JP2008171635A - 燃料電池 - Google Patents

Abstract

【課題】発電性能を向上させることが可能な燃料電池を提供する。
【解決手段】複数のチューブ型燃料電池セル及び該複数のチューブ型燃料電池セルを収容するケース部材を具備する燃料電池モジュールを、複数積層して構成される積層体と、該積層体を収容する外部ケース部材とを備え、ケース部材の正面並びに背面に、熱媒体用の開口部及び第１反応ガス用の開口部が備えられるとともに、ケース部材の側面に、第２反応ガス用の開口部が備えられ、ケース部材に、隣接する複数の燃料電池モジュールの間へ第２反応ガスが流入することを抑制する流入抑制手段が備えられる、燃料電池とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数のチューブ型の単セルを備える燃料電池モジュールを複数具備する、燃料電池に関する。

燃料電池は、電解質層（以下、「電解質膜」という。）と、電解質膜の両面側にそれぞれ配設される電極（アノード及びカソード）とを備える膜電極接合体（以下、「ＭＥＡ」という。）における電気化学反応により発生した電気エネルギーを、ＭＥＡの両側にそれぞれ配設される集電体を介して外部に取り出している。燃料電池の中でも、家庭用コージェネレーション・システムや自動車等に使用される固体高分子型燃料電池（以下、「ＰＥＦＣ」という。）は、低温領域での運転が可能である。また、ＰＥＦＣは、高いエネルギー変換効率を示し、起動時間が短く、かつシステムが小型軽量であることから、電気自動車の動力源や携帯用電源として注目されている。

単位体積当たりの発電量を向上させること等を目的として、近年、単セルが柱状のＰＥＦＣ（以下、「チューブ型ＰＥＦＣ」という。）に関する研究が進められている。チューブ型ＰＥＦＣの単セル（以下において、「チューブ型燃料電池セル」ということがある。）は、一般に、中空形状の電解質膜と当該電解質膜の内周面側及び外周面側にそれぞれ配設される触媒層とを備える中空形状のＭＥＡ、を備えている。そして、例えば、当該ＭＥＡの内周面側に水素含有ガスを、外周面側に酸素含有ガスをそれぞれ供給することにより電気化学反応を起こし、この電気化学反応により発生した電気エネルギーを、ＭＥＡの内周面側及び外周面側にそれぞれ配設される集電体を介して外部に取り出している。すなわち、チューブ型ＰＥＦＣでは、各チューブ型燃料電池セルに備えられるＭＥＡの内周面側に一方の反応ガス（例えば、水素含有ガス）を、外周面側に他方の反応ガス（例えば、酸素含有ガス）を供給することにより発電エネルギーを取り出すので、隣り合う２つのチューブ型燃料電池セルの外周面側に供給される反応ガスを同一とすることができる。したがって、チューブ型ＰＥＦＣによれば、従来の平板型ＰＥＦＣではガス遮蔽性能をも併せ持っていたセパレータが不要となるため、単セルの小型化を図ることが容易になる。

このようなチューブ型ＰＥＦＣに関する技術として、例えば、特許文献１には、中空電解質膜の内面及び外面に設けられた一対の電極、および前記一対の電極にそれぞれ接触する集電材を有するセルモジュールが２個以上集合したセルカートリッジを外装容器に収容してなる燃料電池に関する技術が開示されており、当該技術によれば、部品の交換及び修理を簡単に行うことが可能な燃料電池が提供される、としている。

特開２００５−３５３４９４号公報

しかし、特許文献１に開示されている燃料電池では、セルカートリッジ同士の密着性が低く、セルカートリッジ間に隙間が形成されるため、セルカートリッジの外側から供給されるガスが当該隙間を通り抜ける恐れがある。ガスが当該隙間を通り抜けると、セルカートリッジの内側へと供給されるガスの割合が低下するため、燃料電池の発電性能を向上させ難いという問題があった。

そこで本発明は、発電性能を向上させることが可能な燃料電池を提供することを課題とし、より詳細には、燃料電池モジュールの間を通り抜けるガスの流れを抑制することが可能な燃料電池を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明は以下の手段をとる。すなわち、
本発明は、複数のチューブ型燃料電池セル及び該複数のチューブ型燃料電池セルを収容するケース部材を具備する燃料電池モジュールを、複数積層して構成される積層体と、該積層体を収容する外部ケース部材とを備え、ケース部材の正面並びに背面に、熱媒体用の開口部及び第１反応ガス用の開口部が備えられるとともに、ケース部材の側面に、第２反応ガス用の開口部が備えられ、ケース部材に、隣接する複数の燃料電池モジュールの間へ第２反応ガスが流入することを抑制する流入抑制手段が備えられることを特徴とする、燃料電池である。

ここに、本発明において、「チューブ型燃料電池セル」とは、中空形状のイオン伝導体、イオン伝導体の内周面側に配設される中空形状の第１電極、及び、イオン伝導体の外周面側に配設される中空形状の第２電極を備える中空形状の構造体と、第１電極の内周面側に配設される第１集電体、及び、第２電極の外周面側に配設される第２集電体と、を具備する単セルを意味する。チューブ型燃料電池セルとしては、チューブ型ＰＥＦＣの単セルや、柱状の酸化物固体電解質型燃料電池（以下、「チューブ型ＳＯＦＣ」という。）の単セル等を例示することができる。さらに、本発明において、「ケース部材の正面」とは、ケース部材の外形が直方体である場合には、直方体の側面を除く二面の片面の外表面を意味し、「ケース部材の背面」とは、ケース部材の外形が直方体である場合には、上記二面から上記片面を除いた面の外表面を意味する。さらに、「熱媒体」とは、温熱媒体と、運転時におけるチューブ型燃料電池セルの温度上昇を抑制する等の目的で利用される冷熱媒体とを含む概念である。温熱媒体としては温水等を例示することができ、冷熱媒体としては冷却水のほか、ＬＬＣ（「ＬＬＣ」は株式会社デンソーの登録商標。以下同じ。）等を例示することができる。さらに、本発明において、「第１反応ガス」及び「第２反応ガス」とは、チューブ型燃料電池セルがチューブ型ＰＥＦＣの単セルである場合には、水素含有ガス及び酸素含有ガスの一方が第１反応ガスに相当し、他方が第２反応ガスに相当する。また、チューブ型燃料電池セルがチューブ型ＳＯＦＣの単セルである場合には、水素含有ガス等及び酸素含有ガスの一方が第１反応ガスに相当し、他方が第２反応ガスに相当する。

上記本発明において、流入抑制手段として、熱媒体用の開口部の周囲に配設されるガスケットと第１反応ガス用の開口部の周囲に配設されるガスケットとを連結して構成される連結ガスケットが備えられることが好ましい。

ここに、本発明の流入抑制手段として備えられる「連結ガスケット」は、熱媒体及び第１反応ガスのシール性を確保する機能に加え、流入抑制手段としての機能をも有する。

さらに、流入抑制手段として連結ガスケットが備えられる上記本発明において、熱媒体用の開口部及び第１反応ガス用の開口部が、ケース部材の長手方向一端側並びに他端側に備えられ、ケース部材の正面又は背面の長手方向一端側に備えられる連結ガスケットと、該連結ガスケットが備えられる上記正面又は上記背面の長手方向他端側に備えられる連結ガスケットとが、連結されていることが好ましい。

ここに、「ケース部材の長手方向」とは、ケース部材に収容されるチューブ型燃料電池セルの長手方向を意味する。さらに、「ケース部材の正面又は背面の長手方向一端側に備えられる連結ガスケット（以下、本段落において「第１連結ガスケット」ということがある。）と、該連結ガスケットが備えられる上記正面又は上記背面の長手方向他端側に備えられる連結ガスケット（以下、本段落において「第２連結ガスケット」ということがある。）とが、連結されている」とは、第１連結ガスケット及び第２連結ガスケットがケース部材の正面に、又は、第１連結ガスケット及び第２連結ガスケットがケース部材の背面に備えられ、第１連結ガスケットと第２連結ガスケットとの間を繋ぐことにより一体化されたガスケット（以下、「一体型ガスケット」ということがある。）が、ケース部材の正面又は背面に備えられることを意味する。本発明の「一体型ガスケット」は、連結ガスケットと同様に、熱媒体及び第１反応ガスのシール性を確保する機能に加え、流入抑制手段としての機能をも有する。本発明において、「第１連結ガスケット及び第２連結ガスケットがケース部材の正面に備えられる」とは、第１連結ガスケット及び第２連結ガスケットがケース部材正面の外表面に備えられることを意味し、「第１連結ガスケット及び第２連結ガスケットがケース部材の背面に備えられる」とは、第１連結ガスケット及び第２連結ガスケットがケース部材背面の外表面に備えられることを意味する。

上記本発明において、流入抑制手段として、ケース部材の背面に凸部が備えられるとともに、正面に凹部が備えられることが好ましい。

ここに、本発明において、ケース部材の背面に備えられる「凸部」の形態の具体例としては、凸部を構成すべき部材がケース部材と一体となるようにケース部材の背面へ取り付けられることによって凸部が構成される形態のほか、ケース部材の背面に凸部が備えられるようにケース部材自体が予め成形されている形態等を挙げることができる。さらに、本発明において、ケース部材の正面に備えられる「凹部」の形態の具体例としては、当該凹部を囲う凸部を構成すべき部材がケース部材と一体となるようにケース部材の正面へ取り付けられることによって凹部が構成される形態のほか、ケース部材の正面に凹部が備えられるようにケース部材自体が予め成形されている形態等を挙げることができる。

上記本発明において、ケース部材に、複数のチューブ型燃料電池セルの長手方向一端側を収容する第１端部ケース部材と、複数のチューブ型燃料電池セルの長手方向他端側を収容する第２端部ケース部材と、第１端部ケース部材及び第２端部ケース部材によって挟まれる複数のチューブ型燃料電池セルの部分を収容するケース本体と、が備えられ、熱媒体用の開口部及び第１反応ガス用の開口部が、第１端部ケース部材並びに第２端部ケース部材に備えられ、第１端部ケース部材及び第２端部ケース部材のそれぞれに、流入抑制手段として、熱媒体用の開口部の周囲に配設されるガスケットと第１反応ガス用の開口部の周囲に配設されるガスケットとを連結して構成される連結ガスケットが備えられるとともに、流入抑制手段として、ケース部材の背面に凸部が備えられるとともに、ケース部材の正面に凹部が備えられることが好ましい。

ここに、「第１端部ケース部材及び第２端部ケース部材によって挟まれる複数のチューブ型燃料電池セルの部分を収容するケース本体」とは、第１端部ケース部材に収容される複数のチューブ型燃料電池セルの長手方向一端側、及び、第２端部ケース部材に収容される複数のチューブ型燃料電池セルの長手方向他端側を除く、複数のチューブ型燃料電池セルの部位を収容する部材が、ケース本体であることを意味する。さらに、「流入抑制手段として、ケース部材の背面に凸部が備えられるとともに、ケース部材の正面に凹部が備えられる」とは、ケース部材を構成する、ケース本体、第１端部ケース部材、及び、第２端部ケース部材の１以上の部材の背面に凸部が備えられ、凸部が備えられる部材の正面に凹部が備えられることを意味する。すなわち、ケース本体の背面、第１端部ケース部材の背面、及び、第２端部ケース部材の背面に、凸部が備えられる場合には、ケース本体の正面、第１端部ケース部材の正面、及び、第２端部ケース部材の正面に、凹部が備えられることを意味する。ケース本体の背面にのみ凸部が備えられる場合には、ケース本体の正面にのみ凹部が備えられる等、他の形態においても以下同様である。

第１端部ケース部材及び第２端部ケース部材に連結ガスケットが備えられるとともに、ケース本体の背面に凸部がケース本体の正面に凹部が備えられる上記本発明において、連結ガスケットが、前記第１端部ケース部材の前記正面及び前記第２端部ケース部材の前記正面にそれぞれ備えられることが好ましい。

本発明によれば、ケース部材に流入抑制手段が備えられるので、隣接する複数の燃料電池モジュール間への第２反応ガスの流入が抑制される。それゆえ、燃料電池モジュールの外側から供給される第２反応ガスがケース部材の内側へと供給されやすくなるため、本発明によれば、発電性能を向上させることが可能な燃料電池を提供できる。

本発明において、流入抑制手段として連結ガスケットが備えられることにより、熱媒体用開口部の周囲に配設されるガスケットと第１反応ガス用開口部の周囲に配設されるガスケットとの間を第２反応ガスが通り抜け難い形態とすることができる。加えて、従来は２部材であったガスケットを連結して１部材の連結ガスケットとすることにより、部品点数を削減することができるので、燃料電池の生産性を向上させることができる。

本発明において、流入抑制手段として一体型ガスケットが備えられることにより、より一層、第２反応ガスが通り抜け難い形態とすることができる。加えて、連結ガスケットを一体化して１部材の一体型ガスケットとすることにより、部品点数を削減することができるので、燃料電池の生産性をより一層向上させることができる。

本発明において、流入抑制手段としてケース部材に凸部及び凹部が備えられることにより、隣接する一の燃料電池モジュールの凸部と他の燃料電池モジュールの凹部とを嵌め合わせることができ、これによって、隣接する燃料電池モジュール間に隙間が形成され難い形態とすることができる。それゆえ、かかる形態とすることにより、隣接する燃料電池モジュール間への第２反応ガスの流入を抑制することができる。加えて、上記凸部及び凹部を嵌め合わせることにより、隣接する一の燃料電池モジュールと他の燃料電池モジュールとを積層することができるので、複数の燃料電池モジュールの位置決めが容易になる。したがって、かかる形態とすることにより、燃料電池の生産性を向上させることができる。

本発明において、第１端部ケース部材及び第２端部ケース部材に連結ガスケットが備えられるとともに、ケース本体に凸部及び凹部が備えられることにより、隣接する燃料電池モジュール間に隙間が形成され難い形態とすることができる。加えて、連結ガスケットが、第１端部ケース部材及び第２端部ケース部材にのみ備えられる形態とすることができるので、熱媒体及び第１反応ガスのシール性を向上させることも可能になる。

本発明において、第１端部ケース部材及び第２端部ケース部材の正面に連結ガスケットが備えられるとともに、ケース本体の正面に凹部が備えられることにより、隣接する燃料電池モジュール間に隙間がより一層形成され難い形態とすることができる。

図面を参照しつつ、本発明の燃料電池モジュール及び燃料電池について、説明する。図示する形態は、あくまでも本発明の形態例であり、本発明の燃料電池モジュール及び燃料電池は図示の形態に限定されるものではない。以下の説明では、ケース部材にチューブ型ＰＥＦＣの単セルが複数収容される形態を例示するが、本発明は当該形態に限定されるものではなく、例えば、ケース部材に、チューブ型ＳＯＦＣの単セルが複数収容される形態とすることも可能である。また、以下の説明では、チューブ型燃料電池セルに備えられる中空形状のＭＥＡの外周面側へ酸素含有ガス（以下、「空気」という。）が供給されるとともに、同ＭＥＡの内周面側へ水素含有ガス（以下、「水素」という。）が供給され、チューブ型燃料電池セルに冷媒が供給される形態を例示するが、本発明は当該形態に限定されるものではない。チューブ型燃料電池セルには、中空形状のＭＥＡの外周面側へ水素を供給し、同ＭＥＡの内周面側へ空気を供給することも可能であり、寒冷地等で使用される場合には、例えば始動時に、冷媒に代えて温水等の温熱媒体を供給することもできる。また、以下の説明において、「正面に凸部／凹部が備えられる」とは、正面の外表面に凸部／凹部が備えられることを意味し、「背面に凸部／凹部が備えられる」とは、背面の外表面に凸部／凹部が備えられることを意味する。

１．第１実施形態
図１は、第１実施形態にかかる本発明の燃料電池に備えられる燃料電池モジュールの形態例を概略的に示す正面図である。図１の紙面上下方向がケース部材の長手方向、図１の紙面左右方向がケース部材の幅方向である。図２は、第１実施形態にかかる本発明の燃料電池に備えられる燃料電池モジュールの形態例を概略的に示す側面図である。図２の紙面上下方向がケース部材の長手方向であり、図２の紙面右側がケース部材の正面側、同左側がケース部材の背面側である。図３は、第１実施形態にかかる本発明の燃料電池に備えられる燃料電池モジュールの形態例を概略的に示す平面図であり、図３の紙面下側がケース部材の正面側、同上側がケース部材の背面側である。図４は、図１のＩＶ−ＩＶ断面を示す図であり、燃料電池モジュールの積層時に隣り合う他の燃料電池モジュールの一部断面とともに、間隔を空けて示している。図４の紙面奥／手前方向が、ケース部材の長手方向である。図５は、図１にＡで示す領域のＶ−Ｖ断面を示す図であり、燃料電池モジュールの積層時に隣り合う他の燃料電池モジュールの一部断面とともに、間隔を空けて示している。図５の紙面上下方向がケース部材の長手方向であり、図５の紙面右側がケース部材の正面側、同左側がケース部材の背面側である。図６は、図１にＡで示す領域のＶＩ−ＶＩ断面を示す図であり、燃料電池モジュールの積層時に隣り合う他の燃料電池モジュールの一部断面とともに、間隔を空けて示している。図６の紙面上下方向がケース部材の長手方向であり、図６の紙面右側がケース部材の正面側、同左側がケース部材の背面側である。図７は、第１実施形態にかかる本発明の燃料電池の形態例を示す側面図であり、積層体と、冷媒用配管及び水素用配管と、エンドプレートと、電極素子との配置を概略的に示している。図７の直線矢印は、重力方向を示している。図８は、第１実施形態にかかる本発明の燃料電池の形態例を示す平面図であり、積層体と、冷媒用配管及び水素用配管と、電極素子と、外部ケース部材との配置を概略的に示している。図８の点線矢印は、空気の流れ方向を示している。以下、図１〜図８を参照しつつ、第１実施形態にかかる本発明の燃料電池について具体的に説明する。

図１に示すように、第１実施形態にかかる本発明の燃料電池に備えられる燃料電池モジュール１００（以下、単に「燃料電池モジュール１００」という。）は、ケース本体１ｘ、第１端部ケース部材１ｙ、及び、第２端部ケース部材１ｚを有するケース部材１を備える。当該ケース部材１に、複数のチューブ型燃料電池セル２、２、…（以下、単に「セル２、２、…」という。）、及び、複数の外部集電体７、７、…が収容され、セル２、２、…、及び、外部集電体７、７、…の長手方向中央部はケース本体１ｘに、同長手方向一端側は第１端部ケース部材１ｙに、同長手方向他端側は第２端部ケース部材１ｚに、それぞれ収容されている。ケース本体１ｘには凸部３、３が備えられ、当該凸部３、３が、第１端部ケース部材１ｙ及び第２端部ケース部材１ｚに備えられる開口部４、４とそれぞれ嵌め合わされることにより、ケース本体１ｘ及び第１端部ケース部材１ｙ、並びに、ケース本体１ｘ及び第２端部ケース部材１ｚが連結されている。第１端部ケース部材１ｙには、冷媒用マニホールドの開口部５及び水素用マニホールドの開口部６（以下、第１端部ケース部材１ｙに備えられる開口部５及び開口部６を、「開口部５ｙ」及び「開口部６ｙ」という。）が備えられ、開口部５ｙ及び開口部６ｙの周囲に備えられる溝１２に、冷媒及び水素のシール部材として機能するとともに流入抑制手段としても機能する連結ガスケット８（以下、「連結ガスケット８ｙ」という。）が配設されている。一方、第２端部ケース部材１ｚにも、冷媒用マニホールドの開口部５及び水素用マニホールドの開口部６（以下、第２端部ケース部材１ｚに備えられる開口部５及び開口部６を、「開口部５ｚ」及び「開口部６ｚ」という。）が備えられ、開口部５ｚ及び開口部６ｚの周囲に備えられる溝１２に、冷媒及び水素のシール部材として機能するとともに流入抑制手段としても機能する連結ガスケット８（以下、「連結ガスケット８ｚ」という。）が配設されている。他方、図１、図５、及び、図６に示すように、第１端部ケース部材１ｙの正面のケース本体１ｘ側部位、ケース本体１ｘの正面、及び、第２端部ケース部材１ｚの正面のケース本体１ｘ側部位に、冷媒及び水素のシール部材として機能するとともに流入抑制手段として機能する凹部９（以下、第１端部ケース部材１ｙに備えられる凹部９を「凹部９ｙ」、ケース本体１ｘに備えられる凹部９を「凹部９ｘ」、第２端部ケース部材１ｚに備えられる凹部９を「凹部９ｚ」という。）が備えられている。

図２に示すように、ケース本体１ｘの側面には、空気を流入させ得る開口部１１、１１、…が備えられ、燃料電池モジュール１００の運転時には、当該開口部１１、１１、…から、ケース部材１に収容された複数のセル２、２、…の外周面へと空気が供給される。また、図２及び図３に示すように、第１端部ケース部材１ｙ背面の幅方向両端部、ケース本体１ｘ背面の幅方向両端部、及び、第２端部ケース部材１ｚ背面の幅方向両端部に、流入抑制手段として機能する凸部１０、１０（以下、第１端部ケース部材１ｙに備えられる凸部１０、１０を「凸部１０ｙ、１０ｙ」、ケース本体１ｘに備えられる凸部１０、１０を「凸部１０ｘ、１０ｘ」、第２端部ケース部材１ｚに備えられる凸部１０、１０を「凸部１０ｚ、１０ｚ」という。）が備えられている。

図４に示すように、ケース部材１に収容される複数のセル２、２、…は、ケース部材１と複数の外部集電体７、７、…とによって狭持される形態で配設され、２列に配置されたセル２、２、…、及び、当該２列に配置されたセル２、２、…の間に配置された外部集電体７、７、…を備える２個のモジュールユニット１３、１３が、ケース部材１を構成する隔壁１ａによって隔離される形態で収容されている。そして、外部集電体７、７、…の内部には、冷媒流路が備えられている。ここで、図４にセル２、２、…及び外部集電体７、７、…の断面が示されている燃料電池モジュール１００を「燃料電池モジュール１００ａ」、燃料電池モジュール１００ａの上方に配置され当該燃料電池モジュール１００ａと隣接する燃料電池モジュール１００を「燃料電池モジュール１００ｂ」、及び、燃料電池モジュール１００ａの下方に配置され当該燃料電池モジュール１００ａと隣接する燃料電池モジュール１００を「燃料電池モジュール１００ｃ」とする。燃料電池モジュール１００ａ、１００ｂ、及び、１００ｃを積層して積層体２００を作製する際には、図４及び図５に示すように、燃料電池モジュール１００ｂを構成する第１端部ケース部材１ｙの正面に備えられる凹部９ｙ、９ｙと、燃料電池モジュール１００ａを構成する第１端部ケース部材１ｙの背面に備えられる凸部１０ｙ、１０ｙとが噛み合い、燃料電池モジュール１００ａを構成する第１端部ケース部材１ｙの正面に備えられる凹部９ｙ、９ｙと、燃料電池モジュール１００ｃを構成する第１端部ケース部材１ｙの背面に備えられる凸部１０ｙ、１０ｙとが噛み合う。このような形態で積層体２００が作製されることにより、燃料電池モジュール１００ａと燃料電池モジュール１００ｂとの間、及び、燃料電池モジュール１００ａと燃料電池モジュール１００ｃとの間に隙間が形成され難い形態とすることができるので、燃料電池モジュール１００ａ、１００ｂ、１００ｃの外側から供給される空気が当該隙間へ流入することを防止できる。したがって、燃料電池モジュール１００を積層して構成される積層体２００を備える本発明の燃料電池によれば、ケース部材１の側面からケース部材１の内側へと流入する空気の割合を増加させることができるので、燃料電池の発電性能を向上させることができる。

さらに、ケース部材１の正面に凹部９が備えられるとともに、ケース部材１の背面に凸部１０、１０が備えられる形態の燃料電池モジュール１００によれば、積層体２００を作製する際に、隣接する燃料電池モジュール１００、１００、…の凸部１０、１０、…と凹部９、９、…とをそれぞれ噛み合わせることにより、各燃料電池モジュール１００、１００、…を容易に位置決めすることができる。したがって、燃料電池モジュール１００を備える本発明の燃料電池によれば、生産性を向上させることができる。さらに、このようにして各燃料電池モジュール１００、１００、…が容易に位置決めされることにより、例えば、隣接する一の燃料電池モジュール１００に備えられる冷媒用マニホールドの開口部５、５及び水素用マニホールドの開口部６、６と、他の燃料電池モジュール１００に備えられる冷媒用マニホールドの開口部５、５及び水素用マニホールドの開口部６、６との位置を合わせることが容易になる。隣接する燃料電池モジュール１００、１００の冷媒用マニホールドの開口部５、５、…、及び、水素用マニホールドの開口部６、６、…の位置がずれない形態で燃料電池モジュール１００、１００が積層されることにより、冷媒及び水素がケース部材１、１の内側へ供給されやすい形態とすることができる。それゆえ、ケース部材１に流入抑制手段として機能する凸部１０、１０及び凹部９が備えられる燃料電池モジュール１００によれば、発電性能をより一層向上させることができる。

図５及び図６を参照しつつ、第１実施形態にかかる本発明の燃料電池について、さらに説明する。以下の説明において、図５及び図６に、ケース部材１の断面及びケース部材１に収容される外部集電体７、７又はセル２、２、…の断面が示される燃料電池モジュール１００を「燃料電池モジュール１００ａ」、当該燃料電池モジュール１００ａの左側にケース部材１の断面及びガスケット３５の断面のみが示される燃料電池モジュール１００を「燃料電池モジュール１００ｂ」、燃料電池モジュール１００ａの右側にケース部材１の断面のみが示される燃料電池モジュール１００を「燃料電池モジュール１００ｃ」ということがある。

図５及び図６に示すように、燃料電池モジュール１００に備えられるケース本体１ｘ、第１端部ケース部材１ｙ、及び、第２端部ケース部材１ｚの正面に、凹部９ｙ、９ｘ、及び、９ｚが備えられ、ケース本体１ｘ、第１端部ケース部材１ｙ、及び、第２端部ケース部材１ｚの背面に、凸部１０ｙ、１０ｘ、及び、１０ｚが備えられる。それゆえ、燃料電池モジュール１００ａ、１００ｂ、及び、１００ｃを積層して積層体２００を作製する際には、燃料電池モジュール１００ｂの第１端部ケース部材１ｙ、ケース本体１ｘ、及び、第２端部ケース部材１ｚの正面にそれぞれ備えられる凹部９ｙ、９ｘ、及び、９ｚと、燃料電池モジュール１００ａの第１端部ケース部材１ｙ、ケース本体１ｘ、及び、第２端部ケース部材１ｚの背面にそれぞれ備えられる凸部１０ｙ、１０ｘ、及び、１０ｚとが噛み合う。そして、燃料電池モジュール１００ａの第１端部ケース部材１ｙ、ケース本体１ｘ、及び、第２端部ケース部材１ｚの正面にそれぞれ備えられる凹部９ｙ、９ｘ、及び、９ｚと、燃料電池モジュール１００ｃの第１端部ケース部材１ｙ、ケース本体１ｘ、及び、第２端部ケース部材１ｚの背面にそれぞれ備えられる凸部１０ｙ、１０ｘ、及び、１０ｚとが噛み合う。それゆえ、このようにして作製される積層体２００を備える本発明の燃料電池によれば、ケース部材１の側面からケース部材１の内側へと流入する空気の割合を増加することができるので、燃料電池の発電性能を向上することができるほか、燃料電池モジュール１００、１００、…の位置決めが容易になるので、生産性を向上させることができる。

図７及び図８に示すように、本発明の燃料電池１０００は、電気的に直列に接続された複数の燃料電池モジュール１００、１００、…と、マニホールド一体型エンドプレート５０５（以下、「マニホールド５０５」という。）及びエンドプレート５０６と、電極素子６０１、６０２と、を備え、マニホールド５０５には、冷媒用配管５０１、５０２、及び、水素用配管５０３、５０４が接続されている。そして、複数の燃料電池モジュール１００、１００、…の積層方向両端側から、圧力付与手段（不図示）によって、燃料電池モジュール間の接触抵抗を低減させ得る圧力が付与されている。燃料電池１０００では、水素用配管５０３を介して供給された水素が、マニホールド５０５を介して、燃料電池モジュール１００、１００、…へと供給され、発電に利用される。そして、燃料電池モジュール１００、１００、…から排出された水素は、マニホールド５０５、及び、水素用配管５０４を介して回収される。一方、冷媒用配管５０１を介して供給された冷媒は、マニホールド５０５を介して燃料電池モジュール１００、１００、…へと供給され、燃料電池モジュール１００、１００、…から排出された冷媒は、マニホールド５０５、及び、冷媒用配管５０２を介して回収される。そして、電気的に直列に接続された燃料電池モジュール１００、１００、…の最も外側（図７及び図８の紙面左側）に位置する燃料電池モジュール１００に備えられる外部集電部材（不図示）と電極素子６０１とが接続され、電極素子６０１が接続された上記燃料電池モジュール１００と反対側の最も外側（図７及び図８の紙面右側）に位置する燃料電池モジュール１００に備えられる内部集電部材（不図示）と、電極素子６０２とが接続されている。したがって、燃料電池１０００によれば、電極素子６０１及び電極素子６０２を介して電気エネルギーを取り出すことができる。

図８に示すように、燃料電池１０００は、外部ケース部材７００を備え、当該外部ケース部材７００に、図７で示した各部材が収容される。外部ケース部材７００には、塵や埃等を排除可能であるとともに空気を透過可能な透過膜７０１、７０１、…を配置可能な開口部が備えられ、透過膜７０１、７０１、…を透過した空気が、燃料電池モジュール１００、１００、…へと供給される。このように、燃料電池１０００には、隣接する燃料電池モジュール１００、１００、…の間へ空気が流入し難い形態とすることで発電性能を向上させることが可能であるとともに、積層体２００を作製する際に位置決めを行い易い形態の燃料電池モジュール１００、１００、…が備えられている。したがって、本発明によれば、発電性能及び生産性を向上させることが可能な燃料電池１０００を提供できる。

なお、本発明の燃料電池に関する上記説明では、燃料電池モジュール１００、１００、…が一列に積層される形態を例示したが、本発明の燃料電池は当該形態に限定されるものではなく、電気的に直列に接続される形態で、２列以上に積層することも可能である。

また、本発明の燃料電池に関する上記説明では、マニホールド一体型エンドプレートが備えられる形態を例示したが、本発明の燃料電池は当該形態に限定されるものではなく、マニホールドとエンドプレートとが別体に構成され、冷媒及び水素が互いに流入・流出可能なように連結される形態のマニホールド及びエンドプレートが備えられる形態とすることも可能である。

２．第２実施形態
図９は、第２実施形態にかかる本発明の燃料電池に備えられる燃料電池モジュールの形態例を概略的に示す正面図である。図９の紙面上下方向がケース部材の長手方向、図９の紙面左右方向がケース部材の幅方向である。図１０は、第２実施形態にかかる本発明の燃料電池に備えられる燃料電池モジュールの形態例を概略的に示す側面図である。図１０の紙面上下方向がケース部材の長手方向であり、図１０の紙面右側がケース部材の正面側、同左側がケース部材の背面側である。図１１は、第２実施形態にかかる本発明の燃料電池に備えられる燃料電池モジュールの形態例を概略的に示す平面図であり、図１１の紙面下側がケース部材の正面側、同上側がケース部材の背面側である。図１２は、第２実施形態にかかる本発明の燃料電池に備えられる積層体の形態例を概略的に示す平面図であり、構造の理解を容易にするため、積層体に備えられる３個の燃料電池モジュールのみを抽出し、当該３個の燃料電池モジュールを、間隔を空けて配置している。図９〜図１２において、図１〜図８に示す部材と同様の構成を採るものには、図１〜図８にて使用した符号と同符号を付し、その説明を適宜省略する。以下、図９〜図１２を参照しつつ、第２実施形態にかかる本発明の燃料電池について具体的に説明する。なお、第２実施形態にかかる本発明の燃料電池に備えられる燃料電池モジュールのケース部材の内側の形態（チューブ型燃料電池セル等の配置形態）は、上記燃料電池モジュール１００のケース部材１の内側の形態と同様であるため、断面図の記載は省略する。

図９に示すように、第２実施形態にかかる本発明の燃料電池に備えられる燃料電池モジュール１１０（以下、単に「燃料電池モジュール１１０」という。）は、ケース本体２１ｘ、第１端部ケース部材２１ｙ、及び、第２端部ケース部材２１ｚを有するケース部材２１を備える。当該ケース部材２１に、複数のセル２、２、…、及び、複数の外部集電体７、７、…が収容され、セル２、２、…、及び、外部集電体７、７、…の長手方向中央部はケース本体２１ｘに、同長手方向一端側は第１端部ケース部材２１ｙに、同長手方向他端側は第２端部ケース部材２１ｚに、それぞれ収容されている。ケース本体２１ｘ正面の幅方向両端、第１端部ケース部材２１ｙ正面の開口部５及び開口部６の周囲を含む部位、並びに、第２端部ケース部材２１ｚ正面の開口部５及び開口部６の周囲を含む部位には、溝２２、２２、２３、及び、２３が備えられ、当該溝２２、２２、２３、及び、２３に、冷媒及び水素のシール部材として機能するとともに流入抑制手段としても機能する一体型ガスケット２４が配設されている。すなわち、燃料電池モジュール１１０には、上記燃料電池モジュール１００に備えられる連結ガスケット８ｙ及び連結ガスケット８ｚが、その間に配設されるガスケット（図９に２４ｘ、２４ｘで示す部位）によって連結された形態の、一体型ガスケット２４が備えられている。

図１０に示すように、ケース本体２１ｘの側面には、空気を流入させ得る開口部１１、１１、…が備えられ、燃料電池モジュール１１０の運転時には、当該開口部１１、１１、…から、ケース部材２１に収容された複数のセル２、２、…の外周面へと空気が供給される。また、図９〜図１２に示すように、第１端部ケース部材２１ｙの正面、ケース本体２１ｘの正面、及び、第２端部ケース部材２１ｚの正面には一体型ガスケット２４が配設される一方、第１端部ケース部材２１ｙの背面、ケース本体２１ｘの背面、及び、第２端部ケース部材２１ｚの背面には一体型ガスケットが配設されず、当該背面には流入抑制手段が備えられていない。

かかる形態の燃料電池モジュール１１０であっても、一の燃料電池モジュール１１０の正面（当該正面に配設された一体型ガスケット２４）と他の燃料電池モジュール１１０の背面とが接触する形態で、複数の燃料電池モジュール１１０、１１０、…を積層することにより積層体２１０を作製すると、隣接する一の燃料電池モジュール１１０と他の燃料電池モジュール１１０との間に形成され得る隙間は、ケース部材２１の長手方向略全長に亘って配設される一体型ガスケット２４によって塞がれる。それゆえ、図８に示す燃料電池１０００に備えられる燃料電池モジュール１００、１００、…を燃料電池モジュール１１０、１１０、…へ置き換えることによって構成される、第２実施形態にかかる本発明の燃料電池（不図示）によっても、隣接する燃料電池モジュール１１０と燃料電池モジュール１１０との間に形成され得る隙間を低減することができるので、燃料電池モジュール１１０、１１０、…の外側から供給される空気が当該隙間へ流入することを抑制できる。したがって、複数の燃料電池モジュール１１０、１１０、…を積層して構成される積層体２１０を備える本発明の燃料電池によれば、ケース部材２１の側面からケース部材２１の内側へと流入する空気の割合を増加させることができるので、燃料電池の発電性能を向上させることができる。

第２実施形態にかかる本発明の燃料電池に関する上記説明では、ケース部材２１の正面に、流入抑制手段としても機能する一体型ガスケット２４のみが備えられ、ケース部材２１の正面及び背面に、流入抑制手段として機能する凹部及び凸部が備えられない形態を例示したが、本発明の燃料電池は当該形態に限定されるものではない。積層される燃料電池モジュールの位置決めを容易に行い得る形態とすることにより、燃料電池の生産性をも向上させる等の観点からは、一体型ガスケットが備えられる形態のケース部材の正面及び背面に、流入抑制手段として機能する凹部及び凸部が備えられる形態とすることが好ましい。

３．第３実施形態
図１３は、第３実施形態にかかる本発明の燃料電池に備えられる燃料電池モジュールの形態例を概略的に示す正面図である。図１３の紙面上下方向がケース部材の長手方向、図１３の紙面左右方向がケース部材の幅方向である。図１４は、第３実施形態にかかる本発明の燃料電池に備えられる燃料電池モジュールの形態例を概略的に示す側面図である。図１４の紙面上下方向がケース部材の長手方向であり、図１４の紙面右側がケース部材の正面側、同左側がケース部材の背面側である。図１５は、第３実施形態にかかる本発明の燃料電池に備えられる燃料電池モジュールの形態例を概略的に示す平面図であり、図１５の紙面下側がケース部材の正面側、同上側がケース部材の背面側である。図１６は、第３実施形態にかかる本発明の燃料電池に備えられる積層体の形態例を概略的に示す平面図であり、構造の理解を容易にするため、積層体に備えられる３個の燃料電池モジュールのみを抽出し、当該３個の燃料電池モジュールを、間隔を空けて配置している。図１３〜図１６において、図１〜図８に示す部材と同様の構成を採るものには、図１〜図８にて使用した符号と同符号を付し、その説明を適宜省略する。以下、図１３〜図１６を参照しつつ、第３実施形態にかかる本発明の燃料電池について具体的に説明する。なお、第３実施形態にかかる本発明の燃料電池に備えられる燃料電池モジュールのケース部材の内側の形態（チューブ型燃料電池セル等の配置形態）は、上記燃料電池モジュール１００のケース部材１の内側の形態と同様であるため、断面図の記載は省略する。

図１３に示すように、第３実施形態にかかる本発明の燃料電池に備えられる燃料電池モジュール１２０（以下、単に「燃料電池モジュール１２０」という。）は、ケース本体３１ｘ、第１端部ケース部材３１ｙ、及び、第２端部ケース部材３１ｚを有するケース部材３１を備える。当該ケース部材３１に、複数のセル２、２、…、及び、複数の外部集電体７、７、…が収容され、セル２、２、…、及び、外部集電体７、７、…の長手方向中央部はケース本体３１ｘに、同長手方向一端側は第１端部ケース部材３１ｙに、同長手方向他端側は第２端部ケース部材３１ｚに、それぞれ収容されている。第１端部ケース部材３１ｙには、開口部５及び開口部６が備えられ、開口部５及び開口部６の周囲に備えられる溝１２に、冷媒及び水素のシール部材として機能するとともに流入抑制手段としても機能する連結ガスケット８が配設されている。一方、第２端部ケース部材３１ｚにも、開口部５及び開口部６が備えられ、開口部５及び開口部６の周囲に備えられる溝１２に、冷媒及び水素のシール部材として機能するとともに流入抑制手段としても機能する連結ガスケット８が配設されている。

図１４に示すように、ケース本体３１ｘの側面には、空気を流入させ得る開口部１１、１１、…が備えられ、燃料電池モジュール１２０の運転時には、当該開口部１１、１１、…から、ケース部材３１に収容された複数のセル２、２、…の外周面へと空気が供給される。また、図１３〜図１６に示すように、第１端部ケース部材３１ｙの正面、及び、第２端部ケース部材３１ｚの正面には連結ガスケット８、８が配設される一方、第１端部ケース部材３１ｙの背面、ケース本体３１ｘの正面及び背面、並びに、第２端部ケース部材３１ｚの背面には連結ガスケットを始めとする流入抑制手段が備えられていない。

かかる形態の燃料電池モジュール１２０であっても、一の燃料電池モジュール１２０の正面（第１端部ケース部材３１ｙの正面及び第２端部ケース部材３１ｚの正面に配設された連結ガスケット８、８）と他の燃料電池モジュール１２０の背面とが接触する形態で、複数の燃料電池モジュール１２０、１２０、…を積層することにより積層体２２０を作製すると、隣接する一の燃料電池モジュール１２０の正面及び他の燃料電池モジュール１２０の背面と、開口部５及び開口部６によって囲まれる空間へ空気が流入することを防止できる。それゆえ、図８に示す燃料電池１０００に備えられる燃料電池モジュール１００、１００、…を燃料電池モジュール１２０、１２０、…へ置き換えることによって構成される、第３実施形態にかかる本発明の燃料電池（不図示）によっても、隣接する燃料電池モジュール１２０と燃料電池モジュール１２０との間に形成され得る隙間を低減することができるので、燃料電池モジュール１２０、１２０、…の外側から供給される空気が当該隙間へ流入することを抑制できる。したがって、複数の燃料電池モジュール１２０、１２０、…を積層して構成される積層体２２０を備える本発明の燃料電池によれば、ケース部材３１の側面からケース部材３１の内側へと流入する空気の割合を増加させることができるので、燃料電池の発電性能を向上させることができる。

本発明に関する上記説明では、ケース部材１、２１、３１に、ケース本体１ｘ、２１ｘ、３１ｘ、第１端部ケース部材１ｙ、２１ｙ、３１ｙ、及び、第２端部ケース部材１ｚ、２１ｚ、３１ｚが備えられる形態を例示したが、本発明の燃料電池モジュールに備えられるケース部材は上記形態に限定されるものではなく、複数のチューブ型燃料電池セルを収容可能な複数の部材を備えていれば良い。本発明の燃料電池モジュールに備えられるケース部材の他の形態例としては、ケース部材に収容される複数のチューブ型燃料電池セルの軸方向略中央で分割／連結可能な２個の部材によって構成される形態等を挙げることができる。

本発明において、ケース本体、第１端部ケース部材、及び、第２端部ケース部材（以下、単に「ケース部材」という。）は、短絡を防止する等の観点から、少なくとも、その内表面が絶縁性物質（例えば、塩化ビニル樹脂等に代表される絶縁性樹脂）により構成される。ケース部材が金属製である場合には、少なくともその内表面に絶縁被覆が施された形態とすることが好ましい。また、燃料電池モジュールが積層された際に加えられる圧力に耐え得る剛性を有するケース部材とする等の観点から、ケース部材が絶縁性樹脂により構成される場合には、ケース部材の厚さ及び／又は構造等を適宜調整することにより、当該剛性を有する形態とすることが好ましい。

本発明において、ケース部材１、２１、３１に収容されるセル２、２、…の数は、それぞれのセル２、２、…を電気的に並列に接続することにより、燃料電池モジュール１００、１１０、１２０に必要とされる電流値に到達し得る数であれば特に限定されるものではない。ケース部材１、２１、３１に収容されるセル２、２、…の数は、例えば、数十〜百数十程度とすることができる。また、上記説明では、ケース部材１、２１、３１に二のモジュールユニット１３、１３が収容される形態を例示したが、本発明の燃料電池モジュールは当該形態に限定されるものではない。ケース部材に収容されるモジュールユニットの数は、セルの集積度、燃料電池モジュールに必要とされる電流値、及び、組み立てやすさ等を考慮して、一以上の適当な数とすることができる。

本発明において、セル２は、プロトン伝導性能を有する中空形状の固体高分子膜と、固体高分子膜の内周面側に配設される中空形状の第１電極と、固体高分子膜の外周面側に配設される中空形状の第２電極と、第１電極の内周面側に配設される第１集電体と、第２電極の外周面側に配設される第２集電体と、を備えていれば、その形態は特に限定されるものではない。中空形状の固体高分子膜に含有されるプロトン伝導性ポリマーの具体例としては、含フッ素高分子を骨格として少なくともスルホン酸基、ホスホン酸基、及びリン酸基のうち一種を有するフッ素系のポリマーや、ポリオレフィンのような炭化水素を骨格とする炭化水素系のポリマー等を挙げることができる。上記フッ素系のポリマーを含有する電解質膜の具体例としては、Ｎａｆｉｏｎ（「Ｎａｆｉｏｎ」は米国デュポン社の登録商標。）やフレミオン（「フレミオン」は旭硝子株式会社の登録商標）等を挙げることができる。一方、上記炭化水素系のポリマーを含有する電解質膜の具体例としては、セレミオン等（「セレミオン」は旭硝子株式会社の登録商標）を挙げることができる。

また、セル２に備えられる第１電極及び第２電極は、電気化学反応の触媒として機能する物質（触媒）とプロトン伝導性物質とを備えていれば特に限定されるものではなく、ＰＥＦＣで使用され得る触媒層を好適に用いることができる。第１電極及び第２電極に含有される触媒の具体例としては、Ｐｔのほか、Ｃｏ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｖ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｗからなる群より選択される一以上の金属とＰｔとを有するＰｔ合金等を挙げることができる。加えて、第１電極及び第２電極に含有されるプロトン伝導性物質の具体例としては、上記中空形状の固体高分子膜に含有され得る上記プロトン伝導性ポリマー等を挙げることができる。

また、セル２に備えられる第１集電体及び第２集電体は、良好な電子伝導性を有し、かつ、燃料電池の運転時の環境に耐え得る性質（例えば、耐熱性及び耐水性等。以下同じ。）を備えていれば、その構成材料は特に限定されるものではない。第１集電体及び第２集電体を構成する材料の具体例としては、銅、アルミニウム、銀、金、白金等を挙げることができる。第１集電体及び／又は第２集電体の母材として銅又はアルミニウムが用いられる場合には、耐酸性を向上させる等の観点から、その表面が金等によって被覆されることが好ましい。

本発明において、外部集電体７は、良好な電子伝導性を有し、かつ、燃料電池の運転時の環境に耐え得る性質を備えていれば、その構成材料は特に限定されるものではない。外部集電体７を構成する材料の具体例としては、銅、銀、金、白金等の金属を挙げることができる。外部集電体７の母材として銅が用いられる場合には、耐酸性を向上させる等の観点から、その表面が金等によって被覆されることが好ましい。さらに、金属によって構成される外部集電体７の内部に冷媒流路が備えられる場合には、漏電を防止する等の観点から、当該冷媒流路を流通させる冷媒は、絶縁性の冷媒とすることが好ましい。

本発明において、連結ガスケット８及び一体型ガスケット２４は、燃料電池の運転時に、冷媒及び水素をシールする機能に加え、本発明の流入抑制手段としての機能を発現し得る材料により構成されていれば、その構成材料は特に限定されるものではない。また、ケース部材１、２１、３１が、その内表面に絶縁被覆が施された金属により構成される場合には、生産性を向上させやすい形態の燃料電池とする等の観点から、連結ガスケット８及び一体型ガスケット２４としてビードガスケットを用い、当該ビードガスケットをケース部材１、２１、３１へ加硫接着することが好ましい。

本発明に関する上記説明では、ケース部材１の幅方向両端部に凸部１０、１０が備えられる形態を例示したが、本発明の燃料電池は当該形態に限定されるものではない。本発明の燃料電池は、上記形態のほか、例えば、隣接する燃料電池モジュールに備えられる流入抑制手段としての凹部を囲む枠型の凸部と噛み合うべき部位を除く、ケース部材の幅方向略全長に亘って、凸部が備えられる形態とすることも可能である。ただし、凸部を構成する部材を低減することにより、燃料電池の軽量化を図りやすくする等の観点からは、ケース部材の幅方向両端部に凸部が備えられる形態とすることが好ましい。
本発明において、ケース部材に、流入抑制手段として機能する凸部及び凹部が備えられる場合、当該凸部の高さ、及び、当該凹部の深さは、流入抑制手段として機能させ得るものであれば、特に限定されるものではない。

燃料電池モジュール１００の形態例を概略的に示す正面図である。 燃料電池モジュール１００の形態例を概略的に示す側面図である。 燃料電池モジュール１００の形態例を概略的に示す平面図である。 図１のＩＶ−ＩＶ断面を示す図である。 図１にＡで示す領域のＶ−Ｖ断面を示す図である。 図１にＡで示す領域のＶＩ−ＶＩ断面を示す図である。 燃料電池１０００の形態例を示す側面図である。 燃料電池１０００の形態例を示す平面図である。 燃料電池モジュール１１０の形態例を概略的に示す正面図である。 燃料電池モジュール１１０の形態例を概略的に示す側面図である。 燃料電池モジュール１１０の形態例を概略的に示す平面図である。 積層体２１０の形態例を概略的に示す側面図である。 燃料電池モジュール１２０の形態例を概略的に示す正面図である。 燃料電池モジュール１２０の形態例を概略的に示す側面図である。 燃料電池モジュール１２０の形態例を概略的に示す平面図である。 積層体２２０の形態例を概略的に示す側面図である。

符号の説明

１、２１、３１…ケース部材
１ｘ、２１ｘ、３１ｘ…ケース本体
１ｙ、２１ｙ、３１ｙ…第１端部ケース部材
１ｚ、２１ｚ、３１ｚ…第２端部ケース部材
２…セル（チューブ型燃料電池セル）
３…凸部
４…開口部
５…開口部（熱媒体用の開口部）
６…開口部（第１反応ガス用の開口部）
７…外部集電体
８、８ｙ、８ｚ…連結ガスケット（流入抑制手段）
９…凹部（流入抑制手段）
９ｘ、９ｙ、９ｚ…凹部（流入抑制手段）
１０…凸部（流入抑制手段）
１０ｘ、１０ｙ、１０ｚ…凸部（流入抑制手段）
１１…開口部（第２反応ガス用の開口部）
１２…溝
１３…モジュールユニット
２２、２３…溝
２４…一体型ガスケット（流入抑制手段）
１００、１１０、１２０…燃料電池モジュール
２００、２１０、２２０…積層体
５０１、５０２…冷媒用配管
５０３、５０４…水素用配管
５０５、５０６…マニホールド
６０１、６０２…電極素子
７００…外部ケース部材
７０１…透過膜
１０００…燃料電池

Claims (6)

1. 複数のチューブ型燃料電池セル及び前記複数のチューブ型燃料電池セルを収容するケース部材を具備する燃料電池モジュールを、複数積層して構成される積層体と、該積層体を収容する外部ケース部材とを備え、
   前記ケース部材の正面並びに背面に、熱媒体用の開口部及び第１反応ガス用の開口部が備えられるとともに、前記ケース部材の側面に、第２反応ガス用の開口部が備えられ、
   前記ケース部材に、隣接する複数の前記燃料電池モジュールの間へ前記第２反応ガスが流入することを抑制する流入抑制手段が備えられることを特徴とする、燃料電池。
2. 前記流入抑制手段として、前記熱媒体用の開口部の周囲に配設されるガスケットと前記第１反応ガス用の開口部の周囲に配設されるガスケットとを連結して構成される連結ガスケットが備えられることを特徴とする、請求項１に記載の燃料電池。
3. 前記熱媒体用の開口部及び前記第１反応ガス用の開口部が、前記ケース部材の長手方向一端側並びに他端側に備えられ、
   前記ケース部材の前記正面又は前記背面の前記長手方向一端側に備えられる前記連結ガスケットと、該連結ガスケットが備えられる前記正面又は前記背面の前記長手方向他端側に備えられる前記連結ガスケットとが、連結されていることを特徴とする、請求項２に記載の燃料電池。
4. 前記流入抑制手段として、前記ケース部材の前記背面に凸部が備えられるとともに、前記正面に凹部が備えられることを特徴とする、請求項１又は２に記載の燃料電池。
5. 前記ケース部材に、前記複数のチューブ型燃料電池セルの長手方向一端側を収容する第１端部ケース部材と、前記複数のチューブ型燃料電池セルの長手方向他端側を収容する第２端部ケース部材と、前記第１端部ケース部材及び前記第２端部ケース部材によって挟まれる前記複数のチューブ型燃料電池セルの部分を収容するケース本体と、が備えられ、
   前記熱媒体用の開口部及び前記第１反応ガス用の開口部が、前記第１端部ケース部材並びに前記第２端部ケース部材に備えられ、
   前記第１端部ケース部材及び前記第２端部ケース部材のそれぞれに、前記流入抑制手段として、前記熱媒体用の開口部の周囲に配設されるガスケットと前記第１反応ガス用の開口部の周囲に配設されるガスケットとを連結して構成される連結ガスケットが備えられるとともに、
   前記流入抑制手段として、前記ケース部材の前記背面に凸部が備えられるとともに、前記ケース部材の前記正面に凹部が備えられることを特徴とする、請求項１に記載の燃料電池。
6. 前記連結ガスケットが、前記第１端部ケース部材の前記正面及び前記第２端部ケース部材の前記正面にそれぞれ備えられることを特徴とする、請求項５に記載の燃料電池。

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