(57)【要約】      （修正有）【課題】セルスタックを収納する収納容器の壁面に設けられる、貫通部材が挿通する孔部を効果的に封止することができる燃料電池モジュールを提供する。【解決手段】燃料電池モジュールは、複数の燃料電池セルを配列してなるセルスタックと、セルスタックを収納する収納容器と、収納容器の内部に一部が突出するように貫通している電流取出部材３０と、を備え、電流取出部材３０は、収納容器の外部に露出した電流取出部材３０の外周に嵌装される固定部材３２と、収納容器の外部に露出した電流取出部材３０の外周に嵌装され、固定部材３２を、電流取出部材３０の軸線Ｌ方向に押圧して、収納容器に取付けられる押圧部材３３とで、収納容器に取り付けられており、押圧部材３３は、固定部材３２側に向かって大径となる円錐台状の内周面３３ｃを有しており、内周面３３ｃが、固定部材３２に当接している。【選択図】図４
0003207885.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
複数の燃料電池セルを配列してなるセルスタックと、
前記セルスタックを収納する収納容器と、
前記収納容器の内部に一部が突出するように貫通している貫通部材と、を備え、
前記貫通部材は、
前記収納容器の外部に露出した前記貫通部材の外周に嵌装される固定部材と、
前記収納容器の外部に露出した前記貫通部材の外周に嵌装され、前記固定部材を、前記貫通部材の軸線方向に押圧して、前記収納容器に取付けられる押圧部材とで、前記収納容器に取り付けられており、
前記押圧部材は、前記固定部材側に向かって大径となる円錐台状の内周面を有しており、該内周面が、前記固定部材に当接していることを特徴とする燃料電池モジュール。
【請求項２】
複数の燃料電池セルを配列してなるセルスタックと、
前記セルスタックを収納する収納容器と、
前記収納容器の内部に一部が突出するように貫通している貫通部材と、を備え、
前記貫通部材は、
前記収納容器の外部に露出した前記貫通部材の外周に嵌装される固定部材と、
前記収納容器の外部に露出した前記貫通部材の外周に嵌装され、前記固定部材を、前記貫通部材の軸線方向に押圧して、前記収納容器に取付けられる押圧部材とで、前記収納容器に取り付けられており、
該収納容器は、前記固定部材側に向かって大径となる円錐台状の内周面を有しており、該内周面が、前記固定部材に当接していることを特徴とする燃料電池モジュール。
【請求項３】
複数の燃料電池セルを配列してなるセルスタックと、
前記セルスタックを収納する収納容器と、
前記収納容器の内部に一部が突出するように貫通している貫通部材と、を備え、
前記貫通部材は、
前記収納容器の外部に露出した前記貫通部材の外周に嵌装される固定部材と、
前記収納容器の外部に露出した前記貫通部材の外周に嵌装され、前記固定部材を、前記貫通部材の軸線方向に押圧して、前記収納容器に取付けられる押圧部材とで、前記収納容器に取り付けられており、
前記押圧部材は、前記固定部材側に向かって大径となる円錐台状の内周面を有しており、
該内周面が、前記固定部材に当接しており、
前記収納容器は、前記固定部材側に向かって大径となる円錐台状の内周面を有しており、該内周面が、前記固定部材に当接していることを特徴とする燃料電池モジュール。
【請求項４】
前記固定部材は、無機繊維素材で構成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の燃料電池モジュール。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１つに記載の燃料電池モジュールと、該燃電池モジュールを作動させるための補機と、前記燃料電池モジュールおよび前記補機を収納する外装ケースとを備えることを特徴とする燃料電池装置。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、燃料電池モジュールおよび燃料電池装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、次世代エネルギーとして、燃料ガス（水素含有ガス）と空気（酸素含有ガス）とを用いて電力を得ることができる燃料電池セルを備えるセルスタック装置が収納容器内に収納してなる燃料電池モジュールや燃料電池モジュールを外装ケース内に収納してなる燃料電池装置が種々提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
このような燃料電池モジュールにおいては、収納容器を貫通して内部に突出する、電流取り出し部材、着火ヒータ、熱電対、さらにはガス供給管等の配管である貫通部材が設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−２８０９９号公報
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００５】
このような燃料電池モジュールでは、貫通部材を収納容器の壁面に固定する際に、貫通部材が収納容器を貫通する部分（孔部）は内部のガスが漏れないように気密性を保つ必要がある。
【０００６】
本考案の目的は、セルスタックを収納する収納容器の壁面に設けられる、貫通部材が挿通された孔部を効果的に封止し、気密性を保つことができる燃料電池モジュールおよび燃料電池装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本考案の燃料電池モジュールは、複数の燃料電池セルを配列してなるセルスタックと、
前記セルスタックを収納する収納容器と、
前記収納容器の内部に一部が突出するように貫通している貫通部材と、を備え、
前記貫通部材は、
前記収納容器の外部に露出した前記貫通部材の外周に嵌装される固定部材と、
前記収納容器の外部に露出した前記貫通部材の外周に嵌装され、前記固定部材を、前記貫通部材の軸線方向に押圧して、前記収納容器に取付けられる押圧部材とで、前記収納容器に取り付けられており、
前記押圧部材は、前記固定部材側に向かって大径となる円錐台状の内周面を有しており、該内周面が、前記固定部材に当接している。
【０００８】
また、本考案の燃料電池モジュールは、複数の燃料電池セルを配列してなるセルスタックと、
前記セルスタックを収納する収納容器と、
前記収納容器の内部に一部が突出するように貫通している貫通部材と、を備え、
前記貫通部材は、
前記収納容器の外部に露出した前記貫通部材の外周に嵌装される固定部材と、
前記収納容器の外部に露出した前記貫通部材の外周に嵌装され、前記固定部材を、前記貫通部材の軸線方向に押圧して、前記収納容器に取付けられる押圧部材とで、前記収納容器に取り付けられており、
該収納容器は、前記固定部材側に向かって大径となる円錐台状の内周面を有しており、該内周面が、前記固定部材に当接している。
【０００９】
また、本考案の燃料電池モジュールは、複数の燃料電池セルを配列してなるセルスタックと、
前記セルスタックを収納する収納容器と、
前記収納容器の内部に一部が突出するように貫通している貫通部材と、を備え、
前記貫通部材は、
前記収納容器の外部に露出した前記貫通部材の外周に嵌装される固定部材と、
前記収納容器の外部に露出した前記貫通部材の外周に嵌装され、前記固定部材を、前記貫通部材の軸線方向に押圧して、前記収納容器に取付けられる押圧部材とで、前記収納容器に取り付けられており、
前記押圧部材は、前記固定部材側に向かって大径となる円錐台状の内周面を有しており、
該内周面が、前記固定部材に当接しており、
前記収納容器は、前記固定部材側に向かって大径となる円錐台状の内周面を有しており、該内周面が、前記固定部材に当接している。
【００１０】
また、本考案の燃料電池装置は、上記燃料電池モジュールと、該燃電池モジュールを作動させるための補機と、前記燃料電池モジュールおよび前記補機を収納する外装ケースとを備える。
【考案の効果】
【００１１】
本考案の燃料電池モジュールによれば、貫通部材が挿通された孔部を効果的に封止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１実施形態に係る燃料電池モジュールの一例を示す分解斜視図である。
【図２】貫通部材を収納容器に取付けるための部品構成を示す分解斜視図である。
【図３】貫通部材の取付け部の斜視図である。
【図４】貫通部材の取付け部の断面図である。
【図５】第２実施形態に係る貫通部材の取付け部の断面図である。
【図６】第３実施形態に係る貫通部材の取付け部の断面図である。
【図７】本実施形態の燃料電池装置の一例を示す透過斜視図である。
【考案を実施するための形態】
【００１３】
図１は、第１実施形態に係る燃料電池モジュール１の一例を示す分解斜視図である。セルスタック装置１０は、内部を燃料ガスが一端から他端に流通するガス流路を有する中空平板型の柱状の燃料電池セル３を立設させた状態で一列に配列し、配列方向に隣接する燃料電池セル３間が導電部材を介して電気的に直列に接続されている。そして、燃料電池セル３の下端を絶縁性接着材でマニホールド９に固定してなる一列のセルスタック４が配設されている。なお、燃料電池セル３としては、例えば円筒型、横縞型、平板型等各種の燃料電池セルが適用できる。
【００１４】
セルスタック４の上方には、燃料電池セル３に供給する燃料ガスを生成するための改質器１８が配置されてセルスタック装置１０とされ、収納容器２内に収納されている。
【００１５】
改質器１８は、原燃料供給管を介して供給される天然ガスや灯油等の原燃料を改質して燃料ガスを生成する。なお、改質器１８は、改質効率のよい改質反応である水蒸気改質を行うことができる構造とすることが好ましく、水を気化させるための気化部１８ａと、原燃料を燃料ガスに改質するための改質触媒が配置された改質部１８ｂとを備えている。酸素含有ガス導入板２７は、セルスタック４に酸素含有ガスである空気を供給する。
【００１６】
収納容器２は、一面が開口した箱体２１と、箱体２１の開口２１ａを塞ぐ蓋体２２とからなる。本実施形態では、箱体２１は、直方体形状であり、直方体の６面のうち、最も面積の大きな一対の面の一方の面が開口している。開口２１ａに対向する他方の面が、箱体２１の底面２１ｂであり、その他の４つの面が箱体２１の側面である。
【００１７】
燃料電池モジュール１は、その動作時において、セルスタック４の下方にマニホールド９が位置し、セルスタック４の上方に改質器１８が位置する。セルスタック４の燃料電池セル３の配列方向側から見たとき、箱体２１の開口２１ａと底面２１ｂとは、それぞれ左右方向、すなわち側方に位置する。また、蓋体２２は、開口２１ａを塞ぐので、動作時には、蓋体２２と底面２１ｂとが、それぞれ側方に位置することになる。
【００１８】
本実施形態の燃料電池モジュール１においては、改質器１８とセルスタック４（燃料電池セル３）との間に不図示の燃焼部が設けられており、燃料電池セル３において発電に使用されなかった燃料ガスを燃焼させることにより、改質器１８の温度、収納容器２内の温度を効率よく上昇させることができる。
【００１９】
図２は、貫通部材３０を収納容器２に取付けるための部品構成を示す分解斜視図であり、図３は、貫通部材３０の取付け部の斜視図である。図４は、貫通部材３０の取付け部の断面図である。
【００２０】
本実施形態では、貫通部材の一例として電流取出部材３０を用いて説明する。図２〜図４に示すように、電流取出部材３０は、箱体２１の側面２１ｅに設けられた孔部３１を貫通するように配設される。電流取出部材３０は、セルスタック４から電流を外部に取り出すためのものであり、丸棒状に形成され、金属製の芯材３０ａが碍子３０ｂで覆われている。
【００２１】
孔部３１を貫通した電流取出部材３０の一部は、箱体２１の内部（図４の紙面に向かって左側）に突出している。また図１に示すように、セルスタック４の端部には、セルスタック４（燃料電池セル３）の発電により生じた電気を集電して外部に引き出すための、接続端部３ａを有する端部導電部材５が配置されている。そして、箱体２１の内部に突出した電流取出部材３０の芯材３０ａの一端部は、接続端部３ａに電気的に接続される。
【００２２】
収納容器２の外部に露出した電流取出部材３０の外周には、固定部材３２および押圧部材３３が嵌装される。固定部材３２は、孔部３１と電流取出部材３０との隙間を封止して気密性を保持する機能を有する。燃料電池モジュール１の動作時に、箱体２１内部の温度上昇によって、側面２１ｅが高温となるため、固定部材３２は耐熱性に優れる無機繊維素材、たとえば、セラミックファイバー、グラスウール、ロックウールなどを用いて形成される。中でもセラミックファイバーは、耐熱温度が高いため、本実施形態においては固定部材３２としてセラミックファイバーを用いている。これにより、固定部材３２を電流取出部材３０の軸線Ｌ方向に押圧した際に、セラミックファイバーが弾性変形し、電流取出部材３０が挿通された孔部３１を効果的に封止することができる。固定部材３２は、電流取出部材３０が挿通可能な孔部が中央に設けられた円環状であり、一方側の端面３２ｂが箱体２１の側面２１ｅに対向し、他方側の端面３２ｃが押圧部材３３に対向するように、嵌装される。例えば、図２に示す例では、固定部材３２が１個の例を示したが、固定部材３２の数は、孔部３１と電流取出部材３０との隙間を封止して高い気密性を保持するために２個や３個等の複数個にしてもよい。
【００２３】
押圧部材３３は、たとえば金属をプレス加工して形成される。押圧部材３３は、電流取出部材３０が挿通可能な孔部３３ａが中央に設けられており、孔部３３ａの周縁に、固定部材３２の他方側の端面３２ｃに向かって大径となる円錐台状の内周面３３ｃを有している。この内周面３３ｃが、固定部材３２の他方側の端面３２ｃの外周部に当接可能に嵌装される。押圧部材３３は、側面２１ｅとの間にライナー３４を設置した状態で側面２１ｅにねじ止めされる。ライナー３４は、ねじ止め孔の気密を保持するために設けられるものであって、固定部材３２と同様に無機繊維素材から構成される。
【００２４】
押圧部材３３が側面２１ｅにねじ止めされると、押圧部材３３の円錐台状の内周面３３ｃが、固定部材３２の他方側の端面３２ｃの外周部に当接して、固定部材３２は電流取出部材３０の軸線Ｌ方向に押圧されて弾性変形する。これにより固定部材３２の一方側の端面３２ｂが、孔部３１と電流取出部材３０との隙間を塞ぎ、固定部材３２の内周面３２ａが、電流取出部材３０の外周面３０ｃに圧接する。
【００２５】
また、押圧部材３３と固定部材３２とが当接する内周面３３ｃは円錐台状になっているため、この部分においては軸線Ｌに対して斜めの押圧力が作用する。図４の矢印Ｐ１はこの押圧力の向きを示している。この押圧力は固定部材３２の内周面３２ａが電流取出部材３０の外周面３０ｃに圧接する圧接力を強める方向に働くことになる。そのため、固定部材３２を電流取り出し部材３０の外周面３０ｃに密着させることができ、電流取出部材３０が貫通した孔部３１の隙間を効果的に封止することができる。
【００２６】
本実施形態では、貫通部材の一例として、芯材３０ａの外周が碍子３０ｂで覆われた電流取出部材３０について説明したが、これに限定されるものではなく、たとえば熱電対や着火ヒータ、さらにはガスを供給する配管等も貫通部材である。
【００２７】
図５は、第２実施形態に係る貫通部材（電流取出部材）３０の取付け部の断面図である。第１実施形態の説明と重複する部分の説明は省略し、同一の参照符を用いる。本実施形態において、箱体２１の側面２１ｅは、固定部材３２の一方側の端面３２ｂに向かって大径となる円錐台状の内周面４１を有している。押圧部材４２は、電流取出部材３０が挿通可能な孔部４２ａが中央に設けられており、孔部４２ａの周縁には、固定部材３２の他方側の端面３２ｃに対向し、固定部材３２の他方側の端面３２ｃに当接可能な平面状の当接面４２ｂを有している。
【００２８】
押圧部材４２が側面２１ｅにねじ止めされると、押圧部材４２の平面状の当接面４２ｂが、固定部材３２の他方側の端面３２ｃに当接する。さらに、固定部材３２は、一方側の端面３２ｂの外周部が、側面２１ｅに設けられた円錐台状の内周面４１に当接されて、電流取出部材３０の軸線Ｌ方向に押圧されて弾性変形する。これにより固定部材３２の一方側の端面３２ｂが、孔部４４と電流取出部材３０との隙間を塞ぎ、固定部材３２の内周面３２ａが、電流取出部材３０の外周面３０ｃに圧接する。
【００２９】
また、箱体２１の側面２１ｅと固定部材３２とが当接する内周面４１は円錐台状になっているため、この部分においては軸線Ｌに対して斜めの押圧力が作用する。図５の矢印Ｐ２はこの押圧力の向きを示している。この押圧力は固定部材３２の内周面３２ａが電流取出部材３０の外周面３０ｃに圧接する圧接力を強める方向に働くことになる。そのため、固定部材３２を電流取り出し部材３０の外周面３０ｃに密着させることができ、電流取出部材３０が貫通した孔部４４の隙間を効果的に封止することができる。
【００３０】
図６は、第３実施形態に係る貫通部材（電流取出部材）３０の取付け部の断面図である。第１実施形態または第２実施形態の説明と重複する部分についての説明は省略し、同一の参照符を用いる。
【００３１】
本実施形態においては、押圧部材３３が、固定部材３２側に向かって大径となる円錐台状の内周面３３ｃを有しており、さらに、箱体２１の側面２１ｅが、固定部材３２側に向かって大径となる円錐台状の内周面４１を有している。
【００３２】
押圧部材３３が側面２１ｅにねじ止めされると、押圧部材３３の円錐台状の内周面３３ｃが、固定部材３２の他方側の端面３２ｃの外周部に当接し、側面２１ｅの円錐台状の内周面４１が、固定部材３２の一方側の端面３２ｂの外周部に当接して、固定部材３２は電流取出部材３０の軸線Ｌ方向に押圧されて弾性変形する。これにより固定部材３２の一方側の端面３２ｂが、孔部４４と電流取出部材３０との隙間を塞ぎ、固定部材３２の内周面３２ａが、電流取出部材３０の外周面３０ｃに圧接する。
【００３３】
押圧部材３３と固定部材３２とが当接する内周面３３ｃおよび、箱体２１の側面２１ｅと固定部材３２とが当接する内周面４１はそれぞれ円錐台状になっているため、この部分においては軸線Ｌに対して斜めの押圧力が作用する。図６の矢印Ｐ３はこの押圧力の向きを示している。この押圧力は固定部材３２の内周面３２ａが電流取出部材３０の外周面３０ｃに圧接する圧接力を強める方向に働くことになり、本実施形態においては、固定部材３３は、押圧部材３３と側面２１ｅの双方から軸線Ｌに対して斜めの押圧力が作用する。そのため、固定部材３２を電流取り出し部材３０の外周面３０ｃにより一層密着させることができ、電流取出部材３０が貫通した孔部４４の隙間を効果的に封止することができる。
【００３４】
図７に示す燃料電池装置４５は、支柱４６と外装板４７とから構成される外装ケース内を仕切板４８により上下に区画し、その上方側を上述した燃料電池モジュール１を収納するモジュール収納室４９とし、下方側を燃料電池モジュール１を動作させるための補機類を収納する補機収納室５０として構成されている。なお、補機収納室５０に収納する補機類は省略して示している。
また、仕切板４８には、補機収納室５０の空気をモジュール収納室４９側に流すための空気流通口５１が設けられており、モジュール収納室４９を構成する外装板４７の一部に、モジュール収納室４９内の空気を排気するための排気口５２が設けられている。
このような燃料電池装置４５においては、上述したように、耐久性が向上した燃料電池モジュール１をモジュール収納室４９に収納して構成されることにより、耐久性が向上した燃料電池装置４５とすることができる。
【符号の説明】
【００３５】
１  燃料電池モジュール
２  収納容器
３  燃料電池セル
４  セルスタック
３０  貫通部材（電流取出部材）
３２  固定部材
３３，４２，  押圧部材
３３ｃ，４１  内周面
４５  燃料電池装置
【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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