JP2015204261A - 燃料電池スタック - Google Patents

Abstract

【課題】燃料電池スタックの積層方向における温度を均一化するとともに、適度な温度に維持することができる燃料電池スタックを提供すること。【解決手段】燃料電池スタック１は、燃料電池カセット７の積層方向における両方の端部に、発電に使用されて単セル１７から排出された空気を溜める第１、第２ガス溜め室７１、８１を備えている。これにより、両ガス溜め室７１、８１には、発電後に単セル１７から排出された（ジュール熱によって適度に加熱された）空気を溜めることができる。よって、ガス溜め室７１、８１は、燃料電池スタック１の積層方向における端部の温度を高めることができるとともに、燃料電池スタック１内とその積層方向の外側との間の断熱層として機能する。そのため、燃料電池スタック１の積層方向における温度を、従来より均一化できるとともに、単セル１７の破損等が生じないような適度な温度に維持することができる。【選択図】図５

Description

本発明は、電解質層と空気極と燃料極とを有する平板状の単セルを、厚み方向に複数積層した燃料電池スタックに関する。

従来、燃料電池として、固体電解質（固体酸化物）を用いた固体酸化物形燃料電池（以下ＳＯＦＣとも記す）が知られている。
このＳＯＦＣでは、発電単位として、例えば固体電解質層の一方の側に燃料ガスに接する燃料極を設けるとともに、他方の側に酸化剤ガス（空気）と接する酸化剤極（空気極）を設けた単セルが使用されている。

更に、所望の電圧を得るために、インターコネクタ等を介して複数の単セルを積層するとともに、積層方向の端部にエンドプレートを配置した燃料電池スタック（セルスタック）が開発されている。

例えば、特許文献１には、図１７（ａ）に例示するように、燃料電池スタック（Ｐ１）の積層方向の両端に、スタック外部から導入するガス（例えば空気：Ｏ）を溜める室（Ｐ２）を設け、この構造によって各単セル（Ｐ３）に対して積層方向の両側から圧力を加えて、各単セル間等の導電性を確保する技術が開示されている。

また、上述したエンドプレートを積層方向の端部に配置した燃料電池スタックにおいては、エンドプレートからの放熱量が大きく、燃料電池スタックの端部の温度が低下して、燃料電池スタックの出力特性が低下するので、その対策も提案されている。なお、温度が低いと、単セルの内部抵抗が大きくなるので、出力が低下する。

具体的には、特許文献２には、図１７（ｂ）に例示するように、燃料電池スタック（Ｐ４）の積層方向における端部に、各単セル（Ｐ５）で使用されなかった残余の酸化剤ガスと燃料ガスとを燃焼させる排ガス燃焼器（Ｐ６）を配置し、燃料電池スタックの端部の温度を上昇させる技術が開示されている。

ＷＯ２０１０／０３８８６９ Ａ１号公報 特開２００９−９９２６７号公報

しかしながら、上述した従来技術では、燃料電池スタックの積層方向における温度を均一にするとともに、適度な温度に保つことは容易ではなかった。
例えば、前記引用文献１に記載の技術の場合は、燃料電池スタックの積層方向における端部に、外部より冷たいガス（空気）を導入する構造であるので、燃料電池スタックの積層方向における温度を一定に保つのは容易ではなかった。そのため、燃料電池スタックの出力特性が低下する恐れがあった。

一方、前記引用文献２に記載の技術では、加熱源である排ガス燃焼器では、各単セルにおいて発電の際のジュール熱にて発生する熱量に比べて非常に大きな熱量を発生するので、燃料電池スタックの端部側を局所的に加熱し過ぎてしまって、燃料電池スタックに熱歪みが発生することがあった。

この熱歪みが発生すると、単セルにおける割れ（セル割れ）が発生し易くなり、信頼性が低下するという問題があった。
このように、従来技術では、燃料電池スタックの積層方向における温度を、発電に好適な温度に均一化するとともに、単セルの破損等が生じないような適度な温度に維持することは容易ではなかった。

本発明は、こうした問題に鑑みてなされたものであり、燃料電池スタックの積層方向における温度を均一化するとともに、適度な温度に維持することができる燃料電池スタックを提供することを目的とする。

（１）本発明は、第１態様として、電解質層と、該電解質層を間に挟むように配置された空気極及び燃料極とを有し、酸化剤ガス及び燃料ガスを用いて発電する平板状の単セルが、該単セルの厚み方向に沿って複数個積層された燃料電池スタックにおいて、前記燃料電池スタックの積層方向における少なくとも一方の端部に、前記発電に使用されて前記単セルから排出された前記酸化剤ガス及び前記燃料ガスのうち少なくとも一方のガスを溜めるガス溜め室を備えたことを特徴とする。

本第１態様では、燃料電池スタックの積層方向における少なくとも一方の端部に、発電に使用されて単セルから排出された酸化剤ガス及び燃料ガスのうち少なくとも一方のガスを溜めるガス溜め室を備えている。

これにより、ガス溜め室には、発電後に単セルから排出された酸化剤ガスや燃料ガス、即ち発電に伴うジュール熱によって適度に加熱された酸化剤ガスや燃料ガスを溜めることができる。

その結果、このガス溜め室によって、燃料電池スタックの積層方向における端部の温度を高めることができ、しかも、ガス溜め室が、燃料電池スタック内とその積層方向の外側との間の断熱層として機能するので、燃料電池スタックの積層方向における温度を、従来より均一化できるとともに、単セルの破損等が生じないような適度な温度に維持することができる。例えば、燃料電池スタック内を、単セル自身がジュール熱にて発熱するような適度な温度に維持して保温することができる。

このように、本第１態様では、燃料電池スタック内の温度を適度な温度に保持することができるので、高い発電効率を実現できるとともに、単セルの熱歪みによる破損（セル割れ）を抑制できるという顕著な効果を奏する。

（２）本発明は、第２態様として、前記燃料電池スタックの積層方向における両方の端部に、前記酸化剤ガス及び前記燃料ガスのうち少なくとも一方のガスを溜める前記ガス溜め室を備えたことを特徴とする。

本第２態様では、燃料電池スタックの積層方向における両方の端部に、酸化剤ガスや燃料ガスを溜めるガス溜め室を備えているので、燃料電池スタックの積層方向における中心部と両側の端部との温度差を小さくすることができるとともに、熱歪みによるセル割れを抑制できる。

（３）本発明は、第３態様として、前記燃料電池スタックの積層方向における両方の端部の前記ガス溜め室のうち、一方のガス溜め室に前記酸化剤ガスを溜め、他方のガス溜め室に前記燃料ガスを溜める構成を有することを特徴とする。

本第３態様ではでは、燃料電池スタックの積層方向の一方のガス溜め室に酸化剤ガスを溜め、他方のガス溜め室に燃料ガスを溜めるので、酸化剤ガス及び燃料ガスの有効利用ができるとともに、従って設計の自由度が高まるという利点がある。

（４）本発明は、第４態様として、前記ガス溜め室は、一部に開口部を有する周囲が閉ざされた空間であるとともに、前記開口部は、前記酸化剤ガス及び前記燃料ガスのうち少なくとも一方のガスが供給されるガス供給路にのみ開口するように形成されていることを特徴とする。

本第４態様では、ガス溜め室は、酸化剤ガスや燃料ガスが供給されるガス供給路にのみ開口する開口部を有しているので、好適に酸化剤ガスや燃料ガスを溜めることができるとともに、各ガス供給路から各ガスを効率的に導入することができる。

なお、酸化剤ガスをガス溜め室に導入する場合には、酸化剤ガスは、酸化剤ガスのガス供給路から、当該ガス供給路に開口する開口部を介して、ガス溜め室に導入される。一方、燃料ガスをガス溜め室に導入する場合には、燃料ガスは、燃料ガスのガス供給路から、当該ガス供給路に開口する開口部を介して、ガス溜め室に導入される。

（５）本発明は、第５態様として、前記ガス溜め室は、一部に開口部を有する周囲が閉ざされた空間であるとともに、前記開口部は、前記ガスが供給されるガス供給路に１箇所開口するように形成されていることを特徴とする。

本第５態様では、ガス溜め室では、開口部は、ガス（即ち酸化剤ガス又は燃料ガス）が供給されるガス供給路に１箇所開口するように形成されているので、ガスが外部に流出しにくく、よって、ガスをガス溜め室内に好適に溜めることができる。

（６）本発明は、第６態様として、前記燃料電池スタックの積層方向における少なくとも一方の端部に、板状の部材であるエンドプレートを備えるとともに、前記ガス溜め室は、前記エンドプレートと、前記燃料電池スタックの積層方向における少なくとも一方の最も端部側に配置された前記単セルと、の間に設けられたことを特徴とする。

燃料電池スタックの積層方向における端部に、エンドプレートが設けられている場合には、エンドプレートを介して熱の流出が大きいが、本第６態様では、エンドプレートと（最外側の）単セルとの間にガス溜め室が配置されているので、燃料電池スタック内の温度をより均一に保つことができる。

なお、以下に、本発明の構成について説明する。
・前記燃料ガスとは、燃料となる還元剤（例えば水素）を含むガスを示し、酸化剤ガスとは、酸化剤（例えば酸素）を含むガス（例えば空気）を示している。

なお、単セル（従って燃料電池スタック）を用いて発電を行う場合、燃料極側には燃料ガスを導入し、空気極側には酸化剤ガスを導入する。
・前記燃料電池スタックとしては、例えば、ＺｒＯ₂系セラミックなどを電解質とする固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）、Ｌｉ−Ｎａ／Ｋ系炭酸塩を電解質とする溶融炭酸塩形燃料電池（ＭＣＦＣ）、リン酸を電解質とするリン酸形燃料電池（ＰＡＦＣ）などの燃料電池スタックが挙げられる。

・なお、単セルで発電された電気は、例えば集電体及びインターコネクタを介して外部に取り出すことができる。この場合、インターコネクタと集電体とは、別部材で構成しても、一体の部材として構成してもよい。

実施例１の燃料電池スタックの斜視図である。 燃料電池スタックの燃料電池カセットを積層方向に破断して示す断面図である。 燃料電池スタックの上端の燃料電池カセット及び第１ガス溜め室を分解して示す斜視図である。 燃料電池スタックの下端の燃料電池カセット及び第２ガス溜め室を分解して示す斜視図である。 燃料電池スタックを空気の流路に沿って積層方向に破断して、その一部を示す説明図である。 実施例１の燃料電池スタックの変形例を示し、（ａ）は燃料電池スタックの上端側の燃料電池カセット及び第１ガス溜め室を空気の流路に沿って積層方向に破断して、その一部を示す説明図、（ｂ）は燃料電池スタックの下端側の燃料電池カセット及び第２ガス溜め室を空気の流路に沿って積層方向に破断して、その一部を示す説明図である。 実施例２の燃料電池スタックを燃料ガスの流路に沿って積層方向に破断して、その一部を示す説明図である。 実施例３の燃料電池スタックを空気の流路に沿って積層方向に破断して、その一部を示す説明図である。 実施例４の燃料電池スタックの斜視図である。 実施例４の燃料電池スタックを空気の流路に沿って積層方向に破断して、その一部を示す説明図である。 実施例４の燃料電池スタックを燃料ガスの流路に沿って積層方向に破断して、その一部を示す説明図である。 実施例５の燃料電池スタックを空気の流路に沿って積層方向に破断して、その一部を示す説明図である。 実施例６の燃料電池スタックを積層方向に破断して、その一部を示す説明図である。 実施例７の燃料電池スタックの平面図である。 実施例７の燃料電池スタックを空気の流路に沿って積層方向に破断して、その一部を示す説明図である。 実施例８の燃料電池スタックを空気の流路に沿って積層方向に破断して、その一部を示す説明図である。 従来技術の説明図である。

以下、本発明が適用された燃料電池スタックとして、固体酸化物形燃料電池スタックを例に挙げて説明する。

ａ）まず、本実施例の燃料電池スタックの概略構成について説明する。
図１に示す様に、本実施例の固体酸化物形燃料電池スタック（以下固体酸化物形を省略する）１は、燃料ガス（例えば水素）と酸化剤ガス（例えば空気、詳しくは空気中の酸素）との供給を受けて発電を行う装置である。なお、図面においては、酸化剤ガスは「Ｏ」で示し、燃料ガスは「Ｆ」で示す。また、「ＩＮ」はガスが導入されることを示し、「ＯＵＴ」はガスが排出されることを示す（以下同様）。

この燃料電池スタック１は、図１の上下方向の両端に配置されたエンドプレート３、５と、その間に配置された層状の複数（例えば２５段）の燃料電池のセル部７（以下燃料電池カセットと記す）とが積層されたものである。

なお、燃料電池カセット７は、燃料ガスと空気との供給を受けて発電する発電単位であり、以下では、燃料電池カセット７のみの積層部分をスタック本体２と称する。
エンドプレート３、５及び各燃料電池カセット７には、それらを積層方向（図１の上下方向）に貫く複数（例えば８個）の貫通孔９が設けられ、その貫通孔９に配置された各ボルト１１（１１ａ〜１１ｈ）とボルト１１に螺合するナット１３とによって、エンドプレート３、５と各燃料電池カセット７とが一体に固定されている。

また、ボルト１１のうちの特定（４本）のボルト１１ｂ、１１ｄ、１１ｆ、１１ｈには、図２に示すように、軸方向に沿って、空気又は燃料ガスが流れる内部流路１４が形成されており、この内部流路１４と、各ボルト１１ｂ、１１ｄ、１１ｆ、１１ｈが挿通される各貫通孔９とは、各ガスの通過が可能な連通孔１５により連通している。

更に、各燃料電池カセット７には、その厚み方向の中央部分に、板状の単セル１７が配置されており、単セル１７の一方の側（図２上方）に、空気が流れる空気流路１９（図２では矢印で空気の流れを示している）が設けられているとともに、単セル１７の他方の側（図２下方）に、燃料ガスが流れる燃料流路２１が設けられている。なお、燃料流路２１は、紙面と垂直方向の流路である。

このうち、単セル１７は、いわゆる燃料極支持膜形タイプの構造を有しており、薄膜の固体電解質層２３と、その一方の側（図２上方）に形成された薄膜の空気極層（カソード）２５と、他方の側（図２下方）に形成された燃料極層（アノード）２７とを備えている。

従って、空気又は燃料ガスは、外部から、空気又は燃料ガスの供給用の各ボルト１１ｈ、１１ｆの内部流路１４及び各貫通孔９を介して、各燃料電池カセット７の各空気流路１９又は各燃料流路２１に供給され、更に、発電後の空気又は燃料ガスは、各空気流路１９又は各燃料流路２１から、発電後の空気又は燃料ガスの排出用の各ボルト１１ｄ、１１ｂが挿通される各貫通孔９及び各ボルト１１ｄ、１１ｂの内部流路１４を介して、燃料電池スタック１外に排出される。

ｂ）次に、燃料電池カセット７及びガス溜め室５１、６１の構成について、詳しく説明する。
図３及び図４に示すように、燃料電池カセット７は、金属製のインターコネクタ３１と、空気極絶縁フレーム３３と、（単セル１７が接合された）金属製のセパレータ３５と、金属製の燃料極フレーム３７と、燃料極絶縁フレーム３９と、金属製のインターコネクタ４１等が積層されものである。

また、空気極絶縁フレーム３３の枠内の空気流路１９には、空気極側集電体４３が配置され、燃料極絶縁フレーム３９の枠内の燃料流路２１には、燃料極側集電体４５が配置されている。

特に、本実施例１では、図３に示すように、燃料電池カセット７のうち、積層方向における一方の端部（図１上方）の燃料電池カセット７には、その上端（外側の端面）に、後述する第１ガス溜め室５１を構成するために、金属製のガス溜め室フレーム５３とガス溜め室フレーム５３の上方を覆う前記エンドプレート３とが配置されている。

同様に、図４に示すように、燃料電池カセット７のうち、積層方向における他方の端部（図１下方）の燃料電池カセット７には、その下端（外側の端面）に、後述する第２ガス溜め室６１を構成するために、同様に、金属製のガス溜め室フレーム６３とガス溜め室フレーム６３の下方を覆う前記エンドプレート５とが配置されている。

ここで、エンドプレート３、５は、積層される燃料電池カセット７を押圧して保持するとともに、各ガス溜め室５１、６１の蓋となる板材であり、燃料電池カセット７からの電流の出力端子でもある。なお、エンドプレート３、５は、導電性を有する板材（例えばステンレス鋼等の金属板）からなる。

以下、各構成について、更に詳しく説明する。
まず、前記図２に記載の単セル１７を構成する前記空気極層２５、固体電解質層２３、燃料極層２７について説明する。

空気極層２５としては、Ｌａ、Ｐｒ、Ｓｍ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｍｎを含有する複合酸化物（Ｌａ１−ｘＳｒｘＣｏＯ₃系複合酸化物、Ｌａ_1-xＳｒ_xＦｅＯ₃系複合酸化物、Ｌａ_1-xＳｒ_xＣｏ_1-yＦｅ_yＯ₃系複合酸化物、Ｌａ_1-xＳｒ_xＭｎＯ₃系複合酸化物、Ｐｒ_1-xＢａ_xＣｏＯ₃系複合酸化物、Ｓｍ_1-xＳｒ_xＣｏＯ₃系複合酸化物）などを使用できる。

固体電解質層２３としては、ジルコニア系、セリア系、ペロブスカイト系の電解質材料が挙げられる。ジルコニア系材料では、イットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）、スカンジア安定化ジルコニア（ＳｃＳＺ）、及びカルシア安定化ジルコニア（ＣａＳＺ）を挙げることができ、一般的には、イットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）が使用される例が多い。セリア系材料では、いわゆる希土類元素添加セリアが、ペロブスカイト系材料では、ランタン元素を含有するペロブスカイト型複酸化物が使われる。

燃料極層２７としては、金属が好ましく、Ｎｉ及びＮｉとセラミックとのサーメットやＮｉ基合金を使用できる。
また、前記図３及び図４に示すように、インターコネクタ３１、４１は、導電性を有する板材（例えばステンレス鋼等の金属板）からなる。このインターコネクタ３１、４１は、単セル１７間の導通を確保し、且つ、単セル１７間（従って燃料電池カセット７間）でのガスの混合を防止するものである。

空気極絶縁フレーム３３は、四角枠状の部材であり、軟質マイカ、バーミキュライト、ＭｇＯ、Ａｌ₂Ｏ₃などからなる絶縁板である。この空気極絶縁フレーム３３には、（平面視で）その中央部に開口部３３ａが形成されている。また、空気極絶縁フレーム３３の対向する一対の貫通孔９（９ｄ、９ｈ）には、それぞれ長尺の連通孔３３ｂが連通するように設けられ、更に、各連通孔３３ｂと開口部３３ａとを連通するように、ガスが通過する部分（連通部）として、複数の溝３３ｃが設けられている。

空気極側集電体４３は、柱状の部材が平行に配置された例えばステンレスからなる部材であり、前記空気極絶縁フレーム３３の開口部３３ａ内にて、一対の貫通孔９（９ｈ、９ｄ）の配置方向に沿って配置されている。

セパレータ３５は、四角枠状の導電性を有する板材（例えばステンレス鋼等の金属板）からなり、自身の内周が、単セル１７の固体電解質層２３の外周縁部にろう付け接合されている。この単セル１７が接合されたセパレータ３５により、燃料電池カセット７の内部において、空気と燃料ガスとが混合しないように、空気流路１９と燃料流路２１とが分離されている。

燃料極フレーム３７は、耐熱性を有するステンレス等からなる四角枠状の部材である。
燃料極絶縁フレーム３９は、空気極絶縁フレーム３３と同様に、四角枠状の部材であり、軟質マイカ、バーミキュライト、ＭｇＯ、Ａｌ₂Ｏ₃などからなる絶縁板である。この燃料極絶縁フレーム３９には、空気極絶縁フレーム３３と同様に、中央部の開口部３９ａと、（貫通孔９と連通する長尺の）各連通孔３９ｂと、各連通孔３９ｂと開口部３９ａとを連通する各溝３９ｃが設けられている。

燃料極側集電体４５は、公知の格子状の部材（例えば特開２０１３−５６０４２号公報に記載の集電部材１９参照）であり、芯材である格子状のスペーサ（軟質マイカ、バーミキュライト、ＭｇＯ、Ａｌ₂Ｏ₃などからなる絶縁性のスペーサ）５１と、スペーサ５１に取り付けられた金属板の導電部材５３（図２参照）とから構成されている。

また、図３に示すガス溜め室フレーム５３は、四角枠状の部材であり、導電性を有する例えばステンレスから構成されている。
このガス溜め室フレーム５３には、（平面視で）中央部に正方形の開口部５３ａが設けられているとともに、空気流路１９から（発電後の、発電に伴うジュール熱によって加熱された）空気が排出される貫通孔９（即ち空気排出用の貫通孔９ｄ）と開口部５３ａとが連通するように、連通部５３ｂが設けられている。

また、前記エンドプレート３は、このガス溜め室フレーム５３の開口部５３ａを、同図上側から塞ぐように配置されている。
これにより、ガス溜め室フレーム５３と、その積層方向の両側に配置されたエンドプレート３及びインターコネクタ３１とによって、貫通孔９ｄのみに１箇所開口する密閉された第１ガス溜め室５１が形成される。

同様に、図４に示すガス溜め室フレーム６３は、四角枠状の部材であり、導電性を有する例えばステンレスから構成されている。
このガス溜め室フレーム６３には、（平面視で）中央部に正方形の開口部６３ａが設けられているとともに、空気流路１９から（発電後の、発電に伴うジュール熱によって加熱された）空気が排出される貫通孔９（即ち空気排出用の貫通孔９ｄ）と開口部６３ａとが連通するように、連通部６３ｂが設けられている。

また、前記エンドプレート５は、このガス溜め室フレーム６３の開口部６３ｂを、同図下側から塞ぐように配置されている。
これにより、ガス溜め室フレーム６３と、その積層方向の両側に配置されたエンドプレート５及びインターコネクタ４１とによって、貫通孔９ｄのみに開口する密閉された第２ガス溜め室６１が形成される。

ｃ）次に、燃料電池スタック１の製造方法について、簡単に説明する。
まず、例えばＳＵＳ４３０からなる板材を打ち抜いて、インターコネクタ３１、４１、燃料極フレーム３７、セパレータ３５、ガス溜め室フレーム５３、６３、エンドプレート３、５を製造した。

また、単セル１７を、定法に従って製造した。具体的には、燃料極層２７及び固体電解質層２３のグリーンシート積層体を焼成し、その上に空気極層２５の材料を印刷した。なお、単セル１７は、セパレータ３５にろう付けして固定した。

更に、周知の絶縁性の材料からなる絶縁板に対して、パンチング加工や溝加工などによって、前記図３、図４に示す枠形状の空気極絶縁フレーム３３と燃料極絶縁フレーム３９を作製した。

そして、上述したインターコネクタ３１、４１、空気極絶縁フレーム３３、単セル１７をろう付けしたセパレータ３５、燃料極フレーム３７、燃料極絶縁フレーム３９等を積層して、各燃料電池カセット７を組み付けるとともに、その積層方向の両方の端部に、ガス溜め室フレーム５３、６３、エンドプレート３、５を積層して、積層体を構成した。

そして、この積層体の貫通孔９にボルト１１を嵌め込むとともに、各ボルト１１にナット１３を螺合させて締め付けて、積層体を押圧して一体化して固定し、燃料電池スタック１を完成した。

ｄ）次に、本実施例１におけるガスの流路について、図５等に基づいて説明する。
＜空気の流路＞
図５に示す様に、空気は、燃料電池スタック１の外部から、ボルト１１ｈの内部流路１４を介して、燃料電池スタック１の貫通孔９（即ち空気供給用の貫通孔９ｈ）に導入され、各燃料電池カセット７の空気流路１９に分配して供給される。

そして、各空気流路１９内にて発電に使用された残余の（発電に伴うジュール熱によって加熱された）空気は、同図の矢印方向に流れて、各空気流路１９から前記貫通孔９ｈと反対側の貫通孔９（即ち空気排出用の貫通孔９ｄ）に導入される。

この貫通孔９ｄに導入された発電後の空気は、貫通孔９ｄにおける積層方向の両側（図５上下方向）に導かれる。
このうち、上方に導かれた発電後の空気は、連通部７１を介して、燃料電池スタック１の上部の第１ガス溜め室５１内に供給される。一方、下方に導かれた発電後の空気は、連通部７３を介して、燃料電池スタック１の下部の第２ガス溜め室６１内に供給される。なお、貫通孔９ｄに充満した発電後の空気は、ボルト１１ｄの内部流路１４を介して、燃料電池スタック１外に排出される。

＜燃料ガスの流路＞
燃料ガスの流路は、従来と同様であり、前記図３及び図４に示すように、燃料電池スタック１の外部から、ボルト１１ｆの内部流路１４を介して、燃料電池スタック１の貫通孔９（即ち燃料供給用の貫通孔９ｆ）に導入された燃料ガスは、各燃料電池カセット７の燃料流路２１に分配して供給される。

そして、各燃料流路２１内にて発電に使用された残余の燃料ガスは、各燃料流路２１から前記貫通孔９ｆと反対側の貫通孔９（即ち燃料排出用の貫通孔９ｂ）に導入される。
この貫通孔９ｂに導入された発電後の燃料ガスは、ボルト１１ｂの内部流路１４を介して、燃料電池スタック１外に排出される。

ｅ）本実施例１の効果について説明する。
本実施例１では、燃料電池スタック１の積層方向における両方の端部に、発電に使用されて単セル１７から排出された空気を溜める第１、第２ガス溜め室５１、６１を備えている。

これにより、両ガス溜め室５１、６１には、発電後に単セル１７から排出された空気、即ち発電に伴うジュール熱によって適度に加熱された空気を溜めることができる。その結果、この両ガス溜め室５１、６１により、燃料電池スタック１の積層方向における端部の温度を高めることができ、しかも、両ガス溜め室５１、６１は、燃料電池スタック１内とその積層方向の外側との間の断熱層として機能する。

そのため、燃料電池スタック１の積層方向における温度を、従来より均一化できるとともに、単セル１７の破損等が生じないような適度な温度に維持することができる。例えば、燃料電池スタック１内を、単セル１７自身がジュール熱にて発熱するような適度な温度に維持して保温することができる。

このように、本実施例１では、燃料電池スタック１内の温度を適度な温度に保持することができるので、高い発電効率を実現できるとともに、単セル１７の熱歪みによる破損（セル割れ）を抑制できるという顕著な効果を奏する。

また、本実施例１では、両ガス溜め室５１、６１は、発電後の空気が供給される貫通孔９ｄに１箇所のみ開口しているので、空気が外に流出ににくく、好適に空気を溜めることができるとともに、貫通孔９ｄから空気を効率的に導入することができる。

更に、本実施例１では、エンドプレート３、５と（最外側の）燃料電池カセット７との間に各ガス溜め室５１、６１が配置されているので、エンドプレート３、５から熱が放出されにくく、燃料電池スタック１内の温度をより均一に保つことができる。

ｆ）その他
・例えば、第１、第２ガス溜め室５１、６１の内部は、空洞であってもよいが、燃料電池スタック１の積層方向における導電性を高めるために、集電体を配置してよい。

例えば図６（ａ）に示すように、第１ガス溜め室５１内に、前記燃料極側集電体４５と同様な構造の集電体９１を配置してもよい。なお、第２ガス溜め室６１内に、同様な集電体９１を配置してもよい。

或いは、図６（ｂ）に示すように、燃料電池スタック１の下端のインターコネクタ４１の表面（第２ガス溜め室６１側の表面）から、内側（同図下方）に向かって突出して、相手側のエンドプレート５に接触する凸部９３を設けてもよい。なお、逆に、エンドプレート５に、インターコネクタ４１側に突出する同様な凸部を設けてよい。

また、前記第１ガス溜め室５１側に、前記第２ガス溜め室６１側に形成したような凸部を設けてもよい。
・また、燃料電池スタック１に対して空気や燃料ガスを供給する側、或いは、燃料電池スタック１から空気や燃料ガスを排出する側は、燃料電池スタック１の積層方向におけるどちら側に（例えば図１、図５における上方又は下方に）設定してもよい。

次に、実施例２について説明するが、前記実施例１と同様な内容の説明は省略する。
なお、実施例１と同様な構成には、同様な番号を付して説明する。
図７に示すように、本実施例２の燃料電池スタック１０１は、第１、第２ガス溜め室１０３、１０５に、空気ではなく燃料ガスを溜めるものである。以下、詳細に説明する。

本実施例２の燃料電池スタック１０１では、燃料ガスは、図７にて破線の矢印で示すように、燃料電池スタック１０１の外部から、ボルト１１ｆの内部流路１４を介して、燃料電池スタック１０１の貫通孔９（即ち燃料供給用の貫通孔９ｆ）に導入され、その後、各燃料電池カセット７の燃料流路２１に分配して供給される。

そして、各燃料流路２１内にて発電に使用された残余の燃料ガスは、同図の破線の矢印方向に流れて、各燃料流路２１から前記貫通孔９ｆと反対側の貫通孔９（即ち燃料排出用の貫通孔９ｂ）に導入される。

この貫通孔９ｂに導入された発電後の（発電に伴うジュール熱によって加熱された）燃料ガスは、貫通孔９ｂにおける積層方向の両側（同図上下方向）に導かれる。
このうち、上方に導かれた発電後の燃料ガスは、連通部１０７を介して、燃料電池スタック１０１の上部の第１ガス溜め室１０３内に供給されるとともに、ボルト１１ｂの内部流路１４を介して、燃料電池スタック１０１外に排出される。

一方、下方に導かれた発電後の（発電に伴うジュール熱によって加熱された）燃料ガスは、連通部１０９を介して、燃料電池スタック１０１の下部の第２ガス溜め室１０５内に供給される。

なお、空気については、図示しないが、ボルト１１ｈの内部流路１４及び貫通孔９ｈを介して、燃料電池スタック１０１に導入され、各燃料電池カセット５の空気流路１９から、貫通孔９ｄ及びボルト１１ｄの内部流路１４を介して、燃料電池スタック１０１外に排出される。

本実施例２においても、前記実施例１と同様な効果を奏する。

次に、実施例３について説明するが、前記実施例１と同様な内容の説明は省略する。
なお、実施例１と同様な構成には、同様な番号を付して説明する。
図８に示すように、本実施例３の燃料電池スタック１１１は、上述した積層方向の一方にガス溜め室１１３を備えるとともに、他方に排ガス燃焼器１１５を備えたものである。以下、詳細に説明する。

ａ）まず、本実施例３の燃料電池スタック１１１の構成について説明する。
図８に示すように、本実施例３の燃料電池スタック１１１では、（燃料電池カセット７が積層されてなる）燃料電池スタック本体１１２の下端に、板状の排ガス燃焼器１１５が積層されており、前記ボルト１１及びナット１３によって、燃料電池スタック本体１１２と排ガス燃焼器１１５とが一体に固定されている。

この排ガス燃焼器１１５内には、例えばＮｉ等の燃焼用の触媒１１７が充填されており、排ガス燃焼器１１５に発電後の空気と燃料ガスとが導入されるように各流路１１９（燃料ガスの流路は図示せず）が形成されている。

また、空気排出用のボルト１１ｄが挿通される貫通孔９ｄは、前記実施例１とは異なり、下方に開口することなくナット１３によって閉ざされている。
更に、本実施例３では、図９に示すように、空気や燃料ガスの流路として用いられるボルト１１ｂ、１１ｄ、１１ｆ、１１ｈとは異なる別のボルト１１ｇ及びその貫通孔９ｇは、排ガス燃焼器１１５から排出される燃焼後のガス（排ガス）の流路として用いられ、同図の下方より排ガスが排出されるように構成されている。

ｂ）次に、本実施例３における空気の流路について説明する。
前記図８に示すように、本実施例３の燃料電池スタック１１１では、空気は、図８にて矢印で示すように、燃料電池スタック１１１の外部から、ボルト１１ｈの内部流路１４を介して、燃料電池スタック１１１の貫通孔９（即ち空気供給用の貫通孔９ｈ）に導入され、その後、各燃料電池カセット７の空気流路１９に分配して供給される。

そして、各空気流路１９内にて発電に使用された残余の空気は、同図の矢印方向に流れて、各空気流路１９から前記貫通孔９ｈと反対側の貫通孔９（即ち空気排出用の貫通孔９ｄ）に導入される。

この貫通孔９ｄに導入された発電後の空気は、貫通孔９ｄにおける積層方向の両側（同図上下方向）に導かれる。
このうち、上方に導かれた発電後の（発電に伴うジュール熱によって加熱された）空気は、連通部１１６を介して、燃料電池スタック１１１の上部のガス溜め室１１３内に供給される。一方、下方に導かれた発電後の空気は、流路１１９を介して、排ガス燃焼器１１５に導入される。

一方、燃料ガスについては、図示しないが、燃料電池スタック１１１の外部から、ボルト１１ｆの内部流路１４を介して、燃料電池スタック１１１の貫通孔９（即ち燃料供給用の貫通孔９ｆ）に導入され、その後、各燃料電池カセット７の燃料流路２１に分配して供給される。

次に、各燃料流路２１内にて発電に使用された残余の燃料ガスは、各燃料流路２１から前記貫通孔９ｆと反対側の貫通孔９（即ち燃料排出用の貫通孔９ｂ）に導入される。
この貫通孔９ｂに導入された発電後の燃料ガスは、貫通孔９ｂにおける積層方向の一方（同図下方向）に導かれ、排ガス燃焼器１１５に導入される。

そして、排ガス燃焼器１１５内に導入された空気と燃料ガスとが燃焼することにより、燃料電池スタック１１１が加熱される。
ｃ）本実施例３においても、ガス溜め室１１３が配置された側では、前記実施例１と同様な効果を奏する。また、燃料電池スタック１１１の下端側が冷えやすい構造の場合には、排ガス燃焼器１１５によって、下端側を好適に加熱することができる。

なお、本実施例３において、前記実施例２と同様に、空気をガス溜め室１１３に溜めるのではなく、燃料ガスを溜めるような構成としてもよい。

次に、実施例４について説明するが、前記実施例１と同様な内容の説明は省略する。
なお、実施例１と同様な構成には、同様な番号を付して説明する。
図１０に示すように、本実施例４の燃料電池スタック１２１は、前記積層方向の一方の第１ガス溜め室１２３に空気を溜めるとともに、他方の第２ガス溜め室１２５に燃料ガスを溜めるものである。以下、詳細に説明する。

＜空気の流路＞
本実施例４の燃料電池スタック１２１では、空気は、図１０にて矢印で示すように、燃料電池スタック１２１の外部から、ボルト１１ｈの内部流路１４を介して、燃料電池スタック１０１の貫通孔９（即ち空気供給用の貫通孔９ｈ）に導入され、その後、各燃料電池カセット７の空気流路１９に分配して供給される。

そして、各空気流路１９内にて発電に使用された残余の空気は、同図の矢印方向に流れて、各空気流路１９から前記貫通孔９ｈと反対側の貫通孔９（即ち空気排出用の貫通孔９ｄ）に導入される。

この貫通孔９ｄに導入された発電後の空気は、貫通孔９ｄにおける積層方向の両側（同図上下方向）に導かれる。
このうち、上方に導かれた発電後の（発電に伴うジュール熱によって加熱された）空気は、連通部１２７を介して、燃料電池スタック１２１の上部の第１ガス溜め室１２３内に供給される。一方、下方に導かれた発電後の空気は、ボルト１１ｄの内部流路１４を介して、燃料電池スタック１２１外に排出される。

＜燃料ガスの流路＞
図１１に示すように、燃料ガスは、破線の矢印で示すように、燃料電池スタック１２１の外部から、ボルト１１ｆの内部流路１４を介して、燃料電池スタック１２１の貫通孔９（即ち燃料供給用の貫通孔９ｆ）に導入され、その後、各燃料電池カセット７の燃料流路２１に分配して供給される。

そして、各燃料流路２１内にて発電に使用された残余の燃料ガスは、同図の破線の矢印方向に流れて、各燃料流路２１から前記貫通孔９ｆと反対側の貫通孔９（即ち燃料排出用の貫通孔９ｂ）に導入される。

この貫通孔９ｂに導入された発電後の燃料ガスは、貫通孔９ｂにおける積層方向の両側（同図上下方向）に導かれる。
このうち、上方に導かれた発電後の燃料ガスは、ボルト１１ｂの内部流路１４を介して、燃料電池スタック１２１外に排出される。

一方、下方に導かれた発電後の（発電に伴うジュール熱によって加熱された）燃料ガスは、連通部１２９を介して、燃料電池スタック１２１の下部の第２ガス溜め室１２５に供給される。

本実施例２においても、前記実施例１と同様な効果を奏するとともに、設計の自由度が高いという利点がある。

次に、実施例５について説明するが、前記実施例１と同様な内容の説明は省略する。
なお、実施例１と同様な構成には、同様な番号を付して説明する。
図１２に示すように、本実施例５の燃料電池スタック１３１は、前記積層方向の一方（図１２の上方）にのみ、空気を溜めるガス溜め室１３３を備えたものである。以下、詳細に説明する。

本実施例５の燃料電池スタック１３１では、空気は、図１２にて矢印で示すように、燃料電池スタック１３１の外部から、ボルト１１ｈの内部流路１４を介して、燃料電池スタック１３１の貫通孔９（即ち空気供給用の貫通孔９ｈ）に導入され、その後、各燃料電池カセット７の空気流路１９に分配して供給される。

そして、各空気流路１９内にて発電に使用された残余の空気は、同図の矢印方向に流れて、各空気流路１９から前記貫通孔９ｈと反対側の貫通孔９（即ち空気排出用の貫通孔９ｄ）に導入される。

この貫通孔９ｄに導入された発電後の（発電に伴うジュール熱によって加熱された）空気は、貫通孔９ｄにおける積層方向の両側（同図上下方向）に導かれる。
このうち、上方に導かれた発電後の空気は、連通部１３５を介して、燃料電池スタック１３１の上部のガス溜め室１３３内に供給される。

一方、下方に導かれた発電後の空気は、ボルト１１ｄの内部流路１４を介して、燃料電池スタック１３１外に排出される。
また、燃料ガスについては、図示しないが、燃料電池スタック１３１の外部から、ボルト１１ｆの内部流路１４を介して、燃料電池スタック１１１の貫通孔９（即ち燃料供給用の貫通孔９ｆ）に導入され、その後、各燃料電池カセット７の燃料流路２１に分配して供給される。

そして、各燃料流路２１内にて発電に使用された残余の燃料ガスは、各燃料流路２１から前記貫通孔９ｆと反対側の貫通孔９（即ち燃料排出用の貫通孔９ｂ）に導入される。
この貫通孔９ｂに導入された発電後の燃料ガスは、貫通孔９ｂにおける積層方向の一方（同図上方向）に導かれ、ボルト１１ｂの内部流路１４を介して、燃料電池スタック１３１外に排出される。

本実施例５においても、ガス溜め室１３３が配置された側では、前記実施例１と同様な効果を奏する。
なお、本実施例５において、前記実施例２と同様に、燃料ガスをガス溜め室１３３に溜めるような構成としてもよい。

次に、実施例６について説明するが、前記実施例１と同様な内容の説明は省略する。
なお、実施例１と同様な構成には、同様な番号を付して説明する。
図１３に示すように、本実施例３の燃料電池スタック１４１では、複数の燃料電池カセット７は、前記実施例１と同様に、空気極層２５と固体電解質層２３と燃料極層２７とからなる単セル１７と、単セル１７に接合された四角枠状の金属製のセパレータ３５とを備えている。

また、空気極層２５の（同図の）上方には、板状の金属製のインターコネクタ１４３が配置されており、その下方より突出する凸部１４５と空気極層２５とが接触している。
このインターコネクタ１４３は、その周囲が金属製の四角枠状の（インターコネクタ１４３より板厚が小さな）集電セパレータ１４７に接合されており、集電セパレータ１４７及びインターコネクタ１４３によって、インターコネクタ１４３の上下の流路（従って燃料電池カセット７間）が分離されている。

更に、燃料極層２７の（同図の）下方には、前記実施例１の燃料極側集電体４５と同様な構造の（絶縁板と金属板からなる）燃料極側集電体１４９が配置されている。
また、（空気流路１９に対応する）集電セパレータ１４７とセパレータ３５との間には、四角枠状の絶縁板からなるフレーム１５１が配置され、（燃料流路２１に対応する）セパレータ３５と集電セパレータ１４７との間には、四角枠状の金属からなるフレーム１５３が配置されている。

特に本実施例６では、同図の最上段の燃料電池カセット７とエンドプレート３との間に、（フレーム１５３と同様な）四角枠状の金属製のスペーサ１５４を配置することにより、発電後の（発電に伴うジュール熱によって加熱された）空気を溜める第１ガス溜め室１５５が設けられている。なお、図示しないが、スペーサ１５４には、第１ガス溜め室１５５と発電後の空気排出用の貫通孔９とを連通する連通部が設けられている。

この第１ガス溜め室１５５内には、エンドプレート３と（集電セパレータ１４７が接合された）インターコネクタ１４３とが接触して導通するように、前記燃料極側集電体１４９が配置されている。

同様に、同図の最下段の燃料電池カセット７とエンドプレート５との間に、（フレーム１５１と同様な）四角枠状の絶縁板からなるスペーサ１５６を配置することにより、発電後の（発電に伴うジュール熱によって加熱された）空気を溜める第２ガス溜め室１５７が設けられている。なお、図示しないが、スペーサ１５６には、第２ガス溜め室１５７と発電後の空気排出用の貫通孔９とを連通する連通部が設けられている。

この第２ガス溜め室１５７内には、エンドプレート５と燃料極側集電体１４９とが接触して導通するように、前記（集電セパレータ１４７が接合された）インターコネクタ１４３が配置されている。

本実施例６においても、前記実施例１と同様に、第１、第２ガス溜め室１５５、１５７に、発電後の（発電に伴うジュール熱によって加熱された）空気が導入されるので、前記実施例１と同様な効果を奏する。

さらに、本実施例６では、インターコネクタ１４３は、板厚が小さな（薄い）集電セパレータ１４７に接合されているため、燃料電池カセット７の側面方向への放熱が低減される。すなわち、積層方向だけでなく、側面方向に熱が放出されにくくなるため、燃料電池カセット７内の温度を、より均一に保つことができる。

なお、前記実施例２と同様に、第１、第２ガス溜め室１５５、１５７に、発電後の（発電に伴うジュール熱によって加熱された）燃料ガスを導入してもよい。
また、前記実施例３と同様に、第１ガス溜め室１５５に空気を導入するとともに、第２ガス溜め室１５７に燃料ガスを導入してもよい。或いは、その逆に、第１ガス溜め室１５５に燃料ガスを導入するとともに、第２ガス溜め室１５７に空気を導入してもよい。

なお、図１３では、各ガスの供給経路である貫通孔から各空気流路１９や各燃料流路２１にガスを供給する連通路である連通部、各空気流路１９や各燃料流路２１から各ガスの排出経路である貫通孔にガスを排出する連通部、各ガスの排出経路から第１、第２ガス溜め室１５５、１５７にガスを供給する連通部は省略してあるが、前記実施例１〜３等と同様に、各ガスの流通が可能なように、適宜（各ガスの供給側の貫通孔に開口する）連通部を設ければよい。

次に、実施例７について説明するが、前記実施例１と同様な内容の説明は省略する。
なお、実施例１と同様な構成には、同様な番号を付して説明する。
本実施例７の燃料電池スタックは、空気の流路についてシリアルフロー構造を有しており、最初の発電後の空気をガス溜め室に導入するものである。

ａ）まず、本実施例７の燃料電池スタックの構造について説明する。
図１４及び図１５に示すように、本実施例７の燃料電池スタック１６１では、空気を、前記積層方向における上方（図１４では手前、図１５では上方）より導入して、下方より排出し、燃料ガスは、上方より導入して、上方より排出するように構成されている。

また、図１５に示すように、燃料電池スタック１６１は、例えば８段の燃料電池カセット１６３から構成されており、そのうち上部の４段が（空気のシリアルフローの上流側である）上部ブロック１６５であり、下部の４段が（空気のシリアルフローの下流側である）下部ブロック１６７である。

更に、上部ブロック１６５の上方に、エンドプレート３と挟まれるように、（発電後の空気が溜められる）第１ガス溜め室１６９が設けられ、一方、下部ブロック１６７の下方に、エンドプレート５と挟まれるように、（発電後の空気が溜められる）第２ガス溜め室１７１が設けられている。

なお、本実施例７では、燃料極集電体１７３は、通気性を有するメッシュ状の構成であるが、単セル１７５、空気極側集電体１７７、セパレータ１７９等は、前記実施例１と同様な構成である。

ｂ）次に、本実施例７の燃料電池スタック１６１における空気の流路について説明する。
燃料電池スタック１６１の外部から、ボルト１１ｈの内部流路１４を介して、燃料電池スタック１６１の貫通孔９（即ち空気供給用の貫通孔９ｈ）に導入された空気は、図示しない連通部を介して、上部ブロック１６５の各燃料電池カセット１６３の空気流路１９に分配して供給される。なお、以下でも同様な連通部は図示しない。

そして、各空気流路１９内にて発電に使用された残余の空気は、同図の矢印方向に流れて、各空気流路１９から前記貫通孔９ｈと反対側の貫通孔９（即ち空気排出用の貫通孔９ｄ）に導入される。

この貫通孔９ｄに導入された発電後の空気は、貫通孔９ｄにおける積層方向の両側（同図上下方向）に導かれる。
このうち、上方に導かれた発電後の空気は、連通部１８１を介して、燃料電池スタック１６１の上部の第１ガス溜め室１６９内に供給される。

一方、下方に導かれた発電後の空気は、下部ブロック１６７の各燃料電池カセット１６３の空気流路１９に分配して供給されるとともに、連通部１８３を介して、燃料電池スタック１６１の下部の第２ガス溜め室１７１内に供給される。

次に、下部ブロック１６７の各空気流路１９内にて更に発電に使用された残余の空気は、各空気流路１９から前記貫通孔９ｄと反対側の貫通孔９（即ち空気排出用の貫通孔９ｇ）に導入される。なお、図１５では、貫通孔９ｈと貫通孔９ｇは、同じ貫通孔のように重ねて記載されているが、実際には、図１４に示すように、異なる貫通孔である。

そして、この貫通孔９ｇに導入された発電後の空気は、ボルト１１ｇ（図１４参照）の内部流路１４を介して、図１５の下方より、燃料電池スタック１６１外に排出される。
なお、燃料ガスの流路は、シリアルフローではなく、外部より貫通孔９ｂに導入された燃料ガスは、上部ブロック１６５及び下部ブロック１６７の各燃料電池カセット１６３の各燃料流路２１に導入され、貫通孔９ｆを介して、外部に排出される。

本実施例７は、空気の流路がシリアルフローであり、燃料電池スタック１６１の積層方向の両側に、前記実施例１と同様に発電後の（発電に伴うジュール熱によって加熱された）空気を溜める両ガス溜め室１６９、１７１を備えているので、前記実施例１と同様な効果を奏する。

なお、本実施例７では、両ガス溜め室１６９、１７１に発電後の空気を溜めるようにしたが、前記実施例２のように、発電後の（発電に伴うジュール熱によって加熱された）燃料ガスをためるようにしてもよい。また、第１ガス溜め室１６９に発電後の空気を溜め、第２ガス溜め室１７１に発電後の燃料ガスを溜めるようにしてもよい（或いは、溜めるガスの種類を上下逆にしてもよい）。

また、空気の流路のみをシリアルフローとする以外に、空気及び燃料ガスの流路をシリアルフローにしたり、燃料ガスの流路のみをシリアルフローとしてもよい。

次に、実施例８について説明するが、前記実施例７と同様な内容の説明は省略する。
なお、実施例７と同様な構成には、同様な番号を付して説明する。
本実施例７の燃料電池スタックは、前記実施例７と同様に、空気の流路についてシリアルフロー構造を有しており、２回目の発電後の空気をガス溜め室に導入するものである。

図１６に示すように、本実施例８の燃料電池スタック１９１の構造は、基本的に、前記実施例７とほぼ同様であり、積層方向からみた場合の各ボルト１１や貫通孔９の配置も、前記図１４に示すものと同様である。

図１６に示すように、本実施例８では、燃料電池スタック１９１の外部から、ボルト１１ｈの内部流路１４を介して、燃料電池スタック１９１の貫通孔９（即ち空気供給用の貫通孔９ｈ）に導入された空気は、図示しない連通部を介して、上部ブロック１６５の各燃料電池カセット１６３の空気流路１９に分配して供給される。なお、以下でも同様な連通部は図示しない。

そして、各空気流路１９内にて発電に使用された残余の空気は、各空気流路１９から前記貫通孔９ｈと反対側の貫通孔９（即ち空気排出用の貫通孔９ｄ）に導入される。
この貫通孔９ｄに導入された発電後の空気は、貫通孔９ｄにおける積層方向の下方（同図下方向）に導かれる。

この下方（即ち下部ブロック１６７側）に導かれた発電後の空気は、下部ブロック１６７の各燃料電池カセット１６３の空気流路１９に分配して供給される。
次に、下部ブロック１６７の各空気流路１９内にて更に発電に使用された残余の空気は、各空気流路１９から前記貫通孔９ｄと反対側の貫通孔９（即ち空気排出用の貫通孔９ｇ）に導入される。なお、図１６では、貫通孔９ｈと貫通孔９ｇは、同じ貫通孔のように重ねて記載されているが、実際には、図１４に示すように、異なる貫通孔である。

そして、この貫通孔９ｇに導入された再度の発電後の空気（図１６の破線の矢印参照）は、貫通孔９ｇにおける積層方向の両側（同図上下方向）に導かれる。
このうち、上方に導かれた発電後の空気は、図示しない連通部を介して、燃料電池スタック１９１の上部の第１ガス溜め室１９３内に供給される。なお、第１ガス溜め室１９３は、貫通孔９ｇにのみ開口している。

一方、下方に導かれた発電後の空気は、図示しない連通部を介して、燃料電池スタック１９１の下部の第２ガス溜め室１９５内に供給される。なお、第２ガス溜め室１９５は、貫通孔９ｇにのみ開口している。

また、この貫通孔９ｇに導入された再度の発電後の空気は、ボルト１１ｇ（図１４参照）の内部流路１４を介して、図１６の下方より、燃料電池スタック１９１外に排出される。

なお、燃料ガスの流路は、シリアルフローではない。つまり、外部より貫通孔９ｂ（図１４参照）に導入された燃料ガスは、上部ブロック１６５及び下部ブロック１６７の各燃料電池カセット１６３の各燃料流路２１に導入され、貫通孔９ｆ（図１４参照）を介して、外部に排出される。

本実施例８は、空気の流路がシリアルフローであり、燃料電池スタック１９１の積層方向の両側に、再度の発電後の空気を溜める両ガス溜め室１９３、１９５を備えているので、前記実施例７と同様な効果を奏する。

なお、本実施例８では、両ガス溜め室１９３、１９５に再度の発電後の空気を溜めるようにしたが、発電後の燃料ガスを溜めるようにしてもよい。また、第１ガス溜め室１９３に再度の発電後の空気を溜め、第２ガス溜め室１９５に発電後の燃料ガスを溜めるようにしてもよい（或いは、溜めるガスの種類を上下逆にしてもよい）。

また、空気の流路のみをシリアルフローとする以外に、空気及び燃料ガスの流路をシリアルフローにしたり、燃料ガスの流路のみをシリアルフローとしてもよい。
以上、本発明の実施例について説明したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、種々の態様を採ることができる。

（１）例えば、本発明は、例えば、ＺｒＯ₂系セラミックなどを電解質とする固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）、Ｌｉ−Ｎａ／Ｋ系炭酸塩を電解質とする溶融炭酸塩形燃料電池（ＭＣＦＣ）、リン酸を電解質とするリン酸形燃料電池（ＰＡＦＣ）などの燃料電池の燃料電池スタックに適用できる。

（２）また、単セルで発電された電気は、例えば集電体及びインターコネクタを介して外部に取り出すことができるが、この場合、インターコネクタと集電体とは、別部材で構成しても、一体の部材として構成してもよい。

（３）更に、ガス溜め室の（ガス供給側に開口する）開口部は、ガスを溜めるためには１個が望ましいが、複数個設けてもよい。

１、１０１、１１１、１２１、１３１、１４１、１６１、１９１…燃料電池スタック（固体酸化物形燃料電池スタック）
３、５…エンドプレート
７…燃料電池カセット
９、９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ、９ｅ、９ｆ、９ｇ、９ｈ…貫通孔
１７、１７５…単セル
１９…空気流路
２１…燃料流路
２３…固体電解質層
２５…空気極層
２７…燃料極層
３１、４１、１４３…インターコネクタ
５１、６１、１０３、１０５、１１３、１２３、１２５、１３３、１５５、１５７、１６９、１７１、１９３、１９５…ガス溜め室
７１、７３、１０７、１０９、１１６、１２７、１２９、１３５、１８１、１８３…連通部

Claims (6)

1. 電解質層と、該電解質層を間に挟むように配置された空気極及び燃料極とを有し、酸化剤ガス及び燃料ガスを用いて発電する平板状の単セルが、該単セルの厚み方向に沿って複数個積層された燃料電池スタックにおいて、
   前記燃料電池スタックの積層方向における少なくとも一方の端部に、前記発電に使用されて前記単セルから排出された前記酸化剤ガス及び前記燃料ガスのうち少なくとも一方のガスを溜めるガス溜め室を備えたことを特徴とする燃料電池スタック。
2. 前記燃料電池スタックの積層方向における両方の端部に、前記酸化剤ガス及び前記燃料ガスのうち少なくとも一方のガスを溜める前記ガス溜め室を備えたことを特徴とする請求項１に記載の燃料電池スタック。
3. 前記燃料電池スタックの積層方向における両方の端部の前記ガス溜め室のうち、一方のガス溜め室に前記酸化剤ガスを溜め、他方のガス溜め室に前記燃料ガスを溜める構成を有することを特徴とする請求項２に記載の燃料電池スタック。
4. 前記ガス溜め室は、一部に開口部を有する周囲が閉ざされた空間であるとともに、前記開口部は、前記酸化剤ガス及び前記燃料ガスのうち少なくとも一方のガスが供給されるガス供給路にのみ開口するように形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の燃料電池スタック。
5. 前記ガス溜め室は、一部に開口部を有する周囲が閉ざされた空間であるとともに、前記開口部は、前記ガスが供給されるガス供給路に１箇所開口するように形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の燃料電池スタック。
6. 前記燃料電池スタックの積層方向における少なくとも一方の端部に、板状の部材であるエンドプレートを備えるとともに、
   前記ガス溜め室は、前記エンドプレートと、前記燃料電池スタックの積層方向における少なくとも一方の最も端部側に配置された前記単セルと、の間に設けられたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の燃料電池スタック。

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