JP6975573B2 - Fuel cell power generation unit and fuel cell stack - Google Patents

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Description

本明細書によって開示される技術は、燃料電池発電単位に関する。 The techniques disclosed herein relate to fuel cell power generation units.

水素と酸素との電気化学反応を利用して発電を行う燃料電池の１つとして、固体酸化物形の燃料電池（以下、「ＳＯＦＣ」という）が知られている。ＳＯＦＣの構成単位である燃料電池発電単位（以下、「発電単位」という）は、燃料電池単セル（以下、「単セル」という）を備える。単セルは、電解質層と、電解質層を挟んで所定の方向（以下、「第１の方向」という）に互いに対向する空気極および燃料極とを含む。 A solid oxide fuel cell (hereinafter referred to as "SOFC") is known as one of the fuel cells that generate power by utilizing an electrochemical reaction between hydrogen and oxygen. The fuel cell power generation unit (hereinafter referred to as “power generation unit”), which is a constituent unit of the SOFC, includes a fuel cell single cell (hereinafter referred to as “single cell”). The single cell includes an electrolyte layer and an air electrode and a fuel electrode that face each other in a predetermined direction (hereinafter, referred to as “first direction”) with the electrolyte layer interposed therebetween.

また、発電単位は、空気極に面する空気室を構成する空気室用孔が形成された空気極側部材（以下、「空気極側フレーム」という）を備える。空気極側フレームには、空気室に供給されるガス（以下、「酸化剤ガス」という）が通る空気極側供給ガス流路（以下、「酸化剤ガス導入マニホールド」という）を構成する空気極側供給ガス流路用孔と、空気室から排出されたガス（以下、「酸化剤オフガス」という）が通る空気極側排出ガス流路（以下、「酸化剤ガス排出マニホールド」という）を構成する空気極側排出ガス流路用孔とが形成されている。空気極側フレームには、さらに、上記空気極側供給ガス流路用孔に連通すると共に空気室用孔の内周面（以下、「第１の内周面」という）に開口する空気極側供給連通流路と、上記空気極側排出ガス流路用孔に連通すると共に空気室用孔の上記第１の内周面に対向する他の内周面（以下、「第２の内周面」という）に開口する空気極側排出連通流路とが形成されている。発電単位の空気室には、酸化剤ガス導入マニホールドおよび空気極側供給連通流路を介して酸化剤ガスが供給される。また、空気室から排出された酸化剤オフガスは、空気極側排出連通流路および酸化剤ガス排出マニホールドを介して外部に排出される。 Further, the power generation unit includes an air pole side member (hereinafter, referred to as “air pole side frame”) in which an air chamber hole forming an air chamber facing the air pole is formed. In the air electrode side frame, the air electrode constituting the air electrode side supply gas flow path (hereinafter referred to as “oxidant gas introduction manifold”) through which the gas supplied to the air chamber (hereinafter referred to as “oxidant gas”) passes. It constitutes a hole for the side supply gas flow path and an air electrode side exhaust gas flow path (hereinafter referred to as "oxidant gas discharge manifold") through which the gas discharged from the air chamber (hereinafter referred to as "oxidant off gas") passes. A hole for the exhaust gas flow path on the air electrode side is formed. The air electrode side frame further communicates with the air electrode side supply gas flow path hole and opens on the inner peripheral surface of the air chamber hole (hereinafter referred to as "first inner peripheral surface"). Another inner peripheral surface (hereinafter, "second inner peripheral surface") that communicates with the supply communication flow path and the air electrode side exhaust gas flow path hole and faces the first inner peripheral surface of the air chamber hole. The air pole side discharge communication flow path that opens in) is formed. Oxidizing agent gas is supplied to the air chamber of the power generation unit via the oxidizing agent gas introduction manifold and the air electrode side supply communication flow path. Further, the oxidant off gas discharged from the air chamber is discharged to the outside through the air electrode side discharge communication flow path and the oxidant gas discharge manifold.

同様に、発電単位は、燃料極に面する燃料室を構成する燃料室用孔が形成された燃料極側部材（以下、「燃料極側フレーム」という）を備える。燃料極側フレームには、燃料室に供給されるガス（以下、「燃料ガス」という）が通る燃料極側供給ガス流路（以下、「燃料ガス導入マニホールド」という）を構成する燃料極側供給ガス流路用孔と、燃料室から排出されたガス（以下、「燃料オフガス」という）が通る燃料極側排出ガス流路（以下、「燃料ガス排出マニホールド」という）を構成する燃料極側排出ガス流路用孔とが形成されている。燃料極側フレームには、さらに、上記燃料極側供給ガス流路用孔に連通すると共に燃料室用孔の内周面（以下、「第３の内周面」という）に開口する燃料極側供給連通流路と、上記燃料極側排出ガス流路用孔に連通すると共に燃料室用孔の上記第３の内周面に対向する他の内周面（以下、「第４の内周面」という）に開口する燃料極側排出連通流路とが形成されている。発電単位の燃料室には、燃料ガス導入マニホールドおよび燃料極側供給連通流路を介して燃料ガスが供給される。また、燃料室から排出された燃料オフガスは、燃料極側排出連通流路および燃料ガス排出マニホールドを介して外部に排出される。 Similarly, the power generation unit includes a fuel pole side member (hereinafter, referred to as “fuel pole side frame”) having a hole for a fuel chamber forming a fuel chamber facing the fuel pole. The fuel electrode side frame constitutes the fuel electrode side supply gas flow path (hereinafter referred to as "fuel gas introduction manifold") through which the gas supplied to the fuel chamber (hereinafter referred to as "fuel gas") passes. Fuel pole side discharge constituting the gas flow path hole and the fuel pole side exhaust gas flow path (hereinafter referred to as "fuel gas discharge manifold") through which the gas discharged from the fuel chamber (hereinafter referred to as "fuel off gas") passes. A hole for a gas flow path is formed. The fuel electrode side frame is further connected to the fuel electrode side supply gas flow path hole and is open to the inner peripheral surface of the fuel chamber hole (hereinafter referred to as "third inner peripheral surface"). Another inner peripheral surface (hereinafter, "fourth inner peripheral surface") that communicates with the supply communication flow path and the fuel electrode side exhaust gas flow path hole and faces the third inner peripheral surface of the fuel chamber hole. ”) Is formed with a fuel electrode side exhaust communication flow path. Fuel gas is supplied to the fuel chamber of the power generation unit via the fuel gas introduction manifold and the fuel electrode side supply communication flow path. Further, the fuel off gas discharged from the fuel chamber is discharged to the outside through the fuel electrode side discharge communication flow path and the fuel gas discharge manifold.

ＳＯＦＣには、空気極側フレームにおける空気極側供給連通流路が開口する第１の内周面と空気極側排出連通流路が開口する第２の内周面との対向方向と、燃料極側フレームにおける燃料極側供給連通流路が開口する第３の内周面と燃料極側排出連通流路が開口する第４の内周面との対向方向とが、略同一方向（以下、「第２の方向」という）である構成のものがある。このような構成のうち、発電単位の空気室におけるガスの主たる流れ方向と燃料室におけるガスの主たる流れ方向とが略同一方向であるものは、コフロータイプと呼ばれる（例えば、特許文献１，２参照）。 The SOFC has a fuel electrode and a facing direction between the first inner peripheral surface of the air pole side frame in which the air pole side supply communication flow path opens and the second inner peripheral surface in which the air pole side discharge communication flow path opens. The opposite direction of the third inner peripheral surface where the fuel pole side supply communication flow path opens in the side frame and the fourth inner peripheral surface where the fuel pole side discharge communication flow path opens is substantially the same direction (hereinafter, "" There is a configuration called "second direction"). Among such configurations, those in which the main flow direction of gas in the air chamber of the power generation unit and the main flow direction of gas in the fuel chamber are substantially the same are called coflow types (for example, Patent Documents 1 and 2). reference).

特開２００４−１８５９３４号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2004-185934 国際公開第２０１１／１１４７０２号International Publication No. 2011/114702

従来のコフロータイプのＳＯＦＣでは、第１の方向視で、空気極側供給連通流路の空気室への開口と、燃料極側供給連通流路の燃料室への開口とは、上記第１の方向と第２の方向との両方に直交する第３の方向において互いに離れた位置に形成されている。このため、各ガス室（空気室、燃料室）へのガス（酸化剤ガス、燃料ガス）の供給開始当初において、単セルのうち、空気極側供給連通流路の空気室への開口付近に位置する部分では、空気室側の圧力が燃料室側の圧力に比べて極めて大きくなる一方で、燃料極側供給連通流路の燃料室への開口付近に位置する部分では、燃料室側の圧力が空気室側の圧力に比べて極めて大きくなる。このような空気室側と燃料室側との差圧により単セルが損傷（例えば割れ）するおそれがある。 In the conventional coflow type SOFC, in the first direction view, the opening of the air electrode side supply communication flow path to the air chamber and the opening of the fuel electrode side supply communication flow path to the fuel chamber are the above-mentioned first. It is formed at positions separated from each other in a third direction orthogonal to both the direction of and the second direction. Therefore, at the beginning of the supply of gas (oxidizer gas, fuel gas) to each gas chamber (air chamber, fuel chamber), in the vicinity of the opening of the air electrode side supply communication flow path to the air chamber in the single cell. In the located part, the pressure on the air chamber side is extremely higher than the pressure on the fuel chamber side, while in the part located near the opening of the fuel electrode side supply communication flow path to the fuel chamber, the pressure on the fuel chamber side. Is extremely large compared to the pressure on the air chamber side. Such a differential pressure between the air chamber side and the fuel chamber side may damage (for example, crack) the single cell.

なお、このような課題は、コフロータイプに限らず、空気極側供給連通流路が空気極側部材における空気室用孔の第１の内周面に開口し、かつ、燃料極側供給連通流路が燃料極側部材における燃料室用孔の上記第１の内周面と同じ側に位置する第３の内周面に開口するタイプのＳＯＦＣにも共通の課題である。 It should be noted that such a problem is not limited to the coflow type, and the air electrode side supply communication flow path opens to the first inner peripheral surface of the air chamber hole in the air electrode side member, and the fuel electrode side supply communication is performed. This is also a common problem for SOFCs of the type in which the flow path opens to the third inner peripheral surface located on the same side as the first inner peripheral surface of the fuel chamber hole in the fuel electrode side member.

本明細書では、上述した課題を解決することが可能な技術を開示する。 This specification discloses a technique capable of solving the above-mentioned problems.

本明細書に開示される技術は、例えば、以下の形態として実現することが可能である。 The techniques disclosed herein can be realized, for example, in the following forms.

（１）本明細書に開示される燃料電池発電単位は、固体酸化物を含む電解質層と前記電解質層を挟んで第１の方向に互いに対向する空気極および燃料極とを含む単セルと、前記空気極に面する空気室を構成すると共に前記第１の方向に直交する第２の方向に互いに対向する第１の内周面および第２の内周面を有する空気室用孔と、前記空気室に供給されるガスが通る空気極側供給ガス流路を構成する空気極側供給ガス流路用孔と、前記空気室から排出されたガスが通る空気極側排出ガス流路を構成する空気極側排出ガス流路用孔と、前記空気極側供給ガス流路用孔に連通すると共に前記空気室用孔の前記第１の内周面に開口する少なくとも１つの空気極側供給連通流路と、前記空気極側排出ガス流路用孔に連通すると共に前記空気室用孔の前記第１の内周面とは異なる内周面に開口する少なくとも１つの空気極側排出連通流路と、が形成された空気極側部材と、前記燃料極に面する燃料室を構成すると共に前記第２の方向に互いに対向し、かつ、前記第１の内周面と同じ側に位置する第３の内周面および前記第２の内周面と同じ側に位置する第４の内周面を有する燃料室用孔と、前記燃料室に供給されるガスが通る燃料極側供給ガス流路を構成する燃料極側供給ガス流路用孔と、前記燃料室から排出されたガスが通る燃料極側排出ガス流路を構成する燃料極側排出ガス流路用孔と、前記燃料極側供給ガス流路用孔に連通すると共に前記燃料室用孔の前記第３の内周面に開口する少なくとも１つの燃料極側供給連通流路と、前記燃料極側排出ガス流路用孔に連通すると共に前記燃料室用孔の前記第３の内周面とは異なる内周面に開口する少なくとも１つの燃料極側排出連通流路と、が形成された燃料極側部材と、を備える燃料電池発電単位において、前記第１の方向視で、前記第２の方向に平行な２本の空気極側仮想直線であって、前記空気極側供給連通流路の前記空気室への開口の前記第１の方向と前記第２の方向との両方に直交する第３の方向の最大幅と同じ距離だけ互いに離間し、かつ、前記空気室への開口の両端にそれぞれ接する前記２本の空気極側仮想直線によって区画される空気極側仮想領域と、前記第２の方向に平行な２本の燃料極側仮想直線であって、前記燃料極側供給連通流路の前記燃料室への開口の前記第３の方向の最大幅と同じ距離だけ互いに離間し、かつ、前記燃料室への開口の両端にそれぞれ接する前記２本の燃料極側仮想直線によって区画される燃料極側仮想領域とは、少なくとも一部分が互いに重なっている。本燃料電池発電単位によれば、第１の方向視で、空気極側供給連通流路の空気室への開口を第２の方向に投影したときに形成される空気極側仮想領域と、燃料極側供給連通流路の燃料室への開口を第２の方向に投影したときに形成される燃料極側仮想領域とは、少なくとも一部分が互いに重なっている。このように、空気極側供給連通流路の空気室への開口と燃料極側供給連通流路の燃料室への開口とが、従来のコフロータイプのＳＯＦＣに比べて近い位置に配置されているため、空気室側と燃料室側との差圧を原因として単セルが損傷することを抑制することができる。 (1) The fuel cell power generation unit disclosed in the present specification includes a single cell including an electrolyte layer containing a solid oxide and an air electrode and a fuel electrode facing each other in the first direction across the electrolyte layer. An air chamber hole having a first inner peripheral surface and a second inner peripheral surface facing each other in a second direction orthogonal to the first direction while forming an air chamber facing the air electrode, and the above-mentioned It constitutes an air electrode side supply gas flow path hole that constitutes an air electrode side supply gas flow path through which the gas supplied to the air chamber passes, and an air pole side exhaust gas flow path through which the gas discharged from the air chamber passes. At least one air electrode side supply communication flow that communicates with the air electrode side exhaust gas flow path hole and the air electrode side supply gas flow path hole and opens on the first inner peripheral surface of the air chamber hole. A path and at least one air electrode side exhaust communication flow path that communicates with the air electrode side exhaust gas flow path hole and opens on an inner peripheral surface different from the first inner peripheral surface of the air chamber hole. , A third member that constitutes a fuel chamber facing the fuel electrode, faces each other in the second direction, and is located on the same side as the first inner peripheral surface. A fuel chamber hole having a fourth inner peripheral surface located on the same side as the inner peripheral surface of the fuel chamber and the second inner peripheral surface, and a fuel electrode side supply gas flow path through which the gas supplied to the fuel chamber passes. A hole for the fuel electrode side supply gas flow path, a hole for the fuel electrode side exhaust gas flow path constituting the fuel electrode side exhaust gas flow path through which the gas discharged from the fuel chamber passes, and the fuel electrode side supply gas. At least one fuel pole side supply communication flow path that communicates with the flow path hole and opens to the third inner peripheral surface of the fuel chamber hole, and communicates with the fuel pole side exhaust gas flow path hole. A fuel cell power generation unit comprising at least one fuel pole side discharge communication flow path opened on an inner peripheral surface different from the third inner peripheral surface of the fuel chamber hole, and a fuel pole side member formed with the fuel pole side discharge communication flow path. In the first direction view, the first one of the two air pole side virtual straight lines parallel to the second direction and the opening of the air pole side supply communication flow path to the air chamber. The two air pole side virtual straight lines that are separated from each other by the same distance as the maximum width of the third direction orthogonal to both the direction and the second direction and that are in contact with both ends of the opening to the air chamber, respectively. The third fuel chamber, which is an air pole side virtual region partitioned by, and two fuel pole side virtual straight lines parallel to the second direction, and is an opening of the fuel pole side supply communication flow path to the fuel chamber. Separated from each other by the same distance as the maximum width in the direction of, and touching both ends of the opening to the fuel chamber. At least a part of the fuel pole side virtual region partitioned by the two fuel pole side virtual straight lines overlaps with each other. According to this fuel cell power generation unit, in the first direction view, the air pole side virtual region formed when the opening of the air pole side supply communication flow path to the air chamber is projected in the second direction, and the fuel. At least a part of the fuel pole side virtual region formed when the opening of the pole side supply communication flow path to the fuel chamber is projected in the second direction overlaps with each other. In this way, the opening of the air electrode side supply communication channel to the air chamber and the opening of the fuel electrode side supply communication channel to the fuel chamber are arranged closer to each other than the conventional coflow type SOFC. Therefore, it is possible to prevent the single cell from being damaged due to the differential pressure between the air chamber side and the fuel chamber side.

（２）上記燃料電池発電単位において、前記空気極側供給ガス流路用孔の断面積（Ｍ１）は、前記燃料極側供給ガス流路用孔の断面積（Ｍ２）以上であり、前記燃料極側供給ガス流路用孔の断面積（Ｍ２）に対する、前記燃料極側供給連通流路の断面積（Ｎ２）の第２の割合（β＝Ｎ２／Ｍ２）は、前記空気極側供給ガス流路用孔の断面積（Ｍ１）に対する前記空気極側供給連通流路の断面積（Ｎ１）の第１の割合（α＝Ｎ１／Ｍ１）より小さい構成としてもよい。一般に、空気室への酸化剤ガスの供給圧力は、燃料室への燃料ガスの供給圧力より大きい。そこで、本燃料電池発電単位によれば、燃料極側供給ガス流路用孔の断面積（Ｍ２）に対する、燃料極側供給連通流路の断面積（Ｎ２）の割合（β＝Ｎ２／Ｍ２）は、空気極側供給ガス流路用孔の断面積（Ｍ１）に対する空気極側供給連通流路の断面積（Ｎ１）の割合（α＝Ｎ１／Ｍ１）より小さい。これにより、α＝βである構成に比べて、燃料極側供給ガス流路用孔から燃料極側供給連通流路への断面積の絞り率が高いことによって燃料室への燃料ガスの供給圧力が大きくなり、その結果、空気室への酸化剤ガスの供給圧力と燃料室への燃料ガスの供給圧力との差が小さくなるため、空気室側と燃料室側との差圧を原因として単セルが損傷することを効果的に抑制することができる。 (2) In the fuel cell power generation unit, the cross-sectional area (M1) of the air electrode side supply gas flow path hole is equal to or larger than the cross-sectional area (M2) of the fuel pole side supply gas flow path hole, and the fuel. The second ratio (β = N2 / M2) of the cross-sectional area (N2) of the fuel pole side supply communication flow path to the cross-sectional area (M2) of the pole side supply gas flow path is the air pole side supply gas. The configuration may be smaller than the first ratio (α = N1 / M1) of the cross-sectional area (N1) of the air electrode side supply communication flow path to the cross-sectional area (M1) of the flow path hole. Generally, the supply pressure of the oxidant gas to the air chamber is larger than the supply pressure of the fuel gas to the fuel chamber. Therefore, according to the present fuel cell power generation unit, the ratio (β = N2 / M2) of the cross-sectional area (N2) of the fuel electrode side supply communication flow path to the cross-sectional area (M2) of the fuel pole side supply gas flow path hole. Is smaller than the ratio (α = N1 / M1) of the cross-sectional area (N1) of the air electrode side supply communication flow path to the cross-sectional area (M1) of the air electrode side supply gas flow path hole. As a result, compared to the configuration in which α = β, the narrowing ratio of the cross-sectional area from the fuel electrode side supply gas flow path hole to the fuel electrode side supply communication flow path is higher, so that the fuel gas supply pressure to the fuel chamber is higher. As a result, the difference between the supply pressure of the oxidant gas to the air chamber and the supply pressure of the fuel gas to the fuel chamber becomes small. Damage to the cell can be effectively suppressed.

（３）上記燃料電池発電単位において、前記空気極側部材には、複数の前記空気極側供給連通流路が形成されており、前記複数の空気極側供給連通流路は、前記空気極への開口の前記第３の方向の最大幅が互いに略同一であり、前記燃料極側部材には、複数の前記燃料極側供給連通流路が形成されており、前記複数の燃料極側供給連通流路は、前記燃料極への開口の前記第３の方向の最大幅が互いに略同一であり、前記複数の前記空気極側供給連通流路の少なくとも１つと前記複数の前記燃料極側供給連通流路の少なくとも１つとについて、前記空気極側仮想領域と、前記燃料極側仮想領域とは、少なくとも一部分が互いに重なっている構成としてもよい。本燃料電池発電単位によれば、空気極側仮想領域と燃料極側仮想領域とが互いに重なる空気極側供給連通流路および燃料極側供給連通流路の近傍において、空気室側と燃料室側との差圧を原因として単セルが損傷することを抑制することができる。 (3) In the fuel cell power generation unit, a plurality of the air electrode side supply communication channels are formed in the air electrode side member, and the plurality of air electrode side supply communication channels are connected to the air electrode. The maximum widths of the openings in the third direction are substantially the same as each other, and a plurality of the fuel pole side supply communication channels are formed in the fuel pole side member, and the plurality of fuel pole side supply communication channels are formed. The flow paths have substantially the same maximum width of the opening to the fuel electrode in the third direction, and at least one of the plurality of air pole side supply communication channels and the plurality of fuel pole side supply communication channels. With respect to at least one of the flow paths, the air pole side virtual region and the fuel pole side virtual region may be configured such that at least a part thereof overlaps with each other. According to this fuel cell power generation unit, the air chamber side and the fuel chamber side are located in the vicinity of the air pole side supply communication flow path and the fuel pole side supply communication flow path in which the air pole side virtual region and the fuel pole side virtual region overlap each other. It is possible to prevent the single cell from being damaged due to the differential pressure with the fuel cell.

（４）上記燃料電池発電単位において、第２の割合（β）は１より小さい構成としてもよい。本燃料電池発電単位によれば、第２の割合（β）は１より大きい場合に比べて、燃料室への燃料ガスの供給圧力が大きくなり、その結果、空気室への酸化剤ガスの供給圧力と燃料室への燃料ガスの供給圧力との差が小さくなるため、空気室側と燃料室側との差圧を原因として単セルが損傷することを効果的に抑制することができる。 (4) In the fuel cell power generation unit, the second ratio (β) may be smaller than 1. According to this fuel cell power generation unit, the supply pressure of the fuel gas to the fuel chamber is larger than that when the second ratio (β) is larger than 1, and as a result, the supply of the oxidizing agent gas to the air chamber is increased. Since the difference between the pressure and the fuel gas supply pressure to the fuel chamber becomes small, it is possible to effectively suppress damage to the single cell due to the differential pressure between the air chamber side and the fuel chamber side.

（５）上記燃料電池発電単位において、前記第１の方向視で、前記空気極側供給ガス流路用孔と前記燃料極側供給ガス流路用孔とは、前記第３の方向に互いに異なる位置に配置されており、前記第３の方向において、前記空気極側仮想領域と前記燃料極側仮想領域とが互いに重なっている重複領域の中心位置は、前記空気極側供給ガス流路用孔の中心位置と前記燃料極側供給ガス流路用孔の中心位置との間に位置し、前記空気極側供給連通流路は、前記第１の内周面に向かうに連れて前記重複領域の中心位置に近づくように傾斜しており、前記燃料極側供給連通流路は、前記第３の内周面に向かうに連れて前記重複領域の中心位置に近づくように傾斜している構成としてもよい。本燃料電池発電単位によれば、空気極側供給連通流路と燃料極側供給連通流路とのいずれか一方が第２の方向に平行である場合に比べて、空気極へのガスの供給量または燃料室へのガスの供給量が第３の方向の一方側に偏ることを抑制することができる。 (5) In the fuel cell power generation unit, in the first direction view, the air electrode side supply gas flow path hole and the fuel pole side supply gas flow path hole are different from each other in the third direction. The center position of the overlapping region where the air pole side virtual region and the fuel pole side virtual region overlap each other in the third direction is the hole for the air pole side supply gas flow path. Located between the center position of the fuel pole side supply gas flow path hole and the center position of the fuel pole side supply gas flow path, the air pole side supply communication flow path of the overlapping region toward the first inner peripheral surface. The fuel electrode side supply communication flow path is inclined so as to approach the center position, and the fuel electrode side supply communication flow path may be inclined so as to approach the center position of the overlapping region toward the third inner peripheral surface. good. According to this fuel cell power generation unit, gas is supplied to the air electrode as compared with the case where either one of the air electrode side supply communication channel and the fuel electrode side supply communication channel is parallel to the second direction. It is possible to prevent the amount or the amount of gas supplied to the fuel cell from being biased to one side in the third direction.

なお、本明細書に開示される技術は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、燃料電池発電単位（燃料電池発電単位または電解セル単位）、複数の燃料電池発電単位を備える燃料電池スタック、それらの製造方法等の形態で実現することが可能である。 The technique disclosed in the present specification can be realized in various forms, for example, a fuel cell power generation unit (fuel cell power generation unit or electrolytic cell unit), and a fuel having a plurality of fuel cell power generation units. It can be realized in the form of a battery stack, a method for manufacturing them, and the like.

本実施形態における燃料電池スタック１００の外観構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the appearance structure of the fuel cell stack 100 in this embodiment. 図１のＩＩ−ＩＩの位置における燃料電池スタック１００のＸＺ断面構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the XZ cross-sectional structure of the fuel cell stack 100 at the position of II-II of FIG. 図１のＩＩＩ−ＩＩＩの位置における燃料電池スタック１００のＸＺ断面構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the XZ cross-sectional structure of the fuel cell stack 100 at the position of III-III of FIG. 図２に示す断面と同一の位置における互いに隣接する２つの発電単位１０２のＸＺ断面構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the XZ cross section composition of two power generation units 102 adjacent to each other at the same position as the cross section shown in FIG. 図３に示す断面と同一の位置における互いに隣接する２つの発電単位１０２のＸＺ断面構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the XZ cross section composition of two power generation units 102 adjacent to each other at the same position as the cross section shown in FIG. 図４および図５のＶＩ−ＶＩの位置における発電単位１０２のＸＹ断面構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the XY cross-sectional structure of the power generation unit 102 at the position of VI-VI of FIG. 4 and FIG. 図４および図５のＶＩＩ−ＶＩＩの位置における発電単位１０２のＸＹ断面構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the XY cross-sectional structure of the power generation unit 102 at the position of VII-VII of FIG. 4 and FIG. 発電単位１０２に形成された各流路の詳細構成を示すＸＹ断面図である。It is XY sectional view which shows the detailed structure of each flow path formed in the power generation unit 102. 変形例における発電単位１０２に形成された各流路の詳細構成の一部を示すＸＹ断面図である。It is XY sectional view which shows a part of the detailed structure of each flow path formed in the power generation unit 102 in the modification.

Ａ．実施形態：
Ａ−１．装置構成：
（燃料電池スタック１００の構成）
図１は、本実施形態における燃料電池スタック１００の外観構成を示す斜視図であり、図２は、図１（および後述する図６，７）のＩＩ−ＩＩの位置における燃料電池スタック１００のＸＺ断面構成を示す説明図であり、図３は、図１（および後述する図６，７）のＩＩＩ−ＩＩＩの位置における燃料電池スタック１００のＸＺ断面構成を示す説明図である。各図には、方向を特定するための互いに直交するＸＹＺ軸が示されている。本明細書では、便宜的に、Ｚ軸正方向を上方向と呼び、Ｚ軸負方向を下方向と呼ぶものとするが、燃料電池スタック１００は実際にはそのような向きとは異なる向きで設置されてもよい。図４以降についても同様である。 A. Embodiment:
A-1. Device configuration:
(Structure of fuel cell stack 100)
FIG. 1 is a perspective view showing an external configuration of the fuel cell stack 100 in the present embodiment, and FIG. 2 is an XZ of the fuel cell stack 100 at the position II-II in FIG. 1 (and FIGS. 6 and 7 described later). It is explanatory drawing which shows the cross-sectional structure, and FIG. 3 is an explanatory view which shows the XZ cross-sectional structure of the fuel cell stack 100 at the position III-III of FIG. 1 (and FIGS. 6 and 7 which will be described later). Each figure shows XYZ axes that are orthogonal to each other to identify the direction. In the present specification, for convenience, the Z-axis positive direction is referred to as an upward direction, and the Z-axis negative direction is referred to as a downward direction, but the fuel cell stack 100 is actually in a direction different from such an orientation. It may be installed. The same applies to FIGS. 4 and later.

燃料電池スタック１００は、複数の（本実施形態では７つの）燃料電池発電単位（以下、単に「発電単位」という）１０２と、一対のエンドプレート１０４，１０６とを備える。７つの発電単位１０２は、所定の配列方向（本実施形態では上下方向）に並べて配置されている。一対のエンドプレート１０４，１０６は、７つの発電単位１０２から構成される集合体を上下から挟むように配置されている。なお、発電単位は、特許請求の範囲における燃料電池発電単位に相当し、上記配列方向（上下方向）は、特許請求の範囲における第１の方向に相当する。 The fuel cell stack 100 includes a plurality of (seven in this embodiment) fuel cell power generation unit (hereinafter, simply referred to as “power generation unit”) 102, and a pair of end plates 104 and 106. The seven power generation units 102 are arranged side by side in a predetermined arrangement direction (vertical direction in this embodiment). The pair of end plates 104 and 106 are arranged so as to sandwich an aggregate composed of seven power generation units 102 from above and below. The power generation unit corresponds to the fuel cell power generation unit in the claims, and the arrangement direction (vertical direction) corresponds to the first direction in the claims.

図１に示すように、燃料電池スタック１００を構成する各層（各発電単位１０２、エンドプレート１０４，１０６）のＺ軸方向回りの外周の４つの角部周辺には、各層を上下方向に貫通する孔が形成されており、各層に形成され互いに対応する孔同士が上下方向に連通して、一方のエンドプレート１０４から他方のエンドプレート１０６にわたって上下方向に延びるボルト孔１０９を構成している。各ボルト孔１０９にはボルト２２が挿入されており、各ボルト２２および図示しないナットによって燃料電池スタック１００は締結されている。 As shown in FIG. 1, each layer is vertically penetrated around the four corners of the outer periphery around the Z-axis direction of each layer (each power generation unit 102, end plate 104, 106) constituting the fuel cell stack 100. The holes are formed, and the holes formed in each layer and corresponding to each other communicate with each other in the vertical direction to form a bolt hole 109 extending in the vertical direction from one end plate 104 to the other end plate 106. A bolt 22 is inserted into each bolt hole 109, and the fuel cell stack 100 is fastened by each bolt 22 and a nut (not shown).

また、図１から図３に示すように、各発電単位１０２のＺ軸方向回りの外周辺の付近には、各発電単位１０２を上下方向に貫通する孔が形成されており、各発電単位１０２に形成され互いに対応する孔同士が上下方向に連通して、複数の発電単位１０２にわたって上下方向に延びる連通孔１０８を構成している。以下の説明では、連通孔１０８を構成するために各発電単位１０２に形成された孔も、連通孔１０８と呼ぶ場合がある。 Further, as shown in FIGS. 1 to 3, holes are formed in the vicinity of the outer periphery of each power generation unit 102 around the Z-axis direction in the vertical direction, and each power generation unit 102 is formed. The holes corresponding to each other are vertically communicated with each other to form a communication hole 108 extending in the vertical direction over a plurality of power generation units 102. In the following description, the holes formed in each power generation unit 102 to form the communication holes 108 may also be referred to as communication holes 108.

図１および図２に示すように、燃料電池スタック１００のＺ軸方向回りの外周における１つの辺（Ｙ軸に平行な２つの辺の内のＸ軸正方向側の辺）の付近に位置する連通孔１０８は、燃料電池スタック１００の外部から酸化剤ガスＯＧが導入され、その酸化剤ガスＯＧを各発電単位１０２の後述する空気室１６６に供給するガス流路である酸化剤ガス供給マニホールド１６１として機能し、該辺の反対側の辺（Ｙ軸に平行な２つの辺の内のＸ軸負方向側の辺）の付近に位置する連通孔１０８は、各発電単位１０２の空気室１６６から排出されたガスである酸化剤オフガスＯＯＧを燃料電池スタック１００の外部へと排出するガス流路である酸化剤ガス排出マニホールド１６２として機能する。なお、本実施形態では、酸化剤ガスＯＧとして、例えば空気が使用される。酸化剤ガス供給マニホールド１６１は、空気極側供給ガス流路に相当し、酸化剤ガス排出マニホールド１６２は、空気極側排出ガス流路する。 As shown in FIGS. 1 and 2, the fuel cell stack 100 is located near one side (the side on the positive side of the X axis among the two sides parallel to the Y axis) on the outer circumference of the fuel cell stack 100 around the Z axis direction. The communication hole 108 is a gas flow path in which an oxidant gas OG is introduced from the outside of the fuel cell stack 100 and the oxidant gas OG is supplied to an air chamber 166 described later in each power generation unit 102. The communication hole 108 located near the opposite side of the side (the side on the negative side of the X axis among the two sides parallel to the Y axis) is from the air chamber 166 of each power generation unit 102. It functions as an oxidant gas discharge manifold 162, which is a gas flow path for discharging the oxidant off gas OOG, which is the discharged gas, to the outside of the fuel cell stack 100. In this embodiment, for example, air is used as the oxidant gas OG. The oxidant gas supply manifold 161 corresponds to the air electrode side supply gas flow path, and the oxidant gas discharge manifold 162 is the air electrode side exhaust gas flow path.

また、図１および図３に示すように、燃料電池スタック１００のＺ軸方向回りの外周を構成する辺の内、上述した酸化剤ガス供給マニホールド１６１として機能する連通孔１０８に最も近い辺の付近に位置する他の連通孔１０８は、燃料電池スタック１００の外部から燃料ガスＦＧが導入され、その燃料ガスＦＧを各発電単位１０２の後述する燃料室１７６に供給するガス流路である燃料ガス供給マニホールド１７１として機能し、上述した酸化剤ガス排出マニホールド１６２として機能する連通孔１０８に最も近い辺の付近に位置する他の連通孔１０８は、各発電単位１０２の燃料室１７６から排出されたガスである燃料オフガスＦＯＧを燃料電池スタック１００の外部へと排出するガス流路である燃料ガス排出マニホールド１７２として機能する。なお、本実施形態では、燃料ガスＦＧとして、例えば都市ガスを改質した水素リッチなガスが使用される。燃料ガス供給マニホールド１７１は、特許請求の範囲における燃料極側供給ガス流路に相当し、燃料ガス排出マニホールド１７２は、特許請求の範囲における燃料極側排出ガス流路に相当する。 Further, as shown in FIGS. 1 and 3, among the sides constituting the outer periphery of the fuel cell stack 100 around the Z-axis direction, the vicinity of the side closest to the communication hole 108 functioning as the above-mentioned oxidant gas supply manifold 161. The other communication hole 108 located in is a fuel gas supply which is a gas flow path in which the fuel gas FG is introduced from the outside of the fuel cell stack 100 and the fuel gas FG is supplied to the fuel chamber 176 described later in each power generation unit 102. The other communication holes 108 located near the side closest to the communication holes 108, which function as the manifold 171 and function as the oxidant gas discharge manifold 162 described above, are the gas discharged from the fuel chamber 176 of each power generation unit 102. It functions as a fuel gas discharge manifold 172, which is a gas flow path for discharging a certain fuel off-gas FOG to the outside of the fuel cell stack 100. In this embodiment, as the fuel gas FG, for example, a hydrogen-rich gas obtained by reforming a city gas is used. The fuel gas supply manifold 171 corresponds to the fuel pole side supply gas flow path in the scope of the patent claim, and the fuel gas discharge manifold 172 corresponds to the fuel pole side exhaust gas flow path in the scope of the patent claim.

（エンドプレート１０４，１０６の構成）
一対のエンドプレート１０４，１０６は、略矩形の平板形状の導電性部材であり、例えばステンレスにより形成されている。一方のエンドプレート１０４は、最も上に位置する発電単位１０２の上側に配置され、他方のエンドプレート１０６は、最も下に位置する発電単位１０２の下側に配置されている。一対のエンドプレート１０４，１０６によって複数の発電単位１０２が押圧された状態で挟持されている。上側のエンドプレート１０４は、燃料電池スタック１００のプラス側の出力端子として機能し、下側のエンドプレート１０６は、燃料電池スタック１００のマイナス側の出力端子として機能する。図２および図３に示すように、下側のエンドプレート１０６には、４つの流路用貫通孔１０７が形成されている。４つの流路用貫通孔１０７は、それぞれ、酸化剤ガス供給マニホールド１６１、酸化剤ガス排出マニホールド１６２、燃料ガス供給マニホールド１７１、燃料ガス排出マニホールド１７２に連通している。 (Structure of end plates 104 and 106)
The pair of end plates 104 and 106 are substantially rectangular flat plate-shaped conductive members, and are made of, for example, stainless steel. One end plate 104 is located above the power generation unit 102 located at the top, and the other end plate 106 is located below the power generation unit 102 located at the bottom. A plurality of power generation units 102 are sandwiched by a pair of end plates 104 and 106 in a pressed state. The upper end plate 104 functions as a positive output terminal of the fuel cell stack 100, and the lower end plate 106 functions as a negative output terminal of the fuel cell stack 100. As shown in FIGS. 2 and 3, the lower end plate 106 is formed with four flow path through holes 107. The four flow path through holes 107 communicate with the oxidant gas supply manifold 161, the oxidant gas discharge manifold 162, the fuel gas supply manifold 171 and the fuel gas discharge manifold 172, respectively.

（ガス通路部材２７等の構成）
図２および図３に示すように、燃料電池スタック１００は、さらに、下側のエンドプレート１０６に対して複数の発電単位１０２とは反対側（すなわち、下側）に配置された４つのガス通路部材２７を備える。４つのガス通路部材２７は、それぞれ、酸化剤ガス供給マニホールド１６１、酸化剤ガス排出マニホールド１６２、燃料ガス供給マニホールド１７１、燃料ガス排出マニホールド１７２と上下方向に重なる位置に配置されている。各ガス通路部材２７は、下側のエンドプレート１０６の流路用貫通孔１０７に連通する孔が形成された本体部２８と、本体部２８の側面から分岐した筒状の分岐部２９とを有している。分岐部２９の孔は本体部２８の孔と連通している。各ガス通路部材２７の分岐部２９には、ガス配管（図示せず）が接続される。なお、各ガス通路部材２７の本体部２８とエンドプレート１０６との間には、絶縁シート２６が配置されている。絶縁シート２６は、例えばマイカシートや、セラミック繊維シート、セラミック圧粉シート、ガラスシート、ガラスセラミック複合剤等により構成される。 (Structure of gas passage member 27, etc.)
As shown in FIGS. 2 and 3, the fuel cell stack 100 further has four gas passages located on the opposite side (ie, lower side) of the plurality of power generation units 102 with respect to the lower end plate 106. A member 27 is provided. The four gas passage members 27 are arranged at positions overlapping with the oxidant gas supply manifold 161, the oxidant gas discharge manifold 162, the fuel gas supply manifold 171 and the fuel gas discharge manifold 172, respectively. Each gas passage member 27 has a main body portion 28 in which a hole communicating with the flow path through hole 107 of the lower end plate 106 is formed, and a cylindrical branch portion 29 branched from the side surface of the main body portion 28. doing. The hole of the branch portion 29 communicates with the hole of the main body portion 28. A gas pipe (not shown) is connected to the branch portion 29 of each gas passage member 27. An insulating sheet 26 is arranged between the main body 28 of each gas passage member 27 and the end plate 106. The insulating sheet 26 is made of, for example, a mica sheet, a ceramic fiber sheet, a ceramic dust sheet, a glass sheet, a glass-ceramic composite agent, or the like.

（発電単位１０２の構成）
図４は、図２に示す断面と同一の位置における互いに隣接する２つの発電単位１０２のＸＺ断面構成を示す説明図であり、図５は、図３に示す断面と同一の位置における互いに隣接する２つの発電単位１０２のＸＺ断面構成を示す説明図である。なお、図５には、後述する燃料極側集電体１４４の一部の構成が拡大して示されている。また、図６は、図４および図５のＶＩ−ＶＩの位置における発電単位１０２のＸＹ断面構成を示す説明図であり、図７は、図４および図５のＶＩＩ−ＶＩＩの位置における発電単位１０２のＸＹ断面構成を示す説明図である。 (Structure of power generation unit 102)
FIG. 4 is an explanatory diagram showing an XZ cross-sectional configuration of two power generation units 102 adjacent to each other at the same position as the cross section shown in FIG. 2, and FIG. 5 is an explanatory view showing the XZ cross-sectional configuration of the two power generation units 102 adjacent to each other at the same position as the cross section shown in FIG. It is explanatory drawing which shows the XZ cross-sectional structure of two power generation units 102. Note that FIG. 5 shows an enlarged configuration of a part of the fuel electrode side current collector 144, which will be described later. Further, FIG. 6 is an explanatory diagram showing an XY cross-sectional configuration of the power generation unit 102 at the position of VI-VI of FIGS. 4 and 5, and FIG. 7 is a power generation unit at the position of VII-VII of FIGS. 4 and 5. It is explanatory drawing which shows the XY cross-sectional structure of 102.

図４および図５に示すように、発電単位１０２は、単セル１１０と、セパレータ１２０と、空気極側フレーム１３０と、空気極側集電体１３４と、燃料極側フレーム１４０と、燃料極側集電体１４４と、発電単位１０２の最上層および最下層を構成する一対のインターコネクタ１５０とを備えている。セパレータ１２０、空気極側フレーム１３０、燃料極側フレーム１４０、インターコネクタ１５０におけるＺ軸方向回りの周縁部には、上述した各マニホールド１６１，１６２，１７１，１７２として機能する連通孔１０８を構成する孔や、各ボルト孔１０９を構成する孔が形成されている。 As shown in FIGS. 4 and 5, the power generation unit 102 includes a single cell 110, a separator 120, an air pole side frame 130, an air pole side current collector 134, a fuel pole side frame 140, and a fuel pole side. The current collector 144 and a pair of interconnectors 150 constituting the uppermost layer and the lowermost layer of the power generation unit 102 are provided. A hole 108 constituting a communication hole 108 that functions as each of the above-mentioned manifolds 161, 162, 171 and 172 is formed in the peripheral portion of the separator 120, the air pole side frame 130, the fuel pole side frame 140, and the interconnector 150 around the Z-axis direction. Or, holes constituting each bolt hole 109 are formed.

インターコネクタ１５０は、略矩形の平板形状の導電性部材であり、例えばフェライト系ステンレスにより形成されている。インターコネクタ１５０は、発電単位１０２間の電気的導通を確保すると共に、発電単位１０２間での反応ガスの混合を防止する。なお、本実施形態では、２つの発電単位１０２が隣接して配置されている場合、１つのインターコネクタ１５０は、隣接する２つの発電単位１０２に共有されている。すなわち、ある発電単位１０２における上側のインターコネクタ１５０は、その発電単位１０２の上側に隣接する他の発電単位１０２における下側のインターコネクタ１５０と同一部材である。また、燃料電池スタック１００は一対のエンドプレート１０４，１０６を備えているため、燃料電池スタック１００において最も上に位置する発電単位１０２は上側のインターコネクタ１５０を備えておらず、最も下に位置する発電単位１０２は下側のインターコネクタ１５０を備えていない（図２および図３参照）。 The interconnector 150 is a substantially rectangular flat plate-shaped conductive member, and is made of, for example, ferritic stainless steel. The interconnector 150 ensures electrical conduction between the power generation units 102 and prevents mixing of the reaction gas between the power generation units 102. In this embodiment, when two power generation units 102 are arranged adjacent to each other, one interconnector 150 is shared by two adjacent power generation units 102. That is, the upper interconnector 150 in one power generation unit 102 is the same member as the lower interconnector 150 in another power generation unit 102 adjacent to the upper side of the power generation unit 102. Further, since the fuel cell stack 100 includes a pair of end plates 104 and 106, the power generation unit 102 located at the top of the fuel cell stack 100 does not have the upper interconnector 150 and is located at the bottom. The power generation unit 102 does not include the lower interconnector 150 (see FIGS. 2 and 3).

単セル１１０は、電解質層１１２と、電解質層１１２を挟んで上下方向（発電単位１０２が並ぶ配列方向）に互いに対向する空気極（カソード)１１４および燃料極（アノード）１１６とを備える。なお、本実施形態の単セル１１０は、燃料極１１６で電解質層１１２および空気極１１４を支持する燃料極支持形の単セルである。 The single cell 110 includes an electrolyte layer 112, an air electrode (cathode) 114 and a fuel electrode (anode) 116 facing each other in the vertical direction (arrangement direction in which the power generation units 102 are arranged) with the electrolyte layer 112 interposed therebetween. The single cell 110 of the present embodiment is a fuel pole support type single cell in which the electrolyte layer 112 and the air pole 114 are supported by the fuel pole 116.

電解質層１１２は、Ｚ方向視で略矩形の平板形状部材であり、緻密な層である。電解質層１１２は、例えば、ＹＳＺ（イットリア安定化ジルコニア）、ＳｃＳＺ（スカンジア安定化ジルコニア）、ＳＤＣ（サマリウムドープセリア）、ＧＤＣ（ガドリニウムドープセリア）、ペロブスカイト型酸化物等の固体酸化物により形成されている。このように、本実施形態の単セル１１０（発電単位１０２）は、電解質として固体酸化物を用いる固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）である。また、空気極１１４は、Ｚ方向視で電解質層１１２より小さい略矩形の平板形状部材であり、多孔質な層である。空気極１１４は、例えば、ペロブスカイト型酸化物（例えばＬＳＣＦ（ランタンストロンチウムコバルト鉄酸化物）、ＬＳＭ（ランタンストロンチウムマンガン酸化物）、ＬＮＦ（ランタンニッケル鉄））により形成されている。燃料極１１６は、Ｚ方向視で電解質層１１２と略同一の大きさの略矩形の平板形状部材であり、多孔質な層である。燃料極１１６は、例えば、Ｎｉと酸化物イオン伝導性セラミックス粒子（例えば、ＹＳＺ）とからなるサーメットにより形成されている。 The electrolyte layer 112 is a flat plate-shaped member having a substantially rectangular shape in the Z direction, and is a dense layer. The electrolyte layer 112 is formed of, for example, a solid oxide such as YSZ (yttria-stabilized zirconia), ScSZ (scandia-stabilized zirconia), SDC (samarium-doped ceria), GDC (gadrinium-doped ceria), and perovskite-type oxide. There is. As described above, the single cell 110 (power generation unit 102) of the present embodiment is a solid oxide fuel cell (SOFC) using a solid oxide as an electrolyte. Further, the air electrode 114 is a substantially rectangular flat plate-shaped member smaller than the electrolyte layer 112 in the Z direction, and is a porous layer. The air electrode 114 is formed of, for example, a perovskite-type oxide (for example, LSCF (lanternstrontium cobalt iron oxide), LSM (lanternstrontium manganese oxide), LNF (lantern nickel iron)). The fuel electrode 116 is a substantially rectangular flat plate-shaped member having substantially the same size as the electrolyte layer 112 in the Z direction, and is a porous layer. The fuel electrode 116 is formed of, for example, a cermet composed of Ni and oxide ion conductive ceramic particles (for example, YSZ).

セパレータ１２０は、中央付近に上下方向に貫通する略矩形の孔１２１が形成されたフレーム状の部材であり、例えば、金属により形成されている。セパレータ１２０における孔１２１の周囲部分は、電解質層１１２における空気極１１４の側の表面の周縁部に対向している。セパレータ１２０は、その対向した部分に配置されたロウ材（例えばＡｇロウ）により形成された接合部１２４により、電解質層１１２（単セル１１０）と接合されている。セパレータ１２０により、空気極１１４に面する空気室１６６と燃料極１１６に面する燃料室１７６とが区画され、単セル１１０の周縁部における一方の電極側から他方の電極側へのガスのリークが抑制される。 The separator 120 is a frame-shaped member in which a substantially rectangular hole 121 penetrating in the vertical direction is formed near the center, and is formed of, for example, metal. The peripheral portion of the hole 121 in the separator 120 faces the peripheral edge of the surface of the electrolyte layer 112 on the side of the air electrode 114. The separator 120 is bonded to the electrolyte layer 112 (single cell 110) by a bonding portion 124 formed of a brazing material (for example, Ag wax) arranged at the facing portions thereof. The separator 120 partitions the air chamber 166 facing the air electrode 114 and the fuel chamber 176 facing the fuel electrode 116, and a gas leak from one electrode side to the other electrode side at the peripheral edge of the single cell 110. It is suppressed.

空気極側フレーム１３０は、中央付近に上下方向に貫通する略矩形の空気室用孔１３１が形成されたフレーム状の部材であり、例えば、マイカ等の絶縁体により形成されている。空気極側フレーム１３０は、セパレータ１２０における電解質層１１２に対向する側とは反対側の表面の周縁部と、インターコネクタ１５０における空気極１１４に対向する側の表面の周縁部とに接触している。また、空気極側フレーム１３０によって、発電単位１０２に含まれる一対のインターコネクタ１５０間が電気的に絶縁される。空気極側フレーム１３０は、特許請求の範囲における空気極側部材に相当する。 The air pole side frame 130 is a frame-shaped member in which a substantially rectangular air chamber hole 131 penetrating in the vertical direction is formed near the center, and is formed of, for example, an insulator such as mica. The air electrode side frame 130 is in contact with the peripheral edge of the surface of the separator 120 opposite to the side facing the electrolyte layer 112 and the peripheral edge of the surface of the interconnector 150 facing the air electrode 114. .. Further, the air electrode side frame 130 electrically insulates between the pair of interconnectors 150 included in the power generation unit 102. The air pole side frame 130 corresponds to the air pole side member in the claims.

図４〜図６に示すように、空気極側フレーム１３０の空気室用孔１３１は、空気極１１４に面する空気室１６６を構成する孔である。空気室用孔１３１は、Ｘ軸方向に互いに対向する第１の内周面ＩＰ１および第２の内周面ＩＰ２を有する。また、図５および図６に示すように、空気極側フレーム１３０には、酸化剤ガス供給マニホールド１６１を構成する連通孔１０８に連通すると共に空気室用孔１３１の第１の内周面ＩＰ１に開口する空気極側供給連通流路１３２と、酸化剤ガス排出マニホールド１６２を構成する連通孔１０８に連通すると共に空気室用孔１３１の第２の内周面ＩＰ２に開口する空気極側排出連通流路１３３とが形成されている。本実施形態では、空気極側フレーム１３０に、１本の空気極側供給連通流路１３２と、１本の空気極側排出連通流路１３３とが形成されている。 As shown in FIGS. 4 to 6, the air chamber hole 131 of the air electrode side frame 130 is a hole constituting the air chamber 166 facing the air electrode 114. The air chamber hole 131 has a first inner peripheral surface IP1 and a second inner peripheral surface IP2 facing each other in the X-axis direction. Further, as shown in FIGS. 5 and 6, the air electrode side frame 130 communicates with the communication hole 108 constituting the oxidant gas supply manifold 161 and also communicates with the first inner peripheral surface IP1 of the air chamber hole 131. The air pole side supply communication flow path 132 that opens and the air pole side discharge communication flow that communicates with the communication hole 108 constituting the oxidant gas discharge manifold 162 and opens at the second inner peripheral surface IP2 of the air chamber hole 131. A road 133 is formed. In the present embodiment, one air pole side supply communication flow path 132 and one air pole side discharge communication flow path 133 are formed in the air pole side frame 130.

空気極側フレーム１３０に形成された連通孔１０８の内、酸化剤ガス供給マニホールド１６１を構成する連通孔１０８は、特許請求の範囲における空気極側供給ガス流路用孔に相当し、酸化剤ガス排出マニホールド１６２を構成する連通孔１０８は、特許請求の範囲における空気極側排出ガス流路用孔に相当する。また、第１の内周面ＩＰ１と第２の内周面ＩＰ２との対向方向（Ｘ軸方向）は、特許請求の範囲における第２の方向に相当する。また、上下方向（Ｚ軸方向）と該対向方向との両方に直交する方向（Ｙ軸方向）は、特許請求の範囲における第３の方向に相当し、以下、開口幅方向という。 Of the communication holes 108 formed in the air electrode side frame 130, the communication hole 108 constituting the oxidant gas supply manifold 161 corresponds to the hole for the air electrode side supply gas flow path in the claims, and the oxidant gas. The communication hole 108 constituting the exhaust manifold 162 corresponds to a hole for an air electrode side exhaust gas flow path in the claims. Further, the facing direction (X-axis direction) between the first inner peripheral surface IP1 and the second inner peripheral surface IP2 corresponds to the second direction in the claims. Further, the direction (Y-axis direction) orthogonal to both the vertical direction (Z-axis direction) and the opposite direction corresponds to the third direction in the claims, and is hereinafter referred to as the opening width direction.

燃料極側フレーム１４０は、中央付近に上下方向に貫通する略矩形の燃料室用孔１４１が形成されたフレーム状の部材であり、例えば、金属により形成されている。燃料極側フレーム１４０は、セパレータ１２０における電解質層１１２に対向する側の表面の周縁部と、インターコネクタ１５０における燃料極１１６に対向する側の表面の周縁部とに接触している。燃料極側フレーム１４０は、特許請求の範囲における燃料極側部材に相当する。 The fuel pole side frame 140 is a frame-shaped member in which a substantially rectangular fuel chamber hole 141 penetrating in the vertical direction is formed near the center, and is formed of, for example, metal. The fuel electrode side frame 140 is in contact with the peripheral edge of the surface of the separator 120 facing the electrolyte layer 112 and the peripheral edge of the surface of the interconnector 150 facing the fuel electrode 116. The fuel pole side frame 140 corresponds to the fuel pole side member in the claims.

図４，図５および図７に示すように、燃料極側フレーム１４０の燃料室用孔１４１は、燃料極１１６に面する燃料室１７６を構成する孔である。燃料室用孔１４１は、Ｘ軸方向に互いに対向する第３の内周面ＩＰ３および第４の内周面ＩＰ４を有する。また、図５および図７に示すように、燃料極側フレーム１４０には、燃料ガス供給マニホールド１７１を構成する連通孔１０８に連通すると共に燃料室用孔１４１の第３の内周面ＩＰ３に開口する燃料極側供給連通流路１４２と、燃料ガス排出マニホールド１７２を構成する連通孔１０８に連通すると共に燃料室用孔１４１の第４の内周面ＩＰ４に開口する燃料極側排出連通流路１４３とが形成されている。本実施形態では、燃料極側フレーム１４０に、１本の燃料極側供給連通流路１４２と、１本の燃料極側排出連通流路１４３とが形成されている。 As shown in FIGS. 4, 5 and 7, the fuel chamber hole 141 of the fuel electrode side frame 140 is a hole constituting the fuel chamber 176 facing the fuel electrode 116. The fuel chamber hole 141 has a third inner peripheral surface IP3 and a fourth inner peripheral surface IP4 facing each other in the X-axis direction. Further, as shown in FIGS. 5 and 7, the fuel electrode side frame 140 communicates with the communication hole 108 constituting the fuel gas supply manifold 171 and opens in the third inner peripheral surface IP3 of the fuel chamber hole 141. Fuel pole side supply communication flow path 142 and the fuel pole side discharge communication flow path 143 that communicate with the communication hole 108 constituting the fuel gas discharge manifold 172 and open to the fourth inner peripheral surface IP4 of the fuel chamber hole 141. And are formed. In the present embodiment, one fuel pole side supply communication flow path 142 and one fuel pole side discharge communication flow path 143 are formed in the fuel pole side frame 140.

燃料極側フレーム１４０に形成された連通孔１０８の内、燃料ガス供給マニホールド１７１を構成する連通孔１０８は、特許請求の範囲における燃料極側供給ガス流路用孔に相当し、燃料ガス排出マニホールド１７２を構成する連通孔１０８は、特許請求の範囲における燃料極側排出ガス流路用孔に相当する。 Of the communication holes 108 formed in the fuel pole side frame 140, the communication hole 108 constituting the fuel gas supply manifold 171 corresponds to a hole for the fuel pole side supply gas flow path in the scope of the patent claim, and is a fuel gas discharge manifold. The communication hole 108 constituting the 172 corresponds to a hole for an exhaust gas flow path on the fuel electrode side within the scope of the patent claim.

図４〜図６に示すように、空気極側集電体１３４は、空気室１６６内に配置された導電性部材である。空気極側集電体１３４は、複数の略四角柱状の集電体要素１３５から構成されており、例えば、フェライト系ステンレスにより形成されている。空気極側集電体１３４は、空気極１１４における電解質層１１２に対向する側とは反対側の表面と、インターコネクタ１５０における空気極１１４に対向する側の表面とに接触している。ただし、上述したように、燃料電池スタック１００において最も上に位置する発電単位１０２は上側のインターコネクタ１５０を備えていないため、当該発電単位１０２における空気極側集電体１３４は、上側のエンドプレート１０４に接触している。空気極側集電体１３４は、このような構成であるため、空気極１１４とインターコネクタ１５０（またはエンドプレート１０４）とを電気的に接続する。なお、本実施形態では、空気極側集電体１３４とインターコネクタ１５０とは一体の部材として形成されている。すなわち、該一体の部材の内の、上下方向（Ｚ軸方向）に直交する平板形の部分がインターコネクタ１５０として機能し、該平板形の部分から空気極１１４に向けて突出するように形成された複数の凸部である集電体要素１３５が空気極側集電体１３４として機能する。また、空気極側集電体１３４とインターコネクタ１５０との一体部材は、導電性のコートによって覆われていてもよく、空気極１１４と空気極側集電体１３４との間には、両者を接合する導電性の接合層が介在していてもよい。 As shown in FIGS. 4 to 6, the air electrode side current collector 134 is a conductive member arranged in the air chamber 166. The air electrode side current collector 134 is composed of a plurality of substantially square columnar current collector elements 135, and is formed of, for example, ferritic stainless steel. The air pole side current collector 134 is in contact with the surface of the air pole 114 on the side opposite to the side facing the electrolyte layer 112 and the surface of the interconnector 150 on the side facing the air pole 114. However, as described above, since the power generation unit 102 located at the top of the fuel cell stack 100 does not have the upper interconnector 150, the air electrode side current collector 134 in the power generation unit 102 is the upper end plate. It is in contact with 104. Since the current collector 134 on the air electrode side has such a configuration, the air electrode 114 and the interconnector 150 (or the end plate 104) are electrically connected to each other. In this embodiment, the air electrode side current collector 134 and the interconnector 150 are formed as an integral member. That is, the flat plate-shaped portion orthogonal to the vertical direction (Z-axis direction) in the integrated member functions as the interconnector 150, and is formed so as to project from the flat plate-shaped portion toward the air electrode 114. The current collector element 135, which is a plurality of convex portions, functions as the air pole side current collector 134. Further, the integral member of the air electrode side current collector 134 and the interconnector 150 may be covered with a conductive coat, and both are placed between the air electrode 114 and the air electrode side current collector 134. A conductive bonding layer to be bonded may be interposed.

図４，５，７に示すように、燃料極側集電体１４４は、燃料室１７６内に配置されている。燃料極側集電体１４４は、インターコネクタ対向部１４６と、電極対向部１４５と、電極対向部１４５とインターコネクタ対向部１４６とをつなぐ連接部１４７とを備えており、例えば、ニッケルやニッケル合金、ステンレス等により形成されている。電極対向部１４５は、燃料極１１６における電解質層１１２に対向する側とは反対側の表面に接触しており、インターコネクタ対向部１４６は、インターコネクタ１５０における燃料極１１６に対向する側の表面に接触している。ただし、上述したように、燃料電池スタック１００において最も下に位置する発電単位１０２は下側のインターコネクタ１５０を備えていないため、当該発電単位１０２におけるインターコネクタ対向部１４６は、下側のエンドプレート１０６に接触している。燃料極側集電体１４４は、このような構成であるため、燃料極１１６とインターコネクタ１５０（またはエンドプレート１０６）とを電気的に接続する。なお、電極対向部１４５とインターコネクタ対向部１４６との間には、例えばマイカにより形成されたスペーサー１４９が配置されている。そのため、燃料極側集電体１４４が温度サイクルや反応ガス圧力変動による発電単位１０２の変形に追随し、燃料極側集電体１４４を介した燃料極１１６とインターコネクタ１５０（またはエンドプレート１０６）との電気的接続が良好に維持される。 As shown in FIGS. 4, 5 and 7, the fuel electrode side current collector 144 is arranged in the fuel chamber 176. The fuel electrode side current collector 144 includes an interconnector facing portion 146, an electrode facing portion 145, and a connecting portion 147 connecting the electrode facing portion 145 and the interconnector facing portion 146, for example, nickel or nickel alloy. , Stainless steel, etc. The electrode facing portion 145 is in contact with the surface of the fuel electrode 116 opposite to the side facing the electrolyte layer 112, and the interconnector facing portion 146 is on the surface of the interconnector 150 on the side facing the fuel pole 116. Are in contact. However, as described above, since the power generation unit 102 located at the bottom of the fuel cell stack 100 does not have the lower interconnector 150, the interconnector facing portion 146 in the power generation unit 102 is the lower end plate. It is in contact with 106. Since the current collector 144 on the fuel electrode side has such a configuration, the fuel electrode 116 and the interconnector 150 (or the end plate 106) are electrically connected to each other. A spacer 149 formed of, for example, a mica is arranged between the electrode facing portion 145 and the interconnector facing portion 146. Therefore, the fuel electrode side current collector 144 follows the deformation of the power generation unit 102 due to the temperature cycle and the reaction gas pressure fluctuation, and the fuel electrode 116 and the interconnector 150 (or the end plate 106) via the fuel electrode side current collector 144 follow. Good electrical connection with is maintained.

Ａ−２．燃料電池スタック１００の動作：
図２，４，６に示すように、酸化剤ガス供給マニホールド１６１の位置に設けられたガス通路部材２７の分岐部２９に接続されたガス配管（図示せず）を介して酸化剤ガスＯＧが供給されると、酸化剤ガスＯＧは、ガス通路部材２７の分岐部２９、本体部２８、および、下側のエンドプレート１０６の流路用貫通孔１０７を介して酸化剤ガス供給マニホールド１６１に供給され、酸化剤ガス供給マニホールド１６１から各発電単位１０２の空気極側供給連通流路１３２を介して、空気室１６６に供給される。また、図３，５，７に示すように、燃料ガス供給マニホールド１７１の位置に設けられたガス通路部材２７の分岐部２９に接続されたガス配管（図示せず）を介して燃料ガスＦＧが供給されると、燃料ガスＦＧは、ガス通路部材２７の分岐部２９、本体部２８、および、下側のエンドプレート１０６の流路用貫通孔１０７を介して燃料ガス供給マニホールド１７１に供給され、燃料ガス供給マニホールド１７１から各発電単位１０２の燃料極側供給連通流路１４２を介して、燃料室１７６に供給される。 A-2. Operation of fuel cell stack 100:
As shown in FIGS. 2, 4 and 6, the oxidant gas OG is provided via a gas pipe (not shown) connected to the branch portion 29 of the gas passage member 27 provided at the position of the oxidant gas supply manifold 161. When supplied, the oxidant gas OG is supplied to the oxidant gas supply manifold 161 via the branch portion 29 of the gas passage member 27, the main body portion 28, and the flow path through hole 107 of the lower end plate 106. Then, it is supplied from the oxidant gas supply manifold 161 to the air chamber 166 via the air electrode side supply communication flow path 132 of each power generation unit 102. Further, as shown in FIGS. 3, 5 and 7, the fuel gas FG is provided via a gas pipe (not shown) connected to the branch portion 29 of the gas passage member 27 provided at the position of the fuel gas supply manifold 171. When supplied, the fuel gas FG is supplied to the fuel gas supply manifold 171 via the branch portion 29 of the gas passage member 27, the main body portion 28, and the flow path through hole 107 of the lower end plate 106. It is supplied from the fuel gas supply manifold 171 to the fuel chamber 176 via the fuel electrode side supply communication flow path 142 of each power generation unit 102.

各発電単位１０２の空気室１６６に酸化剤ガスＯＧが供給され、燃料室１７６に燃料ガスＦＧが供給されると、単セル１１０において酸化剤ガスＯＧに含まれる酸素と燃料ガスＦＧに含まれる水素との電気化学反応による発電が行われる。この発電反応は発熱反応である。各発電単位１０２において、単セル１１０の空気極１１４は空気極側集電体１３４を介して一方のインターコネクタ１５０に電気的に接続され、燃料極１１６は燃料極側集電体１４４を介して他方のインターコネクタ１５０に電気的に接続されている。また、燃料電池スタック１００に含まれる複数の発電単位１０２は、電気的に直列に接続されている。そのため、燃料電池スタック１００の出力端子として機能するエンドプレート１０４，１０６から、各発電単位１０２において生成された電気エネルギーが取り出される。なお、ＳＯＦＣは、比較的高温（例えば７００℃から１０００℃）で発電が行われることから、起動後、発電により発生する熱で高温が維持できる状態になるまで、燃料電池スタック１００が加熱器（図示せず）により加熱されてもよい。 When the oxidant gas OG is supplied to the air chamber 166 of each power generation unit 102 and the fuel gas FG is supplied to the fuel chamber 176, oxygen contained in the oxidant gas OG and hydrogen contained in the fuel gas FG in the single cell 110 are supplied. Power is generated by an electrochemical reaction with. This power generation reaction is an exothermic reaction. In each power generation unit 102, the air pole 114 of the single cell 110 is electrically connected to one of the interconnectors 150 via the air pole side current collector 134, and the fuel pole 116 is via the fuel pole side current collector 144. It is electrically connected to the other interconnector 150. Further, the plurality of power generation units 102 included in the fuel cell stack 100 are electrically connected in series. Therefore, the electric energy generated in each power generation unit 102 is taken out from the end plates 104 and 106 that function as the output terminals of the fuel cell stack 100. Since the SOFC generates electricity at a relatively high temperature (for example, 700 ° C. to 1000 ° C.), the fuel cell stack 100 is a heater (for example, until the high temperature can be maintained by the heat generated by the power generation after the start-up. It may be heated by (not shown).

各発電単位１０２の空気室１６６から排出された酸化剤オフガスＯＯＧは、図２，４，６に示すように、空気極側排出連通流路１３３を介して酸化剤ガス排出マニホールド１６２に排出され、さらに下側のエンドプレート１０６の流路用貫通孔１０７、酸化剤ガス排出マニホールド１６２の位置に設けられたガス通路部材２７の本体部２８および分岐部２９を経て、当該分岐部２９に接続されたガス配管（図示せず）を介して燃料電池スタック１００の外部に排出される。また、各発電単位１０２の燃料室１７６から排出された燃料オフガスＦＯＧは、図３，５，７に示すように、燃料極側排出連通流路１４３を介して燃料ガス排出マニホールド１７２に排出され、さらに下側のエンドプレート１０６の流路用貫通孔１０７、燃料ガス排出マニホールド１７２の位置に設けられたガス通路部材２７の本体部２８および分岐部２９を経て、当該分岐部２９に接続されたガス配管（図示しない）を介して燃料電池スタック１００の外部に排出される。 As shown in FIGS. 2, 4 and 6, the oxidant off-gas OOG discharged from the air chamber 166 of each power generation unit 102 is discharged to the oxidant gas discharge manifold 162 via the air electrode side discharge communication flow path 133. Further, it is connected to the branch portion 29 via the through hole 107 for the flow path of the lower end plate 106, the main body portion 28 and the branch portion 29 of the gas passage member 27 provided at the position of the oxidant gas discharge manifold 162. It is discharged to the outside of the fuel cell stack 100 via a gas pipe (not shown). Further, as shown in FIGS. 3, 5 and 7, the fuel off-gas FOG discharged from the fuel chamber 176 of each power generation unit 102 is discharged to the fuel gas discharge manifold 172 via the fuel electrode side discharge communication flow path 143. Further, the gas connected to the branch portion 29 via the through hole 107 for the flow path of the lower end plate 106, the main body portion 28 and the branch portion 29 of the gas passage member 27 provided at the position of the fuel gas discharge manifold 172. It is discharged to the outside of the fuel cell stack 100 via a pipe (not shown).

なお、図６に示すように、本実施形態の燃料電池スタック１００を構成する各発電単位１０２では、空気極側フレーム１３０の空気室用孔１３１における空気極側供給連通流路１３２が開口する第１の内周面ＩＰ１と空気極側排出連通流路１３３が開口する第２の内周面ＩＰ２との対向方向は、Ｘ軸方向である。そのため、各発電単位１０２の空気室１６６における酸化剤ガスＯＧの主たる流れ方向は、概ねＸ軸正方向側からＸ軸負方向側に向かう方向である。また、図７に示すように、燃料極側フレーム１４０の燃料室用孔１４１における燃料極側供給連通流路１４２が開口する第３の内周面ＩＰ３と燃料極側排出連通流路１４３が開口する第４の内周面ＩＰ４との対向方向は、Ｘ軸方向である。そのため、各発電単位１０２の燃料室１７６における燃料ガスＦＧの主たる流れ方向は、概ねＸ軸正方向側からＸ軸負方向側に向かう方向である。このように、本実施形態の発電単位１０２は、空気室１６６における酸化剤ガスＯＧの主たる流れ方向と燃料室１７６における燃料ガスＦＧの主たる流れ方向とが略同一方向となるコフロータイプのＳＯＦＣである。 As shown in FIG. 6, in each power generation unit 102 constituting the fuel cell stack 100 of the present embodiment, the air electrode side supply communication flow path 132 in the air chamber hole 131 of the air electrode side frame 130 opens. The facing direction between the inner peripheral surface IP1 of 1 and the second inner peripheral surface IP2 at which the air electrode side discharge communication flow path 133 opens is the X-axis direction. Therefore, the main flow direction of the oxidant gas OG in the air chamber 166 of each power generation unit 102 is generally from the positive direction side of the X axis to the negative direction side of the X axis. Further, as shown in FIG. 7, the third inner peripheral surface IP3 and the fuel electrode side discharge communication flow path 143 in which the fuel electrode side supply communication flow path 142 opens in the fuel chamber hole 141 of the fuel pole side frame 140 are opened. The direction facing the fourth inner peripheral surface IP4 is the X-axis direction. Therefore, the main flow direction of the fuel gas FG in the fuel chamber 176 of each power generation unit 102 is generally from the positive direction side of the X axis to the negative direction side of the X axis. As described above, the power generation unit 102 of the present embodiment is a coflow type SOFC in which the main flow direction of the oxidant gas OG in the air chamber 166 and the main flow direction of the fuel gas FG in the fuel chamber 176 are substantially the same direction. be.

Ａ−３．発電単位１０２に形成された各流路の詳細構成：
次に、発電単位１０２に形成された各流路の詳細構成について説明する。図８は、発電単位１０２に形成された各流路の詳細構成を示すＸＹ断面図である。図８には、説明の便宜上、空気極側フレーム１３０に形成された各連通流路（空気極側供給連通流路１３２および空気極側排出連通流路１３３）に加えて、燃料極側フレーム１４０に形成された各連通流路（燃料極側供給連通流路１４２および燃料極側排出連通流路１４３）も示している。実際の構成では、上述したように、空気極側フレーム１３０には燃料極側供給連通流路１４２および燃料極側排出連通流路１４３は形成されておらず、燃料極側フレーム１４０には空気極側供給連通流路１３２および空気極側排出連通流路１３３は形成されていない。また、図８では、単セル１１０が簡略化して示されており、また、空気極側フレーム１３０に対するハッチングは省略されている。 A-3. Detailed configuration of each flow path formed in the power generation unit 102:
Next, the detailed configuration of each flow path formed in the power generation unit 102 will be described. FIG. 8 is an XY cross-sectional view showing a detailed configuration of each flow path formed in the power generation unit 102. In FIG. 8, for convenience of explanation, in addition to each communication flow path (air pole side supply communication flow path 132 and air pole side discharge communication flow path 133) formed in the air pole side frame 130, the fuel pole side frame 140 is shown. Each communication flow path (fuel pole side supply communication flow path 142 and fuel pole side discharge communication flow path 143) formed in the above is also shown. In the actual configuration, as described above, the fuel pole side supply communication flow path 142 and the fuel pole side discharge communication flow path 143 are not formed in the air pole side frame 130, and the air pole side frame 140 is not formed with the air pole side communication flow path 142. The side supply communication flow path 132 and the air electrode side discharge communication flow path 133 are not formed. Further, in FIG. 8, the single cell 110 is shown in a simplified manner, and the hatching for the air electrode side frame 130 is omitted.

図８には、Ｚ軸方向視で、２本の空気極側仮想直線Ｌ１１，Ｌ１２が示されている。２本の空気極側仮想直線Ｌ１１，Ｌ１２は、上述の第１の内周面ＩＰ１と第２の内周面ＩＰ２との対向方向（Ｘ軸方向）に平行な直線であり、空気極側供給連通流路１３２における空気室用孔１３１の第１の内周面ＩＰ１への開口（以下、単に「空気極側供給連通流路１３２の開口」という）の両端（２つの端点ＥＰ１１，ＥＰ１２）にそれぞれ接する直線である。２本の空気極側仮想直線Ｌ１１，Ｌ１２は、空気極側供給連通流路１３２の開口の開口幅方向（Ｙ軸方向）の最大幅と同じ距離だけ互いに離間している。空気極側仮想領域Ｅ１は、これらの２本の空気極側仮想直線Ｌ１１，Ｌ１２によって区画された領域である。また、図８には、Ｚ軸方向視で、２本の燃料極側仮想直線Ｌ２１，Ｌ２２が示されている。２本の燃料極側仮想直線Ｌ２１，Ｌ２２は、該対向方向（Ｘ軸方向）に平行な直線であり、燃料極側供給連通流路１４２における燃料室用孔１４１の第３の内周面ＩＰ３への開口（以下、単に「燃料極側供給連通流路１４２の開口」という）の両端（２つの端点ＥＰ２１，ＥＰ２２）にそれぞれ接する直線である。２本の燃料極側仮想直線Ｌ２１，Ｌ２２は、燃料極側供給連通流路１４２の開口の開口幅方向（Ｙ軸方向）の最大幅と同じ距離だけ互いに離間している。燃料極側仮想領域Ｅ２は、これらの２本の燃料極側仮想直線Ｌ２１，Ｌ２２によって区画された領域である。 In FIG. 8, two virtual straight lines L11 and L12 on the air pole side are shown in the Z-axis direction. The two air pole side virtual straight lines L11 and L12 are straight lines parallel to the opposite direction (X-axis direction) between the first inner peripheral surface IP1 and the second inner peripheral surface IP2 described above, and are supplied on the air pole side. At both ends (two endpoints EP11, EP12) of the opening of the air chamber hole 131 in the communication flow path 132 to the first inner peripheral surface IP1 (hereinafter, simply referred to as "opening of the air electrode side supply communication flow path 132"). It is a straight line that touches each other. The two air pole side virtual straight lines L11 and L12 are separated from each other by the same distance as the maximum width in the opening width direction (Y-axis direction) of the opening of the air pole side supply communication flow path 132. The air pole side virtual region E1 is a region partitioned by these two air pole side virtual straight lines L11 and L12. Further, FIG. 8 shows two virtual straight lines L21 and L22 on the fuel pole side in the Z-axis direction. The two fuel pole side virtual straight lines L21 and L22 are straight lines parallel to the facing direction (X-axis direction), and the third inner peripheral surface IP3 of the fuel chamber hole 141 in the fuel pole side supply communication flow path 142. It is a straight line tangent to both ends (two endpoints EP21 and EP22) of the opening to (hereinafter, simply referred to as “the opening of the fuel electrode side supply communication flow path 142”). The two fuel pole side virtual straight lines L21 and L22 are separated from each other by the same distance as the maximum width in the opening width direction (Y-axis direction) of the opening of the fuel pole side supply communication flow path 142. The fuel pole side virtual region E2 is a region partitioned by these two fuel pole side virtual straight lines L21 and L22.

図８に示すように、Ｚ軸方向視で、空気極側仮想領域Ｅ１と燃料極側仮想領域Ｅ２とは、少なくとも一部分が重なっている。本実施形態では、燃料極側仮想領域Ｅ２の全体が空気極側仮想領域Ｅ１に重なっている。これは、Ｚ軸方向視で、空気極側供給連通流路１３２の開口から供給される酸化剤ガスＯＧの主たる流路と、燃料極側供給連通流路１４２の開口から供給される燃料ガスＦＧの主たる流路とが互いに重なっていることを意味する。なお、Ｚ軸方向視で、空気極側供給連通流路１３２を該空気極側供給連通流路１３２の軸方向に延ばした延長領域と、燃料極側供給連通流路１４２を該燃料極側供給連通流路１４２の軸方向に延ばした延長領域とは、少なくとも一部分が、単セル１１０における第１の内周面ＩＰ１側の周縁部上において互いに重なっていることが好ましい。これにより、特にガスの供給圧力が集中しやすい単セル１１０の部位について、空気室側１６６と燃料室１７６側との差圧による単セル１１０の損傷をより確実に抑制することができる。 As shown in FIG. 8, in the Z-axis direction view, at least a part of the air pole side virtual region E1 and the fuel pole side virtual region E2 overlap. In the present embodiment, the entire fuel pole side virtual region E2 overlaps with the air pole side virtual region E1. This is the main flow path of the oxidant gas OG supplied from the opening of the air electrode side supply communication flow path 132 and the fuel gas FG supplied from the opening of the fuel pole side supply communication flow path 142 in the Z-axis direction. It means that the main flow paths of the above overlap with each other. In the Z-axis direction, an extension region in which the air pole side supply communication flow path 132 is extended in the axial direction of the air pole side supply communication flow path 132 and the fuel pole side supply communication flow path 142 are supplied to the fuel pole side. It is preferable that at least a part of the extension region extending in the axial direction of the communication flow path 142 overlaps with each other on the peripheral edge portion on the IP1 side of the first inner peripheral surface of the single cell 110. As a result, damage to the single cell 110 due to the differential pressure between the air chamber side 166 and the fuel chamber 176 side can be more reliably suppressed particularly in the portion of the single cell 110 where the gas supply pressure tends to concentrate.

また、Ｚ軸方向視で、酸化剤ガス供給マニホールド１６１を構成する連通孔１０８のＺ軸方向に直交するＸＹ断面の面積（以下、単に「酸化剤ガス供給マニホールド１６１の断面積Ｍ１」という）は、燃料ガス供給マニホールド１７１を構成する連通孔１０８のＺ軸方向に直交するＸＹ断面の面積（以下、単に「燃料ガス供給マニホールド１７１の断面積Ｍ２」という）以上である。また、酸化剤ガス供給マニホールド１６１の断面積Ｍ１に対する、空気極側供給連通流路１３２のＺ軸方向に直交するＸＹ断面の面積（以下、単に「空気極側供給連通流路１３２の断面積Ｎ１」という）の割合を、第１の割合α（＝Ｎ１／Ｍ１）とする。また、燃料ガス供給マニホールド１７１の断面積Ｍ２に対する、燃料極側供給連通流路１４２のＺ軸方向に直交するＸＹ断面の面積（以下、単に「燃料極側供給連通流路１４２の断面積Ｎ２」という）の割合を、第２の割合β（＝Ｎ２／Ｍ２）とする。本実施形態の発電単位１０２では、第２の割合βは、第１の割合αより小さい。すなわち、燃料ガス供給マニホールド１７１から燃料極側供給連通流路１４２への燃料ガスＦＧの流量の絞り度合いは、酸化剤ガス供給マニホールド１６１から空気極側供給連通流路１３２への酸化剤ガスＯＧの流量の絞り度合いより高い。また、第２の割合βは、１より小さいことが好ましい。 Further, the area of the XY cross section orthogonal to the Z-axis direction of the communication hole 108 constituting the oxidant gas supply manifold 161 in the Z-axis direction (hereinafter, simply referred to as "cross-sectional area M1 of the oxidant gas supply manifold 161") is It is equal to or larger than the area of the XY cross section orthogonal to the Z-axis direction of the communication hole 108 constituting the fuel gas supply manifold 171 (hereinafter, simply referred to as "cross-sectional area M2 of the fuel gas supply manifold 171"). Further, the area of the XY cross section orthogonal to the Z-axis direction of the air electrode side supply communication flow path 132 with respect to the cross-sectional area M1 of the oxidant gas supply manifold 161 (hereinafter, simply "cross-sectional area N1 of the air electrode side supply communication flow path 132". The ratio of) is defined as the first ratio α (= N1 / M1). Further, the area of the XY cross section orthogonal to the Z-axis direction of the fuel electrode side supply communication flow path 142 with respect to the cross-sectional area M2 of the fuel gas supply manifold 171 (hereinafter, simply "cross-sectional area N2 of the fuel pole side supply communication flow path 142"). The ratio of) is defined as the second ratio β (= N2 / M2). In the power generation unit 102 of the present embodiment, the second ratio β is smaller than the first ratio α. That is, the degree of throttle of the flow rate of the fuel gas FG from the fuel gas supply manifold 171 to the fuel electrode side supply communication flow path 142 is the oxidant gas OG from the oxidant gas supply manifold 161 to the air electrode side supply communication flow path 132. Higher than the degree of throttle of the flow rate. Further, the second ratio β is preferably smaller than 1.

また、酸化剤ガス供給マニホールド１６１を構成する連通孔１０８と燃料ガス供給マニホールド１７１を構成する連通孔１０８とは、開口幅方向（Ｙ軸方向）に互いに異なる位置（すなわち、互いに離間した位置）に配置されている。また、酸化剤ガス供給マニホールド１６１を構成する連通孔１０８と燃料ガス供給マニホールド１７１を構成する連通孔１０８とは、開口幅方向に沿って並ぶように配置されている。また、開口幅方向において、空気極側仮想領域Ｅ１と燃料極側仮想領域Ｅ２とが互いに重なっている重複領域（本実施形態では、燃料極側仮想領域Ｅ２）の中心位置ＭＰ２は、酸化剤ガス供給マニホールド１６１を構成する連通孔１０８の中心位置１６１Ｑと燃料ガス供給マニホールド１７１を構成する連通孔１０８の中心位置１７１Ｑとの間に位置している。 Further, the communication hole 108 constituting the oxidant gas supply manifold 161 and the communication hole 108 constituting the fuel gas supply manifold 171 are located at different positions (that is, at positions separated from each other) in the opening width direction (Y-axis direction). Have been placed. Further, the communication holes 108 constituting the oxidant gas supply manifold 161 and the communication holes 108 constituting the fuel gas supply manifold 171 are arranged so as to be arranged along the opening width direction. Further, in the opening width direction, the central position MP2 of the overlapping region (in this embodiment, the fuel pole side virtual region E2) in which the air pole side virtual region E1 and the fuel pole side virtual region E2 overlap each other is the oxidant gas. It is located between the center position 161Q of the communication hole 108 constituting the supply manifold 161 and the center position 171Q of the communication hole 108 constituting the fuel gas supply manifold 171.

空気極側供給連通流路１３２は、第１の内周面ＩＰ１に向かうに連れて重複領域（燃料極側仮想領域Ｅ２）の中心位置ＭＰ２に近づくように傾斜している。また、燃料極側供給連通流路１４２は、第３の内周面ＩＰ３に向かうに連れて該重複領域の中心位置ＭＰ２に近づくように傾斜している。また、燃料極側供給連通流路１４２の開口の中心位置ＭＰ２は、空気極側供給連通流路１３２の開口の中心位置ＭＰ１より燃料ガス供給マニホールド１７１に近い側に配置されている。これにより、燃料極側供給連通流路１４２の開口の中心位置ＭＰ２が空気極側供給連通流路１３２の開口の中心位置ＭＰ１より燃料ガス供給マニホールド１７１から遠い側に配置された構成に比べて、燃料極側供給連通流路１４２が長くなることによる燃料ガスＦＧの圧損を抑制することができる。なお、空気極側排出連通流路１３３および燃料極側排出連通流路１４３の構成と、上述の空気極側供給連通流路１３２および燃料極側供給連通流路１４２の構成とは、単セル１１０の中心位置を中心とした点対称の関係である。このため、空気極側排出連通流路１３３および燃料極側排出連通流路１４３の構成についての説明は省略する。 The air pole side supply communication flow path 132 is inclined toward the center position MP2 of the overlapping region (fuel pole side virtual region E2) toward the first inner peripheral surface IP1. Further, the fuel electrode side supply communication flow path 142 is inclined so as to approach the center position MP2 of the overlapping region toward the third inner peripheral surface IP3. Further, the center position MP2 of the opening of the fuel electrode side supply communication flow path 142 is arranged closer to the fuel gas supply manifold 171 than the center position MP1 of the opening of the air electrode side supply communication flow path 132. As a result, compared to the configuration in which the center position MP2 of the opening of the fuel electrode side supply communication flow path 142 is located farther from the fuel gas supply manifold 171 than the center position MP1 of the opening of the air electrode side supply communication flow path 132. It is possible to suppress the pressure loss of the fuel gas FG due to the lengthening of the fuel electrode side supply communication flow path 142. The configuration of the air pole side discharge communication flow path 133 and the fuel pole side discharge communication flow path 143 and the configuration of the above-mentioned air pole side supply communication flow path 132 and the fuel pole side supply communication flow path 142 are single cell 110. It is a point-symmetrical relationship centered on the center position of. Therefore, the description of the configuration of the air pole side discharge communication flow path 133 and the fuel pole side discharge communication flow path 143 will be omitted.

Ａ−４．本実施形態の効果：
以上説明したように、本実施形態の発電単位１０２によれば、Ｚ軸方向視で、空気極側供給連通流路１３２の開口を上記対向方向（Ｘ軸方向）に投影したときに形成される空気極側仮想領域Ｅ１と、燃料極側供給連通流路１４２の開口を該対向方向に投影したときに形成される燃料極側仮想領域Ｅ２とは、少なくとも一部分が互いに重なっている。このように、空気極側供給連通流路１３２の開口と燃料極側供給連通流路１４２の開口とが、従来のコフロータイプのＳＯＦＣに比べて、開口幅方向（Ｙ軸方向）において互いに近い位置に配置されているため、空気室１６６側と燃料室１７６側との差圧を原因として単セル１１０が損傷することを抑制することができる。すなわち、上述したように、本実施形態の発電単位１０２では、Ｚ軸方向視で、空気極側供給連通流路１３２の開口から供給される酸化剤ガスＯＧの主たる流路と、燃料極側供給連通流路１４２の開口から供給される燃料ガスＦＧの主たる流路とが互いに重なっている。従って、各ガス室（空気室１６６、燃料室１７６）へのガス（酸化剤ガスＯＧ、燃料ガスＦＧ）の供給開始当初において、単セル１１０のうち、空気極側供給連通流路１３２の開口付近に位置する部分では、酸化剤ガスＯＧの供給圧力によって空気室１６６側から相対的に高い圧力を受けるとともに、燃料ガスＦＧの供給圧力によって燃料室１７６側からも相対的に高い圧力を受ける。このため、空気室１６６側と燃料室１７６側との差圧が抑制される。同様に、燃料極側供給連通流路１４２の開口付近に位置する部分でも、燃料ガスＦＧの供給圧力によって燃料室１７６側から相対的に高い圧力を受けるとともに、酸化剤ガスＯＧの供給圧力によって空気室１６６側からも相対的に高い圧力を受ける。このため、燃料室１７６側と空気室１６６側との差圧が抑制される。これにより、空気室側１６６と燃料室１７６側との差圧により単セル１１０が損傷（例えば割れ）することが抑制される。 A-4. Effect of this embodiment:
As described above, according to the power generation unit 102 of the present embodiment, it is formed when the opening of the air electrode side supply communication flow path 132 is projected in the opposite direction (X-axis direction) in the Z-axis direction. At least a part of the air pole side virtual region E1 and the fuel pole side virtual region E2 formed when the opening of the fuel pole side supply communication flow path 142 is projected in the opposite direction overlap each other. In this way, the opening of the air pole side supply communication flow path 132 and the opening of the fuel pole side supply communication flow path 142 are closer to each other in the opening width direction (Y-axis direction) than the conventional coflow type SOFC. Since it is arranged at the position, it is possible to prevent the single cell 110 from being damaged due to the differential pressure between the air chamber 166 side and the fuel chamber 176 side. That is, as described above, in the power generation unit 102 of the present embodiment, the main flow path of the oxidant gas OG supplied from the opening of the air pole side supply communication flow path 132 and the fuel pole side supply in the Z-axis direction. The main flow path of the fuel gas FG supplied from the opening of the communication flow path 142 overlaps with each other. Therefore, at the beginning of the supply of gas (oxidizer gas OG, fuel gas FG) to each gas chamber (air chamber 166, fuel chamber 176), in the single cell 110, near the opening of the air electrode side supply communication flow path 132. In the portion located in, a relatively high pressure is received from the air chamber 166 side due to the supply pressure of the oxidant gas OG, and a relatively high pressure is also received from the fuel chamber 176 side due to the supply pressure of the fuel gas FG. Therefore, the differential pressure between the air chamber 166 side and the fuel chamber 176 side is suppressed. Similarly, even in the portion located near the opening of the fuel electrode side supply communication flow path 142, a relatively high pressure is received from the fuel chamber 176 side due to the supply pressure of the fuel gas FG, and air is received due to the supply pressure of the oxidant gas OG. It also receives relatively high pressure from the chamber 166 side. Therefore, the differential pressure between the fuel chamber 176 side and the air chamber 166 side is suppressed. As a result, damage (for example, cracking) of the single cell 110 due to the differential pressure between the air chamber side 166 and the fuel chamber 176 side is suppressed.

また、一般的に、空気室１６６への酸化剤ガスＯＧの供給圧力は、燃料室１７６への燃料ガスＦＧの供給圧力より大きい。そこで、本実施形態の発電単位１０２では、第２の割合βは、第１の割合αより小さい。すなわち、燃料ガス供給マニホールド１７１から燃料極側供給連通流路１４２への燃料ガスＦＧの流量の絞り度合いは、酸化剤ガス供給マニホールド１６１から空気極側供給連通流路１３２への酸化剤ガスＯＧの流量の絞り度合いより高い。これにより、第２の割合βが第１の割合αと同じである構成に比べて、燃料ガス供給マニホールド１７１から燃料極側供給連通流路１４２への断面積の絞り率（燃料ガスＦＧの流量の絞り度合い）が高いことによって燃料室１７６への燃料ガスＦＧの供給圧力が大きくなり、その結果、空気室１６６への酸化剤ガスＯＧの供給圧力と燃料室１７６への燃料ガスの供給圧力との差が小さくなるため、空気室１６６側と燃料室１７６側との差圧を原因として単セル１１０が損傷することを効果的に抑制することができる。 Further, in general, the supply pressure of the oxidant gas OG to the air chamber 166 is larger than the supply pressure of the fuel gas FG to the fuel chamber 176. Therefore, in the power generation unit 102 of the present embodiment, the second ratio β is smaller than the first ratio α. That is, the degree of throttle of the flow rate of the fuel gas FG from the fuel gas supply manifold 171 to the fuel electrode side supply communication flow path 142 is the oxidant gas OG from the oxidant gas supply manifold 161 to the air electrode side supply communication flow path 132. Higher than the degree of throttle of the flow rate. As a result, the throttle ratio of the cross-sectional area from the fuel gas supply manifold 171 to the fuel electrode side supply communication flow path 142 (flow rate of the fuel gas FG) is compared with the configuration in which the second ratio β is the same as the first ratio α. The high degree of throttle) increases the supply pressure of the fuel gas FG to the fuel chamber 176, and as a result, the supply pressure of the oxidant gas OG to the air chamber 166 and the supply pressure of the fuel gas to the fuel chamber 176. Since the difference between the two is small, it is possible to effectively prevent the single cell 110 from being damaged due to the differential pressure between the air chamber 166 side and the fuel chamber 176 side.

ここで、次の２つの発電単位１０２のサンプルについてシミュレーションを行った。
＜サンプル１＞：
酸化剤ガス供給マニホールド１６１の断面積Ｍ１＝約３５０（ｍｍ２）
空気極側供給連通流路１３２の断面積Ｎ１＝約３５０（ｍｍ２）
第１の割合α＝１．０２６
燃料ガス供給マニホールド１７１の断面積Ｍ２＝約６０（ｍｍ２）
燃料極側供給連通流路１４２の断面積Ｎ２＝約２０（ｍｍ２）
第２の割合β＝０．３６３
＜サンプル２＞：
酸化剤ガス供給マニホールド１６１の断面積Ｍ１＝約２６０（ｍｍ２）
空気極側供給連通流路１３２の断面積Ｎ１＝約２９０（ｍｍ２）
サンプル１に比べて、空気極側供給連通流路１３２の長手方向の長さは同じであり、空気極側供給連通流路１３２の流路幅が短い。
第１の割合α＝１．１２
燃料ガス供給マニホールド１７１の断面積Ｍ２＝約６０（ｍｍ２）
燃料極側供給連通流路１４２の断面積Ｎ２＝約２０（ｍｍ２）
第２の割合β＝０．３６３
このようなサンプル１，２について、空気室１６６側と燃料室１７６側との差圧に関するシミュレーションを行ったところ、第２の割合βは、第１の割合αより小さい方が、空気室１６６側と燃料室１７６側との差圧が低減することが分かった。なお、第１の割合αは、第２の割合βの２倍以上、第２の割合βの５倍以下の値が好ましい。 Here, a simulation was performed for the following two samples of the power generation unit 102.
<Sample 1>:
Cross-sectional area M1 of oxidant gas supply manifold 161 = approx. 350 (mm 2 )
Cross-sectional area of air pole side supply communication flow path 132 N1 = approx. 350 (mm 2 )
First ratio α = 1.026
Cross-sectional area M2 of fuel gas supply manifold 171 = approx. 60 (mm 2 )
Cross-sectional area N2 of the fuel electrode side supply communication flow path 142 = about 20 (mm 2 )
Second ratio β = 0.363
<Sample 2>:
Cross-sectional area M1 of oxidant gas supply manifold 161 = about 260 (mm 2 )
Cross-sectional area of air pole side supply communication flow path 132 N1 = approx. 290 (mm 2 )
Compared to sample 1, the length of the air electrode side supply communication flow path 132 in the longitudinal direction is the same, and the flow path width of the air electrode side supply communication flow path 132 is shorter.
First ratio α = 1.12
Cross-sectional area M2 of fuel gas supply manifold 171 = approx. 60 (mm 2 )
Cross-sectional area N2 of the fuel electrode side supply communication flow path 142 = about 20 (mm 2 )
Second ratio β = 0.363
When simulations were performed on the differential pressure between the air chamber 166 side and the fuel chamber 176 side for such samples 1 and 2, the second ratio β smaller than the first ratio α is the air chamber 166 side. It was found that the differential pressure between the fuel chamber and the fuel chamber 176 side was reduced. The first ratio α is preferably 2 times or more the second ratio β and 5 times or less the second ratio β.

また、本実施形態では、第２の割合βは１より小さいことが好ましい。これにより、第２の割合βは１より大きい場合に比べて、燃料室１７６への燃料ガスＦＧの供給圧力が大きくなり、その結果、空気室１６６への酸化剤ガスＯＧの供給圧力と燃料室１７６への燃料ガスＦＧの供給圧力との差が小さくなるため、空気室１６６側と燃料室１７６側との差圧を原因として単セル１１０が損傷することを効果的に抑制することができる。 Further, in the present embodiment, the second ratio β is preferably smaller than 1. As a result, the supply pressure of the fuel gas FG to the fuel chamber 176 becomes larger than that when the second ratio β is larger than 1, and as a result, the supply pressure of the oxidant gas OG to the air chamber 166 and the fuel chamber. Since the difference between the supply pressure of the fuel gas FG and the fuel gas FG to the 176 is small, it is possible to effectively suppress damage to the single cell 110 due to the difference pressure between the air chamber 166 side and the fuel chamber 176 side.

また、本実施形態では、空気極側供給連通流路１３２は、第１の内周面ＩＰ１に向かうに連れて重複領域（燃料極側仮想領域Ｅ２）の中心位置ＭＰ２に近づくように傾斜している。また、燃料極側供給連通流路１４２は、第３の内周面ＩＰ３に向かうに連れて該重複領域の中心位置ＭＰ２に近づくように傾斜している。これにより、空気極側供給連通流路１３２と燃料極側供給連通流路１４２とのいずれか一方が上記対向方向（Ｘ軸方向）に平行である場合に比べて、空気室１６６への酸化剤ガスＯＧの供給量または燃料室１７６への燃料ガスＦＧの供給量が開口幅方向（Ｙ軸方向）の一方側に偏ることを抑制することができる。 Further, in the present embodiment, the air pole side supply communication flow path 132 is inclined so as to approach the central position MP2 of the overlapping region (fuel pole side virtual region E2) toward the first inner peripheral surface IP1. There is. Further, the fuel electrode side supply communication flow path 142 is inclined so as to approach the center position MP2 of the overlapping region toward the third inner peripheral surface IP3. As a result, the oxidant to the air chamber 166 is compared with the case where either one of the air electrode side supply communication flow path 132 and the fuel pole side supply communication flow path 142 is parallel to the facing direction (X-axis direction). It is possible to prevent the supply amount of the gas OG or the supply amount of the fuel gas FG to the fuel chamber 176 from being biased to one side in the opening width direction (Y-axis direction).

Ｂ．変形例：
本明細書で開示される技術は、上述の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の形態に変形することができ、例えば次のような変形も可能である。 B. Modification example:
The technique disclosed in the present specification is not limited to the above-described embodiment, and can be transformed into various forms without departing from the gist thereof, and for example, the following modifications are also possible.

上記実施形態では、Ｚ軸方向視で、燃料極側仮想領域Ｅ２の全体が空気極側仮想領域Ｅ１に重なっているが、これに限らず、空気極側仮想領域Ｅ１と燃料極側仮想領域Ｅ２とは、少なくとも一部分が重なっていればよい。 In the above embodiment, the entire fuel pole side virtual region E2 overlaps the air pole side virtual region E1 in the Z-axis direction, but the present invention is not limited to this, and the air pole side virtual region E1 and the fuel pole side virtual region E2 are not limited to this. It suffices if at least a part of them overlap with each other.

上記実施形態において、空気極側供給連通流路１３２の開口（第１の内周面ＩＰ１）と燃料極側供給連通流路１４２の開口（第３の内周面ＩＰ３）とが、上記対向方向（Ｘ軸方向）において互いに異なる位置に配置されていてもよい。また、上記実施形態では、空気極側供給連通流路１３２の開口の断面積は、燃料極側供給連通流路１４２の開口の断面積より大きいとしたが、これに限らず、空気極側供給連通流路１３２の開口の断面積は、燃料極側供給連通流路１４２の開口の断面積以下であるとしてもよい。 In the above embodiment, the opening of the air electrode side supply communication flow path 132 (first inner peripheral surface IP1) and the opening of the fuel pole side supply communication flow path 142 (third inner peripheral surface IP3) are in the opposite direction. They may be arranged at different positions in (X-axis direction). Further, in the above embodiment, the cross-sectional area of the opening of the air pole side supply communication flow path 132 is larger than the cross-sectional area of the opening of the fuel pole side supply communication flow path 142, but the present invention is not limited to this, and the air pole side supply is not limited to this. The cross-sectional area of the opening of the communication flow path 132 may be equal to or smaller than the cross-sectional area of the opening of the fuel pole side supply communication flow path 142.

上記実施形態において、燃料極側供給連通流路１４２の開口の中心位置ＭＰ２は、空気極側供給連通流路１３２の開口の中心位置ＭＰ１と略同じ位置、あるいは、空気極側供給連通流路１３２の開口の中心位置ＭＰ１より燃料ガス供給マニホールド１７１から遠い側に配置されているとしてもよい。 In the above embodiment, the center position MP2 of the opening of the fuel pole side supply communication flow path 142 is substantially the same as the center position MP1 of the opening of the air pole side supply communication flow path 132, or the air pole side supply communication flow path 132. It may be arranged on the side farther from the fuel gas supply manifold 171 than the center position MP1 of the opening.

また、上記実施形態では、燃料極側供給連通流路１４２の流路幅は、空気極側供給連通流路１３２の流路幅より狭いとしたが、燃料極側供給連通流路１４２の流路幅は、空気極側供給連通流路１３２の流路幅と略同じ、あるいは、空気極側供給連通流路１３２の流路幅より広いとしてもよい。また、上記実施形態では、燃料極側供給連通流路１４２の流路長は、空気極側供給連通流路１３２の流路長より長いとしたが、燃料極側供給連通流路１４２の流路長は、空気極側供給連通流路１３２の流路長と略同じ、あるいは、空気極側供給連通流路１３２の流路長より短いとしてもよい。また、上記実施形態において、空気極側供給連通流路１３２と燃料極側供給連通流路１４２とのいずれか一方が上記対向方向（Ｘ軸方向）に平行であるとしてもよい。 Further, in the above embodiment, the flow path width of the fuel pole side supply communication flow path 142 is narrower than the flow path width of the air pole side supply communication flow path 132, but the flow path of the fuel pole side supply communication flow path 142. The width may be substantially the same as the flow path width of the air electrode side supply communication flow path 132, or may be wider than the flow path width of the air pole side supply communication flow path 132. Further, in the above embodiment, the flow path length of the fuel pole side supply communication flow path 142 is longer than the flow path length of the air pole side supply communication flow path 132, but the flow path of the fuel pole side supply communication flow path 142. The length may be substantially the same as the flow path length of the air electrode side supply communication flow path 132, or may be shorter than the flow path length of the air electrode side supply communication flow path 132. Further, in the above embodiment, either one of the air pole side supply communication flow path 132 and the fuel pole side supply communication flow path 142 may be parallel to the facing direction (X-axis direction).

図９は、変形例における発電単位１０２Ａに形成された各流路の詳細構成の一部を示すＸＹ断面図である。図９に示すように、変形例における発電単位１０２Ａでは、空気極側フレーム１３０Ａに、複数本（図９では３本）の空気極側供給連通流路１３２Ａが形成されている。複数本の空気極側供給連通流路１３２Ａは、流路幅が互いに略同じである。また、燃料極側フレーム（図示せず）に、複数本（図９では３本）の燃料極側供給連通流路１４２Ａが形成されている。複数本の燃料極側供給連通流路１４２Ａは、流路幅が互いに略同じである。また、空気極側供給連通流路１３２Ａの本数と燃料極側供給連通流路１４２Ａの本数とは同数である。このような構成においても、複数本の空気極側供給連通流路１３２Ａの少なくとも１本と複数本の燃料極側供給連通流路１４２Ａの少なくとも１本とについて、空気極側仮想領域と、前記燃料極側仮想領域とは、少なくとも一部分が互いに重なっていればよい。図９において、空気極側仮想領域Ｅ１Ａは、３本の空気極側供給連通流路１３２Ａのうち、燃料ガス供給マニホールド１７１Ａに最も近い１本の空気極側供給連通流路１３２Ａについて、２本の空気極側仮想直線Ｌ１１Ａ，Ｌ１２Ａによって区画された領域である。また、燃料極側仮想領域Ｅ２Ａは、３本の燃料極側供給連通流路１４２Ａのうち、酸化剤ガス供給マニホールド１６１Ａに最も近い１本の燃料極側供給連通流路１４２Ａについて、２本の燃料極側仮想直線Ｌ２１Ａ，Ｌ２２Ａによって区画された領域である。燃料極側仮想領域Ｅ２Ａの全体が、空気極側仮想領域Ｅ１Ａに重なっている。これにより、少なくとも、空気極側仮想領域Ｅ１Ａと燃料極側仮想領域Ｅ２Ａとが互いに重なる空気極側供給連通流路１３２Ａの開口および燃料極側供給連通流路１４２Ａの開口の近傍において、空気室１６６側と燃料室１７６側との差圧を原因として単セル１１０が損傷することを抑制することができる。 FIG. 9 is an XY cross-sectional view showing a part of the detailed configuration of each flow path formed in the power generation unit 102A in the modified example. As shown in FIG. 9, in the power generation unit 102A in the modified example, a plurality of (three in FIG. 9) air pole side supply communication channels 132A are formed in the air pole side frame 130A. The plurality of air electrode side supply communication flow paths 132A have substantially the same flow path widths. Further, a plurality of (three in FIG. 9) fuel pole side supply communication channels 142A are formed in the fuel pole side frame (not shown). The plurality of fuel pole side supply communication channels 142A have substantially the same channel widths. Further, the number of the air pole side supply communication flow path 132A and the number of the fuel pole side supply communication flow paths 142A are the same. Even in such a configuration, at least one of the plurality of air pole side supply communication flow paths 132A and at least one of the plurality of fuel pole side supply communication flow paths 142A are the air pole side virtual region and the fuel. The polar virtual area may be at least partially overlapped with each other. In FIG. 9, the air pole side virtual region E1A has two air pole side supply communication flow paths 132A for one air pole side supply communication flow path 132A closest to the fuel gas supply manifold 171A among the three air pole side supply communication flow paths 132A. It is a region partitioned by virtual straight lines L11A and L12A on the air pole side. Further, the fuel pole side virtual region E2A has two fuels for one fuel pole side supply communication flow path 142A closest to the oxidant gas supply manifold 161A among the three fuel pole side supply communication flow paths 142A. It is a region partitioned by the polar side virtual straight lines L21A and L22A. The entire fuel pole side virtual region E2A overlaps the air pole side virtual region E1A. As a result, at least in the vicinity of the opening of the air electrode side supply communication flow path 132A and the opening of the fuel pole side supply communication flow path 142A where the air pole side virtual region E1A and the fuel pole side virtual region E2A overlap each other, the air chamber 166 It is possible to prevent the single cell 110 from being damaged due to the differential pressure between the side and the fuel chamber 176 side.

上記実施形態（および変形例、以下同様）の発電単位１０２または燃料電池スタック１００の構成は、あくまで一例であり、種々変形可能である。 The configuration of the power generation unit 102 or the fuel cell stack 100 of the above embodiment (and the modification, the same applies hereinafter) is merely an example and can be variously modified.

また、上記実施形態では、ボルト孔１０９が、各マニホールド用の連通孔１０８とは独立して設けられているが、独立したボルト孔１０９を設けず、各マニホールド用の連通孔１０８がボルト孔としても用いられるとしてもよい。また、上記実施形態において、空気極１１４と電解質層１１２との間に中間層が配置されていてもよい。また、上記実施形態において、燃料電池スタック１００に含まれる発電単位１０２の個数は、あくまで一例であり、発電単位１０２の個数は燃料電池スタック１００に要求される出力電圧等に応じて適宜決められる。また、上記実施形態における各部材を構成する材料は、あくまで例示であり、各部材が他の材料により構成されていてもよい。 Further, in the above embodiment, the bolt hole 109 is provided independently of the communication hole 108 for each manifold, but the independent bolt hole 109 is not provided, and the communication hole 108 for each manifold is used as a bolt hole. May also be used. Further, in the above embodiment, an intermediate layer may be arranged between the air electrode 114 and the electrolyte layer 112. Further, in the above embodiment, the number of power generation units 102 included in the fuel cell stack 100 is only an example, and the number of power generation units 102 is appropriately determined according to the output voltage and the like required for the fuel cell stack 100. Further, the material constituting each member in the above embodiment is merely an example, and each member may be composed of another material.

また、上記実施形態において、必ずしも燃料電池スタック１００に含まれるすべての発電単位１０２について、図８に示す構成が採用されている必要はなく、燃料電池スタック１００に含まれる少なくとも１つの発電単位１０２について、図８に示す構成が採用されていれば、該発電単位１０２について、本発明の効果を得ることができる。 Further, in the above embodiment, it is not always necessary to adopt the configuration shown in FIG. 8 for all the power generation units 102 included in the fuel cell stack 100, and for at least one power generation unit 102 included in the fuel cell stack 100. If the configuration shown in FIG. 8 is adopted, the effect of the present invention can be obtained for the power generation unit 102.

また、上記実施形態では、燃料電池発電単位として、コフロータイプの単セル１１０を例示したが、これに限定されず、空気極側供給連通流路が空気極側部材における空気室用孔の第１の内周面に開口し、かつ、燃料極側供給連通流路が燃料極側部材における燃料室用孔の上記第１の内周面と同じ側に位置する第３の内周面に開口するタイプであれば本発明を適用可能である。例えば、上記実施形態において、空気極側排出連通流路１３３は、第１の内周面ＩＰ１および第２の内周面ＩＰ２とは異なる内周面（空気極側フレーム１３０の空気室用孔１３１におけるＹ軸方向に互いに対向する一対の内周面の少なくとも一方）に開口しているとしてもよい。この場合、酸化剤ガス排出マニホールド１６２は、空気極側排出連通流路１３３が開口する内周面の近傍に位置していることが好ましい。また、上記実施形態において、燃料極側排出連通流路１４３は、第３の内周面ＩＰ３および第４の内周面ＩＰ４とは異なる内周面（燃料極側フレーム１４０の燃料室用孔１４１におけるＹ軸方向に互いに対向する一対の内周面の少なくとも一方）に開口しているとしてもよい。この場合、燃料ガス排出マニホールド１７２は、燃料極側排出連通流路１４３が開口する内周面の近傍に位置していることが好ましい。また、上下方向視で、燃料極側排出連通流路１４３が開口する内周面は、空気極側排出連通流路１３３が開口している内周面と同じ側に位置しているとしてもよいし、異なる側に位置しているとしてもよい。 Further, in the above embodiment, the coflow type single cell 110 is exemplified as the fuel cell power generation unit, but the present invention is not limited to this, and the air electrode side supply communication flow path is the first hole for the air chamber in the air electrode side member. Open to the inner peripheral surface of No. 1 and the fuel electrode side supply communication flow path is opened to the third inner peripheral surface located on the same side as the first inner peripheral surface of the fuel chamber hole in the fuel electrode side member. The present invention can be applied to any type of fuel cell. For example, in the above embodiment, the air electrode side discharge communication flow path 133 has an inner peripheral surface different from the first inner peripheral surface IP1 and the second inner peripheral surface IP2 (air chamber hole 131 of the air electrode side frame 130). It may be open in at least one of a pair of inner peripheral surfaces facing each other in the Y-axis direction). In this case, it is preferable that the oxidant gas discharge manifold 162 is located in the vicinity of the inner peripheral surface where the air electrode side discharge communication flow path 133 opens. Further, in the above embodiment, the fuel electrode side discharge communication flow path 143 has an inner peripheral surface different from the third inner peripheral surface IP3 and the fourth inner peripheral surface IP4 (fuel chamber hole 141 of the fuel electrode side frame 140). It may be open in at least one of a pair of inner peripheral surfaces facing each other in the Y-axis direction). In this case, the fuel gas discharge manifold 172 is preferably located in the vicinity of the inner peripheral surface where the fuel electrode side discharge communication flow path 143 opens. Further, when viewed in the vertical direction, the inner peripheral surface through which the fuel pole side discharge communication flow path 143 opens may be located on the same side as the inner peripheral surface on which the air pole side discharge communication flow path 133 is open. However, it may be located on a different side.

２２：ボルト ２６：絶縁シート ２７：ガス通路部材 ２８：本体部 ２９：分岐部 １００：燃料電池スタック １０２，１０２Ａ：発電単位 １０４，１０６：エンドプレート １０７：流路用貫通孔 １０８：連通孔 １０９：ボルト孔 １１０：単セル １１２：電解質層 １１４：空気極 １１６：燃料極 １２０：セパレータ １２１：孔 １２４：接合部 １３０，１３０Ａ：空気極側フレーム １３１：空気室用孔 １３２，１３２Ａ：空気極側供給連通流路 １３３：空気極側排出連通流路 １３４：空気極側集電体 １３５：集電体要素 １４０：燃料極側フレーム １４１：燃料室用孔 １４２，１４２Ａ：燃料極側供給連通流路 １４３：燃料極側排出連通流路 １４４：燃料極側集電体 １４５：電極対向部 １４６：インターコネクタ対向部 １４７：連接部 １４９：スペーサー １５０：インターコネクタ １６１，１６１Ａ：酸化剤ガス供給マニホールド １６１Ｑ：中心位置 １６２：酸化剤ガス排出マニホールド １６６：空気室 １７１，１７１Ａ：燃料ガス供給マニホールド １７１Ｑ：中心位置 １７２：燃料ガス排出マニホールド １７６：燃料室 Ｅ１，Ｅ１Ａ：空気極側仮想領域 Ｅ２，Ｅ２Ａ：燃料極側仮想領域 ＥＰ１１，ＥＰ１２：端点 ＥＰ２１，ＥＰ２２：端点 ＦＧ：燃料ガス ＦＯＧ：燃料オフガス ＩＰ１：第１の内周面 ＩＰ２：第２の内周面 ＩＰ３：第３の内周面 ＩＰ４：第４の内周面 Ｌ１１，Ｌ１２，Ｌ１１Ａ，Ｌ１２Ａ：空気極側仮想直線 Ｌ２１，Ｌ２２，Ｌ２１Ａ，Ｌ２２Ａ：燃料極側仮想直線 Ｍ１：空気極側供給ガス流路用孔の断面積 Ｍ２：燃料極側供給ガス流路用孔の断面積 ＭＰ１：空気極側供給連通流路１３２の開口の中心位置 ＭＰ２：燃料極側供給連通流路１４２の開口の中心位置 Ｎ１：空気極側供給連通流路１３２の断面積 Ｎ２：燃料極側供給連通流路１４２の断面積 ＯＧ：酸化剤ガス ＯＯＧ：酸化剤オフガス 22: Bolt 26: Insulation sheet 27: Gas passage member 28: Main body 29: Branch 100: Fuel cell stack 102, 102A: Power generation unit 104, 106: End plate 107: Through hole for flow path 108: Communication hole 109: Bolt hole 110: Single cell 112: Electrolyte layer 114: Air electrode 116: Fuel electrode 120: Separator 121: Hole 124: Joint 130, 130A: Air electrode side frame 131: Air chamber hole 132, 132A: Air electrode side supply Communication flow path 133: Air pole side discharge communication flow path 134: Air pole side current collector 135: Current collector element 140: Fuel pole side frame 141: Fuel chamber holes 142, 142A: Fuel pole side supply communication flow path 143 : Fuel pole side discharge communication flow path 144: Fuel pole side current collector 145: Electrode facing part 146: Interconnector facing part 147: Connecting part 149: Spacer 150: Interconnector 161, 161A: Oxidating agent gas supply manifold 161Q: Center Position 162: Oxidating agent gas discharge manifold 166: Air chamber 171, 171A: Fuel gas supply manifold 171Q: Center position 172: Fuel gas discharge manifold 176: Fuel chamber E1, E1A: Air pole side virtual area E2, E2A: Fuel pole side Virtual area EP11, EP12: End point EP21, EP22: End point FG: Fuel gas FOG: Fuel off gas IP1: First inner peripheral surface IP2: Second inner peripheral surface IP3: Third inner peripheral surface IP4: Fourth inner surface Peripheral surface L11, L12, L11A, L12A: Air pole side virtual straight line L21, L22, L21A, L22A: Fuel pole side virtual straight line M1: Air pole side supply gas flow path hole cross-sectional area M2: Fuel pole side supply gas flow Cross-sectional area of the hole for the road MP1: Center position of the opening of the air electrode side supply communication flow path 132 MP2: Center position of the opening of the fuel pole side supply communication flow path 142 N1: Cross-sectional area of the air pole side supply communication flow path 132 N2 : Cross-sectional area of fuel electrode side supply communication flow path 142 OG: Oxidating agent gas OOG: Oxidating agent off gas

Claims (6)

固体酸化物を含む電解質層と前記電解質層を挟んで第１の方向に互いに対向する空気極および燃料極とを含む単セルと、
前記空気極に面する空気室を構成すると共に前記第１の方向に直交する第２の方向に互いに対向する第１の内周面および第２の内周面を有する空気室用孔と、前記空気室に供給されるガスが通る空気極側供給ガス流路を構成する空気極側供給ガス流路用孔と、前記空気室から排出されたガスが通る空気極側排出ガス流路を構成する空気極側排出ガス流路用孔と、前記空気極側供給ガス流路用孔に連通すると共に前記空気室用孔の前記第１の内周面に開口する１つの空気極側供給連通流路と、前記空気極側排出ガス流路用孔に連通すると共に前記空気室用孔の前記第１の内周面とは異なる内周面に開口する少なくとも１つの空気極側排出連通流路と、が形成された空気極側部材と、
前記燃料極に面する燃料室を構成すると共に前記第２の方向に互いに対向し、かつ、前記第１の内周面と同じ側に位置する第３の内周面および前記第２の内周面と同じ側に位置する第４の内周面を有する燃料室用孔と、前記燃料室に供給されるガスが通る燃料極側供給ガス流路を構成する燃料極側供給ガス流路用孔と、前記燃料室から排出されたガスが通る燃料極側排出ガス流路を構成する燃料極側排出ガス流路用孔と、前記燃料極側供給ガス流路用孔に連通すると共に前記燃料室用孔の前記第３の内周面に開口する１つの燃料極側供給連通流路と、前記燃料極側排出ガス流路用孔に連通すると共に前記燃料室用孔の前記第３の内周面とは異なる内周面に開口する少なくとも１つの燃料極側排出連通流路と、が形成された燃料極側部材と、
を備える燃料電池発電単位において、
前記第１の方向視で、
前記第２の方向に平行な２本の空気極側仮想直線であって、前記空気極側供給連通流路の前記空気室への開口の前記第１の方向と前記第２の方向との両方に直交する第３の方向の最大幅と同じ距離だけ互いに離間し、かつ、前記空気室への開口の両端にそれぞれ接する前記２本の空気極側仮想直線によって区画される空気極側仮想領域と、
前記第２の方向に平行な２本の燃料極側仮想直線であって、前記燃料極側供給連通流路の前記燃料室への開口の前記第３の方向の最大幅と同じ距離だけ互いに離間し、かつ、前記燃料室への開口の両端にそれぞれ接する前記２本の燃料極側仮想直線によって区画される燃料極側仮想領域とは、少なくとも一部分が互いに重なっていることを特徴とする、燃料電池発電単位。 A single cell containing an electrolyte layer containing a solid oxide and an air electrode and a fuel electrode facing each other in the first direction across the electrolyte layer.
An air chamber hole having a first inner peripheral surface and a second inner peripheral surface facing each other in a second direction orthogonal to the first direction while forming an air chamber facing the air electrode, and the above. It constitutes an air electrode side supply gas flow path hole that constitutes an air electrode side supply gas flow path through which the gas supplied to the air chamber passes, and an air electrode side exhaust gas flow path through which the gas discharged from the air chamber passes. One air electrode side supply communication flow that communicates with the air electrode side exhaust gas flow path hole and the air electrode side supply gas flow path hole and opens on the first inner peripheral surface of the air chamber hole. A path and at least one air electrode side exhaust communication flow path that communicates with the air electrode side exhaust gas flow path hole and opens on an inner peripheral surface different from the first inner peripheral surface of the air chamber hole. , And the air pole side member,
A third inner peripheral surface and the second inner peripheral surface which form a fuel chamber facing the fuel electrode, face each other in the second direction, and are located on the same side as the first inner peripheral surface. A hole for a fuel chamber having a fourth inner peripheral surface located on the same side as the surface, and a hole for a fuel electrode side supply gas flow path constituting the fuel electrode side supply gas flow path through which the gas supplied to the fuel chamber passes. And the fuel electrode side exhaust gas flow path hole constituting the fuel electrode side exhaust gas flow path through which the gas discharged from the fuel chamber passes, and the fuel electrode side supply gas flow path hole and the fuel chamber. One fuel pole side supply communication flow path that opens on the third inner peripheral surface of the hole, and the third inside of the fuel chamber hole that communicates with the fuel pole side exhaust gas flow path hole. A fuel pole side member formed with at least one fuel pole side discharge communication flow path that opens on an inner peripheral surface different from the peripheral surface.
In the fuel cell power generation unit equipped with
In the first directional view,
Two air pole side virtual straight lines parallel to the second direction, both in the first direction and in the second direction of the opening of the air pole side supply communication flow path to the air chamber. With the air pole side virtual region partitioned by the two air pole side virtual straight lines that are separated from each other by the same distance as the maximum width in the third direction orthogonal to the air chamber and that are in contact with both ends of the opening to the air chamber, respectively. ,
Two fuel pole-side virtual straight lines parallel to the second direction, separated from each other by the same distance as the maximum width of the opening of the fuel pole-side supply communication flow path to the fuel chamber in the third direction. The fuel is characterized in that at least a part thereof overlaps with the fuel pole side virtual region defined by the two fuel pole side virtual straight lines which are in contact with both ends of the opening to the fuel chamber. Battery power generation unit. 請求項１に記載の燃料電池発電単位において、
前記空気極側供給ガス流路用孔の前記第１の方向に直交する平面における断面の断面積（Ｍ１）は、前記燃料極側供給ガス流路用孔の前記第１の方向に直交する平面における断面の断面積（Ｍ２）以上であり、
前記燃料極側供給ガス流路用孔の断面積（Ｍ２）に対する、前記燃料極側供給連通流路の断面積（Ｎ２）の第２の割合（β＝Ｎ２／Ｍ２）は、前記空気極側供給ガス流路用孔の断面積（Ｍ１）に対する前記空気極側供給連通流路の断面積（Ｎ１）の第１の割合（α＝Ｎ１／Ｍ１）より小さいことを特徴とする、燃料電池発電単位。 In the fuel cell power generation unit according to claim 1,
The cross-sectional area of the cross section of the first plane orthogonal to the direction of the air electrode side feed gas flow channel holes (M1) is a plane perpendicular to the first direction of the fuel electrode side feed gas flow path holes Is equal to or greater than the cross-sectional area (M2) of the cross section in
The second ratio (β = N2 / M2) of the cross-sectional area (N2) of the fuel pole side supply communication flow path to the cross-sectional area (M2) of the fuel pole side supply gas flow path is the air pole side. The fuel cell power generation is smaller than the first ratio (α = N1 / M1) of the cross-sectional area (N1) of the air electrode side supply communication flow path to the cross-sectional area (M1) of the supply gas flow path hole. unit. 請求項２に記載の燃料電池発電単位において、
前記空気極側部材には、複数の前記空気極側供給連通流路が形成されており、前記複数の空気極側供給連通流路は、前記空気極への開口の前記第３の方向の最大幅が互いに同一であり、
前記燃料極側部材には、複数の前記燃料極側供給連通流路が形成されており、前記複数の燃料極側供給連通流路は、前記燃料極への開口の前記第３の方向の最大幅が互いに同一であり、
前記複数の前記空気極側供給連通流路の少なくとも１つと前記複数の前記燃料極側供給連通流路の少なくとも１つとについて、前記空気極側仮想領域と、前記燃料極側仮想領域とは、少なくとも一部分が互いに重なっていることを特徴とする、燃料電池発電単位。 In the fuel cell power generation unit according to claim 2.
A plurality of the air pole side supply communication flow paths are formed in the air pole side member, and the plurality of air pole side supply communication flow paths are the most in the third direction of the opening to the air pole side. Significantly identical to each other
A plurality of the fuel pole side supply communication channels are formed in the fuel pole side member, and the plurality of fuel pole side supply communication channels are the most in the third direction of the opening to the fuel pole. Significantly identical to each other
With respect to at least one of the plurality of air pole side supply communication channels and at least one of the plurality of fuel pole side supply communication channels, the air pole side virtual region and the fuel pole side virtual region are at least. A fuel cell power generation unit characterized in that parts overlap each other. 請求項２または請求項３に記載の燃料電池発電単位において、
前記第２の割合（β）は１より小さいことを特徴とする、燃料電池発電単位。 In the fuel cell power generation unit according to claim 2 or claim 3.
It said second proportion of the (beta) is characterized in that less than 1, the fuel cell power generation units. 請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載の燃料電池発電単位において、
前記第１の方向視で、
前記空気極側供給ガス流路用孔と前記燃料極側供給ガス流路用孔とは、前記第３の方向に互いに異なる位置に配置されており、
前記第３の方向において、前記空気極側仮想領域と前記燃料極側仮想領域とが互いに重なっている重複領域の中心位置は、前記空気極側供給ガス流路用孔の中心位置と前記燃料極側供給ガス流路用孔の中心位置との間に位置し、
前記空気極側供給連通流路は、前記第１の内周面に向かうに連れて前記重複領域の中心位置に近づくように傾斜しており、
前記燃料極側供給連通流路は、前記第３の内周面に向かうに連れて前記重複領域の中心位置に近づくように傾斜していることを特徴とする、燃料電池発電単位。 In the fuel cell power generation unit according to any one of claims 1 to 4.
In the first directional view,
The air electrode side supply gas flow path hole and the fuel electrode side supply gas flow path hole are arranged at different positions in the third direction.
In the third direction, the center position of the overlapping region where the air pole side virtual region and the fuel pole side virtual region overlap each other is the center position of the air pole side supply gas flow path hole and the fuel pole. Located between the center position of the side supply gas flow path hole,
The air pole side supply communication flow path is inclined so as to approach the center position of the overlapping region toward the first inner peripheral surface.
The fuel cell power generation unit, characterized in that the fuel cell side supply communication flow path is inclined so as to approach the central position of the overlapping region toward the third inner peripheral surface. 前記第１の方向に並べて配列された複数の燃料電池発電単位を備える燃料電池スタックにおいて、
前記複数の燃料電池発電単位の少なくとも１つは、請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載の燃料電池発電単位であることを特徴とする、燃料電池スタック。 In a fuel cell stack having a plurality of fuel cell power generation units arranged side by side in the first direction.
The fuel cell stack, wherein at least one of the plurality of fuel cell power generation units is the fuel cell power generation unit according to any one of claims 1 to 5.
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