JP6154252B2 - 燃料電池 - Google Patents

Description

本発明は燃料電池に関し、特に断熱効果を有する燃料電池に関する。

水素含有ガスと酸素含有ガスとを導入して発電する燃料電池は、運転中に高温の状態を維持するため、外部への放熱を抑制すべく、断熱材で覆われるのが一般的である。燃料電池の熱が外部に拡散することを抑制して発電効率を向上させるものとして、燃料電池セルを収納容器内に収納してなる燃料電池モジュールと、一面が開口した箱状の断熱本体及び該断熱本体の開口部を閉塞する蓋状部材から形成される断熱体とを具備してなり、燃料電池モジュールの外面が、断熱体に覆われて収納されている燃料電池がある（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００８−８４６５７号公報（段落００１２、図１等）

しかしながら、特許文献１に記載の燃料電池は、箱状の断熱本体に燃料電池モジュールを嵌め込む構造であるため、燃料電池モジュールと断熱本体との間に隙間が生じ、所望の断熱効果を得られないことがある。

本発明は上述の課題に鑑み、所望の断熱効果を享受することができる燃料電池を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の第１の態様に係る燃料電池は、例えば図１に示すように、水素を含有する燃料ガスと酸素を含有する酸化剤ガスとを導入して発電するセルスタック１１と；少なくともセルスタック１１を収容する収容容器２０であって、底面２８と、底面２８に対向する天面２９と、底面２８と天面２９との間で外周を構成する側面２１とを有する収容容器２０と；側面２１の全体を覆うように設けられた側面断熱材３１と；側面断熱材３１の厚さが所定の厚さを維持する態様で側面断熱材３１を側面２１に対して押さえる側面板状部材４１と；側面板状部材４１に対して外周の方向の互いに引き合う力を与える側面締付機構５１とを備える。

このように構成すると、側面締付機構によって側面板状部材に外周の方向の互いに引き合う力が付与されるため、側面断熱材が側面板状部材に締め付けられて収容容器に密着し、所望の断熱効果を享受することができる。

また、本発明の第２の態様に係る燃料電池は、例えば図１に示すように、上記本発明の第１の態様に係る燃料電池１において、底面２８の全体を覆うように設けられた底面断熱材３８と；天面２９の全体を覆うように設けられた天面断熱材３９と；底面断熱材３８の厚さが所定の厚さを維持する態様で底面断熱材３８を底面２８との間に挟む底面板状部材４８と；天面断熱材３９の厚さが所定の厚さを維持する態様で天面断熱材３９を天面２９に対して押さえる天面板状部材４９と；底面板状部材４８と天面板状部材４９とを接近させる底天締付機構５９とを備える。

このように構成すると、底天締付機構によって、底面断熱材が底面側に、天面断熱材が天面側に、それぞれ押し付けられるので、底面断熱材及び天面断熱材が収容容器に密着し、所望の断熱効果を享受することができる。

また、本発明の第３の態様に係る燃料電池は、例えば図１に示すように、上記本発明の第１の態様又は第２の態様に係る燃料電池１において、収容容器２０が直方体に形成され；側面板状部材４１が、天面２９及び底面２８に直交する収容容器２０の４つの辺に対応する側面断熱材３１の４つの辺を覆うように構成されている。

このように構成すると、直方体の収容容器の側面全体を覆っている側面断熱材の隣り合う面の境界となる４つの辺を側面板状部材で覆うことができ、当該４つの辺を保護することができる。

また、本発明の第４の態様に係る燃料電池は、例えば図１に示すように、上記本発明の第１の態様乃至第３の態様のいずれか１つの態様に係る燃料電池１において、側面板状部材４１が、底面２８側から天面２９側にわたって連続した隙間４１ｇが形成されることで、外周の方向における側面板状部材４１の合計距離が、外周の方向における側面断熱材３１の長さよりも短く形成され；隙間４１ｇの両側の側面板状部材４２、４４の端辺のそれぞれに、側面締付機構５１と係合する連結部４２ｐ、４４ｐが形成されている。

このように構成すると、連結部同士を引き寄せることで側面板状部材が側面断熱材に押し付けられることとなり、側面断熱材を収容容器に密着させることができる。

また、本発明の第５の態様に係る燃料電池は、例えば図１を参照して示すと、上記本発明の第４の態様に係る燃料電池１において、連結部４２ｐ、４４ｐが、側面断熱材３１とは反対側に突き出た突起で形成され；側面締付機構５１が、隙間の両側の突起４２ｐ、４４ｐ同士を接近させる結束部材で構成されている。

このように構成すると、簡便に連結部同士を引き寄せることができる。

また、本発明の第６の態様に係る燃料電池は、例えば図１を参照して示すと、上記本発明の第５の態様に係る燃料電池において、結束部材５１が結束バンドで構成されている。

このように構成すると、結束バンドの締め付け具合を調節することで、連結部同士を引き寄せる力の調整を簡便に行うことができる。

また、本発明の第７の態様に係る燃料電池は、例えば図１に示すように、上記本発明の第１の態様乃至第６の態様のいずれか１つの態様に係る燃料電池１において、側面板状部材４１に、側面断熱材３１の一部を露出させる孔部４２ｈ、４４ｈが形成されている。

このように構成すると、側面板状部材の内側に溜まり得る結露水又は結露し得る水分を外部に放散することができる。また、側面板状部材が鉄等の輻射率が大きい材料で形成されている場合は、輻射面積を小さくすることができ、放熱量を抑制することができる。

上記目的を達成するために、本発明の第８の態様に係る燃料電池は、例えば図１に示すように、水素を含有する燃料ガスと酸素を含有する酸化剤ガスとを導入して発電するセルスタック１１と；少なくともセルスタック１１を収容する収容容器２０であって、底面２８と、底面２８に対向する天面２９と、底面２８と天面２９との間で外周を構成する側面２１とを有する収容容器２０と；底面２８の全体を覆うように設けられた底面断熱材３８と；天面２９の全体を覆うように設けられた天面断熱材３９と；底面断熱材３８の厚さが所定の厚さを維持する態様で底面断熱材３８を底面２８との間に挟む底面板状部材４８と；天面断熱材３９の厚さが所定の厚さを維持する態様で天面断熱材３９を天面２９に対して押さえる天面板状部材４９と；底面板状部材４８と天面板状部材４９とを接近させる底天締付機構５９とを備える。

このように構成すると、底天締付機構によって、底面断熱材が底面側に、天面断熱材が天面側に、それぞれ押し付けられるので、底面断熱材及び天面断熱材が収容容器に密着し、所望の断熱効果を享受することができる。

本発明によれば、断熱材が板状部材に締め付けられて収容容器に密着し、所望の断熱効果を享受することができる。

本発明の第１の実施の形態に係る燃料電池を示す図であり、（Ａ）は分解斜視図、（Ｂ）は完成斜視図である。 本発明の第１の実施の形態の変形例に係る燃料電池の分解斜視図である。 本発明の第２の実施の形態に係る燃料電池の水平断面図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において互いに同一又は相当する部材には同一あるいは類似の符号を付し、重複した説明は省略する。

まず図１を参照して、本発明の第１の実施の形態に係る燃料電池１を説明する。図１は、燃料電池１を示す図であり、（Ａ）は分解斜視図、（Ｂ）は完成斜視図である。燃料電池１は、燃料電池セルが積層されたセルスタック１１と、炭化水素系の原料を改質して燃料ガスを生成する改質器１２と、セルスタック１１及び改質器１２等を収容する収容容器としてのケース２０と、ケース２０の周囲を覆う断熱材３０と、断熱材３０をケース２０の周囲で保持する保持板４０と、保持板４０を締め付ける側面結束バンド５１、底面結束バンド５８、天面結束バンド５９とを備えている。

セルスタック１１は、水素を含む燃料ガス及び酸素を含む酸化剤ガスを導入し、燃料ガス中の水素等と酸化剤ガス中の酸素との電気化学的反応により直流の電力を発生するように構成されている。酸化剤ガスは、典型的には空気である。セルスタック１１としては、固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）あるいは固体高分子形燃料電池（ＰＥＦＣ）等、主として水素と酸素との電気化学的反応により発電する種々のものを用いることができる。セルスタック１１は、いずれの種類でも、適切な作動温度を維持することで、発電効率の低下を抑制することができる。

改質器１２は、原料を水素に富む燃料ガスに改質する装置である。原料は、改質することでセルスタック１１における発電に利用可能となる程度に水素に富むガス（水素リッチガス）にできるものであり、典型的には炭化水素系燃料が用いられる。具体例として、炭化水素類、アルコール類、エーテル類、バイオ燃料が挙げられ、これらの炭化水素系燃料は、石油・石炭等の化石燃料由来のもの、合成ガス等の合成系燃料由来のもの、バイオマス由来のもの等を適宜用いることができる。炭化水素類としては、メタン、エタン、プロパン、ブタン、天然ガス、ＬＰＧ、都市ガス、タウンガス、ガソリン、ナフサ、灯油、軽油が挙げられる。アルコール類として、メタノール、エタノールが挙げられる。エーテル類として、ジメチルエーテルが挙げられる。バイオ燃料として、バイオガス、バイオエタノール、バイオディーゼル、バイオジェットが挙げられる。改質器１２は、原料の改質を促進させる改質触媒を内部に有している。改質触媒は、例えば、部分酸化改質触媒、水蒸気改質触媒、自己熱改質触媒等を、これらのうちの一種、又は複数種を組み合わせて用いることができる。改質器１２は、生成される燃料ガスの組成を適切にするため、適切な作動温度を維持することが好ましい。

ケース２０は、セルスタック１１及び改質器１２を収容できる大きさで、直方体に形成されている。ケース２０は、収容されるセルスタック１１や改質器１２の設置態様に照らして、燃料電池１を設置したときに、最下部となる底面２８と、底面２８に対向して最上部となる天面２９と、底面２８と天面２９との間で外周を形成する側面２１とを有している。側面２１は、正面２２と、右側面２３と、背面２４と、左側面２５で構成されている。ケース２０を構成する各面２２〜２５、２８、２９は、平坦に形成されている。ケース２０は、セルスタック１１及び改質器１２の運転温度に耐え得る材料で形成されている。ケース２０は、セルスタック１１及び改質器１２の出し入れが容易なように、いずれかの面が開閉可能に構成されている。

断熱材３０は、ケース２０の開閉可能な面を開けて内部に接近することができるように、側面断熱材３１と、底面断熱材３８と、天面断熱材３９とに分割されており、側面断熱材３１、底面断熱材３８、及び天面断熱材３９でケース２０の六面全体を覆うように構成されている。側面断熱材３１は、本実施の形態では、さらに、正面断熱材３２、右側断熱材３３、背面断熱材３４、左側断熱材３５に分割されている。なお、図１（Ａ）において、括弧書きの付記を有する符号は、当該部材が、括弧内の符号に示す部材の構成要素ともなっていることを示している。例えば、正面断熱材３２は、側面断熱材３１を構成する部材でもあり、かつ、断熱材３０を構成する部材でもあることを、符号３２に括弧書きの符号３１、３０を付記することで示している。各断熱材３１、３８、３９は、保持板４０によってケース２０との間に隙間が生じないようにする力で押さえられたときに、所望の断熱効果を奏することができる厚さ以上の厚みのある板状に形成されている。各断熱材３２〜３５、３８、３９は、正面断熱材３２が正面２２を覆い、背面断熱材３４が背面２４を覆い、右側断熱材３３が右側面２３を覆い、左側断熱材３５が左側面２５を覆い、底面断熱材３８が底面２８を覆い、天面断熱材３９が天面２９を覆っている。本実施の形態では、底面断熱材３８及び天面断熱材３９が、それぞれ、正面断熱材３２及び背面断熱材３４の厚み部分も覆っている。また、右側断熱材３３及び左側断熱材３５が、それぞれ、正面断熱材３２、背面断熱材３４、底面断熱材３８、及び天面断熱材３９の厚み部分も覆っている。ケース２０の六面全体を覆った断熱材３０は、ケース２０よりも一回り（断熱材３０の厚さ分）大きい直方体形状を呈している。以下、ケース２０を覆った直方体の断熱材３０の、正面２２に対応する面を断熱材正面３０ｆといい、右側面２３、背面２４、左側面２５、底面２８、天面２９に対応する面を、それぞれ、断熱材右面３０ｒ、断熱材背面３０ｂ、断熱材左面３０ｅ、断熱材底面３０ｓ、断熱材天面３０ｔということもある（図１（Ｂ）参照）。断熱材３０は、保持板４０によってケース２０の方に押されたときに、ケース２０に全体が密着するように変形しつつ、所定の厚さよりも薄くなるようには凹まない程度の弾性を有している。

保持板４０は、本実施の形態では、側面板状部材としての側面保持板４１と、底面板状部材としての底面保持板４８と、天面板状部材としての天面保持板４９とから構成されている。側面保持板４１は、さらに、正面保持板４２と、背面保持板４４とから構成されている。保持板４０は、断熱材３０の表面が達する温度以上の耐熱性を有するものが用いられ、典型的には金属板を所定の形状に加工することで形成されている。

正面保持板４２は、断熱材正面３０ｆを概ね覆う正部４２ｆと、断熱材右面３０ｒの正面２２側の半分を概ね覆う右部４２ｒと、断熱材左面３０ｅの正面２２側の半分を概ね覆う左部４２ｅとを有している。右部４２ｒ及び左部４２ｅは、同形で、それぞれ正部４２ｆに対して直交して連接している。右部４２ｒと左部４２ｅとは対向している。正面保持板４２は、典型的には長方形の金属板が折り曲げられて形成されている。正面保持板４２は、正部４２ｆの幅が断熱材正面３０ｆの幅に等しく、右部４２ｒの幅が、断熱材右面３０ｒの幅の半分の長さよりも短く形成されている。正面保持板４２は、高さが、断熱材正面３０ｆの高さよりも低く形成されている。正面保持板４２は、断熱材正面３０ｆ並びに断熱材右面３０ｒの一部及び断熱材左面３０ｅの一部の、それぞれの上部及び下部を空けて配設されている。

また、正面保持板４２は、正部４２ｆに、孔部４２ｈが形成されている。孔部４２ｈは、正部４２ｆを切り抜いて形成されており、正面保持板４２の外側から断熱材３０の一部が見えるように形成されている。孔部４２ｈの大きさ、数、及び配置は、正面保持板４２で断熱材３０を押さえたときに断熱材３０が凹んだとしても、断熱材３０が所定の厚さを維持することができるようにする観点から決定するとよい。つまり、孔部４２ｈが大きすぎて正部４２ｆの実質的な面積（孔部４２ｈの面積を除いた面積）が小さくなり過ぎると、正面保持板４２に接する断熱材３０の部分に作用する力が大きくなって断熱材３０の凹みが大きくなるところ、仮に断熱材３０が凹んだとしても凹んだ後の断熱材３０の厚さが所定の厚さを維持するように、孔部４２ｈの大きさ等を決定するとよい。なお、所定の厚さは、所望の断熱効果を得ることができる厚さである。孔部４２ｈは、本実施の形態では、概ね断熱材正面３０ｆの面積の１／４の面積をもつ縦長の長方形が２つ、幅方向に並ぶ配列で形成されている。

また、正面保持板４２は、右部４２ｒに、切り欠き４２ｃが形成されている。切り欠き４２ｃは、右部４２ｒの４辺のうち、正部４２ｆに連接する辺に対向する辺に、当該辺が凹むように形成されている。切り欠き４２ｃの大きさ、数、及び配置は、孔部４２ｈを形成する要領と同様に、断熱材３０を押さえたときに、断熱材３０が所定の厚さを維持することができるようにする観点から決定するとよい。切り欠き４２ｃは、本実施の形態では、右部４２ｒと比較して、概ね、幅が１／２、高さが１／３の大きさで、右部４２ｒの高さの中央に形成されている。正面保持板４２の左部４２ｅにも、右部４２ｒと同様に切り欠き４２ｃが形成されている。なお、右部４２ｒ及び／又は左部４２ｅには、切り欠き４２ｃに代えて孔部が形成されることとしてもよく、正部４２ｆには、孔部４２ｈに代えて切り欠きが形成されることとしてもよい。

背面保持板４４は、断熱材背面３０ｂを概ね覆う背部４４ｂと、断熱材右面３０ｒの背面２４側の半分を概ね覆う右部４４ｒと、断熱材左面３０ｅの背面２４側の半分を概ね覆う左部４４ｅとを有している。背面保持板４４は、正面保持板４２と同じ要領で形成されている。背面保持板４４の背部４４ｂ、右部４４ｒ、左部４４ｅは、それぞれ、正面保持板４２の正部４２ｆ、右部４２ｒ、左部４２ｅに相当する。また、背面保持板４４の背部４４ｂには、正面保持板４２の正部４２ｆに形成された孔部４２ｈに対応するように、孔部４４ｈが形成されている。また、背面保持板４４の右部４４ｒ及び左部４４ｅには、それぞれ、正面保持板４２の右部４２ｒ及び左部４２ｅに形成された切り欠き４２ｃに対応するように、切り欠き４４ｃが形成されている。背面保持板４４は、断熱材背面３０ｂ並びに断熱材右面３０ｒの一部及び断熱材左面３０ｅの一部の、それぞれの上部及び下部を空けて配設されている。

正面保持板４２の右部４２ｒ及び背面保持板４４の右部４４ｒは、共に、断熱材右面３０ｒの幅の半分の長さよりも短く形成されているため、相互に接触することなく、両者の間には、上下に（断熱材底面３０ｓ側から断熱材天面３０ｔ側にかけて）連続した隙間４１ｇが形成されている。正面保持板４２の左部４２ｅ及び背面保持板４４の左部４４ｅの間にも、上下に連続した隙間４１ｇが形成されている。このような構成により、側面保持板４１の外周方向の合計距離が、側面断熱材３１の外周方向の合計距離よりも、２つの上下に連続した隙間４１ｇの幅の分だけ短く形成されている。隙間４１ｇは、典型的には直線状に形成されるが、波形等の曲線状や、ジグザグに形成されることとしてもよい。また、正面保持板４２の右部４２ｒの切り欠き４２ｃと背面保持板４４の右部４４ｒの切り欠き４４ｃとが協働して、正面保持板４２の孔部４２ｈと同様の形状を構成している。正面保持板４２の左部４２ｅ及び背面保持板４４の左部４４ｅについても同様である。

正面保持板４２の右部４２ｒには、背面保持板４４の右部４４ｒに対向する辺の近傍に、背面保持板４４と連結するための連結部としての突起４２ｐが形成されている。突起４２ｐは、側面結束バンド５１を掛けることができるように、ループ状で外側（断熱材右面３０ｒとは反対側）に突き出ている。突起４２ｐは、正面保持板４２の面に対して部分的に接続されており、断熱材３０からの熱が伝わりにくいように構成されている。突起４２ｐは、切り欠き４２ｃの上下にそれぞれ１つずつ形成されている。背面保持板４４の右部４４ｒには、正面保持板４２の右部４２ｒに対向する辺の近傍に、正面保持板４２と連結するための連結部としての突起４４ｐが形成されている。背面保持板４４の突起４４ｐは、正面保持板４２の突起４２ｐと同様に形成されている。正面保持板４２の左部４２ｅ及び背面保持板４４の左部４２ｅにも、右部４２ｒ、４４ｒ側と同様に、それぞれ突起４２ｐ、４４ｐが形成されている。正面保持板４２と背面保持板４４とは、右部４２ｒ、４４ｒ側及び左部４２ｅ、４４ｅ側のそれぞれで、突起４２ｐと突起４４ｐとが、側面結束バンド５１を介して連結している。このとき、側面結束バンド５１は、正面保持板４２及び背面保持板４４の端部同士を近づけるように引き合う力を付与している。すなわち、側面結束バンド５１は、側面締付機構としての機能を発揮している。

底面保持板４８は、断熱材底面３０ｓを専ら覆うと共に、側面保持板４１に覆われていない側面断熱材３１の下部を概ね覆うように、外嵌蓋状に形成されている。つまり、底面保持板４８は、断熱材底面３０ｓに対向して配置された長方形状の底面主部４８ｓの各辺に対して、底面正部４８ｆ、底面右部４８ｒ、底面背部４８ｂ、底面左部４８ｅが、それぞれ直交して連接されている。底面正部４８ｆは断熱材正面３０ｆの下部に対向し、底面右部４８ｒは断熱材右面３０ｒの下部に対向し、底面背部４８ｂは断熱材背面３０ｂの下部に対向し、底面左部４８ｅは断熱材左面３０ｅの下部に対向している。底面保持板４８は、側面保持板４１に接触しないように形成されており、底面保持板４８と側面保持板４１との間には、水平方向に連続した下部隙間４８ｇ（図１（Ｂ）参照）が、全周にわたって形成されている。また、底面保持板４８は、底面孔部４８ｈが、底面主部４８ｓに形成されている。底面孔部４８ｈは、本実施の形態では、正面保持板４２の孔部４２ｈと同様に形成されている。また、底面保持板４８には、側面保持板４１と連結するための突起４８ｐが形成されている。突起４８ｐは、正面保持板４２の突起４２ｐと同様、底面結束バンド５８を掛けることができるように、ループ状で外側に突き出ている。突起４８ｐは、本実施の形態では、底面保持板４８を側面保持板４１に安定的に連結することができるように、底面正部４８ｆ、底面右部４８ｒ、底面背部４８ｂ、底面左部４８ｅのそれぞれの両端付近に、２つずつ形成されている。

天面保持板４９は、断熱材天面３０ｔを専ら覆うと共に、側面保持板４１に覆われていない側面断熱材３１の上部を概ね覆うように、外嵌蓋状に形成されている。つまり、天面保持板４９は、断熱材天面３０ｔに対向して配置された長方形状の天面主部４９ｓの各辺に対して、天面正部４９ｆ、天面右部４９ｒ、天面背部４９ｂ、天面左部４９ｅが、それぞれ直交して連接されている。天面正部４９ｆは断熱材正面３０ｆの上部に対向し、天面右部４９ｒは断熱材右面３０ｒの上部に対向し、天面背部４９ｂは断熱材背面３０ｂの上部に対向し、天面左部４９ｅは断熱材左面３０ｅの上部に対向している。天面保持板４９は、側面保持板４１に接触しないように形成されており、天面保持板４９と側面保持板４１との間には、水平方向に連続した上部隙間４９ｇ（図１（Ｂ）参照）が、全周にわたって形成されている。また、天面保持板４９は、天面孔部４９ｈが、天面主部４９ｓに形成されている。天面孔部４９ｈは、本実施の形態では、正面保持板４２の孔部４２ｈと同様に形成されている。また、天面保持板４９には、側面保持板４１と連結するための突起４９ｐが形成されている。突起４９ｐは、正面保持板４２の突起４２ｐと同様、天面結束バンド５９を掛けることができるように、ループ状で外側に突き出ている。突起４９ｐは、本実施の形態では、天面保持板４９を側面保持板４１に安定的に連結することができるように、天面正部４９ｆ、天面右部４９ｒ、天面背部４９ｂ、天面左部４９ｅのそれぞれの両端付近に、２つずつ形成されている。

正面保持板４２の突起４２ｐ及び背面保持板４４の突起４４ｐは、それぞれ、底面保持板４８の突起４８ｐに対して底面結束バンド５８を介して連結することができるように、正面保持板４２の下辺及び背面保持板４４の下辺にも形成されていると共に、天面保持板４９の突起４９ｐに対して天面結束バンド５９を介して連結することができるように、正面保持板４２の上辺及び背面保持板４４の上辺にも形成されている。これらの正面保持板４２の突起４２ｐ及び背面保持板４４の突起４４ｐは、底面保持板４８の突起４８ｐに対応する位置、あるいは、天面保持板４９の突起４９ｐに対応する位置に設けられている。本実施の形態では、正面保持板４２と背面保持板４４とを接近させる結束部材として側面結束バンド５１が、側面保持板４１（正面保持板４２及び背面保持板４４）と底面保持板４８とを接近させる結束部材として底面結束バンド５８が、側面保持板４１と天面保持板４９とを接近させる結束部材として天面結束バンド５９が、それぞれ用いられている。本実施の形態では、側面結束バンド５１が側面締付機構に相当し、底面結束バンド５８及び天面結束バンド５９が底天締付機構に相当する。

上述のような構成部材を有する燃料電池１を組み立てるに際し、セルスタック１１及び改質器１２が収容されたケース２０の周囲全面を、断熱材３０で覆う。このとき、断熱材３０の寸法誤差等により、ケース２０の外表面と断熱材３０との間に空間が形成されていると、断熱効果が低下して、所望の断熱効果を得られない場合が生じ得る。燃料電池１では、ケース２０の全面を覆っている断熱材３０の側面を側面保持板４１で押さえ、正面保持板４２及び背面保持板４４が側面結束バンド５１で連結されているので、側面結束バンド５１の締め付ける力によって、正面保持板４２及び背面保持板４４に互いに引き合う力が生じる。この、互いに引き合う力によって、正面保持板４２と背面保持板４４とが相互に接近し、側面の断熱材３０がケース２０の側面２１に密着するため、燃料電池１は、側面に関して所望の断熱効果を享受することとなる。また、燃料電池１では、断熱材３０の底面を底面保持板４８で押さえると共に、断熱材３０の天面を天面保持板４９で押さえ、底面保持板４８及び天面保持板４９がそれぞれ側面保持板４１と底面結束バンド５８及び天面結束バンド５９で連結されているので、底面保持板４８と天面保持板４９とが相互に接近し、底面断熱材３８がケース２０の底面２８に密着し、天面断熱材３９がケース２０の天面２９に密着するため、燃料電池１は、底面及び天面に関しても所望の断熱効果を享受することとなる。

また、燃料電池１は、正面保持板４２の正部４２ｆが両脇で右部４２ｒ及び左部４２ｅとそれぞれ連接すると共に、背面保持板４４の背部４４ｂが両脇で右部４４ｒ及び左部４４ｅとそれぞれ連接しているので、ケース２０の全周を覆っている断熱材３０の、断熱材底面３０ｓ及び断熱材天面３０ｔに直交する４つの辺（天面２９及び底面２８に直交するケース２０の４つの辺に対応する側面断熱材３１の４つの辺）を、正面保持板４２及び背面保持板４４によって覆うことができ、損傷しやすい断熱材３０の角部を保護することができる。また、底面保持板４８及び天面保持板４９が、それぞれ外嵌蓋状に形成されているので、断熱材底面３０ｓの外周を構成する４つの辺を底面保持板４８で、断熱材天面３０ｔの外周を構成する４つの辺を天面保持板４９で、それぞれ覆うことができ、損傷しやすい断熱材３０の角部を保護することができる。また、側面保持板４１に孔部４２ｈ、４４ｈが、底面保持板４８に孔部４８ｈが、天面保持板４９に孔部４９ｈがそれぞれ形成されているので、側面保持板４１からの輻射熱を抑制して燃料電池１の温度低下を抑制することができる。また、孔部４２ｈ、４４ｈにより、保持板４０の内部に溜まり得る結露水あるいは結露し得る水分を外部に蒸散することができる。

次に図２を参照して、本発明の第１の実施の形態の変形例に係る燃料電池１Ａを説明する。図２は、燃料電池１Ａの分解斜視図である。図２では、正面保持板４２Ａ、背面保持板４４Ａ、底面保持板４８、天面保持板４９Ａを分解して示しており、断熱材３０より内部は分解せずに示している。燃料電池１Ａの、燃料電池１（図１参照）と異なる点は、正面保持板４２Ａ、背面保持板４４Ａ、天面保持板４９Ａが、それぞれ、長手方向で２分割されている点である。燃料電池１Ａの正面保持板４２Ａ、背面保持板４４Ａ、天面保持板４９Ａは、それぞれ、燃料電池１（図１参照）の正面保持板４２、背面保持板４４、天面保持板４９に相当する。正面保持板４２Ａは、断熱材正面３０ｆに対向する位置の水平方向中央で分割されており、右部４２ｒを有する右正面保持板４２Ｒと、左部４２ｅを有する左正面保持板４２Ｅとで構成されている。分割されている正面保持板４２Ａは、右正面保持板４２Ｒと左正面保持板４２Ｅとの間に、上下に連続して延びる隙間４２ｇが形成されている。正面保持板４２Ａは、分割されることにより、正面保持板４２（図１参照）で２つ形成されていた孔部４２ｈに相当する部分が、右正面保持板４２Ｒ及び左正面保持板４２Ｅにそれぞれ１つずつ形成された切り欠きになっている。また、正面保持板４２Ａは、右正面保持板４２Ｒ及び左正面保持板４２Ｅの対向する辺（隙間４２ｇに隣接する辺）の近傍にも、突起４２ｐが設けられている。この追加の突起４２ｐは、右正面保持板４２Ｒと左正面保持板４２Ｅとを安定して連結することができるように、各保持板４２Ｒ、４２Ｅにつき、切り欠きの上下に１つずつ設けられている。右正面保持板４２Ｒと左正面保持板４２Ｅとは、側面結束バンド５１（図１参照）を介して連結されている。

背面保持板４４Ａは、正面保持板４２と同様に構成されており、右部４４ｒを有する右背面保持板４４Ｒと、左部４４ｅを有する左背面保持板４４Ｅとで構成されている。右背面保持板４４Ｒと左背面保持板４４Ｅとの間には、上下に連続して延びる隙間４４ｇが形成されている。右背面保持板４４Ｒ及び左背面保持板４４Ｅの、隙間４４ｇに沿う各辺の近傍にも、突起４４ｐが設けられている。右背面保持板４４Ｒと左背面保持板４４Ｅとは、側面結束バンド５１を介して連結されている。天面保持板４９Ａは、天面保持板４９（図１参照）における２つの天面孔部４９ｈの間で分割されている。天面保持板４９Ａは、右正面保持板４２Ｒ及び右背面保持板４４Ｒに連結する右天面保持板４９Ｒと、左正面保持板４２Ｅ及び左背面保持板４４Ｅに連結する左天面保持板４９Ｅとで構成されている。燃料電池１Ａの上記以外の構成は、燃料電池１（図１参照）と同様である。

上述のように構成された燃料電池１Ａでは、燃料電池１（図１参照）と同様に正面保持板４２Ａ及び背面保持板４４Ａに外周方向の互いに引き合う力が作用するため所望の断熱効果を奏することができるのみならず、各隙間４２ｇ、４４ｇを狭めるように側面結束バンド５１で連結されているため、寸法誤差等の許容範囲が広くなる。加えて、断熱材３０の角部は、右正面保持板４２Ｒ、左正面保持板４２Ｅ、右背面保持板４４Ｒ、左背面保持板４４Ｅによって覆われて保護されている。また、燃料電池１（図１参照）における孔部４２ｈ、４４ｈに相当する構成も形成されているため、燃料電池１Ａの温度低下を抑制しつつ、内部に溜まり得る水分を蒸散することができる。なお、孔部４２ｈ、４４ｈに相当する構成は、協働して孔部になっており、分割された単位では、切り欠き４２ｃと同様である。

次に図３を参照して、本発明の第２の実施の形態に係る燃料電池２を説明する。図３は、燃料電池２の水平断面図である。燃料電池２は、側面板状部材としての側面保持板２４１が、断熱材３０の側面を一連に覆うように構成されている。側面保持板２４１は、断熱材正面３０ｆ上で、外周方向の一端と他端とが重なるように構成されている。つまり、側面保持板２４１は、外周方向の長さが、外周方向における断熱材３０の側面の長さよりも大きく形成されている。側面保持板２４１は、重なった面のそれぞれに、連結部としてのバックル２５２が設けられている。両面にまたがった各バックル２５２は、側面締結機構としてのストラップ２５３で連結されている。ストラップ２５３は、表面に、長手方向に配列された細かい山が多数形成されている。バックル２５２は、ストラップ２５３に形成されたいずれかの山と係合するラチェット機構を有しており、ストラップ２５３の締め付け具合を調整することができるように構成されている。側面保持板２４１の両端を連結するバックル２５２及びストラップ２５３の組み合わせは、上下方向に複数の箇所で連結できるように、複数設けられている。燃料電池２は、側面保持板２４１が上述のように構成されている点を除き、燃料電池１（図１参照）と同様の構成となっている。

上述のように構成された燃料電池２は、ストラップ２５３を締めて行くと、側面保持板２４１に外周方向の互いに引き合う力が作用して、側面保持板２４１の両端が重なった距離が大きくなって行く。すると、側面保持板２４１が、断熱材３０をケース２０に対して押し付けるように作用して、断熱材３０がケース２０の表面に密着する。そのため、燃料電池２は、側面に関して所望の断熱効果を享受することとなる。また、図３では図示を省略しているが、燃料電池２も、燃料電池１（図１参照）における底面保持板４８及び天面保持板４９を有しており、底面及び天面に関しても所望の断熱効果を享受することとなる。なお、燃料電池２においても、燃料電池１（図１参照）における孔部４２ｈ、４４ｈに相当する構成を適宜形成することができる。

以上の説明では、燃料電池１、１Ａ、２が改質器１２を備えていることとしたが、燃料電池１、１Ａ、２に純水素が供給される場合等、燃料電池１、１Ａ、２において原料の改質を行わない場合は、改質器１２を備えなくてもよい。改質器１２を備えない場合でも、少なくともセルスタック１１はケース２０に収容される。

以上の説明では、ケース２０が直方体に形成されているとしたが、底面と天面とを有していれば、円筒状等、直方体以外に形成されていてもよい。なお、底面と天面とは、相互に平行でなくてもよく、各々が平面でなくてもよい。

以上の説明では、保持板４０が金属板で形成されているとしたが、耐熱樹脂板等、金属板以外の材料で形成されていてもよい。

以上の説明では、側面保持板４１に形成された孔部４２ｈ、４４ｈ、底面保持板４８に形成された孔部４８ｈ、天面保持板４９に形成された孔部４９ｈが、比較的大きめで２つ形成されることとしたが、パンチングメタル等、小さな孔が多数形成された構成であってもよい。各孔部４２ｈ、４４ｈ、４８ｈ、４９ｈは、すべて形成されていなくてもよく、必要に応じて任意の箇所に形成することとしてもよい。また、複数箇所に形成される場合、すべて同じ形状である必要はなく、適宜大きさや形状を変更してもよい。また、側面保持板４１からの輻射による温度低下の影響が小さい場合、あるいは蒸散を考慮する必要がない場合は、孔部４２ｈ、４４ｈ、４８ｈ、４９ｈを設けなくてもよい。燃料電池１Ａにおける正面保持板４２Ａや背面保持板４４Ａ等、及び燃料電池２における側面保持板２４１等についても同様である。

以上の説明では、燃料電池１、１Ａにおける側面締結機構が側面結束バンド５１であるとしたが、耐熱性を有する輪ゴムであってもよく、ワイヤーやストラップであってもよい。また、燃料電池１、１Ａにおける側面保持板４１に形成された連結部が、側面結束バンド５１を引っ掛ることができる形状の突起であるとしたが、側面締結機構の構成に応じて、バックル等に適宜変更してもよい。底天締結機構についても同様である。

以上の説明では、断熱材３０が、ケース２０の各面に対応するように分割された板状のものが組み合わされて構成されていることとしたが、一部又は全部が一体に形成されて、Ｌ字状や箱状に形成されていてもよい。また、燃料電池１が、側面保持板４１、底面保持板４８、天面保持板４９を備えることとしたが、断熱材３０の構成態様によって一部の保持板４０を省略することができる場合は、例えば、底面保持板４８及び天面保持板４９を省略してもよく、側面保持板４１を省略してもよい。燃料電池１Ａ及び燃料電池２においても同様である。

以上の説明では、底面保持板４８を側面保持板４１に連結するのに底面結束バンド５８を用いることとしたが、セルスタック１１を収容するケース２０の自重が底面断熱材３８に作用して、底面結束バンド５８を用いなくてもケース２０の底面２８が断熱材３０に密着する場合は、底面結束バンド５８を省略してもよい。この場合、底面保持板４８の突起４８ｐ、及び突起４８ｐに対応する側面保持板４１の突起４２ｐ、４４ｐも省略することができる。他方、ケース２０が架台等に支持されていてケース２０の自重が底面断熱材３８に作用しない場合は、底面結束バンド５８を用いて底面保持板４８を天面保持板４９の側に接近させて、断熱材３０が底面２８に密着するようにするとよい。燃料電池１Ａ及び燃料電池２においても同様である。

１ 燃料電池
１１ セルスタック
２０ ケース
２１ 側面
２８ 底面
２９ 天面
３１ 側面断熱材
３８ 底面断熱材
３９ 天面断熱材
４１ 側面保持板
４２ｐ、４４ｐ 突起
４２ｈ、４４ｈ 孔部
４８ 底面保持板
４９ 天面保持板
５１ 側面結束バンド

Claims (8)

1. 水素を含有する燃料ガスと酸素を含有する酸化剤ガスとを導入して発電するセルスタックと；
   少なくとも前記セルスタックを収容する収容容器であって、底面と、前記底面に対向する天面と、前記底面と前記天面との間で外周を構成する側面とを有する収容容器と；
   前記側面の全体を覆うように設けられた側面断熱材と；
   前記側面断熱材の厚さが所定の厚さを維持する態様で前記側面断熱材を前記側面に対して押さえる側面板状部材と；
   前記側面板状部材に対して前記外周の方向の互いに引き合う力を与える側面締付機構とを備える；
   燃料電池。
2. 前記底面の全体を覆うように設けられた底面断熱材と；
   前記天面の全体を覆うように設けられた天面断熱材と；
   前記底面断熱材の厚さが所定の厚さを維持する態様で前記底面断熱材を前記底面との間に挟む底面板状部材と；
   前記天面断熱材の厚さが所定の厚さを維持する態様で前記天面断熱材を前記天面に対して押さえる天面板状部材と；
   前記底面板状部材と前記天面板状部材とを接近させる底天締付機構とを備える；
   請求項１に記載の燃料電池。
3. 前記収容容器が直方体に形成され；
   前記側面板状部材が、前記天面及び前記底面に直交する前記収容容器の４つの辺に対応する前記側面断熱材の４つの辺を覆うように構成された；
   請求項１又は請求項２に記載の燃料電池。
4. 前記側面板状部材が、前記底面側から前記天面側にわたって連続した隙間が形成されることで、前記外周の方向における前記側面板状部材の合計距離が、前記外周の方向における前記側面断熱材の長さよりも短く形成され；
   前記隙間の両側の前記側面板状部材の端辺のそれぞれに、前記側面締付機構と係合する連結部が形成された；
   請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の燃料電池。
5. 前記連結部が、前記側面断熱材とは反対側に突き出た突起で形成され；
   前記側面締付機構が、前記隙間の両側の前記突起同士を接近させる結束部材で構成された；
   請求項４に記載の燃料電池。
6. 前記結束部材が結束バンドで構成された；
   請求項５に記載の燃料電池。
7. 前記側面板状部材に、前記側面断熱材の一部を露出させる孔部が形成された；
   請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の燃料電池。
8. 水素を含有する燃料ガスと酸素を含有する酸化剤ガスとを導入して発電するセルスタックと；
   少なくとも前記セルスタックを収容する収容容器であって、底面と、前記底面に対向する天面と、前記底面と前記天面との間で外周を構成する側面とを有する収容容器と；
   前記底面の全体を覆うように設けられた底面断熱材と；
   前記天面の全体を覆うように設けられた天面断熱材と；
   前記底面断熱材の厚さが所定の厚さを維持する態様で前記底面断熱材を前記底面との間に挟む底面板状部材と；
   前記天面断熱材の厚さが所定の厚さを維持する態様で前記天面断熱材を前記天面に対して押さえる天面板状部材と；
   前記底面板状部材と前記天面板状部材とを接近させる底天締付機構とを備える；
   燃料電池。

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