專利名稱：燃料電池模塊的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種具備收容有固體氧化物形燃料電池單元的發電室和 內置該發電室的殼體的燃料電池模塊。
背景技術：
圖26是表示現有的固體氧化物形燃料電池模塊100的典型例的概略 截面圖(專利文獻l、 2等)。在內置發電室111的大致長方體的金屬制殼體110的4個側面或2個 側面上配置熱交換器120a、 120b。在發電室lll內設有例如4列將燃料 電池單元排列成1列而成的電池組80、分別配置在它們上方的改質器71、 分別安裝了電池組80的連通器(manifold) 72。連通器72為燃料氣體盒。 在發電室111上配置含氧氣體室140，從含氧氣體室140向發電室111內 下垂有多條含氧氣體導入管141，且分別配置在電池組間。在連通器72 和下壁之間、以及發電室111和熱交換器120a、 120b之間配置隔熱材料 61、 62。沒有圖示，不過，在殼體110的外側也適宜配置隔熱材料，進而 它們全體收容在適宜的框體中，構成燃料電池組裝體。含氧室140的底板142放置固定在熱交換器120a、 120b及發電室111 的上面，該底板142的周緣向殼體110外方呈凸緣狀突出。底板142的凸 緣部分與殼體110焊接以密封氣體。形成含氧室140的側面及上面的構件 放置固定在該底板142上，多個含氧氣體導入管141安裝在該底板142上。圖26中，含氧氣體(例如空氣)從外部攝取，從殼體110的下壁進 入熱交換器120a、 120b的含氧氣體流路(外側流路)，從下方向上方通過， 流入到含氧氣體室140(白箭頭)。另一方面，經由沒有圖示的被改質氣體 供給管，從外部向改質器71供給被改質氣體(例如都市氣體等碳氫氣體)， 利用改質催化劑被改質成富氫的燃料氣體，通過沒有圖示的配管向連通器72輸送。并且，利用經由含氧氣體導入管141供給的含氧氣體和從連通器72供給的燃料氣體，在電池組80中產生發電反應，經由沒有圖示的輸出 機構輸出電流。發電反應后的廢氣從發電室111上部進入熱交換器120a、 120b的廢氣流路(內側流路)，從上方向下方通過，從殼體110下壁流出 (黑箭頭)。熱交換器120a、 120b內由于含氧氣體流路和廢氣流路鄰接從 而進行熱交換，利用廢氣的熱對含氧氣體進行預熱。在這種燃料電池模塊100中進行發電之際，發電室111內必須保持 700 100(TC左右的高溫。專利文獻l:特開2005 — 123014號公報專利文獻2:特開2005 — 158526號公報圖26所示現有的燃料電池模塊100中，熱交換器120a、 120b上端和 含氧氣體室140的底板142通過焊接凸緣部分而接合，從該焊接部分115 容易發生含氧氣體的泄漏。若通過熱交換器成為高溫的含氧氣體發生泄 漏，則不僅含氧氣體的利用率下降，而且由于熱損失也使熱交換效率及發 電效率降低，損害高效率熱獨立運轉。另外，殼體110隔著含氧氣體室140的底板142而上下分離，從而不 僅結構復雜而且部件數增多，且連接固定及/或焊接它們的組裝工序也增 多，部件保管成本及制造成本升高。由于像這樣在現有燃料電池模塊的殼體上有比較多的焊接部位，從 而，氣體密封可靠性降低，另外還存在提高制造成本的問題。發明內容鑒于以上問題點，本發明的目的在于，提供一種固體氧化物形燃料電 池模，其構造能夠提高氣體密封可靠性，同時能夠降低制造成本和組裝成 本。為了實現上述目的，本發明提供以下構成。 (1)技術方案l的燃料電池模塊，其具備收容燃料電池單元的發電室 和內置該發電室的大致長方體的殼體，其特征在于，所述殼體的左右側壁及上壁是利用相互隔開規定間隔并排設置的外 殼構件和內殼構件形成反應氣體流通空間的中空壁，該外殼構件及該內殼構件分別形成截面-字狀，設有從所述上壁的內殼構件下垂到所述發電室內且與所述反應氣體 流通空間連通、向該發電室內導入反應氣體的反應氣體導入構件。(2) 技術方案2的燃料電池模塊，其特征在于，在技術方案1中， 在所述左右側壁的內殼構件的發電室側，利用相對于該內殼構件隔開規定 間隔并排設置的廢氣用內壁形成廢氣流通空間，且該廢氣流通空間的上部 與所述發電室連通。(3) 技術方案3的燃料電池模塊，其特征在于，在技術方案1或2中，所述反應氣體導入構件利用相互隔開規定間隔并排設置的一對板構件 形成反應氣體導入空間，且在該反應氣體導入空間的下部、在該板構件上 設置有反應氣體導入開口。(4) 技術方案4的燃料電池模塊，其特征在于，在技術方案3中， 所述反應氣體導入構件相對于所述上壁中央左右對稱地分別設置在兩側。(5) 技術方案5的燃料電池模塊，其特征在于，在技術方案3中，所述反應氣體導入構件在所述上壁中央位置設置1個。(6) 技術方案6的燃料電池模塊，其特征在于，在技術方案1 5任 意一個中，在所述左右側壁的反應氣體流通空間內，上下方向隔開規定間 隔且相互不同地設置橫架在所述外殼構件和內殼構件之間的多個局部隔 板，從而形成蛇行流路。(7) 技術方案7的燃料電池模塊，其特征在于，在技術方案2~5任 意一個中，在所述廢氣流通空間內，上下方向隔開規定間隔且相互不同地 設置橫架在所述左右側壁的內殼構件和廢氣用內壁之間的多個局部隔板， 從而形成蛇行流路。(8) 技術方案8的燃料電池模塊，其特征在于，在技術方案1 7任 意一個中，所述殼體的前后側壁的一方被封閉且另一方能夠開閉，在該能 夠開閉的側壁上設置有配管用開口。(9) 技術方案9的燃料電池模塊，其特征在于，在技術方案1 7任 意一個中，所述殼體的前后側壁能夠開閉，在該能夠開閉的側壁上設置有 配管用開口。(10) 技術方案10的燃料電池模塊，其特征在于，在技術方案2 9任意一個中，設有在密封了所述反應氣體流通空間及所述廢氣流通空間的 狀態下貫通左右側壁的至少一方的1個或多個貫通孔。(11) 技術方案11的燃料電池模塊，其特征在于，在技術方案2 10 任意一個中，在所述殼體的下壁上設置有與所述左右側壁的各個所述廢氣 流通空間連通且連接廢氣排出管的廢氣出口貯存室，并且在該廢氣出口貯 存室的下側設置有與所述左右側壁的各個所述反應氣體流通空間連通且 連接反應氣體供給管的反應氣體入口貯存室。(12) 技術方案12的燃料電池模塊，其特征在于，在技術方案1 11任意一個中，具有將多個所述燃料電池單元排列成1列而成的電池組和將 所述燃料電池單元的一端部分別固定的連通器，所述連通器接合上部盒和 下部盒而構成，該上部盒由l個或多個上面的開口部和包圍該開口部周圍 且形成有向內方彎折的折疊部的環狀部構成，在該上部盒的開口部內以由 密封材料密封的狀態立設該燃料電池單元的一端部。(13) 技術方案13的燃料電池模塊，其特征在于，在技術方案1 11任意一個中，具有將多個所述燃料電池單元經由集電構件排列成l列而成的電池組、分別設置在所述電池組兩端部的具有剛性的電流提取構件和 作為所述電流提取構件的一部分向外方呈帶狀延伸的電流提取片。(14) 技術方案14的燃料電池模塊，其特征在于，在技術方案13中， 具有將所述燃料電池單元一端部分別固定的連通器，所述電流提取構件的 一端部以絕緣狀態接合固定在所述連通器上。(15) 技術方案15的燃料電池模塊，其特征在于，在技術方案l-ll 任意一個中，具有將多個所述燃料電池單元排列成l列而成的電池組，所 述電池組在所述發電室內并排設置成2列。發明效果技術方案l的燃料電池模塊，采用的構成是將殼體的左右側壁及上壁 的整體形成截面-字狀的中空壁，作為反應氣體流通空間，從上壁向發電 室內下垂反應氣體導入構件。還有，"反應氣體"根據在發電室內使用的 燃料電池單元結構，有含氧氣體或燃料氣體(富氫的氣體)任意一種情況。另外，也有取代燃料氣體采用被改質氣體(在發電室內被改質、成為燃料 氣體)的情況。本發明中，構成殼體的中空壁為截面-字狀的穹頂狀，從而相當于現 有熱交換器和含氧氣體室的部分作為連續的反應氣體流通空間形成。從 而，無須設置現有熱交換器和含氧氣體室的接合部分即含氧氣體室的底 板，消除了從底板凸緣的焊接部分漏氣的問題。其結果是熱交換效率上升， 熱獨立溫度升高，發電效率提高。其次，由于不需要現有的含氧氣體室的底板，從而部件數削減，制造 工序中不需要凸緣面的焊接，組裝工序減少，從而能夠降低成本。再次，上壁的反應氣體流通空間與現有含氧氣體室對應，不過，是經 由上壁的內殼構件與發電室直接鄰接的，因而比現有高溫。技術方案2的燃料電池模塊，是在技術方案l中，再在作為中空壁的 左右側壁的發電室側并排設置廢氣用內壁、形成廢氣流通空間，因此只隔 著左右側壁的內殼構件鄰接配置反應氣體流通空間和廢氣流通空間，能夠 有效地進行反應氣體和廢氣的熱交換。技術方案3的燃料電池模塊，是在技術方案1或2中，反應氣體導入構件具有并排設置一對板構件而形成的反應氣體導入空間，從其下部的導 入開口向發電室內排放反應氣體。不用像現有那樣沿著電池組縱向排列多 個反應氣體導入管，取而代之配置l個或少數反應氣體導入構件即可，因 此能夠節約制造成本及組裝成本。技術方案4的燃料電池模塊，反應氣體導入構件相對于上壁中央左右對稱地分別設置在兩側，從而能夠在它們之間的中央空間配置任意數及/ 或形狀的電池組、改質器及連通器等，能夠對應于各種設計方式。技術方案5的燃料電池模塊，反應氣體導入構件設置在上壁中央位置， 從而能夠在其兩側配置電池組、改質器及連通器。能夠配置l個反應氣體 導入構件或將多個反應氣體導入構件配置成直線狀，因此能夠減少部件 數，節約成本。技術方案6的燃料電池模塊，在反應氣體流通空間內設置蛇行流路， 從而流路變窄、提高流速且加長流路，能夠效率良好地進行熱交換，同時 使反應氣體的流動均勻化。技術方案7的燃料電池模塊，在廢氣流通空間內設置蛇行流路，從而 流路變窄、提高流速且加長流路，能夠效率良好地進行熱交換，同時使廢氣的流動均勻化。技術方案8的燃料電池模塊，殼體的前后側壁的一方被封閉而能夠完 全密封。再有，另一方能夠開閉，因此能夠進行發電室內的構成要素的存 取以進行修理'更換。另外，在能夠開閉的側壁上設置配管用開口，從而 能夠容易地配置燃料氣體供給管或被改質氣體供給管等。與現有那樣在底 部設置配管的情況相比，能夠容易存取、且降低燃料電池模塊整體的高度 使之小型化。技術方案9的燃料電池模塊，能夠從殼體的前后側壁兩方存取以進行 修理，更換，能夠從前后側壁兩方進行配管，從而能夠對應于多種設計。技術方案10的燃料電池模塊，設有貫通左右側壁的至少一方的1個 或多個貫通孔，從而能夠從外部貫通插入加熱器和溫度傳感器等、配置在 發電室內。技術方案11的燃料電池模塊，在殼體的下壁上設置與廢氣流通空間 連通的廢氣出口貯存室，還在其下側設置與反應氣體流通空間連通的反應 氣體入口貯存室。通過設置反應氣體入口貯存室，從而從外部供給的反應 氣體暫時進入反應氣體入口貯存室的大空間后，進入左右側壁的狹窄的反 應氣體流通空間。因而，從壓力損失低的大流路向壓力損失高的小流路進 入而獲得均勻的流動。其結果是能夠省去反應氣體流通空間中的蛇行流 路。另外，反應氣體入口貯存室與廢氣出口貯存室的下側鄰接，因而反應 氣體從廢氣獲得熱量而被預熱后，在左右側壁中上升，與沒有反應氣體入 口貯存室的情況相比，左右側壁上的熱損失減少。與之相對，沒有反應氣 體入口貯存室的情況下，從外部供給的反應氣體保持低溫在左右側壁中上 升。技術方案12的燃料電池模塊，在連通器的上部盒的開口部形成折疊 部，從而獲得的效果可緩和由于連通器、配置在開口部的燃料電池單元、 固定燃料電池單元的密封材料之間的熱膨脹系數的差而產生的應力。其結 果是它們間的接合強度提高，確保穩定的固定狀態。技術方案13的燃料電池模塊，設有將分別設置在電池組兩端部的電 流提取構件的一部分向外方呈帶狀延伸的電流提取片，從而電池提取片作為帶剛性的電流提取構件的一部分而一體化，從而不用擔心由于振動和沖 擊而脫離。技術方案14的燃料電池模塊，電流提取構件的一端部以絕緣狀態接 合固定在連通器上，從而能夠穩定地支承固定電流提取構件，同時電流提 取構件還能夠發揮電池組兩端部的按板的作用。技術方案15的燃料電池模塊，將電池組在發電室內排列成2歹iJ，從 而在這2列電池組間可設置1列或1個反應氣體導入構件，另外，還可夾 著2列電池組設置2列或2個反應氣體導入構件，與現有那樣收納4列電 池組的情況相比較，能夠大幅度削減反應氣體導入構件個數，還能夠簡化 結構，另外，還能夠大幅度削減安裝反應氣體導入構件時的密封工序，與 之相伴，能夠提高氣體密封可靠性，同時能夠大幅度削減成本。
圖1是本發明的燃料電池模塊的一實施方式的外觀立體圖。圖2是圖1的燃料電池模塊拆除前壁的殼體的局部切開立體圖。圖3是概略表示圖1的X截面的圖。圖4 (a)是反應氣體導入構件的從一方側看的立體圖，(b)是相同構 件的從另一方側看的立體圖。圖5 (a)是關于廢氣用內壁、廢氣出口流路盒及廢氣排出管的部分， 從朝向發電室的外側的一側看的立體圖，(b)是相同構件的從發電室中央 側看的立體圖。圖6是本發明的燃料電池模塊的其他實施方式的相當于圖3的截面圖。圖7是圖6的實施方式的反應氣體導入構件的外觀立體圖。圖8是本發明的燃料電池模塊的再其他實施方式的外觀立體圖。圖9是概略表示圖8的Y截面的圖。圖10是本發明的燃料電池模塊的再其他實施方式的外觀立體圖。 圖11是關于圖10的燃料電池模塊的相當于圖9的截面圖。 圖12 (a)及(b)是表示本發明的燃料電池模塊的殼體外面上配置外 部隔熱材料的狀態的沿著前后方向及左右方向的截面圖。圖13是表示從殼體的側壁貫通插入的加熱器的一實施方式的截面圖。圖14是表示圖IO所示一對電池組中的一方電池組的圖。(a)是俯視 圖，(b)是右視圖，(c)是前側視圖，(d)是(b)的A部放大圖。圖15是包含燃料電池單元的截面的局部立體圖。圖16 (a)是一方電流提取構件的外觀立體圖，(b)是另一方電流提 取構件的外觀立體圖。圖17 (a)是集電構件的放大俯視圖，(b)是集電構件的局部立體圖。圖18 (a)是概略表示電池組的局部放大俯視圖，(b)是其局部側視圖。圖19是表示一對電池組和連通器的圖，(a)是俯視圖，(b)是右視 圖，(c)是(b)的B截面圖，(d)是后側視圖。圖20 (a)是圖19 (b)的C部放大截面圖，(b)是圖19 (b)的D 部放大截面圖，(c)是圖19 (c)的E部放大截面圖。圖21是表示連通器的下部盒的圖，(a)是俯視圖，(b)是右視圖，(c) 是(a)的H截面圖，(d)是(a)的I截面圖。圖22是表示連通器的上部盒的圖，(a)是俯視圖，(b)是右視圖，(c) 是(a)的G截面圖，(d)是(a)的F截面圖。圖23是圖IO所示改質器的概略的橫截面圖。圖24是表示改質器的一實施方式的圖。(a)是從斜后方看的外觀立 體圖，(b)是(a)的分解圖，(c)是氣化'混合組件的橫截面圖，(d) 是改質組件的橫截面圖。圖25 (a)及(b)是表示改質器的再其他實施方式的從斜前方看的分 解圖。圖26是表示現有的燃料電池模塊的典型例的概略截面圖。 圖中，l一燃料電池模塊，IO —殼體，ll一左側壁，12 —右側壁，13 一上壁，14一下壁，15 —前側壁，16—后側壁，17—發電室，20 —反應氣 體流通空間，30—廢氣流通空間，40 —反應氣體導入構件。
具體實施方式
以下參照附圖，對本發明的實施方式進行說明。本發明的固定氧化物形燃料電池模塊適用于分散型發電用、特別是進行0.5 1.5kW的負載追隨 運轉的家用燃料電池模塊。圖1是本發明的固定氧化物形燃料電池模塊的一實施方式的外觀立體 圖。燃料電池模塊1具備大致長方體的殼體io，殼體10內置發電室17。圖1中沒有表示，不過，在發電室17內配置將多個固定氧化物形燃料電 池單元排列成一列的電池組(cell stack),還有由連通器(燃料氣體盒)及/或改質器等構成的燃料電池組裝置(關于其詳細后述)。以下，關于殼體10，將圖中兩箭頭所示的方向分別作為前后方向、左右方向進行說明。殼體10由左側壁11、右側壁12、前側壁15及后側壁16的4個側壁、 上壁13及下壁14這6個壁構件構成。殼體10能夠通過將金屬制板或箱 成形加工而制作。前側壁15以外的壁構件一體成型或接合，只有前側壁 15能夠開閉。圖1中，表示打開了前側壁15的狀態。還有，圖1中，盡 管只有前側壁15能夠開閉，不過，作為其他實施例，可以是只能開閉下 壁14或只能幵閉后側壁16。另外，也可以是能夠開閉前后側壁雙方。圖 1的例中，在打開了前側壁15的狀態下進行發電室17內的各種構成要素 的修理'更換等。白色前沖箭頭表示電池組的插入方向。在前側壁15上 貫穿設有配管用開口 51，能夠通過它設置向發電室17內供給各種氣體的 氣體供給管。氣體供給管例如是燃料氣體供給管或被改質氣體供給管，根 據需要也設置水或水蒸汽供給管。在左右側壁11、 12下端設置向發電室17內的電池組周圍供給的反應 氣體的入口流路盒21。反應氣體入口流路盒21形成在殼體IO前后方向整 體上延伸的細長形狀，在后端部連接反應氣體供給管22。反應氣體例如為 含氧氣體。再有，鄰接各反應氣體入口流路盒21內側設置廢氣出口流路 盒32。廢氣出口流路盒32也形成在殼體10前后方向整體上延伸的細長形 狀，在前端部連接廢氣排出管33。廢氣主要由發電中沒有使用的含氧氣體、燃料氣體及燃燒了它們生成的燃燒氣體構成。圖1中，沒有明示發電室17的內部整體，不過，顯示了從上壁13下 垂的反應氣體導入構件40的局部。另外，也顯示了設置在右側壁12 (關 于左側壁11也同樣)內側的廢氣用內壁31。在廢氣用內壁31內部形成的 廢氣流通空間與廢氣出口流路盒32連通。關于它們后面詳細敘述。本發明的燃料電池模塊基本上成為左右對稱結構，而這在獲得穩定的 發電輸出上最佳。還有，以下的說明中，關于從反應氣體供給管22供給含氧氣體、從 配置在前側臂的配管用開口 51的氣體供給管供給燃料氣體(或改質成燃 料氣體的被改質氣體)的情況進行說明，不過，這依賴于使用的燃料電池 單元的氧極和燃料極的結構，在其他種類的燃料電池單元中，也有反過來從反應氣體供給管22供給燃料氣體(或被改質氣體)、從配管用開口 51的氣體供給管供給含氧氣體的情況。本發明能夠適用于任意情況。因而， 作為反應氣體有含氧氣體的情況，也有燃料氣體(或被改質氣體)的情況。圖2是圖1的燃料電池模塊拆除前側壁15的殼體10的局部切開立體 圖。殼體的左側壁U、右側壁12及上壁13為基于相互隔開規定間隔并排 設置的外殼構件lla、 12a、 13a和內殼構件llb、 12b、 13b形成連續的反 應氣體流通空間20的中空壁。還有，外殼構件lla、 12a、 13a可以將1 塊板彎折形成一體，或者也可以將3塊板接合而形成。關于內殼構件llb、 12b、 13b也同樣。圖2中，切掉外殼構件lla、 12a、 13a局部露出內殼構件lib及13b 進行表示。外殼構件lla、 12a、 13a、內殼構件llb、 12b、 13b分別為左 右上下方向平行的截面形狀-字狀，即形成穹頂(dome)狀。從而中空壁 整體形成截面-字狀即穹頂狀。再有，在左側壁11 (關于右側壁12也同樣)的反應氣體流通空間內， 沿上下方向隔開規定間隔、相互不同地設置橫架在外殼構件lla和內殼構 件11b之間的多個局部性隔板24，從而形成蛇行流路。蛇行流路的下端位 于反應氣體入口流路盒21的上面上。該部分，在反應氣體入口流路盒21 的上壁適宜貫穿設置多個流入狹縫23。再有，還在上壁13的內殼構件13b上貫穿設置與下垂到發電室17內 的反應氣體導入構件40連通的連通孔43。圖2中沒有顯示，不過，相對 于上壁13的中央左右對稱地設置一對反應氣體導入構件40，每個上具備 2個連通孔43，因此，連通孔43總共有4個。關于圖2的殼體10，說明從反應氣體供給管22供給的反應氣體的流 動(白箭頭)。反應氣體進入反應氣體入口流路盒21內，通過流入狹縫23進入反應氣體流通空間的蛇行流路。然后在蛇行流路上蛇行且從下方向上 方上升。若到達蛇行流路上端，則進入上壁13的反應氣體流通空間，通過上壁13的內殼構件13b的連通孔43流入到反應氣體導入構件40內， 從設置在反應氣體導入構件40下部的導入開口 42排放到發電室17內。圖3是概略表示圖1的X截面的圖。關于由外殼構件lla、 12a、 13a 和內殼構件llb、 12b、 13b形成的作為中空壁的反應氣體流通空間20，如 圖2中所說明(其中，關于反應氣體流通空間20的寬度夸大表示。以下 在同樣的截面圖中相同)。反應氣體導入構件40利用相互隔開規定間隔并 排設置的一對板構件41a、 41b形成反應氣體導入空間44,在反應氣體導 入空間44的下部，在一方的板構件41a上設置導入開口 42。圖示的例子 中，反應氣體導入構件40相對于上壁中央左右對稱地分別設置在兩側， 從而，導入開口 42貫穿設置在一對板構件中的中央側的板構件41a上， 以使朝向發電室17中央排放反應氣體。圖3中，白箭頭概略表示反應氣 體的流動，黑箭頭概略表示廢氣的流動。如圖3所示，在左右側壁的內殼構件llb、 12b的各個發電室17側隔 開規定間隔地分別并排設置廢氣用內壁31。從而形成廢氣流通空間30(其 中，關于廢氣流通空間30的寬度夸大表示。以下在同樣的截面圖中相同)。 廢氣流通空間30的上部與發電室17連通。在廢氣流通空間30內也與反 應氣體流通空間20同樣設置蛇行流路。即，沿上下方向隔開規定間隔、 相互不同地設置橫架在左右側壁的各個內殼構件llb、 12b和廢氣用內壁 31之間的多個局部性隔板34，從而形成蛇行流路。關于這個，在后述的 圖5中詳細表示。左側壁的貫通孔52將反應氣體流通空間20及廢氣流通空間30雙方 在保持密閉狀態下進行貫通。在貫通孔52上貫通插入加熱器和溫度傳感 器，能夠使其到達發電室17內。貫通孔52在左右側壁的至少一方上設置 l個或多個即可。例如，根據需要可以在一方的側壁上設置2個，也可以 在兩側各設置l個。圖3中概略地以虛線表示配置在發電室17內的構成要素的一例。中 央并排設置2個電池組80，在它們上方利用適宜的支承機構配置改質器 71。各電池組80安裝在連通器72上面，燃料氣體通過連通器72上面向電池組80的各燃料電池單元的燃料極供給。在反應氣體導入構件40和廢氣用內壁31之間及連通器72和下壁14之間適宜填充隔熱材料61、 62。在此，概略說明燃料電池模塊l中發電時的氣體流動。例如，由氣體 供給管向改質器71供給被改質氣體，被改質催化劑改質的富氫的燃料氣 體被輸送給連通器72，再從連通器72對電池組80的燃料電池單元的燃料 極供給。另一方面，從反應氣體供給管供給含氧氣體，通過反應氣體流通 空間及反應氣體導入構件，供給到發電室17內(即對燃料電池單元的氧 極供給)，利用燃料電池反應進行發電。關于燃料電池單元及發電反應的 詳情，后面圖15中進行詳細敘述。發電中沒有使用的燃料氣體及含氧氣體向發電室17上方流動，當存 在燃燒裝置時被點火燃燒，成為廢氣。由于電池組80的發電、并且還由 于燃料氣體和含氧氣體的燃燒，發電室17內成為例如700 100(TC左右的 高溫。然后，高溫的廢氣向廢氣流通空間30從其上端進入，在蛇行流路 中下降，從排出狹縫35進入廢氣出口流路盒32，從廢氣排出管排出。高 溫的廢氣在蛇行流路上下降，而另一方面在鄰接的反應氣體流通空間20 的蛇行流路中上升的低溫反應氣體基于廢氣的熱而被預熱，進行熱交換。 圖4 (a)是從發電室外側看圖1~圖3所示的反應氣體導入構件40的 立體圖，圖4 (b)是相同構件的從發電室中央側看的立體圖。反應氣體導 入構件40是具有由一對板構件41a、 41b夾持的中空空間的形成平整箱的形狀，在發電室內其縱向沿著電池組的燃料電池單元的排列方向而設置。 上端開口有與反應氣體流通空間連通的連通孔43。上端中央部的凹部45， 如參照圖3所表明的，是為了形成用以使廢氣從發電室中央部直通到廢氣 流通空間的通路而設置的。在朝向發電室中央側的面41a的下部適宜貫通 設置用以排放反應氣體的導入開口42。現有的反應氣體導入管一般為陶瓷 制，不過，反應氣體導入構件40能夠由金屬材料制作。圖5 (a)是關于廢氣用內壁31、廢氣出口流路盒32及廢氣排出管33 的一部分，從發電室外側看的立體圖，圖5 (b)是相同構件的從發電室中 央側看的立體圖。廢氣用內壁31為平板，在其兩端形成規定廢氣流通空 間寬度的彎折部31a。這些彎折部31a的緣部向左側壁或右側壁的內殼構 件接合。在廢氣流通空間內沿上下方向隔開規定間隔、相互不同地設置多個局部性隔板34，從而形成蛇行流路。蛇行流路的下端位于廢氣出口流路盒32的上面上，該部分，在廢氣出口流路盒32的上壁上適宜貫通設置多 個排出狹縫35。這些構件都能夠由金屬材料制作。圖5 (a)中的黑箭頭表示廢氣的流動。從廢氣流通空間上端流入，在 蛇行流路中下降，通過排出狹縫35，進入廢氣出口流路盒32內，從廢氣 排出管33排出。圖6是本發明的燃料電池模塊的其他實施方式的相當于圖3的截面 圖。本實施方式從上壁的內殼構件13a下垂的反應氣體導入構件40'在上 壁中央位置只設置1個。圖6的反應氣體導入構件40'在形成反應氣體導 入空間的一對板部41a、 41b下部雙方貫通設置導入開口 42a、 42b。從而， 從發電室中央向兩側排放反應氣體(白箭頭)。還有，作為其他實施方式， 反應氣體導入構件40，也可以設置成隔開適宜間隔配置沿其縱向延伸成直 線狀的多個管構件。圖7是圖6的實施方式的反應氣體導入構件40，的外觀立體圖。該反 應氣體導入構件40，設置在發電室中央，因此與圖4的實施方式不同，上 端無須設置成為廢氣通路的凹部。因而，與反應氣體流通空間連通的連通 孔43也是1個，沿縱向連續延展。圖7中，導入開口 42b只顯示了單側， 不過，在相反側也同樣設置。導入開口 42a、 42b其導入開口 42a間、導 入開口 42b間的形成距離在中央部變短，以使能夠向電池組的單元排列方 向中央部多供給反應氣體。從而，能夠將更容易成為高溫的電池組中央部 冷卻。圖8是本發明的燃料電池模塊的再其他實施方式的外觀立體圖。圖9 是概略表示圖8的Y截面的圖。與圖l所示實施方式的不同點是，在殼體 10的下壁部分設置廢氣出口貯存室36和反應氣體入口貯存室26。廢氣出 口忙存室36設置在發電室17的正下方，分別與在其左右兩側左右側壁上 所設置的廢氣流通空間30連通。另外，在前端部連接廢氣排出管33。反應氣體入口貯存室26設置在廢氣出口貯存室36的正下方，分別與 在其左右兩側左右側壁上所設置的反應氣體流通空間20連通。另外，在 其后端部連接反應氣體供給管22。如白箭頭所示反應氣體的流動，從反應 氣體供給管22供給的反應氣體暫時進入反應氣體入口貯存室26的大空間后，進入左右側壁的狹窄的反應氣體流通空間20。通過從壓力損失低的大 空間向壓力損失高的小空間流入從而確保均勻的流動。基于該效果，本實 施方式中能夠省去蛇行流路(當然，也可以任意設置)。另外，反應氣體入口貯存室26設置在廢氣出口貯存室36的大空間的正下方，從而反應氣體從高溫的廢氣獲得熱量，以被預熱的狀態在左右側壁的反應氣體流通空間20中上升，兩側壁上的熱損失降低。關于其他方面，與圖1~圖5所示的實施方式同樣。在左右側壁的反 應氣體流通空間20中上升的反應氣體從貫穿設置在上壁的內殼構件13a 上的連通孔向反應氣體導入構件40流入，從其下部的導入開口 42向發電 室17內排放。圖10是本發明的燃料電池模塊的再其他實施方式的外觀立體圖。關 于前后方向及左右方向與圖1同樣。圖10表示打開殼體10的前側壁(沒 有圖示)，將收容在內部的燃料電池組裝置2取出到前方的狀態。圖ll是關于圖10的燃料電池模塊的相當于圖9的截面圖(其中，以收容燃料電池組裝置的狀態表示)。圖11所示的殼體10為圖9所示的實施方式的變形方式，在下壁部分 分別設置在中央分離的2個廢氣出口貯存室36a、 36b和2個反應氣體入 口貯存室26a、 26b。左側的廢氣出口貯存室36a與左側壁的廢氣流通空間30連通，右側 的廢氣出口貯存室36b與右側壁的廢氣流通空間30連通。在各廢氣出口 貯存室36a、 36b的后端部分別連接廢氣排出管33。另外，左側的反應氣體入口貯存室26a與左側壁的反應氣體流通空間 20連通，右側的反應氣體入口貯存室26b與右側壁的反應氣體流通空間 20連通。在各反應氣體入口貯存室26a、 26b的前端部分別連接反應氣體 供給管22。圖11的殼體10其他方面與圖6所示的實施方式同樣。在左右側壁的 反應氣體流通空間20中上升的反應氣體從貫穿設置在上壁的內殼構件 13a上的連通孔向反應氣體導入構件40流入，從其下部向發電室17內排放。圖12 (a)及(b)是表示本發明的燃料電池模塊1在殼體外面上配置外部隔熱材料65的狀態的沿著前后方向及左右方向的截面圖。為了防止
從燃料電池模塊1外面散熱，由外部隔熱材料65整體覆蓋殼體外面。
圖13是表示所述各實施方式中安裝在殼體10上的加熱器的一實施方 式的截面圖。加熱器55貫通插入貫穿設置在側壁11 (其他側壁也可以) 的貫通孔52中而固定。加熱器55在中心軸上配置作為陶瓷加熱器的加熱 器本體55a。加熱器本體55a—端延伸到沒有圖示的發電室，在另一端上 連接用以從交流電源供電的金屬配線56。再有，加熱器本體55a由隔開間 隔配置成同心狀的加熱器保持管55c2覆蓋。加熱器保持管55c2相對于貫 通孔52以密封狀態嵌合。在加熱器保持管55c2的外側端部呈凸緣狀設置 固體板55cl，固定板55cl用螺釘57等固定在側壁11的外面上。
再有，在加熱器本體55a和加熱器保持管55c2之間配置氧化鋁管55b。 氧化鋁管55b的兩端貫通加熱器保持管55c2及固定板55cl而分別突出， 突出部分利用膠合劑55e與加熱器保持管55c2及固定板55cl分別固定。 從而確保金屬配線56和燃料電池模塊的電絕緣。
接下來，關于本發明的燃料電池模塊的燃料電池組裝置進行說明。
再參照圖10，收容在殼體10內的燃料電池組裝置2具有將多個燃料 電池單元81排列成一列的電池組80a、 80b。這2個電池組80a、 80b使單 元排列方向平行地并排設置，固定在連通器72上。連通器72是其內部空 間收容燃料氣體的燃料氣體盒。在電池組80a、 80b的單元排列方向的端 部設置電流提取構件91a，向前方延伸。
改質器71配置在電池組80a、 80b上方，在后端部連結被改質氣體供 給管71a及供水管71b。另外，從改質器71的后端部附近向連通器72延 伸燃料氣體送出管71c，與連通器72的上面連接。從改質器71的前端部 插入溫度傳感器71d。還有，關于改質器71后面由圖23詳細敘述。
圖14是表示圖10所示一對電池組中的一方電池組80a的圖。圖14 (a)是俯視圖，圖14 (b)是右視圖，圖14 (c)是前側視圖，圖14 (d) 是(b)的A部放大圖。
電池組80a將多個燃料電池單元81排列成一列而形成。在相鄰的2 個燃料電池單元81間插入配置集電構件97，將這些燃料電池單元81電連 接。再有，在電池組80a兩端部分別設置電流提取構件90a、 90b。以下，參照圖15~圖18，關于圖14所示的各構成要素進行說明。圖
15是包含燃料電池單元81的截面的局部立體圖。燃料電池單元81整體形 狀為平板柱狀，在具有透氣性的導電性支承體81a內部沿軸方向貫通設置 多個燃料氣體通路81b。在導電性支承體81a的外周面的一方平面上依次 層疊燃料極81c、固體電解質81d及氧極81e。在與氧極81e對置的另一 方平面上隔著接合層81g設置內部端子81f，在其上設置用于降低接觸電 阻的P型半導體層81h。
該燃料電池單元81中，在燃料氣體通路81b中流通燃料氣體(富氫 的氣體)從而向燃料極81c供給氫，另一方面，向燃料電池單元81周圍 供給含氧氣體(例如空氣)從而向氧極81e供給氧。從而在氧極81e及燃 料極81c上分別發生以下的電極反應，由此進行發電。發電反應在 600 1000。C下進行。
氧極l/202+2e_—02—(固體電解質)
燃料極02—(固體電解質)+H2—H20+2e—
氧極81e的材料必須在氧化氣氛中穩定、為多孔性以使氣相氧能夠到 達與固體電解質81d的界面。固體電解質81d發揮從氧極81e向燃料極81c 運送氧離子O2—的作用。固體電解質81d的材料為氧離子導電性氧化物， 為了物理性隔離燃料氣體和含氧氣體，而必須在氧化/還原氣氛中穩定且形 成致密。燃料極81c的材料必須在還原氣氛中穩定且具有與氫的親和性。 內部端子81f為了將燃料電池單元81彼此串聯連接而設置，為了物理性 隔離燃料氣體和含氧氣體，必須形成致密。
例如，氧極81e由電子及離子雙方導電性高的鑭錳酸鹽(，y夕:z^ y力'氺一 卜)系f丐鈦礦型復合氧化物形成，固體電解質81d由含有離子導 電性高的Y203的Zr02 (YSZ)形成，燃料極81c由電子導電性高的Ni 和含有Y203的Zr02 (YSZ)的混合物形成。內部端子81f由電子導電性 高的、固溶有堿土類氧化物的LaCr03形成。這些材料最好是熱膨脹率接 近的物質。
再參照圖14，經由上述發電反應產生的電流在通過集電構件97串聯 連接的各燃料電池單元81中流動，經由在電池組80a兩端部分別設置的 電流提取構件90a、 90b向外部的電力轉換裝置輸出。圖16 (a)是一方電流提取構件90a的外觀立體圖，圖16 (b)是另 一方電流提取構件90b的外觀立體圖。以下，參照圖14及圖16，關于電 池組端部的電流提取結構進行說明。
在位于電池組80a前方側最端部的燃料電池單元81的端部側隔著端 部集電構件(也可以與中間的集電構件97相同)配置電流提取構件90a。 在電流提取構件90a和端部集電構件之間可以夾入導電性陶瓷材料或導電 性粘接劑，以防止電流的局部集中。電流提取構件90a由成本上有利的耐 熱性合金形成。電流提取構件90a是具備平板部92a和從其兩緣彎曲相對 于平板部92a大致垂直地向前方延伸的一對側板部94a的形狀。該形狀最 適于增大電流提取構件90a的剛性并可穩定地立設。另外，電流提取構件 90a能夠以具有大面積的平板部92a的整面與端部集電構件接觸，且能夠 使其厚度足夠厚，從而能夠減小電阻、降低電力損失。
再有，從平板部92a的下端中央附近相對于平板部92a垂直地向前方 延伸帶狀的電流提取片91a。在電流提取片91a的中間部設置階梯狀的彎 曲部93a，不過，這在后面圖20中也有說明，是為了與連通器的形狀相適 合。電流提取片91a的前端經由適宜的電氣配線與外部連接。如此，電流 提取片91a作為具有剛性的電流提取構件90a的一部分而被一體化，從而 不用擔心由于振動和沖擊而脫離。在電流提取構件90a的下端設置彎曲的 腳部95a，從而可立設。
另一方面，在電池組80a的后方側同樣地配置電流提取構件90b。電 流提取構件90b與電流提取構件90a為大致相同形狀，不過如圖14 (d) 所示，電流提取構件91b的長度和其中間部的彎曲部93b的形狀不同。這 也在后面圖20中進行說明，是為了與連通器的形狀相適合。
還有，插入配置在燃料電池單元81間的集電構件97具備能夠沿單元 排列方向伸縮的彈性。因而，設置電池組80a時，從其兩端部施加按壓力 使集電構件97彈性變形，從而能夠確保與燃料電池單元81的良好的電連 接。因而，配置在電池組80a兩端部的電流提取構件90a和90b還發揮用 以將電池組80a保持在按壓狀態的按板的作用。從而一對電流提取構件 90a、 90b從單元排列方向的兩側按壓電池組80a，在此狀態下固定電池組。 關于固定方法的詳情后述。圖17 (a)是表示圖14所示電池組80a中任意相鄰2個燃料電池單元 81和插入配置其間的集電構件97的放大俯視圖。圖17 (b)是(a)所示 集電構件97的局部立體圖。將2個燃料電池單元81分別稱為第一單元及 第二單元進行說明時，集電構件97的基本要素為與第一單元的平坦面 抵接的第一導電體片97a、從第一單元一端部傾斜延伸到第二單元另一端 部的第二導電體片97b、與第二單元的平坦面抵接的第三導電體片97c和 從第二單元一端部傾斜延伸到第一單元另一端部的第四導電體片97d。第 一 第四導電體片97a 97d按照此順序端部彼此逐個連結，再按照此順序 重復連接導電體片97a 97d，從而形成沿單元軸方向延伸的一串集電構件 97。作為集電構件97的平坦部的第一導電體片97a及第三導電體片97c 與燃料電池單元81的平坦面抵接，從而與氧極81e或內部端子81f電連接。 作為傾斜部的第二導電體片97b在2個部位形成彎曲部97bl、 97b2，由此 成為更柔軟的結構(關于第四導電體片97d也同樣)。該形狀的集電構件 97富有柔軟性，相對于單元排列方向及單元軸方向的變形具有良好的追隨 性，同時通氣性也優越。
另外，圖17所示的集電構件97的兩端部沿著燃料電池單元81的寬 度方向兩端部的形狀彎曲，從兩側把持燃料電池單元81。從而集電構件 97和燃料電池單元81被牢固地接合，防止集電構件97的剝離，提高電連 接的穩定性。再有，在集電構件97的寬度方向的前端設置向燃料電池單 元81外方突出的肋97e。該肋97e如圖18所示那樣使用。
圖18 (a)是概略表示圖14 (a)所示電池組80a的局部放大俯視圖， 圖18 (b)是其局部側視圖。如圖18 (a)的俯視圖所示，在燃料電池單 元81的寬度方向兩端，相鄰的2個集電構件97的肋97e彼此相互位置靠 近且相對。并且，這一對肋97e利用玻璃等密封材料98連結固定。從而 燃料電池單元81和集電構件97接合得更牢固。另外，如圖18 (b)所示， 最好是將密封材料98相對于一對肋97e以點進行附著。這是因為，若在 整個軸方向上附著密封材料98，則集電構件97的剛性提高，柔軟性受到 損害。
圖19及圖20是表示圖10所示一對電池組80a、 80b和支承固定它們 的連通器72的圖。還有，電池組80b與圖14~圖18中說明的電池組80a為相同構成。圖19 (a)是俯視圖，圖19 (b)是右視圖，圖19 (c)是(b) 的B截面圖，圖19 (d)是后側視圖。再有，圖20 (a)是圖19 (b)的C 部放大截面圖，圖20 (b)是圖19 (b)的D部放大截面圖，圖20 (c) 是圖19 (c)的E部放大截面圖。
如圖19所示， 一對電池組80a、 80b被支承固定在1個連通器72上 面。連通器72由上下分離的上部盒72a和下部盒72b的組合而構成。其
中，上部盒72a設置2個以支承固定各電池組80a、 80b。下部盒72b為1個。
圖21是表示下部盒72b的圖，圖21 (a)是俯視圖，圖21 (b)是右 視圖，圖21 (c)是(a)的H截面圖，圖21 (d)是(a)的I截面圖。
圖22是表示上部盒72a的圖，圖22 (a)是俯視圖，圖22 (b)是右 視圖，圖22 (c)是(a)的G截面圖，圖22 (d)是(a)的F截面圖。
以下，參照圖19~圖22說明連通器72的構成。
如圖21所示，下部盒72b是將盤狀的底構件72b2和覆蓋底構件72b2 的上端開口的蓋構件72bl接合而形成的。在下部盒72b的蓋構件72bl的 上面設置一對開口部72b3，在各開口部72b3的內周緣設有伸出到開口面 內的支承部72b4。在這些開口部72b3的支承部72b4上各放置1個圖22 所示的上部盒72a。再有，在蓋構件72bl的上面還設有連接來自圖10所 示改質器71的燃料氣體送出管71c的氣體導入孔72c。
如圖20 (c)的放大圖所示，連通器72的內部空間在接合上部盒72a 和下部盒72b的狀態下成為一室，收容從氣體導入孔72c流入的燃料氣體。
如圖22所示，上部盒72a由包圍開口部72a3的周圍的環狀部72al 形成。在開口部72a3內配置電池組的各燃料電池單元的下端部。環狀部 72al形成向內方彎折成截面U字狀的折疊部72a4。形成該折疊部72a4的 形狀最適于緩和由于連通器72、配置在開口部72a3的燃料電池單元、固 定燃料電池單元的密封材料之間的熱膨脹系數的差而產生的應力。其結果 是它們間的接合強度提高，確保穩定的固定狀態。另外，環狀部72al的 下端72a2以電絕緣狀態放置在上述下部盒72b的開口部72b3的支承部 72b4上。
在此，若參照圖20 (a)及(b)，則在下部盒的支承部72b4上放置絕緣性的陶瓷板73，在其上放置上部盒72a的下端。陶瓷板73為例如云母 板或鎂橄欖石。再有，上部盒和下部盒通過在它們之間填充玻璃等絕緣性 密封材料74從而被接合在一起。基于這些陶瓷板73及密封材料74，上部 盒和下部盒的絕緣性得以確保。還有，只要是絕緣性的薄膜或薄板即可， 并不限定于陶瓷板。通常，連通器72最好是由成本上有利的耐熱性合金 形成。因而，通過這樣確保上部盒和下部盒的電絕緣，從而即使在上部盒 72a和燃料電池單元81導通時，也能夠將下部盒保持絕緣狀態，能夠防止 向燃料電池模塊的其他構成構件漏電。再有，若參照圖20 (a)及圖20 (b)，則電池組的各燃料電池單元81 的一端部和電流提取構件90a、 90b的一端部，以由玻璃等絕緣性密封材 料76埋設的方式被支承固定在上部盒72a的幵口部內。其結果是，電池 組以由其兩端部的電流提取構件90a、 90b按壓的狀態被固定。還有，所 支承固定的燃料電池單元81的燃料氣體通路與連通器72的內部空間連 通。從而收容到連通器72中的燃料氣體向燃料電池單元81的燃料氣體通 路內供給。這樣一來，電池組被固定在連通器72上，從而當一部分燃料電池單 元81破損時，能夠與連通器72—起取出電池組進行更換。該方式與燃料 電池單元直接固定在殼體上的方式相比容易維護。再有，參照圖20(a)，從電流提取構件90a向外方延伸的電流提取片 91a，其下面一部分利用玻璃等絕緣性密封材料75固定在連通器72上。 從而電流提取片91a在確保與連通器72電絕緣的同時，相對于振動和沖 擊也保持穩定。另外，設置在電流提取片91a上的階梯狀彎曲部93a形成 沿著連通器72輪廓形狀的形狀。從而也避免電流提取片91a和連通器72 接觸。再有，參照圖20(b)，從電流提取構件90b向外方延伸的電流提取片 91b，其下面一部分利用絕緣性密封材料75固定在連通器72上。從而電 流提取片91b在確保與連通器72電絕緣的同時，相對于振動和沖擊也保 持穩定。另外，設置在電流提取片91b上的彎曲部93b也沿著連通器72 的輪廓形狀，能夠避免和連通器72接觸。再參照圖19(a)，電池組80a和80b各自的后方端部的電流提取構件90b、 90b彼此利用導電性連結構件99a電連接。各電流提取構件90b和連 結構件99a利用固定零件99b連接固定。從而電池組80a及80b所包含的 全部燃料電池單元81被串聯連接，從而能夠經由前方端部的一對電流提 取構件90a、 90a向外部提取電流。接下來，參照圖23關于改質器71進行說明。圖23是圖10所示改質器71的概略的橫截面圖。改質器71是將沿前 后方向延長較長的大致長方體形狀的第一盒71f和第二盒71h相互平行配 置而形成的。再有，雙方盒的前端部彼此由中空的連結部71g連結，內部 空間連通。從而改質器71的整體形狀為大致U字狀。在此，再參照圖IO，第一盒71f位于電池組80a的上方，第二盒71h 位于電池組80b的上方，能夠將來自電池組的散熱有效利用于改質器71 的溫度保持。另外，如圖10所示，從殼體10上壁下垂的反應氣體導入構 件40配置成在發電室17內通過第一盒71f和第二盒72h之間的空間。還 有，與改質器71連接或向其插入的氣體供給管和傳感器，從殼體10內部 向外部延伸。在殼體10上適宜設置用以貫通插入這些氣體供給管和傳感 器的孔。參照圖23，向第一盒71f后端部連接被改質氣體供給管71a和供水管 71b，從而可分別供給被改質氣體及水。被改質氣體可以是都市氣體等碳 氫氣體。水為精制的純水。被改質氣體流入第一盒71f，從氣化室71fl流 到混合室71f2。另一方面，供水管71b延伸到第一盒71f的氣化室71fl 內深處，水從其前端流出，在氣化室71f2內成為蒸汽，流到混合室71f2。 還有，氣化室71fl和混合室71f2由具有通氣性的壁分離。并且，在填充 了氧化鋯球的混合室71f2中，被改質氣體和蒸汽混合。混合的氣體通過 連結部71g進入第二盒71h。在第二盒71h內填充改質催化劑71hl。在此 進行水蒸汽改質反應，碳氫氣體轉化為氫，從而獲得富氫的燃料氣體。燃 料氣體被輸送給與第二盒71h后端部附近的下面連接的燃料氣體送出管 71c。另外，燃料氣體一部分被從與第二盒71h后端部連接的取樣管71e 提取并被分析，其數據用于發電條件的控制。還有，為了檢測第一盒71f及第二盒71h的各自溫度，從改質器71 前端部插入配置一對傳感器71d。圖24是表示改質器71的一實施方式的圖。圖24 (a)是從斜后方看 的外觀立體圖，圖24 (b)是(a)的分解圖，圖24 (c)是氣化 混合組 件71j的橫截面圖，圖24 (d)是改質組件71k的橫截面圖。圖24的改質器71的整體形狀，為與圖23的改質器同樣的U字狀。 圖24的改質器71中，形成的方式是將分別收容在第一盒72f及第二盒72h 中的構成要素單元化、以使能夠簡單更換。例如，當改質催化劑惡化時和 供水管71b由于水中的鈣等析出而堵塞時需要進行更換。如圖24所示，氣化 混合組件71j裝填在第一盒71f中，改質組件 71k裝填在第二盒71h中。氣化 混合組件71j如圖24 (b)及(c)所示，整體由網狀構件或加 強盒71f3覆蓋，其后壁兼作固定用的凸緣71i3。網狀構件等71f3具有保 持一定形狀的剛性和通氣性。在后壁上連接被改質氣體供給管7la和供水 管71b。氣化 混合組件71j內由具有通氣性的壁分離成氣化室71fl和混 合室71f2。在氣化室71fl內延伸供水管71b，在混合室71f2內填充有氧 化鋯球。另一方面，在第一盒71f的后部也形成凸緣71il。裝填時，將氣 化 混合組件71j貫通插入墊圈71i2中，將凸緣71il、墊圈71i2及凸緣 71i3重疊，以密封狀態固定。同樣，改質組件71k也是整體由網狀構件或加強盒71h3覆蓋，后壁 兼作固定用的凸緣。后壁上連接有取樣管71e。在組件內部填充改質催化 劑71hl。裝填方法與氣化 混合組件71j同樣。圖25 (a)及(b)是分別表示改質器71的再其他實施方式的從斜前 方看的分解圖。圖25的改質器71的整體形狀，為與圖23及圖24的改質 器幾乎同樣的U字形狀，不過，與圖24的不同點是在圖25的改質器71中能夠從前端部更換內部的組件。圖25 (a)的改質器71中，相對于第一盒71f和第二盒71h裝填被一 體化的U字形狀的組件71m。組件71m由網狀構件或加強盒覆蓋，1個前 壁兼作固定用的凸緣71i3。從前壁插入溫度傳感器71d。在組件71m內部 同樣配置圖24 (c)、 (d)所示的構成要素。除了從改質器71前方更換以 外，裝填及固定的方法與圖24的方式同樣。圖25 (b)的改質器71中，作為第一盒71f和第二盒71h采用方形管構件，將其前端附近彼此用連結管71g連結從而形成大致U字狀的整體形狀。氣化 混合組件71p從第一盒71f前端裝填，改質組件71q從第二盒 71h的前端裝填。各組件71p、 71q的前壁兼作固定用的凸緣。各組件71p、 71q內部分別與圖24 (c)、 (d)所示的構成要素同樣。
權利要求
1.一種燃料電池模塊，其具備收容燃料電池單元的發電室和內置該發電室的大致長方體的殼體，其特征在于，所述殼體的左右側壁及上壁是利用相互隔開規定間隔并排設置的外殼構件和內殼構件形成反應氣體流通空間的中空壁，該外殼構件及該內殼構件分別形成截面コ字狀，設有從所述上壁的內殼構件下垂到所述發電室內且與所述反應氣體流通空間連通、向該發電室內導入反應氣體的反應氣體導入構件。
2. 根據權利要求l所述的燃料電池模塊，其特征在于，在所述左右側壁的內殼構件的發電室側，利用相對于該內殼構件隔開 規定間隔并排設置的廢氣用內壁形成廢氣流通空間，且該廢氣流通空間的 上部與所述發電室連通。
3. 根據權利要求1或2所述的燃料電池模塊，其特征在于， 所述反應氣體導入構件利用相互隔開規定間隔并排設置的一對板構件形成反應氣體導入空間，且在該反應氣體導入空間的下部、在該板構件 上設置有反應氣體導入開口。
4. 根據權利要求3所述的燃料電池模塊，其特征在于， 所述反應氣體導入構件相對于所述上壁中央左右對稱地分別設置在兩側。
5. 根據權利要求3所述的燃料電池模塊，其特征在于， 所述反應氣體導入構件在所述上壁中央位置設置1個。
6. 根據權利要求1~5中任意一項所述的燃料電池模塊，其特征在于， 在所述左右側壁的反應氣體流通空間內，上下方向隔開規定間隔且相互不同地設置橫架在所述外殼構件和內殼構件之間的多個局部隔板，從而 形成蛇行流路。
7. 根據權利要求2-5中任意一項所述的燃料電池模塊，其特征在于， 在所述廢氣流通空間內，上下方向隔開規定間隔且相互不同地設置橫架在所述左右側壁的內殼構件和廢氣用內壁之間的多個局部隔板，從而形成蛇行流路。
8. 根據權利要求1 7中任意一項所述的燃料電池模塊，其特征在于， 所述殼體的前后側壁的一方被封閉且另一方能夠開閉，在該能夠開閉的側壁上設置有配管用開口。
9. 根據權利要求1 7中任意一項所述的燃料電池模塊，其特征在于， 所述殼體的前后側壁能夠開閉，在該能夠開閉的側壁上設置有配管用開口。
10. 根據權利要求2~9中任意一項所述的燃料電池模塊，其特征在于， 設有在密封了所述反應氣體流通空間及所述廢氣流通空間的狀態下貫通左右側壁的至少一方的1個或多個貫通孔。
11. 根據權利要求2 10中任意一項所述的燃料電池模塊，其特征在于，在所述殼體的下壁上設置有與所述左右側壁的各個所述廢氣流通空 間連通且連接廢氣排出管的廢氣出口貯存室，并且在該廢氣出口貯存室的 下側設置有與所述左右側壁的各個所述反應氣體流通空間連通且連接反 應氣體供給管的反應氣體入口貯存室。
12. 根據權利要求1~11中任意一項所述的燃料電池模塊，其特征在于，具有將多個所述燃料電池單元排列成1列而成的電池組和將所述燃料 電池單元的一端部分別固定的連通器，所述連通器接合上部盒和下部盒而 構成，該上部盒由l個或多個上面的開口部和包圍該開口部周圍且形成有 向內方彎折的折疊部的環狀部構成，在該上部盒的開口部內以由密封材料 密封的狀態立設該燃料電池單元的一端部。
13. 根據權利要求1~12中任意一項所述的燃料電池模塊，其特征在于，具有將多個所述燃料電池單元經由集電構件排列成1列而成的電池 組、分別設置在所述電池組兩端部的具有剛性的電流提取構件和作為所述 電流提取構件的一部分向外方呈帶狀延伸的電流提取片。
14. 根據權利要求13所述的燃料電池模塊，其特征在于， 具有將所述燃料電池單元一端部分別固定的連通器，所述電流提取構件的一端部以絕緣狀態接合固定在所述連通器上。
15.根據權利要求1-14中任意一項所述的燃料電池模塊，其特征在于，具有將多個所述燃料電池單元排列成1列而成的電池組，所述電池組 在所述發電室內并排設置成2列。
全文摘要
一種燃料電池模塊，是在包括熱交換器的含氧氣體的流路上不產生氣體泄漏的結構，同時謀求成本降低。這種燃料電池模塊具備收容燃料電池單元的發電室和內置該發電室的大致長方體的殼體，其中，所述殼體的左右側壁及上壁是利用相互隔開規定間隔并排設置的外殼構件和內殼構件形成反應氣體流通空間的中空壁，外殼構件及內殼構件分別形成截面コ字狀，設有從所述上壁的內殼構件下垂到所述發電室內且與所述反應氣體流通空間連通、向該發電室內導入反應氣體的反應氣體導入構件。
文檔編號H01M8/04GK101223667SQ20068002635
公開日2008年7月16日 申請日期2006年7月19日 優先權日2005年7月27日
發明者小野孝 申請人:京瓷株式會社