特許 6470639 燃料電池モジュール

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6470639

(24)【登録日】2019年1月25日

(45)【発行日】2019年2月13日

(54)【発明の名称】燃料電池モジュール

(51)【国際特許分類】

   H01M 8/04 20160101AFI20190204BHJP

   H01M 8/0606 20160101ALI20190204BHJP

   H01M 8/247 20160101ALI20190204BHJP

   H01M 8/24 20160101ALI20190204BHJP

   H01M 8/12 20160101ALN20190204BHJP

   C01B 3/38 20060101ALN20190204BHJP

【ＦＩ】

   H01M8/04 Z

   H01M8/0606

   H01M8/247

   H01M8/04 N

   H01M8/24

   !H01M8/12

   !C01B3/38

【請求項の数】17

【全頁数】28

(21)【出願番号】特願2015-117348(P2015-117348)

(22)【出願日】2015年6月10日

(65)【公開番号】特開2017-4751(P2017-4751A)

(43)【公開日】2017年1月5日

【審査請求日】2018年1月12日

(73)【特許権者】

【識別番号】000220262

【氏名又は名称】東京瓦斯株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001519

【氏名又は名称】特許業務法人太陽国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】稲垣 信

【審査官】 今井 貞雄

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１４−２３２６７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００２−５０５５１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−０９９４３７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｍ ８／０４

Ｈ０１Ｍ ８／０６０６

Ｈ０１Ｍ ８／２４

Ｈ０１Ｍ ８／２４７

Ｃ０１Ｂ ３／３８

Ｈ０１Ｍ ８／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

鉛直方向に積層された複数の積層部材を有し、酸化剤ガスと燃料ガスとの電気化学反応により発電する燃料電池セルスタックと、
原燃料が気化されて原燃料ガスが生成される気化部と、前記原燃料ガスから前記燃料ガスが生成される改質部とを有すると共に、前記燃料電池セルスタックの上側に設けられ、前記燃料電池セルスタックに荷重を加え、鉛直方向を軸方向とする金属製の多重管構造体によって形成される燃料処理部と、
を備える燃料電池モジュール。

【請求項2】

前記多重管構造体は、円筒状に形成され、
前記燃料電池セルスタックの中心部は、前記多重管構造体の中心軸上に位置する、
請求項１に記載の燃料電池モジュール。

【請求項3】

前記燃料処理部の下側には、前記燃料電池セルスタックを収容すると共に、前記多重管構造体の下部によって形成された多重の収容壁を有する収容部が設けられ、
前記多重の収容壁には、前記収容壁の他の部位よりも前記収容部の軸方向への変形が容易である易変形部が形成されている、
請求項１又は請求項２に記載の燃料電池モジュール。

【請求項4】

前記易変形部は、前記収容壁に形成されたビードである、
請求項３に記載の燃料電池モジュール。

【請求項5】

前記ビードは、前記収容壁の全周に亘って形成されている、
請求項４に記載の燃料電池モジュール。

【請求項6】

前記多重の収容壁の間には、前記酸化剤ガス又は前記燃料ガスが流れるガス流路が形成されている、
請求項４又は請求項５に記載の燃料電池モジュール。

【請求項7】

前記ガス流路は、前記ビードが前記収容壁の周方向に沿って螺旋状に形成されることにより、螺旋状に形成されている、
請求項６に記載の燃料電池モジュール。

【請求項8】

前記多重の収容壁のうち一の収容壁に形成された前記ビードと、前記多重の収容壁のうち他の収容壁に形成された前記ビードとは、前記収容壁の軸方向の同じ位置に形成されると共に、前記収容壁の径方向における同じ側に凸を成している、
請求項４〜請求項７のいずれか一項に記載の燃料電池モジュール。

【請求項9】

前記収容部の内側には、前記改質部から前記燃料電池セルスタックに前記燃料ガスを供給する燃料ガス供給管が設けられ、
前記燃料ガス供給管には、コルゲート管が用いられている、
請求項８に記載の燃料電池モジュール。

【請求項10】

前記多重の収容壁は、前記収容壁の軸方向に延びる側壁部と、前記側壁部の上端部から前記側壁部の径方向内側に延びると共に前記ビードが形成された上壁部とを有し、
前記多重の収容壁の一の上壁部に形成された前記ビードと、前記多重の収容壁の他の上壁部に形成された前記ビードとは、前記上壁部の径方向の同じ位置に形成されると共に、前記上壁部の厚さ方向の同じ側に凸を成している、
請求項４〜請求項６のいずれか一項に記載の燃料電池モジュール。

【請求項11】

前記燃料処理部は、前記燃料電池セルスタックから排出されたスタック排ガスが燃焼されて燃焼排ガスが生成される燃焼部を有する、
請求項３〜請求項１０のいずれか一項に記載の燃料電池モジュール。

【請求項12】

前記気化部は、前記多重管構造体によって形成された多重の筒状壁を有すると共に、該多重の筒状壁の間に、前記燃焼排ガスが流れる燃焼排ガス流路、及び、前記燃焼排ガスとの熱交換により前記原燃料が気化されて前記原燃料ガスが生成される気化流路を有し、
前記改質部は、前記気化部の下側に設けられると共に、前記多重管構造体によって形成された多重の筒状壁を有し、かつ、該多重の筒状壁の間に、前記燃焼排ガスが流れる燃焼排ガス流路、及び、前記気化流路と連通し前記燃焼排ガスの熱を利用して前記原燃料ガスが改質されて前記燃料ガスが生成される改質流路を有し、
前記燃焼部は、前記多重管構造体における前記改質部と前記収容部との間の部分によって形成された周壁部を有すると共に、該周壁部の内側に、前記燃料電池セルスタックから排出された前記スタック排ガスが燃焼されて前記燃焼排ガスが生成される燃焼室を有する、
請求項１１に記載の燃料電池モジュール。

【請求項13】

前記燃焼部は、前記燃料電池セルスタックの上面と対向して設けられると共に、前記周壁部と結合され、かつ、前記燃焼室を、前記スタック排ガスが供給される下側空間と、前記燃焼排ガスが生成される上側空間とに区画する隔壁部を有し、
前記隔壁部は、前記燃料電池セルスタックの上にスペーサを介して積み重ねられている、
請求項１２に記載の燃料電池モジュール。

【請求項14】

前記周壁部は、前記改質部を構成する筒状壁と前記収容部を構成する収容壁とを接続する多重の接続壁を有し、
前記隔壁部は、前記多重の接続壁のうち内側の接続壁と結合され残余の接続壁とは結合されていない、
請求項１３に記載の燃料電池モジュール。

【請求項15】

前記隔壁部には、前記下側空間と前記上側空間とを連通するオリフィスが設けられ、
前記スペーサは、前記隔壁部の下面に設けられ、前記オリフィスを中心に渦巻き放射状に配置された複数の旋回誘導板と、
前記複数の旋回誘導板と前記燃料電池セルスタックとの間に介在されると共に、前記燃料電池セルスタックの上面を覆うクッション材とを有する、
請求項１３又は請求項１４に記載の燃料電池モジュール。

【請求項16】

前記燃焼部は、前記周壁部の内側に設けられると共に、前記燃料電池セルスタックから排出された燃料極排ガス及び空気極排ガスを混合して前記スタック排ガスを生成し、該スタック排ガスを燃焼させる混合燃焼器を有し、
前記混合燃焼器は、前記周壁部と結合されると共に、前記燃料電池セルスタックの上に積み重ねられている、
請求項１２に記載の燃料電池モジュール。

【請求項17】

前記周壁部は、前記改質部を構成する筒状壁と前記収容部を構成する収容壁とを接続する多重の接続壁を有し、
前記混合燃焼器は、前記多重の接続壁のうち内側の接続壁と結合され残余の接続壁とは結合されていない、
請求項１６に記載の燃料電池モジュール。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、燃料電池モジュールに関する。

【背景技術】

【0002】

一般に、燃料電池セルスタックは、複数のセルやマニホールドや集電板等の複数の積層部材を有する積層構造となっている。このような積層構造である燃料電池セルスタックでは、複数の積層部材の気密性を保つためや、複数の積層部材の熱変形を防ぐためや、複数の積層部材間の密着を強固にするために、複数の積層部材を接着したり締結したりする構造が採用されることがある（例えば、特許文献１〜３参照）。

【0003】

しかしながら、複数の積層部材を接着したり締結したりしても、燃料電池セルスタックの起動及び停止等による温度変化により、複数の積層部材が変形して複数の積層部材の密着性が損なわれることがある。

【0004】

また、複数の積層部材を締結する締結構造を採用した場合でも、締結部材と複数の積層部材との熱膨張が完全に一致しないため、温度によって締結部材が緩んだり締まったりするなど、締結力が変化することがある。さらに、締結部材に金属を使用すると、燃料電池セルスタックの長時間の運転で締結部材がクリープして締結部材の締結力が緩むことがある。その一方で、締結部材に金属以外の材料、例えばセラミックを使用すると、とても高価になるという問題がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１１−７６７６２号公報

【特許文献2】特開２０１０−２５１０１５号公報

【特許文献3】特開２００４−２５３３２０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明は、上記事情に鑑みて成されたものであり、コストアップを抑えつつ、燃料電池セルスタックに設けられた複数の積層部材の密着性を維持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。

【0007】

上記目的を達成するために、請求項１に記載の燃料電池モジュールは、鉛直方向に積層された複数の積層部材を有し、酸化剤ガスと燃料ガスとの電気化学反応により発電する燃料電池セルスタックと、原燃料が気化されて原燃料ガスが生成される気化部と、前記原燃料ガスから前記燃料ガスが生成される改質部とを有すると共に、前記燃料電池セルスタックの上側に設けられ、前記燃料電池セルスタックに荷重を加える燃料処理部と、を備える。

【0008】

この燃料電池モジュールによれば、燃料電池セルスタックの上側には、気化部及び改質部を有する燃料処理部が設けられており、この燃料処理部の荷重は、燃料電池セルスタックに加えられる。したがって、一定の重量である燃料処理部の荷重が燃料電池セルスタックに加わるので、燃料電池セルスタックに設けられた複数の積層部材の密着性を維持することができる。

【0009】

しかも、複数の積層部材を密着させるための荷重を得るために、締結部材等を用いた専用の締結構造ではなく、気化部及び改質部を有する燃料処理部を利用しているので、コストアップを抑えることができる。

【0010】

なお、請求項１に記載の燃料電池モジュールは、鉛直方向を軸方向とする金属製の多重管構造体を備え、前記燃料処理部は、前記多重管構造体によって形成されている。

【0011】

この燃料電池モジュールによれば、燃料処理部は、鉛直方向を軸方向とする多重管構造体によって形成されている。したがって、燃料処理部の構造を簡素化することができるので、コストダウンできる。

【0012】

しかも、燃料処理部が金属製の多重管構造体によって形成されることにより、燃料処理部の重量の設定が容易になるので、多重管構造体の設計時に燃料電池セルスタックに加わる荷重を適切に設定することができる。

【0013】

また、請求項２に記載のように、請求項１に記載の燃料電池モジュールにおいて、前記多重管構造体は、円筒状に形成され、前記燃料電池セルスタックの中心部は、前記多重管構造体の中心軸上に位置していても良い。

【0014】

この燃料電池モジュールによれば、多重管構造体は、円筒状に形成されており、燃料電池セルスタックの中心部は、多重管構造体の中心軸上に位置する。したがって、多重管構造体によって形成された燃料処理部から燃料電池セルスタックにバランス良く荷重を伝達することができる。これにより、燃料電池セルスタックに設けられた複数の積層部材をバランスよく密着させることができる。

【0015】

また、請求項３に記載のように、請求項１又は請求項２に記載の燃料電池モジュールにおいて、前記燃料処理部の下側には、前記燃料電池セルスタックを収容すると共に、前記多重管構造体の下部によって形成された多重の収容壁を有する収容部が設けられ、前記多重の収容壁には、前記収容壁の他の部位よりも前記収容部の軸方向への変形が容易である易変形部が形成されていても良い。

【0016】

この燃料電池モジュールによれば、燃料処理部の下側には、燃料電池セルスタックを収容する収容部が設けられており、この収容部を構成する多重の収容壁には、収容壁の他の部位よりも収容部の軸方向への変形が容易である易変形部が形成されている。したがって、高温運転時には、燃料電池セルスタックの排熱で加熱されることにより軟化された多重の収容壁が燃料処理部の重量を支えることができず、各収容壁が易変形部を起点にして変形される。これにより、燃料処理部の全ての荷重が燃料電池セルスタックに加わるので、燃料電池セルスタックに設けられた複数の積層部材をより密着させることができる。

【0017】

また、請求項４に記載のように、請求項３に記載の燃料電池モジュールにおいて、前記易変形部は、前記収容壁に形成されたビードであっても良い。

【0018】

この燃料電池モジュールによれば、収容壁に形成されたビードによって易変形部が構成されているので、このビードを起点にして収容壁を容易に変形させることができる。

【0019】

しかも、多重の収容壁に形成されたビードは、多重の収容壁の熱膨張差を吸収するベローズの機能も兼ねるので、多重の収容壁の熱膨張差による熱応力も緩和することができる。

【0020】

また、収容壁を湾曲又は屈曲させて形成したビードを用いるので、収容壁の一部を薄肉とするベローズと比べて、製造が容易であり、コストダウンすることができる。

【0021】

また、請求項５に記載のように、請求項４に記載の燃料電池モジュールにおいて、前記ビードは、前記収容壁の全周に亘って形成されていても良い。

【0022】

この燃料電池モジュールによれば、ビードは、収容壁の全周に亘って形成されている。したがって、高温運転時には、ビードを起点にして収容壁が全周に亘って変形されるので、燃料処理部の荷重を燃料電池セルスタックに均等に加えることができる。

【0023】

また、請求項６に記載のように、請求項４又は請求項５に記載の燃料電池モジュールにおいて、前記多重の収容壁の間には、前記酸化剤ガス又は前記燃料ガスが流れるガス流路が形成されていても良い。

【0024】

この燃料電池モジュールによれば、多重の収容壁の間の隙間は、酸化剤ガス又は燃料ガスが流れるガス流路として利用されているので、収容部の構成を簡素化することができる。

【0025】

また、請求項７に記載のように、請求項６に記載の燃料電池モジュールにおいて、前記ガス流路は、前記ビードが前記収容壁の周方向に沿って螺旋状に形成されることにより、螺旋状に形成されていても良い。

【0026】

この燃料電池モジュールによれば、ガス流路は、ビードが収容壁の周方向に沿って螺旋状に形成されることにより、螺旋状に形成されている。したがって、このガス流路を酸化剤ガス又は燃料ガスが螺旋状に流れるので、このガス流路を形成する多重の収容壁の温度分布を均一化することができる。これにより、燃料電池セルスタックが均一に保温されるので燃料電池セルスタックの性能を向上させることができると共に、多重の収容壁の熱膨張差を減少させることができる。

【0027】

また、請求項８に記載のように、請求項４〜請求項７のいずれか一項に記載の燃料電池モジュールにおいて、前記多重の収容壁のうち一の収容壁に形成された前記ビードと、前記多重の収容壁のうち他の収容壁に形成された前記ビードとは、前記収容壁の軸方向の同じ位置に形成されると共に、前記収容壁の径方向における同じ側に凸を成していても良い。

【0028】

この燃料電池モジュールによれば、一の収容壁に形成されたビードと、他の収容壁に形成されたビードとは、収容壁の軸方向の同じ位置に形成されると共に、収容壁の径方向における同じ側に凸を成している。したがって、燃料処理部の荷重を受けて各ビードが圧縮変形される場合でも、ビードと収容壁とが干渉したり、ビード同士が干渉したりすることを抑制することができる。これにより、多重の収容壁の間に形成されたガス流路が閉塞されることを抑制することができると共に、収容壁の圧縮変形が阻害されることも抑制することができる。

【0029】

また、請求項９に記載のように、請求項８に記載の燃料電池モジュールにおいて、前記収容部の内側には、前記改質部から前記燃料電池セルスタックに前記燃料ガスを供給する燃料ガス供給管が設けられ、前記燃料ガス供給管には、コルゲート管が用いられていても良い。

【0030】

この燃料電池モジュールによれば、収容部の内側に設けられた燃料ガス供給管には、コルゲート管が用いられている。したがって、ビードを起点にして多重の収容壁が変形され、燃料ガス供給管が曲げ変形される場合でも、燃料ガス供給管の潰れを抑制することができる。これにより、改質部から燃料電池セルスタックへの燃料ガスの供給を確保することができる。

【0031】

また、請求項１０に記載のように、請求項４〜請求項６のいずれか一項に記載の燃料電池モジュールにおいて、前記多重の収容壁は、前記収容壁の軸方向に延びる側壁部と、前記側壁部の上端部から前記側壁部の径方向内側に延びると共に前記ビードが形成された上壁部とを有し、前記多重の収容壁の一の上壁部に形成された前記ビードと、前記多重の収容壁の他の上壁部に形成された前記ビードとは、前記上壁部の径方向の同じ位置に形成されると共に、前記上壁部の厚さ方向の同じ側に凸を成していても良い。

【0032】

この燃料電池モジュールによれば、一の上壁部に形成されたビードと、他の上壁部に形成されたビードとは、上壁部の径方向の同じ位置に形成されると共に、上壁部の厚さ方向の同じ側に凸を成している。したがって、燃料処理部の荷重を受けて各ビードが曲げ変形される場合でも、ビードと上壁部とが干渉したり、ビード同士が干渉したりすることを抑制することができる。これにより、多重の収容壁の上壁部の間に形成されたガス流路が閉塞されることを抑制することができると共に、上壁部の変形が阻害されることも抑制することができる。

【0033】

また、請求項１１に記載のように、請求項３〜請求項１０のいずれか一項に記載の燃料電池モジュールにおいて、前記燃料処理部は、前記燃料電池セルスタックから排出されたスタック排ガスが燃焼されて燃焼排ガスが生成される燃焼部を有していても良い。

【0034】

この燃料電池モジュールによれば、燃料処理部は、気化部及び改質部に加えて燃焼部を有するので、この燃焼部が追加された分、燃料処理部の重量を増加させることができる。これにより、燃料電池セルスタックに対してより大きな荷重を加えることができる。

【0035】

また、請求項１２に記載のように、請求項１１に記載の燃料電池モジュールにおいて、前記気化部は、前記多重管構造体によって形成された多重の筒状壁を有すると共に、該多重の筒状壁の間に、前記燃焼排ガスが流れる燃焼排ガス流路、及び、前記燃焼排ガスとの熱交換により前記原燃料が気化されて前記原燃料ガスが生成される気化流路を有し、前記改質部は、前記気化部の下側に設けられると共に、前記多重管構造体によって形成された多重の筒状壁を有し、かつ、該多重の筒状壁の間に、前記燃焼排ガスが流れる燃焼排ガス流路、及び、前記気化流路と連通し前記燃焼排ガスの熱を利用して前記原燃料ガスが改質されて前記燃料ガスが生成される改質流路を有し、前記燃焼部は、前記多重管構造体における前記改質部と前記収容部との間の部分によって形成された周壁部を有すると共に、該周壁部の内側に、前記燃料電池セルスタックから排出された前記スタック排ガスが燃焼されて前記燃焼排ガスが生成される燃焼室を有していても良い。

【0036】

この燃料電池モジュールによれば、気化部及び改質部は、多重管構造体によって形成されることにより同軸上に設けられているので、燃料処理部を径方向に小型化することができる。また、気化部及び改質部は、多重の筒状壁を有する構成とされているので、気化部及び改質部の構造を簡素化できると共に、気化部及び改質部の組立が容易になる。これにより、コストダウンすることができる。

【0037】

さらに、燃焼部の周壁部も、多重管構造体における改質部と収容部との間の部分によって形成されているので、燃焼部の構造を簡素化でき、コストダウンすることができる。

【0038】

また、請求項１３に記載のように、請求項１２に記載の燃料電池モジュールにおいて、前記燃焼部は、前記燃料電池セルスタックの上面と対向して設けられると共に、前記周壁部と結合され、かつ、前記燃焼室を、前記スタック排ガスが供給される下側空間と、前記燃焼排ガスが生成される上側空間とに区画する隔壁部を有し、前記隔壁部は、前記燃料電池セルスタックの上にスペーサを介して積み重ねられていても良い。

【0039】

この燃料電池モジュールによれば、燃焼部には、燃焼室を、スタック排ガスが供給される下側空間と、燃焼排ガスが生成される上側空間とに区画する隔壁部が設けられている。したがって、この隔壁部により、スタック排ガスと燃焼排ガスが混合されることを抑制することができるので、スタック排ガスを安定して燃焼させることができる。

【0040】

また、この燃焼部に設けられた隔壁部は、周壁部と結合されると共に、燃料電池セルスタックの上にスペーサを介して積み重ねられている。したがって、多重管構造体によって形成された燃料処理部の荷重を、隔壁部及びスペーサを介して燃料電池セルスタックに加えることができるので、燃料処理部の荷重を燃料電池セルスタックへ効率良く伝達することができる。

【0041】

また、請求項１４に記載のように、請求項１３に記載の燃料電池モジュールにおいて、前記周壁部は、前記改質部を構成する筒状壁と前記収容部を構成する収容壁とを接続する多重の接続壁を有し、前記隔壁部は、前記多重の接続壁のうち内側の接続壁と結合され残余の接続壁とは結合されていなくても良い。

【0042】

この燃料電池モジュールによれば、隔壁部は、多重の接続壁のうち、内側の接続壁とは結合されているが、残余の接続壁とは結合されていない。したがって、多重の接続壁と接続された多重の収容壁に熱膨張差が生ずる場合でも、隔壁部を介して多重の収容壁の間で応力が伝達されることを抑制することができる。

【0043】

また、請求項１５に記載のように、請求項１３又は請求項１４に記載の燃料電池モジュールにおいて、前記隔壁部には、前記下側空間と前記上側空間とを連通するオリフィスが設けられ、前記スペーサは、前記隔壁部の下面に設けられ、前記オリフィスを中心に渦巻き放射状に配置された複数の旋回誘導板と、前記複数の旋回誘導板と前記燃料電池セルスタックとの間に介在されると共に、前記燃料電池セルスタックの上面を覆うクッション材とを有していても良い。

【0044】

この燃料電池モジュールによれば、オリフィスの入口の周囲には、オリフィスを中心に渦巻き放射状に配置された複数の旋回誘導板が設けられている。したがって、複数の旋回誘導板によりスタック排ガスのショートパスを抑制してスタック排ガスをオリフィスに誘導することができると共に、スタック排ガスに渦流を作り出すことができる。これにより、スタック排ガスに含まれる燃料極排ガス及び空気極排ガスの混合を促進することができるので、スタック排ガスの燃焼を安定させることができる。

【0045】

また、複数の旋回誘導板と燃料電池セルスタックとの間には、燃料電池セルスタックの上面を覆うクッション材が介在されている。したがって、このクッション材により複数の旋回誘導板からの荷重を分散させることができるので、燃料電池セルスタックの上面に局所的な荷重が加わることを抑制することができる。これにより、燃料電池セルスタックの破損を抑制することができる。

【0046】

また、請求項１６に記載のように、請求項１２に記載の燃料電池モジュールにおいて、前記燃焼部は、前記周壁部の内側に設けられると共に、前記燃料電池セルスタックから排出された燃料極排ガス及び空気極排ガスを混合して前記スタック排ガスを生成し、該スタック排ガスを燃焼させる混合燃焼器を有し、前記混合燃焼器は、前記周壁部と結合されると共に、前記燃料電池セルスタックの上に積み重ねられていても良い。

【0047】

この燃料電池モジュールによれば、燃焼部の周壁部の内側には、混合燃焼器が設けられている。したがって、この混合燃焼器により、燃料電池セルスタックから排出された燃料極排ガス及び空気極排ガスの混合を促進することができるので、この燃料極排ガス及び空気極排ガスが混合されて生成されたスタック排ガスの燃焼を安定させることができる。

【0048】

また、この混合燃焼器は、周壁部と結合されると共に、燃料電池セルスタックの上に積み重ねられている。したがって、多重管構造体によって形成された燃料処理部の荷重を、混合燃焼器を介して燃料電池セルスタックに加えることができるので、燃料処理部の荷重を燃料電池セルスタックへ効率良く伝達することができる。

【0049】

また、請求項１７に記載のように、請求項１６に記載の燃料電池モジュールにおいて、前記周壁部は、前記改質部を構成する筒状壁と前記収容部を構成する収容壁とを接続する多重の接続壁を有し、前記混合燃焼器は、前記多重の接続壁のうち内側の接続壁と結合され残余の接続壁とは結合されていなくても良い。

【0050】

この燃料電池モジュールによれば、混合燃焼器は、多重の接続壁のうち、内側の接続壁とは結合されているが、残余の接続壁とは結合されていない。したがって、多重の接続壁と接続された多重の収容壁に熱膨張差が生ずる場合でも、混合燃焼器を介して多重の収容壁の間で応力が伝達されることを抑制することができる。

【発明の効果】

【0051】

以上詳述したように、本発明の燃料電池モジュールによれば、コストアップを抑えつつ、燃料電池セルスタックに設けられた複数の積層部材の密着性を維持することができる。

【図面の簡単な説明】

【0052】

【図1】第一実施形態に係る燃料電池モジュールの縦断面図である。

【図2】図１の燃料電池モジュールの上部拡大図である。

【図3】図１の燃料電池モジュールの下部拡大図である。

【図4】図１の隔壁部及びガス整流部材を上側から見た分解斜視図である。

【図5】図１のガス整流部材の断面を含む斜視図である。

【図6】図１の隔壁部及びガス整流部材を下側から見た分解斜視図である。

【図7】図１の燃料電池モジュールの第一変形例を示す縦断面図である。

【図8】図１の燃料電池モジュールの第二変形例を示す縦断面図である。

【図9】図１の燃料電池モジュールの第三変形例を示す縦断面図である。

【図10】第二実施形態に係る燃料電池モジュールの縦断面図である。

【図11】図１０の燃料電池モジュールの下部拡大図である。

【図12】燃料電池セルスタックの変形例を示す斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0053】

［第一実施形態］
はじめに、本発明の第一実施形態について説明する。

【0054】

＜燃料電池モジュールＭ１＞
図１に示されるように、第一実施形態に係る燃料電池モジュールＭ１は、燃料電池セルスタック１０と、ベース部材２０と、多重管構造体３０と、断熱材１５０とを備える。

【0055】

＜燃料電池セルスタック１０＞
燃料電池セルスタック１０には、一例として、固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）が適用されている。この燃料電池セルスタック１０は、複数の平板形のセル１１を有している。この複数のセル１１は、本発明における「複数の積層部材」に相当し、鉛直方向に積層されている。

【0056】

各セル１１は、燃料極（アノード極）、電解質層、空気極（カソード極）を有する。各セル１１の燃料極には、燃料ガスが供給され、各セル１１の空気極には、酸化剤ガスが供給される。各セル１１は、酸化剤ガスと燃料ガスとの電気化学反応により発電すると共に、発電に伴い発熱する。

【0057】

この燃料電池セルスタック１０は、ベース部材２０の上に載置されている。ベース部材２０には、鉛直方向に貫通する導線挿通孔２１が形成されており、燃料電池セルスタック１０から延びる電力導線１２は、導線挿通孔２１に挿通されている。燃料電池セルスタック１０の中心部Ｃは、後述する多重管構造体３０の中心軸上に位置する。

【0058】

＜多重管構造体３０＞
多重管構造体３０は、複数（一例として六個）の管材３１〜３６によって構成されている。この複数の管材３１〜３６は、いずれも横断面が真円形状である円筒状であり、伝熱性の高い金属で形成されている。この複数の管材３１〜３６は、鉛直方向を軸方向として配置されている。

【0059】

第一乃至第三の管材３１〜３３は、同心状に配置されている。この第一乃至第三の管材３１〜３３は、多重管構造体３０の内側から外側に順に配置されている。第一及び第二の管材３１，３２は、燃料電池セルスタック１０の上方から多重管構造体３０の上端部に亘って設けられており、第三の管材３３は、第二の管材３２の上部に対応する長さで形成されている。

【0060】

第四の管材３４は、第二の管材３２の下方に設けられている。第五及び第六の管材３５，３６は、多重管構造体３０の高さ方向の中央部から下端部に亘って設けられている。第五の管材３５は、第二及び第四の管材３２，３４の外側に配置され、第六の管材３６は、第五の管材３５の外側に配置されている。

【0061】

多重管構造体３０の上壁部４１は、円板状に形成されており、第一及び第二の管材３１，３２の上端部は、上壁部４１の外周部に結合されている。第二の管材３２の下端部は、後述する隔壁部１０３を介して第四の管材３４の上端部に結合されており、第三の管材３３の上端部は、環状の連結壁部４２を介して第二の管材３２の上端部に結合されている。また、第五及び第六の管材３５，３６の上端部は、環状の連結壁部４３を介して第三の管材３３の下端部に結合されており、第四乃至第六の管材３４〜３６の下端部は、ベース部材２０の外周部に結合されている。

【0062】

この多重の管材３１〜３６によって構成された多重管構造体３０は、機能別には、燃料処理部５０及び収容部１２０を有する。燃料処理部５０は、燃料電池セルスタック１０の上側に設けられており、気化部６０と、改質部８０と、燃焼部１００とを有する。

【0063】

＜気化部６０＞
図２に示されるように、気化部６０は、本発明における「多重の筒状壁」に相当する三重の筒状壁６１〜６３を有する。この三重の筒状壁６１〜６３は、第一乃至第三の管材３１〜３３によって形成されており、多重管構造体３０の内側から外側に順に配置されている。

【0064】

この気化部６０を構成する三重の筒状壁６１〜６３は、互いの間に隙間を有している。内側の筒状壁６１の内側には、断熱空間６５が形成されており、三重の筒状壁６１〜６３の間には、内側から外側に順に燃焼排ガス流路６６及び気化流路６７が形成されている。燃焼排ガス流路６６には、多重管構造体３０の軸周りに螺旋状に延びる螺旋部材６９の上部が設けられている。内側から二番目の筒状壁６２には、多重管構造体３０の軸周りに螺旋状に延びる突条部７０が形成されており、気化流路６７は、この突条部７０により螺旋状に形成されている。

【0065】

燃焼排ガス流路６６の上端部には、ガス排出管１６６が接続されており、気化流路６７の上端部には、原燃料ガス供給管１６１が接続されている。ガス排出管１６６及び原燃料ガス供給管１６１は、多重管構造体３０の径方向外側に延びている。

【0066】

＜改質部８０＞
改質部８０は、上述の気化部６０の下側に設けられている。この改質部８０は、本発明における「多重の筒状壁」に相当する四重の筒状壁８１〜８４を有する。この四重の筒状壁８１〜８４は、第一の管材３１、第二の管材３２、第五の管材３５、及び、第六の管材３６によって形成されており、多重管構造体３０の内側から外側に順に配置されている。

【0067】

この改質部８０を構成する四重の筒状壁８１〜８４は、互いの間に隙間を有している。内側の筒状壁８１の内側には、断熱空間８５が形成されている。この断熱空間８５は、上述の気化部６０の断熱空間６５と連通されている。また、四重の筒状壁８１〜８４の間には、内側から外側に順に、燃焼排ガス流路８６、改質流路８７、及び、酸化剤ガス流路８８が形成されている。燃焼排ガス流路８６は、上述の気化部６０の燃焼排ガス流路６６と連通し、改質流路８７は、上述の気化部６０の気化流路６７と連通している。

【0068】

燃焼排ガス流路８６には、上述の螺旋部材６９の下部が設けられており、酸化剤ガス流路８８には、螺旋部材６９と同様の螺旋部材８９が設けられている。酸化剤ガス流路８８の上端部には、多重管構造体３０の径方向外側に延びる酸化剤ガス供給管１６４が接続されている。

【0069】

図２，図３に示されるように、改質流路８７には、この改質流路８７の全周に亘って改質触媒層９０が設けられている。この改質触媒層９０には、例えば、活性金属としてニッケル、ルテニウム、白金、ロジウム等の金属を担持した粒状触媒又はハニカム触媒等が用いられる。

【0070】

＜燃焼部１００＞
図３に示されるように、燃焼部１００は、上述の改質部８０の下方に設けられている。この燃焼部１００は、周壁部１０１と、テーパ部１０２と、隔壁部１０３とを有する。周壁部１０１は、多重管構造体３０における改質部８０と収容部１２０との間の部分によって形成されている。

【0071】

この周壁部１０１は、改質部８０を構成する四重の筒状壁８１〜８４のうち内側の筒状壁８１を除く残りの三重の筒状壁８２〜８４と、後述する収容部１２０を構成する三重の収容壁１２１〜１２３とを接続する三重の接続壁１１１〜１１３によって構成されている。この三重の接続壁１１１〜１１３は、本発明における「多重の接続壁」に相当する。内側の接続壁１１１は、第二及び第四の管材３２，３４によって形成され、中央の接続壁１１２は、第五の管材３５によって形成され、外側の接続壁１１３は、第六の管材３６によって形成されている。

【0072】

この周壁部１０１を構成する三重の接続壁１１１〜１１３において、内側の接続壁１１１と中央の接続壁１１２との間には、改質部８０の改質流路８７が延長して形成されており、中央の接続壁１１２と外側の接続壁１１３との間には、改質部８０の酸化剤ガス流路８８が延長して形成されている。この三重の接続壁１１１〜１１３によって構成された周壁部１０１の内側は、燃焼室１１６として形成されており、この燃焼室１１６は、後述する収容部１２０の内側に形成された収容室１２６と、上述の改質部８０の燃焼排ガス流路８６とに連通されている。

【0073】

テーパ部１０２は、上述の改質部８０を構成する四重の筒状壁８１〜８４のうち内側の筒状壁８１の下端部に形成されている。このテーパ部１０２は、改質部８０側から隔壁部１０３側に向けて突出すると共に、隔壁部１０３側から改質部８０側に向かうに従って拡径するテーパ状に形成されている。

【0074】

このテーパ部１０２の先端部には、点火電極１０４が設けられている。点火電極１０４は、テーパ部１０２の先端部（下端部）から燃焼室１１６内に突出されており、燃焼室１１６の中心部に配置されている。この点火電極１０４は、燃料電池セルスタック１０の上方に燃料電池セルスタック１０と離間して設けられている。上述の気化部６０及び改質部８０を構成する第一の管材３１の内側には、パイプ１０５が収容されており、このパイプ１０５の内側には、点火電極１０４と接続され碍子で絶縁された導電部１０６が挿入されている。

【0075】

隔壁部１０３は、周壁部１０１の内周面に沿って環状に形成されている。この隔壁部１０３は、燃焼室１１６を、スタック排ガスが供給される下側空間１１６Ａと、燃焼排ガスが生成される上側空間１１６Ｂとに区画している。この下側空間１１６Ａと上側空間１１６Ｂとは、後述するオリフィス部材１４２のオリフィス１４６を通じて連通されている。

【0076】

この隔壁部１０３は、三重の接続壁１１１〜１１３のうち内側の接続壁１１１（第二及び第四の管材３２，３４）と結合されているが、残余の接続壁１１２，１１３（第五及び第六の管材３５，３６）とは結合されていない。この隔壁部１０３は、点火電極１０４と燃料電池セルスタック１０との間に配置されると共に、燃料電池セルスタック１０の上面１０Ａと対向して設けられている。この隔壁部１０３には、ガス整流部材１４０が設けられている。

【0077】

ガス整流部材１４０は、円環板１４１と、オリフィス部材１４２と、パンチングメタル１４３とを有する（図４〜図６も参照）。円環板１４１は、鉛直方向を板厚方向として配置されており、オリフィス部材１４２は、逆さ円錐台状に形成され、円環板１４１の下面に一体に設けられている。オリフィス部材１４２は、底壁部を構成する対向壁部１４４と、周壁部を構成するテーパ部１４５とを有する。対向壁部１４４の中央部には、鉛直方向に貫通する一つのオリフィス１４６が形成されている。

【0078】

円環板１４１は、鉛直方向上側から隔壁部１０３に重ね合わされて接合されており、オリフィス部材１４２は、環状に形成された隔壁部１０３の内側を通じて隔壁部１０３よりも鉛直方向下側に突出している。対向壁部１４４は、燃料電池セルスタック１０の上面１０Ａと隙間を有して対向しており、この対向壁部１４４の周囲に形成されたテーパ部１４５は、燃料電池セルスタック１０の上面１０Ａから遠ざかるに従って拡径するテーパ状とされている。

【0079】

パンチングメタル１４３は、円形平板状に形成されており、鉛直方向下側から円環板１４１の中央部に重ね合わされて接合され、この円環板１４１の内孔を塞いでいる。パンチングメタル１４３は、パンチング加工されることにより形成された多数の噴出孔１４７を有している。

【0080】

また、隔壁部１０３の下面には、複数の旋回誘導板１４８が設けられている。複数の旋回誘導板１４８は、それぞれ湾曲して形成されており、オリフィス１４６の入口の周囲に設けられている。この複数の旋回誘導板１４８は、オリフィス１４６を中心に渦巻き放射状に配置されており、燃料電池セルスタック１０から排出されたスタック排ガスをオリフィス１４６に誘導する機能を有する。

【0081】

この燃焼部１００において、オリフィス１４６に流入したスタック排ガスは、パンチングメタル１４３に形成された多数の噴出孔１４７を通じて隔壁部１０３の上側に噴出され、隔壁部１０３の上側に噴出されたスタック排ガスは、点火電極１０４とパイプ１０５等との間に形成されるスパークによって点火される。

【0082】

また、この隔壁部１０３は、複数の旋回誘導板１４８及びクッション材１３を介して燃料電池セルスタック１０の上に積み重ねられている。クッション材１３は、燃料電池セルスタック１０の上面１０Ａを覆っており、複数の旋回誘導板１４８と燃料電池セルスタック１０との間に介在されている。このクッション材１３には、セラミック、アルミナ、ジルコニアなどの耐熱性の高い絶縁材料で形成されたものが用いられる。複数の旋回誘導板１４８及びクッション材１３は、本発明における「スペーサ」の一例である。

【0083】

＜収容部１２０＞
収容部１２０は、燃料処理部５０の下側に設けられており、多重管構造体３０の下部によって形成された三重の収容壁１２１〜１２３を有する。三重の収容壁１２１〜１２３は、本発明における「多重の収容壁」に相当し、多重管構造体３０の内側から外側に順に配置されている。この三重の収容壁１２１〜１２３は、第四乃至第六の管材３４〜３６によって構成されている。

【0084】

この収容部１２０の内側には、燃料電池セルスタック１０が収容された収容室１２６が形成されている。この収容部１２０を構成する三重の収容壁１２１〜１２３は、互いの間に隙間を有しており、この三重の収容壁１２１〜１２３の間には、本発明における「ガス流路」に相当する燃料ガス流路１２７及び予熱流路１２８が形成されている。

【0085】

燃料ガス流路１２７は、上述の改質流路８７と連通されており、予熱流路１２８は、上述の酸化剤ガス流路８８と連通されている。予熱流路１２８は、ベース部材２０に形成された流路２２を通じて燃料電池セルスタック１０の酸化剤ガス導入口と連通されており、同様に、燃料ガス流路１２７は、ベース部材２０に形成された流路（不図示）を通じて燃料電池セルスタック１０の燃料ガス導入口と連通されている。

【0086】

また、三重の収容壁１２１〜１２３には、本発明における「易変形部」に相当するビード１３１が形成されている。ビード１３１は、収容壁１２１〜１２３の軸方向の一部が湾曲されることにより形成されたものであり、より具体的には、収容壁１２１〜１２３の径方向内側に凸を成す断面湾曲状（断面円弧状）の突条部によって構成されている。

【0087】

第一実施形態において、ビード１３１は、突条部によって構成されることにより、収容壁１２１〜１２３の他の部位よりも収容部１２０の軸方向への圧縮変形が容易とされている。このビード１３１は、収容壁１２１〜１２３の周方向に沿って環状に延びることで、収容壁１２１〜１２３の全周に亘って形成されている。

【0088】

また、三重の収容壁１２１〜１２３のうち、一の収容壁に形成されたビード１３１と、他の収容壁に形成されたビード１３１とは、収容壁１２１〜１２３の軸方向の同じ位置に形成されると共に、収容壁１２１〜１２３の径方向における同じ側に凸を成している。

【0089】

つまり、各収容壁１２１〜１２３には、収容壁１２１〜１２３の軸方向に離間して一対のビード１３１が形成されている。そして、各収容壁１２１〜１２３の上側に形成された三つのビード１３１は、互いに収容壁１２１〜１２３の軸方向の同じ位置（同じ高さ）に形成されると共に、いずれも収容壁１２１〜１２３の径方向内側（収容部１２０の内側）に凸を成している。

【0090】

同様に、各収容壁１２１〜１２３の下側に形成された三つのビード１３１も、互いに収容壁１２１〜１２３の軸方向の同じ位置に形成されると共に、いずれも収容壁１２１〜１２３の径方向内側に凸を成している。

【0091】

このように、第一実施形態では、燃料電池セルスタック１０を収容する三重の収容壁１２１〜１２３にビード１３１が形成されている。そして、この燃料電池モジュールＭ１では、高温運転時に、燃料電池セルスタック１０の排熱で加熱されることにより軟化された三重の収容壁１２１〜１２３が燃料処理部５０の重量を支えることができず、収容壁１２１〜１２３がビード１３１を起点にして圧縮変形され、燃料処理部５０の全ての荷重が燃料電池セルスタック１０に加わるように各部の形状や材料等が設定されている。

【0092】

＜断熱材１５０＞
図１に示されるように、断熱材１５０は、円筒状の本体部１５１と、円盤状の上部１５２及び下部１５３とを有している。本体部１５１は、多重管構造体３０を外側から覆っており、上部１５２及び下部１５３は、多重管構造体３０を上側及び下側から覆っている。断熱材１５０の表面は、被覆シート１５４によって覆われている。

【0093】

次に、第一実施形態に係る燃料電池モジュールＭ１の動作について説明する。

【0094】

図２に示されるように、気化流路６７には、原燃料ガス供給管１６１を通じて原燃料１７１が供給される。この原燃料１７１としては、炭化水素燃料に改質用水が混合されたものが使用される。炭化水素燃料としては、例えば、都市ガスが好適に用いられるが、プロパンなどの炭化水素を主成分とするガスが用いられても良く、また、炭化水素系液体が用いられても良い。

【0095】

気化流路６７に原燃料１７１が供給されると、この原燃料１７１は、螺旋状に形成された気化流路６７を鉛直方向上側から下側へ流れる。このとき、気化部６０では、燃焼部１００（図３参照）から排出された燃焼排ガス１７６が燃焼排ガス流路６６を鉛直方向下側から上側に流れる。気化流路６７に隣接する燃焼排ガス流路６６に燃焼排ガス１７６が流れると、気化流路６７を流れる原燃料１７１と燃焼排ガス１７６との間で熱交換される。そして、気化流路６７では、原燃料１７１が気化されて原燃料ガス１７２が生成される。

【0096】

気化流路６７で気化された原燃料ガス１７２は、改質流路８７に流入する。改質部８０では、燃焼部１００（図３参照）から排出された燃焼排ガス１７６が燃焼排ガス流路８６を鉛直方向下側から上側に流れるので、改質流路８７を流れる原燃料ガス１７２と燃焼排ガス１７６との間で熱交換される。そして、改質流路８７では、燃焼排ガス１７６の熱を利用して改質触媒層９０により原燃料ガス１７２から燃料ガス１７３（改質ガス）が生成される。

【0097】

図３に示されるように、この改質流路８７にて生成された燃料ガス１７３は、収容部１２０に形成された燃料ガス流路１２７に流入する。そして、この燃料ガス１７３は、燃料ガス流路１２７を流れた後、ベース部材２０に形成された流路（不図示）を通じて燃料電池セルスタック１０の燃料ガス導入口に供給される。

【0098】

一方、このとき、図２に示される改質部８０では、酸化剤ガス供給管１６４を通じて酸化剤ガス流路８８に酸化剤ガス１７４が供給され、この酸化剤ガス１７４は、酸化剤ガス流路８８を鉛直方向上側から下側に流れる。図３に示されるように、酸化剤ガス流路８８を流れた酸化剤ガス１７４は、予熱流路１２８に流入し、この予熱流路１２８を鉛直方向上側から下側に流れる。

【0099】

この予熱流路１２８を流れる酸化剤ガス１７４は、燃料電池セルスタック１０の熱によって予熱される。そして、この予熱流路１２８にて予熱された酸化剤ガス１７４は、ベース部材２０に形成された流路２２を通じて燃料電池セルスタック１０の酸化剤ガス導入口に供給される。

【0100】

以上のようにして、燃料電池セルスタック１０の燃料ガス導入口に燃料ガス１７３が供給されると共に、燃料電池セルスタック１０の酸化剤ガス導入口に酸化剤ガス１７４が供給されると、燃料電池セルスタック１０では、各セル１１において、酸化剤ガス１７４と燃料ガス１７３との電気化学反応により発電する。また、各セル１１は、発電に伴い発熱する。

【0101】

燃料電池セルスタック１０の発電時に、燃料電池セルスタック１０からは、燃料極排ガス及び空気極排ガスを含むスタック排ガス１７５が燃焼室１１６のうちの下側空間１１６Ａに排出される。このスタック排ガス１７５は、複数の旋回誘導板１４８によってオリフィス１４６に誘導される。そして、スタック排ガス１７５は、オリフィス１４６に流入し混合される。

【0102】

オリフィス１４６にて混合されたスタック排ガス１７５は、パンチングメタル１４３に形成された多数の噴出孔１４７から噴出され、燃焼室１１６の上側空間１１６Ｂに供給される。この上側空間１１６Ｂに供給されたスタック排ガス１７５には、燃料電池セルスタック１０にて発電に供されなかった燃料ガス（改質ガス）及び酸化剤ガスが含まれており、この上側空間１１６Ｂに供給されたスタック排ガス１７５は、点火電極１０４とパイプ１０５等との間に形成されるスパークによって点火され燃焼される。

【0103】

そして、上側空間１１６Ｂにおいてスタック排ガス１７５が燃焼されると、上側空間１１６Ｂにて燃焼排ガス１７６が生成される。この上側空間１１６Ｂにて生成された燃焼排ガス１７６は、上側空間１１６Ｂから上方に排出され、テーパ部１０２に沿って改質部８０の燃焼排ガス流路８６に流入する。図２に示されるように、改質部８０の燃焼排ガス流路８６に流入した燃焼排ガス１７６は、改質部８０の燃焼排ガス流路８６、及び、気化部６０の燃焼排ガス流路６６を流れた後、ガス排出管１６６を通じて燃料電池モジュールＭ１の外部に排出される。

【0104】

また、図３に示されるように、このような高温運転時には、燃料電池セルスタック１０の排熱で三重の収容壁１２１〜１２３が加熱され、この三重の収容壁１２１〜１２３が軟化される。この軟化された三重の収容壁１２１〜１２３は、燃料処理部５０の重量を支えることができず、ビード１３１を起点にして圧縮変形される。そして、三重の収容壁１２１〜１２３がビード１３１を起点にして圧縮変形されることにより、燃料処理部５０の全ての荷重が燃料電池セルスタック１０に加わり、燃料電池セルスタック１０に設けられた複数のセル１１が密着される。

【0105】

次に、第一実施形態の作用及び効果について説明する。

【0106】

以上詳述したように、第一実施形態に係る燃料電池モジュールＭ１によれば、燃料電池セルスタック１０の上側には、気化部６０及び改質部８０を有する燃料処理部５０が設けられており、この燃料処理部５０の荷重は、燃料電池セルスタック１０に加えられる。したがって、一定の重量である燃料処理部５０の荷重が燃料電池セルスタック１０に加わるので、燃料電池セルスタック１０に設けられた複数のセル１１の密着性を維持することができる。これにより、例えば、セル１１の反りや、複数のセル１１間におけるガスのリークを抑制することができると共に、複数のセル１１の間の電気抵抗も低減することができる。

【0107】

しかも、複数のセル１１を密着させるための荷重を得るために、締結部材等を用いた専用の締結構造ではなく、気化部６０及び改質部８０を有する燃料処理部５０を利用しているので、コストアップを抑えることができる。

【0108】

また、燃料処理部５０は、鉛直方向を軸方向とする多重管構造体３０によって形成されている。したがって、燃料処理部５０の構造を簡素化することができるので、コストダウンできる。

【0109】

しかも、燃料処理部５０が金属製の多重管構造体３０によって形成されることにより、燃料処理部５０の重量の設定が容易になるので、多重管構造体３０の設計時に燃料電池セルスタック１０に加わる荷重を適切に設定することができる。

【0110】

また、多重管構造体３０は、円筒状に形成されており、燃料電池セルスタック１０の中心部Ｃは、多重管構造体３０の中心軸上に位置する。したがって、多重管構造体３０によって形成された燃料処理部５０から燃料電池セルスタック１０にバランス良く荷重を伝達することができる。これにより、複数のセル１１をバランスよく密着させることができる。

【0111】

また、燃料処理部５０の下側には、燃料電池セルスタック１０を収容する収容部１２０が設けられており、この収容部１２０を構成する三重の収容壁１２１〜１２３には、収容壁１２１〜１２３の他の部位よりも収容部１２０の軸方向への変形が容易であるビード１３１が形成されている。したがって、高温運転時には、燃料電池セルスタック１０の排熱で加熱されることにより軟化された三重の収容壁１２１〜１２３が燃料処理部５０の重量を支えることができず、各収容壁１２１〜１２３がビード１３１を起点にして圧縮変形される。これにより、燃料処理部５０の全ての荷重が燃料電池セルスタック１０に加わるので、複数のセル１１をより密着させることができる。

【0112】

また、収容壁１２１〜１２３を圧縮変形させるために、収容壁１２１〜１２３の軸方向の一部を湾曲させて形成したビード１３１を用いているので、このビード１３１を起点にして収容壁１２１〜１２３を容易に圧縮変形させることができる。

【0113】

しかも、三重の収容壁１２１〜１２３に形成されたビード１３１は、三重の収容壁１２１〜１２３の熱膨張差を吸収するベローズの機能も兼ねるので、三重の収容壁１２１〜１２３の熱膨張差による熱応力も緩和することができる。

【0114】

また、収容壁１２１〜１２３の軸方向の一部を湾曲させて形成したビード１３１を用いるので、収容壁１２１〜１２３の一部を薄肉とするベローズと比べて、製造が容易であり、コストダウンすることができる。

【0115】

また、ビード１３１は、収容壁１２１〜１２３の周方向に沿って環状に延びることで、収容壁１２１〜１２３の全周に亘って形成されている。したがって、高温運転時には、ビード１３１を起点にして収容壁１２１〜１２３が全周に亘って変形されるので、燃料処理部５０の荷重を燃料電池セルスタック１０に均等に加えることができる。

【0116】

また、三重の収容壁１２１〜１２３の間の隙間は、燃料ガスが流れる燃料ガス流路１２７、及び、酸化剤ガスが流れる予熱流路１２８として利用されているので、収容部１２０の構成を簡素化することができる。

【0117】

また、三重の収容壁１２１〜１２３のうち、一の収容壁に形成されたビード１３１と、他の収容壁に形成されたビード１３１とは、収容壁１２１〜１２３の軸方向の同じ位置に形成されると共に、収容壁１２１〜１２３の径方向における同じ側に凸を成している。したがって、燃料処理部５０の荷重を受けて各ビード１３１が圧縮変形される場合でも、ビード１３１と収容壁とが干渉したり、ビード１３１同士が干渉したりすることを抑制することができる。これにより、三重の収容壁１２１〜１２３の間に形成された燃料ガス流路１２７や予熱流路１２８が閉塞されることを抑制することができると共に、収容壁１２１〜１２３の圧縮変形が阻害されることも抑制することができる。

【0118】

また、ビード１３１は、収容部１２０の内側（径方向内側）に凸を成しているので、ビード１３１が収容部１２０の外側へ出っ張ることを抑制することができる。これにより、ビード１３１と他の部材との干渉を抑制することができると共に、燃料電池モジュールＭ１を径方向に小型化することができる。

【0119】

また、燃料処理部５０は、気化部６０及び改質部８０に加えて燃焼部１００を有するので、この燃焼部１００が追加された分、燃料処理部５０の重量を増加させることができる。これにより、燃料電池セルスタック１０に対してより大きな荷重を加えることができる。

【0120】

また、気化部６０及び改質部８０は、多重管構造体３０によって形成されることにより同軸上に設けられているので、燃料処理部５０を径方向に小型化することができる。また、気化部６０及び改質部８０は、多重の筒状壁を有する構成とされているので、気化部６０及び改質部８０の構造を簡素化できると共に、気化部６０及び改質部８０の組立が容易になる。これにより、コストダウンすることができる。

【0121】

さらに、燃焼部１００の周壁部１０１も、多重管構造体３０における改質部８０と収容部１２０との間の部分によって形成されているので、燃焼部１００の構造を簡素化でき、コストダウンすることができる。

【0122】

また、燃焼部１００には、燃焼室１１６を、スタック排ガスが供給される下側空間１１６Ａと、燃焼排ガスが生成される上側空間１１６Ｂとに区画する隔壁部１０３が設けられている。したがって、この隔壁部１０３により、スタック排ガスと燃焼排ガスが混合されることを抑制することができるので、スタック排ガスを安定して燃焼させることができる。

【0123】

また、この燃焼部１００に設けられた隔壁部１０３は、周壁部１０１と結合されると共に、複数の旋回誘導板１４８及びクッション材１３を介して燃料電池セルスタック１０の上に積み重ねられている。したがって、多重管構造体３０によって形成された燃料処理部５０の荷重を、隔壁部１０３、複数の旋回誘導板１４８、及び、クッション材１３を介して燃料電池セルスタック１０に加えることができるので、燃料処理部５０の荷重を燃料電池セルスタック１０へ効率良く伝達することができる。

【0124】

また、この燃焼部１００に設けられた隔壁部１０３は、三重の接続壁１１１〜１１３のうち、内側の接続壁１１１とは結合されているが、残余の接続壁１１２，１１３とは結合されていない。したがって、三重の接続壁１１１〜１１３と接続された三重の収容壁１２１〜１２３に熱膨張差が生ずる場合でも、隔壁部１０３を介して三重の収容壁１２１〜１２３の間で応力が伝達されることを抑制することができる。

【0125】

また、オリフィス１４６の入口の周囲には、オリフィス１４６を中心に渦巻き放射状に配置された複数の旋回誘導板１４８が設けられている。したがって、複数の旋回誘導板１４８によりスタック排ガス１７５のショートパスを抑制してスタック排ガスをオリフィス１４６に誘導することができると共に、スタック排ガスに渦流を作り出すことができる。これにより、スタック排ガスに含まれる燃料極排ガス及び空気極排ガスの混合を促進することができるので、スタック排ガスの燃焼を安定させることができる。

【0126】

また、複数の旋回誘導板１４８と燃料電池セルスタック１０との間には、燃料電池セルスタック１０の上面１０Ａを覆うクッション材１３が介在されている。したがって、このクッション材１３により複数の旋回誘導板１４８からの荷重を分散させることができるので、燃料電池セルスタック１０の上面１０Ａに局所的な荷重が加わることを抑制することができる。これにより、燃料電池セルスタック１０の破損を抑制することができる。

【0127】

また、クッション材１３は、絶縁材料で形成されている。したがって、燃料電池セルスタック１０に対して金属製の多重管構造体３０を絶縁することができるので、燃料電池セルスタック１０の電圧が低下することを抑制することができる。

【0128】

次に、第一実施形態の変形例について説明する。

【0129】

上述の第一実施形態において、ビード１３１は、収容壁１２１〜１２３の周方向に沿って環状に形成されているが、図７に示されるように、ビード１３１は、収容壁１２１〜１２３の周方向に沿って螺旋状に延びていても良い。なお、ビード１３１の先端部は、収容壁１２１〜１２３と接するだけで結合されない。

【0130】

このように、ビード１３１が螺旋状に形成されていても、ビード１３１が収容壁１２１〜１２３の全周に亘って形成されるので、高温運転時には、ビード１３１を起点にして収容壁１２１〜１２３が全周に亘って変形される。これにより、燃料処理部５０の荷重を燃料電池セルスタック１０に均等に加えることができる。

【0131】

また、図７に示されるように、中央及び外側の収容壁１２２，１２３のビード１３１が螺旋状に形成されていると、内側及び中央の収容壁１２１，１２２の間に形成された燃料ガス流路１２７、及び、中央及び外側の収容壁１２２，１２３の間に形成された予熱流路１２８が螺旋状に形成される。

【0132】

したがって、この燃料ガス流路１２７及び予熱流路１２８を燃料ガス及び酸化剤ガスがそれぞれ螺旋状に流れるので、この燃料ガス流路１２７及び予熱流路１２８を形成する三重の収容壁１２１〜１２３の温度分布を均一化することができる。これにより、燃料電池セルスタック１０が均一に保温されるので燃料電池セルスタック１０の性能を向上させることができると共に、三重の収容壁１２１〜１２３の熱膨張差を減少させることができる。

【0133】

また、上述の第一実施形態において、内側の収容壁１２１〜１２３に形成されたビード１３１は、収容壁１２１〜１２３の内側（径方向内側）に凸を成しているが、図８に示されるように、内側の収容壁１２１に形成されたビード１３１は、収容壁１２１の外側（径方向外側）に凸を成していても良い。そして、この内側の収容壁１２１に形成されたビード１３１と、中央の収容壁１２２に形成されたビード１３１とで燃料ガス流路１２７が螺旋状に形成されても良い。

【0134】

また、上述の第一実施形態において、収容部１２０は、三重の収容壁１２１〜１２３によって構成されているが、図９に示されるように、収容部１２０は、二重の収容壁１２１，１２２によって構成されていても良い。この二重の収容壁１２１，１２２は、本発明における「多重の収容壁」に相当する。

【0135】

また、収容部１２０が二重の収容壁１２１，１２２によって構成される場合に、収容部１２０の内側には、改質流路８７と燃料電池セルスタック１０の燃料ガス導入口とを連通し、改質部８０から燃料電池セルスタック１０に燃料ガスを供給する燃料ガス供給管１２９が設けられていても良い。この燃料ガス供給管１２９は、Ｌ字状に折り曲げられている。

【0136】

また、燃料ガス供給管１２９が用いられる場合に、この燃料ガス供給管１２９には、コルゲート加工（周方向に延びる凹凸を付加する加工）が施されたコルゲート管が用いられても良い。

【0137】

このように、収容部１２０の内側に設けられた燃料ガス供給管１２９にコルゲート管が用いられていると、ビード１３１を起点にして二重の収容壁１２１，１２２が圧縮変形され、燃料ガス供給管１２９が曲げ変形される場合でも、燃料ガス供給管１２９の潰れを抑制することができる。これにより、改質部８０から燃料電池セルスタック１０への燃料ガスの供給を確保することができる

【0138】

また、燃料ガス供給管１２９にコルゲート管が用いられることにより、燃料ガス供給管１２９が柔軟になるので、燃料ガス供給管１２９と燃料電池セルスタック１０との接続部に応力が集中することを抑制することができ、接続部の耐久性を確保することができる。

【0139】

また、上述の第一実施形態において、三重の収容壁１２１〜１２３には、それぞれ上下一対のビード１３１が形成されているが、三重の収容壁１２１〜１２３の各々に形成されるビード１３１の数は、いくつでも良い。

【0140】

また、上述の第一実施形態において、隔壁部１０３は、複数の旋回誘導板１４８及びクッション材１３を介して燃料電池セルスタック１０の上に積み重ねられているが、複数の旋回誘導板１４８及びクッション材１３以外のスペーサを介して燃料電池セルスタック１０の上に積み重ねられていても良い。

【0141】

［第二実施形態］
次に、本発明の第二実施形態について説明する。

【0142】

図１０に示される第二実施形態に係る燃料電池モジュールＭ２は、上述の第一実施形態に係る燃料電池モジュールＭ１（図１〜図３参照）に対し、次のように構造が変更されている。

【0143】

すなわち、図１１に示されるように、第二実施形態に係る燃料電池モジュールＭ２において、収容部１２０を構成する多重の収容壁１２１，１２２は、二重の側壁部２０１，２０２と、三重の上壁部２１１〜２１３とを有している。二重の側壁部２０１，２０２は、燃料処理部５０よりも大径とされており、収容壁１２１，１２２の軸方向に延びている。三重の上壁部２１１〜２１３は、二重の側壁部２０１，２０２の上端部から側壁部２０１，２０２の径方向内側に延びており、燃料処理部５０の下端部と接続されている。

【0144】

下側の上壁部２１１と中央の上壁部２１２との間には、燃料ガス流路１２７が形成されている。この燃料ガス流路１２７は、改質流路８７と連通されている。収容部１２０の内側には、燃料ガス供給管２２４が設けられており、燃料ガス流路１２７は、燃料ガス供給管２２４を通じて燃料電池セルスタック１０の燃料ガス導入口と連通されている。

【0145】

中央の上壁部２１２と上側の上壁部２１３との間、及び、内側の側壁部２０１と外側の側壁部２０２との間には、酸化剤ガスが流れる予熱流路１２８が形成されている。外側の側壁部２０２には、改質部８０に設けられた第一の酸化剤ガス供給管１６４（図１０参照）とは別に、第二の酸化剤ガス供給管１８４が接続されている。多重管構造体３０の底部は、二重の底壁部２２１，２２２によって構成されており、予熱流路１２８は、二重の底壁部２２１，２２２の間に形成された酸化剤ガス供給流路２２３を通じて燃料電池セルスタック１０の酸化剤ガス導入口と連通されている。

【0146】

各ビード１３１は、上壁部２１１〜２１３の径方向の一部が湾曲されることにより、上壁部２１１〜２１３に形成されている。各ビード１３１は、第一ビード１３１Ａ及び第二ビード１３１Ｂをそれぞれ有する断面波形状に形成されている。各第一ビード１３１Ａ及び第二ビード１３１Ｂは、三重の上壁部２１１〜２１３の周方向に沿って環状に延びている。三つの第一ビード１３１Ａは、上壁部２１１〜２１３の径方向の同じ位置に形成されると共に、上壁部２１１〜２１３の厚さ方向の同じ側（下側）に凸を成している。

【0147】

一方、各第二ビード１３１Ｂは、上側に凸を成している。上側の上壁部２１３において、第二ビード１３１Ｂは、第一ビード１３１Ａよりも上壁部２１３の径方向外側に形成されており、下側及び中央の上壁部２１１，２１２において、第二ビード１３１Ｂは、第一ビード１３１Ａよりも上壁部２１１，２１２の径方向内側に形成されている。

【0148】

下側及び中央の上壁部２１１，２１２に形成された二つの第二ビード１３１Ｂは、上壁部２１１，２１２の径方向の同じ位置に形成されると共に、上壁部２１１，２１２の厚さ方向の同じ側（上側）に凸を成している。三重の上壁部２１１〜２１３に形成された三つの第一ビード１３１Ａ同士、及び、下側及び中央の上壁部２１１，２１２に形成された二つのビード１３１同士は、本発明における「上壁部の径方向の同じ位置に形成されると共に、上壁部の厚さ方向の同じ側に凸を成すビード」にそれぞれ相当する。

【0149】

また、第二実施形態において、各ビード１３１は、突条部によって構成された第一ビード１３１Ａ及び第二ビード１３１Ｂを有することにより波形に形成されており、上壁部２１１〜２１３の他の部位よりも収容部１２０の軸方向への曲げ変形が容易とされている。各ビード１３１は、収容壁１２１〜１２３の周方向に沿って環状に延びることで、収容壁１２１〜１２３の全周に亘って形成されている。

【0150】

燃焼部１００は、混合燃焼器２３０を有する。混合燃焼器２３０は、フランジ部２３１と、円筒部２３２と、脚部２３３とを有する。フランジ部２３１は、円筒部２３２の上端部に形成されている。このフランジ部２３１は、三重の接続壁１１１〜１１３のうち内側の接続壁１１１と結合されているが、残余の接続壁１１２，１１３とは結合されていない。脚部２３３は、円筒部２３２の下端部に形成されている。このフランジ部２３１及び脚部２３３を有する混合燃焼器２３０の全体は、クッション材１３を介して燃料電池セルスタック１０の上に積み重ねられている。

【0151】

燃料電池セルスタック１０には、燃料極排ガスを排出するガス排出部１４と、空気極排ガスを排出するガス排出部（不図示）とが設けられている。燃料極排ガスを排出するガス排出部１４の出口は、円筒部２３２の内側に位置し、空気極排ガスを排出するガス排出部（不図示）の出口は、円筒部２３２の外側に位置する。

【0152】

混合燃焼器２３０の円筒部２３２には、多数の噴出孔２３４が形成されており、燃料電池セルスタック１０から排出された空気極排ガスは、多数の噴出孔２３４を通じて円筒部２３２の内側に噴出される。そして、円筒部２３２の内側では、多数の噴出孔２３４から噴出された空気極排ガスと、ガス排出部１４から排出された燃料極排ガスとが混合され、スタック排ガスが生成される。このスタック排ガスは、点火電極１０４とパイプ１０５等との間に形成されるスパークによって点火され、円筒部２３２の内側で燃焼される。

【0153】

この第二実施形態に係る燃料電池モジュールＭ２は、上記以外の構造については、第一実施形態に係る燃料電池モジュールＭ１（図１〜図３参照）と同様であり、第一実施形態に係る燃料電池モジュールＭ１と同様に動作する。

【0154】

なお、第二実施形態に係る燃料電池モジュールＭ２において、混合燃焼器２３０の代わりに、上述の第一実施形態に係る隔壁部１０３、ガス整流部材１４０、及び、複数の旋回誘導板１４８（図３参照）が適用されても良い。

【0155】

次に、第二実施形態の作用及び効果について説明する。

【0156】

以上詳述したように、第二実施形態に係る燃料電池モジュールＭ２によっても、第一実施形態と同様に、燃料電池セルスタック１０の上側には、気化部６０及び改質部８０を有する燃料処理部５０が設けられており、この燃料処理部５０の荷重は、燃料電池セルスタック１０に加えられる。したがって、一定の重量である燃料処理部５０の荷重が燃料電池セルスタック１０に加わるので、燃料電池セルスタック１０に設けられた複数のセル１１の密着性を維持することができる。

【0157】

しかも、複数のセル１１を密着させるための荷重を得るために、締結部材等を用いた専用の締結構造ではなく、気化部６０及び改質部８０を有する燃料処理部５０を利用しているので、コストアップを抑えることができる。

【0158】

また、収容部１２０を構成する多重の収容壁１２１，１２２の上壁部２１１〜２１３には、上壁部２１１〜２１３の他の部位よりも収容部１２０の軸方向への曲げ変形が容易であるビード１３１が形成されている。したがって、高温運転時には、燃料電池セルスタック１０の排熱で加熱されることにより軟化された三重の上壁部２１１〜２１３が燃料処理部５０の重量を支えることができず、各上壁部２１１〜２１３がビード１３１を起点にして曲げ変形される。これにより、燃料処理部５０の全ての荷重が燃料電池セルスタック１０に加わるので、複数のセル１１をより密着させることができる。

【0159】

また、上壁部２１１〜２１３を曲げ変形させるために、上壁部２１１〜２１３の径方向の一部を湾曲させて形成したビード１３１を用いているので、このビード１３１を起点にして上壁部２１１〜２１３を容易に曲げ変形させることができる。

【0160】

しかも、三重の上壁部２１１〜２１３に形成されたビード１３１は、二重の側壁部２０１，２０２の熱膨張差を吸収するベローズの機能も兼ねるので、二重の側壁部２０１，２０２の熱膨張差による熱応力も緩和することができる。

【0161】

また、多重の収容壁１２１，１２２の間の隙間は、燃料ガスが流れる燃料ガス流路１２７、及び、酸化剤ガスが流れる予熱流路１２８として利用されているので、収容部１２０の構成を簡素化することができる。

【0162】

また、三重の上壁部２１１〜２１３に形成された三つの第一ビード１３１Ａは、上壁部２１１〜２１３の径方向の同じ位置に形成されると共に、上壁部２１１〜２１３の厚さ方向の同じ側（下側）に凸を成している。したがって、燃料処理部５０の荷重を受けて各第一ビード１３１Ａが曲げ変形される場合でも、第一ビード１３１Ａと上壁部とが干渉したり、第一ビード１３１Ａ同士が干渉したりすることを抑制することができる。

【0163】

同様に、下側及び中央の上壁部２１１，２１２に形成された二つの第二ビード１３１Ｂも、上壁部２１１，２１２の径方向の同じ位置に形成されると共に、上壁部２１１，２１２の厚さ方向の同じ側（上側）に凸を成している。したがって、燃料処理部５０の荷重を受けて各第二ビード１３１Ｂが曲げ変形される場合でも、第二ビード１３１Ｂと上壁部とが干渉したり、第二ビード１３１Ｂ同士が干渉したりすることを抑制することができる。以上より、多重の収容壁１２１，１２２の上壁部２１１〜２１３の間に形成された燃料ガス流路１２７や予熱流路１２８が閉塞されることを抑制することができると共に、上壁部２１１〜２１３の変形が阻害されることも抑制することができる。

【0164】

また、燃焼部１００の周壁部１０１の内側には、混合燃焼器２３０が設けられている。したがって、この混合燃焼器２３０により、燃料電池セルスタック１０から排出された燃料極排ガス及び空気極排ガスの混合を促進することができるので、この燃料極排ガス及び空気極排ガスが混合されて生成されたスタック排ガスの燃焼を安定させることができる。

【0165】

また、この混合燃焼器２３０は、燃焼部１００の周壁部１０１と結合されると共に、クッション材１３を介して燃料電池セルスタック１０の上に積み重ねられている。したがって、多重管構造体３０によって形成された燃料処理部５０の荷重を、混合燃焼器２３０及びクッション材１３を介して燃料電池セルスタック１０に加えることができるので、燃料処理部５０の荷重を燃料電池セルスタック１０へ効率良く伝達することができる。

【0166】

また、混合燃焼器２３０は、三重の接続壁１１１〜１１３のうち、内側の接続壁１１１とは結合されているが、残余の接続壁１１２，１１３とは結合されていない。したがって、三重の接続壁１１１〜１１３と接続された多重の収容壁１２１，１２２（二重の側壁部２０１，２０２）に熱膨張差が生ずる場合でも、混合燃焼器２３０を介して多重の収容壁１２１，１２２の間で応力が伝達されることを抑制することができる。

【0167】

なお、第二実施形態に係る燃料電池モジュールＭ２において、上述の第一実施形態に係る燃料電池モジュールＭ１と同様の構造については、上述の第一実施形態に係る燃料電池モジュールＭ１と同様の作用及び効果を奏する。

【0168】

次に、上記各実施形態に共通の変形例について説明する。

【0169】

上記各実施形態において、気化部６０及び改質部８０を構成する複数の筒状壁６１〜６３，８１〜８４と、燃焼部１００の周壁部１０１を構成する複数の接続壁１１１〜１１３と、収容部１２０を構成する複数の収容壁１２１〜１２３とは、いずれも横断面が真円形状である円筒状に形成されているが、いずれも横断面が楕円形状である楕円筒状に形成されていても良い。

【0170】

また、気化部６０及び改質部８０を構成する複数の筒状壁６１〜６３，８１〜８４と、燃焼部１００の周壁部１０１を構成する複数の接続壁１１１〜１１３と、収容部１２０を構成する複数の収容壁１２１〜１２３とは、円筒状に形成されたものと、楕円筒状に形成されたものの両方を含んでいても良い。

【0171】

また、上記各実施形態において、気化部６０は、内側の筒状壁６１と中央の筒状壁６２との間に燃焼排ガス流路６６を有すると共に、中央の筒状壁６２と外側の筒状壁６３との間に気化流路６７を有するが、内側の筒状壁６１と中央の筒状壁６２との間に気化流路を有すると共に、中央の筒状壁６２と外側の筒状壁６３との間に燃焼排ガス流路を有していても良い。

【0172】

また、上記各実施形態において、気化部６０は、三重の筒状壁６１〜６３を有するが、外側の第六の管材３６が多重管構造体３０の上部にまで延長されることで、四重の筒状壁を有していても良い。また、この場合に、気化部６０を構成する四重の筒状壁の内側から外側に順に、断熱空間、燃焼排ガス流路、気化流路、及び、酸化剤ガス流路が形成されても良い。

【0173】

また、上記各実施形態において、燃料処理部５０は、気化部６０、改質部８０、及び、燃焼部１００を有するが、気化部６０の上方又は気化部６０の径方向外側に、酸化剤ガスが流れる酸化剤ガス流路と、燃焼排ガスが流れる燃焼排ガス流路とを有する熱交換部を有していても良い。

【0174】

また、上記各実施形態において、燃料電池セルスタック１０には、固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）が適用されているが、鉛直方向に積層された複数の積層部材を有するものであれば、その他の形式の燃料電池が適用されても良い。

【0175】

また、上記各実施形態において、複数のセル１１は、鉛直方向に積層されているが、図１２に示されるように、複数のセル１１は、水平方向（Ｘ方向）に積層されても良い。

【0176】

また、複数のセル１１が水平方向に積層される場合に、複数のセル１１によって構成されたセルスタック本体１５には、鉛直方向の上側及び下側から一対のマニホールド１６が積層されても良い。そして、燃料処理部５０（図３参照）の荷重がセルスタック本体１５及び一対のマニホールド１６の積層方向に作用しても良い。一対のマニホールド１６は、複数のセル１１に燃料ガス及び酸化剤ガスを分配する機能を有する。図１２に示される変形例において、セルスタック本体１５と、一対のマニホールド１６とは、本発明における「複数の積層部材」に相当する。

【0177】

このように、燃料処理部の荷重がセルスタック本体１５及び一対のマニホールド１６に作用されると、セルスタック本体１５及び一対のマニホールド１６の密着性を維持することができる。これにより、セルスタック本体１５とマニホールド１６との間のガスのリークを抑制することができる。

【0178】

特に、セル１１とマニホールド１６とは、材料が異なるため熱膨張差が生じやすいが、燃料処理部の荷重がセルスタック本体１５及び一対のマニホールド１６に作用することで、セルスタック本体１５とマニホールド１６との間のシール性を確保することができる。

【0179】

また、上記各実施形態において、燃料電池セルスタック１０は、本発明における「複数の部材」の一例として、複数のセル１１やマニホールド１６を有しているが、複数のセル１１やマニホールド１６以外に、例えば、集電板、エンドプレート、均熱板などの鉛直方向に積層された複数の積層部材を有していても良い。

【0180】

このような複数の積層部材であっても、一定の重量である燃料処理部５０の荷重が燃料電池セルスタック１０に加わることにより、複数の積層部材のシール性を向上させたり、複数の積層部材間の電気抵抗を低減させたりすることができる。

【0181】

また、上記各実施形態において、燃料処理部５０の荷重が複数のセル１１以外の積層部材を密着させるために利用される場合には、複数のセル１１が、例えば、円筒形や円筒平板形など平板形以外の形状とされても良い。

【0182】

また、上記各実施形態において、収容部１２０を構成する多重の収容壁には、本発明における「易変形部」の一例として、ビード１３１が形成されているが、収容壁の他の部位よりも収容部１２０の軸方向への変形が容易であれば、例えば薄肉部などビード以外の易変形部が形成されても良い。

【0183】

また、ビード１３１の断面形状は、好ましくは、湾曲状とされるが、屈曲状とされていても良い。

【0184】

また、上記複数の変形例のうち組み合わせ可能な変形例は、適宜、組み合わされて実施されても良い。

【0185】

以上、本発明の第一及び第二実施形態について説明したが、本発明は、上記に限定されるものでなく、上記以外にも、その主旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施可能であることは勿論である。

【符号の説明】

【0186】

Ｍ１，Ｍ２…燃料電池モジュール、Ｃ…中心部、１０…燃料電池セルスタック、１１…セル（積層部材の一例）、１３…クッション材（スペーサの一例）、１５…セルスタック本体、１６…マニホールド、２０…ベース部材、３０…多重管構造体、３１〜３６…管材、５０…燃料処理部、６０…気化部、６１〜６３…筒状壁、６６…燃焼排ガス流路、６７…気化流路、８０…改質部、８１〜８４…筒状壁、８６…燃焼排ガス流路、８７…改質流路、８８…酸化剤ガス流路、９０…改質触媒層、１００…燃焼部、１０１…周壁部、１０２…テーパ部、１０３…隔壁部、１０４…点火電極、１１１〜１１３…接続壁、１１６…燃焼室、１１６Ａ…下側空間、１１６Ｂ…上側空間、１２０…収容部、１２１〜１２３…収容壁、１２６…収容室、１２７…燃料ガス流路（ガス流路の一例）、１２８…予熱流路（ガス流路の一例）、１２９…燃料ガス供給管、１３１…ビード（易変形部の一例）、１３１Ａ…第一ビード、１３１Ｂ…第二ビード、１４０…ガス整流部材、１４２…オリフィス部材、１４３…パンチングメタル、１４６…オリフィス、１４７…噴出孔、１４８…旋回誘導板（スペーサの一例）、１５０…断熱材、１６１…原燃料ガス供給管、１６４…酸化剤ガス供給管、１６６…ガス排出管、１７１…原燃料、１７２…原燃料ガス、１７３…燃料ガス、１７４…酸化剤ガス、１７５…スタック排ガス、１７６…燃焼排ガス、１８４…酸化剤ガス供給管、２０１，２０２…側壁部、２１１〜２１３…上壁部、２３０…混合燃焼器

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】