JP2016152075A - 燃料電池装置 - Google Patents

Abstract

【課題】酸化剤ガスを加熱するための予熱器に局所的な変形が生じてしまうことを抑制することのできる燃料電池装置を提供する。
【解決手段】燃料電池装置ＦＣは、燃料ガスと酸化剤ガスとの供給を受けて発電する燃料電池スタックＣＳと、燃料電池スタックを側方から囲むように配置され、燃料電池スタックに供給される酸化剤ガスを加熱する予熱器（空気加熱流路４０）とを備える。予熱器は、燃料電池スタックを内部に収納する第４筒状体１４０と、その中心軸を第４筒状体の中心軸に一致させた状態で配置されており、第４筒状体を内部に収納する第５筒状体１５０とを有している。第４筒状体と第５筒状体との間に形成された空気流路４０１には、第４筒状体の周方向に沿って並ぶよう、複数の金属板が挿入されており、第４筒状体と第５筒状体との間の位置ずれが、それぞれの金属板の弾性力によって抑制されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、燃料ガス及び酸化剤ガスによって発電する燃料電池装置に関する。

燃料電池装置は、燃料ガス及び酸化剤ガスが持つ化学エネルギーを直接電気エネルギーに変換する発電装置である。その発電効率は非常に高く、また排出されるガスも比較的クリーンであることから、次世代の発電装置として注目されている。

発電が行われているときには、燃料電池スタック（セルスタック）は高温に維持される必要がある。特に、固体酸化物形の燃料電池装置においては、発電中の燃料電池スタックの温度は約７００℃と非常に高温となっている。

高温の燃料電池スタックに低温の酸化剤ガス（例えば常温の大気）が供給されると、急激な冷却によって燃料電池スタックが破損してしまう可能性がある。そこで、酸化剤ガスは、予めその温度を上昇させた状態で燃料電池スタックに供給される。燃料電池装置には、燃料電池スタックに供給される酸化剤ガスを予め加熱するための予熱器が備えられる。

例えば、下記特許文献１には、酸化剤ガスが通る予熱通路（反応ガス供給通路）が内部に形成された予熱器（挿入部）を、燃料電池スタック（燃料電池ユニット）の近傍に配置した構成の燃料電池装置が記載されている。当該燃料電池装置においては、酸化剤ガスは、予熱通路を通る際において燃料電池スタックからの輻射熱によって加熱される。また、酸化剤ガスは、上記予熱通路に到達するよりも前において、高温の燃焼排ガスによっても加熱される。

ところで、酸化剤ガスが加熱される際においては、予熱通路を区画する金属製の板状壁も加熱される。このため、板状壁が熱膨張により変形してしまい、予熱通路の流路幅が局所的に狭くなってしまったり、広くなってしまったりする可能性がある。その結果、酸化剤ガスの流れが設計時の想定とは異なるものとなってしまい、例えば、燃料電池スタックに供給される酸化剤ガスの温度が不均一になることが懸念される。

そこで、下記特許文献１に記載の燃料電池装置では、予熱通路を構成する一対の板状壁のそれぞれにリブが形成されており、それぞれのリブの先端同士が互いに付き合わされて溶接された構成となっている。このような構成により、予熱器の熱膨張による変形が防止されている。

特開２０１０−４４９９１号公報

上記特許文献１に記載された燃料電池装置は、予熱通路を区画する板状壁の熱変形が、リブの剛性によって強固に抑えられる構成となっている。このような構成においては、予熱通路の流路幅は、リブの近傍においては維持されるのであるが、リブから離れた箇所においては、板状壁の変形によって局所的に狭くなったり、局所的に広くなったりしてしまう可能性がある。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、酸化剤ガスを加熱するための予熱器に局所的な変形が生じてしまうことを抑制することのできる燃料電池装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明に係る燃料電池装置では、燃料ガスと酸化剤ガスとの供給を受けて発電する燃料電池スタックと、燃料電池スタックを側方から囲むように配置され、燃料電池スタックに供給される酸化剤ガスを加熱する予熱器と、を備え、予熱器は、燃料電池スタックを内部に収納する第１円筒と、その中心軸を第１円筒の中心軸に一致させた状態で配置されており、第１円筒を内部に収納する第２円筒と、を有している。第１円筒と第２円筒との間に形成された空間には、第１円筒の周方向に沿って並ぶよう、複数の金属板が挿入されており、第１円筒と第２円筒との間の位置ずれがそれぞれの金属板の弾性力によって抑制されている。

このような構成の燃料電池装置では、互いに同軸となるように配置された第１円筒と第２円筒との間の位置ずれが、リブの剛性によって強固に抑制されるのではなく、金属板の弾性力、すなわち、金属板の変形に略比例した力によって抑制される。このため、第１円筒と第２円筒との間の位置ずれを抑制するための力が大きくなり過ぎることがなく、予熱器を構成する第１円筒等が局所的に変形してしまうようなことが防止される。

尚、第１円筒と第２円筒との間に形成され、金属板が挿入されている空間は、加熱される酸化剤ガスが通る流路であってもよく、酸化剤ガスを加熱するための排ガスが通る流路であってもよい。予熱器の局所的な変形が抑制されるので、燃料電池装置の発電が行われているときにおいても、上記流路の幅が均等な状態を維持することができる。

本発明によれば、酸化剤ガスを加熱するための予熱器に局所的な変形が生じてしまうことを抑制することのできる燃料電池装置が提供される。

本発明の実施形態に係る燃料電池装置の内部構造を模式的に示す図である。 図１に示される燃料電池装置のうち、空気流路の構成を模式的に示す図である。 空気流路に挿入された金属板の形状を示す図である。 図２におけるＡ部を拡大して示す図である。 貫通穴が形成された金属板の例を示す図である。 図５に示された金属板が空気流路に配置された場合における、空気の流れを模式的に示す図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。

図１に示されるように、本実施形態に係る燃料電池装置ＦＣは、燃料電池スタックＣＳ（セルスタック）と、ケーシング１０と、燃焼器２０と、改質ユニット３０と、を備えている。

燃料電池スタックＣＳは、複数の燃料電池セル（不図示）の集合体である。各燃料電池セルは、固体酸化物形の燃料電池セル（Solid Oxide Fuel Cell：ＳＯＦＣ）であって、平板状の固体電解質の一方側の面に燃料極（アノード）が形成され、他方側の面に空気極（カソード）が形成された構成となっている。これら燃料極及び空気極は、いずれも導電性のセラミックスで形成された多孔質体である。

燃料電池スタックＣＳでは、全ての燃料電池セルが上下方向に積層されており、これらが電気的に直列接続された状態となっている。燃料電池スタックＣＳは、スタックアダプタＡＤを介してベースプレートＢＰの上面側に立設されている。

スタックアダプタＡＤは、内部に複数のガス流路（不図示）が形成された板状の部材である。後に説明するように、燃料電池スタックＣＳに対する燃料ガスの供給は、スタックアダプタＡＤを介して行われる。また、燃料電池スタックＣＳからのガスの排出（発電に供しなかった残余の燃料ガス及び空気の排出）も、スタックアダプタＡＤを介して行われる。ベースプレートＢＰは、ケーシング１０の内部に水平に配置された円形の金属板である。ベースプレートＢＰにより、ケーシング１０の内部空間は概ね上下２室に分けられている。

ケーシング１０は、燃料電池スタックＣＳ、燃焼器２０、改質ユニット３０等を内部に収容する略円柱形状の筐体である。ケーシング１０は、その側面及び上面の全体を断熱材（不図示）により覆われている。ケーシング１０は、第１筒状体１１０と、第２筒状体１２０と、第３筒状体１３０と、第４筒状体１４０と、第５筒状体１５０と、第６筒状体１６０とを有している。第１筒状体１１０、第２筒状体１２０、第３筒状体１３０、第４筒状体１４０、第５筒状体１５０、及び第６筒状体１６０は、いずれもステンレス製で中心軸周りに略円筒状に形成されており、それぞれの中心軸を一致させた状態で（同軸となるように）配置されている。

第１筒状体１１０は、ケーシング１０のうち最も内側に配置された筒状体であって、燃料電池スタックＣＳ及びスタックアダプタＡＤをその内部に収容している。第１筒状体１１０の上端は水平な天板１８１によって塞がれている。また、第１筒状体１１０の下端はベースプレートＢＰの上面に当接した状態で固定されている。第１筒状体１１０の下端から上端までの高さは、スタックアダプタＡＤの下端から燃料電池スタックＣＳの上端までの高さよりも高くなっている。このため、天板１８１と燃料電池スタックＣＳの上端とは離間している。第１筒状体１１０の下部には、貫通穴である吹出口１１１が複数形成されている。これら複数の吹出口１１１は、同じ高さにおいて等間隔に並ぶよう形成されている。吹出口１１１は、燃料電池スタックＣＳに向けて供給される発電用の空気（酸化剤ガス）が通る穴である。

第２筒状体１２０は、第１筒状体１１０を外側から囲むように配置された筒状体である。第２筒状体１２０の内側面と第１筒状体１１０の外側面との間には、全周に亘って一定の隙間が形成されている。第２筒状体１２０と第１筒状体１１０との間に形成された空間は、発電用の空気が加熱されながら通る流路（空気流路４０３）となっている。

第２筒状体１２０の内径は、ベースプレートＢＰの外径と略等しい。第２筒状体１２０の下端部近傍における内側面は、全周に亘ってベースプレートＢＰの側面に当接している。当該当接部分において、第２筒状体１２０がベースプレートＢＰに対して固定されている。このような構成により、ベースプレートＢＰよりも下方側の空間と空気流路４０３との間を気体が出入りすることはできなくなっている。

第３筒状体１３０は、第２筒状体１２０を外側から囲むように配置された筒状体である。第３筒状体１３０の内側面と第２筒状体１２０の外側面との間には、全周に亘って一定の隙間が形成されている。第３筒状体１３０と第２筒状体１２０との間に形成された空間は、燃焼器２０における燃焼により生じた高温の燃焼排ガスが通る流路（燃焼排ガス流路４１１）となっている。第３筒状体１３０の上端は、第２筒状体１２０の上端よりも低い位置に配置されている。第３筒状体１３０はベースプレートＢＰの下端よりも更に下方側まで延びている。

第４筒状体１４０は、第３筒状体１３０を外側から囲むように配置された筒状体である。第４筒状体１４０の内側面と第３筒状体１３０の外側面との間には、全周に亘って一定の隙間が形成されている。第４筒状体１４０と第３筒状体１３０との間に形成された空間は、燃焼器２０における燃焼により生じた高温の燃焼排ガスが通る流路（燃焼排ガス流路４１２）となっている。

第２筒状体１２０の上端と第４筒状体１４０の上端とは、その高さ方向の位置が同一となっている。両者は、水平に配置された板である天板１８２により繋がれている。つまり、第２筒状体１２０の上端が天板１８２の内周端に繋がれており、第４筒状体１４０の上端が天板１８２の外周端に繋がれている。第３筒状体１３０の上端と天板１８２との間には隙間が形成されている。このため、燃焼排ガス流路４１１と燃焼排ガス流路４１２とは、それぞれの上端部において互いに繋がっている。

第３筒状体１３０の下端と第４筒状体１４０の内側面とは、水平に配置された板である底板１８３により繋がれている。つまり、燃焼排ガス流路４１２の下端が底板１８３により塞がれている。

第４筒状体１４０の下部（底板１８３よりも僅かに上方側）には、ガス排出管１９１が接続されている。ガス排出管１９１の内部空間は燃焼排ガス流路４１２に通じている。ガス排出管１９１は、燃焼排ガス流路４１２を通った燃焼排ガスをケーシング１０の外部に排出するための配管である。

第４筒状体１４０は、第３筒状体１３０の下端よりも更に下方側まで延びている。第４筒状体１４０の下端には、当該下端から外側に向かって延びる水平なフランジ部１４１が形成されている。フランジ部１４１は、燃料電池装置ＦＣが設置される際においてケーシング１０の固定に利用されるフランジである。

第４筒状体１４０の下端部近傍には、水平な円板である底板１８４が配置されている。底板１８４の外径は第４筒状体１４０の内径と略等しい。底板１８４は、その外側面全体を第４筒状体１４０の内側面に当接させた状態で固定されている。底板１８４の下方側の空間には断熱材ＴＩが配置されている。

第５筒状体１５０は、ケーシング１０のうち最も外側に配置された筒状体であり、第４筒状体１４０の上部を外側から囲むように（第４筒状体１４０の一部を内部に収納するように）配置されている。第５筒状体１５０の内側面と第４筒状体１４０の外側面との間には、全周に亘って一定の隙間が形成されている。第５筒状体１５０と第４筒状体１４０との間に形成された空間は、発電用の空気が加熱されながら通る流路（空気流路４０１）となっている。

尚、第５筒状体１５０と第４筒状体１４０との間に形成された空間（空気流路４０１）には、後述の金属板７００が複数挿入されているのであるが、図１においては金属板７００の図示が省略されている。金属板７００の形状、配置、及び機能については、後に説明する。

第５筒状体１５０は、第１筒状体１１０、第２筒状体１２０、第３筒状体１３０、及び第４筒状体１４０のいずれの上端よりも更に上方側まで延びている。第５筒状体１５０の上端は水平な天板１８５によって塞がれている。天板１８５と天板１８２との間には隙間４０２が形成されている。空気流路４０１の上端部と空気流路４０３の上端部とは、隙間４０２を介して互いに繋がっている。

第５筒状体１５０の下端と第４筒状体１４０の外側面とは、水平に配置された板である底板１８６により繋がれている。つまり、空気流路４０１の下端が底板１８６により塞がれている。

第５筒状体１５０の下部（底板１８６よりも僅かに上方側）には、空気導入管１９２が接続されている。空気導入管１９２の内部空間は空気流路４０１に通じている。空気導入管１９２は、発電用の空気をケーシング１０の内部に導入するための配管である。

第６筒状体１６０は、第３筒状体１３０の内側であり且つベースプレートＢＰの下方側となる位置に配置された筒状体である。第６筒状体１６０は、上方側の部分である上円筒部１６１と、下方側の部分である下円筒部１６２とを有している。上円筒部１６１の径は下円筒部１６２の径に比べて小さい。上円筒部１６１の下端と下円筒部１６２の上端とは、水平に配置された板である中間部１６３で繋がれている。上円筒部１６１の上端はベースプレートＢＰの下面に当接している。下円筒部１６２の下端は底板１８４の上面に当接している。

下円筒部１６２の径は第３筒状体１３０の径よりも小さい。このため、第３筒状体１３０と第６筒状体１６０との間には全周に亘って隙間が形成されている。また、当該隙間には改質ユニット３０が配置されているが、改質ユニット３０と第６筒状体１６０との間にも全周に亘って隙間が形成されている。以下の説明においては、第６筒状体１６０の内側に形成された空間を「内側空間６０１」とも称する。また、第６筒状体１６０の下円筒部１６２と、改質ユニット３０の内側円筒３２０との間に形成された空間を、「外側空間６０２」とも称する。

下円筒部１６２のうち、改質ユニット３０の下端部よりも低い位置には、貫通穴である流出口１６５が複数形成されている。これら複数の流出口１６５は、同じ高さにおいて等間隔に並ぶよう形成されている。これら流出口１６５により、内側空間６０１と外側空間６０２とが連通されている。流出口１６５は、燃焼器２０における燃焼により生じた高温の燃焼排ガスが通る穴である。

燃焼器２０は、発電に供しなかった残余の燃料ガス（以下、「残余燃料」とも称する）及び発電に供しなかった残余の空気（以下、「残余空気」とも称する）を混合して燃焼させるためのバーナーである。燃焼器２０はステンレス鋼により形成されている。燃焼器２０は、全体が略円柱形状に形成されており、ベースプレートＢＰの下面から下方に向けて突出するように配置されている。また、上面視において、燃焼器２０はケーシング１０の中央となる位置（上円筒部１６１の中心軸に沿った位置）に配置されている。

燃料電池スタックＣＳから排出された残余燃料及び残余空気は、いずれもスタックアダプタＡＤ内に形成された流路（不図示）及びベースプレートＢＰ内に形成された流路（不図示）を通じて、燃焼器２０の上端部へと供給される。その後、残余燃料及び残余空気は、燃焼器２０内に形成された流路（不図示）を通って燃焼器２０の下端部に到達し、下端部において混合されながら下方に向けて噴出される。燃焼器２０の下端部では、噴出された残余燃料及び残余空気が燃焼し、高温の燃焼排ガスが生じる。また、当該燃焼の熱により燃焼器２０自体も高温となる。

燃焼器２０の下方側には着火器ＩＧが配置されている。着火器ＩＧは、燃焼器２０から噴出された残余燃料及び残余空気の混合気体に着火させて、燃焼を開始させるための装置である。着火器ＩＧは、底板１８４及び断熱材ＴＩを上下に貫いており、火花放電が生じる上端部を燃焼器２０の下端に近接させた状態で配置されている。着火器ＩＧによる着火は、燃料電池装置ＦＣの起動時において行われる。

改質ユニット３０の構成について説明する。改質ユニット３０は、改質反応によって都市ガスから燃料ガス（水素含有ガス）を生成する改質器３０２と、水蒸気を発生させて改質器３０２に供給する蒸発器３０１とが一体となったものである。改質ユニット３０は、その全体が略円筒形状となっており、ケーシング１０の内部のうち第３筒状体１３０と第６筒状体１６０との間の空間に配置されている。改質ユニット３０は、外側円筒３１０と、内側円筒３２０と、天板３３０と、第１底板３４０と、第２底板３５０と、第１仕切板３６０と、第２仕切板３７０とを有している。

外側円筒３１０は、改質ユニット３０の外側面を形成する筒状体である。外側円筒３１０の中心軸は第３筒状体１３０の中心軸と一致している。外側円筒３１０の外径は第３筒状体１３０の内径に略等しい。外側円筒３１０は、その外側面の略全体が第３筒状体１３０の内側面に当接している。外側円筒３１０は、底板１８３よりも更に下方側まで延びている。

内側円筒３２０は、改質ユニット３０の内側面を形成する筒状体である。内側円筒３２０の中心軸は第３筒状体１３０の中心軸と一致している。内側円筒３２０の外径は、外側円筒３１０の内径よりも小さい。このため、外側円筒３１０と内側円筒３２０と間には空間が形成されている。後に説明するように、当該空間の一部が、水が水蒸気となって流れる空間となっている。また、当該空間の他の一部が、改質反応が生じて燃料ガスが生成される空間となっている。

内側円筒３２０の内径は、第３筒状体１３０の下円筒部１６２の外径よりも大きい。このため、既に説明したように、改質ユニット３０と第６筒状体１６０との間には全周に亘って隙間が形成されている。内側円筒３２０の上端の高さは、外側円筒３１０の上端の高さと同一となっている。一方、内側円筒３２０の下端の高さは、外側円筒３１０の下端の高さよりも高くなっており、底板１８３の下端の高さと同一となっている。

天板３３０は、水平に配置された板である。天板３３０の外側面は、外側円筒３１０の内側面のうち上端部に繋がっている。また、天板３３０の内側面は、内側円筒３２０の外側面のうち上端部に繋がっている。このように、天板３３０によって外側円筒３１０の上端と内側円筒３２０の上端とが繋がれている。

第１底板３４０は、水平に配置された板である。第１底板３４０は底板１８３と同一の高さとなる位置に配置されている。第１底板３４０の外側面は、後述の第１仕切板３６０の内側面に繋がっている。また、第１底板３４０の内側面は、内側円筒３２０の内側面のうち下端部に繋がっている。

第２底板３５０は、水平に配置された板である。第２底板３５０の外側面は、外側円筒３１０の内側面のうち下端部に繋がっている。また、第２底板３５０の内側面は、後述の第１仕切板３６０の外側面のうち下端部に繋がっている。このため、第２底板３５０は第１底板３４０よりも低い位置に配置されている。

第１仕切板３６０は、その一部が改質ユニット３０の内部に配置された筒状体である。第１仕切板３６０の中心軸は、外側円筒３１０の中心軸及び内側円筒３２０の中心軸と一致している。第１仕切板３６０の外径は、外側円筒３１０の内径よりも小さい。このため、外側円筒３１０と第１仕切板３６０と間には、全周に亘って一定の隙間が形成されている。

第１仕切板３６０の上端の高さは、外側円筒３１０の上端の高さよりも低くなっている。このため、第１仕切板３６０の上端と天板３３０の下面との間には隙間が空いている。第１仕切板３６０の下端の高さは、外側円筒３１０の下端の高さと同一となっている。既に述べたように、第１仕切板３６０の下端部には外側から第２底板３５０が繋がっている。また、第１仕切板３６０には内側から第１底板３４０が繋がっている。

第２仕切板３７０は、その全体が改質ユニット３０の内部に配置された筒状体である。第２仕切板３７０の中心軸は、外側円筒３１０の中心軸及び内側円筒３２０の中心軸と一致している。第２仕切板３７０の外径は、第１仕切板３６０の内径よりも小さい。このため、第２仕切板３７０と第１仕切板３６０と間には、全周に亘って一定の隙間が形成されている。また、第２仕切板３７０の内径は、内側円筒３２０の外径よりも大きい。このため、第２仕切板３７０と内側円筒３２０と間にも、全周に亘って一定の隙間が形成されている。

第２仕切板３７０は、その上端を天板３３０の底面に当接させた状態で、天板３３０に対して固定されている。第２仕切板３７０の下端の高さは、内側円筒３２０の下端の高さよりも高くなっている。このため、第２仕切板３７０の下端と第１底板３４０の上面との間には隙間が空いている。

以上のような構成により、改質ユニット３０の内部には、外側円筒３１０と第１仕切板３６０と間に形成された空間である第１空間３８１と、第１仕切板３６０と第２仕切板３７０と間に形成された空間である第２空間３８２と、第２仕切板３７０と内側円筒３２０と間に形成された空間である第３空間３８３とが形成されている。第１仕切板３６０の上方において第１空間３８１と第２空間３８２とが繋がっており、第２仕切板３７０の下方において第２空間３８２と第３空間３８３とが繋がっている。

第２底板３５０には、水供給配管３９１の一端が下方から接続されている。水供給配管３９１は、第１空間３８１に水を供給するための配管である。水供給配管３９１の他端は、ケーシング１０の外部に配置された水供給ポンプ（不図示）に接続されている。

後に詳しく説明するように、水供給配管３９１から第１空間３８１内に供給された水は、燃焼排ガス流路４１２を通る高温の燃焼排ガスによって加熱されて水蒸気となる。水蒸気は、第１空間３８１、第２空間３８２を順に通って、第３空間３８３の入口に到達する。このように、改質ユニット３０のうち、第１空間３８１、第２空間３８２、及びこれらを区画する壁面は、外部から水の供給を受けて水蒸気を発生させる部分、すなわち蒸発器３０１に該当する部分となっている。

第１空間３８１には支持板３５２が配置されている。支持板３５２は、第１空間３８１を上下に仕切るように水平に配置された板である。支持板３５２は、第１底板３４０と同一の高さとなる位置において、外側円筒３１０及び第１仕切板３６０に対して固定されている。支持板３５２には複数の貫通穴（不図示）が形成されており、支持板３５２を水が通過し得るようになっている。第１空間３８１のうち支持板３５２よりも上方側には、外側円筒３１０から水への伝熱を促進するための伝熱促進部材ＣＢが充填されている。伝熱促進部材ＣＢは複数のアルミナの球体（セラミックボール）である。

第１底板３４０には、都市ガス供給配管３９２の一端が下方から接続されている。都市ガス供給配管３９２は、第３空間３８３の入口部分に都市ガスを供給するための配管である。都市ガス供給配管３９２の他端は、都市ガスの供給源であるガスメータ（不図示）に接続されている。

第３空間３８３には改質触媒ＲＣが充填されている。改質触媒ＲＣは、アルミナの球体表面にニッケル等の触媒金属を担持させたものである。第３空間３８３のうち、第２仕切板３７０の下端より僅かに高い位置には、水平に配置された金属網が固定されている。当該金属網によって改質触媒ＲＣが下方から支えられている。

後に詳しく説明するように、都市ガス供給配管３９２から改質ユニット３０の内部に供給された都市ガスは、第３空間３８３の入口部分において水蒸気と混合された後、第３空間３８３を上方に向かって流れる。この時、都市ガスと水蒸気が改質触媒ＲＣに触れることによって水蒸気改質反応が生じ、燃料ガス（水素含有ガス）が生成される。このように、改質ユニット３０のうち、第３空間３８３及びこれを区画する壁面は、蒸発器３０１からの水蒸気の供給、及び外部から都市ガスの供給を受けて水蒸気改質反応が生じる部分、すなわち改質器３０２に該当する部分となっている。改質触媒ＲＣは、第３空間３８３の周方向全体に亘って充填されている。このため、蒸発器３０１から供給された水蒸気が、改質触媒ＲＣに触れることなく第３空間３８３を通過してしまうことはない。

内側円筒３２０のうち上端部の近傍には、燃料ガス供給配管３９３の一端が接続されている。燃料ガス供給配管３９３は、改質ユニット３０（改質器３０２）において生成された燃料ガスを燃料電池スタックＣＳへ供給するための配管である。燃料ガス供給配管３９３の他端はベースプレートＢＰの下面に接続されている。燃料ガスは、第３空間３８３の上部から燃料ガス供給配管３９３を通ってベースプレートＢＰに到達する。その後、ベースプレートＢＰ内に形成された流路（不図示）及びスタックアダプタＡＤ内に形成された流路（不図示）を通って、燃料電池スタックＣＳに供給される。

改質ユニット３０は、耐熱性の部材からなる円筒型のシールブロックＳＢにより下方から支持されている。シールブロックＳＢは、その上端が改質ユニット３０の下面（第１底板３４０）に当接しており、その下端が底板１８４の上面に当接している。シールブロックＳＢの内径は改質ユニット３０の内径に等しい。また、シールブロックＳＢの径方向の寸法（厚さ）は、改質ユニット３０の径方向の寸法（厚さ）よりも小さくなっている。このため、図１に示されるように、シールブロックＳＢの外側（改質ユニット３０の下方側）には空間ＳＰが形成されている。

第６筒状体１６０の外側の空間と空間ＳＰとは、改質ユニット３０及びシールブロックＳＢによって分離されており、両者の間をガスが通過することができなくなっている。高温の燃焼排ガスが空間ＳＰ内に流入しないため、空間ＳＰ内の気温は比較的低温に保たれている。

続いて、燃料電池装置ＦＣの定常運転中、すなわち、起動が完了して定格電力又はそれに近い電力が出力されているときにおける、ガス（空気、都市ガス、燃料ガス、及び燃焼排ガス）の流れについて説明する。

まず、燃料電池スタックＣＳに供給される発電用の空気（酸化剤ガス）の流れについて説明する。空気は、ケーシング１０の外部に配置されたブロア（不図示）から、空気導入管１９２を通じてケーシング１０の内部に供給される。

空気導入管１９２を通じてケーシング１０に供給された空気は、空気流路４０１を上方に向かって流れる。その後、隙間４０２を経由して空気流路４０３に流入し、空気流路４０３を下方に向かって流れる。

空気流路４０１と空気流路４０３との間には、燃焼排ガス流路４１１及び燃焼排ガス流路４１２が形成されている。これら燃焼排ガス流路４１１及び燃焼排ガス流路４１２の内部では、高温の燃焼排ガスが通っている。このため、ケーシング１０内に導入された空気は、空気流路４０１及び空気流路４０３を通る間に燃焼排ガスによって加熱され、その温度を上昇させる。つまり、空気と燃焼排ガスとの間で熱交換が行われる。

また、発電中において燃料電池スタックＣＳは高温となっており、燃料電池スタックＣＳからの輻射熱によって第１筒状体１１０も高温となっている。このため、空気は、空気流路４０３を通る際において第１筒状体１１０に触れることにより更に加熱される。

このように、空気流路４０１及び空気流路４０３は、燃焼排ガスの熱及び燃料電池スタックＣＳからの輻射熱によって空気が加熱されながら流れる流路となっている。このため、以下の説明においては、空気流路４０１と空気流路４０３とをまとめて「空気加熱流路４０」とも表記する。空気加熱流路４０は、燃料電池スタックＣＳを側方から取り囲むように配置されている。ケーシング１０のうち空気加熱流路４０を区画する部分は、燃料電池スタックＣＳに供給される空気（酸化剤ガス）を予め加熱する「予熱器」に該当するものである。

空気流路４０３の下部まで到達した空気は、第１筒状体１１０に形成された吹出口１１１から燃料電池スタックＣＳに向けて噴出される。その後、空気はそれぞれの燃料電池セルの空気極に到達し、発電に供される。

燃料電池スタックＣＳに供給される燃料ガスの流れ、及び燃料ガスの原料である都市ガスの流れについて説明する。都市ガスは、ケーシング１０の外部から都市ガス供給配管３９２を通じて改質ユニット３０内に供給される。都市ガスの供給源（ガスメータ）と都市ガス供給配管３９２との間には脱硫器（不図示）が配置されている。脱硫器は、都市ガスに含まれる硫黄成分を除去するための装置である。都市ガスは、燃料電池セルの性能に悪影響を及ぼす硫黄成分が脱硫器によって除去された後、改質ユニット３０内に供給される。

都市ガス供給配管３９２から改質ユニット３０の内部に供給された都市ガスは、第３空間３８３の入口部分において水蒸気と混合される。その後、改質触媒ＲＣが充填された第３空間３８３を上方に向かって流れる。

第６筒状体１６０の下円筒部１６２と、改質ユニット３０の内側円筒３２０との間に形成された空間には、高温の燃焼排ガスが通っている。このため、都市ガス及び水蒸気は、第３空間３８３を通る間に燃焼排ガスによって加熱され、その温度を上昇させる。つまり、都市ガス及び水蒸気と燃焼排ガスとの間で熱交換が行われる。また、第３空間３８３に充填されている改質触媒ＲＣも、内側円筒３２０を通じた伝熱によって高温となっている。

燃焼器２０を取り囲む第６筒状体１６０は、燃焼排ガスによって加熱されていることに加え、燃焼器２０からの輻射熱によっても加熱されているため、非常に高温となっている。その結果、改質ユニット３０の内側円筒３２０には、高温となった第６筒状体１６０からの輻射熱（燃焼器２０から第６筒状体１６０を経由して到達した輻射熱ともいえる）が到達している。つまり、内側円筒３２０を含む改質器３０２は、燃焼排ガスによって加熱されるだけではなく、燃焼器２０からの輻射熱によっても加熱されている。

このような状態において、都市ガスと水蒸気の混合ガスが改質触媒ＲＣに触れると、第３空間３８３（改質器３０２）では水蒸気改質反応が生じる。その結果、上記混合ガスから燃料ガスが生成される。尚、水蒸気改質反応は吸熱反応であるため、反応を安定して維持させるためには熱の供給が必要となる。本実施形態においては、内側円筒３２０を通じて加えられる燃焼排ガスからの熱、及び燃焼器２０からの輻射熱の両方が、水蒸気改質反応を維持するための熱として用いられる。

改質器３０２において生成された燃料ガスは、燃料ガス供給配管３９３及びスタックアダプタＡＤ内の流路を通って燃料電池スタックＣＳに供給される。燃料ガスは、それぞれの燃料電池セルの燃料極に到達し、発電に供される。

燃焼排ガスの流れについて説明する。既に説明したように、燃料電池スタックＣＳから排出された残余燃料及び残余空気は燃焼器２０に供給され、燃焼器２０の下端部において燃焼する。当該燃焼の結果、第６筒状体１６０の内部（内側空間６０１）では高温の燃焼排ガスが生じる。燃焼排ガスは、流出口１６５を通って第６筒状体１６０の外側（外側空間６０２）へ流出する。

その後、燃焼排ガスは、内側円筒３２０に沿って外側空間６０２を上方に向かって流れる。このとき、既に述べたように、燃焼排ガスの熱は内側円筒３２０を通じて第３空間３８３に伝達され、水蒸気改質反応を維持するための熱の一部として用いられる。

外側空間６０２を通過した燃焼排ガスは、空気流路４０３を流れる空気との間で熱交換しながら、燃焼排ガス流路４１１を上方に向かって流れる。続いて、空気流路４０１を流れる空気との間で熱交換しながら、燃焼排ガス流路４１２を下方に向かって流れる。

改質ユニット３０の外側円筒３１０は、支持板３５２よりも上方側の部分において第３筒状体１３０の内側面に当接している。このため、燃焼排ガス流路４１２を通る燃焼排ガスによって外側円筒３１０は高温となっている。

水供給配管３９１から第１空間３８１内に供給された水は、外側円筒３１０からの伝熱（燃焼排ガスの熱）により加熱されて水蒸気となる。つまり、水と燃焼排ガスとの間で熱交換が行われ、これにより第１空間３８１内で水蒸気が生成される。

燃焼排ガス流路４１２の下端部まで到達した燃焼排ガスは、ガス排出管１９１を通って排熱回収器（不図示）に供給される。排熱回収器は、燃焼排ガスと水と熱交換させることにより湯を生成するものである。このように、燃料電池装置ＦＣは発電を行うことに加えて湯を生成することも可能となっており、高い効率でエネルギーを利用するコジェネレーションシステムとなっている。

続いて、水及び水蒸気の流れについて説明する。改質ユニット３０（蒸発器３０１）には、ケーシング１０の外部に配置された水供給ポンプ（不図示）から水供給配管３９１を通じて水が供給される。水供給配管３９１は第２底板３５０に対して下方から接続されている。このため、供給された水は、まず第１空間３８１の下部に形成された空間に溜まることとなる。具体的には、第１空間３８１のうち支持板３５２よりも下方側の空間である貯水部ＷＳに溜まることとなる。

貯水部ＷＳは、外側円筒３１０のうち底板１８３よりも下方側の部分（以下、当該部分を「区画壁３１１」とも表記する）と、第２底板３５０と、第１仕切板３６０のうち第１底板３４０よりも下方側の部分（以下、当該部分を「区画壁３６１」とも表記する）とによって区画された空間となっている。

貯水部ＷＳを区画する区画壁３１１、第２底板３５０、及び区画壁３６１は、改質ユニット３０の底面の一部を下方に向けて延ばしたような形状となっている。これらは、いずれも空間ＳＰ内に配置されている。つまり、高温の燃焼排ガスが到達せず、比較的低温となっている空間内に配置されている。

また、燃焼排ガス流路４１２を通る燃焼排ガスによって外側円筒３１０は加熱されるのであるが、区画壁３１１は底板１８３よりも下方側に配置されているため、燃焼排ガスによって直接は加熱されない。このため、貯水部ＷＳ内において水が沸騰することはなく、貯水部ＷＳ内は全体が水（液体）で満たされている。

水供給ポンプから水が供給されることにより、第１空間３８１内の水面の高さは、支持板３５２の上面よりも僅かに高い位置に維持される。このため、支持板３５２の上方側に充填された伝熱促進部材ＣＢ（アルミナの球体）は、一部が水没した状態となっている。

第１空間３８１内においては、燃焼排ガスによって高温となった外側円筒３１０からの伝熱により、伝熱促進部材ＣＢも高温となっている。支持板３５２よりも上方側に存在する水は、高温の伝熱促進部材ＣＢに触れることにより沸騰し、水蒸気となる。

このように、第１空間３８１内において水は水蒸気となり、上方側に向かって流れる。その後、水蒸気は第２空間３８２を下方に向かって流れて、第３空間３８３（改質器３０２）に供給される。

ところで、ケーシング１０はステンレスにより形成されているので、燃料電池装置ＦＣの運転中においては、温度上昇により熱膨張が生じる。特に、空気加熱流路４０を区画する第１筒状体１１０、第２筒状体１２０、第３筒状体１３０、第４筒状体１４０、及び第５筒状体１５０（ケーシング１０のうち予熱器を構成する部分）は、燃焼排ガス及び燃料電池スタックＣＳからの輻射熱によって加熱され、熱膨張によってそれぞれの直径が大きくなる。その結果、例えば第４筒状体１４０の中心軸と第５筒状体１５０の中心軸とがずれてしまい、両者の間に形成された空気流路４０１の流路幅Ｇ１（図２参照）が、全体で一様ではなくなってしまうことが考えられる。

また、定常状態においても、それぞれの筒状体の温度は全体で均等にはならない。例えば、第５筒状体１５０においては、常温の空気が流入する空気導入管１９２の近傍部分（下方側部分）では低温となっており、空気導入管１９２から遠い部分（上方側部分）では高温となっている。また、第５筒状体１５０よりも内側に配置された第４筒状体１４０の温度分布もこれと同様なのであるが、第４筒状体１４０は燃焼排ガスに直接触れるので、全体的には第５筒状体１５０よりも高温となっている。

その結果、空気流路４０１のうち下方側部分においては、第４筒状体１４０の直径Ｄ２（図２参照）が熱膨張によって大きくなる一方で、第５筒状体１５０の直径Ｄ１はさほど変化しない。このため、当該部分においては、空気流路４０１の流路幅Ｇ１が比較的狭くなる。

これに対し、空気流路４０１のうち上方側部分においては、第４筒状体１４０の直径Ｄ２が熱膨張によって大きくなり、第５筒状体１５０の直径Ｄ１も同様に大きくなる。これにより、当該部分においては、熱膨張による空気流路４０１の流路幅Ｇ１の変化量は比較的小さい。

燃料電池装置ＦＣが運転を停止しており、全体が常温の時には、空気流路４０１の流路幅Ｇ１が全体で一様であったとしても、燃料電池装置ＦＣの運転中においては、空気流路４０１の流路幅Ｇ１は全体で一様ではなくなり、特に下方側において局所的に狭くなってしまうことになる。このような比較的大きな変形が空気流路４０１の下方側において生じる結果、第４筒状体１４０の中心軸と第５筒状体１５０の中心軸とがずれてしまい、周方向における流路幅Ｇ１の分布が一様でなくなってしまうことが考えられる。すなわち、図２示されるような断面において、一部における流路幅Ｇ１が、他部における流路幅Ｇ１よりも狭くなってしまうことが考えられる。

空気流路４０１を上方に向かって流れる空気の流量が大きい部分（流路幅Ｇ１が広い部分）では、当該空気は比較的低温のまま空気流路４０１の上端に到達する。一方、空気流路４０１を上方に向かって流れる空気の流量が小さい部分（流路幅Ｇ１が狭い部分）では、当該空気は比較的高温となって空気流路４０１の上端に到達する。このため、空気流路４０１を上方に向かう空気の流量に上記のような偏りがあると、空気流路４０１の上端部分（天板１８２の上方側の空間）における空気の温度分布にも偏りが生じることとなる。

尚、熱膨張に起因した流路幅の変化は、空気流路４０１のみならず、予熱器における他の流路（空気流路４０１、燃焼排ガス流路４１１、燃焼排ガス流路４１２）においても同様に生じる。

そこで、本実施形態に係る燃料電池装置ＦＣでは、予熱器の流路内に複数の金属板７００を挿入することにより、周方向における流路幅Ｇ１の分布が均一となっている状態を保っている。

図２乃至図４を参照しながら、金属板７００の形状や配置等について説明する。以下においては、第４筒状体１４０と第５筒状体１５０との間に形成された空気流路４０１内に金属板７００が配置された例について説明するが、金属板７００は他の流路（空気流路４０１、燃焼排ガス流路４１１、燃焼排ガス流路４１２）内に挿入されていてもよい。

金属板７００は、ステンレスによって形成された平坦な板であって、空気流路４０１に計８枚挿入されている。それぞれの金属板７００の形状は互いに同一である。図２に示されるように、金属板７００は、第４筒状体１４０の周方向に沿って等間隔に並ぶように配置されている。それぞれの金属板７００は、その法線方向が第４筒状体１４０の径方向と平行になるように配置されている。

図３に示されるように、金属板７００は細長い矩形の板となっており、その長手方向を上下方向に沿わせた状態で空気流路４０１内に配置されている。金属板７００は、上端部における幅Ｗ１が、下端部における幅Ｗ２よりも僅かに広くなっており、全体が台形となっている。このため、金属板７００を空気流路４０１に挿入する際には、幅Ｗ２が短くなっている下端部から先に挿入すれば、挿入作業が容易なものとなる。

以下の説明では、金属板７００の上端面を「上端面７０１」と表記し、下端面を「下端面７０２」と表記する。また、上端面７０１の一端（図３では右端）から下端面７０２に向かう側面のことを「側面７０３」と表記し、上端面７０１の他端（図３では左端）から下端面７０２に向かう側面のことを「側面７０４」と表記する。更に、金属板７００の主面（図３では紙面手前側の面）のうち、上端面７０１の中心と下端面７０２の中心とを結ぶ直線上の部分を「中央部７０５」と表記する。

上端面７０１と下端面７０２との距離、すなわち金属板７００の長さＨ１は、天板１８２から底板１８６までの距離、すなわち空気流路４０１の流路長に略等しい。

金属板７００の厚さは、空気流路４０１の流路幅Ｇ１よりも小さくなっている。図４に示されるように、それぞれの金属板７００は、中央部７０５の全体が第４筒状体１４０の外側面に当接している。また、側面７０３のうち最も第５筒状体１５０側の辺Ｐ１の全体が、第５筒状体１５０の内側面に当接している。同様に、側面７０４のうち最も第５筒状体１５０側の辺Ｐ２の全体が、第５筒状体１５０の内側面に当接している。

金属板７００は、空気流路４０１に挿入される前においては平坦となっているのであるが、図４のように空気流路４０１に挿入された状態においては、第４筒状体１４０の外周面に沿って湾曲した形状となっている。つまり、第４筒状体１４０側から見た場合において、中央部７０５が後退して全体が凹状となるよう、弾性変形した状態となっている。換言すれば、金属板７００の全体が平坦のままでは空気流路４０１に挿入することができないように、上端面７０１の幅Ｗ１と下端面７０２の幅Ｗ２とが設定されている。尚、金属板７００がこのように弾性変形し湾曲している状態のことを、以下では「湾曲状態」とも称する。

既に述べたように、燃料電池装置ＦＣの停止中における流路幅Ｇ１と、燃料電池装置ＦＣの運転中における流路幅Ｇ１とは互いに異なっている。金属板７００は、いずれの場合においても湾曲状態が保たれるような形状となっている。つまり、燃料電池装置ＦＣが運転中となり、流路幅Ｇ１が狭くなったときにのみ金属板７００が湾曲状態となるのではなく、燃料電池装置ＦＣの停止中においても金属板７００は（上端から下端に至るまで）全体が湾曲状態となっている。

このため、金属板７００は、その上端から下端に至るまでの全範囲において、その中央部７０５が第４筒状体１４０から押圧されている。また、その反力として、第４筒状体１４０の外周面は、金属板７００により中心軸に向かって押圧されている（図４の矢印ＡＲ１）。

同様に、金属板７００は、その上端から下端に至るまでの全範囲において、その両端部（辺Ｐ１、辺Ｐ２）が第５筒状体１５０から押圧されている。また、その反力として、第５筒状体１５０の内周面は、金属板７００により外方に向かって押圧されている（図４の矢印ＡＲ２、ＡＲ３）。

このように、第４筒状体１４０及び第５筒状体１５０は、両者の間に形成された空気流路４０１を押し広げるような力を受けている。当該力は、（湾曲状態となり）弾性変形した金属板７００の弾性力（復元力）によって生じるものである。第５筒状体１５０等の熱膨張によって流路幅Ｇ１の一部が狭くなった場合には、当該部分に配置された金属板７００の弾性変形が大きくなり、弾性力も大きくなるため、流路幅Ｇ１はより強い力で押し広げられることとなる。

その結果、熱膨張に起因した流路幅Ｇ１の変化は抑制される。更に、金属板７００は、空気流路４０１の周方向に沿って並ぶように等間隔に配置されているので、一部の流路幅Ｇ１のみが局所的に変化することも抑制される。このように、それぞれの金属板の弾性力によって、第４筒状体１４０と第５筒状体１５０との間の位置ずれが抑制されている。

このような構成においては、第４筒状体１４０と第５筒状体１５０との間の位置ずれを抑制するための力（弾性力）が大きくなり過ぎることがなく、予熱器を構成する第４筒状体１４０等が局所的に変形してしまうようなことが防止される。

尚、金属板７００の上端部における幅Ｗ１は、下端部における幅Ｗ２よりも広くなっている。このため、燃料電池装置ＦＣの停止中、すなわち空気流路４０１の流路幅Ｇ１が上下方向においても均一になっているときには、上端部における弾性変形量が、下端部における弾性変形量よりも大きくなっている。その結果、上方側において空気流路４０１が押し広げられる力は、下方側において空気流路４０１が押し広げられる力よりも大きくなっている。

一方、燃料電池装置ＦＣの運転中、すなわち、空気流路４０１の流路幅Ｇ１が全体で均一になっておらず、熱膨張に起因して下方側の流路幅Ｇ１が上方側の流路幅Ｇ２よりも狭くなっているときには、金属板７００の上端部における弾性力と、下端部における弾性力とが略等しくなっている。その結果、上方側において空気流路４０１が金属板７００により押し広げられる力は、下方側において押し広げられる力と略等しくなっている。

換言すれば、燃料電池装置ＦＣの運転中、予熱器における各部の温度が定常的となったときにおいて、空気流路４０１を押し広げる力が金属板７００の上端から下端に至るまでの全範囲で且つ均一に生じるように、幅Ｗ１及び幅Ｗ２が設定されている。

尚、本実施形態においては、燃料電池装置ＦＣの停止中（常温時）においても、金属板７００は上端から下端までの全体が湾曲状態となっている。すなわち、上端から下端までの全範囲において、周方向における中央部（７０５）が第４筒状体１４０に押圧され、周方向における両端部（辺Ｐ１、辺Ｐ２）が第５筒状体１５０に押圧されている。その結果、空気流路４０１を押し広げる力は、金属板７００の上端から下端に至るまでの全範囲で（不均一ではあるが）生じている。

このような態様に換えて、燃料電池装置ＦＣの停止中においては、例えば金属板７００の下端部においては湾曲状態となっておらず、空気流路４０１を押し広げる力が当該部分では生じないような態様であってもよい。

本実施形態においては、金属板７００は計８枚挿入されている。しかしながら、金属板７００の枚数は、本発明を実施するに当たって特に限定されない。金属板７００の枚数は、空気流路４０１の形状、それぞれの金属板７００の厚さや復元力の大きさ等に応じて、適宜変更することができる。

ところで、金属板７００の長さＨ１は、空気流路４０１の流路長（天板１８２から底板１８６までの距離）に略等しくなっている。このため、空気流路４０１の周方向に沿った空気の流れが、金属板７００によって妨げられてしまう可能性がある。

そこで、周方向に沿った空気の流れが妨げられないように、金属板７００には貫通穴が形成されていることが望ましい。例えば、図５に示されるように、円形の貫通穴７１０が複数形成されたパンチングメタルによって金属板７００を形成すればよい。また、パンチングメタルに換えて、エキスパンドメタル（切れ目が形成された金属板を引き伸ばして網目状としたもの）によって金属板７００を形成してもよい。

このように、金属板７００に複数の貫通穴７１０が形成されていれば、空気は当該貫通穴７１０を通過して、属板７００の一方の面から他方の面に向けて流れるようになる。その結果、図６に模式的に示されるように、空気は上下方向のみならず周方向に沿っても流れるようになる（当該流れが矢印ＡＲ１０で示されている）。

金属板７００が、予熱器における他の流路（空気流路４０１、燃焼排ガス流路４１１、燃焼排ガス流路４１２）に配置される場合にも、上記のように貫通穴７１０を形成しておくことが望ましい。例えば、燃焼排ガスについても周方向に沿った流れを許容すべき場合には、燃焼排ガス流路４１１や燃焼排ガス流路４１２内に、図５に示されるような金属板７００を配置すればよい。

以上、具体例を参照しつつ本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明はこれらの具体例に限定されるものではない。すなわち、これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、前述した各具体例が備える各要素およびその配置、材料、条件、形状、サイズなどは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、前述した各実施の形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。

ＦＣ：燃料電池装置
ＣＳ：燃料電池スタック
１０：ケーシング
１４０：第４筒状体
１５０：第５筒状体
４０１，４０３：空気流路
４１１，４１２：燃焼排ガス流路
７００：金属板
７０３，７０４：側面
Ｐ１，Ｐ２：辺
７０５：中央部

Claims (6)

1. 燃料ガスと酸化剤ガスとの供給を受けて発電する燃料電池スタック（ＣＳ）と、
   前記燃料電池スタックを側方から囲むように配置され、前記燃料電池スタックに供給される前記酸化剤ガスを加熱する予熱器（４０１，４０３，４１１，４１２）と、を備え、
   前記予熱器は、
   前記燃料電池スタックを内部に収納する第１円筒（１４０）と、
   その中心軸を前記第１円筒の中心軸に一致させた状態で配置されており、前記第１円筒を内部に収納する第２円筒（１５０）と、を有しており、
   前記第１円筒と前記第２円筒との間に形成された空間（４０１）には、前記第１円筒の周方向に沿って並ぶよう、複数の金属板（７００）が挿入されており、前記第１円筒と前記第２円筒との間の位置ずれが、それぞれの前記金属板の弾性力によって抑制されていることを特徴とする燃料電池装置。
2. それぞれの前記金属板は、
   前記周方向における中央部（７０５）が前記第１円筒に押圧され、
   前記周方向における両端部（Ｐ１，Ｐ２）が前記第２円筒に押圧されるよう、弾性変形した状態で挿入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。
3. それぞれの前記金属板は、上端部における幅寸法である第１幅寸法（Ｗ１）と、下端部における幅寸法である第２幅寸法（Ｗ２）とが互いに異なっており、全体が台形となっ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。
4. 燃料電池装置による発電が行われているときに、前記金属板の上端から下端に至るまでの全範囲において、
   前記周方向における前記金属板の中央部が前記第１円筒に押圧され、
   前記周方向における前記金属板の両端部が前記第２円筒に押圧された状態となるように、前記第１幅寸法及び前記第２幅寸法が設定されていることを特徴とする、請求項３に記載の燃料電池装置。
5. 前記金属板には貫通穴（７１０）が形成されていることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の燃料電池装置。
6. 前記金属板はパンチングメタル又はエキスパンドメタルで形成されていることを特徴とする、請求項５に記載の燃料電池装置。

Images