JP3007809B2 - 燃料電池 - Google Patents

燃料電池

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JP3007809B2 JP7071168A JP7116895A JP3007809B2 JP 3007809 B2 JP3007809 B2 JP 3007809B2 JP 7071168 A JP7071168 A JP 7071168A JP 7116895 A JP7116895 A JP 7116895A JP 3007809 B2 JP3007809 B2 JP 3007809B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、板状電解質層の一方の
面に酸素極を備え且つ他方の面に燃料極を備え、且つ、
前記酸素極に臨む側に酸素含有ガス流路を備え且つ前記
燃料極に臨む側に燃料ガス流路を備えた燃料電池のセル
の複数が積層状態に並置されてセル集積体が形成され、
前記セルの端面に隣接して排ガス排出路が設けられ、前
記酸素含有ガス流路は前記排ガス排出路に向けて酸素含
有ガスを排出し、前記燃料ガス流路は前記排ガス排出路
に向けて燃料ガスを排出するように構成された燃料電池
に関する。
【０００２】
【従来の技術】かかる燃料電池は、排ガス排出路に対し
て、酸素含有ガス流路から酸素含有ガスを、及び、燃料
ガス流路から燃料ガスを夫々排出して、排ガス排出路に
おいて、それら酸素含有ガスと燃料ガスとを燃焼させ
て、その燃焼熱によりセル集積体を加熱するようにして
ある。従来は、図９及び図１０に示すように、酸素含有
ガス流路ｓの出口ｓｏ、及び、燃料ガス流路ｆの出口ｆ
ｏを夫々セルＣの同一の端面に開口していた（例えば、
特開平５−３１５００４号公報参照）。尚、図中のＮＣ
は、板状電解質層１の一方の面に酸素極２を備え且つ他
方の面に燃料極３を備え、且つ、酸素極２に臨む側に酸
素含有ガス流路ｓを備え且つ燃料極３に臨む側に燃料ガ
ス流路ｆを備えた燃料電池のセルＣの複数を積層状態に
並置したセル集積体であり、Ｅは、セルＣの端面に隣接
して設けた排ガス排出路である。又、ｓｉは、酸素含有
ガス流路ｓの入口、ｆｉは燃料ガス流路ｆの入口、Ｓは
酸素含有ガス流路ｓの入口ｓｉに酸素含有ガスを供給す
る酸素含有ガス供給路、Ｆは、燃料ガス流路ｆの入口ｆ
ｉに燃料ガスを供給する燃料ガス供給路である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来の燃料電池では、
酸素含有ガス流路の出口及び燃料ガス流路の出口はセル
の同一の端面で開口しているので、酸素含有ガス流路の
出口から排出された酸素含有ガスと燃料ガス流路の出口
から排出された燃料ガスとは、排出直後にセルの端面近
傍で合流して燃焼していた。従って、酸素含有ガス流路
の出口及び燃料ガス流路の出口が開口した端面付近のセ
ルの温度が異常に上昇して、セルを劣化させる要因とな
っていた。
【０００４】本発明は、かかる実情に鑑みてなされたも
のであり、その目的は、酸素含有ガス流路及び燃料ガス
流路の構成を合理的に改善して、セルの温度の異常上昇
を防止して、セルの耐久性を向上することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明による燃料電池の
第１の特徴構成は、前記酸素含有ガス流路に、その出口
を前記セルの端面よりも離れた位置に開口するように、
前記セルの端面よりも離れた位置に伸びる酸素含有ガス
流路延伸部分が設けられ、前記燃料ガス流路に、その出
口を前記セルの端面よりも離れた位置に開口するよう
に、前記セルの端面よりも離れた位置に伸びる燃料ガス
流路延伸部分が設けられている点にある。
【０００６】第２の特徴構成は、前記セルは、前記酸素
極に臨む側に、前記酸素極との間に前記酸素含有ガス流
路を形成すべく流路形成部材が設けられて構成され、前
記セル集積体は、前記セルの複数が、隣接するセル間に
前記燃料ガス流路を形成すべく互いに間隔を隔てて積層
状態に並置されて形成され、隣接するセル間に位置し且
つ隣接するセル間の間隔を保持する間隔保持部材が、前
記排ガス排出路側に突出する状態で設けられ、前記燃料
ガス流路延伸部分が、前記間隔保持部材に、前記燃料ガ
ス流路側の端面から前記排ガス排出路側の端面にわたる
状態で形成された貫通部分により構成され、前記酸素含
有ガス流路延伸部分が、隣接する間隔保持部材間に形成
されるように構成されている点にある。
【０００７】第３の特徴構成は、前記間隔保持部材にお
ける前記排ガス排出路側への突出部分に連ならせて、隣
接するセル間の間隔と前記セルの厚みとを合わせた厚み
と略同一の厚みを有する排出路形成部分が設けられ、そ
の排出路形成部分に、前記セルの積層方向に貫通し、且
つ、前記酸素含有ガス流路の出口及び前記燃料ガス流路
の出口と連通する孔が形成され、その孔夫々が前記積層
方向に一連に連なった通路を、前記排ガス排出路として
ある点にある。
【０００８】第４の特徴構成は、前記間隔保持部材にお
ける、前記セルと接触する面に、シール材を充填する溝
が形成されている点にある。
【０００９】第５の特徴構成は、前記セルの平面形状が
矩形であり、前記酸素含有ガス流路延伸部分及び前記燃
料ガス流路延伸部分が、前記セルにおける四つの端面の
うちの一つに設けられ、前記酸素含有ガス流路の入口
が、前記酸素含有ガス流路延伸部分及び前記燃料ガス流
路延伸部分が形成された端面に向かい合う端面に設けら
れ、前記燃料ガス流路の入口が、前記酸素含有ガス流路
延伸部分及び前記燃料ガス流路延伸部分が設けられた端
面に隣接する両端面夫々に設けられている点にある。
【００１０】
【作用】第１の特徴構成によれば、酸素含有ガス流路延
伸部分によって、酸素含有ガス流路の出口はセルの端面
から離れた位置で開口し、燃料ガス流路延伸部分によっ
て、燃料ガス流路の出口はセルの端面から離れた位置で
開口しているので、酸素含有ガス流路の出口から排出さ
れた酸素含有ガスと燃料ガス流路の出口から排出された
燃料ガスとは、セルの端面から離れた位置で合流して燃
焼する。
【００１１】第２の特徴構成による作用は、以下の通り
である。酸素極に臨む側に酸素含有ガス流路形成用の流
路形成部材を設けたセルの複数を、互いに間隔を隔てて
積層状態に並置すると、隣接するセルの一方は燃料極
が、他方は流路形成部材が夫々セル間に臨む状態となる
ので、隣接するセル間に燃料ガス流路を形成することが
できる。隣接するセル間に位置させて隣接するセル間の
間隔を保持する間隔保持部材を、排ガス排出路側に突出
する状態で設け、その間隔保持部材に、燃料ガス流路側
の端面から排ガス排出路側の端面にわたる状態で貫通部
分を形成すると、その貫通部分を燃料ガス流路延伸部分
として機能させることができる。又、間隔保持部材はセ
ルの端面から排ガス排出路側に突出する状態となってい
るので、隣接する間隔保持部材夫々におけるセルの端面
からの突出部分同士により、酸素含有ガス流路延伸部分
を形成することができる。
【００１２】つまり、セルを、酸素含有ガス流路形成用
の流路形成部材のみを設けた構成とし、そのようなセル
の複数を、間隔保持部材を用いて隣接するセル間の間隔
を保持して積層状態に並置することにより、セル集積体
を形成するのと並行して燃料ガス流路を形成することが
できるようにしてある。又、間隔保持部材を利用して、
燃料ガス流路延伸部分及び酸素含有ガス流路延伸部分を
形成するようにしてある。
【００１３】第３の特徴構成による作用は、以下の通り
である。間隔保持部材における排ガス排出路側への突出
部分に連ならせて、隣接するセル間の間隔とセルの厚み
とを合わせた厚みと略同一の厚みを有する排出路形成部
分を設け、その排出路形成部分に、セルの積層方向に貫
通し、且つ、酸素含有ガス流路の出口及び燃料ガス流路
の出口と連通する孔を形成する。このような排出路形成
部分を設けた間隔保持部材を用いてセル集積体を形成す
ると、複数の排出路形成部分が積層状態となって、夫々
の排出路形成部分の孔が積層方向に一連に連なった通路
を形成することができ、この通路を排ガス排出路として
機能させることができる。
【００１４】第４の特徴構成による作用は、以下の通り
である。間隔保持部材におけるセルと接触する面に溝を
形成し、その溝にシール材を充填することにより、セル
と間隔保持部材との間を充分な量のシール材にてシール
することができるので、セルと間隔保持部材との間のシ
ール性を向上することができる。従って、燃料ガスがセ
ルと間隔保持部材の間を通ってセルの端面から酸素含有
ガス流路に漏れ出るのを防止することができる。
【００１５】第５の特徴構成による作用は、以下の通り
である。平面形状が矩形のセルによりセル集積体を形成
すると、四角柱形状のセル集積体が形成される。そし
て、四角柱形状のセル集積体の一側面には、各セルの酸
素含有ガス流路の出口及び燃料ガス流路の出口が開口
し、その側面に向かい合う側面には、各セルの酸素含有
ガス流路の入口が開口する。又、酸素含有ガス流路の出
口及び燃料ガス流路の出口が開口した側面に隣接する両
側面夫々には、各セルの燃料ガス流路の入口が開口す
る。そして、セル集積体における酸素含有ガス流路の入
口が開口する側面に対して、各酸素含有ガス流路の入口
に酸素含有ガスを供給する酸素含有ガス供給路を設け、
セル集積体における燃料ガス流路の入口が開口する側面
に対して、各燃料ガス流路の入口に燃料ガスを供給する
燃料ガス供給路を設け、酸素含有ガス流路の出口及び燃
料ガス流路の出口が開口する側面に対して、各セルの酸
素含有ガス流路の出口から酸素含有ガスを排出させ且つ
燃料ガス流路の出口から燃料ガスを排出させる排ガス排
出路を設けることができる。
【００１６】
【発明の効果】第１の特徴構成によれば、燃料ガス流路
の出口から排出された燃料ガスと酸素含有ガス流路の出
口から排出された酸素含有ガスとは、セルの端面から離
れた位置で合流して燃焼するので、セルの温度の異常上
昇を防止して、セルの耐久性を向上することができるよ
うになった。
【００１７】第２の特徴構成によれば、酸素含有ガス流
路形成用の流路形成部材のみを設けたセルの複数を、間
隔保持部材を用いて隣接するセル間の間隔を保持して積
層状態に並置することにより、セル集積体を形成するの
と並行して燃料ガス流路を形成することができるといっ
た、簡単なセル構成及びセル集積体構成としながら、そ
の構成を利用して、燃料ガス流路延伸部分及び酸素含有
ガス流路延伸部分を形成することができるので、本発明
を、低コストにて実施することができる。
【００１８】第３の特徴構成によれば、簡単なセル構成
及びセル集積体構成としながら、セル集積体を形成する
のと並行して排ガス排出路を形成することができるの
で、燃料電池の全体構成を簡略化することができるとと
もに、燃料電池の組み立て作業を簡略化することができ
るようになった。
【００１９】第４の特徴構成によれば、燃料ガスがセル
と間隔保持部材の間を通ってセルの端面から酸素含有ガ
ス流路に漏れ出るのを防止することができるので、この
ような燃料ガスの漏洩に起因した酸素含有ガスと燃料ガ
スとのセルの端面近傍での燃焼を確実に防止することが
できる。その結果、セルの耐久性を一層向上することが
できるようになった。
【００２０】第５の特徴構成によれば、セル集積体の一
つの側面に対して、酸素含有ガス供給路、燃料ガス供給
路、又は、排ガス排出路のいずれか一つを設ける構成で
あるので、これら酸素含有ガス供給路、燃料ガス供給路
及び排ガス排出路の設置構造が簡単となり、燃料電池の
全体構成を更に簡略化することができるとともに、燃料
電池の組み立て作業を更に簡略化することができるよう
になった。
【００２１】
【実施例】以下、図１ないし図７に基づいて、本発明の
実施例を説明する。図２に示すように、平面形状が矩形
板状の固体電解質層１の一方の面に酸素極２を備え且つ
他方の面に燃料極３を備え、且つ、酸素極２に臨む側に
酸素含有ガス流路ｓを備え且つ燃料極３に臨む側に燃料
ガス流路ｆを備えた燃料電池のセルＣの複数を積層状態
に並置してセル集積体ＮＣを形成してある。セルＣの４
つの端面のうちの一つの端面に隣接して、排ガス排出路
Ｅを設け、その排ガス排出路Ｅを設置した端面に向かい
合う端面に隣接して、酸素含有ガス供給路Ｓを設け、排
ガス排出路Ｅを設置した端面に隣接する両端面夫々に隣
接して、燃料ガス供給路Ｆを設けてある。酸素含有ガス
流路ｓは、酸素含有ガス供給路Ｓから供給された酸素含
有ガスを排ガス流路Ｅに向けて排出し、燃料ガス流路ｆ
は、燃料ガス供給路Ｆから供給された燃料ガスを排ガス
排出路Ｅに向けて排出するように構成してある。
【００２２】図１に基づいて、セルＣについて説明を加
える。セルＣは、酸素極２に臨む側に、酸素極２との間
に酸素含有ガス流路ｓを形成すべく流路形成部材として
の導電性セパレータ４を設けて構成してある。更に説明
を加えると、固体電解質層１の一方の面に、固体電解質
層１における向かい合う一対の側縁夫々に側縁全長にわ
たる電解質層露出部１ａを形成する状態で、膜状又は板
状の酸素極２を一体的に貼り付け、且つ、他方の面に膜
状又は板状の燃料極３を、全面又はほぼ全面にわたって
一体的に貼り付けて、酸素極２と燃料極３とから起電力
を得るための矩形板状の三層板状体を形成してある。
【００２３】導電性セパレータ４は、板状部４ａと、そ
の板状部４ａの両端に夫々位置する一対の帯状突起部４
ｂと、それら一対の帯状突起部４ｂの間に位置する複数
の凸条部４ｃを備える状態で導電性材料にて一体形成し
てある。その導電性セパレータ４を、複数の凸条部４ｃ
夫々が酸素極２と接触する状態で、一対の帯状突起部４
ｂ夫々を両電解質層露出部１ａ夫々に貼り付けることに
より、セルＣを構成してある。そして、酸素極２と導電
性セパレータ４とを導電状態に接続するとともに、酸素
極２と導電性セパレータ４との間に、セルＣにおける一
方の向かい合う一対の端面において開いた溝状の酸素含
有ガス流路ｓを複数個形成してある。従って、酸素含有
ガス流路ｓは、セルＣにおける他方の向かい合う一対の
端面において閉じている。
【００２４】固体電解質層１は、３モル％程度のＹｔを
固溶させた正方晶のＺｒＯ2 、その他適当なものから成
り、酸素極２はＬａＭｎＯ3 、その他適当なものから成
り、、又、燃料極３はＮｉとＺｒＯ2 のサーメット、そ
の他適当なものから成る。導電性セパレータ４は、酸化
と還元とに対する耐性に優れたＬａＣｒＯ3 、その他適
当なものから成る。
【００２５】尚、以下の説明においては、セルＣにおい
て、酸素含有ガス流路ｓが開いた端縁を開口端縁、酸素
含有ガス流路ｓが開いた端面を開口端面、及び、酸素含
有ガス流路ｓが閉じた端面を閉塞端面と夫々略記する。
導電性セパレータ４、固体電解質層１及び燃料極３の４
箇所の角部は、切り落とした形状の傾斜状にしてあり、
これによって、詳しくは後述するが、セルＣの閉塞端面
の両端部夫々に、傾斜部Ｃｓを形成してある。
【００２６】次に、図２ないし図５に基づいて、セルＣ
の複数を積層状態に並置してセル集積体ＮＣを形成する
ための積層構造について、説明を加える。セル集積体Ｎ
Ｃは、上述のように構成したセルＣの複数個を、隣接す
るセルＣ間に燃料ガス流路ｆを形成すべく互いに間隔を
隔てて積層状態に並置して形成してある。更に説明を加
えると、セルＣの両開口端縁夫々を一対のセル保持部材
５夫々で各別に保持した状態のものを積み重ねてセル集
積体ＮＣを形成してある。セル保持部材５について説明
を加える。セル保持部材５は矩形板状に形成してあり、
セルＣの開口端縁を載置する切り込み部５１と、その切
り込み部５１に臨み、且つ、セルＣの積層方向に貫通す
る孔５２を形成してある。切り込み部５１は、セルＣの
厚さと略同一深さに形成してあり、その切り込み部５１
には、載置するセルＣの開口端縁の両端夫々に隣接する
閉塞端面に夫々密着させる一対の当て付け面５３を備え
させてある。一対の当て付け面５３は、セルＣの積層方
向視において、セルＣの開口端縁から離間するほど互い
に近接する傾斜状に形成してあり、その傾斜状の当て付
け面５３に密着させることが可能なように、セルＣの閉
塞端面の両端夫々には、傾斜部Ｃｓを形成してある。
又、図６にも示すように、セル保持部材５の切り込み部
５１の内面には、後述するシール材を充填するための溝
５５を形成し、並びに、セル保持部材５における切り込
み部５１の形成面とは反対側の面には、同様の溝５６を
形成してある。尚、溝５５及び５６は、前記積層方向視
において重複する状態で形成してある。又、一対のセル
保持部材５の一方には、切り込み部５１を形成すること
により残されたセル保持部材５の厚みが薄い薄肉部分５
４に、孔５２に面する端面とその端面に向かい合う端面
にわたる貫通孔５７の複数を列状に形成してある。
【００２７】そして、セルＣの両側の開口端縁夫々を一
対のセル保持部材５夫々の切り込み部５１に各別に載置
した状態のものを積み重ねてある。つまり、一対の薄肉
部分５４により、隣接するセルＣ間の間隔を保持し、隣
接するセルＣ間に燃料ガス流路ｆを形成してある。
【００２８】セルＣの開口端縁をセル保持部材５の切り
込み部５１に載置する際には、セルＣの両側の閉塞端面
の傾斜部Ｃｓ夫々を、当て付け面５３に夫々密着させ
る。尚、その際にセルＣの開口端縁が薄肉部分５４の中
間部に位置するように、一対の当て付け面５３の間隔を
設定してある。
【００２９】つまり、セルＣにおける酸素含有ガス流路
ｓが開いた開口端部の周部に、そのセルＣを載置してい
るセル保持部材５の薄肉部分５４及び一対の当て付け面
５３、並びに、隣接するセル保持部材５の裏面を密着さ
せることにより、酸素含有ガス流路ｓと燃料ガス流路ｆ
とを気密状態に区画してある。その場合、溝５５，５６
内に耐熱性及び電気絶縁性を有するシール材を充填して
気密性を確保している。
【００３０】上述のように、セルＣの両側の開口端縁夫
々を一対のセル保持部材５夫々の切り込み部５１に各別
に載置した状態のものを積み重ねることにより、セル保
持部材５夫々の孔５２がセルＣの積層方向に一連に連な
った通路が二つ形成される。そして、貫通孔５７を形成
していない方のセル保持部材５にて形成される通路を、
酸素含有ガス流路ｓに酸素含有ガスを供給する酸素含有
ガス供給路Ｓとして使用し、貫通孔５７を形成した方の
セル保持部材５にて形成される通路を、酸素含有ガス流
路ｓから酸素含有ガスを排出し、且つ、燃料ガス流路ｆ
から燃料ガスを排出する排ガス排出路Ｅとして使用す
る。尚、積層方向に隣接するセル保持部材５の間にも、
図２中において、破線部６にて示すように、シール材を
充填して、酸素含有ガス供給路Ｓ及び排ガス排出路Ｅ夫
々と外部との気密性を確保している。
【００３１】隣接するセルＣ間、即ち、燃料ガス流路ｆ
には、気体の通流を許容する柔軟性導電材７を充填し、
隣接するセルＣを導電状態に接続している。柔軟性導電
材７は、耐熱性、耐還元性に優れたＮｉのフェルト状
材、その他適当なものから成る。又、セル保持部材５
は、耐熱性に優れ電気絶縁性を備えたセラミック材から
成る。
【００３２】従って、セル保持部材５の薄肉部分５４
は、隣接するセルＣ間に位置し且つ隣接するセルＣ間の
間隔を保持する間隔保持部材Ｋとして機能し、その間隔
保持部材Ｋを排ガス排出路Ｅ側に突出する状態で設けて
ある。又、セル保持部材５における薄肉部分５４の以外
の部分は、隣接するセルＣ間の間隔とセルＣの厚みとを
合わせた厚みとほぼ同一の厚みを有する排出路形成部分
Ｈとして機能する。又、貫通孔５７は、薄肉部分５４の
燃料ガス流路ｆ側の端面から排ガス排出路Ｅ側の端面に
わたる状態で形成してあり、貫通部分Ｐとして機能す
る。そして、燃料ガス流路ｆの出口ｆｏをセルＣの端面
よりも離れた位置に開口するように、セルＣの端面より
も離れた位置に延びる燃料ガス流路延伸部Ｌｆを、貫通
孔５７により構成してある。貫通孔５７における排ガス
排出路Ｅに臨む開口部が燃料ガス流路ｆの出口ｆｏとし
て機能する。又、前記積層方向に隣接する薄肉部分５４
の排ガス排出路Ｅに臨む端面同士の間に、酸素含有ガス
流路ｓの出口ｓｏが形成される。従って、前記積層方向
に隣接する薄肉部分５４間は、酸素含有ガス流路ｓの出
口ｓｏをセルＣの端面よりも離れた位置に開口するよう
に、セルＣの端面よりも離れた位置に伸びる酸素含有ガ
ス流路延伸部分Ｌｓとして機能する。又、酸素含有ガス
流路ｓの両側の開口部のうち、酸素含有ガス供給路Ｓに
臨む方の開口部が、酸素含有ガス流路ｓの入口ｓｉにな
る。又、隣接するセルＣの閉塞端面同士の間を、燃料ガ
ス流路ｆの入口ｆｉとして使用する。つまり、酸素含有
ガス流路延伸部分Ｌｓ及び燃料ガス流路延伸部Ｌｆを、
セルＣにおける四つの端面のうちの一つに設け、酸素含
有ガス流路ｓの入口ｓｉを、酸素含有ガス流路延伸部分
Ｌｓ及び燃料ガス流路延伸部分Ｌｆが設けられた端面に
向かい合う端面に設け、燃料ガス流路ｆの入口ｆｉを、
酸素含有ガス流路延伸部分Ｌｓ及び燃料ガス流路延伸部
分Ｌｆが設けられた端面に隣接する両端面夫々に設けて
ある。
【００３３】更に、上述のように、セルＣの両側の開口
端縁夫々を一対のセル保持部材５夫々の切り込み部５１
に各別に載置した状態のものを上下方向に積み重ねて形
成した積層構造物の上端部に、一対の間隔保持板８を付
設し、更に、上端部及び下端部夫々に、一対の集電板保
持板９を付設してある。上下の集電板保持板９により、
酸素含有ガス供給路Ｓ、排ガス排出路Ｅを閉塞してい
る。尚、間隔保持板８及び集電板保持板９夫々は、平面
形状をセル保持部材５の平面形状と同一に形成して、セ
ル保持部材５に重ねて設けてある。又、間隔保持板８に
は、平面形状がセル保持部材５の孔５２と同様の孔８１
を形成してあり、更に、一対の間隔保持板８の一方に
は、セル保持部材５の薄肉部分５４に形成した貫通孔５
７と同様の貫通孔８２を形成してある。又、下側の一対
の集電板保持板９夫々には、詳細は後述するが、図７に
も示すように、貫通孔９１及び環状突起９２を形成して
ある。そして、一対の集電板保持部材９の間に、端子棒
１０を固着した集電板１１を柔軟性導電材７に接触させ
た状態で設けて、両方の端子棒９により、出力電力を取
り出すように構成してある。間隔保持板８及び集電板保
持板９は、耐熱性に優れ電気絶縁性を備えたセラミック
材から成る。上述のようにして、セル集積体ＮＣを構成
してある。
【００３４】次に、図３ないし図５に基づいて、燃料電
池の全体構成について説明する。上述のように構成した
セル集積体ＮＣを基台１２上に載置し、更に、セル集積
体ＮＣを内装する状態で、有底の角筒状体１３を、その
開口部を下向きにして基台１２に取着してある。つま
り、基台１２、角筒状体１３により箱状体Ｂを形成して
あり、セル集積体ＮＣを箱状体Ｂの内部に設けてある。
一方の端子棒１０は、角筒状体１３の底部を気密状態で
貫通させることにより、箱状体Ｂの外部に突出させてあ
り、他方の端子棒１０は、基台１２を気密状態で貫通さ
せることにより、箱状体Ｂの外部に突出させてある。
【００３５】燃料ガス流路ｆの入口ｆｉは、箱状体Ｂの
内部空間に対して開いた状態となっているので、箱状体
Ｂの内部空間を、燃料ガス流路ｆに燃料ガスを供給する
燃料ガス供給路Ｆとして使用する。
【００３６】基台１２には、図７にも示すように、集電
板保持板９夫々の貫通孔９１に連通する状態で、貫通孔
１２１を形成し、又、箱状体Ｂの内部空間に臨む状態
で、貫通孔１２２を形成してある。又、基台１２の貫通
孔１２１の周囲には、セル集積体ＮＣを基台１２上に載
置した状態で、集電板保持板９の環状突起９２が遊嵌す
る環状溝１２３を形成してある。環状溝１２３には、シ
ール材を充填してあり、集電板保持板９と基台１２との
間を封止している。基台１２における酸素含有ガス供給
路Ｓに臨む貫通孔１２１には、酸素含有ガス供給管１４
を、基台１２における排ガス排出路Ｅに臨む貫通孔１２
１には、排ガス排出管１５を夫々連通接続してある。ま
た、基台１２の貫通孔１２２には燃料ガス供給管１６を
連通接続してある。
【００３７】〔別実施例〕次に別実施例を列記する。 上記実施例では、貫通部分Ｐを、複数の貫通孔５７
にて構成する場合について例示したが、貫通部分Ｐの具
体構成は変更可能である。例えば、一対の当て付け面５
３の並び方向に偏平な１個の偏平状の貫通孔にて構成し
てもよい。 セルＣの複数を積層状態に並置してセル集積体ＮＣ
を形成するための積層構造は、上記実施例で例示した積
層構造の他にも、種々の積層構造が可能である。例え
ば、図８に示すように、セルＣの一対の閉塞端面に、セ
ルＣと略同一厚さでセルＣより長尺の一対の柱状体２１
を各別に密着させるとともに、セルＣより長尺の一対の
間隔保持部材２２をセルＣの一対の開口端縁に各別に密
着させ、且つ、柱状体２１の両端部に間隔保持部材２２
の両端部を重ねて密着させ、更に、一対の間隔保持部材
２２の上に、セルＣとその一対の閉塞端面に各別に密着
させた一対の柱状体２１を重ねるといったことを繰り返
すことにより、セル集積体ＮＣを形成してもよい。一対
の間隔保持部材２２のうちの一方には、貫通部分Ｐとし
ての貫通孔２２１を形成し、その貫通孔２２１により燃
料ガス流路延伸部Ｌｆを構成する。又、前記積層方向に
隣接する間隔保持部材２２間に、酸素含有ガス流路延伸
部分Ｌｓを形成してある。 上記実施例では、導電性セパレータ４を三層板状体
の酸素極２に臨む側に付設することにより、セルＣを構
成する場合について例示したが、これに代えて、導電性
セパレータ４を三層板状体の燃料極３に臨む側に燃料極
３との間に燃料ガス流路ｆを形成すべく付設することに
より、セルＣを構成してもよい。そして、このように構
成したセルＣの複数を、上記実施例と同様の積層構造に
て積層してセル集積体ＮＣを構成する。この場合、隣接
するセルＣ間には、酸素含有ガス流路ｓが形成される。
又、セル保持部材５の薄肉部分５４に形成した貫通穴５
７は、酸素含有ガス流路延伸部分Ｌｓとして機能し、前
記積層方向に隣接する薄肉部分５４間は、燃料ガス流路
延伸部Ｌｆとして機能する。
【００３８】尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を
便利にするために符号を記すが、該記入により本発明は
添付図面の構成に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】燃料電池のセルの斜視図
【図２】燃料電池のセル集積体の積層構造を示す分解斜
視図
【図３】燃料電池の横断平面図
【図４】図３におけるイ−イ矢視図
【図５】図３におけるロ−ロ矢視図
【図６】燃料電池の要部の縦断側面図
【図７】燃料電池の要部の縦断側面図
【図８】別実施例における燃料電池のセル集積体の積層
構造を示す分解斜視図
【図９】従来の燃料電池のセル集積体の積層構造を示す
分解斜視図
【図１０】従来の燃料電池の縦断側面図
【符号の説明】
１ 板状電解質層 ２ 酸素極 ３ 燃料極 ４ 流路形成部材 ５２ 穴 ５５，５６ 溝 ｆ 燃料ガス流路 ｓ 酸素含有ガス流路 ｆｉ 燃料ガス流路の入口 ｆｏ 燃料ガス流路の出口 ｓｉ 酸素含有ガス流路の入口 ｓｏ 酸素含有ガス流路の出口 Ｃ セル Ｅ 排ガス排出路 Ｈ 排出路形成部材 Ｋ 間隔保持部材 ＮＣ セル集積体 Ｐ 貫通部分 Ｌｆ 燃料ガス流路延伸部分 Ｌｓ 酸素含有ガス流路延伸部分

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 板状電解質層（１）の一方の面に酸素極
    （２）を備え且つ他方の面に燃料極（３）を備え、且
    つ、前記酸素極（２）に臨む側に酸素含有ガス流路
    （ｓ）を備え且つ前記燃料極（３）に臨む側に燃料ガス
    流路（ｆ）を備えた燃料電池のセル（Ｃ）の複数が積層
    状態に並置されてセル集積体（ＮＣ）が形成され、 前記セル（Ｃ）の端面に隣接して排ガス排出路（Ｅ）が
    設けられ、 前記酸素含有ガス流路（ｓ）は前記排ガス排出路（Ｅ）
    に向けて酸素含有ガスを排出し、前記燃料ガス流路
    （ｆ）は前記排ガス排出路（Ｅ）に向けて燃料ガスを排
    出するように構成された燃料電池であって、 前記酸素含有ガス流路（ｓ）に、その出口（ｓｏ）を前
    記セル（Ｃ）の端面よりも離れた位置に開口するよう
    に、前記セル（Ｃ）の端面よりも離れた位置に伸びる酸
    素含有ガス流路延伸部分（Ｌｓ）が設けられ、 前記燃料ガス流路（ｆ）に、その出口（ｆｏ）を前記セ
    ル（Ｃ）の端面よりも離れた位置に開口するように、前
    記セル（Ｃ）の端面よりも離れた位置に伸びる燃料ガス
    流路延伸部分（Ｌｆ）が設けられている燃料電池。
  2. 【請求項２】 前記セル（Ｃ）は、前記酸素極（２）に
    臨む側に、前記酸素極（２）との間に前記酸素含有ガス
    流路（ｓ）を形成すべく流路形成部材（４）が設けられ
    て構成され、 前記セル集積体（ＮＣ）は、前記セル（Ｃ）の複数が、
    隣接するセル（Ｃ）間に前記燃料ガス流路（ｆ）を形成
    すべく互いに間隔を隔てて積層状態に並置されて形成さ
    れ、 隣接するセル（Ｃ）間に位置し且つ隣接するセル（Ｃ）
    間の間隔を保持する間隔保持部材（Ｋ）が、前記排ガス
    排出路（Ｅ）側に突出する状態で設けられ、 前記燃料ガス流路延伸部分（Ｌｆ）が、前記間隔保持部
    材（Ｋ）に、前記燃料ガス流路（ｆ）側の端面から前記
    排ガス排出路（Ｅ）側の端面にわたる状態で形成された
    貫通部分（Ｐ）により構成され、 前記酸素含有ガス流路延伸部分（Ｌｓ）が、隣接する間
    隔保持部材（Ｋ）間に形成されるように構成されている
    請求項１記載の燃料電池。
  3. 【請求項３】 前記間隔保持部材（Ｋ）における前記排
    ガス排出路（Ｅ）側への突出部分に連ならせて、隣接す
    るセル（Ｃ）間の間隔と前記セル（Ｃ）の厚みとを合わ
    せた厚みと略同一の厚みを有する排出路形成部分（Ｈ）
    が設けられ、 その排出路形成部分（Ｈ）に、前記セル（Ｃ）の積層方
    向に貫通し、且つ、前記酸素含有ガス流路（ｓ）の出口
    （ｓｏ）及び前記燃料ガス流路（ｆ）の出口（ｆｏ）と
    連通する孔（５２）が形成され、 その孔（５２）夫々が前記積層方向に一連に連なった通
    路を、前記排ガス排出路（Ｅ）としてある請求項２記載
    の燃料電池。
  4. 【請求項４】 前記間隔保持部材（Ｋ）における、前記
    セル（Ｃ）と接触する面に、シール材を充填する溝（５
    ５），（５６）が形成されている請求項２又は３記載の
    燃料電池。
  5. 【請求項５】 前記セル（Ｃ）の平面形状が矩形であ
    り、 前記酸素含有ガス流路延伸部分（Ｌｓ）及び前記燃料ガ
    ス流路延伸部分（Ｌｆ）が、前記セル（Ｃ）における四
    つの端面のうちの一つに設けられ、 前記酸素含有ガス流路（ｓ）の入口（ｓｉ）が、前記酸
    素含有ガス流路延伸部分（Ｌｓ）及び前記燃料ガス流路
    延伸部分（Ｌｆ）が形成された端面に向かい合う端面に
    設けられ、 前記燃料ガス流路（ｆ）の入口（ｆｉ）が、前記酸素含
    有ガス流路延伸部分（Ｌｓ）及び前記燃料ガス流路延伸
    部分（Ｌｆ）が設けられた端面に隣接する両端面夫々に
    設けられている請求項１、２、３又は４記載の燃料電
    池。
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4781516B2 (ja) * 1999-11-30 2011-09-28 三菱電機株式会社 燃料電池とその燃料電池を用いた電源
US20060193576A1 (en) * 2002-01-18 2006-08-31 Electrolock Incorporated Jacket assembly for a cable
US7374834B2 (en) * 2004-09-07 2008-05-20 Gas Technology Institute Gas flow panels integrated with solid oxide fuel cell stacks
JP7018807B2 (ja) * 2018-03-30 2022-02-14 大阪瓦斯株式会社 金属板、電気化学素子、電気化学モジュール、電気化学装置、エネルギーシステム、固体酸化物形燃料電池及び金属板の製造方法
JP7241588B2 (ja) * 2019-03-29 2023-03-17 大阪瓦斯株式会社 電気化学素子、電気化学モジュール、電気化学装置及びエネルギーシステム
JP7345267B2 (ja) 2019-03-29 2023-09-15 大阪瓦斯株式会社 電気化学素子、電気化学モジュール、電気化学装置及びエネルギーシステム

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63211573A (ja) * 1987-02-25 1988-09-02 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 固体電解質燃料電池
JP2821625B2 (ja) * 1989-09-07 1998-11-05 大阪瓦斯株式会社 固体電解質型燃料電池
EP0419163B1 (en) * 1989-09-18 1995-01-11 Ngk Insulators, Ltd. Fuel cell generator
CH678775A5 (ja) * 1990-01-09 1991-10-31 Sulzer Ag
JP3056829B2 (ja) * 1991-06-21 2000-06-26 大阪瓦斯株式会社 固体電解質型燃料電池
DE69224116T2 (de) * 1991-09-03 1998-08-20 Sanyo Electric Co Festoxidbrennstoffzellensystem
JPH0567471A (ja) * 1991-09-06 1993-03-19 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 固体電解質型燃料電池
JPH05315004A (ja) * 1992-05-08 1993-11-26 Osaka Gas Co Ltd 固体電解質型燃料電池
EP0585709B1 (en) * 1992-08-20 1997-10-22 Osaka Gas Co., Ltd. Fuel cell system
JP3101464B2 (ja) * 1993-03-15 2000-10-23 大阪瓦斯株式会社 燃料電池
GB9403198D0 (en) * 1994-02-19 1994-04-13 Rolls Royce Plc A solid oxide fuel cell stack

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