(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
セルを配列して電気的に接続してなるセルスタックと、
前記セルの配列方向における前記セルスタックの両端に位置し、前記セルに電気的に接続された一対の導電部材と、を具備し、
少なくとも一方の該導電部材は、前記セルスタックと向かい合う受電部と、該受電部から延びる電流引出部と、を具備し、
該電流引出部は、引出部本体、および外部機器に接続される接続部を有し、
前記電流引出部が前記受電部から延びる方向を第１方向とし、該第１方向と直交する方向を第２方向としたとき、該第２方向において、前記引出部本体は、該引出部本体の平均長さより長さの短い第１部位を２つ以上有する、セルスタック装置。
【請求項２】
前記第１部位は、少なくとも、前記受電部からの距離が前記電流引出部の前記第１方向の長さＬ１の半分以下の領域にある、請求項１に記載のセルスタック装置。
【請求項３】
収容容器と、該収容容器内に収容された請求項１または２に記載のセルスタック装置と、を具備する、モジュール。
【請求項４】
外装ケースと、該外装ケース内に収容された請求項３に記載のモジュールと、を具備する、モジュール収容装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、セルスタック装置、モジュールおよびモジュール収容装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、次世代エネルギーとして、燃料電池装置が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。【０００３】
燃料電池装置は、複数の燃料電池セルを電気的に接続したセルスタック装置と、複数の燃料電池セルにガスを供給するマニホールドとを備えている。特許文献１に開示されたセルスタック装置は、配列した複数の燃料電池セルと、その配列方向の両端部に配置された導電部材と、を備えている。燃料電池セルの下端部及び導電部材の下端部は、マニホールドに固定されている。【０００４】
導電部材は、端部集電部材に接合された受電部と、受電部から燃料電池セルの配列方向に沿って外側に延びる電流引出部とを具備している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−１２９２７０号公報
【発明の概要】
【０００６】
本開示のセルスタック装置は、複数のセルを配列して電気的に接続してなるセルスタックと、前記複数のセルの配列方向における前記セルスタックの両端に位置し、前記セルに電気的に接続された一対の導電部材と、を具備している。少なくとも一方の該導電部材は、前記セルスタックと向かい合う受電部と、該受電部から延びる電流引出部とを具備している。該電流引出部は、引出部本体、および外部機器に接続される接続部を有する。前記電流引出部が前記受電部から延びる方向を第１方向とし、該第１方向と直交する方向を第２方向としたとき、該第２方向において、前記引出部本体は、該引出部本体の平均長さより長さの短い第１部位を２つ以上有する。
【０００７】
本開示のモジュールは、収容容器と、該収容容器に収容された上記のセルスタック装置と、を具備する。
【０００８】
本開示のモジュール収容装置は、外装ケースと、該外装ケース内に収容された上記のモジュールと、を具備する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】上段はセルスタック装置の例の１つを概略的に示す側面図であり、下段は上段に示したセルスタック装置の破線で囲んだ部分の一部を拡大した横断面図である。
【図２】導電部材の例の１つを示す斜視図である。
【図３】電流引出部の例の１つを示す平面図である。
【図４】電流引出部の例の１つを示す平面図である。
【図５】電流引出部の例の１つを示す平面図である。
【図６】電流引出部の例の１つを示す平面図である。
【図７】電流引出部の例の１つを示す平面図である。
【図８】電流引出部の例の１つを示す平面図である。
【図９】電流引出部の例の１つを示す平面図である。
【図１０】導電部材の例の１つを示す平面図である。
【図１１】モジュールの例の１つを示す外観斜視図である。
【図１２】モジュール収容装置の例の１つを示す分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（セルスタック装置）
図１の上段はセルスタック装置１の例の一つを概略的に示す側面図であり、図１の下段は図１の上段のセルスタック装置１の破線で囲んだ部分を一部抜粋して拡大した横断面図である。図１の上段と下段において、同一の部材については同一の符号を付した。以下の図においても、同一の部材については同一の符号を用いる。なお、図１の上段の破線で囲んだ部分と図１の下段の各図との対応を、矢印で示している。
【００１１】
セルスタック装置１は、後述するように燃料処理装置等と共に収容容器に収容されモジュールを構成する。
【００１２】
セルスタック装置１は、セル２とガスタンク３とを備えている。セル２の長さ方向ｚの下端部は、ガスタンク３の開口部にシール材Ｓで接合され固定されている。ガスタンク３は、セル２にガスを供給する。
【００１３】
セル２は、一対の対向する第１平坦面及び第２平坦面を有する柱状の導電性支持体４の第１平坦面上に、第１電極層、固体電解質層、および第２電極層を備えている。素子部５は、セル２において、固体電解質が第１電極層と第２電極層とに挟まれた部分である。セル２は、導電性支持体４の第２平坦面上に、インターコネクタ６を備えている。導電性支持体４は、内部に、素子部５にガスを流す複数のガス流路７を有している。以下、導電性支持体４を支持体４と略す場合がある。
【００１４】
セルスタック８は、立設して配列された複数のセル２と、複数のセル２のうち隣り合う２つのセル２を電気的に直列接続する集電部材９ａと、を有している。複数のセル２が配列された方向を、配列方向ｘという。図１において、セル２の第１平坦面は対向する２対の辺により形成される矩形状であり、２対の辺のうち、短辺が延びる方向を幅方向ｙ、長辺が延びる方向を長さ方向ｚとする。セル２の幅方向ｙ及び長さ方向ｚを総じてセル２の面方向という場合もある。
【００１５】
セルスタック装置１は、セルスタック８の配列方向ｘの両端に端部集電部材９ｂ、およびさらにその外側に導電部材１０を備えている。導電部材１０の長さ方向ｚの下端はシール材Ｓでガスタンク３に固定されていてもよい。導電部材１０が端部集電部材９ｂと一体化していてもよい。
【００１６】
以下、特に断りのない限り、セル２は、支持体４に接する第１電極層を燃料極とし、セル２の外側に位置する第２電極層を空気極とした燃料電池セルとして説明する。なお、第１電極層は空気極、第２電極層は燃料極であってもよい。
【００１７】
セル２は、第１電極層を形成せず、支持体４を燃料極または空気極としてもよい。例えば、セル２は、支持体４の第１平坦面上に固体電解質層および第２電極層を備えていてもよい。
【００１８】
セル２は、例えば固体酸化物形の燃料電池セルでもよい。固体酸化物形の燃料電池セルは、高い発電効率を有し、後述するモジュール収容装置を小型化することができる。また、固体酸化物形の燃料電池セルは、負荷追従運転を行うことができ、例えば家庭用燃料電池で求められる変動する負荷に追従することができる。
【００１９】
以下、図１に示すセルスタック装置１を構成する各部材について説明する。
【００２０】
燃料極には、燃料極として一般的に公知の材料を使用してもよい。燃料極は、多孔質の導電性セラミックス、例えば安定化ジルコニアと、Ｎｉおよび／またはＮｉＯとから形成してもよい。安定化ジルコニアは、カルシウム、マグネシウム、または希土類元素等が固溶しているＺｒＯ2であり、部分安定化ジルコニアも含む。
【００２１】
固体電解質層は、電極間のイオンの橋渡しをする電解質である。固体電解質層は、燃料ガスと空気などの酸素含有ガスとが混合しないように、ガス遮断性を有している。固体電解質層の材料は、ガス遮断性を有する電解質であれば特に限定されない。固体電解質層の材料は、例えば３モル％以上、１５モル％以下の希土類元素が固溶したＺｒＯ2であってもよい。
【００２２】
空気極の材料には、空気極として一般的に用いられる材料を使用してもよい。空気極は、例えば、いわゆるＡＢＯ3型のペロブスカイト型酸化物を含む導電性セラミックスであってもよい。空気極はガス透過性を有している。空気極の開気孔率は、２０％以上、特に３０％〜５０％の範囲であってもよい。
【００２３】
インターコネクタ６の材料は、導電性セラミックスであってもよい。インターコネクタ６は、水素含有ガス等の燃料ガス、および空気等の酸素含有ガスと接触する。そのため、インターコネクタ６の材料は、耐還元性及び耐酸化性を有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）であってもよい。支持体４に形成されたガス流路７を流通する燃料ガスと、セル２の外側を流通する酸素含有ガスとが混合しないように、インターコネクタ６は緻密質である。インターコネクタ６は、９３％以上、特に９５％以上の相対密度を有していてもよい。
【００２４】
図１に示したセル２において、支持体４は、ガス透過性および導電性を有する。支持体４がガス透過性を有することで、支持体４のガス流路７を流れる燃料ガスが、燃料極の第１電極層まで到達できる。支持体４が導電性を有することで、インターコネクタ６を通じて素子部５で発電された電気を集電できる。支持体４の材料は、例えば導電性セラミックス、サーメット等でもよい。支持体４を燃料極または固体電解質層と同時焼成して作製する場合、支持体４の材料は鉄属金属成分と特定の希土類酸化物とを含む材料であってもよい。支持体４の開気孔率は、例えば３０％以上、特に３５〜５０％の範囲であってもよい。支持体４がこのような開気孔率を有することで、支持体４のガス流路７を流れる燃料ガスが、燃料極である第１電極層まで到達できる。支持体４の導電率は、例えば３００Ｓ／ｃｍ以上、特に４４０Ｓ／ｃｍ以上であってもよい。
【００２５】
図１に示したセル２において、柱状の支持体４は、たとえばセル２の長手方向ｚに細長く延びる板状片であり、一対の対向する第１平坦面及び第２平坦面と、一対の半円形状の側面を有する中空平板状である。支持体４は、素子部５およびインターコネクタ６を有さない側面等の部位に、例えば固体電解質層と同じまたは類似の材料などの、ガス遮断性を有する被覆層１１を有している。セル２の長さ方向ｚの下端部は、ガスタンク３の開口部に、例えば耐熱性に優れた絶縁性のガラスシール材等のシール材Ｓにより固定されている。支持体４のガス流路７は、ガスタンク３内部の燃料ガス室に通じている。
【００２６】
隣り合うセル２間には、集電部材９ａが配置されている。集電部材９ａは、隣り合う２つのセル２を電気的に直列に接続している。端部集電部材９ｂは、セルスタック８の配列方向ｘの両端に配置されている。集電部材９ａ、端部集電部材９ｂは、導電性接着剤でセル２に接合されている。集電部材９ａおよび端部集電部材９ｂの材料は、弾性を有する金属または合金を用いてもよいし、金属繊維または合金繊維のフェルトを用いてもよい。金属繊維または合金繊維のフェルトは、必要に応じ表面処理されていてもよい。集電部材９ａと端部集電部材９ｂとは、同じ材料、同じ形状の部材を用いてもよい。端部集電部材９ｂは、集電部材９ａよりも変形し易い材料、変形し易い形状の部材を用いてもよい。
【００２７】
図２は、導電部材１０の例の１つを示した斜視図である。導電部材１０は、端部集電部材９ｂに接合された板状の受電部１０ａ、受電部１０ａからセル２の配列方向ｘに沿って外側に延びる平板状の電流引出部１０ｂ、および下端でガスタンク３に固定される固定部１０ｃを具備している。なお、図１では、導電部材１０の理解を容易にするため、導電部材１０を斜線部で示した。
【００２８】
電流引出部１０ｂは、受電部１０ａから遠い端部に、貫通孔１２を有している。貫通孔１２には図示しない外部機器からの電流引出ケーブルがボルト等で接続される。以下、電流引出ケーブルを単にケーブルという場合もある。
【００２９】
このようなセルスタック装置１では、ケーブルおよび電流引出部１０ｂの断面積が大きいほど、セルスタック装置１から流れる電流を大きくできる。電流引出部１０ｂの断面積が大きいと電流引出部１０ｂの剛性が高くなり、たとえばセル２の変位またはセルスタック装置１の配置の変位が電流引出部１０ｂを介してケーブルに容易に伝達される。その結果、セル２の変位またはセルスタック装置１の変位が、セルスタック装置１等を収容する収容容器におけるケーブル周辺のシール性等に影響する懸念があった。また、ケーブルの配置の変位が電流引出部１０ｂを介してセルスタック装置１及びセル２に伝達され、導電部材１０及びセル２を固定するシール材Ｓのシール性等に影響する懸念があった。シール材Ｓのシール性、またはケーブル周辺のシール性が低下すると、セルスタック装置１の信頼性に影響する懸念があった。
【００３０】
図３は、電流引出部１０ｂの例の１つを示す平面図である。図３に示す電流引出部１０ｂは、引出部本体１０ｂ１と、貫通孔１２を有する接続部１０ｂ２とを有している。接続部１０ｂ２は、引出部本体１０ｂ１よりも受電部１０ａから遠い位置にある。引出部本体１０ｂ１は、換言すれば、電流引出部１０ｂのうち受電部１０ａとの境界部と、貫通孔１２との間に位置する部位である。以下、電流引出部１０ｂの受電部１０ａとの境界部を単に境界部という場合もある。
【００３１】
引出部本体１０ｂ１は、幅の狭いまたは厚さの薄い第１部位１３を有している。電流引出部１０ｂが受電部１０ａから延びる方向を第１方向とし、第１方向と直交する方向を第２方向とする。幅の狭いまたは厚さの薄い第１部位１３とは、第２方向において、長さが引出部本体１０ｂ１の平均長さよりも短い部位である。第１部１３は、電流引出部１０ｂの受電部１０ａとの境界部の幅より狭い部位であってもよい。第１部１３は、電流引出部１０ｂの境界部における厚さより薄い部位であってもよい。図３においては、第１方向は配列方向ｘに一致し、第２方向はセルの幅方向ｙに一致する。以下、セルの幅方向ｙが第２方向であるとして説明する。
【００３２】
第１部位１３は、引出部本体１０ｂ１の他の部位よりも剛性が小さく、容易に変形する。このような電流引出部１０ｂを有するセルスタック装置１は、セル２の変位、セルスタック装置１の変位、またはケーブルの変位を第１部位１３で吸収することができる。換言すれば、セルスタック装置１は、接続部１０ｂ２の貫通孔１２が電流引出ケーブルに固定された状態で、セル２及び受電部１０ａと、貫通孔１２との相対的な位置に、ずれが発生しても、そのずれを第１部位１３で吸収することができる。
【００３３】
たとえば、接続部１０ｂ２の貫通孔１２がケーブルに固定された状態で、セル２又はセルスタック装置１に起因して電流引出部１０ｂに上下方向および／または水平方向の変位、特に水平方向のうち幅方向ｙの変位が生じた場合でも、本開示のセルスタック装置１では、生じた変位が第１部位１３により吸収され、電流引出部１０ｂの先端に位置する貫通孔１２が変位し難くなる。また、接続部１０ｂ２の貫通孔１２がケーブルに固定された状態で、ケーブルに起因して電流引出部１０ｂに変位が生じた場合でも、セルスタック装置１ではセル２及び受電部１０ａが変位し難くなる。
【００３４】
このように、セルスタック装置１では、シール材Ｓのシール性、及び収容容器におけるケーブル周辺のシール性等への影響を低減できる。特に電流引出部１０ｂの幅が大きい場合に、第１部位１３によるこのような作用がより大きくなる。
【００３５】
導電部材１０の材料は、例えば、耐熱性合金等の導電性を有する材料を用いればよい。導電部材１０の材料に導電性を有する材料を用いることにより、セル２の発電により生じる電流を集電することができる。なお、導電部材１０の材料は、必要に応じて、表面に耐熱性の皮膜を備えていてもよい。
【００３６】
電流引出部１０ｂは、セル２の形状等に応じた位置に適宜配置されてもよい。図２の例では、電流引出部１０ｂは、受電部１０ａの下部に位置している。
【００３７】
図１に示したセル２は、中空平板状の導電性支持体４の対向する２つの平坦面上に、素子部５とインターコネクタ６とをそれぞれ有する、いわゆる縦縞型のセルである。セル２は、中空平板状の絶縁性支持体の面上に複数の素子部５を有し、当該複数の素子部５が直列接続された、いわゆる横縞型のセルであってもよい。セル２は、他の形状、例えば円筒状であってもよいし、平板状であってもよい。
【００３８】
セルスタック８は、平板状のセル２を積層していてもよい。図２では、配列方向ｘ、すなわちセル２の第１平坦面及び第２平坦面に垂直な方向に沿って延びる電流引出部１０ｂを示したが、例えば平板状のセル２を積層したセルスタック８の場合、電流引出部１０ｂは平板状のセル２の面方向に延びていてもよい。
【００３９】
図２に示した導電部材１０は、ガスタンク３に固定される固定部１０ｃを有しているが、導電部材１０はガスタンク３に固定されなくてもよい。導電部材１０が固定部１０ｃを有する場合、図２に示すような平板状又は柱状の固定部１０ｃに限らず、長さ方向ｚから見た形状が例えばＬ字型、Ｕ字型等であってもよい。長さ方向ｚから見た固定部１０ｃの形状がＬ字型、Ｕ字型等であると、固定部１０ｃの剛性が高くなる。また、このような形状を有する固定部１０ｃは、ガスタンク３により強固に固定することができる。
【００４０】
第１部位１３の幅は、電流引出部１０ｂの幅に応じて第１部位１３以外の部位よりも容易に変形するように適宜設定すればよい。第１部位１３の幅は、例えば、電流引出部１０ｂの受電部１０ａとの境界部の幅Ｗ０よりも小さくてもよい。第１部位１３の最小幅Ｗ１は、電流引出部１０ｂの受電部１０ａとの境界部の幅Ｗ０の０．３倍以上、０．８倍以下であってもよい。第１部位１３の幅は、電流引出部１０ｂの平均幅より小さくてもよい。
【００４１】
第１部位１３の厚さは、電流引出部１０ｂの他の部位と同じ厚さでもよい。第１部位１３の厚さは、電流引出部１０ｂの他の部位より厚くてもよい。第１部位１３の厚さが電流引出部１０ｂの他の部位より厚いと、第１部位１３の幅が狭くても、より大きい電流を取り出すことができる。第１部位１３の厚さは、電流引出部１０ｂの他の部位より薄くてもよい。すなわち、第１部位１３の幅が、電流引出部１０ｂの他の部位の幅より小さく、かつ第１部位１３の厚さが、電流引出部１０ｂの他の部位の厚さより小さくてもよい。第１部位１３の厚さが電流引出部１０ｂの他の部位より薄いと、特に上下方向の変位を吸収しやすくなる。第１部位１３は、電流引出部１０ｂの他の部位と同じ幅を有し、厚さが電流引出部１０ｂの他の部位より薄くてもよい。
【００４２】
第１部位１３は、例えば図３に示すように、境界部からの距離が、電流引出部１０ｂの長さＬ１の半分以下の領域に配置されてもよい。第１部位１３が、境界部からの距離がＬ１の半分以下の領域に配置されていると、境界部からの距離がＬ１の半分より大きい領域に配置されている場合よりも、より大きな変位を第１部位１３で吸収できる。第１部位１３は、境界部からの距離がＬ１の半分以下の領域と、境界部からの距離がＬ１の半分より大きい領域とにまたがって配置されていてもよい。
【００４３】
第１部位１３は、境界部からの距離が、引出部本体１０ｂ１の長さＬ２の半分以下の領域に配置されていてもよい。引出部本体１０ｂ１の長さＬ２とは、境界部から、接続部１０ｂ２まで、すなわち貫通孔１２までの長さである。第１部位１３は、境界部からの距離がＬ２の半分以下の領域と、境界部からの距離がＬ２の半分より大きい領域とにまたがって配置されていてもよい。
【００４４】
第１部位１３は、例えば境界部からの距離が、第１部位１３の最小幅Ｗ１の半分以上の領域に配置されてもよい。電流引出部１０ｂは、セル２に近いほど、すなわち受電部１０ａに近いほど高温になる。電流引出部１０ｂの材料である金属または合金は、高温になるほど電気抵抗が高くなる。したがって、第１部位１３の断面積が、電流引出部１０ｂの他の部位よりも小さい場合、高温となる部位に第１部位１３を配置すると、第１部位１３の電気抵抗がより高くなりやすい。第１部位１３を受電部１０ａから離れた位置、すなわち温度が比較的低い領域に配置することで、第１部位１３の電気抵抗が比較的小さくなり、取り出せる電流をより大きくすることができる。
【００４５】
第１部位１３の長さは、その断面積、形状等に応じ適宜設定すればよい。第１部位１３の形状は、例えば引出部本体１０ｂ１に幅方向ｙの両端を、図３に示すような長方形、図４に示すような三角形、図５に示すような半円形等に切り欠いた形状としてもよい。図３〜５に示す形状では、引出部本体１０ｂ１の幅方向ｙの中心と第１部位１３の幅方向ｙの中心とが一致する。
【００４６】
第１部位１３の幅方向ｙの中心は、引出部本体１０ｂ１の幅方向ｙの中心と一致しなくてもよい。第１部位１３の形状は、例えば、図６に示すように、引出部本体１０ｂ１に幅方向ｙの両端のうち一端のみを切り欠いた形状としてもよい。
【００４７】
また、引出部本体１０ｂ１は、２つ以上の第１部位１３を有していてもよい。２つ以上の第１部位１３は、例えば引出部本体１０ｂ１の、境界部からの距離が異なる２つ以上の位置において、幅方向ｙの両端のうち一端または両端に切り欠きを設けることにより形成されてもよい。図７には、２つの第１部位１３を有する例を示した。図７に示す電流引出部１０ｂは、引出部本体１０ｂ１の幅方向ｙの両端にそれぞれ切り欠きを有している。図７では、幅方向ｙの両端のうち一端に設けられた切り欠きの境界部からの距離と、両端のうち他端に設けられた切り欠きの境界部からの距離とが異なる例を示した。
【００４８】
第１部位１３の角部は、角張っていてもよいが、面取りされていてもよいし、曲面を有していてもよい。
【００４９】
第１部位１３の例として、図２〜図７に、引出部本体１０ｂ１の一部を切り欠いた形状を示したが、第１部位１３は他の形状を有していてもよい。例えば、第１部位１３は、引出部本体１０ｂ１を、図８示すように引出部本体１０ｂ１の長さ方向を軸に所定の角度ねじって形成される形状であってもよい。例えば板状の引出部本体１０ｂ１は、厚さが幅よりも小さいので厚さ方向の変位を吸収し易い。このような引出部本体１０ｂ１をねじると、ねじれた部分は境界部の幅方向ｙにおける長さが小さくなる。ねじれた部分とは、その部分の幅方向と、境界部の幅方向ｙとの間の角度が０°より大きい部分である。このねじれた部分が第１部位１３に相当する。例えば、接続部１０ｂ２が境界部に対して９０°すなわち１／４回転ねじれていると、接続部１０ｂ２の厚さ方向がセル２の幅方向ｙに一致し、幅方向ｙの変位を吸収し易くなる。このように、ねじれた形状を有する引出部本体１０ｂ１も、一部を切り欠いた形状を有する引出部本体１０ｂ１と同様な効果を得られる。なお、引出部本体１０ｂ１のねじれた部分は、引出部本体１０ｂ１の一部であってもよい。
【００５０】
接続部１０ｂ２は、図９に示すように、引出部本体１０ｂ１より小さい幅を有していてもよい。接続部１０ｂ２の幅が引出部本体１０ｂ１の幅より小さいことで、ケーブルとの接続の自由度が高くなる。接続部１０ｂ２の幅は、第１部位１３より大きくてもよいし、同じまたは小さくてもよい。また、引出部本体１０ｂ１は、受電部１０ａに接する境界部の幅Ｗ０より大きい幅を有する部位を有していてもよい。
【００５１】
幅方向ｙにおいて、引出部本体１０ｂ１の中心は、受電部１０ａの中心と同じ位置にあってもよい。幅方向ｙにおける引出部本体１０ｂ１の中央が、受電部１０ａの中央と同じ位置にあると、特に中空平板状の支持体４を有するセル２において、導電部材１０の一対の固定部１０ｃに係る応力を均等にすることができる。接続部１０ｂ２の中央は、電流引出ケーブルに接続される貫通孔１２の配置に応じて、受電部１０ａの中央および引出部本体１０ｂ１の中央とは異なる位置にあってもよい。
【００５２】
図１に示す縦縞型のセル２に用いられる受電部１０ａの長手方向ｚの上端は、ガスタンク３に固定された状態で、セル２の上端と同じ位置、またはセル２の上端より高い位置であってもよい。受電部１０ａの上端の位置を、セル２の上端と同じ位置またはセル２の上端より高い位置とすることで、セル２に生じる応力を緩和することができるとともに、セル２の発電により生じた電流が、受電部１０ａに効率よく集電される。
【００５３】
中空平板状の支持体４を有するセル２に用いられる受電部１０ａの幅は、素子部５の幅およびインターコネクタ６の幅のうち短いほうの幅と同じでもよいし、それより大きくてもよい。受電部１０ａの幅は、セル２の幅と同じでもよいし、それより大きくてもよい。このような受電部１０ａは、縦縞型のセル２及び横縞型のセル２のいずれにも適用できる。
【００５４】
受電部１０ａは、図１０に示すように、幅の狭い第２部位１４を有していてもよい。第２部位１４は、受電部１０ａの他の部位よりも剛性が小さく、容易に変形する。このような受電部１０ａを有するセルスタック装置１は、セル２の変位またはセルスタック８の変位を第２部位１４で吸収することができ、収納容器におけるケーブル周辺のシール性等への影響を低減できる。第２部位１４は、電流引出部１０ｂに近接して配置されていてもよい。第２部位１４が、電流引出部１０ｂに近接して配置されていると、接続部１０ｂ２の貫通孔１２が電流引出ケーブルに固定された状態で、電流引出部１０ｂに上下方向および／または水平方向の変位、特に水平方向のうち幅方向ｙの変位が生じた場合に、その変位が第２部位１４により吸収され、電流引出部１０ｂの先端に位置する貫通孔１２が変位し難くなる。このように、幅の狭い第２部位１４を有する受電部１０ａを有するセルスタック装置１は、シール材Ｓのシール性、及び収納容器におけるケーブル周辺のシール性等への影響を低減できる。第２部位１４の長さ方向ｚにおける位置は、素子部５より下であってもよく、電流引出部１０ｂより上であってもよい。第２部位１４の長さ方向ｚの大きさは、例えば１ｍｍ以上であってもよい。
【００５５】
セルスタック装置１は、配列方向ｘにおいて、受電部１０ａの外側にさらに図示しない保護部材を備えていてもよい。受電部１０ａの外側に保護部材を設けることにより、モジュールを構成する断熱材等の部材に起因する応力が保護部材で吸収され、受電部１０ａ及びセルスタック８への応力が緩和される。セルスタック装置１は、保護部材を有していなくてもよい。
【００５６】
セルスタック装置１は、セルスタック８を１列だけ備えていてもよいし、直列接続された２列以上のセルスタック８を備えていてもよい。２列のセルスタック８を備える場合は、第１のセルスタック８の接続部１０ｂ２と第２のセルスタック８の接続部１０ｂ２とを、例えば１つの導電板で接続してもよいし、２つの導電板で接続部１０ｂ２を挟んで接続してもよい。また、２つの導電板に替えて、例えばＵ字状、又は扁平な環状の１つの導電片の間隙に接続部１０ｂ２を挟んで接続してもよい。
【００５７】
（モジュール）
図１１は、上述したセルスタック装置１を用いたモジュールの例の１つを示す展開斜視図である。図１１には、直方体状の収容容器２１の内部に、セルスタック装置１を収容したモジュール２０を示している。図１１のモジュール２０は、セルスタック８の上方に配置された改質器２２を備えている。改質器２２は、天然ガス、灯油等の原燃料を改質して、燃料ガスを生成する。改質器２２で改質された燃料ガスは、ガス流通管２３を通ってガスタンク３に供給され、ガスタンク３からセル２の内部のガス流路７に供給される。モジュール２０は、改質器２２を含まなくてもよい。
【００５８】
図１１では、収容容器２１の一部である前面および後面のカバーを取り外し、収容容器２１の内部に収容されているセルスタック装置１を後方に取り出した状態を示している。図１１に示したモジュール２０は、セルスタック装置１を、収容容器２１内にスライドして収容することが可能である。
【００５９】
収容容器２１は、内部に酸素含有ガス導入部材２４を備えている。図１１の酸素含有ガス導入部材２４は、収容容器２１にセルスタック装置１を収容した状態で、セルスタック８の間に配置されている。酸素含有ガス導入部材２４は、セル２の下端部に酸素含有ガスを供給する。酸素含有ガスは、酸素含有ガス導入部材２４により、燃料ガスの流れに合わせてセル２の側方を下端部から上端部に向けて流れる。セル２のガス流路７からセル２の上端部に排出された燃料ガスは、酸素含有ガスと混合され、燃焼する。セル２の上端部で排出された燃料ガスが燃焼することで、セル２の温度が上昇し、セルスタック装置１の起動を早めることができる。また、セル２の上端部で燃料ガスが燃焼することで、セル２の上方に配置された改質器２２が温められ、改質器２２で効率よく改質反応を行うことができる。
【００６０】
モジュール２０は、第１部位１３を有し、シール材Ｓのシール性、及び収容容器２１におけるケーブル周辺のシール性に対する影響を低減できるセルスタック装置１を備えているため、長期信頼性の高いモジュール２０とすることができる。
【００６１】
（モジュール収容装置）
図１２は、モジュール収容装置３０の例の１つを示す分解斜視図である。図１２に示すモジュール収容装置３０は、外装ケースと、図１１で示したモジュール２０と、図示しない補機と、を備えている。補機は、モジュール２０の運転を行う。モジュール２０及び補機は、外装ケース内に収納されている。なお、図１２においては一部の構成の記載を省略している。
【００６２】
図１２に示すモジュール収容装置３０の外装ケースは、支柱３１と外装板３２を有する。仕切板３３は、外装ケース内を上下に区画している。外装ケース内の仕切板３３より上側の空間は、モジュール２０を収容するモジュール収容室３４である。外装ケース内の仕切板３３より下側の空間は、モジュール２０を運転する補機を収容する補機収容室３５である。なお、図１２では、補機収容室３５に収容する補機の記載を省略している。補機は、例えばモジュール２０に水を供給する水供給装置、燃料ガス又は空気を供給する供給装置等を含む。
【００６３】
仕切板３３は、補機収容室３５内の空気をモジュール収容室３４に流すための空気流通口３６を有している。モジュール収容室３４を構成する外装板３２は、モジュール収容室３４内の空気を排気するための排気口３７を有している。
【００６４】
モジュール収容装置３０は、上述したように、長期信頼性の高いモジュール２０を備えているため、長期信頼性の高いモジュール収容装置３０とすることができる。
【００６５】
以上、本開示について詳細に説明したが、本開示は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本開示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。
【００６６】
例えば、上述したセルスタック装置１においては、セル２内のガス流路７に燃料ガスを供給し、セル２の外側に酸素含有ガスを供給する例を示しているが、ガス流路７に酸素含有ガスを供給し、セル２の外側に燃料ガスを供給する構成としても構わない。
【００６７】
また、上記実施形態では、「セル」、「セルスタック装置」、「モジュール」および「モジュール収容装置」の例の１つとしてそれぞれ燃料電池セル、燃料電池セルスタック装置、燃料電池モジュールおよび燃料電池装置を示したが、他の例としてはそれぞれ、電解セル、電解セルスタック装置、電解モジュールおよび電解装置であってもよい。
【実施例】
【００６８】
導電部材として、厚さ１．０ｍｍのステンレス板を準備した。導電部材に、長さ３５ｍｍの電流引出部を形成した。例１の電流引出部は幅８ｍｍとし、例２の電流引出部は幅２１ｍｍとした。例３は、幅２１ｍｍの電流引出部の幅方向ｙの両端から中央に向けて、幅方向ｙの長さがそれぞれ６．５ｍｍの一対のスリットを設け、電流引出部に幅の狭い第１部位を有する導電部材を作製した。例３のスリットは、境界部からの距離が１５ｍｍとなる位置に設けた。各電流引出部の引出部本体の長さを２０ｍｍとし、引出部本体の外側の接続部にそれぞれ貫通孔１２を形成した。スリットの幅、すなわちスリットを挟んで向かい合う引出部本体の両側の間隔は、負荷のない状態で概ね１．０ｍｍであった。【００６９】
各導電部材において、１３Ａの電流を流したときの電圧降下量を測定した。例１の電圧降下量は３６ｍＶであったのに対し、例２の電圧降下量は１４ｍＶ、例３の電圧降下量は１７ｍＶと小さかった。【００７０】
各導電部材の受電部を固定し、貫通孔の幅方向ｙの可動域を確認した。貫通孔の可動域は、例１では±２．０ｍｍ、例２では±０．１ｍｍ、例３では±１．８ｍｍであった。【００７１】
このように、電流引出部に幅の狭い第１部位を有する導電部材は、電流引出部の幅が広く大電流を取り出せる。また、このような導電部材は、可動域が大きく、セルまたはセルスタック装置に変位が生じても第１部位でその変位を吸収できる。
【符号の説明】
【００７２】
１：セルスタック装置
２：セル
３：ガスタンク
４：支持体
５：素子部
６：インターコネクタ
７：ガス流路
８：セルスタック
９ａ：集電部材
９ｂ：端部集電部材
１０：導電部材
１０ａ：受電部
１０ｂ：電流引出部
１２：貫通孔
１３：第１部位
２０：モジュール
３０：モジュール収容装置
【要約】
セルスタック装置１は、セル２を配列して電気的に接続してなるセルスタック８と、セル２の配列方向ｘにおけるセルスタック８の両端に位置し、セル２に電気的に接続された一対の導電部材１０と、を具備している。導電部材１０は、セルスタック８と向かい合う受電部１０ａと、受電部１０ａから延びる電流引出部１０ｂとを具備している。電流引出部１０ｂは、引出部本体１０ｂ１、および外部機器に接続される接続部１０ｂ２を有する。電流引出部１０ｂが受電部１０ａから延びる方向を第１方向とし、第１方向と直交する方向を第２方向としたとき、第２方向において、引出部本体１０ｂ１は、引出部本体１０ｂ１の平均長さより長さの短い第１部位を有する。【図１】
0006810300.tif 000002
【図２】
0006810300.tif 000003
【図３】
0006810300.tif 000004
【図４】
0006810300.tif 000005
【図５】
0006810300.tif 000006
【図６】
0006810300.tif 000007
【図７】
0006810300.tif 000008
【図８】
0006810300.tif 000009
【図９】
0006810300.tif 000010
【図１０】
0006810300.tif 000011
【図１１】
0006810300.tif 000012
【図１２】
0006810300.tif 000013