(57)【要約】【課題】簡単な構造で部品点数を低減できる集電構造の燃料電池モジュールを提供すること。【解決手段】発電室１内に配列された複数のセルチューブ２が燃料及び空気の供給を受けて発電する固体酸化物形の燃料電池モジュール１０において、セルチューブ２で発電した電力を集電電極３に集める集電が、発電室１から分割された非発電領域内１１に位置しているセルチューブ２の端部に被せた集電キャップ４と、集電電極３に連結された集電板２０との間を集電線５で接続してなされ、集電線５の一端が集電キャップ４を用いてセルチューブ２に保持され、かつ、集電線５の他端が集電板２０に固定されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電室内に配列された複数のセルチューブが燃料及び空気の供給を受けて発電する固体酸化物形の燃料電池モジュールにおいて、
前記セルチューブで発電した電力を集電電極に集める集電が、前記発電室から分割された非発電領域内に位置している前記セルチューブの端部に被せた集電キャップと、前記集電電極に連結された少なくとも一以上からなる集電板との間を少なくとも1本以上の集電線で接続してなされ、
前記集電線の一端が少なくとも一以上からなる前記セルチューブに保持された前記集電キャップに接続され、かつ、前記集電線の他端が前記集電板に固定されていることを特徴とする燃料電池モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体酸化物形燃料電池の燃料電池モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、燃料の化学エネルギを直接電気エネルギに変換して発電を行う燃料電池が知られている。この燃料電池は、燃料側の電極である燃料極と、空気側の電極である空気極と、これらの間にありイオンのみを通す電解質とにより構成されており、電解質の種類によって様々な形式が開発されている。
このうち、固体酸化物形燃料電池（Ｓｏｌｉｄ Ｏｘｉｄｅ Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ：以下「ＳＯＦＣ」と呼ぶ）は、電解質としてジルコニアセラミクッスなどのセラミックスが用いられ、天然ガス，石油，メタノール，石炭ガス化ガスなどを燃料として運転される燃料電池である。このＳＯＦＣは、イオン伝導率を高めるために作動温度が約９００〜１０００℃程度と高く、用途の広い高効率な高温型燃料電池として知られている
【０００３】
図２は、燃料電池モジュールにおける集電構造の従来構造を示す図であり、発電室１内に配設された複数のセルチューブ２は、セルチューブ２内の燃料電池セル（不図示）により発電された電力を集電して正負一対の集電電極３に供給するため、セルチューブ２の上端部及び下端部に集電キャップ４を備えている。なお、下端部の集電キャップ４については図示が省略されている。
上端部の集電キャップ４は、発電室１の上部を管板１ａで区画した非発電領域１１に位置している。また、下端部の集電キャップ４は、発電室１の下部を管板（不図示）で区画した非発電領域（不図示）に位置している。
集電キャップ４は、アルミナ製碍子等で絶縁した集電線５の一端をセルチューブ２に保持している。集電線５の他端は、集電電極３が連結された集電用ブスバー６の集電用端子７に接続されている。また、集電用ブスバー６，集電用端子７及び集電電極３の一部については、絶縁部材８により覆われている。なお、図中の符号９はシールリングである。
【０００４】
上述した燃料電池モジュールの関連技術としては、燃料電池セル管と管板とを結合する部分のシール性を向上させたものが提案されている。（たとえば、特許文献１参照）
また、円筒型固体電解質燃料電池セルにおいて、集電部材及び集電棒の構成とともに、製造工程を短縮できるセル構造として、リード線の一端をリード膜に巻き付け、リード線の他端を集電板に接続した構成が開示されている。（たとえば、特許文献２参照）
また、円筒型固体電解質燃料電池からリード線を用いて集電する集電部に集電キャップを用いた構造が開示されている。（たとえば、特許文献３参照）
また、固体電解質形燃料電池スタック構造体に関する従来技術であり、集電板を用いた構成が開示されている。
【特許文献１】特開２００６−１９６３１５号公報（図１参照）
【特許文献２】特開２００１−３５５１５号公報（図１及び図４参照）
【特許文献３】特開２００２−３６７６３２号公報（図１及び図３参照）
【特許文献４】特開２００２−２８９２４９号公報（図４参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した従来構造の燃料電池モジュールにおいては、次のような問題が指摘されている。
すなわち、セルチューブ２の端部から集電電極３までの集電構造が複雑であり、絶縁部材８を含めて部品点数が多いという問題を有している。このように複雑で部品点数の多い集電構造は、組立工数が増大するだけでなく、品質管理や信頼性確保を困難にする。このため、簡単な構造で部品点数を低減できる集電構造を有する燃料電池モジュールが望まれている。
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、簡単な構造で部品点数を低減できる集電構造の燃料電池モジュールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記の課題を解決するため、下記の手段を採用した。
本発明に係る燃料電池モジュールは、発電室内に配列された複数のセルチューブが燃料及び空気の供給を受けて発電する固体酸化物形の燃料電池モジュールにおいて、前記セルチューブで発電した電力を集電電極に集める集電が、前記発電室から分割された非発電領域内に位置している前記セルチューブの端部に被せた集電キャップと、前記集電電極に連結された少なくとも一以上からなる集電板との間を少なくとも１本以上の集電線で接続してなされ、
前記集電線の一端が少なくとも一以上からなる前記セルチューブに保持された前記集電キャップに接続され、かつ、前記集電線の他端が前記集電板に固定されていることを特徴とするものである。
【０００７】
このような燃料電池モジュールによれば、セルチューブで発電した電力を集電電極に集める集電が、発電室から分割された非発電領域内に位置しているセルチューブの端部に被せた集電キャップと、集電電極に連結された少なくとも一以上からなる集電板との間を少なくとも１本以上の集電線で接続してなされ、集電線の一端が少なくとも一以上からなるセルチューブに保持された集電キャップに接続され、かつ、集電線の他端が集電板に固定されているので、セルチューブからの集電構造を簡素化することができる。すなわち、従来構造の集電用端子、ブスバー及び絶縁管が不要になるか、あるいは必要数が減少するので、部品点数を低減した簡素な集電構造となる。
【発明の効果】
【０００８】
上述した本発明の燃料電池モジュールによれば、簡単な構造で部品点数を低減した集電構造の燃料電池モジュールを提供することができる。このため、本発明の燃料電池モジュールは、集電構造の組立工数が減少するだけでなく、品質管理や信頼性確保も容易になるという顕著な効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明に係る燃料電池モジュールの一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１に示す実施形態において、燃料電池モジュール１０は、発電室１内に並列に設置された複数のセルチューブ２が燃料（天然ガス、石油、メタノール、石炭ガス化ガス等）及び空気の供給を受けて発電する固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）である。
燃料電池モジュール１０の集電構造は、管板１ａにより仕切られて発電室１の上部に形成された非発電領域１１に配置されている。この集電構造は、複数あるセルチューブ２内の燃料電池セル（不図示）により発電された電力を、正負一対の集電電極３に集めて外部に供給するためのものである。
【００１０】
セルチューブ２の上端部には、集電線５の一端を通電可能に保持する集電キャップ４を備えている。この集電キャップ４は、発電室１から非発電領域１１に突出するセルチューブ２の上端部に被せて取り付けられている。
集電線５の他端は、集電電極３に通電可能に連結された集電板２０に固定されている。この集電板２０としては、水蒸気酸化等に対して可逆的な特性を示し、酸化皮膜が形成されて抵抗が増大することが少ない、たとえばニッケルやニッケルクラッド材からなる板が好適である。
【００１１】
ここで、集電板２０と集電電極３との連結構造について、一例を示して説明する。
図示の連結構造は、集電電極３の下端部側にネジ部３ａが設けられている。集電板２０に集電電極３を固定する部分は、集電板２０の両面をニッケル材の補助部材３ｂで挟持した状態とし、３部材に連通する貫通孔に集電電極３のネジ部３ａを通した後にナット３ｃを締め込んで固定する。なお、図中の符号８は、上述した連結構造部の上方を覆う筒状の絶縁材である。
【００１２】
上述した構成の集電構造は、集電板２０を介して各セルチューブ２から集電するので、従来の集電構造と比較して部品点数を低減した簡素な構造となる。具体的には、図２に示す従来構造の集電用ブスバー６、集電用端子７をなくすとともに、絶縁材料８の部品点数を低減して簡素化した構造となり、従って、集電構造の組立工数を低減できるとともに、品質管理や信頼性確保が容易になる。
【００１３】
このように、本発明の燃料電池モジュール１０は、簡単な構造で部品点数を低減した集電構造となるので、集電構造の組立工数が減少するとともに、品質管理や信頼性確保も容易になる。
なお、本発明は上述した実施形態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適宜変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る燃料電池モジュールの一実施形態を示す図で、集電部の構成例を示す側面図である。
【図２】燃料電池モジュールの集電構造に係る従来例を示す構成図である。
【符号の説明】
【００１５】
１    発電室
２    セルチューブ
３    集電電極
４    集電キャップ
５    集電線
１０    燃料電池モジュール
１１    非発電領域
２０    集電板
２１    端子
２２    押圧板
【図１】
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【図２】
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