JP2005093081A

JP2005093081A - 発電ユニット及びこれを備えた燃料電池組立体

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Publication number: JP2005093081A
Application number: JP2003320542A
Authority: JP
Inventors: Takashi Ono; 孝小野; Narikado Takahashi; 成門高橋
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2003-09-12
Filing date: 2003-09-12
Publication date: 2005-04-07
Anticipated expiration: 2023-09-12
Also published as: JP5156169B2

Abstract

【課題】燃料電池において、発電の遂行に応じて、セルの各々は漸次劣化され、所定期間経過後に新しいものに交換する必要がある。この交換作業を簡潔にできる燃料電池組立体を提供する。
【解決手段】セルスタック及び改質ケースと共に改質された燃料ガスが改質ケースから送給されるガス燃料室５９ａ、５９ｂ、５９ｃ及び５９ｄを規定する燃料ガスケース５８ａ、５８ｂ、５８ｃ及び５８ｄを発電ユニット５６ａ、５６ｂ、５６ｃ及び５６ｄとして構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、発電ユニット及び複数個の発電ユニットを備えた燃料電池組立体、更に詳しくは固体電解質型燃料電池発電システムの如き燃料電池発電システムの構成に好適に使用される、発電ユニット及び燃料電池組立体に関する。

次世代エネルギーとして、近年、固体高分子型、リン酸型、溶融炭酸塩型及び個体電解質型等の種々の型の燃料電池発電システムが提案されている。特に、固体電解質型燃料電池発電システムは、作動温度が１０００℃と高いが、発電効率が高い、排熱利用が可能である等の利点を有しており、研究開発が推し進められている。

燃料電池発電システムの典型例においては、下記特許文献１に開始されている如く、発電・燃焼室を規定するハウジングとこのハウジング内に配設されたセルスタックとを含む燃料電池組立体が装備されている。かかる燃料電池組立体には、セルスタックに燃料ガスを供給するための燃料ガス供給手段、セルスタックに酸素含有ガスを供給するための酸素含有ガス供給手段、及び発電・燃焼室から燃焼ガスを排出するための燃焼ガス排出手段も付設されている。燃料ガス供給手段は、被改質ガス（即ち都市ガス等の炭化水素ガス）を水素リッチな燃料ガスに改質するための改質手段を含んでおり、この改質手段は所要触媒を収容した改質ケースを有する。かような燃料電池組立体においては、発電が行われる際には発電・燃焼室内は１０００℃程度の高温にせしめられ、改質された水素リッチな燃料ガスと空気でよい酸素含有ガスがセルスタックを構成する複数個のセルの各々に供給され、セルにて所要発電反応が生成されて発電される。発電に供せられなかった燃料ガス及び酸素含有ガスは発電・燃焼室内にて燃焼される。
特開２０００−１４９９７６号公報

而して、上述したとおりの燃料電池組立体において、発電・燃焼室内に配設されたセルスタックにおけるセルの各々は、発電の遂行に応じて漸次劣化され、従って所定期間発電を遂行した後にはセルスタックを新しいものに交換する必要がある。そしてまた、改質ケース内に収容された触媒による改質作用は高温下で遂行することが必要である故に、改質ケースもセススタックと同様に発電・燃焼室内に配設することが望まれるが、改質ケース内に収容されている触媒も改質作用の遂行に応じて漸次劣化され、従って所定期間発電を遂行した後には新しいものに交換することが必要である。然るに、従来の燃料電池組立体においては、発電・燃焼室内に配設されたセルスタックの交換作業、及び改質ケース内に収容された触媒の交換作業に特に配慮が払われておらず、これらの作業は著しく煩雑なものであった。

本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術的課題は、燃料電池組立体の発電・燃焼室内に配設されたセルスタックの交換作業、そしてまた同様に発電・燃焼室内に配設された改質ケース内の触媒の交換作業を簡潔に遂行することができるように改良することである。

本発明者等は、鋭意研究の結果、セルスタック及び改質ケースと共に改質された燃料ガスが改質ケースから送給されるガス燃料室を規定する燃料ガスケースを発電ユニットとして構成することによって、上記主たる技術的課題を達成することができることを見出した。

即ち、本発明の一局面によれば、上記主たる技術的課題を達成するための発電ユニットとして、燃料ガス室を規定している燃料ガスケースと、該燃料ガスケースの一面に配列された複数個のセルから構成されたセルスタックと、改質ケースと、該改質ケースに接続された被改質ガスガス供給管と、該改質ケースと該燃料ガスケースとを接続している燃料ガス送給管とを具備し、該燃料ガスケース内の燃料ガスが該セルに供給される、ことを特徴とする発電ユニットが提供される。

本発明の他の局面によれば、上記主たる技術的課題を達成する燃料電池組立体として、発電・燃焼室を規定するハウジングと、該発電・燃焼室内に並列配置された複数個の発電ユニットとを備え、
該発電ユニットの各々は、燃料ガス室を規定している燃料ガスケースと、該燃料ガスケースの一面に配列された複数個のセルから構成されたセルスタックと、改質ケースと、該改質ケースに接続された被改質ガス供給管と、該改質ケースと該燃料ガスケースとを接続している燃料ガス送給管とを具備し、該燃料ガスケース内の燃料ガスが該セルに供給される、
ことを特徴とする燃料電池組立体が提供される。

該複数個のセルは該燃料ガスケースの上面上に直列せしめて配列されており、該改質ケースは該セルスタックの上方に配置されているのが好ましい。該燃料ガスケースは細長く延在する直方体形状であり、該セルは該燃料ガスケースの長手方向に縦列配置されているのが好適である。該改質ケースは該セルスタックの上方を該燃料ガスケースに沿って細長く延在せしめられており、該燃料ガス供給管は該改質ケースの片端部に接続され、該燃料ガス送給管は該改質ケースの他端部側にて該改質ケースと該燃料ガスケースとを接続しているのが好ましい。

本発明の発電ユニットを備えた燃料電池組立体においては、セルスタックを交換することが必要になった場合には、発電・燃焼室から発電ユニットを取り出し、発電ユニット全体を或いはセルスタックのみを新しいものに交換し、しかる後に発電・燃焼室内に発電ユニットを装填すればよい。改質ケース内の触媒を交換することが必要になった場合にも、発電・燃焼室から発電ユニットを取り出し、改質ケース内の触媒を新しいものに交換し、しかる後に発電・燃焼室内に発電ユニットを装填すればよい。発電ユニットはユニット即ち単一構造体として構成されている故に、発電・燃焼室からの取り出し及び発電・燃焼室内への装填は充分容易に遂行することができる。

以下、本発明に従って構成された発電ユニット及びこれを使用した燃料電池組立体を図示している添付図面を参照して、更に詳述する。

図１及び図２を参照して説明すると、図示の燃料電池組立体は略直方体形状でよいハウジング２を具備している。このハウジング２の６個の壁面には適宜の断熱材料から形成された断熱壁、即ち上断熱壁４、下断熱壁６、右側断熱壁８、左側断熱壁１０、前断熱壁（図示していない）及び後断熱壁（図示していない）が配設されている。ハウジング２内には発電・燃焼室１２が規定されている。前断熱壁及び／又は後断熱壁は着脱自在或いは開閉自在に装着されており、前断熱壁及び／又は後断熱壁を離脱或いは開動せしめることによって発電・燃焼室１２内にアクセスすることができる。所望ならば、各断熱壁の外面に金属板製でよい外壁を配設することができる。

ハウジング２内の下端部には下部ガス室１４が配置され、上端部には上部ガス室１６が配設されている。下部ガス室１４は上下方向寸法が比較的小さい直方体形状のケース１５内に規定されており、同様に上部ガス室１６も上下方向寸法が比較的小さい直方体形状のケース１７内に規定されている。ハウジング２内の左右両側部には上下方向に延在する連通ガス室１８が配設されている。かかる連通ガス室１８は横方向（図１において左右方向）寸法が比較的小さい直方体形状のケース１９内に規定されている。連通ガス室１８の各々の上面には前後方向に間隔をおいて３個の連通筒２０が付設されており、かかる連通筒２０を介して連通ガス室１８の各々が上部ガス室１６の下面両側部に連通されている。連通ガス室１８の各々の下端部内側は下部ガス室１４の両側面に直接的に連結されている。従って、上部ガス室１６の両側部は連通ガス室１８を介して下部ガス室１４の両側部に連通せしめられている。下部ガス室１４の上面には横方向（図１において左右方向）に間隔をおいて上方に突出する５個の中空ガス噴出板２２が配設されている。かかるガス噴出板２２の下端は下部ガス室１４内に連通せしめられており、上部にはガス噴出孔（図示していない）が形成されている。

ハウジング２の両側部、更に詳しくは右側断熱壁８の内側及び左側断熱壁１０の内側には、全体として平板形状である熱交換器２４が配設されている。熱交換器２４の各々は実質上鉛直に延在する中空平板形態のケース２６から構成されている。かかるケース２６内にはその横方向中間に位置する仕切板２８が配設されており、ケース２６内は内側に位置する排出路３０と外側に位置する流入路３２とに区画されている。排出路３０内には上下方向に間隔をおいて５枚の仕切壁３４及び３６が配置されている。更に詳述すると、排出路３０内には、その前縁はケース２６の前壁（図示していない）から後方に離隔して位置するがその後縁はケース２６の後壁（図示していない）に接続されている形態の仕切壁３４と、その前縁はケース２６の前壁に接続されているがその後縁はケース２６の後壁から前方に離隔して位置せしめられている仕切壁３６とが交互に配置されており、かくして燃焼ガス排出路３０はジグザグ形態にせしめられている。同様に、流入路３２内にも上下方向に間隔をおいて５枚の仕切壁３８及び４０、即ちその前縁はケース２６の前壁（図示していない）から後方に離隔して位置するがその後縁はケース２６の後壁（図示していない）に接続されている形態の仕切壁３８と、その前縁はケース２６の前壁に接続されているがその後縁はケース２６の後壁から前方に離隔して位置せしめられている仕切壁４０とが交互に配置されており、かくして流入路３２もジグザグ形態にせしめられている。ケース２６の内側壁の上端部には排出開口４２が形成されており、排出路３０は排出開口４２を介して発電・燃焼室１２と連通せしめられている。図示の実施形態においては、熱交換器２４の各々と上記連通ガス室１８との間及び連通ガス室１８の内面にも断熱部材４４及び４６が配設されているが、かかる断熱部材４４及び４６の上端は排出開口４２の下縁と実質上同高乃至これより幾分下方に位置せしめられており、排出開口４２は断熱部材４４及び４６の上方に残留せしめられている空間並びに連通ガス室１８の上端に配設された３個の連通筒２０間の空間を通して発電・燃焼室１２に連通せしめられている。ケース２６の上壁における外側部には流入開口４８が形成されており、流入路３２はかかる流入開口４８を介して上部ガス室１６に連通せしめられている。熱交換器２４の各々の後方には上下方向に細長く延びる二重筒体５０（図１にその上端部のみを図示している）が配設されており、かかる二重筒体５０は外側筒部材５２と内側筒部材５４とから構成されている。排出路３０の下端部は外側筒部材５２と内側筒部材５４との間に規定されている排出路の下端部に接続されており、流入路３２の下端部は内側筒部材５４内に規定されている流入路に接続されている。

而して、図示の燃料電池組立体における上述したとおりの構成は、本出願人の出願にかかる特願２００３−２９５７９０の明細書及び図面に開示されている燃料電池組立体と実質上同一でるので、上述した構成の詳細については上記特願２００３−２９５７９０の明細書及び図面に委ね、本明細書においては説明を省略する。

上述した下部ガス室１４の上面上には４個の発電ユニット５６ａ、５６ｂ、５６ｃ及び５６ｄが配置されている。発電ユニット５６ａ、５６ｂ、５６ｃ及び５６ｄは、夫々、上述したガス噴出板２２間に位置せしめられている。図１及び図２と共に、図３を参照して説明を続けると、発電ユニット５６ａは前後方向（図１において紙面に垂直な方向）に細長く延びる直方体形状の燃料ガスケース５８ａを具備している。燃料ガス室５９ａを規定している燃料ガスケース５８ａの上面上にはセルスタック６０ａが装着されている。セルスタック６０ａは上下方向に細長く延びる直立セル６２を燃料ガスケース５８ａの長手方向（即ち前後方向）に複数個縦列配置して構成されている。図４に明確に図示する如く、セル６２の各々は電極支持基板６４、内側電極層である燃料極層６６、固体電解質層６８、外側電極層である酸素極層７０、及びインターコネクタ７２から構成されている。

電極支持基板６４は上下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。電極支持基板６４にはこれを鉛直方向に貫通する複数個（図示の場合は４個）の燃料ガス通路７４が形成されている。電極支持基板６４の各々は燃料ガスケース５８ａの上壁上に、例えば耐熱性に優れたセラミック接着剤によって接合される。燃料ガスケース５８ａの上壁には図１において紙面に垂直な方向に間隔をおいて左右方向に延びる複数個のスリット(図示していない)が形成されており、電極支持基板６４の各々に形成されている燃料ガス通路７４がスリットの各々に、従って燃料ガス室５９ａに連通せしめられる。

インターコネクタ７２は電極支持基板６４の片面（図４のセルスタック６０ａにおいて上面）上に配設されている。燃料極層６６は電極支持基板６４の他面（図４のセルスタック６０ａにおいて下面）及び両側面に配設されており、その両端はインターコネクタ７２の両端に接合せしめられている。固体電解質層６８は燃料極層６６の全体を覆うように配設され、その両端はインターコネクタ７２の両端に接合せしめられている。酸素極層７０は、固体電解質層６８の主部上、即ち電極支持基板６４の他面を覆う部分上、に配置され、電極支持基板板６４を挟んでインターコネクタ７２に対向して位置せしめられている。

セルスタック６０ａにおける隣接するセル６２間には集電部材７６が配設されており、一方のセル６２のインターコネクタ７２と他方のセル６２の酸素極層７０とを接続している。セルスタック６０ａの両端、即ち図４において上端及び下端に位置するセル６２の片面及び他面にも集電部材７６が配設されている。セルスタック６０ａの両端に位置する終電部材７６には電力取出手段（図示していない）が接続されており、かかる電力取出手段はハウジング２の前壁（図示していない）及び／又は後壁（図示していない）を通してハウジング２外に延在せしめられている。所望ならば、セルスタック６０ａ、６０ｂ、６０ｃ及び６０ｄの各々に電力取出手段を配設することに代えて、適宜の接続手段によってセルスタック６０ａ、６０ｂ、６０ｃ及び６０ｄを相互に直列接続し、４個のセルスタック６０ａ、６０ｂ、６０ｃ及び６０ｄに関して共通の電力取出手段を配設することもできる。

セル６２について更に詳述すると、電極支持基板６４は燃料ガスを燃料極層６６まで透過させるためにガス透過性であること、そしてまたインターコネクタ７２を介して集電するために導電性であることが要求され、かかる要求を満足する多孔質の導電性セラミック（若しくはサーメット）から形成することができる。燃料極層６６及び／又は固体電解質層７０との同時焼成により電極支持基板６４を製造するためには、鉄属金属成分と特定希土類酸化物とから電極支持基板６４を形成することが好ましい。所要ガス透過性を備えるために開気孔率が３０％以上、特に３５乃至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４４０Ｃ／ｃｍ以上であるのが好ましい。燃料極層６６は多孔質の導電性セラミック、例えば希土類元素が固溶しているＺｒＯ_２（安定化ジルコニアを称されている）とＮｉ及び／又はＮｉＯとから形成することができる。固体電解質層６８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ものであることが必要であり、通常、３〜１５モル％の希土類元素が固溶したＺｒＯ_２から形成されている。酸素極層７０は所謂ＡＢＯ_３型のペロブスカイト型酸化物からなる導電セラミックから形成することができる。酸素極層７０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内５０％の範囲にあることが好ましい。インターコネクタ７２は導電性セラミックから形成することができるが、水素ガスでよい燃料ガス及び空気でよい酸素含有ガスと接触するため、耐還元性及び耐酸化性を有することが必要であり、このためにランタンクロマイト系のペロブスカイト型酸化物（ＬａＣｒＯ_３系酸化物）が好適に使用される。インターコネクト７２は電極支持基板６４に形成された燃料ガス通路７４を通る燃料ガス及び電極支持基板６４の外側を流動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望まれる。集電部材７６は弾性を有する金属又は合金から形成された適宜の形状の部材或いは金属繊維又は合金繊維から成るフェルトに所要表面処理を加えた部材から構成することができる。

図１乃至図３を参照して説明を続けると、発電ユニット５６ａは、セルスタック６０ａの上方を前後方向に細長く延びる長方体形状（或いは円筒形状）であるのが好都合である改質ケース７８ａも具備している。改質ケース７８ａの前端部下面には燃料ガス送給管８０ａの一端即ち上端が接続されている。燃料ガス送給管８０ａは下方に延び、次いで湾曲して後方に延び、燃料ガス送給管８０ａの他端は上記燃料ガスケース５８ａの前面に接続されている。改質ケース７８ａの後面には被改質ガス供給管８２ａの一端が接続されている。被改質ガス供給管８２ａは実質上水平に延び、ハウジング２の後壁（図示していない）を通ってハウジング２外に延出している。被改質ガス供給管８２ａは都市ガス等の炭化水素ガスでよい被改質ガス供給源（図示していない）に接続されており、被改質ガス供給管８２ａを介して改質ケース７８ａに被改質ガスが供給される。改質ケース７８ａ内には燃料ガスを水素リッチな燃料ガスに改質するための適宜の改質触媒が収容されている。図示の実施形態においては、改質ケース７８ａは燃料ガス送給管８０ａを介して燃料ガスケース５８ａに接続され、これによって所要位置に保持されているが、所要ならば、図３に二点鎖線で図示する如く、例えば上記被改質ガス供給管８２ａの下面と燃料ガスケース５８ａの後端部上面或いは後面との間に適宜の支持部材８４ａを付設することもできる。

発電ユニット５６ｃは上述した発電ユニット５６ａと実質上同一である。発電ユニット５６ｂ及び５６ｄは、発電ユニット５６ａ及び５６ｃに対して前後方向が逆に配置されていること、従って改質ケース７８ｂ及び７８ｄと燃料ガスケース５８ｂ及び５８ｄとを接続する燃料ガス送給管（図示していない）が後側に配置され、被改質ガス供給管８２ｂ及び８２ｄが改質ケース７８ｂ及び７８ｄの前面からハウジング２の前壁（図示していない）を通って延出せしめられていることを除いて発電ユニット５６ａ及び５６ｃと同一である。発電ユニット５６ａ、５６ｂ、５６ｃ及び５６ｄの各々は、図１及び図２を参照することによって明確に理解されるとおり、ガス噴射板２２間にて下部ガス室１４を規定するケース１５の上面上に載置され、ボルトの如き適宜の固定手段（図示していない）によって所定位置に固定される。

上述したとおりの燃料電池組立体においては、被改質ガスが被改質ガス供給管（図２に２本の被改質ガス供給管８２ｂ及び８２８ｄを図示し、図３に１本の被改質ガス供給管８２ａを図示している）を介して改質ケース７８ａ、７８ｂ、７８ｃ及び７８ｄに供給され、改質ケース７８ａ、７８ｂ、７８ｃ及び７８ｄ内において水素リッチな燃料ガスに改質された後に、燃料ガス送給管（図２に２本の燃料ガス送給管８０ａ及び８０ｃを図示している）を通して燃料ガスケース５８ａ、５８ｂ、５８ｃ及び５８ｄ内に規定されている燃料ガス室５９ａ、５９ｂ、５９ｃ及び５９ｄに供給され、次いでセルスタック６０ａ、６０ｂ、６０ｃ及び６０ｄに供給される。一方、空気でよい酸素含有ガスは二重筒体５０の内側筒部材５４内に規定されている流入路を通して熱交換器２４の流入路３２に供給され、次いで上部ガス室１６及び連通ガス室１８を通して下部ガス室１４に供給され、そしてガス噴出板２２の噴出孔からセルスタック６０ａ、６０ｂ、６０ｃ及び６０ｄに向けて噴射される。セルスタック６０ａ、６０ｂ、６０ｃ及び６０ｄの各々においては、酸素極において、
１／２Ｏ_２＋２ｅ⁻→Ｏ^２−（固体電解質）
の電極反応が生成され、燃料極において、
Ｏ^２−（固体電解質）＋Ｈ_２→Ｈ_２Ｏ＋２ｅ⁻
の電極反応が生成されて発電される。発電に使用されることなくセルスタック６０ａ、６０ｂ、６０ｃ及び６０ｄから上方に流動した燃料ガス及び酸素含有ガスは、起動時に発電・燃焼室１２内に配設されている点火手段（図示していない）によって点火されて燃焼される。周知の如く、セルスタック６０ａ、６０ｂ、６０ｃ及び６０ｄにおける発電に起因して、そしてまた燃料ガスと酸素含有ガスとの燃焼に起因して発電・燃焼室１２内は例えば１０００℃程度の高温になる。改質ケース７８ａ、７８ｂ、７８ｃ及び７８ｄは発電・燃焼室１２内に配設され、セルスタック６０ａ、６０ｂ、６０ｃ及び６０ｄの直ぐ上方に位置せしめられており、燃焼炎によって直接的にも加熱され、かくして発電・燃焼室１２内に生成される高温が被改質ガスの改質に効果的に利用される。

発電・燃焼室１２内に生成された燃焼ガスは熱交換器２４に形成されている排出開口４２から排出路３０に流入し、ジグザグ状に延在する排出路３０を流動した後に二重筒体５０の外側筒部材５２と内側筒部材５４との間に規定されている排出路を通して排出される。燃焼ガスが二重筒体５０における排出路を流動する際には、二重筒体５０における流入路を酸素含有ガスが流動し、燃焼ガスと酸素含有ガスとの間で熱交換が行われる。そしてまた、燃焼ガスが熱交換器２４の排出路３０をジグザグ状に流動せしめられる際には、酸素含有ガスが熱交換器２４の流入路３２をジグザグ状に流動せしめられる。かくして燃焼ガスと酸素含有ガスとの間で効果的に熱交換されて酸素含有ガスが余熱される。酸素含有ガスは上部ガス室１６、連通ガス室１８及び下部ガス室１４を通る際にも発電・燃焼室１２内の高温によって加熱される。

長期間に渡って発電を遂行することによってセルスタック６０ａ、６０ｂ、６０ｃ及び６０ｄの一部或いは全部が劣化した場合には、ハウジング２の前壁（図示していない）或いは後壁（図示していない）を離脱或いは開動せしめ、発電ユニット５６ａ、５６ｂ、５６ｃ及び５６ｄの一部或いは全部をハウジング２内から取り出す。そして、発電ユニット５６ａ、５６ｂ、５６ｃ及び５６ｄの一部或いは全部を新しいものに交換して、或いは発電ユニット５６ａ、５６ｂ、５６ｃ及び５６ｄの一部或いは全部におけるセルスタック６０ａ、６０ｂ、６０ｃ及び６０ｄのみを新しいものに交換して、再びハウジング２内の所要位置に装着すればよい。発電ユニット５６ａ、５６ｂ、５６ｃ及び５６ｄの一部アルい刃全部における改質ケース７８ａ、７８ｂ、７８ｃ及び７８ｄ内に収容されている改質触媒を交換することが必要な場合にも、発電ユニット５６ａ、５６ｂ、５６ｃ及び５６ｄの一部或いは全部をハウジング２内から取り出し、発電ユニット５６ａ、５６ｂ、５６ｃ及び５６ｄの一部或いは全部における改質ケース７８ａ、７８ｂ、７８ｃ及び７８ｄ自体を新しいものに或いは改質ケース７８ａ、７８ｂ、７８ｃ及び７８ｄ内の改質触媒のみを新しいものに交換すればよい。改質ケース７８ａ、７８ｂ、７８ｃ及び７８ｄ内の改質触媒の交換を充分容易に遂行し得るようになすために、所望ならば改質ケース７８ａ、７８ｂ、７８ｃ及び７８ｄの一部を開閉自在な扉にせしめることができる。

以上、添付図面を参照して本発明の好適実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変形乃至修正が可能であることは多言するまでもない。例えば、特定の熱交換器を備えた略直方体のハウジングを備えた燃料電池組立体に関連せしめて本発明を説明したが、本出願人の出願にかかる特願２０００−２９２２３４の明細書及び図面に開示されている多重筒状体から構成されたハウジングの如き他の適宜の形態のハウジングを備えた燃料電池組立体にも本発明を適用することができる。

本発明に従って構成された燃料電池組立体の好適実施形態を示す断面図。図１の燃料電池組立体を、一部を省略して示す斜面図。図１の燃料電池組立体に使用されている、本発明に従って構成された発電ユニットの好適実施形態を示す斜面図。図３の発電ユニットにおけるセルスタックを示す断面図。

符号の説明

２：ハウジング
１２：発電・燃焼室
５６ａ、５６ｂ、５６ｃ及び５６ｄ：発電ユニット
５８ａ、６８ｂ、５８ｃ及び５８ｄ：燃料ガスケース
６０ａ、６０ｂ、６０ｃ及び６０ｄ：セルスタック
７８ａ、７８ｂ、７８ｃ及び７８ｄ：改質ケース
８０ａ及び８０ｃ：燃料ガス送給管
８２ａ、８２ｂ及び８２ｄ：燃料ガス供給管

Claims

燃料ガス室を規定している燃料ガスケースと、該燃料ガスケースの一面に配列された複数個のセルから構成されたセルスタックと、改質ケースと、該改質ケースに接続された被改質ガス供給管と、該改質ケースと該燃料ガスケースとを接続している燃料ガス送給管とを具備し、該燃料ガスケース内の燃料ガスが該セルに供給される、ことを特徴とする発電ユニット。
該複数個のセルは該燃料ガスケースの上面上に直立せしめて配列されており、該改質ケースは該セルスタックの上方に配置されている、請求項１記載の発電ユニット。
該燃料ガスケースは細長く延在する直方体形状であり、該セルは該燃料ガスケースの長手方向に縦列配置されている、請求項１又は２記載の発電ユニット。
該改質ケースは該セルスタックの上方を該燃料ガスケースに沿って細長く延在せしめられており、該被改質ガス供給管は該改質ケースの片端部に接続され、該燃料ガス送給管は該改質ケースの他端部側にて該改質ケースと該燃料ガスケースとを接続している、請求項１から３までのいずれかに記載の発電ユニット。
発電・燃焼室を規定するハウジングと、該発電・燃焼室内に並列配置された複数個の発電ユニットとを備え、
該発電ユニットの各々は、燃料ガス室を規定している燃料ガスケースと、該燃料ガスケースの一面に配列された複数個のセルから構成されたセルスタックと、改質ケースと、該改質ケースに接続された被改質ガス供給管と、該改質ケースと該燃料ガスケースとを接続している燃料ガス送給管とを具備し、該燃料ガスケース内の燃料ガスが該セルに供給される、
ことを特徴とする燃料電池組立体。
該複数個のセルは該燃料ガスケースの上面上に直立せしめて配列されており、該改質ケースは該セルスタックの上方に配置されている、請求項５記載の燃料電池組立体。
該発電ユニットの各々において、該燃料ガスケースは細長く延在する直方体形状であり、該セルは該燃料ガスケースの長手方向に縦列配置されている、請求項５又は６記載の燃料電池組立体。
該発電ユニットの各々において、該改質ケースは該セルスタックの上方を該燃料ガスケースに沿って細長く延在せしめられており、該改質ガス供給管は該改質ケースの片端部に接続され、該燃料ガス送給管は該改質ケースの他端部側にて該改質ケースと該燃料ガスケースとを接続している、請求項５から７までのいずれかに記載の燃料電池組立体。