(57)【要約】  【課題】  長期間安定して発電を行なうことができる燃料電池装置を提供する。  【解決手段】  燃料電池セル３を複数個配列して電気的に接続してなるセルスタック５と、燃料電池セル３の電圧を測定するための電圧測定手段３９と、セルスタック５における燃料電池セル３の電気的接続を変更する切り替え手段４１とを備えることにより、切り替え手段４１を作動させて、不具合の生じた燃料電池セル３以外の燃料電池セル３を電気的に接続することで、長期間安定して発電を行なうことができる。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池セルを複数個配列して電気的に接続してなるセルスタックと、前記燃料電池セルの電圧を測定するための電圧測定手段と、前記セルスタックにおける前記燃料電池セルの電気的接続を変更する切り替え手段とを備えることを特徴とする燃料電池装置。
【請求項２】
前記燃料電池セルは、内部を反応ガスが流れるとともに、第１発電部と、該第１発電部と間をあけて、かつ前記反応ガスの導出側に配置された第２発電部とを備え、前記電圧測定手段が前記第２発電部に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池装置。
【請求項３】
前記電圧測定手段により測定された前記燃料電池セルの電圧が所定の値を下回った場合に、電圧が所定の値を下回った前記燃料電池セル以外の前記燃料電池セルを電気的に接続するように前記切り替え手段の動作を制御する制御手段を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の燃料電池装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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の複数個を電気的に直列に接続してなるセルスタックを備える燃料電池装置が種々提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−５９３７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような燃料電池装置においては、セルスタックが、複数個の燃料電池セルを電気的に直列に接続していることから、セルスタックを構成する１つもしくは複数の燃料電池セルに破損等の不具合を生じた場合に、セルスタック全体の電圧が低下する、もしくは発電を行なうことが困難となる場合があった。
【０００５】
それゆえ、本発明は、セルスタックを構成する燃料電池セルに不具合が生じた場合でも、継続して発電を行うことができ、長期間安定して発電を行なうことができる燃料電池装置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】
【０００６】
本発明の燃料電池装置は、燃料電池セルを複数個配列して電気的に接続してなるセルスタックと、前記燃料電池セルの電圧を測定するための電圧測定手段と、前記セルスタックにおける前記燃料電池セルの電気的接続を変更する切り替え手段とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の燃料電池装置は、電圧測定手段により測定された電圧の値に基づいて、燃料電池セルの電気的接続を変更することができることから、燃料電池セルに不具合が生じた場合に、不具合の生じた燃料電池セル以外の燃料電池セルを電気的に接続することで、継続して発電を行なうことができ、長期間安定して発電を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】燃料電池モジュールの一例を示す外観斜視図である。
【図２】図１に示す燃料電池モジュールの断面図である。
【図３】本実施形態を説明するための説明図であり、（ａ）はセルスタックを備えるセルスタック装置の側面図であり、（ｂ）は（ａ）で示すセルスタックの一部を抜粋して示す断面図である。
【図４】本実施形態の他の一例を説明するための説明図であり、セルスタックを備えるセルスタック装置の側面図である。
【図５】図１に示す燃料電池モジュールを備える燃料電池の一例を概略的に示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１は、燃料電池モジュール１（以下、モジュールという場合がある。）の一例を示す外観斜視図である。なお、以降の図において同一の部材については同一の番号を付するものとする。
【００１０】
図１に示すモジュール１においては、収納容器２の内部に、内部を第１の反応ガスが流通するガス流路（図示せず）を有する柱状の燃料電池セル３を立設させた状態で配列し、隣接する燃料電池セル３間に集電部材（図１においては図示せず）を介して電気的に直列に接続するとともに、燃料電池セル３の下端をガラスシール材等の絶縁性接合材（図示せず）でガスタンク４に固定してなるセルスタック５（セルスタック装置１２）を収納して構成されている。なお、セルスタック５の両端部には、発電により生じた電流を集電して外部に引き出すための、電流引き出し部を有する端部集電部材が配置されている（図示せず）。上述の各部材を備えることで、セルスタック装置１２が構成される。
【００１１】
なお、図１においては、燃料電池セル３として、内部を第１の反応ガス（水素含有ガス）が長手方向に流通するガス流路を有する中空平板型で、ガス流路を有する支持体の表面に、燃料極層、固体電解質層および酸素極層を順に積層してなる固体酸化物形燃料電池セル３を例示している。以降の説明の説明において、特に断りのない限り第１の反応ガスを燃料ガス（水素含有ガス）とし、後述する第２の反応ガスを酸素含有ガスとして説明する。
【００１２】
さらに図１においては、燃料電池セル３の発電で使用する燃料ガスを得るために、原燃料供給管１０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ための改質器６をセルスタック５の上方に配置している。なお、改質器６は、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７と、原燃料を燃料ガスに改質するための改質触媒（図示せず）が配置された改質部８とを備えている。そして、改質器６で生成された燃料ガスは、燃料ガス流通管９を介してガスタンク４に供給され、ガスタンク４より燃料電池セル３の内部に設けられたガス流路に供給される。なお、セルスタック装置１２の構成は、燃料電池セル３の種類や形状により、適宜変更することができ、例えばセルスタック装置１２に改質器６を含むこともできる。
【００１３】
また図１においては、収納容器２の一部（前後面）を取り外し、内部に収納されるセルスタック装置１２を後方に取り出した状態を示している。ここで、図１に示したモジュール１においては、セルスタック装置１２を、収納容器２内にスライドして収納することが可能である。
【００１４】
なお、収納容器２の内部には、ガスタンク４に並置されたセルスタック５の間に配置され、酸素含有ガスが燃料電池セル３の側方を下端部から上端部に向けて流れるように、反応ガス導入部材１１が配置されている。
【００１５】
ここで、燃料電池セル３のガス流路より排出される余剰な燃料ガスと酸素含有ガスとを燃料電池セル３の上端部側で燃焼させることにより、燃料電池セル３の温度を上昇させることができ、セルスタック装置１２の起動を早めることができる。あわせて、セルスタック５の上方に配置された改質器６を温めることができ、改質器６で効率よく改質反応を行なうことができる。
【００１６】
なお図１においては、燃料電池セル３として中空平板型の燃料電池セル３を示しているが、例えば、円筒型や平板型の燃料電池セル３とすることもでき、この場合、モジュール１の構成は、燃料電池セル３の形状にあわせて適宜変更することができる。
【００１７】
図２は図１に示すモジュール１の断面図である。
【００１８】
モジュール１を構成する収納容器２は、内壁１３と外壁１４とを有する二重構造で、外壁１４により収納容器２の外枠が形成されるとともに、内壁１３によりセルスタック装置１２を収納する発電室１５が形成されている。さらに収納容器２においては、内壁１３と外壁１４との間を、燃料電池セル３に導入する酸素含有ガスが流通する反応ガス流路２１としている。
【００１９】
ここで、収納容器２内には、収納容器２の上部より酸素含有ガスが流入するための酸素含有ガス流入口（図示せず）とフランジ部２５とを備え、下端部に燃料電池セル３の下端部に酸素含有ガスを導入するためのガス流出口１６が設けられてなる反応ガス導入部材１１が、内壁１３を貫通して挿入されて固定されている。なお、フランジ部２５と内壁１３との間には、後述する断熱材１７が備えられている。
【００２０】
反応ガス導入部材１１がフランジ部２５を備えるとともに、フランジ部２５と内壁１３との間に断熱材１７を備えることにより、反応ガス導入部材１１の温度が低下することを抑制できるとともに、モジュール１の組立時において、外壁１４の上壁を取り外し、断熱材１７を嵌め合わせた反応ガス導入部材１１を収納容器２内に挿入して、フランジ部２５と内壁１３とを断熱材１７を介して螺着等にて固定することにより、反応ガス導入部材１１を内壁１３に容易に固定することができる。
【００２１】
また図２においては、反応ガス導入部材１１が、収納容器２の内部に横並びに並置された２つのセルスタック５間に位置するように配置されているが、セルスタック５の数により、例えば反応ガス導入部材１１をセルスタック５の両側面側から挟み込むように配置してもよい。具体的には、セルスタック装置１２を１つだけ収納する場合には、反応ガス導入部材１１を２つ設け、セルスタック５を両側面側から挟み込むように配置することができる。この場合において、ガス流出口１６の配置も適宜変更することができる。
【００２２】
さらに発電室１５内には、モジュール１内の熱が極端に放散され、燃料電池セル３（セルスタック５）の温度が低下して発電量が低減しないよう、モジュール１内の温度を高温に維持するための断熱材１７が適宜設けられている。
【００２３】
断熱材１７は、セルスタック５の近傍に配置することが好ましく、特には、燃料電池セル３の配列方向に沿ってセルスタック５の側面側に配置するとともに、セルスタック５の側面における燃料電池セル３の配列方向に沿った幅と同等またはそれ以上の幅を有する断熱材１７を配置することが好ましい。なお、好ましくは、断熱材１７はセルスタック５の両側面側に配置することが好ましい。それにより、セルスタック５の温度が低下することを効果的に抑制できる。さらには、反応ガス導入部材１１より導入される酸素含有ガスが、セルスタック５の側面側より排出されることを抑制でき、セルスタック５を構成する燃料電池セル３間の酸素含有ガスの流れを促進することができる。なお、セルスタック５の両側面側に配置された断熱材１７においては、燃料電池セル３に供給される酸素含有ガスの流れを調整し、セルスタック５の長手方向および燃料電池セル３の積層方向における温度分布を低減するための開口部１８が設けられている。
【００２４】
また、燃料電池セル３の配列方向に沿った内壁１３の内側には、排ガス用内壁１９が設けられており、内壁１３と排ガス用内壁１９との間が、発電室１５内の排ガスが上方から下方に向けて流れる排ガス流路２２とされている。なお、排ガス流路２２は、収納容器２の底部に設けられた排気孔２０と通じている。
【００２５】
それにより、モジュール１の稼動（起動処理時、発電時、停止処理時）に伴って生じる
排ガスは、排ガス流路２２を流れた後、排気孔２０より排気される構成となっている。なお、排気孔２０は収納容器２の底部の一部を切り欠くようにして形成してもよく、また管状の部材を設けることにより形成してもよい。
【００２６】
なお、反応ガス導入部材１１の内部には、セルスタック５近傍の温度を測定するための熱電対２４が、その測温部２３が燃料電池セル３の長手方向の中央部でかつ燃料電池セル３の配列方向における中央部に位置するように配置されている。
【００２７】
このようなモジュール１においては、モジュール１の運転に伴い反応熱やジュール熱等の熱が生じ、これらの熱が反応ガス導入部材１１に伝熱されることで、反応ガス導入部材１１の内部を流通する酸素含有ガスの温度を上昇することができ、温度の上昇した酸素含有ガスが燃料電池セル３に供給されることで効率の良い発電を行なうことができる。
【００２８】
図３は、本実施形態を説明するための説明図であり、（ａ）はセルスタックを備えるセルスタック装置の側面図であり、（ｂ）は（ａ）で示すセルスタックの一部を抜粋して示す断面図である。
【００２９】
セルスタック装置１２は、一対の対向する平坦面をもつ柱状の導電性支持体２６（以下、支持体２６と略す場合がある）の一方の平坦面上に燃料極層２７、固体電解質層２８および空気極層２９を順次積層してなる柱状の燃料電池セル３の複数個を、隣接する燃料電池セル３間に配置された集電部材３３を介して電気的に直列に接続してセルスタック５を形成し、燃料電池セル３の下端を、燃料電池セル３に燃料ガスを供給するガスタンク４に固定して形成されている。そして、下端がガスタンク４に固定され、燃料電池セル３の配列方向の両端部からセルスタック４を挟持するように配置された端部集電部材３４を具備する。なお、燃料極層２７、固体電解質層２８および空気極層２９が重なる領域が、実際に発電が行なわれる発電素子部３６として機能する。
【００３０】
また、図３に示す端部集電部材３４においては、燃料電池セル３の配列方向に沿って、外側に向けて延びた形状で、燃料電池セル３の発電により生じる電流を引き出すための電流引き出し部３５が設けられている。
【００３１】
さらに、燃料電池セル３の他方の平坦面上にはインターコネクタ３０が設けられており、支持体２６の内部には、燃料電池セル３に反応ガスを流すためのガス流路３１が設けられている。
【００３２】
また、インターコネクタ３０の外面（上面）にはＰ型半導体層３２を設けることもできる。集電部材３３を、Ｐ型半導体層３２を介してインターコネクタ３０に接続させることにより、両者の接触がオーム接触となり、電位降下を少なくし、集電性能の低下を有効に回避することが可能となる。
【００３３】
また、支持体２６を燃料極層２７を兼ねるものとし、その表面に固体電解質層２８および空気極層２９を順次積層して燃料電池セル３を構成することもできる。
【００３４】
以下に、燃料電池セル３を構成する各部材について説明する。
【００３５】
燃料極層２７は、一般的に公知のものを使用することができ、多孔質の導電性セラミックス、例えば希土類元素（例えばＹ２Ｏ３等）が固溶しているＺｒＯ２（安定化ジルコニアと称する）とＮｉおよび／またはＮｉＯとから形成することができる。
【００３６】
固体電解質層２８は、電極間の電子の橋渡しをする電解質としての機能を有していると
同時に、燃料ガスと酸素含有ガスとのリークを防止するためにガス遮断性を有することが必要とされ、３〜１５モル％の希土類元素（例えばＹ２Ｏ３等）が固溶したＺｒＯ２から形成される。なお、上記特性を有する限りにおいては、他の材料等を用いて形成してもよい。
【００３７】
空気極層２９は、一般的に用いられるものであれば特に制限はなく、例えば、いわゆるＡＢＯ３型のペロブスカイト型酸化物からなる導電性セラミックスから形成することができる。空気極層２９はガス透過性を有していることが必要であり、開気孔率が２０％以上、特に３０〜５０％の範囲にあることが好ましい。
【００３８】
インターコネクタ３０は、導電性セラミックスから形成することができるが、燃料ガス（水素含有ガス）および酸素含有ガス（空気等）と接触するため、耐還元性及び耐酸化性を有することが必要であり、それゆえランタンクロマイト系のペロブスカイト型酸化物（ＬａＣｒＯ３系酸化物）が好適に使用される。インターコネクタ３０は支持体２６に形成されたガス流路３１を流通する燃料ガス、および支持体２６の外側を流通する酸素含有ガスのリークを防止するために緻密質でなければならず、９３％以上、特に９５％以上の相対密度を有していることが好ましい。
【００３９】
支持体２６としては、燃料ガスを燃料極層２７まで透過するためにガス透過性であること、さらには、インターコネクタ３０を介して集電するために導電性であることが要求される。したがって、支持体２６としては、かかる要求を満足するものを材質として採用する必要があり、例えば導電性セラミックスやサーメット等を用いることができる。
【００４０】
また図３に示した燃料電池セル３において、柱状の支持体２６は、立設方向に細長く延びる板状片であり、平坦な両面と半円形状の両側面を有する。そして燃料電池セル３の下端が、燃料電池セル３に燃料ガスを供給するガスタンク４に接合材によって固定され、支持体２６に設けられたガス流路３１は、燃料ガス室（図示せず）とつながっている。
【００４１】
ちなみに、燃料電池セル３を作製するにあたり、燃料極層２７または固体電解質層２８との同時焼成により支持体２６を作製する場合においては、鉄属金属成分と特定希土類酸化物とから支持体２６を形成することが好ましい。また、支持体２６は、所要のガス透過性を備えるために開気孔率が３０％以上、特に３５〜５０％の範囲にあるのが好適であり、そしてまたその導電率は３００Ｓ／ｃｍ以上、特に４４０Ｓ／ｃｍ以上であるのが好ましい。
【００４２】
さらに、Ｐ型半導体層３２としては、遷移金属ペロブスカイト型酸化物からなる層を例示することができる。具体的には、インターコネクタ３０を構成するランタンクロマイト系のペロブスカイト型酸化物（ＬａＣｒＯ３系酸化物）よりも電子伝導性が大きいもの、例えば、ＢサイトにＭｎ、Ｆｅ、Ｃｏなどが存在するＬａＭｎＯ３系酸化物、ＬａＦｅＯ３系酸化物、ＬａＣｏＯ３系酸化物などの少なくとも一種からなるＰ型半導体セラミックスを使用することができる。このようなＰ型半導体層３２の厚みは、一般に、３０〜１００μｍの範囲にあることが好ましい。
【００４３】
続いて、燃料電池セル３を電気的に直列に接続するために介装される集電部材３３は、弾性を有する金属または合金からなる部材あるいは金属繊維または合金繊維から成るフェルトに所要の表面処理を加えた部材から構成することができる。
【００４４】
図３において詳細は省略するが、集電部材３３は、隣接する一方の燃料電池セル３の平坦面に当接する第１導電体片と、隣接する一方の燃料電池セル３の端部から隣接する他方の燃料電池セル３の他方の端部へと傾斜して延びる第２導電体片と、他方の燃料電池セル
３の平坦面に当接する第３導電体片と、他方の燃料電池セル３の一方の端部から一方の燃料電池セル３の他方の端部へと傾斜して延びる第４導電体片とを基本要素として具備する。第１〜第４の導電体片を、この順序で端部同士を次々に連結し、さらにこの順序で繰り返し導電体片が連結されることにより、軸方向に延在する一繋がりの集電部材３３とされている。
【００４５】
ところで、上述したセルスタック５においては、複数個の燃料電池セル３を電気的に直列に接続していることから、セルスタック５を構成する１つもしくは複数の燃料電池セル３が破損等の不具合を生じた場合に、セルスタック５全体の電圧が低下する、もしくは発電を行なうことが困難となる場合がある。
【００４６】
そこで、図３に示す本実施形態の一例においては、セルスタック５を構成する燃料電池セル３が、第１発電部３７と、該第１発電部３７と間をあけて、かつ燃料ガスの導出側に配置された第２発電部３８とを備えており、さらに燃料電池セル３の電圧を測定するための電圧測定手段３９と、セルスタック５における燃料電池セル３の電気的接続を変更する切り替え手段４０と、切り替え手段４０の動作を制御する制御手段４１とを備えている。
【００４７】
なお、本実施形態において、発電部とは、上述した燃料極層２７、固体電解質層２８および空気極層２９が重なる領域である発電素子部３６と、該発電素子部３６に対応するインターコネクタ３０とを備える部位をいう。
【００４８】
また、図３（ａ）において示す燃料電池セル３においては、第１発電部３７と、該第１発電部３７と間をあけて第２の発電部３８が設けられている。ここで、発電部の存在しない領域における支持体２６上は、少なくとも空気極層２９が設けられておらず、また少なくとも固体電解質層２９で覆われている。それにより、第１発電部３７と第２発電部３８の電気的導通を回避することができるほか、第１発電部３７と第２発電部３８との間から、燃料ガスが漏れることを抑制できる。
【００４９】
また、図３（ａ）に示すセルスタック５においては、第２の発電部３８に、電圧測定手段３９が接続されている。ここで、第２の発電部３８では、酸素分圧差で生じる電圧であるＯＣＶを測定することができる。例えば、燃料電池セル３の一部に破損が生じ、燃料電池セル３の内部を流れる燃料ガスが漏出している場合、第２の発電部３８に供給される燃料ガス量が低下する。それにより、酸素分圧差が小さくなり、第２の発電部３８における電圧が低下する。それゆえ、電圧測定手段３９において測定された電圧が、あらかじめ設定された電圧値である所定の値よりを下回った場合には、燃料電池セル３から燃料ガスが漏出している、すなわち燃料電池セル３に破損等が生じていると判断することができる。なお、所定の値とは、燃料電池セル３の構成等により適宜設定することができ、例えば、燃料電池セル３の規定の電圧値（ＯＣＶ）に対して５〜７割の電圧値で適宜設定することができる。なお、燃料ガスの導入側においては、燃料ガス量が十分に供給されることから、ＯＣＶの変化を判別しにくい場合があるため、第２の発電部３８は、燃料ガスの導出側に設けることが好ましい。
【００５０】
ここで、セルスタック５において、あらかじめ設定された所定の電圧値を下回った燃料電池セル３の電気的接続を継続した場合に、他の燃料電池セル３に対して悪影響を及ぼし、セルスタック５全体の電圧が低下する場合や、セルスタック５の発電が困難となる場合がある。
【００５１】
ここで、図３（ａ）に示すセルスタック５においては、電圧測定手段３９にて測定した燃料電池セル３の電圧が、あらかじめ設定された所定の値を下回った場合に、セルスタック５における燃料電池セル３の電気的接続を変更するための切り替え手段４０および切り
替え手段４０の動作を制御する制御手段４１を備えている。なお、図３（ａ）に示すセルスタック５においては、切り替え手段４０は、電圧計測手段３９にて測定の対象とした燃料電池セル３に対応して設けられている。
【００５２】
それにより、セルスタック５における電気的接続を行なう燃料電池セル３を容易に変更することができ、セルスタック５の発電を継続して行なうことができる。
【００５３】
まず、電圧測定手段３９により測定された電圧値の情報が、制御手段４１に伝送される。制御手段４１は、電圧測定手段３９より伝送された電圧値が、あらかじめ設定された所定の値の範囲内であるかを判別する。ここで、制御手段４１は、電圧測定手段３９より伝送された電圧値が、あらかじめ設定された所定の値を下回っている場合には、燃料電池セル３に破損等の異常が生じていると判断し、セルスタック５において、電圧が所定の値を下回った燃料電池セル３以外の燃料電池セル３のみを電気的に接続するように切り替え手段４０に指令を伝送する。切り替え手段４０は、制御手段４１より伝送された指令に従って、電圧が所定の値を下回った燃料電池セル３以外の燃料電池セル３のみを電気的に接続するように作動する。
【００５４】
なお、電圧測定手段３９は、セルスタック５を構成する燃料電池セル３に接続するほか、例えば複数個の燃料電池セル３を１組として接続することもできる。図３（ａ）においては、電圧測定手段３９を１つの燃料電池セル３に接続した例と、２つの燃料電池セル３を１組として接続した例を示している。なお、図３（ａ）に示すセルスタック５においては、電圧測定手段３９を設けるにあたり、第２発電部３８と、端部集電部材３４とは電気的に導通しないように設けることが好ましい。
【００５５】
また、電圧測定手段３９は、測定された電圧を示すことができる電圧計等を備えていればよい。第２の発電部３８同士を接続する導電部材４２は、電圧測定手段３９として備えるほか、セルスタック５に備えることもでき、図３（ａ）においては、セルスタック５に備えている例を示している。なお導電部材４２は、電圧測定手段３９にて測定の対象とする燃料電池セル間に設けていればよく、電圧測定手段３９にて測定を行なわない燃料電池セル３においては、設けなくてもよい。また、導電部材４２としては、例えば集電部材３３と同じ材料から作製することができる。
【００５６】
また、切り替え手段４０としては、例えばリレースイッチ等を例示することができる。制御手段４１より、電圧が所定の値を下回った燃料電池セル３以外の燃料電池セル３のみを電気的に接続する指令が伝送されていない場合には、全てのリレースイッチをＯＦＦとし、一方で制御手段４１より、電圧が所定の値を下回った燃料電池セル３以外の燃料電池セル３のみを電気的に接続する指令が伝送された場合においては、対象となる燃料電池セル３に対応するリレースイッチをＯＮとすればよい。
【００５７】
なお、図３（ａ）に示すセルスタック５においては、導線により切り替え手段４０と集電部材３３とを接続している例を示しているが、例えば切り替え手段４０を、発電素子部３６やインターコネクタ３０と接続することもできる。このような導線としては、燃料電池セル３と集電部材３３の合計の抵抗値よりも低い抵抗値のものを用いることが好ましい。それにより、燃料電池セル３や集電部材３３を流れる電流は、より抵抗の低い導線に優先的に流れることとなり、切り替え手段４０での切り替えを容易にできるとともに、切り替え対象となった燃料電池セル３に電流が流れることを抑制できる。このような導線としては、例えば、白金、貴金属のほか、燃料電池セル３と集電部材３３の合計の抵抗値よりも低い抵抗値を有する金属等を用いることができる。
【００５８】
なお、燃料電池セル３が固体酸化物形燃料電池セルである場合には、図２に示したモジ
ュール１内の温度が非常に高温となるため、耐熱性を考慮して、電圧測定手段３９、切り替え手段４０および制御装置４１は、後述する温度の低い補機収納室内に収納すればよい。
【００５９】
図４は、本実施形態の他の一例を示す説明図であり、セルスタックを備えるセルスタック装置の側面図である。
【００６０】
図３に示したセルスタック５においては、燃料電池セル３が第１発電部３７および第２発電部３８を備えていたのに対し、図４に示すセルスタック５においては、燃料電池セル３は第１発電部３７のみを備えている。
【００６１】
電圧測定手段３９は、燃料電池セル３に接続されており、この場合においては、燃料電池セル３全体としての電圧を測定することができる。それゆえ、電圧測定手段３９において測定された電圧が、あらかじめ設定された所定の値よりを下回った場合には、燃料電池セル３が破損しているもしくは燃料電池セル３より燃料ガスが漏出していると判断することができる。なお、所定の値とは、燃料電池セル３の構成等により適宜設定することができ、例えば、燃料電池セル３の規定の電圧値に対して５〜７割の電圧値で適宜設定することができる。
【００６２】
図４に示すように、燃料電池セル３が発電部を１つのみ有するセルスタック５の場合において、燃料電池セル３に電圧測定手段３９を接続するにあたっては、対象となる燃料電池セル３のみを測定する必要がある。それゆえ、例えば、隣り合う燃料電池セル３を、それぞれの電圧測定手段３９にて測定する場合には、隣り合う電圧測定手段３９同士が導通することを避けることが好ましい。
【００６３】
それゆえ、図４に示す例においては、隣接する燃料電池セル３に接続された導電部材４２間に、絶縁部材４３が設けられている。それにより、隣り合う燃料電池セル３を、それぞれの電圧測定手段３９にて測定することができる。なお、絶縁部材４３としては、絶縁性を有するものであればよく、例えばアルミナ等を用いることができる。
【００６４】
また、電圧測定手段３９にて複数の燃料電池セル３を１組として測定する場合には、それぞれの燃料電池セル３自体は集電部材３３にて電気的に接続されていることから、対象となる複数の燃料電池セル３において、１組の燃料電池セル３において、両端に位置する燃料電池セル３のうち、一方の燃料電池セル３のインターコネクタ３０と、他方の燃料電池セル３の発電素子部３６とに導電部材４２を設ければよく、それ以外の部位には導電部材４２を設けない構成とすることもできる。なお、図４においては、電圧測定手段３９の測定対象外の燃料電池セル３等において、導電部材４２を設けていない例を示している。それゆえ、図４に示す例のセルスタック５においては、導電部材４２を電圧測定手段３９の一部とすることで、セルスタック５を組み立てた後に、導電部材４２を備える電圧測定手段３９を取り付ければよい。
【００６５】
また、図４に示す例のセルスタック５においては、電圧測定手段３９を、燃料ガスの導出側に設けた例を示しているが、電圧測定手段３９は、燃料電池セル３の発電部であれば、どこに接続してもよい。
【００６６】
なお、制御装置４０、切り替え手段４１の動作等については、図３で示した例と同様である。
【００６７】
図５は、本発明の燃料電池装置４４の一例を示す分解斜視図である。なお、図５においては一部構成を省略して示している。
【００６８】
図５に示す燃料電池装置４４は、支柱４５と外装板４６から構成される外装ケース内を仕切板４７により上下に区画し、その上方側を上述したモジュール１を収納するモジュール収納室４８とし、下方側をモジュール１を動作させるための補機類を収納する補機収納室４９として構成されている。なお、補機収納室４９に収納する補機類を省略して示している。
【００６９】
また、仕切板４７は、補機収納室４９の空気をモジュール収納室４８側に流すための空気流通口５０が設けられており、モジュール収納室４８を構成する外装板４６の一部に、モジュール収納室４８内の空気を排気するための排気口５１が設けられている。
【００７０】
このような燃料電池装置４４においては、上述したように、燃料電池セル３の一部に破損等が生じた場合であっても、発電を継続して行うことのできるセルスタックを備えるモジュール１をモジュール収納室４８内に収納して構成されることにより、長期間安定して発電を行なうことができる燃料電池装置４４とすることができる。
【００７１】
以上、本発明について詳細に説明したが、本発明は上述の実施の形態の例に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、種々の変更、改良等が可能である。
【００７２】
例えば、燃料電池セル３を、内部を第２の反応ガスである酸素含有ガスが長手方向に流通するガス流路を有する中空平板型とすることもできる。すなわち、燃料電池セル３を、支持体の表面に、空気極層、固体電解質層および燃料極層を順に積層してなる固体酸化物形燃料電池セルとすることもできる。
【符号の説明】
【００７３】
１：燃料電池モジュール
３：燃料電池セル
５：セルスタック
３９：電圧測定手段
４０：制御手段
４１：切り替え手段
４２：導電部材
４３：絶縁部材
【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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