JP6403569B2 - 燃料電池ホットモジュール - Google Patents

Description

本明細書によって開示される技術は、燃料電池ホットモジュールに関する。

例えば固体酸化物形燃料電池（以下、「ＳＯＦＣ」ともいう）や固体高分子形燃料電池（以下、「ＰＥＦＣ」ともいう）といった燃料電池は、一般に、電解質と電極（空気極および燃料極）とを含む燃料電池単セルが複数直列に接続された燃料電池スタックの形態で利用される。燃料電池スタックは、燃料電池スタックにおける発電反応に利用されずに排出された未反応ガスを燃焼させる等のために設けられる補助器と共に使用されることがある。以下では、燃料電池スタック、または、燃料電池スタックと補助器との組み合わせを、発電モジュールという。

発電モジュールは、筐体と筐体の内側面に配置された断熱部材とを有する断熱容器内に収容されて使用されることがある（例えば特許文献１参照）。以下では、発電モジュールと発電モジュールを収容する断熱容器とを備える構成を、燃料電池ホットモジュールという。

特開２００９−２５２４０１号公報

一般に、発電モジュールや断熱容器には寸法公差が存在する。上記従来の技術では、開口部から断熱容器内に発電モジュールを搬入して蓋部により開口部を塞ぐ際に、寸法公差によっては、発電モジュールが、筐体の内側面の内、蓋部と対向する内側面（以下、「第１の内側面」という）と発電モジュールとの間に配置された断熱部材を押し潰して筐体の第１の内側面側に移動してしまい、断熱容器内部における発電モジュールの設置位置の精度が低下するおそれがある。発電モジュールには、各種配管や出力端子が接続されており、これら各種配管や出力端子の少なくとも一部は、蓋部に形成された孔を通して断熱容器外に突出している。断熱容器内部における発電モジュールの設置位置の精度が低下すると、断熱容器外に突出した各種配管や出力端子（以下、「突出部材」という）の位置の精度（断熱容器外への突き出し寸法の精度）が低下する。そのため、燃料電池ホットモジュールと他の部材（例えば、燃料ガスまたは酸化剤ガスの供給源等）との接続を行うことが困難となり、好ましくない。

本明細書では、上述した課題を解決することが可能な技術を開示する。

本明細書に開示される技術は、以下の形態として実現することが可能である。

（１）本明細書に開示される一形態の燃料電池ホットモジュールは、燃料電池スタックを含む発電モジュールと、前記発電モジュールが通過可能な大きさの開口部が形成された本体部と前記開口部を塞ぐ蓋部とを含む筐体と、前記筐体の内側面の少なくとも一部に配置された断熱部材と、を有する内部に前記発電モジュールを収容する断熱容器と、前記発電モジュールに接続され前記蓋部に形成された孔を通して前記断熱容器外に突出した突出部材と、を備える燃料電池ホットモジュールにおいて、前記断熱部材は、少なくとも、前記筐体の内側面の内、前記発電モジュールを挟んで前記蓋部と対向する第１の内側面と、前記発電モジュールとの間に配置されており、前記燃料電池ホットモジュールは、前記第１の内側面と前記発電モジュールとの間に前記発電モジュールに接触する支持部を備え、前記支持部は、前記断熱部材より弾性率の大きい特定部材を含むことを特徴とする。本燃料電池ホットモジュールによれば、断熱部材より弾性率の大きい特定部材を含む支持部が発電モジュールに接触しているため、開口部から断熱容器の内部に発電モジュールを搬入して開口部を蓋部により塞ぐ際に、発電モジュールが筐体の第１の内側面に配置された断熱部材を押し潰して第１の内側面側に移動することが抑制される。よって、断熱容器内部における発電モジュールの設置位置の精度低下を抑制することができ、ひいては、突出部材の位置の精度低下を抑制することが可能となる。そのため、燃料電池ホットモジュールと他の部材（例えば、燃料ガスまたは酸化剤ガスの供給源等）との接続を容易に行うことができる。

（２）上記燃料電池ホットモジュールにおいて、前記断熱部材は、前記蓋部の内側面と前記発電モジュールとの間に配置されている構成としてもよい。本燃料電池ホットモジュールによれば、開口部から断熱容器の内部に発電モジュールを搬入し、さらに断熱部材を搬入した後、蓋部で開口部を塞ぐ際に、発電モジュールや断熱容器に寸法公差が存在する場合でも、蓋部の内側面に配置された断熱部材が縮小変形することによって寸法公差が吸収されるため、断熱容器内部における発電モジュールの設置位置の精度低下を抑制することができる。

（３）上記燃料電池ホットモジュールにおいて、前記支持部は、１つまたは複数の部材で構成され、前記支持部の弾性率は、前記断熱部材の弾性率より大きい構成としてもよい。本燃料電池ホットモジュールによれば、支持部が１つまたは複数の部材で構成される場合に、支持部全体としての弾性率が断熱部材の弾性率より大きいため、支持部によって断熱容器内部における発電モジュールの設置位置の精度低下を抑制することができる。

（４）上記燃料電池ホットモジュールにおいて、前記支持部は、前記筐体の前記第１の内側面に接触している構成としてもよい。本燃料電池ホットモジュールによれば、支持部が、発電モジュールに接触していると共に、筐体の第１の内側面に接触しているため、支持部によって断熱容器内部における発電モジュールの設置位置の精度低下をさらに効果的に抑制することができる。

（５）上記燃料電池ホットモジュールにおいて、前記支持部における前記筐体の前記第１の内側面と対向する表面は、曲面形状である構成としてもよい。本燃料電池ホットモジュールによれば、支持部における筐体との接触表面の破損を抑制できると共に、支持部が筐体と面接触することを回避することができ、支持部における筐体との接触表面を介した発電モジュールからの放熱を抑制することができる。

（６）上記燃料電池ホットモジュールにおいて、前記支持部における前記発電モジュールと対向する表面は、曲面形状である構成としてもよい。本燃料電池ホットモジュールによれば、支持部と発電モジュールとの接触表面における、支持部の角に起因する発電モジュールの破損を抑制できると共に、支持部が発電モジュールと面接触することを回避することができ、支持部における発電モジュールとの接触表面を介した発電モジュールからの放熱を抑制することができる。

（７）上記燃料電池ホットモジュールにおいて、前記支持部は、前記特定部材からなる構成としてもよい。本燃料電池ホットモジュールによれば、支持部が複数の部材から構成されている場合と比較して、構成の簡素化、製造の容易化を図ることができ、さらに、断熱容器内部における発電モジュールの設置位置の精度低下をさらに効果的に抑制することができる。

（８）上記燃料電池ホットモジュールにおいて、前記特定部材の熱伝導率は、前記筐体の熱伝導率より低い構成としてもよい。本燃料電池ホットモジュールによれば、支持部を介した発電モジュールからの放熱を抑制することができる。

（９）上記燃料電池ホットモジュールにおいて、前記特定部材の熱伝導率は、６．０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下である構成としてもよい。本燃料電池ホットモジュールによれば、支持部を介した発電モジュールからの放熱を効果的に抑制することができる。

（１０）上記燃料電池ホットモジュールにおいて、前記支持部における前記筐体の前記第１の内側面に直交する表面は、前記筐体の前記第１の内側面と前記発電モジュールとの間に配置された前記断熱部材に接触している構成としてもよい。本燃料電池ホットモジュールによれば、支持部と断熱部材との間に隙間ができることを抑制することができ、そのような隙間を介した発電モジュールからの放熱を抑制することができる。

（１１）上記燃料電池ホットモジュールにおいて、前記支持部における前記筐体の前記第１の内側面に平行な断面の外形は、円または楕円形状である構成としてもよい。本燃料電池ホットモジュールによれば、支持部と断熱部材とが密着しやすいため、支持部と断熱部材との間に隙間ができることをより効果的に抑制することができ、そのような隙間を介した発電モジュールからの放熱をより効果的に抑制することができる。

なお、本明細書に開示される技術は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、燃料電池ホットモジュール、発電モジュールを収容する断熱容器、発電モジュールを断熱容器内に収容する方法等の形態で実現することが可能である。

燃料電池ホットモジュール１０の構成を概略的に示す説明図（外観斜視図）である。 燃料電池ホットモジュール１０の構成を概略的に示す説明図（ＸＺ断面図）である。 燃料電池ホットモジュール１０の構成を概略的に示す説明図（ＹＺ断面図）である。 発電単位１０２の構成を概略的に示す説明図（ＸＺ断面図）である。 発電単位１０２の構成を概略的に示す説明図（ＹＺ断面図）である。 発電単位１０２の構成を概略的に示す説明図（空気極側ガス流路のＸＹ断面図）である。 発電単位１０２の構成を概略的に示す説明図（燃料極側ガス流路のＸＹ断面図）である。 燃料電池ホットモジュール１０の断面構成を示す説明図（ＹＺ断面図）である。 燃料電池ホットモジュール１０の断面構成を示す説明図（ＸＺ断面図）である。 燃料電池ホットモジュール１０の製造方法を示す説明図（ＹＺ断面図）である。 燃料電池ホットモジュール１０の製造方法を示す説明図（ＹＺ断面図）である。 支持部４０を備えない比較例の燃料電池ホットモジュール１０Ｘの製造方法を示す説明図（ＹＺ断面図）である。 支持部４０を備えない比較例の燃料電池ホットモジュール１０Ｘの製造方法を示す説明図（ＹＺ断面図）である。 第１実施形態の第１の変形例の燃料電池ホットモジュール１０ａの断面構成を示す説明図（ＹＺ断面図）である。 第１実施形態の第２の変形例の燃料電池ホットモジュール１０ｂの断面構成を示す説明図（ＹＺ断面図）である。 第２実施形態の燃料電池ホットモジュール１０ｃの断面構成を示す説明図（ＹＺ断面図）である。 その他の変形の燃料電池ホットモジュール１０ｄの構成を示す説明図（投影図）である。 その他の変形の燃料電池ホットモジュール１０ｄの構成を示す説明図（ＹＺ断面図）である。

Ａ．第１実施形態：
（燃料電池ホットモジュール１０の構成）
図１から図３は、燃料電池ホットモジュール（以下、「ホットモジュール」という）１０の構成を概略的に示す説明図である。図１は、ホットモジュール１０の外観斜視図であり、図２および図３は、ホットモジュール１０の断面図である。なお、図１から図３では、ホットモジュール１０の構成をわかりやすくするために、一部の構成を透過させて示したり、一部の構成の図示を省略したりしている。また、各図には、方向を特定するための互いに直交するＸＹＺ軸を示している。本明細書では、便宜的に、Ｚ軸正方向（後述の補助器２００から燃料電池スタック１００に向かう方向）を上方向と呼び、Ｚ軸負方向を下方向と呼ぶものとする。ホットモジュール１０の設置態様に応じて、各軸に対応する方向は変化し得る。図４以降についても同様である。

ホットモジュール１０は、発電モジュール２０と、発電モジュール２０を収容する断熱容器３０と、発電モジュール２０に接続された各種配管２３２，２３４，２３６，２３８とを備える。ホットモジュール１０は、起動時に発電モジュール２０を加熱する加熱器（例えばガスバーナー）を備えていてもよい。

（発電モジュール２０の構成）
発電モジュール２０は、燃料電池スタック１００と、燃料電池スタック１００の下側に配置された補助器２００とを備える。

（燃料電池スタック１００の構成）
燃料電池スタック１００は、上下方向に積層された複数の発電単位１０２と、複数の発電単位１０２を上下から挟むように配置された一対のエンドプレート１０４，１０６とを備える。各図に示す燃料電池スタック１００に含まれる発電単位１０２の個数は、あくまで一例であり、発電単位１０２の個数は燃料電池スタック１００に要求される出力電圧等に応じて適宜決められる。

燃料電池スタック１００の周縁部には、燃料電池スタック１００を上下方向に貫通する複数の（本実施形態では８つの）貫通孔１０８が形成されている。各貫通孔１０８に挿入されたボルト２２とボルト２２にはめられたナット２４とによって、燃料電池スタック１００を構成する各層（複数の発電単位１０２および一対のエンドプレート１０４，１０６）は締め付けられて固定されている。

各ボルト２２の軸部の外径は各貫通孔１０８の内径より小さいため、各ボルト２２の軸部の外周面と各貫通孔１０８の内周面との間には空間が確保されている。図１および図２に示すように、燃料電池スタック１００の外周における１つの辺の中点付近に位置する貫通孔１０８により形成された空間は、各発電単位１０２に酸化剤ガス（各図において「ＯＧ」と表す）を供給する酸化剤ガス供給マニホールド１６２として機能し、該辺の反対側の辺の中点付近に位置する貫通孔１０８により形成された空間は、各発電単位１０２から未反応の酸化剤ガス（以下、「酸化剤オフガス」といい、各図において「ＯＯＧ」と表す）を排出する酸化剤ガス排出マニホールド１６４として機能する。また、図１および図３に示すように、燃料電池スタック１００の外周における他の辺の中点付近に位置する貫通孔１０８により形成された空間は、各発電単位１０２に燃料ガス（各図において「ＦＧ」と表す）を供給する燃料ガス供給マニホールド１７２として機能し、該辺の反対側の辺の中点付近に位置する貫通孔１０８により形成された空間は、各発電単位１０２から未反応の燃料ガス（以下、「燃料オフガス」といい、各図において「ＯＦＧ」と表す）を排出する燃料ガス排出マニホールド１７４として機能する。なお、本実施形態では、酸化剤ガスとして空気が使用され、燃料ガスとして、例えば、都市ガスを後述の改質室２１４において改質した水素リッチなガスが使用される。

（エンドプレート１０４，１０６の構成）
一対のエンドプレート１０４，１０６は、方形の平板形状の導電性部材であり、例えばステンレスにより形成されている。一方のエンドプレート１０４は、最も上に位置する発電単位１０２の上側に配置され、他方のエンドプレート１０６は、最も下に位置する発電単位１０２の下側に配置されている。すなわち、一対のエンドプレート１０４，１０６によって複数の発電単位１０２が押圧された状態で挟持されている。上側のエンドプレート１０４には、燃料電池スタック１００のプラス側の出力端子１９２（図８参照）が接続され、下側のエンドプレート１０６には、燃料電池スタック１００のマイナス側の出力端子１９４が接続されている。

（発電単位１０２の構成）
図４から図７は、発電単位１０２の構成を概略的に示す説明図である。図４には、図６および図７のＩＶ−ＩＶの位置における発電単位１０２の断面構成を示しており、図５には、図６および図７のＶ−Ｖの位置における発電単位１０２の断面構成を示しており、図６には、図４のＶＩ−ＶＩの位置における発電単位１０２の平面構成を示しており、図７には、図４のＶＩＩ−ＶＩＩの位置における発電単位１０２の平面構成を示している。

図４および図５に示すように、発電の最小単位である発電単位１０２は、単セル１１０と、セパレータ１２０と、空気極側集電体１３４と、空気極側フレーム１３０と、燃料極側集電体１４４と、燃料極側フレーム１４０と、発電単位１０２の最上層および最下層を構成する一対のインターコネクタ１５０とを備えている。セパレータ１２０、空気極側フレーム１３０、燃料極側フレーム１４０、インターコネクタ１５０の周縁部には、上述したボルト２２が挿入される貫通孔１０８に対応する孔が形成されている。

インターコネクタ１５０は、方形の平板形状の導電性部材であり、例えばステンレスにより形成されている。インターコネクタ１５０は、発電単位１０２間の電気的導通を確保すると共に、発電単位１０２間での反応ガスの混合を防止する。なお、１つのインターコネクタ１５０は、２つの発電単位１０２に共用されている。すなわち、ある発電単位１０２における上側のインターコネクタ１５０は、その発電単位１０２の上側に隣接する他の発電単位１０２における下側のインターコネクタ１５０と同一部材である。また、燃料電池スタック１００は一対のエンドプレート１０４，１０６を備えているため、燃料電池スタック１００において最も上に位置する発電単位１０２における上側のインターコネクタ１５０、および、最も下に位置する発電単位１０２における下側のインターコネクタ１５０は省略可能である。

単セル１１０は、電解質層１１２と、電解質層１１２の一方の面に配置された空気極（カソード)１１４と、電解質層１１２の他方の面に配置された燃料極（アノード）１１６とを備える。なお、本実施形態の単セル１１０は、燃料極１１６で電解質層１１２および空気極１１４を支持する燃料極支持形の単セルである。

電解質層１１２は、方形の平板形状部材であり、例えば、ＹＳＺ（イットリア安定化ジルコニア）、ＳｃＳＺ（スカンジア安定化ジルコニア）、ＳＤＣ（サマリウムドープセリア）、ＧＤＣ（ガドリニウムドープセリア）、ペロブスカイト型酸化物といった固体酸化物により形成されている。空気極１１４は、電解質層１１２より小さい方形の平板形状部材であり、例えば、ペロブスカイト型酸化物（例えばＬＳＣＦ（ランタンストロンチウムコバルト鉄酸化物）、ＬＳＭ（ランタンストロンチウムマンガン酸化物）、ＬＮＦ（ランタンニッケル鉄））や各種貴金属、貴金属とセラミックとのサーメット等により形成されている。燃料極１１６は、Ｘ−Ｙ平面で見た場合に電解質層１１２と同一の大きさの方形の平板形状部材であり、例えば、Ｎｉ（ニッケル）、Ｎｉとセラミック粒子からなるサーメット、Ｎｉ基合金等により形成されている。このように、本実施形態の単セル１１０は、電解質として固体酸化物を用いる固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）である。

セパレータ１２０は、中央付近に方形の貫通孔１２１が形成されたフレーム状の部材であり、例えば、金属により形成されている。セパレータ１２０における貫通孔１２１の周囲部分は、電解質層１１２における空気極１１４の側の表面の周縁部に対向している。セパレータ１２０は、その対向した部分に配置されたロウ材（例えばＡｇロウ）により形成された接合部１２４により、電解質層１１２（単セル１１０）と接合されている。セパレータ１２０により、単セル１１０の周縁部における一方の電極側から他方の電極側へのガスのリークが抑制される。なお、セパレータ１２０が接合された単セル１１０をセパレータ付き単セルという。

空気極側フレーム１３０は、中央付近に方形の貫通孔１３１が形成されたフレーム状の部材であり、例えば、マイカ等の絶縁体により形成されている。空気極側フレーム１３０は、セパレータ１２０における電解質層１１２に対向する側とは反対側の表面の周縁部と、インターコネクタ１５０における空気極１１４に対向する側の表面の周縁部とに接触している。空気極側フレーム１３０によって、空気極１１４とインターコネクタ１５０との間に酸化剤ガス流路１６６（図４および図５参照）が確保されると共に、発電単位１０２に含まれる一対のインターコネクタ１５０間が電気的に絶縁される。また、図６に示すように、空気極側フレーム１３０には、酸化剤ガス供給マニホールド１６２と酸化剤ガス流路１６６とを連通する酸化剤ガス供給連通孔１３２と、酸化剤ガス流路１６６と酸化剤ガス排出マニホールド１６４とを連通する酸化剤ガス排出連通孔１３３とが形成されている。

燃料極側フレーム１４０は、中央付近に方形の貫通孔１４１が形成されたフレーム状の部材であり、例えば、金属により形成されている。燃料極側フレーム１４０は、セパレータ１２０における電解質層１１２に対向する側の表面の周縁部と、インターコネクタ１５０における燃料極１１６に対向する側の表面の周縁部とに接触している。なお、本実施形態では、燃料極側フレーム１４０は、セパレータ１２０とインターコネクタ１５０とに溶接されている。燃料極側フレーム１４０によって、燃料極１１６とインターコネクタ１５０との間に燃料ガス流路１７６（図４および図５参照）が確保される。また、図７に示すように、燃料極側フレーム１４０には、燃料ガス供給マニホールド１７２と燃料ガス流路１７６とを連通する燃料ガス供給連通孔１４２と、燃料ガス流路１７６と燃料ガス排出マニホールド１７４とを連通する燃料ガス排出連通孔１４３とが形成されている。

空気極側集電体１３４は、所定の間隔をあけて並べられた複数の四角柱状の導電性部材から構成されており（図５および図６参照)、例えば、ステンレスにより形成されている。空気極側集電体１３４は、空気極１１４における電解質層１１２に対向する側とは反対側の表面と、インターコネクタ１５０における空気極１１４に対向する側の表面とに接触することにより、空気極１１４とインターコネクタ１５０とを電気的に接続する。空気極側集電体１３４を構成する各柱状部材間に形成される空間は、酸化剤ガス流路１６６として機能する。

燃料極側集電体１４４は、図４および図７に示すように、インターコネクタ対向部１４６と、複数の電極対向部１４５と、各電極対向部１４５とインターコネクタ対向部１４６とをつなぐ連接部１４７とを備えており、例えば、ニッケルやニッケル合金、ステンレス等により形成されている。具体的には、燃料極側集電体１４４は、方形の平板形状部材に切り込みを入れ、複数の方形部分を曲げ起こすように加工することにより製造される。曲げ起こされた方形部分が電極対向部１４５となり、曲げ起こされた部分以外の穴あき状態の平板部分がインターコネクタ対向部１４６となり、電極対向部１４５とインターコネクタ対向部１４６とをつなぐ部分が連接部１４７となる。各電極対向部１４５は、燃料極１１６における電解質層１１２に対向する側とは反対側の表面に接触し、インターコネクタ対向部１４６は、インターコネクタ１５０における燃料極１１６に対向する側の表面に接触する。そのため、燃料極側集電体１４４は、燃料極１１６とインターコネクタ１５０とを電気的に接続する。燃料極側集電体１４４の各電極対向部１４５間に形成される空間は、燃料ガス流路１７６として機能する。

なお、本実施形態では、電極対向部１４５とインターコネクタ対向部１４６との間に、例えばマイカにより形成されたスペーサ１４９が配置されている。そのため、燃料極側集電体１４４が温度サイクルや反応ガス圧力変動による発電単位１０２の変形に追随し、燃料極側集電体１４４を介した燃料極１１６とインターコネクタ１５０との電気的接続が良好に維持される。

（補助器２００の構成）
図１から図３に示すように、補助器２００は、箱形状の補助器本体部２１０と、補助器本体部２１０の側面に形成された４つの固定部２２０とを備えている。各固定部２２０には、燃料電池スタック１００における対応する貫通孔１０８に連通する貫通孔２０８が形成されている。上述した８つのボルト２２の内の４つ（燃料電池スタック１００の外周の各辺の中点付近に位置するボルト２２）は、各固定部２２０の貫通孔２０８にまで達しており、それらのボルト２２にナット２４がはめられることによって補助器２００と燃料電池スタック１００とが固定されている。補助器２００は、例えばステンレスにより形成されている。

図２および図３に示すように、補助器本体部２１０の内部は、２つの隔壁２３２によって、一次燃焼室２１２と、一次燃焼室２１２の下に配置された改質室２１４と、改質室２１４の下に配置された二次燃焼室２１６とに区切られている。一次燃焼室２１２は、燃料電池スタック１００から排出される酸化剤オフガスと燃料オフガスとを混合して燃焼させるための室であり、固定部２２０の貫通孔２０８を介して、酸化剤ガス排出マニホールド１６４および燃料ガス排出マニホールド１７４と連通している。また、二次燃焼室２１６は、一次燃焼室２１２で混合・燃焼させた酸化剤オフガスと燃料オフガスとをさらに燃焼させるための室であり、改質室２１４を上下に貫通する流路２１８を介して、一次燃焼室２１２と連通している。一次燃焼室２１２および二次燃焼室２１６の一方または両方には、酸化剤オフガスと燃料オフガスとの燃焼を促進させる触媒が配置されている。

改質室２１４は、原燃料ガス（各図において「ＲＦＧ」と表す）を水素リッチな燃料ガスに改質するための室であり、１つの固定部２２０の貫通孔２０８を介して、燃料ガス供給マニホールド１７２と連通している。改質室２１４には、改質反応を促進させる触媒が配置されている。

（各種配管２３２，２３４，２３６，２３８の構成）
発電モジュール２０の補助器２００には、酸化剤ガス供給配管２３２と、原燃料ガス供給配管２３４と、改質水供給配管２３６と、排ガス排出配管２３８とが接続されている。酸化剤ガス供給配管２３２は、補助器２００の１つの固定部２２０の貫通孔２０８を介して、酸化剤ガス供給マニホールド１６２に連通している（図２参照)。原燃料ガス供給配管２３４および改質水供給配管２３６は、補助器本体部２１０の改質室２１４に連通している（図３参照）。排ガス排出配管２３８は、補助器本体部２１０の二次燃焼室２１６に連通している（図３参照）。

（発電モジュール２０の動作）
酸化剤ガス供給配管２３２に酸化剤ガスが供給されると、酸化剤ガスは、補助器２００の１つの固定部２２０の貫通孔２０８を介して酸化剤ガス供給マニホールド１６２に供給され、酸化剤ガス供給マニホールド１６２を介して各発電単位１０２に供給される(図２参照)。具体的には、図４および図６に示すように、酸化剤ガスは、酸化剤ガス供給マニホールド１６２から各発電単位１０２の酸化剤ガス供給連通孔１３２を経て、酸化剤ガス流路１６６に供給される。

また、原燃料ガス供給配管２３４に原燃料ガス（都市ガス）が供給され、改質水供給配管２３６に改質水（各図において「ＲＷ」と表す）が供給されると、原燃料ガスおよび改質水は補助器本体部２１０の改質室２１４に流入し、改質反応に供される。改質室２１４において改質された水素リッチな燃料ガスは、補助器２００の１つの固定部２２０の貫通孔２０８を介して燃料ガス供給マニホールド１７２に供給され、燃料ガス供給マニホールド１７２を介して各発電単位１０２に供給される(図３参照)。具体的には、図５および図７に示すように、燃料ガスは、燃料ガス供給マニホールド１７２から各発電単位１０２の燃料ガス供給連通孔１４２を経て、燃料ガス流路１７６に供給される。

各発電単位１０２の酸化剤ガス流路１６６に酸化剤ガスが供給され、燃料ガス流路１７６に燃料ガスが供給されると、単セル１１０において酸化剤ガスおよび燃料ガスの電気化学反応による発電が行われる。各発電単位１０２において、単セル１１０の空気極１１４は空気極側集電体１３４を介して一方のインターコネクタ１５０に電気的に接続され、燃料極１１６は燃料極側集電体１４４を介して他方のインターコネクタ１５０に電気的に接続されている。また、燃料電池スタック１００に含まれる複数の発電単位１０２は、直列に接続されている。そのため、燃料電池スタック１００のエンドプレート１０４，１０６に接続された各出力端子から電気エネルギーが取り出される。なお、ＳＯＦＣは、比較的高温（例えば摂氏７００度から１０００度）で発電が行われることから、起動後、発電により発生する熱で高温が維持できる状態になるまで、発電モジュール２０が加熱器により加熱されてもよい。

酸化剤オフガス（各発電単位１０２において発電反応に利用されなかった酸化剤ガス）は、図２、図４および図６に示すように、酸化剤ガス流路１６６から酸化剤ガス排出連通孔１３３、酸化剤ガス排出マニホールド１６４を経て、補助器本体部２１０の一次燃焼室２１２に排出される。また、燃料オフガス（各発電単位１０２において発電反応に利用されなかった燃料ガス）は、図３、図５および図７に示すように、燃料ガス流路１７６から燃料ガス排出連通孔１４３、燃料ガス排出マニホールド１７４を経て、補助器本体部２１０の一次燃焼室２１２に排出される。一次燃焼室２１２に排出された酸化剤オフガスおよび燃料オフガスは、一次燃焼室２１２において混合されて燃焼し、流路２１８を介して二次燃焼室２１６に導かれてさらに燃焼し、排ガス（各図において「ＥＧ」と表す）として排ガス排出配管２３８を介してホットモジュール１０の外部に排出される。なお、一次燃焼室２１２および二次燃焼室２１６において発生する熱により、改質室２１４における改質反応が促進されると共に、発電モジュール２０が高温に維持される。

（断熱容器３０の構成）
図８および図９は、断熱容器３０および後述の支持部４０に着目したホットモジュール１０の断面構成を示す説明図である。図８および図９では、発電モジュール２０の断面構成を簡略化して示している。以下、図１から図３、図８および図９を参照して、断熱容器３０の構成を説明する。

断熱容器３０は、直方体形状の箱形部材である筐体３００を備える。筐体３００は、発電モジュール２０が通過可能な大きさの開口部３１２が形成された本体部３１０と、開口部３１２を塞ぐ蓋部３２０とを含む。筐体３００は、例えばステンレスにより形成される。

また、断熱容器３０は、筐体３００の内側面に配置された断熱部材３３０を備える。断熱部材３３０としては、従来公知の断熱材を用いることができる。断熱部材３３０は、例えば、二酸化ケイ素、炭化ケイ素、ケイ酸ジルコニウム等の単体もしくはそれらの内の２つまたは３つ以上の混合物により形成される。この断熱部材３３０は、筐体３００を形成する第１の内側面３１４と発電モジュール２０との間に配置された場合に、第１の内側面３１４と発電モジュール２０とによって押しつぶされて変形する態様である。本実施形態では、筐体３００の内側面の全面にわたって断熱部材３３０が配置されており、断熱部材３３０の内側の空間内に発電モジュール２０が収容されている。発電モジュール２０が断熱容器３０内に収容されることにより、発電の際に、発電モジュール２０が高温に維持される。本実施形態の断熱部材３３０は、繊維状に形成された断熱部材である。なお、断熱部材３３０は、繊維状、発泡体、またはこれらの混合形態であってもよい。

本実施形態では、筐体３００の内側面に配置された断熱部材３３０の内、発電モジュール２０の下側に配置された断熱部材３３０は、発電モジュール２０の下面と接触している。すなわち、発電モジュール２０は、断熱部材３３０上に載置されている。一方、発電モジュール２０の上側に配置された断熱部材３３０は、発電モジュール２０の上面と接触していない。すなわち、発電モジュール２０の上側に配置された断熱部材３３０と発電モジュール２０の上面との間には、空間３２が存在する。断熱容器３０に、空間３２内のガスを排出するための流路が形成されていてもよい。

また、発電モジュール２０の横側に配置された断熱部材３３０は、発電モジュール２０の側面と接触している。具体的には、図８に示すように、筐体３００の内側面の内、発電モジュール２０を挟んで蓋部３２０と対向する第１の内側面３１４に配置された断熱部材３３０は、発電モジュール２０の表面の内、第１の内側面３１４に対向する第１の表面２４２と接触している。また、蓋部３２０の内側面に配置された断熱部材３３０は、発電モジュール２０の表面の内、蓋部３２０に対向する第２の表面２４４と接触している。

図８に示すように、発電モジュール２０に接続された上述の各種配管２３２，２３４，２３６，２３８は、それぞれ、蓋部３２０の内側面に配置された断熱部材３３０を貫通し、蓋部３２０に形成された各孔３２２を通して断熱容器３０外に突出している。また、上述した２つの出力端子１９２，１９４も、それぞれ、蓋部３２０の内側面に配置された断熱部材３３０を貫通し、蓋部３２０に形成された各孔３２２を通して断熱容器３０外に突出している。各種配管２３２，２３４，２３６，２３８および各出力端子１９２，１９４は、突出部材の一例である。

（支持部４０の構成）
図８および図９に示すように、ホットモジュール１０は、２つの支持部４０を備える。各支持部４０は、筐体３００の第１の内側面３１４と発電モジュール２０の第１の表面２４２との間に配置されている。より詳細には、各支持部４０の一方の端部は筐体３００の第１の内側面３１４と接触し、他方の端部は発電モジュール２０の第１の表面２４２と接触している。

各支持部４０は、断面が円形の柱形状である。すなわち、各支持部４０における筐体３００の第１の内側面３１４に平行な断面の外形は、円形である。また、各支持部４０における筐体３００の第１の内側面３１４に対向する表面、および、発電モジュール２０の第１の表面２４２と対向する表面は、いずれも曲面形状となっている。また、各支持部４０は、筐体３００の第１の内側面３１４に配置された断熱部材３３０内に圧入されており、各支持部４０の側面（各支持部４０における筐体３００の第１の内側面３１４に直交する表面）は断熱部材３３０に接触している。

本実施形態では、各支持部４０は、特定部材４２から構成されている。すなわち、本実施形態では、支持部４０と特定部材４２とは同義である。特定部材４２は、断熱部材３３０より弾性率（例えばヤング率）の大きい部材である。また、特定部材４２は、筐体３００より熱伝導率の低い部材でもある。このような特定部材４２としては、断熱部材３３０および筐体３００が上述の材料で形成されている場合に、例えば、ステアタイト（ヤング率：約１２０〜１３０ＧＰａ、熱伝導率：約２．５〜３Ｗ／（ｍ・Ｋ））、石英（ヤング率：約７２〜７４ＧＰａ、熱伝導率：約１．３８Ｗ／（ｍ・Ｋ））、ジルコニア（ヤング率：約２００〜２２０ＧＰａ、熱伝導率：約３〜４Ｗ／（ｍ・Ｋ））等を選択可能である。また、特定部材４２は、筐体３００内に発電モジュール２０を配置する際に、特定部材４２にかかる荷重に対して変形しない態様（このような態様をここでは「剛体」という）であることが好ましい。

本実施形態のホットモジュール１０は、上述した支持部４０を備えるため、以下に説明するように、断熱容器３０内部における発電モジュール２０の設置位置の精度低下を抑制することができ、ひいては、各種配管２３２，２３４，２３６，２３８や出力端子１９２，１９４といった突出部材の位置の精度低下を抑制することができる。

図１０および図１１は、ホットモジュール１０の製造方法を示す説明図である。ホットモジュール１０の製造の際には、筐体３００の本体部３１０の内側面に断熱部材３３０が設置され、各支持部４０（特定部材４２）が断熱部材３３０内に圧入される。このとき、各支持部４０の一方の端面は、筐体３００の内側面３１４に接触し、他方の端面は、断熱部材３３０における開口部３１２側の表面と同一の位置に位置する。開口部３１２から発電モジュール２０が搬入されると、発電モジュール２０は、第１の表面２４２が断熱部材３３０の表面や各支持部４０の端面と接触した状態で、筐体３００内に載置される。その後、蓋部３２０の内側面に断熱部材３３０が配置されるようにして、蓋部３２０により開口部３１２が塞がれる。

図１０には、蓋部３２０により開口部３１２が塞がれる前の状態を示しており、図１１には、蓋部３２０により開口部３１２が塞がれた後の状態を示している。一般に、発電モジュール２０や断熱容器３０には寸法公差が存在するため、図１０に示すように、蓋部３２０により開口部３１２が塞がれる前の状態において、蓋部３２０の内側面の断熱部材３３０が開口部３１２の外側にはみ出る場合がある。そのような場合には、蓋部３２０により開口部３１２が塞がれる際に、各部材に蓋部３２０に直交する方向の圧縮力が作用する。

この圧縮力により、図１１に示すように、蓋部３２０と発電モジュール２０の第２の表面２４４との間に配置された断熱部材３３０は、縮小変形する。一方、開口部３１２から見て発電モジュール２０より奥側に関しては、断熱部材３３０より弾性率の大きい特定部材４２から構成された各支持部４０が発電モジュール２０の第１の表面２４２と筐体３００の第１の内側面３１４とに接触しているため、各支持部４０の存在により、発電モジュール２０の第１の表面２４２と筐体３００の第１の内側面３１４との間に配置された断熱部材３３０の変形が抑制される。このように、各支持部４０は、断熱容器３０における発電モジュール２０の位置を規定する位置決め手段として機能する。

図１２および図１３は、支持部４０を備えない比較例のホットモジュール１０Ｘの製造方法を示す説明図である。図１２には、蓋部３２０により開口部３１２が塞がれる前の状態を示しており、図１３には、蓋部３２０により開口部３１２が塞がれた後の状態を示している。比較例のホットモジュール１０Ｘは、支持部４０を備えていないため、図１３に示すように、蓋部３２０により開口部３１２が塞がれる際に、発電モジュール２０の第１の表面２４２と筐体３００の第１の内側面３１４との間に配置された断熱部材３３０も縮小変形する。そのため、発電モジュール２０の位置が、断熱部材３３０が縮小変形した分だけ筐体３００の第１の内側面３１４側にずれ、断熱容器３０における発電モジュール２０の位置精度が低下する。ひいては、各種配管２３２，２３４，２３６，２３８や出力端子１９２，１９４といった突出部材の位置の精度低下を招き、燃料電池ホットモジュール１０と図示しない他の部材（例えば、燃料ガスまたは酸化剤ガスの供給源等）との接続が困難となる恐れがある。

このように、本実施形態のホットモジュール１０では、断熱部材３３０より弾性率の大きい特定部材４２から構成される支持部４０が、発電モジュール２０の第１の表面２４２と筐体３００の第１の内側面３１４とに接触しているため、開口部３１２から断熱容器３０の内部に発電モジュール２０を搬入して開口部３１２を蓋部３２０により塞ぐ際に、発電モジュール２０が筐体３００の第１の内側面３１４に配置された断熱部材３３０を押し潰して第１の内側面３１４側に移動することが抑制され、断熱容器３０内部における発電モジュール２０の設置位置の精度低下を抑制することができ、ひいては、突出部材の位置の精度低下を抑制することができる。その結果、燃料電池ホットモジュール１０と図示しない他の部材（例えば、燃料ガスまたは酸化剤ガスの供給源等）との接続を容易に行うことができる。

すなわち、本実施形態のホットモジュール１０では、支持部４０の存在により、筐体３００の第１の内側面３１４と発電モジュール２０の第１の表面２４２との間に配置された断熱部材３３０の縮小変形が抑制され、蓋部３２０の内側面と発電モジュール２０の第２の表面２４４との間に配置された断熱部材３３０が縮小変形することにより寸法公差が吸収されるため、断熱容器３０内部における発電モジュール２０の設置位置の精度低下を抑制することができる。なお、開口部３１２が蓋部３２０により塞がれた状態では、蓋部３２０の内側面に配置された断熱部材３３０は、蓋部３２０の内側面と発電モジュール２０の第２の表面２４４とに押し付けられて接触した状態となる。

また、本実施形態のホットモジュール１０では、各支持部４０を構成する特定部材４２の熱伝導率は筐体３００の熱伝導率より低いため、各支持部４０を介した発電モジュール２０からの放熱を抑制することができる。なお、特定部材４２の熱伝導率は、６．０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下であることが、各支持部４０を介した発電モジュール２０からの放熱を効果的に抑制することができる点で、より好ましい。特定部材４２を、上述したステアタイト、石英、ジルコニアのいずれかで形成すれば、特定部材４２の熱伝導率を６．０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下にすることができる。

また、本実施形態のホットモジュール１０では、各支持部４０における筐体３００の第１の内側面３１４に対向する表面、および、発電モジュール２０の第１の表面２４２と対向する表面は、いずれも曲面形状である。そのため、各支持部４０と発電モジュール２０との接触表面における、支持部４０の角に起因する発電モジュール２０の破損を抑制できる。また、各支持部４０が筐体３００および発電モジュール２０と面接触することを回避することができ、各支持部４０における筐体３００および発電モジュール２０との接触表面を介した発電モジュール２０からの放熱を抑制することができる。

また、本実施形態のホットモジュール１０では、各支持部４０が特定部材４２から構成されているため、各支持部４０が複数の部材から構成されている場合と比較して、構成の簡素化、製造の容易化を図ることができ、さらに、断熱容器３０内部における発電モジュール２０の設置位置の精度低下をさらに効果的に抑制することができる。

また、本実施形態のホットモジュール１０では、各支持部４０における側面（筐体３００の第１の内側面３１４に直交する表面）は、筐体３００の第１の内側面３１４と発電モジュール２０の第１の表面２４２との間に配置された断熱部材３３０に接触しているため、各支持部４０と断熱部材３３０との間に隙間ができることを抑制することができ、そのような隙間を介した発電モジュール２０からの放熱を抑制することができる。

さらに、本実施形態のホットモジュール１０では、各支持部４０における筐体３００の第１の内側面３１４に平行な断面の外形は円形であるため、各支持部４０を断熱部材３３０に圧入させやすく、各支持部４０における側面（筐体３００の第１の内側面３１４に直交する表面）を、筐体３００の第１の内側面３１４と発電モジュール２０の第１の表面２４２との間に配置された断熱部材３３０に接触させることが容易になり、各支持部４０と断熱部材３３０との間に隙間ができることをより効果的に抑制することができ、そのような隙間を介した発電モジュール２０からの放熱をより効果的に抑制することができる。

（第１実施形態の第１の変形例）
図１４は、第１実施形態の第１の変形例のホットモジュール１０ａの断面構成を示す説明図である。図１４に示す第１実施形態の第１の変形例のホットモジュール１０ａの構成の内、上述した第１実施形態のホットモジュール１０の構成と同一構成については、同一の符号を付すことによって、その説明を省略する。

第１実施形態の第１の変形例のホットモジュール１０ａでは、筐体３００の第１の内側面３１４に配置された断熱部材３３０は、発電モジュール２０と接触していない。ただし、第１実施形態と同様に、各支持部４０は特定部材４２から構成されており、各支持部４０の一方の端部は筐体３００の第１の内側面３１４と接触し、他方の端部は発電モジュール２０の第１の表面２４２と接触している。すなわち、各支持部４０における筐体３００の第１の内側面３１４と接触する側とは反対側の端部は、断熱部材３３０の表面から突出している。

第１実施形態の第１の変形例のホットモジュール１０ａでは、第１実施形態と同様に、開口部３１２から断熱容器３０の内部に発電モジュール２０を搬入して開口部３１２を蓋部３２０により塞ぐ際に、各支持部４０の存在により、発電モジュール２０が筐体３００の第１の内側面３１４に配置された断熱部材３３０を押し潰して第１の内側面３１４側に移動することが抑制され、断熱容器３０内部における発電モジュール２０の設置位置の精度低下を抑制することができ、ひいては、突出部材の位置の精度低下を抑制することができる。

（第１実施形態の第２の変形例）
図１５は、第１実施形態の第２の変形例のホットモジュール１０ｂの断面構成を示す説明図である。図１５に示す第１実施形態の第２の変形例のホットモジュール１０ｂの構成の内、上述した第１実施形態のホットモジュール１０の構成と同一構成については、同一の符号を付すことによって、その説明を省略する。

第１実施形態の第２の変形例のホットモジュール１０ｂでは、各支持部４０ｂが、２つの部材、すなわち、特定部材４２ｂと他の部材４３とから構成されている。その点を除けば、各支持部４０ｂの構成は、第１実施形態の支持部４０の構成と同一である。すなわち、各支持部４０ｂの一方の端部は筐体３００の第１の内側面３１４と接触し、他方の端部は発電モジュール２０の第１の表面２４２と接触している。また、各支持部４０ｂは円柱形状であり、各支持部４０ｂにおける筐体３００の第１の内側面３１４に対向する表面、および、発電モジュール２０の第１の表面２４２と対向する表面は、いずれも曲面形状である。また、各支持部４０ｂは、筐体３００の第１の内側面３１４に配置された断熱部材３３０内に圧入されている。

特定部材４２ｂの弾性率は、第１実施形態と同様に、断熱部材３３０の弾性率より大きい。

第１実施形態の第２の変形例のホットモジュール１０ｂでは、各支持部４０ｂの一方の端部は筐体３００の第１の内側面３１４と接触し、他方の端部は発電モジュール２０の第１の表面２４２と接触し、かつ、支持部４０ｂ全体としての弾性率は断熱部材３３０の弾性率より大きい。そのため、第１実施形態の第２の変形例のホットモジュール１０ｂでは、第１実施形態と同様に、開口部３１２から断熱容器３０の内部に発電モジュール２０を搬入して開口部３１２を蓋部３２０により塞ぐ際に、各支持部４０ｂの存在により、発電モジュール２０が筐体３００の第１の内側面３１４に配置された断熱部材３３０を押し潰して第１の内側面３１４側に移動することが抑制され、断熱容器３０内部における発電モジュール２０の設置位置の精度低下を抑制することができ、ひいては、突出部材の位置の精度低下を抑制することができる。

Ｂ．第２実施形態：
図１６は、第２実施形態のホットモジュール１０ｃの断面構成を示す説明図である。図１６に示す第２実施形態のホットモジュール１０ｃの構成の内、上述した第１実施形態のホットモジュール１０の構成と同一構成については、同一の符号を付すことによって、その説明を省略する。

第２実施形態のホットモジュール１０ｃでは、特定部材４２ｃで構成される円柱形状の各支持部４０ｃが、その軸が上下方向になるような姿勢で配置されている。より具体的には、各支持部４０ｃの一方の端部は、筐体３００の底面３１６に接着剤や固定部材により固定されており、各支持部４０ｃの側面が発電モジュール２０の第１の表面２４２に接触している。すなわち、各支持部４０ｃ一部は、筐体３００の第１の内側面３１４と発電モジュール２０の第１の表面２４２との間に配置されている。各支持部４０ｃは、筐体３００の第１の内側面３１４には接触していない。

第２実施形態のホットモジュール１０ｃでは、各支持部４０ｃは、断熱部材３３０より弾性率の大きい特定部材４２ｃから構成されており、かつ、発電モジュール２０の第１の表面２４２と接触している。そのため、第２実施形態のホットモジュール１０ｃでは、第１実施形態と同様に、開口部３１２から断熱容器３０の内部に発電モジュール２０を搬入して開口部３１２を蓋部３２０により塞ぐ際に、各支持部４０ｃの存在により、発電モジュール２０が筐体３００の第１の内側面３１４に配置された断熱部材３３０を押し潰して第１の内側面３１４側に移動することが抑制され、断熱容器３０内部における発電モジュール２０の設置位置の精度低下を抑制することができ、ひいては、突出部材の位置の精度低下を抑制することができる。

また、第２実施形態のホットモジュール１０ｃでは、第１実施形態と同様に、各支持部４０ｃを構成する特定部材４２ｃの熱伝導率は筐体３００の熱伝導率より低いため、各支持部４０ｃを介した発電モジュール２０からの放熱を抑制することができる。また、第２実施形態のホットモジュール１０ｃでは、各支持部４０ｃにおける発電モジュール２０の第１の表面２４２と対向する表面（円柱形状の側面）は曲面形状であるため、各支持部４０ｃと発電モジュール２０との接触表面における、支持部４０ｃの角に起因する発電モジュール２０の破損を抑制できると共に、各支持部４０ｃにおける発電モジュール２０との接触表面を介した発電モジュール２０からの放熱を抑制することができる。また、第２実施形態のホットモジュール１０ｃでは、各支持部４０ｃが特定部材４２ｃから構成されているため、各支持部４０ｃが複数の部材から構成されている場合と比較して、構成の簡素化、製造の容易化を図ることができる。

Ｃ．その他の変形例：
本明細書で開示される技術は、上述の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の形態に変形することができ、例えば次のような変形も可能である。

上記実施形態では、断熱容器３０の筐体３００は直方体形状の箱形部材であるが、筐体３００の形状はこれに限られない。図１７および図１８は、その他の変形例におけるホットモジュール１０ｄの構成を示す説明図である。図１７および図１８に示す変形例では、断熱容器３０ｄの筐体３００ｄの形状が、直方体形状ではない。具体的には、筐体３００ｄにおける蓋部３２０ｄが配置される面と当該面に対向する面とが五角形形状となっており、また、蓋部３２０ｄが配置される面の高さが当該面に対向する面より高くなっている。断熱容器３０ｄの筐体３００ｄの形状は、図１７および図１８に示す形状であってもよいし、それ以外の形状であってもよい。例えば、図示しないが、断熱容器の筐体の形状は、円柱形状、角柱形状、球体形状等であってもよい。これらの場合、筐体内に収容された発電モジュールを開口部側から筐体の内側面に投影した場合に発電モジュールが投影された部分を、第１の内側面とすることができる。

上記実施形態では、発電モジュール２０が燃料電池スタック１００と補助器２００とを備えているが、発電モジュール２０が補助器２００を備えないとしてもよい。また、上記実施形態では、補助器２００に改質室２１４が形成されているが、補助器２００とは別に改質器が設けられてもよい。また、例えば原燃料ガスとして水素ガスを供給する場合のように、燃料ガスの改質が不要である場合には、改質室２１４や改質器を設ける必要は無い。また、補助器２００は、一次燃焼室２１２と二次燃焼室２１６との一方のみを備えているとしてもよい。

上記実施形態では、筐体３００の内側面の全面にわたって断熱部材３３０が配置されているが、断熱部材３３０は、少なくとも筐体３００の第１の内側面３１４に配置されていればよい。また、蓋部３２０の内側面に配置された断熱部材３３０は、必ずしも、発電モジュール２０の第２の表面２４４と接触している必要は無い。

上記実施形態では、各種配管２３２，２３４，２３６，２３８と２つの出力端子１９２，１９４とが、すべて、蓋部３２０に形成された孔３２２を通して断熱容器３０外に突出しているが、これらの配管や端子の一部のみが断熱容器３０外に突出しているとしてもよい。

上記実施形態では、ホットモジュール１０が２つの支持部４０を備えるとしているが、ホットモジュール１０は、１つのみの支持部４０を備えるとしてもよいし、３つ以上の支持部４０を備えるとしてもよい。また、上記実施形態では、支持部４０は断面が円形状の柱状であるとしているが、支持部４０は断面が楕円形状の柱状であってもよいし、その他の形状（多角柱状、球状等）であってもよい。また、上記実施形態では、各支持部４０における筐体３００の第１の内側面３１４に対向する表面、および、発電モジュール２０の第１の表面２４２と対向する表面は、いずれも曲面形状であるが、上記２つの表面の一方のみが曲面形状であってもよいし、上記２つの表面のいずれも曲面形状ではないとしてもよい。

また、上記実施形態では、各支持部４０は、筐体３００の第１の内側面３１４に配置された断熱部材３３０内に圧入され、断熱部材３３０に接触しているとしているが、各支持部４０は断熱部材３３０と接触している必要は無い。例えば、各支持部４０は、筐体３００の第１の内側面３１４と発電モジュール２０の第１の表面２４２との少なくとも一方に、接着剤や固定部材等によって固定されていてもよい。また、上記実施形態では、特定部材４２の熱伝導率は筐体３００の熱伝導率より低いとしているが、特定部材４２の熱伝導率は筐体３００の熱伝導率以上であるとしてもよい。

また、上記実施形態では、支持部４０が１つまたは２つの部材から構成されるとしているが、支持部４０が３つ以上の部材から構成されるとしてもよい。また、支持部４０全体としての弾性率が断熱部材３３０の弾性率より大きい限りにおいて、支持部４０を構成する部材の１つが断熱部材３３０と同材料の部材であってもよい。例えば、断熱部材３３０内に特定部材４２が埋め込まれている場合には、断熱部材３３０の内、特定部材４２に対して筐体３００の第１の内側面３１４側に位置する第１の部分、および／または、特定部材４２に対して発電モジュール２０の第１の表面２４２側に位置する第２の部分は、支持部４０の一部と言える。この場合には、支持部４０は、特定部材４２と断熱部材３３０の上記第１の部分および／または第２の部分とから構成される。また、例えば、特定部材４２と筐体３００の第１の内側面３１４、および／または、発電モジュール２０の第１の表面２４２との間に、他の部材（発電モジュール２０や筐体３００の傷付等を防止するためのゴムや、特定部材４２と発電モジュール２０や筐体３００との接着ための接着剤等）が介在している場合にも、当該他の部材は支持部４０の一部と言える。

また、上記実施形態において、空気極側集電体１３４および燃料極側集電体１４４のそれぞれと、隣接するインターコネクタ１５０とが一体部材であってもよい。また、空気極側フレーム１３０ではなく燃料極側フレーム１４０が絶縁体であってもよい。また、空気極側フレーム１３０や燃料極側フレーム１４０は、多層構成であってもよい。また、空気極側集電体１３４は、多孔質金属、金網、ワイヤー、パンチングメタルにより形成されてもよい。また、燃料極側集電体１４４は、空気極側集電体１３４と同様の構成であってもよい。また、出力端子１９２，１９４は、それぞれ、エンドプレート１０４，１０６ではなく、エンドプレート１０４，１０６と１０２との間に配置された導電板に接続されていてもよい。また、各ボルト２２に軸方向の孔を設け、その孔をマニホールドとして利用してもよい。

上記実施形態では、燃料電池スタック１００は、複数の平板形状の発電単位１０２が積層された構成であるが、燃料電池スタック１００は、複数の円筒形状の燃料電池単セルが直列に接続された構成であってもよい。また、上記実施形態では、固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）を例に説明したが、本発明は、固体高分子形燃料電池（ＰＥＦＣ）、リン酸型燃料電池（ＰＡＦＣ）、溶融炭酸塩形燃料電池（ＭＣＦＣ）といった他のタイプの燃料電池にも適用可能である。

１０：燃料電池ホットモジュール ２０：発電モジュール ２２：ボルト ２４：ナット ３０：断熱容器 ３２：空間 ４０：支持部 ４２：特定部材 ４３：他の部材 １００：燃料電池スタック １０２：発電単位 １０４：エンドプレート １０６：エンドプレート １０８：貫通孔 １１０：単セル １１２：電解質層 １１４：空気極 １１６：燃料極 １２０：セパレータ １２１：貫通孔 １２４：接合部 １３０：空気極側フレーム １３１：貫通孔 １３２：酸化剤ガス供給連通孔 １３３：酸化剤ガス排出連通孔 １３４：空気極側集電体 １４０：燃料極側フレーム １４１：貫通孔 １４２：燃料ガス供給連通孔 １４３：燃料ガス排出連通孔 １４４：燃料極側集電体 １４５：電極対向部 １４６：インターコネクタ対向部 １４７：連接部 １４９：スペーサ １５０：インターコネクタ １６２：酸化剤ガス供給マニホールド １６４：酸化剤ガス排出マニホールド １６６：酸化剤ガス流路 １７２：燃料ガス供給マニホールド １７４：燃料ガス排出マニホールド １７６：燃料ガス流路 １９２：出力端子 １９４：出力端子 ２００：補助器 ２０８：貫通孔 ２１０：補助器本体部 ２１２：一次燃焼室 ２１４：改質室 ２１６：二次燃焼室 ２１８：流路 ２２０：固定部 ２３２：酸化剤ガス供給配管 ２３４：原燃料ガス供給配管 ２３６：改質水供給配管 ２３８：排ガス排出配管 ２４２：第１の表面 ２４４：第２の表面 ３００：筐体 ３１０：本体部 ３１２：開口部 ３１４：第１の内側面 ３１６：底面 ３２０：蓋部 ３２２：孔 ３３０：断熱部材

Claims (11)

1. 燃料電池スタックを含む発電モジュールと、
   前記発電モジュールが通過可能な大きさの開口部が形成された本体部と前記開口部を塞ぐ蓋部とを含む筐体と、前記筐体の内側面の少なくとも一部に配置された断熱部材と、を有する内部に前記発電モジュールを収容する断熱容器と、
   前記発電モジュールに接続され前記蓋部に形成された孔を通して前記断熱容器外に突出した突出部材と、を備える燃料電池ホットモジュールにおいて、
   前記断熱部材は、少なくとも、前記筐体の内側面の内、前記発電モジュールを挟んで前記蓋部と対向する第１の内側面と、前記発電モジュールとの間に配置されており、
   前記燃料電池ホットモジュールは、前記第１の内側面と前記発電モジュールとの間に前記発電モジュールに接触する支持部を備え、
   前記支持部は、前記断熱部材より弾性率の大きい特定部材を含むことを特徴とする、燃料電池ホットモジュール。
2. 請求項１に記載の燃料電池ホットモジュールにおいて、
   前記断熱部材は、前記蓋部の内側面と前記発電モジュールとの間に配置されていることを特徴とする、燃料電池ホットモジュール。
3. 請求項１または請求項２に記載の燃料電池ホットモジュールにおいて、
   前記支持部は、１つまたは複数の部材で構成され、
   前記支持部の弾性率は、前記断熱部材の弾性率より大きいことを特徴とする、燃料電池ホットモジュール。
4. 請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の燃料電池ホットモジュールにおいて、
   前記支持部は、前記筐体の前記第１の内側面に接触していることを特徴とする、燃料電池ホットモジュール。
5. 請求項４に記載の燃料電池ホットモジュールにおいて、
   前記支持部における前記筐体の前記第１の内側面と対向する表面は、曲面形状であることを特徴とする、燃料電池ホットモジュール。
6. 請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載の燃料電池ホットモジュールにおいて、
   前記支持部における前記発電モジュールと対向する表面は、曲面形状であることを特徴とする、燃料電池ホットモジュール。
7. 請求項１から請求項６までのいずれか一項に記載の燃料電池ホットモジュールにおいて、
   前記支持部は、前記特定部材からなることを特徴とする、燃料電池ホットモジュール。
8. 請求項１から請求項７までのいずれか一項に記載の燃料電池ホットモジュールにおいて、
   前記特定部材の熱伝導率は、前記筐体の熱伝導率より低いことを特徴とする、燃料電池ホットモジュール。
9. 請求項８に記載の燃料電池ホットモジュールにおいて、
   前記特定部材の熱伝導率は、６．０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下であることを特徴とする、燃料電池ホットモジュール。
10. 請求項１から請求項９までのいずれか一項に記載の燃料電池ホットモジュールにおいて、
    前記支持部における前記筐体の前記第１の内側面に直交する表面は、前記筐体の前記第１の内側面と前記発電モジュールとの間に配置された前記断熱部材に接触していることを特徴とする、燃料電池ホットモジュール。
11. 請求項１０に記載の燃料電池ホットモジュールにおいて、
    前記支持部における前記筐体の前記第１の内側面に平行な断面の外形は、円または楕円形状であることを特徴とする、燃料電池ホットモジュール。
    

Images