収縮差を許容し得る第２許容手段が、ケース部材に備えられることが好ましい。
【００２１】
ここに、「第２許容手段」は、第１ケース部材の熱膨張収縮と第２ケース部材の熱膨張収縮との差を許容することにより、ケース部材の外形が変化することを抑制可能な手段であれば、特に限定されるものではない。当該第２許容手段の具体的な形態例としては、第１ケース部材を構成する第１ケース材料の線熱膨張係数値と、第２ケース部材を構成する第２ケース材料の線熱膨張係数値との差が所定の範囲内となるように、第１ケース材料及び第２ケース材料を選定する形態等を挙げることができる。
【００２２】
さらに、上記第１の本発明において、第１ケース部材を構成する第１ケース材料の線熱膨張係数値と、第２ケース部材を構成する第２ケース材料の線熱膨張係数値との差の絶対値が、５×１０−６［℃−１］以下となるように、第１ケース材料及び第２ケース材料が選定されることにより、上記熱膨張収縮差が許容されることが好ましい。
【００２３】
ここで、第１ケース材料が、例えば、表面に金メッキ等が施されたアルミニウムのダイキャスト材である場合、現時点において市場で一般に入手可能なダイキャスト材の線熱膨張係数値は、約２１×１０−６［℃−１］〜約２５×１０−６［℃−１］である。そのため、線熱膨張係数値が約２１×１０−６［℃−１］〜約２５×１０−６［℃−１］である第２ケース材料（例えば、フェノール樹脂やガラス繊維強化樹脂等）を選定すれば、上記絶対値が５×１０−６［℃−１］以下となる、第１ケース材料及び第２ケース材料を選定することができる。
【００２４】
さらに、上記第１の本発明において、第１ケース部材の熱膨張収縮と第１端部ケース部材及び／又は第２端部ケース部材の熱膨張収縮との熱膨張収縮差を許容し得る第３許容手段が、ケース部材に備えられることが好ましい。
【００２５】
ここに、「第３許容手段」の具体的な形態例としては、第１ケース部材と第１端部ケース部材及び／又は第２端部ケース部材との連結部に隙間が設けられる形態のほか、第１ケース部材が熱膨張収縮した際に、当該熱膨張収縮に追従して変形し得る材料（例えば、フッ素ゴムやシリコーンゴム等）により、第１端部ケース部材及び／又は第２端部ケース部材が構成される形態等を挙げることができる。
【００２６】
さらに、上記第１の本発明において、第１ケース部材と、第１端部ケース部材及び／又は第２端部ケース部材との連結部に許容部が備えられることにより、第１許容手段によって許容され得る熱膨張収縮差、第２許容手段によって許容され得る熱膨張収縮差、及び、第３許容手段によって許容され得る熱膨張収縮差の少なくとも１以上が許容されることが好ましい。
【００２７】
さらに、上記第１の本発明において、第２ケース部材の熱膨張収縮と第１端部ケース部材及び／又は第２端部ケース部材の熱膨張収縮との熱膨張収縮差を許容し得る第４許容手段が、ケース部材に備えられることが好ましい。
【００２８】
ここに、「第４許容手段」の具体的な形態例としては、第２ケース部材と第１端部ケース部材及び／又は第２端部ケース部材との連結部に許容部が設けられる形態のほか、第２ケース部材が熱膨張収縮した際に、当該熱膨張収縮に追従して変形し得る材料（例えば、フッ素ゴムやシリコーンゴム等）により、第１端部ケース部材及び／又は第２端部ケース部材が構成される形態等を挙げることができる。
【００２９】
さらに、上記第１の本発明において、第２ケース部材と、第１端部ケース部材及び／又は第２端部ケース部材との連結部に許容部が備えられることにより、第１許容手段によって許容され得る熱膨張収縮差、第２許容手段によって許容され得る熱膨張収縮差、第３許容手段によって許容され得る熱膨張収縮差、及び、第４許容手段によって許容され得る熱膨張収縮差の少なくとも１以上が許容されることが好ましい。
【００３０】
さらに、上記第１の本発明において、複数の燃料電池セルへと供給される流体のマニホールドが、ケース部材の一部によって構成されることが好ましい。
【００３１】
さらに、上記第１の本発明において、複数の燃料電池セルの端部を収容するケース部材に、流体のマニホールドが並列に備えられることが好ましい。
【００３２】
ここに、「燃料電池セルの端部」とは、チューブ型燃料電池セルの一端側及び他端側を意味し、具体的には、中空形状のＭＥＡの内周面側に配設される集電体（以下、「内部集電体」という。）の表面が、ケース部材の内部において剥き出しとされている箇所を意味する。すなわち、本発明の燃料電池モジュールに備えられる複数のチューブ型燃料電池セルは、内部集電体の中央部表面に中空形状のＭＥＡが備えられる一方、内部集電体の端部表面には中空形状のＭＥＡが備えられず、内部集電体の端部表面は、ケース内部において剥き出しとされている。そして、当該剥き出しとされている内部集電体の端部表面を介して、中空形状のＭＥＡの内周面へ還元剤（又は酸化剤）が供給される。したがって、「複数の燃料電池セルの端部を収容するケース部材」とは、ケース部材の内部において表面が剥き出しとされた内部集電体を収容する、ケース部材の一部を意味する。さらに、「流体のマニホールドが並列に備えられる」とは、複数の燃料電池セルの一端側及び他端側のそれぞれに、流体のマニホールドが複数備えられ、上記一端側に備えられる流体のマニホールドをＡ１及びＡ２とし、上記他端側に備えられる流体のマニホールドをＢ１及びＢ２とするとき、複数の燃料電池セルの中央部側にＡ１及びＢ１が備えられ、Ａ１の外側にＡ２が、Ｂ１の外側にＢ２が、それぞれ備えられることを意味する。
【００３３】
さらに、上記第１の本発明において、流体は、複数の燃料電池セルの温度を制御可能な熱媒体、及び、複数の燃料電池セルへと供給される気体であり、複数の燃料電池セルの中央部側に気体のマニホールドが備えられ、気体のマニホールドの外側に熱媒体のマニホールドが備えられることが好ましい。
【００３４】
さらに、上記第１の本発明において、流体のマニホールドの周縁部に、シール部材が備えられることが好ましい。
【００３５】
ここに、「シール部材」を構成する材料としては、従来の平板型ＰＥＦＣの単セルの気密性を確保する等の目的で使用されるシール部材を構成し得る材料を用いることができる。
【００３６】
第２の本発明は、積層される複数の燃料電池モジュールと、積層された複数の燃料電池モジュールを収容する外部ケース部材とを備え、上記燃料電池モジュールは、複数のチューブ型燃料電池セルと、該複数のチューブ型燃料電池セルを内部に収容するケース部材とを備え、複数のチューブ型燃料電池セルは、並列かつ一列に平面配置されることを特徴とする、燃料電池である。
【００３７】
上記第２の本発明において、隣接する燃料電池モジュールと通電可能な通電部が、ケース部材に備えられることが好ましい。
【００３８】
ここに、「隣接する燃料電池モジュールと通電可能な通電部が、ケース部材に備えられる」とは、積層された複数の燃料電池モジュールのうち、互いに接触している燃料電池モジュールの一方の燃料電池モジュールのケース部材に、他方の燃料電池モジュールと通電可能な通電部が備えられることを意味する。本発明では、積層された複数の燃料電池モジュールの全てに、隣接する他の燃料電池モジュールと通電可能な部位を有するケース部材が備えられることが好ましい。
【００３９】
さらに、上記第２の本発明（変形例も含む。以下同じ。）において、隣接する燃料電池モジュールと通電可能な通電部が、ケース部材を貫通する形態で備えられることが好ましい。
【００４０】
ここに、「隣接する燃料電池モジュールと通電可能な通電部が、ケース部材を貫通する形態で備えられる」とは、積層された複数の燃料電池モジュールのうち、互いに接触している燃料電池モジュールの一方の燃料電池モジュールに、他方の燃料電池モジュールと通電可能な通電部が備えられ、当該通電部が、当該一方の燃料電池モジュールのケース部材を貫通する形態で備えられることを意味する。本発明では、積層された複数の燃料電池モジュールの全てに、隣接する他の燃料電池モジュールと通電可能な通電部が備えられることが好ましい。
【００４１】
上記第２の本発明において、積層された複数の燃料電池モジュールが、拘束部材によって拘束されることが好ましい。
【００４２】
ここに、「拘束部材」は、少なくとも−４０℃以上１２０℃以下の温度環境において、積層された複数の燃料電池モジュールが脱落しない形態で拘束可能であれば特に限定されるものではく、例えば、アルミニウム等に代表される金属や、各種樹脂等からなる帯状部材を備える拘束部材を用いることができる。
【００４３】
さらに、上記第２の本発明において、外部ケース部材に、複数の燃料電池モジュールへと気体を供給可能な気体供給手段が備えられることが好ましい。
【００４４】
ここに、「気体供給手段」は、複数の燃料電池モジュールへと気体を供給可能なものであれば特に限定されるものではない。気体供給手段の具体例としては、複数の燃料電池モジュールへ酸素含有ガスを供給することが可能な電動ファン等を挙げることができる。
【００４５】
さらに、上記第２の本発明において、積層された複数の燃料電池モジュールと、外部ケース部材との間に、シール部材が配設されることが好ましい。
【００４６】
ここに、「シール部材」は、燃料電池の運転時に気体供給手段から供給される気体が、複数の燃料電池モジュールへと効率良く到達可能とする機能を果たし得るものであれば、特に限定されるものではない。シール部材を構成し得る材料の具体例としては、従来の平板型ＰＥＦＣの単セルの気密性を確保する等の目的で使用されるシール部材を構成し得る材料を用いることができる。
【００４７】
さらに、上記第２の本発明において、燃料電池モジュールが、上記第１の本発明の燃料電池モジュールであることが好ましい。
【００４８】
第３の本発明は、気体供給手段が、前方側に設けられていることを特徴とする、上記第２の本発明にかかる燃料電池を備える車両である。
【００４９】
ここに、「前方側」とは、気体供給手段を有する燃料電池を備える車両の前方側を意味する。
【発明の効果】
【００５０】
第１の本発明によれば、複数のチューブ型燃料電池セルが、並列かつ一列に平面配置されるので、複数のチューブ型燃料電池セルを容易かつ確実にシールすることが可能な燃料電池モジュールを提供できる。さらに、複数のチューブ型燃料電池セルが、並列かつ一列に平面配置されるので、各チューブ型燃料電池セルに備えられる集電体も一列に平面配置することができ、集電が容易な燃料電池モジュールを提供できる。さらに、複数のチューブ型燃料電池セルが平面配置されるので、内部に収容される複数のチューブ型燃料電池セルの位置決めが容易になり、容易に製造可能な燃料電池モジュールを提供できる。
【００５１】
さらに、第１の本発明において、ケース部材に、第１ケース部材及び第２ケース部材が備えられ、第１ケース部材を導電部材により構成し、第２ケース部材を絶縁部材により構成することにより、複数のチューブ型燃料電池セルを電気的に直列に接続することが容易な燃料電池モジュールを提供できる。加えて、第１の本発明において、第１ケース部材及び／又は第２ケース部材に、接着剤を配置可能な凹部が備えられる構成とすることで、製造時の作業性を向上させることができる。
【００５２】
さらに、第１の本発明において、チューブ型燃料電池セルの端部を、中央部と異なる部材（第１端部ケース部材、第２端部ケース部材）に収容することで、ケース部材とチューブ型燃料電池セルとの熱膨張収縮差に起因するチューブ型燃料電池セルの変形を抑制することが可能になる。加えて、ケース部材に第１許容手段が備えられる構成とすることで、この効果をより顕著にすることができる。
【００５３】
さらに、第１の本発明において、ケース部材に第２許容手段〜第４許容手段が備えられる構成とすることで、例えば、内部に複数のチューブ型燃料電池セルを収容するケース部材の変形、及び／又は、ケース部材とチューブ型燃料電池セルとの熱膨張収縮差に起因するチューブ型燃料電池セルの変形を防止することができる。これにより、シール性を向上させること、及び／又は、チューブ型燃料電池セルの発電性能の低下を抑制することが可能になる。
【００５４】
さらに、第１の本発明において、ケース部材の一部によって流体のマニホールドが構成されることにより、燃料電池モジュールを構成する部材数の増加を抑制することが可能になる。加えて、流体のマニホールドが並列に備えられる構成とすることにより、燃料電池モジュールの小型化を図ることが容易になる。さらに、第１の本発明において、マニホールドの周縁部にシール部材が備えられる構成とすることにより、流体を確実にシールすることが可能な燃料電池モジュールを提供できる。
【００５５】
一方、第２の本発明によれば、複数のチューブ型燃料電池セルが、並列かつ一列に平面配置されるので、複数のチューブ型燃料電池セルを確実にシールすることが可能であるとともに、集電が容易であり、かつ、容易に製造可能な燃料電池モジュールが備えられる。したがって、シール性及び集電効率を向上させることが可能であり、かつ、容易に製造可能な、燃料電池を提供できる。
【００５６】
さらに、第２の本発明において、ケース部材に、及び／又は、ケース部材を貫通する形態で、通電部が備えられる構成とすることで、積層される複数の燃料電池モジュールを電気的に直列に接続することが容易な、燃料電池を提供できる。
【００５７】
さらに、第２の本発明において、積層された複数の燃料電池モジュールが、拘束部材によって拘束される構成とすることで、燃料電池の構造を簡素化することが可能になるほか、燃料電池モジュール間の接触抵抗を低減するために必要とされる圧力を、当該拘束部材を介して加えることが可能になる。
【００５８】
さらに、第２の本発明において、外部ケース部材に気体供給手段が備えられる構成とすることで、複数のチューブ型燃料電池セルへ多くの反応ガスを供給することが可能になるため、燃料電池の発電性能を向上させることができる。そして、積層された複数の燃料電池モジュールと外部ケース部材との間に、シール部材が配設される構成とすることにより、この効果を一層向上させることが可能になる。
【００５９】
さらに、第２の本発明にかかる燃料電池に、第１の本発明にかかる燃料電池モジュールが備えられていれば、シール性及び集電効率を向上させることが容易になり、かつ、製造が容易になる。
【００６０】
他方、第３の本発明によれば、気体供給手段により増幅された走行風を、複数のチューブ型燃料電池セルへ供給できるので、走行風の利用効率を向上させることが可能な、燃料電池搭載車両を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６１】
図面を参照しつつ、本発明の燃料電池モジュール及び本発明の燃料電池について、以下に説明する。以下の説明では、チューブ型燃料電池セルに備えられる中空形状のＭＥＡの外周面側へ酸素含有ガス（以下、「空気」という。）が供給されるとともに、同ＭＥＡの内周面側へ水素含有ガス（以下、「水素」という。）が供給され、チューブ型燃料電池セルに冷媒が供給される形態を例示するが、本発明は当該形態に限定されるものではない。チューブ型燃料電池セルには、中空形状のＭＥＡの外周面側へ水素を供給し、同ＭＥＡの内周面側へ空気を供給することも可能であり、寒冷地等で使用される場合には、冷媒に代えて温水等の温熱媒体を供給することもできる。
【００６２】
１．燃料電池モジュール
１．１．第１実施形態
図１は、第１実施形態にかかる本発明の燃料電池モジュールの形態例を概略的に示す上面図である。図２は、第１実施形態にかかる本発明の燃料電池モジュールの形態例を概略的に示す側面図である。図３は、第１実施形態にかかる本発明の燃料電池モジュールの形態例を概略的に示す下面図である。図４は、図１に点線で示した部位を一部省略して示す拡大図であり、本発明の燃料電池モジュールに収容される複数のチューブ型燃料電池セルを破線で示している。図５は、図１のＸ−Ｘ断面を示す拡大図であり、一部を省略して示している。図６は、図２のＹ−Ｙ断面図であり、一部のみを拡大して示している。図７は、第１実施形態にかかる本発明の燃料電池モジュールが積層された形態を示す断面図であり、図が煩雑になることを防ぐため、符合を適宜省略して示している。図１〜図５、及び、図７の直線矢印は、重力方向を示しており、図６では、紙面に垂直な方向が重力方向である。以下、図１〜図７を適宜参照しつつ、第１実施形態にかかる本発明の燃料電池モジュールについて説明する。
【００６３】
図１〜図４に示すように、第１実施形態にかかる本発明の燃料電池モジュール１００（以下、「燃料電池モジュール１００」という。）は、ケース部材としての第１ケース部材１０及び第２ケース部材２０を備え、それぞれ一体に成形された第１ケース部材１０及び第２ケース部材２０の両端部には、冷媒用マニホールド３１、３２と、水素用マニホールド３３、３４と、が備えられ、ケース部材の側面には、空気流入口３５が備えられている。燃料電池モジュール１００の作動時には、重力方向上方側から冷媒（例えば、ＬＬＣ等）が供給され、チューブ型燃料電池セル（以下、単に「セル」ということがある。）５０、５０、…を冷却した後の冷媒は、重力方向下方側から排出される。一方、水素は空気よりも軽いため、重力方向下方側から供給されて重力方向上方側へと移動し、セル５０、５０、…にて使用されなかった水素は、重力方向上方側から排出されて回収される。そして、冷媒用マニホールド３１、３２、及び、水素用マニホールド３３、３４の周縁部には、ビードガスケット４０、４０、…が備えられ、ビードガスケット４０、４０、…は、第１ケース部材１０に加硫接着されている。かかる形態の燃料電池モジュール１００が積層されて積層方向に圧縮圧力が加えられると、ビードガスケット４０、４０、…がシール部材として機能する（図７参照）。
【００６４】
図４及び図５に示すように、燃料電池モジュール１００に収容される複数のセル５０、５０、…は、並列かつ一列に平面配置され、当該セル５０、５０、…が、第１ケース部材１０及び第２ケース部材２０によって狭持されている。ここで、第１ケース部材１０は、例えば、所定の形状に成形したアルミニウムのダイキャスト材の表面に金めっきを施すことにより構成され、第２ケース部材２０は、絶縁材料であるガラス繊維強化樹脂（ＦＲＰ）を所定の形状に成形することにより構成されている。
【００６５】
図５〜図７に示すように、第１ケース部材１０及び第２ケース部材２０によって狭持されるセル５０は、内部に冷媒流路５５を備え、且つ、外表面に反応ガス流路５４、５４、…を備える内部集電体５２と、当該内部集電体５２の外表面に配設される中空形状のＭＥＡ５１と、当該ＭＥＡ５１の外表面に巻回される外部集電体５３と、を備えている。燃料電池モジュール１００では、外部集電体５３と第１ケース部材１０との間に絶縁性のシート状部材（絶縁シート）５７が備えられることにより、短絡が防止されている。そして、外部集電体５３及び外部集電板５６、５６が、図５にＢ、Ｂで示される部位にて接触し、内部集電体５２及び第１ケース部材１０が、図５にＡ、Ａ、…で示される部位にて接触している。ここで、内部集電体５２、外部集電体５３、及び、外部集電板５６、５６は、表面に金めっきが施された銅等の導電材料により構成されている。
【００６６】
図５に示すように、第１ケース部材１０には、接着剤を配置可能な凹部１１、１２、１３が備えられるとともに、第２ケース部材２０には、接着剤を配置可能な凹部２１、２２、２３が備えられている。そのため、例えば、凹部２１、２２、２３に接着剤を配置するとともに、外部集電体５６、５６用の孔２４、２４に外部集電体５６、５６を配置した第２ケース部材２０の上に、セル５０、５０、…を並列かつ一列に平面配置し、さらに、第２ケース部材２０の上に配置されたセル５０、５０、…に備えられる外部集電体５３、５３、…の上に絶縁シート５７を配置した後、凹部１１、１２、１３に接着剤を配置した第１ケース部材１０を、第１ケース部材１０の凹部１１と第２ケース部材２０の凹部２１とが対向する形態で配置する等の工程を経ることにより、燃料電池モジュール１００を容易に組み立てる（製造する）ことができる。
【００６７】
このように、燃料電池モジュール１００によれば、複数のセル５０、５０、…が並列かつ一列に平面配置されるので、第１ケース部材１０と複数のセル５０、５０、…と第２ケース部材２０とを、接着剤を介して固定することにより、全てのセル５０、５０、…を容易かつ確実にシールすることができる。さらに、後述するように、外部集電体５６、５６の上に複数のセル５０、５０、…を配置するのみで、燃料電池モジュール１００に収容される複数のセル５０、５０、…を位置決めすることができる。加えて、複数のセル５０、５０、…が並列かつ一列に平面配置されるので、全てのセル５０、５０、…と第１ケース部材１０とを、図５にＡ、Ａ、…で示される部位を介して接触させることができ、アノード側の集電を容易に行うことが可能になる。したがって、燃料電池モジュール１００によれば、製造が容易になるのみならず、セル５０、５０、…の位置決め、シール性、及び、集電効率を向上させることが可能になる。
【００６８】
燃料電池モジュール１００の作動時には、重力方向上方側に位置する冷媒用マニホールド３１の冷媒流入口３１ａから冷媒が供給される。冷媒流入口３１ａから流入した冷媒の一部は、冷媒用マニホールド３１を介して複数のセル５０、５０、…の冷媒流路５５、５５、…へと分岐することにより、セル５０、５０、…の冷媒流路５５、５５、…へと流入する。これに対し、冷媒流入口３１から流入した残りの冷媒は、冷媒流出口３１ｂから燃料電池モジュール１００の外へと流出し、当該燃料電池モジュール１００と隣接して積層される他の燃料電池モジュール１００の冷媒流入口から、当該他の燃料電池モジュール内へと流入する（図７参照）。上記工程を経て冷媒用マニホールド３１から冷媒流路５５へと流入した冷媒は、冷媒流路５５内を流れる間にセル５０を冷却することにより、ＭＥＡ５１を所定の温度（例えば、８０℃前後）に維持するために機能する。その後、冷却流路５５から重力方向下方側に位置する冷媒用マニホールド３２へと流出した冷媒は、隣接する他の燃料電池モジュールから冷媒流入口３２ａを介して流入してきた冷媒とともに、冷媒流出口３２ｂから燃料電池モジュール１００の外へと流出し、回収される。
【００６９】
一方、燃料電池モジュール１００の作動時には、重力方向下方側に位置する水素用マニホールド３３の水素流入口３３ａから水素が供給される。水素流入口３３ａから流入した水素の一部は、水素用マニホールド３３を介して複数のセル５０、５０、…の反応ガス流路５４、５４、…へと分岐することにより、セル５０、５０、…の反応ガス流路５４、５４、…へと流入し、当該反応ガス流路５４、５４、…からＭＥＡ５１、５１、…の内周面側へ水素が供給される。これに対し、水素流入口３３ａから流入した残りの水素は、水素流出口３３ｂから燃料電池モジュール１００の外へと流出し、当該燃料電池モジュール１００と隣接して積層される他の燃料電池モジュール１００の水素流入口から、当該他の燃料電池モジュール１００の内部へと流入する。上記工程を経てＭＥＡ５１、５１、…の内周面側へと供給された水素は、その後、ＭＥＡ５１、５１、…における電気化学反応に使用され、内部集電体５２、５２、…及び第１ケース部材１０を介して、ＭＥＡ５１、５１、…のアノード側の集電がなされる。ＭＥＡ５１、５１、…における上記電気化学反応に使用されなかった水素は、その後、重力方向上方側に位置する水素用マニホールド３４へと到達する。このようにして水素用マニホールド３４へと到達した水素は、隣接する他の燃料電池モジュール１００から水素流入口３４ａを介して流入してきた水素とともに、水素流出口３４ｂから燃料電池モジュール１００の外へと流出し、回収される。
【００７０】
すなわち、燃料電池モジュール１００では、ケース部材の一部によって構成される冷媒用マニホールド３１及び水素用マニホールド３３を介して、冷媒及び水素がセル５０、５０、…へと供給され、ケース部材の一部によって構成される冷媒用マニホールド３２及び水素用マニホールド３４を介して、冷媒及び水素が燃料電池モジュール１００の外へと流出する。このように、燃料電池モジュール１００は、ケース部材の一部によって冷媒用マニホールド及び水素用マニホールドが構成され、かつ、冷媒用マニホールド及び水素用マニホールドが並列に備えられているので、燃料電池モジュールを構成する部材数の増加を抑制することが可能になり、燃料電池モジュールの小型化を図ることが容易になる。また、主に図４及び図５に示すように、燃料電池モジュール１００では、冷媒用マニホールド３１、３２、及び水素用マニホールド３３、３４（より正確には、冷媒流入口３１ａ、３２ａ、及び、冷媒流出口３１ｂ、３２ｂ、並びに、水素流入口３３ａ、３４ａ、及び、水素流出口３３ｂ、３４ｂ）の周囲にビードガスケット４０、４０、…が備えられているので、水素及び冷媒を確実にシールすることができる。さらに、水素用マニホールド３３、３４の外側に冷媒用マニホールド３１、３２が配置されるので、過冷却状態で供給される水素を、冷媒用マニホールド３１、３２を介して供給される冷媒によって暖めることができ、暖められた水素をセル５０、５０、…へと供給することができる。
【００７１】
他方、図２及び図６に示すように、燃料電池モジュール１００の作動時には、燃料電池モジュール１００の側面に備えられる空気流入口３５を介して、ＭＥＡ５１、５１の外周面側へ空気が供給される。ＭＥＡ５１、５１の外周面側へと供給された空気は、ＭＥＡ５１、５１における電気化学反応に使用され、外部集電体５３、５３及び外部集電板５６を介して、カソード側の集電がなされる。ＭＥＡ５１、５１における上記電気化学反応に使用されなかった空気は、その後、空気流入口３５が備えられる側面とは反対側の側面に備えられる空気流出口（不図示）から燃料電池モジュール１００の外へと排出される。
【００７２】
加えて、図６に示すように、燃料電池モジュール１００に備えられる外部集電板５６は、セル５０、５０側の面に凹部が備えられ、当該凹部は、外部集電体５３、５３と対応した形状とされている。したがって、燃料電池モジュール１００によれば、外部集電板５６、５６の凹部にセル５０、５０、…を並列かつ一列に平面配置することのみによって、セル５０、５０、…の位置決めをすることができるので、燃料電池モジュール１００を容易に組み立てる（製造する）ことができる。
【００７３】
図７に示すように、燃料電池モジュール１００、１００、…は、外部集電板５６、５６、…と第１ケース部材１０、１０、…とが接触する形態で積層される。それゆえ、燃料電池モジュール１００によれば、導電部材である外部集電板５６、５６、…、及び、第１ケース部材１０、１０、…を介して、複数の燃料電池モジュール１００、１００、…を電気的に直列に接続することができる。
【００７４】
また、上述のように、燃料電池モジュール１００において、第１ケース部材１０は、表面に金めっきが施されたアルミニウムのダイキャスト材からなり、第２ケース部材２０はＦＲＰからなる。ここで、アルミニウムのダイキャスト材の線熱膨張係数値は約２１×１０−６［℃−１］〜約２５×１０−６［℃−１］であり、第２ケース部材２０を構成するＦＲＰの線熱膨張係数値も約２１×１０−６［℃−１］〜約２５×１０−６［℃−１］である。すなわち、第１ケース部材１０を構成する材料の線熱膨張係数値と第２ケース部材２０を構成する材料の線熱膨張係数値との差の絶対値が５×１０−６［℃−１］以下となるため、燃料電池モジュール１００によれば、第１ケース部材１０と第２ケース部材２０との熱膨張収縮差が小さい。当該熱膨張収縮差が大きいと、第１ケース部材と第２ケース部材との間に隙間が生じやすくなる等、燃料電池モジュールのケース部材の変形が懸念されるが、燃料電池モジュール１００によれば、当該熱膨張収縮差に起因するケース部材の変形を抑制することが可能になる。
【００７５】
燃料電池モジュール１００に関する上記説明では、一体に成形された第１ケース部材１０及び第２ケース部材２０によって、複数のセル５０、５０、…が狭持される形態を例示したが、本発明の燃料電池モジュールは当該形態に限定されるものではない。図５に示すように、第１ケース部材１０と第２ケース部材２０は、凹部１１及び凹部２１に配置される接着剤によって接着固定され、内部集電体５２と第１ケース部材１０及び第２ケース部材２０は、凹部１２及び凹部２２に配置される接着剤によって接着固定され、ＭＥＡ５１と第１ケース部材１０及び第２ケース部材２０は、凹部１３及び凹部２３に配置される接着剤によって接着固定されている。すなわち、燃料電池モジュール１００の内部に収容される複数のセル５０、５０、…は、その両端部が接着剤によって固定されている。ここで、燃料電池モジュール１００の作動時又は停止時に、燃料電池モジュール１００の温度は、例えば、−４０℃〜１２０℃の範囲内で変動し得る。そのため、燃料電池モジュール１００に収容されている複数のセル５０、５０、…は、熱膨張又は熱収縮し得る。そして、燃料電池モジュール１００において、少なくとも、ＭＥＡ５１と第１ケース部材１０及び第２ケース部材２０とは、異なる材料からなるため、第１ケース部材１０の熱膨張収縮度とセル５０の熱膨張収縮度は異なり、第２ケース部材２０の熱膨張収縮度とセル５０の熱膨張収縮度も異なる。したがって、燃料電池モジュール１００では、上記熱膨張収縮度の差に起因する応力が生じ得ると考えられる。ところが、上述のように、燃料電池モジュール１００に収容される複数のセル５０、５０、…は両端部が固定されているため、熱膨張・熱収縮の自由度が制限され、その結果、外部集電体５３が巻回されているセル５０、５０、…の中央部等が変形する虞がある。そこで、かかる変形を防止する等の観点から、第１実施形態にかかる本発明の燃料電池モジュールは、例えば、分割・連結可能な２以上の部材を連結することにより構成される第１ケース部材及び第２ケース部材が備えられる形態とすることが好ましい。このようにすれば、第１ケース部材及び第２ケース部材の分割・連結部において、上記応力を分散することができるので、セル５０、５０、…の変形を抑制することが可能になる。
【００７６】
１．２．第２実施形態
図８は、第２実施形態にかかる本発明の燃料電池モジュールの形態例を概略的に示す上面図である。図９は、第２実施形態にかかる本発明の燃料電池モジュールの形態例を概略的に示す側面図である。図１０は、第２実施形態にかかる本発明の燃料電池モジュールの形態例を概略的に示す下面図である。図１１は、図８のＺ−Ｚ断面を示す拡大図であり、一部を省略して示している。図１２は、図１１にＣで示す部位を拡大して示す概略図である。図１３は、第２実施形態にかかる本発明の燃料電池モジュールが積層された形態を示す断面図であり、図が煩雑になることを防ぐため、符号を適宜省略して示している。図８〜図１３において、図１〜図７と同様の構成を採る部位・部材には、図１〜図７にて使用した符号と同符号を付し、その説明を適宜省略する。以下、図８〜図１３を参照しつつ、第２実施形態にかかる本発明の燃料電池モジュールについて説明する。ここで、第２実施形態にかかる本発明の燃料電池モジュールは、上記燃料電池モジュール１００と同様に、並列かつ一列に平面配置された複数のチューブ型燃料電池セルを備えている。したがって、第２実施形態にかかる本発明の燃料電池モジュールによっても、複数のチューブ型燃料電池セルを並列かつ一列に平面配置することにより得られる上記効果を奏することができる。
【００７７】
図８〜図１２に示すように、第２実施形態にかかる本発明の燃料電池モジュール２００（以下、「燃料電池モジュール２００」ということがある。）は、セル５０、５０、…の中央部を狭持可能な第１ケース部材６１及び第２ケース部材６２と、セル５０、５０、…の端部を収容可能な第１端部ケース部材６３及び第２端部ケース部材６４と、を備え、第１端部ケース部材６３には、冷媒用マニホールド３１と水素用マニホールド３４とが備えられ、第２端部ケース部材６４には、冷媒用マニホールド３２と水素用マニホールド３３とが備えられている。ここで、第１ケース部材６１は、所定の形状に成形したアルミニウムのダイキャスト材の表面に金めっきを施した一体の部材により構成され、第２ケース部材６２は、絶縁材料であるガラス繊維強化樹脂（ＦＲＰ）を所定の形状に成形した一体の部材により構成されている。一方、第１端部ケース部材６３及び第２端部ケース部材６４は、フェノール樹脂を所定の形状に成形することにより構成されている。
【００７８】
図１２に示すように、燃料電池モジュール２００において、第１ケース部材６１と第１端部ケース部材６３は、嵌合爪６３ｅを介して連結され、第１ケース部材６１と第１端部ケース部材６３との連結部には、許容部としての隙間６３ｆ、６３ｆ、…が設けられている。さらに、第１ケース部材６１と第２端部ケース部材６４、第２ケース部材６２と第１端部ケース部材６３、及び、第２ケース部材６２と第２端部ケース部材６４は、上記嵌合爪６３ｅと同様の嵌合爪を介して連結され、各連結部には、許容部としての上記隙間６３ｆ、６３ｆ、…と同様の隙間（許容部）が設けられている。
【００７９】
燃料電池モジュール２００において、第１端部ケース部材６３と内部集電体５２は、凹部６３ａ、６３ｂ、６３ｃ、及び６３ｄに配設された接着剤によって接着固定され、これによって、冷媒及び水素のシール性が確保されている。同様に、第２端部ケース部材６４と内部集電体５２は、凹部６４ａ、６４ｂ、６４ｃ、及び６４ｄに配設された接着剤によって接着固定され、これによって、冷媒及び水素のシール性が確保されている。これに対し、第１ケース部材６１及び第２ケース部材６２とセル５０は、接着固定されていない。それゆえ、セル５０は、端部のみが、第１端部ケース部材６３及び第２端部ケース部材６４と接着固定され、当該第１端部ケース部材６３及び第２端部ケース部材６４と第１ケース部材６１及び第２ケース部材６２とは、上記隙間（許容部）を介して連結されている。したがって、燃料電池モジュール２００によれば、セル５０が熱膨張・熱収縮した場合であっても、上記隙間（許容部）によってこの熱膨張・熱収縮に起因する変位を吸収（許容）できるので、セル５０の変形を抑制できる。
【００８０】
図１３に示すように、燃料電池モジュール２００、２００、…は、一方の燃料電池モジュール２００の外部集電板５６、５６、…と、当該一方の燃料電池モジュール２００と隣接する他方の燃料電池モジュール２００の第１ケース部材６１、６１、…とが接触する形態で積層される。ここで、第１ケース部材６１は、図１２にＡ、Ａで示される部位において内部集電体５２と接触しているため、燃料電池モジュール２００では、内部集電体５２及び第１ケース部材６１を介して、アノード側の集電がなされる。一方、外部集電板５６、５６は、図１２にＢ、Ｂで示される部位において外部集電体５３と接触しているため、燃料電池モジュール２００では、外部集電体５３及び外部集電板５６、５６を介して、カソード側の集電がなされる。したがって、図１３に示す形態で燃料電池モジュール２００、２００、…を積層することで、燃料電池モジュール２００、２００、…を電気的に直列に接続することができる。
【００８１】
第２実施形態にかかる本発明の燃料電池モジュールに関する上記説明では、第１端部ケース部材と第１ケース部材との連結部、第１端部ケース部材と第２ケース部材との連結部、第２端部ケース部材と第１ケース部材との連結部、及び、第２端部ケース部材と第２ケース部材との連結部に、熱膨張収縮差を許容し得る許容手段として機能する隙間（許容部）が備えられる形態を例示したが、本発明の燃料電池モジュールは、当該形態に限定されるものではない。上記形態のほか、例えば、第１端部ケース部材と第１ケース部材との連結部、及び、第１端部ケース部材と第２ケース部材との連結部にのみ、許容手段として機能する隙間（許容部）が備えられる形態や、第２端部ケース部材と第１ケース部材との連結部、及び、第２端部ケース部材と第２ケース部材との連結部にのみ、許容手段として機能する隙間（許容部）が備えられる形態とすることも可能である。ただし、許容手段としての隙間（許容部）の数が多いほど、熱膨張収縮差に起因するセルの変形等を抑制する効果が増大すると考えられるため、許容手段としての隙間（許容部）がケース部材に備えられる場合には、上記燃料電池モジュール２００の形態とすることが好ましい。
【００８２】
また、第２実施形態にかかる本発明の燃料電池モジュールに関する上記説明では、熱膨張収縮差を許容し得る許容手段として機能する隙間（許容部）がケース部材に備えられる形態を例示したが、本発明の燃料電池モジュールに備えられる許容手段の形態は、これに限定されるものではない。上記形態のほか、第１端部ケース部材及び／又は第２端部ケース部材を、熱膨張収縮差に起因する応力を吸収可能な材料（例えば、フッ素ゴムやシリコーンゴム等）で構成することにより、熱膨張収縮差に起因するセルの変形が抑制される形態とすることも可能である。
【００８３】
また、第２実施形態にかかる本発明の燃料電池モジュールに関する上記説明では、一体に成形された第１ケース部材６１及び第２ケース部材６２によって、複数のセル５０、５０、…の中央部が狭持される形態を例示したが、第１端部ケース部材及び第２端部ケース部材を備える本発明の燃料電池モジュールは、当該形態に限定されるものではない。例えば、セル５０、５０、…の中央部を狭持する第１ケース部材及び第２ケース部材が、セル５０、５０、…の中央で分割・連結され得る２つの部材により構成されていても良い。このようにすれば、第１ケース部材及び第２ケース部材の分割・連結部においても、熱膨張収縮差に起因する応力を分散することができるので、セル５０、５０、…の変形をより一層抑制することが可能になる。
【００８４】
本発明の燃料電池モジュールに関する上記説明では、シール部材としてのビードガスケットが第１ケース部材に加硫接着されている形態を例示したが、本発明の燃料電池モジュールは当該形態に限定されるものではない。ただし、シール部材が第１ケース部材に接着固定されている形態とすれば、燃料電池モジュールの組立作業時にシール部材が落下する等の事態を回避することができ、組立作業時の作業性を容易に向上させることができるので好ましい。
【００８５】
本発明の燃料電池モジュールに関する上記説明では、導電部材により構成される第１ケース部材及び絶縁部材により構成される第２ケース部材が、それぞれ、線熱膨張係数値の近い材料で構成される形態を例示したが、本発明の燃料電池モジュールは、当該形態に限定されるものではない。ただし、第１ケース部材及び第２ケース部材が、線熱膨張係数値が大きく異なる材料により構成されると、第１ケース部材の熱膨張収縮量と第２ケース部材の熱膨張収縮量との差が大きくなってケース部材が変形し、冷媒及び／又は水素のシール性等が低下する虞がある。そこで、冷媒及び／又は水素のシール性を維持する等の観点から、第１ケース部材及び第２ケース部材は、それぞれ、線熱膨張係数値の近い材料で構成されることが好ましい。
【００８６】
本発明の燃料電池モジュールにおいて、「導電部材」及び「絶縁部材」は、少なくとも−４０℃以上１２０℃以下の温度環境において使用可能であれば特に限定されるものではないが、平板型のＰＥＦＣ運転時の単セル内と同等の環境に耐え得る耐食性を有することが好ましい。「導電部材」の具体例としては、アルミニウム、銀、白金、金等に代表される金属等を挙げることができる。「絶縁部材」は、さらに、成形可能なものであれば特に限定されず、その具体例としては、エンジニアリングプラスチック、フェノール樹脂、ガラス繊維強化樹脂等を挙げることができる。
【００８７】
また、本発明の燃料電池モジュールにおいて、外部集電体と接触する外部電極板は、第２ケース部材側に備えられ、かつ、複数の燃料電池モジュールが積層された時に隣接する燃料電池モジュールの第１ケース部材と接触可能な形態で備えられていれば、その形態は特に限定されない。ここで、複数の燃料電池モジュールを積層してスタック形態の燃料電池（以下、「スタック」という。）とする場合、燃料電池モジュール間の接触抵抗を低減するために、スタックの両端側からは圧力が加えられる。それゆえ、当該圧力が加えられた状態において、外部電極板と第１ケース部材とが接触することにより複数の燃料電池モジュールを電気的に直列に接続可能とする観点から、外部電極板は、第２ケース部材からわずかに（例えば、５０〜１００μｍ程度）外側へはみ出す形態で備えられることが好ましい。さらに、複数の燃料電池モジュールを電気的に直列に接続可能とする観点からは、上記圧力が加えられた状態の単一の燃料電池モジュール内において、外部集電体と外部集電板とが接触した状態に維持されること、すなわち、外部集電板が燃料電池モジュールの外側へ脱離しないことが必要とされる。それゆえ、本発明の燃料電池モジュールでは、上記圧力が加えられた状態において、外部集電板が第２ケース部材に引っかかる形態で備えられることが好ましい。当該形態は、例えば、上記第１実施形態及び第２実施形態にかかる燃料電池モジュールのように、外部集電板が配置されるべき第２ケース部材の箇所に断面形状Ｔ字型の孔を形成するとともに、外部集電板の断面形状を上記孔と対応するＴ字型とした上で、第２ケース部材の上記孔に外部集電板を配置することにより、構成することができる。
【００８８】
また、本発明の燃料電池モジュールに関する上記説明では、内部に複数のセルを収容するケース部材が複数の部材からなる形態を例示したが、本発明の燃料電池モジュールは当該形態に限定されるものではなく、単一の部材からなるケース部材が備えられる形態とすることも可能である。かかる形態であっても、ケース部材に収容される複数のセルが、並列かつ一列に平面配置されていれば、セルの位置決め及び集電が容易になるので、容易に製造し得る燃料電池モジュールを提供することができる。ただし、より組み立て易い構造とする等の観点からは、複数の部材からなるケース部材が備えられる形態とすることが好ましい。
【００８９】
以上のように、本発明の燃料電池モジュールによれば、容易に製造することができるほか、集電の容易化を図ることができ、さらに、セルの位置決めを容易に行うことができる。それゆえ、別の観点から言えば、本発明の燃料電池モジュールは、チューブ型燃料電池セルを備える従来の燃料電池モジュールと比較して、容易に分解することができる。したがって、本発明の燃料電池モジュールによれば、修理性・交換性を向上させることも可能になる。
【００９０】
２．燃料電池及びこれを備える車両
２．１．第１実施形態
図１４は、第１実施形態にかかる本発明の燃料電池の形態例を示す側面図であり、積層された複数の燃料電池モジュールと、冷媒用配管及び水素用配管と、エンドプレートと、電極素子との配置を概略的に示している。図１４の直線矢印は、重力方向を示している。図１５は、第１実施形態にかかる本発明の燃料電池の形態例を示す上面図であり、積層された複数の燃料電池モジュールと、冷媒用配管及び水素用配管と、電極端子と、外部ケースとの配置を概略的に示している。図１５の点線矢印は、空気の流れ方向を示しており、図１５では、紙面に垂直な方向が重力方向である。図１４及び図１５において、図１〜図７と同様の構成を採る部位・部材には、図１〜図７にて使用した符号と同符号を付し、その説明を省略する。以下、図１〜図７、並びに、図１４及び図１５を参照しつつ、第１実施形態にかかる本発明の燃料電池について説明する。
【００９１】
第１実施形態にかかる本発明の燃料電池１０００（以下、「燃料電池１０００」ということがある。）は、電気的に直列に接続された複数の燃料電池モジュール１００、１００、…と、マニホールド一体型エンドプレート５０５（以下、「マニホールド５０５」という。）及びエンドプレート５０６と、電極素子６０１、６０２と、を備え、マニホールド５０５には、冷媒用配管５０１、５０２、及び、水素用配管５０３、５０４が接続されている。そして、複数の燃料電池モジュール１００、１００、…の積層方向両端側から、圧力付与手段（不図示）によって、燃料電池モジュール間の接触抵抗を低減させ得る圧力が付与されている。燃料電池１０００では、水素用配管５０３を介して供給された水素が、マニホールド５０５を介して、燃料電池モジュール１００、１００、…へと供給され、発電に利用される。そして、燃料電池モジュール１００、１００、…から排出された水素は、マニホールド５０５、及び、水素用配管５０４を介して回収される。一方、冷媒用配管５０１を介して供給された冷媒は、マニホールド５０５を介して燃料電池モジュール１００、１００、…へと供給され、燃料電池モジュール１００、１００、…から排出された冷媒は、マニホールド５０５、及び、冷媒用配管５０２を介して回収される。そして、電気的に直列に接続された燃料電池モジュール１００、１００、…の最も外側（図１４及び図１５の紙面左側）に位置する燃料電池モジュール１００に備えられる外部集電板５６、５６と電極素子６０１とが接続され、電極素子６０１が接続された上記燃料電池モジュール１００と反対側の最も外側（図１４及び図１５の紙面右側）に位置する燃料電池モジュール１００に備えられる第１ケース部材１０と、電極素子６０２とが接続されている。したがって、燃料電池１０００によれば、電極素子６０１及び電極素子６０２を介して電気エネルギーを取り出すことができる。
【００９２】
図１５に示すように、燃料電池１０００は、外部ケース部材７００を備え、当該外部ケース部材７００の中に、図１４で示した各部材が収容される。外部ケース部材７００には、塵や埃等を排除可能であるとともに空気を透過可能な透過膜７０１、７０１、…を配置可能な開口部が備えられ、透過膜７０１、７０１、…を通過した空気が、燃料電池モジュール１００、１００、…へと供給される。
【００９３】
このように、燃料電池１０００には、容易に製造することが可能な燃料電池１００、１００、…が備えられている。したがって、本発明によれば、容易に製造することが可能な燃料電池１０００を提供できる。
【００９４】
なお、第１実施形態にかかる本発明の燃料電池に関する上記説明では、燃料電池モジュール１００、１００、…が備えられる形態を例示したが、本発明の燃料電池は当該形態に限定されるものではなく、燃料電池モジュール２００、２００、…が備えられる形態のほか、燃料電池モジュール１００、１００、…、及び、燃料電池モジュール２００、２００、…が備えられる形態、さらには、中央部で分割・連結可能な部材からなる第１ケース部材及び第２ケース部材を有する本発明の燃料電池モジュールが備えられる形態とすることも可能である。上述のように、本発明の燃料電池モジュールは、容易に製造することができるので、燃料電池モジュール１００以外の本発明の燃料電池モジュールが備えられる形態であっても、容易に製造することが可能な燃料電池を提供できる。
【００９５】
また、第１実施形態にかかる本発明の燃料電池に関する上記説明では、燃料電池モジュール１００、１００、…が一列に積層される形態を例示したが、本発明の燃料電池は当該形態に限定されず、後述する図１７に示すように、２列以上に積層することも可能である。
【００９６】
２．２．第２実施形態
図１６及び図１７は、第２実施形態にかかる本発明の燃料電池に備えられる複数の燃料電池モジュールの形態例を示す正面図であり、図１６は、複数の燃料電池モジュールが拘束手段によって拘束される前の状態を、図１７は、複数の燃料電池モジュールが拘束手段によって拘束された後の状態を、それぞれ概略的に示している。図１８は、図１７におけるＸＶＩＩＩ−ＸＶＩＩＩ矢視図である。図１９は、拘束手段の形態例を示す概略図である。図２０は、車両に搭載される第２実施形態にかかる本発明の燃料電池の形態例を概略的に示す上面図であり、紙面下方が車両前方側である。図２１は、図２０におけるＸＸＩ−ＸＸＩ矢視図であり、直線矢印は重力方向を示している。図１６〜図２１において、図１〜図１５と同様の構成を採る部位・部材には、図１〜図１５にて使用した符号と同符号を付し、その説明を省略する。また、図２０及び図２１において、図１６〜図１９と同様の構成を採る部材には、図１６〜図１９にて使用した符号と同符号を付し、その説明を省略する。以下、図１〜図２１を参照しつつ、第２実施形態にかかる本発明の燃料電池について説明する。
【００９７】
図１６、図１７、及び図２０に示すように、第２実施形態にかかる本発明の燃料電池２０００（以下、「燃料電池２０００」ということがある。）は、燃料電池モジュール積層体１７１〜１７４を備え、燃料電池モジュール積層体１７１〜１７４は、複数の燃料電池モジュール１００、１００、…を備えている。燃料電池モジュール積層体１７１〜１７４の一端側には、エンドプレート１７５が備えられるとともに、他端側には、マニホールド一体型エンドプレート１７６が備えられ、マニホールド一体型エンドプレート１７６には、冷媒用配管５０１、５０２、及び、水素用配管５０３、５０４が接続されている。そして、燃料電池モジュール積層体１７１〜１７４、エンドプレート１７５、及び、マニホールド一体型エンドプレート１７６（以下、これらをまとめて「スタック構成部材」という。）の周囲に、拘束部材１７７が配置され、当該拘束部材１７７によって、スタック構成部材が拘束されている（図１７及び図１８参照）。
【００９８】
一方、図１７にα、β、γで示される箇所には、導電部材により構成される通電板（不図示）が備えられ、当該通電板を介して、燃料電池モジュール積層体１７１〜１７４を構成する全ての燃料電池モジュール１００、１００、…が、電気的に直列に接続されている。そして、燃料電池モジュール積層体１７１の一端側の燃料電池モジュール１００に備えられる外部集電板５６、５６（図５参照）と電極素子６０１とが接続され、燃料電池モジュール積層体１７４の一端側の燃料電池モジュール１００に備えられる第１ケース部材１０（図５参照）と電極素子６０２とが接続されている。したがって、燃料電池２０００によれば、電極素子６０１及び電極素子６０２を介して電気エネルギーを取り出すことができる。
【００９９】
上述のように、燃料電池２０００では、スタック構成部材が拘束部材１７７によって拘束され、燃料電池モジュール積層体１７１〜１７４は電気的に直列に接続されている。ここで、燃料電池モジュール間の接触抵抗を低減するためには、エンドプレート１７５及びマニホールド一体型エンドプレート１７６を介して、燃料電池モジュール積層体１７１〜１７４の積層方向に圧縮圧力を加えることが望まれるところ、燃料電池２０００によれば、拘束部材１７７を介して当該圧縮圧力を付与することができ、拘束部材１７７の拘束度合いを調整することで、燃料電池モジュール１００、１００、…へと加えられる圧縮圧力を調整することが可能になる。
【０１００】
燃料電池２０００において、拘束部材１７７は、スタック構成部材の周囲を拘束することで、各燃料電池モジュール１００、１００、…が脱落しないように保持可能なものであれば、その形態は特に限定されるものではない。拘束部材１７７は、例えば図１９に示すような、拘束体１７７ａとバンド部１７７ｂとを備える形態とすることができる。拘束部材１７７が図１９に示される形態である場合、バンド部１７７ｂの材料は、例えば、−４０℃〜１２０℃の温度環境において拘束部材１７７の上記機能を発揮させ得るものであれば特に限定されるものではない。バンド部１７７ｂを構成する材料の具体例としては、アルミニウム等に代表される金属や、各種樹脂等を挙げることができる。燃料電池２０００において、燃料電池モジュール間の接触抵抗を低減させ得る圧縮圧力を加えることが可能な拘束部材１７７とする観点からは、バンド部１７７ｂを高強度の材料により構成することが好ましい。当該高強度の材料の具体例としては、アルミニウム等に代表される金属や、ガラス繊維強化が施された樹脂等を挙げることができる。
【０１０１】
図２０及び図２１に示すように、燃料電池２０００は、拘束部材１７７によって拘束された複数の燃料電池モジュール１００、１００、…、エンドプレート１７５及びマニホールド一体型エンドプレート１７６、シール部材８０３、緊急遮断リレー８０４、８０４、サービスプラグ８０５、並びに、高電圧系配線８０６が、外部ケース部材８００に収容されている。外部ケース部材８００には、塵や埃等を排除可能であるとともに空気を透過可能な透過膜８０１、８０１、…を配置可能な開口部が備えられ、さらに燃料電池モジュール１００、１００、…へ空気を供給可能な空気供給手段としての電動ファン８０２、８０２が備えられている。
【０１０２】
燃料電池２０００が搭載された車両の運転が開始されることにより燃料電池２０００へと到達する走行風は、電動ファン８０２、８０２によって増幅され、増幅された走行風（空気）が燃料電池モジュール１００、１００、…へと供給される。燃料電池２０００において、増幅された空気の大部分は、燃料電池モジュール１００、１００、…へと供給される一方、一部の空気は、拘束部材１７７によって拘束されたスタック構成部材の周りを迂回してサービスプラグ８０５や高電圧系配線８０６等の高電圧系部品へと供給され、高電圧系部品を冷却するために利用される。ここで、電動ファン８０２、８０２は、燃料電池モジュール１００、１００、…へ多量の空気を供給可能とすることを主目的として備えられる部材であるため、電動ファン８０２、８０２によって増幅された空気の大部分が燃料電池モジュール１００、１００、…へと供給され、高電圧系部品へと供給される空気は残りの一部に留まることが好ましい。そこで、燃料電池２０００では、拘束部材１７７によって拘束されたスタック構成部材を迂回して高電圧系部品へと達する空気の量を一部に留めるため、外部ケース部材８００とスタック構成部材との間にシール部材８０３を配置している。このように、電動ファン８０２、８０２が外部ケース部材８００に備えられるとともに、外部ケース部材８００の内側にシール部材８０３が備えられる形態とすれば、走行風を燃料電池モジュール１００、１００、…へ効率良く供給することができるので、セル５０、５０、…の外側への空気の供給効率を向上させることができ、その結果、燃料電池２０００の発電効率を向上させることが可能になる。
【０１０３】
燃料電池２０００において、シール部材８０３は、上記機能を発揮可能な材料により構成されていれば、その構成材料は特に限定されるものではなく、シール部材８０３を構成し得る材料の具体例としては、フッ素ゴム、シリコーンゴム、エンジニアリングプラスチックに代表される樹脂等を挙げることができる。ここで、燃料電池２０００の運転時には、燃料電池モジュール１００、１００、…の内部で水が生成され、燃料電池モジュール１００、１００、…からは高湿度の空気が排出される。それゆえ、燃料電池２０００の運転時には、外部ケース８００の内部に水が溜まる虞があり、かかる水は、短絡の原因となり得る。したがって、燃料電池２０００の運転時における短絡を抑制する等の観点から、シール部材８０３は絶縁材料により構成することが好ましい。
【０１０４】
また、燃料電池２０００において、外部ケース部材８００を構成する材料は特に限定されるものではないが、燃料電池２０００の軽量化を可能とし、さらに、車両搭載時における剛性を容易に確保可能とする等の観点から、アルミニウム等に代表される軽金属や、ガラス繊維強化等を施した高強度の樹脂等により構成することが好ましい。
【０１０５】
なお、第２実施形態にかかる本発明の燃料電池に関する上記説明では、燃料電池モジュール１００、１００、…が備えられる形態を例示したが、本発明の燃料電池は当該形態に限定されるものではなく、燃料電池モジュール２００、２００、…が備えられる形態のほか、燃料電池モジュール１００、１００、…、及び、燃料電池モジュール２００、２００、…が備えられる形態、さらには、中央部で分割・連結可能な部材からなる第１ケース部材及び第２ケース部材を有する本発明の燃料電池モジュールが備えられる形態とすることも可能である。上述のように、本発明の燃料電池モジュールは、容易に製造することができるので、燃料電池モジュール１００以外の本発明の燃料電池モジュールが備えられる形態であっても、容易に製造することが可能な燃料電池を提供できる。
【０１０６】
また、本発明の燃料電池に関する上記説明では、マニホールド一体型エンドプレートが備えられる形態を例示したが、本発明の燃料電池は当該形態に限定されるものではなく、マニホールドとエンドプレートが別体に構成され、冷媒及び水素が互いに流入・流出可能なように連結される形態のマニホールド及びエンドプレートが備えられる形態とすることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１０７】
【図１】第１実施形態にかかる本発明の燃料電池モジュールの形態例を示す上面図である。
【図２】第１実施形態にかかる本発明の燃料電池モジュールの形態例を示す側面図である。
【図３】第１実施形態にかかる本発明の燃料電池モジュールの形態例を示す下面図である。
【図４】図１において点線で示した部位を一部省略して示す拡大図である。
【図５】図１のＸ−Ｘ断面を示す拡大図である。
【図６】図２のＹ−Ｙ断面図である。
【図７】第１実施形態にかかる本発明の燃料電池モジュールが積層された形態を示す断面図である。
【図８】第２実施形態にかかる本発明の燃料電池モジュールの形態例を示す上面図である。
【図９】第２実施形態にかかる本発明の燃料電池モジュールの形態例を示す側面図である。
【図１０】第２実施形態にかかる本発明の燃料電池モジュールの形態例を示す下面図である。
【図１１】図８のＺ−Ｚ断面を示す拡大図である。
【図１２】図１１にＣで示す部位を拡大して示す概略図である。
【図１３】第２実施形態にかかる本発明の燃料電池モジュールが積層された形態を示す断面図である。
【図１４】第１実施形態にかかる本発明の燃料電池の形態例を示す側面図である。
【図１５】第１実施形態にかかる本発明の燃料電池の形態例を示す上面図である。
【図１６】複数の燃料電池モジュールが拘束される前の形態例を示す正面図である。
【図１７】複数の燃料電池モジュールが拘束された後の形態例を示す正面図である。
【図１８】図１７におけるＸＶＩＩＩ−ＸＶＩＩＩ矢視図である。
【図１９】拘束手段の形態例を示す概略図である。
【図２０】第２実施形態にかかる本発明の燃料電池の形態例を概略的に示す上面図である。
【図２１】図２０におけるＸＸＩ−ＸＸＩ矢視図である。
【符号の説明】
【０１０８】
１０  第１ケース部材
１１、１２、１３  凹部
２０  第２ケース部材
２１、２２、２３  凹部
３１、３２  冷媒用マニホールド
３１ａ、３２ａ  冷媒流入口
３１ｂ、３２ｂ  冷媒流出口
３３、３４  水素用マニホールド
３３ａ、３４ａ  水素流入口
３３ｂ、３４ｂ  水素流出口
３５  空気流入口
４０  ビードガスケット（シール部材）
５０  チューブ型燃料電池セル
５１  ＭＥＡ
５２  内部集電体
５３  外部集電体
５４  反応ガス流路
５５  冷媒流路
５６  外部集電板
５７  絶縁シート
６１  第１ケース部材
６２  第２ケース部材
６３  第１端部ケース部材
６３ａ、６３ｂ  凹部
６３ｃ、６３ｄ  凹部
６３ｅ  嵌合爪
６３ｆ  隙間（許容部）
６４  第２端部ケース部材
６４ａ、６４ｂ  凹部
６４ｃ、６４ｄ  凹部
１００  燃料電池モジュール
１７１、１７２  燃料電池モジュール積層体
１７３、１７４  燃料電池モジュール積層体
１７５  エンドプレート
１７６  マニホールド一体型エンドプレート
１７７  拘束部材
１７７ａ  拘束体
１７７ｂ  バンド部
２００  燃料電池モジュール
５０１、５０２  冷媒用配管
５０３、５０４  水素用配管
５０５  マニホールド一体型エンドプレート
５０６  エンドプレート
６０１、６０２  電極素子
７００  外部ケース部材
７０１  透過膜
８００  外部ケース部材
８０１  透過膜
８０２  電動ファン（気体供給手段）
８０３  シール部材
８０４  緊急遮断リレー
８０５  サービスプラグ
８０６  高電圧系配線
１０００  燃料電池
２０００  燃料電池
【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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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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