JPWO2012141305A1 - 燃料電池モジュール - Google Patents

Abstract

製造コストの削減を実現することができる燃料電池モジュールを提供する。開口部５１Ａ，５１Ｂを形成する側壁部２６，２７、上壁部２８、及び底壁部２９の外側に蓋体受け部５２Ａ，５２Ｂを延出させ、この蓋体受け部５２Ａ，５２Ｂに蓋体６０Ａ，６０Ｂを固定する。これにより、蓋体６０Ａ，６０Ｂを固定するための部材を側壁部２６，２７、上壁部２８、及び底壁部２９の外側に設けるようにし、従来のように、蓋体受け部５２Ａに形成した貫通孔１８４内に袋ナット１８１のような切削部品を配置して全周溶接する必要をなくし、切削部品を用いない分、材料費を低減すると共に、溶接検査や気密検査を不要とする。その結果として、製造コストの削減を実現することができる。

Description

本発明は、燃料電池モジュールに関する。

従来の燃料電池モジュールとして、特許文献１に示す燃料電池用筐体に、改質器とセルスタックとを収納して構成したものが知られている。この燃料電池用筐体は、改質器とセルスタックとを収納する収納室と、収納室の外側に形成された排ガス流路と、排ガス流路の外側に形成された酸化剤流路と、上方の酸化剤流路から収納室へ向かって下方へ延びる酸化剤供給部材と、を備えている。排ガス流路は、収納室の側方においてセルスタック上端部の燃焼部から発生する排ガスを下方へ通過させる部分と、収納室の下方において排ガスを集めて系外へ排出する部分と、を有している。また、酸化剤供給部材は、水平方向においてセルの積層方向と直交する方向に並べられたセルスタックの間の隙間に入り込むように配置され、当該隙間から各セルスタックに対して酸化剤を供給するように、先端部に貫通孔を有している。

日本国公開特許公報：特開２０１０−０４４９９０

ここで、従来の燃料電池モジュールの筐体では、溶接等によって複数の壁部を組み立てて本体部を構成した後、本体部に形成されている開口部を蓋体で覆って固定している。この蓋体は、全体的に平板状をなしている単純平板に、ボルト締めのための貫通孔を形成することによって構成されている。本体部の開口部周りには、蓋体を受ける蓋体受け部を形成し、当該蓋体受け部の内面側には、蓋体の貫通孔に対応する位置にナットが溶接されている。そして、ボルト及びナットの締結によって蓋体を当該蓋体受け部に固定している。また、当該蓋体受け部と蓋体との間には、本体部と蓋体との間の気密性を保つためのシール部材を配置している。

図６〜図８は、従来の燃料電池モジュールの構造を示す図である。図７及び図８に示すように、燃料電池モジュール１００において、螺合部１８０は、蓋体受け部５２Ａに形成された袋ナット１８１と、蓋体１６０Ａの周縁部１６１に形成された貫通孔１８２と、貫通孔１８２を介して袋ナット１８１に螺合されるボルト１８３と、を備えている。袋ナット１８１は、蓋体受け部５２Ａに形成された貫通孔１８４内に一端が配置されると共に、袋ナット１８１の他端は蓋体受け部５２Ａの内面側に突出している。

シール部材１７０は、蓋体受け部５２Ａ，５２Ｂ，５２Ｃの略全面を覆うような幅広の矩形枠状に形成されている。シール部材１７０は、袋ナット１８１及び貫通孔１８２に対応する位置に円形状の複数の貫通孔１７０ａを有している。ボルト１８３は、貫通孔１８２に挿入されると共に袋ナット１８１と螺合することにより、蓋体１６０Ａを本体部５０側へ押圧する。なお、筐体１０６において、蓋体１６０Ａ，１６０Ｂ，１６０Ｃの外縁には、当該蓋体の厚さ方向へ延びる折り返し部１６４が形成される（図６も参照）。折り返し部１６４は、内側（本体部５０側）へ向かって９０°折り返されている。

ここで、燃料電池モジュール１００の筐体１０６には高い気密性が求められるため、貫通孔１８４と袋ナット１８１の一端との間でリークが発生することを防止する必要がある。図７に示すように、リークを防止するため、袋ナット１８１の一端の縁部には全周にわたって蓋体受け部５２Ａとの間で溶接部１８７が形成されている。この場合、溶接箇所を１つ１つ検査したり、気密検査を行ったりする必要があった。また、切削部品である袋ナット１８１は、加工を要するため材料費が高くなってしまう。このように、従来の燃料電池モジュールでは、材料費、溶接加工費、及び検査費が増大する傾向にあった。

本発明は、製造コストの削減を実現することができる燃料電池モジュールを提供することを目的とする。

本発明に係る燃料電池モジュールは、水素含有燃料及び酸化剤を用いて発電を行うセルスタックと、セルスタックを収納する筐体と、を備える燃料電池モジュールであって、筐体は、直方体状で少なくとも１つの面が開口部をなし、内部にセルスタックを収納する本体部と、本体部の開口部を覆う蓋体と、を備え、本体部は、開口部の縁部から折れ曲がって外側に延出すると共に、蓋体の周縁部に対向する蓋体受け部を有し、蓋体は、蓋体受け部に対して固定されることを特徴とする。

本発明に係る燃料電池モジュールによれば、蓋体受け部は、開口部の縁部から折れ曲がって外側に延出しており、この蓋体受け部に蓋体が固定される。これにより、蓋体を固定するための部材を筐体の壁部の外側に設けることができる。そのため、従来のように、蓋体受け部に貫通孔を形成し、その貫通孔内に袋ナットのような切削部品を配置して全周溶接する必要がない。よって、切削部品を用いない分、材料費を低減できると共に、溶接検査や気密検査が不要になる。その結果として、製造コストの削減を実現することができる。

ここで、蓋体受け部には、蓋体とは反対側に突出する円筒部がバーリング加工によって形成されると共に、円筒部の内壁面にはネジ部が形成され、蓋体には、円筒部と対向する位置に貫通孔が形成され、蓋体は、貫通孔に挿入されるネジ部材とネジ部との螺合によって固定される構成とすることで、蓋体を確実に固定することができ、上記作用をより確実かつ容易に実現することができる。

また、蓋体と蓋体受け部との間であって、開口部と貫通孔との間の領域には、シール部材が配置される構成とすることで、本体部と蓋体との間の気密性が高められる。

本発明によれば、製造コストの削減を実現することができる。

本発明の実施形態に係る燃料電池モジュールの概略構成図 図１のＩＩ−ＩＩ線断面図 図１の燃料電池モジュールの斜視図 図３のＩＶ−ＩＶ線断面図 図３のＶ−Ｖ線断面図 従来の燃料電池モジュールの斜視図 従来の燃料電池モジュールの断面図であって、図４に対応する図 従来の燃料電池モジュールの断面図であって、図５に対応する図

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。

図１及び図２に示されるように、燃料電池モジュール１は、水素含有燃料を用いて改質ガスＲＧを発生させる改質器２と、改質ガスＲＧ及び酸化剤ＯＸを用いて発電を行うセルスタック３と、水を気化させることによって改質器２へ供給される水蒸気を生成する水気化部４と、改質器２、セルスタック３、及び水気化部４を収納する筐体６と、を備える。図１及び図２では図示されていないが、燃料電池モジュール１の下方には、ポンプ等の補機や制御機器等を収納する筐体が設けられる。

水素含有燃料として、例えば、炭化水素系燃料が用いられる。炭化水素系燃料として、分子中に炭素と水素とを含む化合物（酸素等、他の元素を含んでいてもよい）若しくはそれらの混合物が用いられる。炭化水素系燃料として、例えば、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従来の石油・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を適宜用いることができる。具体的には、炭化水素類として、メタン、エタン、プロパン、ブタン、天然ガス、ＬＰＧ（液化石油ガス）、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。

酸化剤として、例えば、空気、純酸素ガス（通常の除去手法で除去が困難な不純物を含んでもよい）、酸素富化空気が用いられる。

改質器２は、供給される水素含有燃料を用いて改質ガスＲＧを発生させる。改質器２は、改質触媒を用いた改質反応により、水素含有燃料を改質して改質ガスＲＧを発生させる。改質器２での改質方式は、特に限定されず、例えば、水蒸気改質、部分酸化改質、自己熱改質、その他の改質方式を採用できる。改質器２は、後述する燃焼熱によって加熱され得るようにセルスタック３の上側に配置されている。すなわち、セルスタック３の燃料極側に導入された改質ガスＲＧのオフガス（未反応改質ガス）は、空気極等の酸化剤極側に導入された空気等の酸化剤のうちの未反応酸素（未反応酸化剤ガス）と共に燃焼させられ、改質器２は、この燃焼熱によって加熱される。改質器２は、改質ガスＲＧをセルスタック３の燃料極へ供給する。

セルスタック３は、規則的に配列し連結されたＳＯＦＣ（Solid Oxide Fuel Cells）と称される複数のセルを有している。各セルは、固体酸化物である電解質が燃料極と酸化剤極との間に配置されることで構成されている。電解質は、例えばイットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）等からなり、高温下で酸化物イオンを伝導する。燃料極は、例えばニッケルとＹＳＺとの混合物からなり、酸化物イオンと改質ガスＲＧ中の水素とを反応させて、電子及び水を発生させる。酸化剤極は、例えばランタンストロンチウムマンガナイトからなり、酸化剤ＯＸ中の酸素と電子とを反応させて、酸化物イオンを発生させる。本実施形態では、複数のセルが台座７に立設し、同一方向を向いて一列に整列して連結しているセルスタックを例に説明する。なお、ここでは、複数のセルが台座７に立設し、同一方向を向いて一列に整列して伸延する方向を「セルの積層方向」と称して、以下の説明を行う。セルスタック３は、台座７の上面において、セルの積層方向と直交する方向に向かい合うように二列に配置される。ただし、セルスタック３は一列に配置されてもよい。セルスタック３は、改質器２と同様、オフガスの燃焼熱によって加熱され、発電可能な高温状態に保持される。

台座７と改質器２とは、パイプ８で接続されている。改質器２から供給された改質ガスＲＧは、台座７を介してセルスタック３の各セルに供給される。セルスタック３で反応しなかった改質ガスＲＧ及び酸化剤ＯＸは、セルスタック３の上部の燃焼部９で燃焼する。燃焼部９でのオフガスの燃焼により、改質器２及びセルスタック３が加熱されると共に排ガスＥＧが発生する。

水気化部４は、供給される水を加熱し気化させることによって、改質器２に供給される水蒸気を生成する。水気化部４で生成された水蒸気は、例えば、第１の底壁部１８を貫通して水気化部４と改質器２とを接続する配管（不図示）を用いて、改質器２へ供給される。水気化部４における水の加熱は、例えば、改質器２の熱、燃焼部９の熱、あるいは排ガスＥＧの熱を回収する等、燃料電池モジュール１内で発生した熱を用いてもよい。本実施形態では、水気化部４は、底部の排ガス流路に配置され、排ガスＥＧの熱を回収する構成となっている。

筐体６は、改質器２、セルスタック３、及び水気化部４を収納するための内部空間を有する、直方体状の金属製の箱体である。筐体６は、セルスタック３を収納する収納室１１と、収納室１１よりも外側に形成され、セルスタック３からのオフガスの燃焼による排ガスＥＧを通過させる排ガス流路１２、酸化剤ＯＸを通過させる酸化剤流路１３と、収納室１１や排ガス流路１２や酸化剤流路１３を形成する各壁部と、を備える。なお、以下の説明においては、セルスタック３のセルの積層方向（セルスタック３の長手方向）に沿った方向を筐体６の「長さ方向Ｄ１」とし、水平方向においてセルの積層方向と直交する方向を筐体６の「幅方向Ｄ２」とし、鉛直方向を筐体６の「上下方向Ｄ３」として以下の説明を行う。

収納室１１は、幅方向Ｄ２に互いに対向する第１の側壁部１６，１７、及び第１の側壁部１６，１７の各下端部に連結される第１の底壁部１８の内側に形成される。収納室１１では、台座７が第１の底壁部１８に配置される。なお、第１の底壁部１８と台座７との間に断熱材が配置されていてもよい。燃焼部９で発生した排ガスＥＧを通過させるため、収納室１１の上端部は開口している。

排ガス流路１２は、幅方向Ｄ２において第１の側壁部１６，１７の外側にそれぞれ配置される第２の側壁部２１，２２と、第１の側壁部１６，１７の上端部よりも上側に配置される第１の上壁部２３と、第１の底壁部１８よりも下側に配置される第２の底壁部２４と、によって形成される。

第１の上壁部２３は第２の側壁部２１，２２の上端部に連結され、第２の底壁部２４は第２の側壁部２１，２２の下端部に連結される。第２の側壁部２１，２２は、第１の側壁部１６，１７から離間して対向するように配置される。第１の上壁部２３は、収納室１１の上端部から離間して対向するように配置される。第２の底壁部２４は、第１の底壁部１８から離間して対向するように配置される。

排ガス流路１２は、収納室１１の上側の開口部と第１の上壁部２３との間に形成される排ガス流路１２Ａ，１２Ｂと、第２の側壁部２１，２２と第１の側壁部１６，１７との間に形成される排ガス流路１２Ｃ，１２Ｄと、第２の底壁部２４と第１の底壁部１８との間に形成される排ガス流路１２Ｅ，１２Ｆと、を有する。排ガス流路１２Ａ，１２Ｂは、燃焼部９からの排ガスＥＧを排ガス流路１２Ｃ，１２Ｄへ導く。排ガス流路１２Ｃ，１２Ｄは、排ガスＥＧを下方へ通過させ、当該排ガスＥＧの熱を外側の酸化剤流路１３Ｃ，１３Ｄを流れる酸化剤ＯＸに供給する。排ガス流路１２Ｅ，１２Ｆは、排ガスＥＧを排気管３２へ向かって水平方向に通過させ、当該排ガスＥＧの熱を水気化部４に供給する。

酸化剤流路１３は、幅方向Ｄ２において第２の側壁部２１，２２の外側にそれぞれ配置される第３の側壁部２６，２７と、第１の上壁部２３よりも上側に配置される第２の上壁部２８と、第２の底壁部２４よりも下側に配置される第３の底壁部２９と、によって形成される。

第２の上壁部２８は第３の側壁部２６，２７の上端部に連結され、第３の底壁部２９は第３の側壁部２６，２７の下端部に連結される。第３の側壁部２６，２７は、第２の側壁部２１，２２から離間して対向するように配置される。第２の上壁部２８は、第１の上壁部２３から離間して対向するように配置される。第３の底壁部２９は、第２の底壁部２４から離間して対向するように配置される。

第１の上壁部２３には中央部に長さ方向Ｄ１へ延びるスリット３９が形成されており、当該スリット３９には、酸化剤供給部材３６が挿入される。酸化剤供給部材３６は、セルスタック３に酸化剤ＯＸを供給する。酸化剤供給部材３６は、一対のセルスタック３の間の隙間に入り込むように延びており、内部に酸化剤流路１３Ｋを有すると共に、先端部に貫通孔３７，３８を有している。

酸化剤流路１３は、第２の上壁部２８と第１の上壁部２３との間に形成される酸化剤流路１３Ａ，１３Ｂと、第３の側壁部２６，２７と第２の側壁部２１，２２との間に形成される酸化剤流路１３Ｃ，１３Ｄと、第３の底壁部２９と第２の底壁部２４との間に形成される酸化剤流路１３Ｇ，１３Ｈと、を有する。酸化剤流路１３Ｇ，１３Ｈは、給気管３１からの酸化剤ＯＸを水平方向に広がるように通過させ、酸化剤流路１３Ｃ，１３Ｄへ導く。酸化剤流路１３Ｃ，１３Ｄは、酸化剤ＯＸを上方へ通過させ、当該酸化剤ＯＸを内側の排ガス流路１２Ｃ，１２Ｄを流れる排ガスＥＧの熱によって加熱する。酸化剤流路１３Ａ，１３Ｂは、酸化剤ＯＸを幅方向Ｄ２における外側から内側へ向かって通過させ、酸化剤供給部材３６の酸化剤流路１３Ｋへ流して貫通孔３７，３８へ導く。

第３の底壁部２９には、図示されない酸化剤供給部から酸化剤流路１３に酸化剤を流入させるための給気管３１が設けられている。また、第２の底壁部２４には、排ガス流路１２からの排ガスを排気する排気管３２が設けられている。

側壁部１６，１７，２１，２２，２６，２７、上壁部２３，２８、及び底壁部１８，２４，２９は、長さ方向Ｄ１における筐体６の端部６ａ，６ｂ付近にまで延びている。筐体６の長さ方向Ｄ１の両端部には、それぞれ端壁部３３，３４が設けられている。第３の側壁部２６，２７、第２の上壁部２８、第３の底壁部２９、及び端壁部３３，３４は、燃料電池モジュール１の外殻を構成し、互いの接続部におけるシール性が確保されており、筐体６内の気密性が確保されている。

次に、改質ガスＲＧ、酸化剤ＯＸ、及び排ガスＥＧの流れについて説明する。

外部から供給される水素含有燃料及び水気化部４からの水蒸気を用いて改質器２で発生した改質ガスＲＧは、パイプ８を通過して台座７に流れ込み、台座７からセルスタック３の各セルに供給される。改質ガスＲＧは、セルスタック３を下方から上方へ向かって流れ、一部はオフガスとして燃焼部９での燃焼に用いられる。酸化剤ＯＸは、外部から給気管３１を介して供給され、酸化剤流路１３Ｇ，１３Ｈにて水平方向に広がり、内側を流れる排ガスＥＧで加熱されながら酸化剤流路１３Ｃ，１３Ｄを上方へ向かって通過する。酸化剤ＯＸは、酸化剤流路１３Ａ，１３Ｂを通過し、酸化剤供給部材３６の酸化剤流路１３Ｋを流れて、貫通孔３７，３８を通過してセルスタック３へ供給され、一部は燃焼部９での燃焼に用いられる。燃焼部９で発生した排ガスＥＧは、排ガス流路１２Ａ，１２Ｂで排ガス流路１２Ｃ，１２Ｄに導かれ、外側を流れる酸化剤ＯＸに熱を供給しながら排ガス流路１２Ｃ，１２Ｄを下方へ向かって通過する。排ガスＥＧは、底部まで達すると排ガス流路１２Ｅ，１２Ｆへ流れ込み、水気化部４に熱を供給しながら排ガス流路１２Ｅ，１２Ｆを通過する。排ガス流路１２Ｅ，１２Ｆを通過した排ガスＥＧは、排気管３２から排気される。

図１〜図４に示すように、本実施形態に係る燃料電池モジュール１は、端壁部３３，３４及び第２の上壁部２８に対応する面に開口部５１Ａ，５１Ｂ，５１Ｃがそれぞれ形成された本体部５０と、本体部５０の開口部５１Ａを覆う蓋体６０Ａと、本体部５０の開口部５１Ｂを覆う蓋体６０Ｂと、本体部５０の開口部５１Ｃを覆う蓋体６０Ｃと、を備えている。開口部５１Ａ,５１Ｂは、側壁部２６，２７、上壁部２８、及び底壁部２９の長さ方向Ｄ１における両端縁（例えば、図４に示す側壁部２６の端縁２６ａ）によって囲まれ、長方形状に形成されている。開口部５１Ｃは、側壁部２６，２７の上端縁によって囲まれている。本体部５０は、上述で説明した各壁部のうち、側壁部１６，１７，２１，２２，２６，２７、上壁部２３，２８、及び底壁部１８，２４，２９を構成している。蓋体６０Ａは端壁部３３を構成し、蓋体６０Ｂは端壁部３４を構成し、蓋体６０Ｃは第２の上壁部２８を構成している。なお、蓋体６０Ａ及び蓋体６０Ｂの「厚さ方向」は、長さ方向Ｄ１に等しく、蓋体６０Ｃの「厚さ方向」は、上下方向Ｄ３に等しい。

本体部５０は、端壁部３３に対応する面、すなわち筐体６の端部６ａ側の面に、蓋体６０Ａを取り付けるための蓋体受け部５２Ａを有する。蓋体受け部５２Ａは、蓋体６０Ａの周縁部６１（図４参照）と対向する矩形枠状の外向きフランジ部である。蓋体受け部５２Ａは、側壁部２６，２７、上壁部２８、及び底壁部２９の各端縁からこれらの壁部２６〜２９の外側へ向かって延出するように形成される。これによって、蓋体受け部５２Ａは、長さ方向（蓋体６０Ａの厚さ方向）Ｄ１から見て、開口部５１Ａを全周にわたって取り囲む構成となる。本体部５０は、端壁部３４に対応する面、すなわち筐体６の端部６ｂ側の面に、蓋体６０Ｂを取り付けるための蓋体受け部５２Ｂを有する。蓋体受け部５２Ｂは、蓋体６０Ｂの周縁部と対向する矩形枠状の外向きフランジ部である。蓋体受け部５２Ｂは、側壁部２６，２７、上壁部２８、及び底壁部２９の各端縁からこれらの壁部２６〜２９の外側へ向かって延出するように形成される。これによって、蓋体受け部５２Ｂは、長さ方向（蓋体６０Ｂの厚さ方向）Ｄ１から見て、開口部５１Ｂを全周にわたって取り囲む構成となる。本体部５０は、第２の上壁部２８に対応する面、すなわち筐体６の上端部側の面に、蓋体６０Ｃを取り付けるための蓋体受け部５２Ｃを有する。蓋体受け部５２Ｃは、蓋体６０Ｃの周縁部と対向する矩形枠状の外向きフランジ部である。蓋体受け部５２Ｃは側壁部２６，２７の各端縁からこれらの壁部２６，２７の内側及び外側へ向かって延出するように形成される。これによって、蓋体受け部５２Ｃは、上下方向（蓋体６０Ｃの厚さ方向）Ｄ３から見て、開口部５１Ｃを全周にわたって取り囲む構成となる。

蓋体受け部５２Ａは、第３の側壁部２６，２７、第３の底壁部２９、及び蓋体受け部５２Ｃと隙間無く、すなわち気密性が確保された状態で接続されている。蓋体受け部５２Ｂは、第３の側壁部２６，２７、第３の底壁部２９、及び蓋体受け部５２Ｃと隙間無く、すなわち気密性が確保された状態で接続されている。蓋体受け部５２Ｃは、第３の側壁部２６，２７、及び蓋体受け部５２Ａ，５２Ｂと隙間無く、すなわち気密性が確保された状態で接続されている。各蓋体受け部５２Ａ，５２Ｂ，５２Ｃは、溶接によって固定されていてもよく、あるいは金属板の折り曲げによって形成されていてもよい。

各蓋体受け部５２Ａ，５２Ｂの外縁５３（図４参照）には、長さ方向Ｄ１へ延びる折り返し部５４が形成される。折り返し部５４は、内側（蓋体６０Ａ，６０Ｂの反対側）へ向かって９０°折り返されている。折り返し部５４は、外縁５３の四辺全てに形成されていると共に、蓋体受け部５２Ａ，５２Ｂの全周を取り囲むように連続的に形成されている。これによって、蓋体受け部５２Ａ，５２Ｂの強度が向上する。折り返し部５４は、蓋体受け部５２Ａ，５２Ｂの外縁５３を折り曲げ加工することによって形成されてもよく、別部材を外縁５３に溶接することによって構成してもよい。

ここで、図４及び図５を参照して、本体部５０の開口部を蓋体で封止する構造について、より詳細に説明する。なお、図４では、蓋体６０Ａが開口部５１Ａを封止する構造が示されているが、蓋体６０Ｂが開口部５１Ｂを封止する構造、蓋体６０Ｃが開口部５１Ｃを封止する構造も同様である。

蓋体受け部５２Ａには、複数の円筒部８１がバーリング加工によって形成されている。円筒部８１は、蓋体６０Ａとは反対側に突出している。円筒部８１の内壁面には雌ネジ部８１ａが形成されており、この雌ネジ部８１ａにボルト８３の雄ネジ部が螺合される。

蓋体６０Ａには、蓋体受け部５２Ａの円筒部８１と対向する位置に貫通孔８２が形成されている。貫通孔８２の径は、ボルト８３の雄ネジ部の径より大きくネジ頭の径よりも小さく設定されており、固定時において貫通孔８２の縁部にはボルト８３のネジ頭が引っ掛かる。ボルト８３は、貫通孔８２に挿入されると共に円筒部８１の雌ネジ部８１ａに螺合されることにより、蓋体６０Ａを本体部５０側へ押圧する。これによって、蓋体６０Ａは蓋体受け部５２Ａに対して固定される。

また、蓋体６０Ａの周縁部６１と蓋体受け部５２Ａとの間には、本体部５０と蓋体６０Ａとの間の気密性を確保するためのシール部材７０が配置されている。シール部材７０は、蓋体受け部５２Ａの略全面を覆うような幅広の矩形枠状に形成されている。シール部材７０の一辺あたりの幅は、円筒部８１及び貫通孔８２の直径よりも大きくなっている。すなわち、シール部材７０は、開口部５１Ａと貫通孔８２との間の領域に配置されている。シール部材７０は、円筒部８１及び貫通孔８２に対応する位置に円形状の複数の貫通孔７０ａを有している。なお、シール部材は、開口部５１Ａの周囲で複数の貫通孔８２によって囲まれるように配置された、貫通孔を有さない矩形枠状であってもよい。

上記の円筒部８１、貫通孔８２、及びナット８３によって、蓋体６０Ａを蓋体受け部５２Ａに固定するための螺合部８０が構成されている。

蓋体６０Ａ，６０Ｂの外縁６３には、当該蓋体の厚さ方向へ延びる折り返し部６４が形成される。本実施形態においては、折り返し部６４は、外側（本体部５０の反対側）へ向かって９０°折り返されている。折り返し部６４は、外縁６３の四辺全てに形成されていると共に、蓋体６０Ａ，６０Ｂの全周を取り囲むように連続的に形成されている。これによって、蓋体６０Ａ，６０Ｂの強度が向上する。折り返し部６４は、蓋体６０Ａ，６０Ｂの外縁６３を折り曲げ加工することによって形成されてもよく、別部材を外縁６３に溶接することによって構成してもよい。

筐体６の内部には、第１の側壁部１６，１７の内面側に沿うようにして、断熱材８８が配置されている。断熱材８８は、改質器２及びセルスタック３と第１の側壁部１６，１７との間に配置されると共に、蓋体６０Ａ及び蓋体６０Ｂ（図３参照）の内面側にまで延在している。この断熱材８８によって、蓋体６０Ａ，６０Ｂの内面側の上下方向Ｄ３における断熱性は、略均一になっている。

本実施形態に係る燃料電池モジュール１によれば、蓋体受け部５２Ａ，５２Ｂは、開口部５１Ａ，５１Ｂを囲む側壁部２６，２７、上壁部２８、及び底壁部２９の端縁からこれらの壁部２６〜２９の外側に延出しており、この蓋体受け部５２Ａ，５２Ｂに蓋体６０Ａ，６０Ｂが固定される。これにより、蓋体６０Ａ，６０Ｂを固定するための部材（具体的には円筒部８１及びボルト８３）を側壁部２６，２７、上壁部２８、及び底壁部２９の外側に設けることができる。そのため、図７に示す従来の燃料電池モジュールのように、蓋体受け部５２Ａに貫通孔１８４を形成し、その貫通孔１８４内に袋ナット１８１のような切削部品を配置して全周溶接をする必要がない。よって、切削部品を用いない分、材料費が低減されると共に、溶接検査や気密検査が不要になる。その結果として、製造コストの削減が実現される。さらには、気密性を要する内部空間における溶接箇所が減るため、気密性が確実に高められると共に、不良品率が低減されている。

また、蓋体受け部５２Ａ，５２Ｂには、蓋体６０Ａ，６０Ｂとは反対側に突出する円筒部８１がバーリング加工によって形成されると共に、円筒部８１の内壁面に雌ネジ部８１ａが形成され、蓋体６０Ａ，６０Ｂには、円筒部８１と対向する位置に貫通孔８２が形成され、蓋体６０Ａ，６０Ｂが、ボルト８３と円筒部８１の雌ネジ部８１ａとの螺合によって固定されているため、蓋体６０Ａ，６０Ｂを確実に固定することができ、上記作用をより確実かつ容易に実現することができる。

また、蓋体６０Ａ，６０Ｂと蓋体受け部５２Ａ，５２Ｂとの間であって、開口部５１Ａ，５１Ｂと貫通孔８２との間の領域にはシール部材７０が配置されているため、本体部５０と蓋体６０Ａ，６０Ｂとの間の気密性が高められる。

また、蓋体６０Ｃが設けられる部分における封止構造も蓋体６０Ａ，６０Ｂにおける封止構造と同様のため、本体部５０と蓋体６０Ｃとの間の気密性が高められると共に、溶接検査や気密検査が不要になっている。

また、図６〜図８に示す従来の燃料電池モジュール１００では、第１の側壁部１６，１７の内面側に沿うようにして、断熱材１８８が配置される。前述した袋ナット１８１は、蓋体受け部５２Ａの内面側に突出するため、断熱材１８８は、袋ナット１８１との干渉を避けるよう、袋ナット１８１が設けられた位置において切り欠かれる。よって、袋ナット１８１が設けられた部分と、袋ナット１８１が設けられない部分（隣接する袋ナット１８１，１８１同士間の部分）とでは、断熱材１８８の厚みが異なっている。そのため、蓋体１６０Ａ，１６０Ｂが設けられる部分において均一な断熱性が得られないといった問題があった。

燃料電池モジュール１によれば、蓋体受け部５２Ａ，５２Ｂは、開口部５１Ａ，５１Ｂを囲む側壁部２６，２７、上壁部２８、及び底壁部２９の端縁からこれらの壁部２６〜２９の外側に延出しており、この蓋体受け部５２Ａ，５２Ｂに蓋体６０Ａ，６０Ｂが固定される。これにより、蓋体６０Ａ，６０Ｂを固定するための部材（具体的には円筒部８１及びボルト８３）を側壁部２６，２７、上壁部２８、及び底壁部２９の外側に設けることができ、筐体６内にそのような部材が突出することが回避されている。よって、筐体６内に配置される断熱材８８の厚みは均一になっている。したがって、蓋体６０Ａ，６０Ｂが設けられる部分において断熱材８８が均一になっている。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限られるものではない。例えば、上記実施形態では、円筒部８１の雌ネジ部８１ａにボルト８３が螺合される場合について説明したが、蓋体受け部５２Ａ，５２Ｂ，５２Ｃに立設されたボルトにナットを螺合させることにより蓋体６０Ａ，６０Ｂ，６０Ｃを固定してもよい。蓋体受け部５２Ａ，５２Ｂや蓋体６０Ａ，６０Ｂには、折り返し部５４や折り返し部６４を設けなくてもよい。

また、上記実施形態では、ボルト８３と雌ネジ部８１ａとの螺合によって蓋体６０Ａ，６０Ｂ，６０Ｃが固定される場合について説明したが、これに限られず、例えばクランプ等によって蓋体６０Ａ，６０Ｂ，６０Ｃが固定されてもよい。

また、上記の実施形態では、水素含有燃料として、例えば炭化水素系燃料を用い、改質器２により、水素リッチな改質ガスに改質して、セルスタック３の燃料極に供給する構成としたが、水素含有燃料として、純水素を用いることも可能である。この場合には、改質器２を省略し、筐体６外の水素タンクなどからセルスタック３の燃料極に水素含有燃料を直接供給することができる。

以上からわかるように、図示の実施形態はあくまで本発明を例示するものであり、本発明は、説明した実施形態により直接的に示されるものに加え、請求の範囲内で当業者によりなされる各種の改良・変更を包含するものであることは言うまでもない。

１…燃料電池モジュール、２…改質器、３…セルスタック、４…水気化部、６…筐体、１１…収納室、１２…排ガス流路、１３…酸化剤流路、２６，２７…側壁部（壁部）、２８…上壁部（壁部）、２９…底壁部（壁部）、２６ａ…端縁、５０…本体部、５１Ａ，５１Ｂ，５１Ｃ…開口部、５２Ａ，５２Ｂ，５２Ｃ…蓋体受け部、６０Ａ，６０Ｂ，６０Ｃ…蓋体、６１…周縁部、７０…シール部材、８０…螺合部、８１…円筒部、８１ａ…雌ネ
ジ部（ネジ部）、８２…貫通孔、８３…ボルト（ネジ部材）。

Claims (4)

1. 水素含有燃料及び酸化剤を用いて発電を行うセルスタックと、
   前記セルスタックを収納する筐体と、を備える燃料電池モジュールであって、
   前記筐体は、
   直方体状で少なくとも１つの面が開口部をなし、内部に前記セルスタックを収納する本体部と、
   前記本体部の前記開口部を覆う蓋体と、を備え、
   前記本体部は、前記開口部の縁部から折れ曲がって外側に延出すると共に、前記蓋体の周縁部に対向する蓋体受け部を有し、
   前記蓋体は、前記蓋体受け部に対して固定されることを特徴とする燃料電池モジュール。
2. 前記蓋体受け部には、前記蓋体とは反対側に突出する円筒部がバーリング加工によって形成されると共に、前記円筒部の内壁面にはネジ部が形成され、
   前記蓋体には、前記円筒部と対向する位置に貫通孔が形成され、
   前記蓋体は、前記貫通孔に挿入されるネジ部材と前記ネジ部との螺合によって固定されることを特徴とする請求項１記載の燃料電池モジュール。
3. 前記蓋体と前記蓋体受け部との間であって、前記開口部と前記貫通孔との間の領域には、シール部材が配置されることを特徴とする請求項２記載の燃料電池モジュール。
4. 前記水素含有燃料を改質して前記セルスタックに供給する改質器を更に備え、
   前記改質器は、前記セルスタックの上方に配置されて、前記セルスタックと共に前記筐体内に収納されることを特徴とする請求項１記載の燃料電池モジュール。

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