(57)【要約】  本発明は、断熱性容器（１２〜３８）と、この容器（１２〜３８）に配置される少なくとも１つの高温燃料電池システム構成要素（４０）であって、第１の材料から製造された少なくとも１つの絶縁層（２４〜３０）によって囲まれる高温燃料電池システム構成要素と、を備えるデバイス（１０）に関する。テンションデバイスは絶縁層に作用する。本発明によれば、テンションデバイスは、第２の材料から製造される１つ以上のプレート型要素（３２〜３８）を備え、これらの要素は、絶縁層に作用し、容器ハウジング（１２〜２２）に支持される。前記要素は、圧力が適用されるときに弾性的に変形でき、この圧力では、第１の材料は変形できない。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
デバイス（１０）であって、断熱性レセプタクル（１２〜３８）と、該レセプタクル（１２〜３８）に配置された、第１の材料の少なくとも１つの絶縁層（２４〜３０）によって囲まれた少なくとも１つの高温燃料電池システム構成要素（４０）と、前記絶縁層に作用する挟持手段とを備えたデバイス（１０）において、
前記挟持手段が、レセプタクルハウジング（１２〜２２）によって支持されかつ前記絶縁層（２４〜３０）に作用する１つ以上のプレート状要素（３２〜３８）を備え、前記プレート状要素が、ある接触圧で弾性変形可能な第２の材料から製造され、前記接触圧では前記第１の材料が変形可能でないことを特徴とするデバイス（１０）。
【請求項２】
高温燃料電池システム構成要素、すなわち、高温燃料電池スタック（４０）、改質器（４２）、バーナ（４４）、制御装置（４６）の少なくとも１つが前記レセプタクル（１２〜３８）に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のデバイス（１０）。
【請求項３】
前記絶縁層（２４〜３０）が、前記高温燃料電池システム構成要素（４０）の好ましい膨張方向（５０）に移動可能な絶縁層カバー（３０）を備えていることを特徴とする請求項１または２に記載のデバイス（１０）。
【請求項４】
前記デバイスが、前記高温燃料電池システム構成要素（４０）の１つ以上の供給ライン（４８）が案内される少なくとも１つの開口（５２〜５８）を備えていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のデバイス（１０）。
【請求項５】
前記少なくとも１つの開口（４８）が、前記絶縁層カバー（３０）の反対側の絶縁層（２４〜３０）の側面に設けられていることを特徴とする、請求項３または４に記載のデバイス（１０）。
【請求項６】
前記第１の材料が微孔性の絶縁体であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のデバイス（１０）。
【請求項７】
前記接触圧が１Ｎ／ｍｍ２未満である場合、前記第１の材料が変形しないことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のデバイス（１０）。
【請求項８】
前記第２の材料が、ゴム、特にセルラーゴム材料、またはポリウレタン、特に発泡ポリウレタンを含んでいることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載のデバイス（１０）。
【請求項９】
前記第２の材料が、１１０ｇ／ｄｍ３〜１５０ｇ／ｄｍ３の範囲の密度を有することを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載のデバイス（１０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱絶縁レセプタクルと、このレセプタクルに配置された、第１の材料の少なくとも１つの絶縁層によって囲まれた少なくとも１つの高温燃料電池システム構成要素と、絶縁層に作用する挟持手段とを備えるデバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、固体酸化物型燃料電池（ＳＯＦＣ）システムと関連して、規定の挟持力の下で燃料電池スタックを製造することが知られている。燃料電池スタックのために意図されたシステムにおいて燃料電池スタックの製造、格納および取付けを行う間に使用される挟持力は、特に、最後の挟持力が付与されると取り除くことができる一時的な挟持力であり得る。特許文献１に記載のように、この最後の挟持力を加えることができ、この特許は、高温燃料電池スタックを囲む、より詳しくは挟持フレームおよびテンションロッドの形態の絶縁体の外側に最後の挟持力を付与することを教示している。このようなクランプシステムの欠点は、比較的嵩張りかつ高価であると同時に、その重量である。この問題に加えて、圧力および高温にさらされるときに高温絶縁材の収縮が生じ、この絶縁体の収縮が亀裂をもたらすことがあるので、絶縁特性の劣化をもたらす可能性がある。燃料電池システムの複数の構成要素が高温ボックスに共に収容される場合、この問題はまた重要であるかもしれない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】独国特許第１０３０８３８２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、前述の問題が回避されるかまたは少なくとも軽減されるように、特に高温燃料電池スタックの挟持および絶縁に関して包括的なデバイスを洗練することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この目的は、請求項１の特徴によって達成される。
【０００６】
本発明の有利な態様および他の実施形態が、従属請求項に記載されている。
【０００７】
本発明によるデバイスは、挟持手段が、レセプタクルハウジングによって支持されかつ絶縁層に作用する１つ以上のプレート状要素を備え、プレート状要素が、ある接触圧で弾性変形可能な第２の材料から製造され、この接触圧では第１の材料が変形可能でないという点において、包括的な従来技術を洗練したものである。絶縁層を形成する第１の材料と比較した第２の材料の可撓性により、今や、圧力および高温の下で生じる可能性があるような絶縁体の縮小によって引き起こされる亀裂の発生に対処することができる。このように、今や、これにより、高温燃料電池システム構成要素の耐久性のある絶縁材が制限なく提供される。さらに、第２の材料の予め規定された圧縮により、高温燃料電池システム構成要素に対し規定の挟持力を及ぼすことができる。
【０００８】
本発明の範囲において、今や、特に、次の高温燃料電池システム構成要素、すなわち、高温燃料電池スタック、改質器、バーナ、制御装置の少なくとも１つがレセプタクルに配置されることが可能である。この構成では、高温燃料電池スタックは運転中に絶縁かつ挟持される必要があるので、少なくとも高温燃料電池スタックがレセプタクルに収容される場合、特に有利である。しかし、それに追加してまたはその代わりに、まさに、完全にまたは部分的に絶縁材の中に燃焼ガスを発生するために使用される改質器を配置することができ、この場合、挟持力は改質器の配置に役立つことができる。同様のことがバーナ、例えば、アフターバーナに当てはまる。制御装置の収容に関連して、電子構成要素の許容可能な動作温度を超えないように、制御装置を絶縁層の外側に配置することが有利であり得る。この場合、絶縁層と第２の材料との間に、ならびに第２の材料とレセプタクルハウジングとの間に制御装置を配置することができる。必要な場合、制御装置の少なくとも一部分を装着するために、開口を第１および／または第２の材料に設けてもよい。
【０００９】
特に高温燃料電池スタックの収容に関し、絶縁層が、高温燃料電池システム構成要素の好ましい膨張方向に移動可能な絶縁層カバーを備えることが特に有利であると考えられる。高温燃料電池スタックの場合、その好ましい膨張方向は積層方向にある。この場合、絶縁層カバーが絶縁層のカップ形状部分内の高温燃料電池スタックのレベルの変化と共に上下に移動することができるように、絶縁層カバーがカップの内周と接触してカップ内に配置されるように、絶縁層をカップ形状に有利に構成することが可能である。
【００１０】
本発明によるデバイスの同様に好ましい別の実施形態は、高温燃料電池システム構成要素の１つ以上の供給ラインが案内される少なくとも１つの開口を提供する。高温燃料電池スタックを参照すると、供給ラインは、例えば、アノードガス供給装置または排気導管ならびにカソードガス供給装置または排気導管であり得るが、これに対し、改質器に関しては、燃料および空気導管ならびに少なくとも１つの燃料ガス排気導管が考慮される。バーナの場合、燃料供給装置を設けること、同様にデバイスからガスを排出することが必要であり得る。
【００１１】
上述のことに関連して、少なくとも１つの開口を絶縁層カバーの反対側の絶縁層の側面に配置するように意図することが特に有利であると考えられる。例えば、高温燃料電池スタックの場合、供給ラインは、好ましい膨張方向がベースプレートに対し直角に延びるように、高温燃料電池スタックのベースプレートに配置することができる。
【００１２】
本発明の範囲において、第１の材料が微孔性の絶縁体である場合、特に有利であると考えられる。代わりに、まさに、Ａｌ２Ｏ３ベースの高温絶縁プレートを使用することが可能であろう。
【００１３】
さらに、接触圧が１Ｎ／ｍｍ２未満である場合、第１の材料が変形せず、このように、第２の材料によって発生される必要な挟持力を第１の材料を介して高温燃料電池システム構成要素に完全に伝達できることが特に有利であると考えられる。
【００１４】
本発明の好ましい形態では、第２の材料が、ゴム、特にセルラーゴム材料、またはポリウレタン、特に発泡ポリウレタンを含むことが意図される。
【００１５】
この場合、特に、第２の材料が１１０ｇ／ｄｍ３〜１５０ｇ／ｄｍ３の範囲の密度を有することが有利であるとさらに考えられ、例えば、約１３０ｇ／ｄｍ３の密度を有するセルラーゴム材料で優れた結果が達成されている。
【００１６】
今や、本発明により、例えば、特許文献１に記載のように微孔性の絶縁体で燃料電池スタックを絶縁することができる。燃料電池スタックの上方の絶縁材は、燃料電池スタックのすべての伸長を受け入れるように移動可能に構成されることが好ましい。さらに、絶縁材は、セルラーゴム（例えば密度１３０ｇ／ｄｍ３）または発泡ポリウレタン内に包装される。セルラーゴムまたは発泡ポリウレタンは、側面においてそれぞれ頂部および底部に溶接された特に薄板から成るレセプタクルハウジングを用いて予め規定された挟持力を受ける。
【００１７】
次に、一例として対応する図面を参照して本発明の実施例について詳述する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明によるデバイスの一実施形態の概略斜視図であり、その前側はデバイスの構造を示すために部分的に取り除かれている。
【図２】特にデバイスの下側を示している図１に示したようなデバイスの概略斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
各図を参照すると、デバイス１０が、少なくとも１つの高温燃料電池システム構成要素が配置される断熱性レセプタクルを備えることが示されている。レセプタクルは、互いに溶接された６つの薄板パネル１２〜２２によって形成されたハウジングを備える。前部薄板パネル１６は、デバイス１０の内側構造を示すために部分的に切り取られて示されている。ハウジング１２〜２２内に、高温燃料電池スタック４０が収容され、その積層方向は同時に膨張方向５０である。高温燃料電池スタック４０は、特にアノードガス供給装置と排気管ならびにカソードガス供給装置と排気管を備える供給ライン４８に接続されている。供給ライン４８は、下方薄板パネル２２の開口５２〜５８を通して外側に案内される。同様に、デバイス１０はまた、対応する破線ボックスによって示されるように、改質器４２および／またはバーナ４４および／または制御装置４６を収納することが可能である。高温燃料電池スタック４０は、微孔性の絶縁体から製造された絶縁層２４〜３０によって囲まれる。この絶縁層２４〜３０は、さもなければカップ形状に構成された絶縁体内で高温燃料電池スタック４０の膨張方向５０に上下に自由に移動できる絶縁層カバー３０を備える。絶縁体が、当然、高温燃料電池スタック４０を完全に囲み、すなわち、デバイス１０の構造を単純に示すために絶縁体の前側が切り開かれていることが認識されるであろう。絶縁層２４〜３０を形成する微孔性の絶縁体は、接触圧が１Ｎ／ｍｍ２未満である場合に第１の材料が変形しないように設計される。これにより、絶縁層２４〜３０に作用するプレート状の第２の材料の要素３２〜３８を用いて、高温燃料電池スタックを挟持することができ、第２の材料は、絶縁層２４〜３０を形成する微孔性の絶縁体が変形できない接触圧で弾性変形できる。図示した例では、第２の材料は、１３０ｇ／ｄｍ３の密度を有するセルラーゴムを含む。レセプタクルハウジング１２〜２２によって支持されたセルラーゴムは、高温燃料電池スタック４０を挟持するために必要な力を膨張方向５０に推進するのみならず、絶縁層２４〜３０を形成する材料の収縮による亀裂が安全に回避されるように、絶縁層２４〜３０に作用する。絶縁層の下方部分２６にまた下方パネル３４に、開口５２〜５８と整列して開口を設ける必要があることが認識され、理想的には絶縁体、および好ましくは対応するセルラーゴムプレート３４も、この領域の絶縁材の亀裂を回避するために、供給ライン４８と密接に接触している。
【００２０】
上記の説明において、図面に開示しかつ請求したような本発明の特徴は、それ自体でまたは任意の組み合わせで本発明を達成するのに最も重要なものであり得ることが理解される。
【符号の説明】
【００２１】
１０  デバイス
１２  ハウジング薄板パネル
１４  ハウジング薄板パネル
１６  ハウジング薄板パネル
１８  ハウジング薄板パネル
２０  ハウジング薄板パネル
２２  ハウジング薄板パネル
２４  絶縁層壁部
２６  絶縁層壁部
２８  絶縁層壁部
３０  絶縁層カバー
３２  プレート状要素
３４  プレート状要素
３６  プレート状要素
３８  プレート状要素
４０  高温燃料電池スタック
４２  改質器
４４  バーナ
４６  制御装置
４８  供給ライン
５０  膨張方向
５２  開口
５４  開口
５６  開口
５８  開口
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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