JPH0613099A

JPH0613099A - 燃料電池

Info

Publication number: JPH0613099A
Application number: JP4167207A
Authority: JP
Inventors: Isanori Akagi; 功典赤木
Original assignee: Osaka Gas Co Ltd
Current assignee: Osaka Gas Co Ltd
Priority date: 1992-06-25
Filing date: 1992-06-25
Publication date: 1994-01-21
Anticipated expiration: 2015-10-16
Also published as: JP3098619B2

Abstract

(57)【要約】【目的】燃料電池において、組み立て構成を簡略化す
るとともに、熱効率を向上する。【構成】セル集積群ＮＣにおける積層方向視におい
て、セル集積群ＮＣの外周部に、酸素含有ガス供給路Ｋ
ｓと酸素含有ガス排出路Ｈｓと燃料ガス供給路Ｋｆと燃
料ガス排出路Ｈｆのうちのいずれか三つが設けられ、残
りの一つを箱状体Ａの内部により機能させる状態で、セ
ル集積群ＮＣが箱状体Ａの内部に配設されている。又、
酸素含有ガス排出路Ｈｓと燃料ガス排出路Ｈｆとが、酸
素含有ガス流路出口ｓｏから排出される排出酸素含有ガ
スと燃料ガス流路出口ｆｏから排出される排出燃料ガス
とを燃焼させる燃焼室として機能する一つのガス排出路
Ｈにて構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、板状電解質層の一方の
面に酸素極を備え且つ他方の面に燃料極を備え、且つ、
前記酸素極に臨む側に酸素含有ガス流路を備え且つ前記
燃料極に臨む側に燃料ガス流路を備えた燃料電池のセル
が積層状態に並置されてセル集積群が形成され、前記酸
素含有ガス流路の入口夫々に連通する酸素含有ガス供給
路と、前記酸素含有ガス流路の出口夫々に連通する酸素
含有ガス排出路と、前記燃料ガス流路の入口夫々に連通
する燃料ガス供給路と、前記燃料ガス流路の出口夫々に
連通する燃料ガス排出路とが設けられた燃料電池に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】かかる燃料電池において、従来は、図１
５に示すように、セル集積群ＮＣにおける集積方向視に
おいて、セル集積群ＮＣの外周部に、酸素含有ガス供給
路Ｋｓを形成する風胴５１と、酸素含有ガス排出路Ｈｓ
を形成する風胴５２と、燃料ガス供給路Ｋｆを形成する
風胴５３と、燃料ガス排出路Ｈｆを形成する風胴５４と
を各別に気密状態にて接続して設けていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の燃料電池では、前記セル集積群ＮＣの外周部に、酸
素含有ガス供給路、酸素含有ガス排出路、燃料ガス供給
路、燃料ガス排出路の四つを夫々気密状態で設ける必要
があるためシール個所が多くなる。又、前記セル集積群
ＮＣの外周部は、酸素含有ガス供給路、酸素含有ガス排
出路、燃料ガス供給路、燃料ガス排出路により覆われる
ため、例えば、冷却用の水冷管をセル間に装備する場
合、先ず水冷管を装備し、その水冷管に対する給水路及
び排水路等を外部に導出する状態で、酸素含有ガス供給
路、酸素含有ガス排出路、燃料ガス供給路、燃料ガス排
出路を気密状態に設けなければならない。従って、これ
らのことが相まって、組み立て構成が非常に複雑である
という問題があった。

【０００４】又、酸素含有ガス供給路、酸素含有ガス排
出路、燃料ガス供給路、燃料ガス排出路は外気に晒され
るため、それらからの放熱損失が大きく、従って、内部
改質型の場合におけるセル温度を内部改質が可能な温度
に維持する面、あるいは、冷却水を用いての排熱回収面
等において、熱効率が低いものであった。

【０００５】本発明は、合理的な改良により、上記両問
題を一挙に解消する点にある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明による燃料電池の
第１の特徴構成は、前記セル集積群における積層方向視
において、前記セル集積群の外周部に、前記酸素含有ガ
ス供給路と前記酸素含有ガス排出路と前記燃料ガス供給
路と前記燃料ガス排出路のうちのいずれか三つが設けら
れ、残りの一つを箱状体の内部により機能させる状態
で、前記セル集積群が前記箱状体の内部に配設されてい
る点にある。

【０００７】第２の特徴構成は、前記酸素含有ガス排出
路と前記燃料ガス排出路とが、前記酸素含有ガス流路出
口から排出される排出酸素含有ガスと前記燃料ガス流路
出口から排出される排出燃料ガスとを燃焼させる燃焼室
として機能する一つのガス排出路にて構成されている点
にある。

【０００８】第３の特徴構成は、第２の特徴構成を実施
する際の好ましい具体構成を示すものであって、前記板
状電解質層の平面形状が矩形であり、前記酸素極に臨む
側に、前記酸素極との間に前記酸素含有ガス流路を形成
する流路形成部材が、前記セルにおける一側縁に前記酸
素含有ガス流路入口を開口し且つ前記一側縁と向かい合
う側縁に前記酸素含有ガス流路出口を開口する状態で設
けらて前記セルが形成され、前記セルの複数個が、隣接
セル間夫々に前記燃料ガス流路を形成する状態で積層状
態に並置されて前記セル集積群が形成され、前記セルに
おける前記酸素含有ガス流路入口の存在側縁に隣接する
両側縁夫々に、前記燃料ガス流路入口が形成され、前記
セルにおける前記酸素含有ガス流路出口の存在側縁と同
じ側縁に、前記燃料ガス流路出口が形成され、前記酸素
含有ガス供給路が、前記酸素含有ガス流路入口夫々に連
通する状態で設けられ、前記酸素含有ガス排出路と前記
燃料ガス排出路とを兼用する前記ガス排出路が、前記酸
素含有ガス流路出口夫々と前記燃料ガス流路出口夫々に
連通する状態で設けられ、前記燃料ガス流路入口夫々が
前記箱状体の内部に臨む状態で、前記セル集積群が前記
箱状体の内部に配設され、前記箱状体の内部を前記燃料
ガス供給路としてある点にある。

【０００９】

【作用】第１の特徴構成によれば、前記セル集積群の外
周部に、酸素含有ガス供給路と酸素含有ガス排出路と燃
料ガス供給路と燃料ガス排出路のうちのいずれか三つを
気密状態で設ける。従って、従来であれば残りの一つを
設けるべき個所に対応する前記セル集積群の外周部は、
外部に開放された状態であるので、その開放個所を利用
して、セル間に水冷管等を装備した後、セル集積群を箱
状体の内部に配設する。又、セル集積群と、酸素含有ガ
ス供給路と酸素含有ガス排出路と燃料ガス供給路と燃料
ガス排出路のうちのいずれか三つとを、箱状体にて覆う
構造であるので、それらからの放熱損失を抑制すること
ができる。

【００１０】第２の特徴構成によれば、酸素含有ガス排
出路と燃料ガス排出路とを一つのガス排出路にて兼用さ
せるので、前記セル集積群の外周部には、酸素含有ガス
供給路と燃料ガス供給路とガス排出路のうちのいずれか
二つを気密状態で設けるだけでよい。又、酸素含有ガス
流路出口からの排出酸素含有ガスと燃料ガス流路出口か
らの排出燃料ガスとは、燃焼室として機能するガス排出
路にて燃焼させて、セル集積群を加熱することができ
る。

【００１１】第３の特徴構成によれば、酸素含有ガス流
路を酸素含有ガスが直流状態で流動するように構成し、
燃料ガス流路を燃料ガスが屈曲流状態で流動するように
構成することで、酸素含有ガス流路出口と燃料ガス流路
出口とを、セル集積群における積層方向視において、セ
ル集積群の同じ側面に配置するようにしてあり、その側
面に、酸素含有ガス流路出口夫々と燃料ガス流路出口夫
々に連通する状態で一つのガス排出路を設けることで、
その一つのガス排出路にて酸素含有ガス排出路と燃料ガ
ス排出路とを兼用させることができる。もって、セル集
積群における積層方向視において、セル集積群の一側面
及びその一側面に向かい合う側面夫々に、酸素含有ガス
供給路及びガス排出路夫々を気密状態で設ける。従っ
て、酸素含有ガス供給路及びガス排出路夫々を設置した
一対の対向側面とは別の一対の対向側面は、外部に開放
された状態であるので、それら側面を利用して、セル間
に水冷管等を装備した後、セル集積群を箱状体の内部に
配設する。又、セル集積群、酸素含有ガス供給路及びガ
ス排出路とを、箱状体にて覆う構造であるので、それら
からの放熱損失を抑制することができる。

【００１２】

【発明の効果】第１の特徴構成によれば、従来に比して
シール個所が少なくなり、しかも、セル集積群の外周部
に、酸素含有ガス供給路と酸素含有ガス排出路と燃料ガ
ス供給路と燃料ガス排出路のうちのいずれか三つを気密
状態で設けた状態でも、前記セル集積群の外周部におけ
る開放個所を利用して、水冷管等を簡単に装備すること
ができ、その後、セル集積群を単に箱状体の内部に配設
するだけで良いので、組み立て構成を簡略化し得るに至
った。又、セル集積群と、酸素含有ガス供給路と酸素含
有ガス排出路と燃料ガス供給路と燃料ガス排出路のうち
のいずれか三つとを箱状体にて覆って、それらからの放
熱損失を抑制することができるので、熱効率を向上し得
るに至った。

【００１３】第２及び第３の特徴構成によれば、更にシ
ール個所が少なくなり、しかも、セル集積群における積
層方向視において、セル集積群の向かい合う両側面を外
部に開放させることができて、その両側面を利用して、
水冷管等を更に簡単に装備することができるので、組み
立て構成を一層簡略化し得るに至った。又、セル集積群
と酸素含有ガス供給路とガス排出路とを箱状体にて覆っ
て、それらからの放熱損失を抑制する状態で、排出酸素
含有ガスと排出燃料ガスとをガス排出路で燃焼させてセ
ル集積群を加熱することができるので、熱効率を一層向
上し得るに至った。

【００１４】

【実施例】

〔第１実施例〕以下、第１実施例を図１及び図２に基づ
いて説明する。

【００１５】先ず、図１に基づいて、燃料電池のセルＣ
の構成について説明する。

【００１６】平面形状が矩形の板状固体電解質層１の一
方の面に膜状又は板状の酸素極２を且つ、他方の面に膜
状又は板状の燃料極３を、夫々全面又はほぼ全面にわた
って一体的に貼り付けた状態で付設し、酸素極２と燃料
極３とから起電力を得るための平面形状が矩形の三層板
状体を形成してある。

【００１７】固体電解質層１は、３モル％程度のＹｔを
固溶させた正方晶のＺｒＯ₂、その他適当なものから成
り、酸素極２はＬａＭｎＯ₃、その他適当なものから成
り、、又、燃料極３はＮｉとＺｒＯ₂のサーメット、そ
の他適当なものから成る。

【００１８】前記三層板状体の酸素極２側に、一対の凸
条部４ａを有する流路形成部材としての導電性セパレー
タ４を、凸条部４ａをその全長にわたり酸素極２に貼り
付けて付設することにより、酸素極２とセパレータ４と
の間を酸素含有ガス流路ｓとし、酸素含有ガス流路ｓの
流路方向視において導電性セパレータ４と前記三層板状
体との周部を酸素含有ガス流路ｓとは仕切られた燃料ガ
ス流路ｆとするようにしてあり、もって、酸素極２に臨
む側に酸素含有ガス流路ｓを備え且つ燃料極３に臨む側
に燃料ガス流路ｆを備えたセルＣを構成してある。

【００１９】そして、セルＣの一側縁に前記三層板状体
と導電性セパレータ４とにより形成される開口部を、酸
素含有ガス流路入口ｓｉとし、前記一側縁に向かい合う
側縁に前記三層板状体と導電性セパレータ４とにより形
成される開口部を、酸素含有ガス流路出口ｓｏとしてあ
る。

【００２０】セパレータ４は、酸化と還元とに対する耐
性に優れたＬａＣｒＯ₃、その他適当なものから成る。

【００２１】酸素含有ガス流路ｓには、酸素側導電材５
を、ほぼ等間隔で平行に、且つ、酸素極２とセパレータ
４とに密着させて並設してあり、酸素極２からセル端子
としてのセパレータ４への電気通路断面積を大きくして
ある。

【００２２】酸素側導電材５は耐熱性、耐酸化性に優れ
たＬａＭｎＯ₃、その他適当なものから成る。

【００２３】次に、図１に基づいて、上述の如く構成し
たセルＣの複数個を積層状態に並置してセル集積群ＮＣ
を形成するための構成について説明する。

【００２４】セルＣにおいて、導電性セパレータ４によ
り酸素含有ガス流路ｓが閉じられている方の一対の側面
夫々に、セルＣとほぼ同一厚さでセルＣより長尺の第１
柱状体１１及び第２柱状体１２夫々を密着させるととも
に、互いに同一厚さでセルＣより長尺の第３柱状体１３
及び第４柱状体１４夫々を、酸素含有ガス流路の入口ｓ
ｉ及び出口ｓｏが開口されている方のセルＣの一対の縁
部夫々に密着させ、且つ、第１柱状体１１及び第２柱状
体１２夫々に両端部に、第３柱状体１３及び第４柱状体
１４夫々の両端部を重ねて密着させてある。更に、それ
ら第３柱状体１３及び第４柱状体１４の上にセルＣと第
１柱状体１１及び第２柱状体１２とを重ねるといったこ
とを繰り返して、隣接セルＣ，Ｃ間夫々に、両側を第３
柱状体１３と第４柱状体１４とにより仕切った燃料ガス
流路ｆを形成する状態で、セル集積群ＮＣを形成してあ
る。

【００２５】尚、隣接セルＣ，Ｃ間の燃料ガス流路ｆ夫
々には、気体の通流を許容し且つセルＣの厚み方向の熱
歪みを吸収しうる燃料側柔軟性導電材１５を充填してあ
る。その燃料側柔軟性導電材１５は、耐熱性、耐還元性
に優れたＮｉのフェルト状材、その他適当なものから成
る。

【００２６】そして、隣接する第１柱状体１１，１１と
第３柱状体１３及び第４柱状体１４とにより形成される
開口と、隣接する第２柱状体１２，１２と第３柱状体１
３及び第４柱状体１４とにより形成される開口との両開
口の内の一方を燃料ガス流路入口ｆｉ、他方を燃料ガス
流路出口ｆｏとするようにしてある。

【００２７】次に、図２に基づいて、燃料電池の構成に
ついて説明する。

【００２８】前述の如く構成したセル集積群ＮＣの二つ
を、互いの燃料ガス流路出口ｆｏの設置側の側面を対向
させる状態で並置し、その対向部において、両端が開口
した風胴１６の両端部夫々を、セル集積群ＮＣ夫々に気
密状態にて接続してある。もって、風胴１６の内部を、
燃料ガス流路出口ｆｏ夫々に連通する燃料ガス排出路Ｈ
ｆとし、且つ、その燃料ガス排出路Ｈｆを両側のセル集
積群ＮＣ，ＮＣが共有する状態としてある。

【００２９】セル集積群ＮＣ夫々における酸素含有ガス
流路入口ｓｉの設置側の側面に、一側面が開口する風胴
１７夫々を、その開口を臨ませる状態で気密状態にて接
続してある。もって、風胴１７の内部を、酸素含有ガス
流路入口ｓｉ夫々に連通する酸素含有ガス供給路Ｋｓと
してある。

【００３０】又、セル集積群ＮＣ夫々における酸素含有
ガス流路出口ｓｏの設置側の側面に、一側面が開口する
風胴１８夫々を、その開口を臨ませる状態で気密状態に
て接続してある。もって、風胴１８の内部を、酸素含有
ガス流路出口ｓｏ夫々に連通する酸素含有ガス排出路Ｈ
ｓとしてある。

【００３１】上述の如く構成することにより、セル集積
群ＮＣの積層方向視において、セル集積群ＮＣの三つの
側面夫々に、酸素含有ガス供給路Ｋｓ、酸素含有ガス排
出路Ｈｓ、燃料ガス排出路Ｈｆ夫々を設けてある。そし
て、そのセル集積群ＮＣの二つを互いの燃料ガス排出路
Ｈｆを共有する状態で並置してある。この状態では、セ
ル集積群ＮＣ夫々の燃料ガス流路入口ｆｉの設置側の側
面は、外部に開放された状態であり、従って、燃料ガス
流路入口ｆｉを利用して、図示しないが、隣接セルＣ，
Ｃ間に水冷管等を装備できる。

【００３２】その後、上述の如く構成して並置した二つ
のセル集積群ＮＣを、箱状体Ａの内部に配設する。従っ
て、燃料ガス流路入口ｆｉ夫々は、箱状体Ａの内部に臨
む状態であり、箱状体Ａの内部をもって、燃料ガス供給
路Ｋｆとして機能させる。

【００３３】箱状体Ａは、耐熱性、耐還元性に優れたセ
ラミック材、あるいは、内面に断熱材を付設した鉄板等
により形成する。

【００３４】〔第２実施例〕以下、第２実施例を図３な
いし図７に基づいて説明する。

【００３５】先ず、図３に基づいて、燃料電池のセルＣ
の構成について説明する。

【００３６】平面形状が矩形の板状固体電解質層１の一
方の面に膜状又は板状の酸素極２を且つ、他方の面に膜
状又は板状の燃料極３を、夫々全面またはほぼ全面にわ
たって一体的に貼り付けた状態で付設し、酸素極２と燃
料極３とから起電力を得るための平面形状が矩形の三層
板状体を形成してある。

【００３７】前記三層板状体の酸素極２側に、一対の凸
条部４ａを有する流路形成部材としての導電性セパレー
タ４を、凸条部４ａをその全長にわたり酸素極２に貼り
付けて付設することにより、酸素極２とセパレータ４と
の間を酸素含有ガス流路ｓとし、酸素含有ガス流路ｓの
流路方向視において導電性セパレータ４と前記三層板状
体との周部を酸素含有ガス流路ｓとは仕切られた燃料ガ
ス流路ｆとするようにしてあり、もって、酸素極２に臨
む側に酸素含有ガス流路ｓを備え且つ燃料極３に臨む側
に燃料ガス流路ｆを備えたセルＣを構成してある。

【００３８】酸素含有ガス流路ｓには、酸素側導電材５
を、ほぼ等間隔で平行に、且つ、酸素極２とセパレータ
４とに密着させて並設してあり、酸素極２からセル端子
としてのセパレータ４への電気通路断面積を大きくして
ある。

【００３９】セルＣについて更に説明を加えると、セル
Ｃの一側縁に前記三層板状体と導電性セパレータ４とに
より形成される開口部を、酸素含有ガス流路入口ｓｉと
し、前記一側縁に向かい合う側縁に前記三層板状体と導
電性セパレータ４とにより形成される開口部を、酸素含
有ガス流路出口ｓｏとし、酸素含有ガスが直流状態で流
動するように構成してある。

【００４０】又、セルＣの複数個を隣接セル間夫々に間
隙を有する状態で積層状態に並置した状態において、隣
接セル間における前記酸素含有ガス流路入口ｓｉの存在
側の側端部には、隣接セル夫々に密着させる状態でシー
ル部材２８を配置してある。もって、隣接セル間を燃料
ガス流路ｆとし、セルＣにおける酸素含有ガス流路入口
ｓｉの存在側縁に隣接する両側縁夫々に燃料ガス流路入
口ｆｉ，ｆｉを形成し、セルＣにおける酸素含有ガス流
路出口ｓｏの存在側縁と同じ側縁に燃料ガス流路出口ｆ
ｏを形成し、燃料ガスが、燃料ガス流路入口ｆｉ，ｆｉ
夫々から燃料ガス流路出口ｆｏへ屈曲流状態で流動する
ことが可能なように構成してある。

【００４１】次に、図４ないし図７に基づいて、セル集
積群ＮＣの構成、及び、燃料電池の構成について説明す
る。

【００４２】セルＣとほぼ同一厚さの第１板状体２１、
及び、その第１板状体２１に対して所定の相対位相で重
ね合わせる第２板状体２２を設け、第１板状体２１には
セル収納用開口２３を形成し、そのセル収納用開口２３
は、セルＣにおいてセパレータ４により酸素含有ガス流
路ｓが閉じられた側のセル両端面とそれらセル両端面に
対向する開口内面部分との間を酸素含有ガス流路入口ｓ
ｉ近傍において気密にした状態でセルＣを収納するセル
収納部２３ａを、そのセル収納部２３ａの一方の側に第
１空隙部２３ｂを配置し、且つ、他方の側に第２空隙部
２３ｃを配置する状態に構成してある。

【００４３】もって、セル収納用開口２３に対してセル
Ｃを、セルＣの流路出口ｓｏ，ｆｏ夫々を第１空隙部２
３ｂに臨ませ、且つ、セルＣの酸素含有ガス流路入口ｓ
ｉを第２空隙部２３ｃに臨ませる状態で収納してある。

【００４４】一方、第２板状体２２には、第１板状体２
１のセル収納部２３ａと同一位相でセル間流路形成用開
口２４を形成し、そのセル間流路形成用開口２４の両側
部分に、第１板状体２１の第１空隙部２３ｂに連通させ
る第１連通用開口２５を第１隔壁部２６を介して、及
び、第１板状体２１の第２空隙部２３ｃに連通させる第
２連通用開口２７を第２隔壁部２８を介して形成してあ
る。

【００４５】第１隔壁部２６には、セル間流路形成用開
口２４と第１連通用開口２５とを連通させるための連通
用凹部２６Ａを形成してある。又、セル間流路形成用開
口２４の両側の枠部２９，３０夫々における第２連通用
開口２７に近接する個所には、セル間流路形成用開口２
４を外部に連通させる流路入口形成用凹部２９Ａ，３０
Ａ夫々を形成してある。

【００４６】第２隔壁部２８は、第２板状体２２のセル
間流路形成用開口２４と第２連通用開口２７とを区画
し、且つ、第２板状体２２のセル間流路形成用開口２４
と第１板状体２１におけるセル収納用開口２３の第２空
隙部２３ｃとの間を気密状態にするために設けてあり、
又、前記シール部材として機能させる。

【００４７】そして、セルＣを収納した第１板状体２１
及び第２板状体２２とを、所定の相対位相で、且つ、第
２板状体２２のセル間流路形成用開口２４に気体の通流
を許容し且つセルＣの厚み方向の熱歪みを吸収しうる燃
料側柔軟性導電材１５を充填して、交互に重ね合わせる
ことにより、セル集積群ＮＣを形成してある。又、各第
１板状体２１におけるセル収納用開口２３の第１空隙部
２３ｂと各第２板状体２２における第１連通用開口２５
とにより、板状体重ね合わせ方向の一連の第１空間Ｈを
形成してある。又、各第１板状体２１におけるセル収納
用開口２３の第２空隙部２３ｃと各第２板状体２２にお
ける第２連通用開口２７とにより板状体重ね合わせ方向
の一連の第２空間Ｋｓを形成してある。

【００４８】尚、セル集積群ＮＣにおいて、第１隔壁部
２６の両端部（連通用凹部２６Ａの両側の凸部）、及
び、第２隔壁部２８とにより、隣接セルＣ，Ｃ夫々を支
持し且つ間隔保持するようにしてある。

【００４９】又、各第２板状体２２におけるセル間流路
形成用開口２４をもって、セルＣの燃料ガス流路ｆとし
てあり、その燃料ガス流路ｆにおける流路入口形成用凹
部２９Ａ，３０Ａ夫々に臨む個所を、燃料ガス流路入口
ｆｉ，ｆｉとし、且つ、燃料ガス流路ｆにおける第１連
通用開口２５に連通する連通用凹部２６Ａに臨む箇所を
燃料ガス流路出口ｆｏとしてある。即ち、セルＣにおけ
る酸素含有ガス流路入口ｓｉの存在側縁に隣接する両側
縁夫々に燃料ガス流路入口ｆｉ，ｆｉを形成し、セルＣ
における酸素含有ガス流路出口ｓｏの存在側縁と同じ側
縁に燃料ガス流路出口ｆｏを形成するようにしてある。

【００５０】上述の如く構成することにより、第２空間
Ｋｓを、酸素含有ガス流路入口ｓｉ夫々に臨む状態で形
成し、第１空間Ｈを、酸素含有ガス流路出口ｓｏ夫々と
燃料ガス流路出口ｆｏ夫々に臨む状態で形成してある。
又、セルＣの一対の対向側縁夫々に形成された燃料ガス
流路入口ｆｉ，ｆｉ夫々を外部に臨む状態としてある。

【００５１】そして、第２空間Ｋｓをもって、酸素含有
ガス流路入口ｓｉ夫々から酸素含有ガス流路ｓ夫々に酸
素含有ガスを供給する酸素含有ガス供給路とし、又、第
１空間Ｈをもって、酸素含有ガス流路出口ｓｏから排出
される排出酸素含有ガスと燃料ガス流路出口ｆｏから排
出される排出燃料ガスとを燃焼させる燃焼室として機能
するガス排出路としてあり、このガス排出路Ｈにより、
酸素含有ガス流路出口ｓｏ夫々に連通する酸素含有ガス
排出路Ｈｓと、燃料ガス流路出口ｆｏ夫々に連通する燃
料ガス排出路Ｈｆとを兼用させている。

【００５２】即ち、セル集積群ＮＣにおける積層方向視
において、セル集積群の一側面に、酸素含有ガス流路入
口ｓｉ夫々に連通する酸素含有ガス供給路Ｋｓを設け、
且つ、前記一側面に向かい合う側面に、酸素含有ガス排
出路Ｈｓと燃料ガス排出路Ｈｆとを兼用するガス排出路
Ｈを設けてある。この状態では、セル集積群ＮＣにおけ
る積層方向視において、セル集積群ＮＣにおける、酸素
含有ガス供給路Ｋｓ及びガス排出路Ｈ夫々を設置した一
対の対向側面とは別の一対の対向側面、即ち、燃料ガス
流路入口ｆｉ，ｆｉの設置側の一対の対向側面は、外部
に開放された状態であり、従って、それら側面夫々の燃
料ガス流路入口ｆｉ，ｆｉ夫々を利用して、図示しない
が、隣接セルＣ，Ｃ間に水冷管等を装備できる。

【００５３】その後、上述の如く構成したセル集積群Ｎ
Ｃを、箱状体Ａの内部に配設する。従って、燃料ガス流
路入口ｆｉ，ｆｉ夫々は、箱状体Ａの内部に臨む状態で
あり、箱状体Ａの内部をもって、燃料ガス供給路Ｋｆと
して機能させる。

【００５４】尚、ガス排出路Ｈは、箱状体Ａの上面に形
成した排気口３１に接続してあり、この排気口３１から
燃焼排ガスを排出する。

【００５５】〔第３実施例〕以下、第３実施例を図８な
いし図１１に基づいて説明する。

【００５６】第１板状体２１には、二つのセル収納用開
口２３を第３隔壁部３２を介して所定の間隔で並列に形
成してある。セル収納用開口２３は、セルＣにおいてセ
パレータ４により酸素含有ガス流路ｓが閉じられた側の
セル両端面とそれらセル両端面に対向する開口内面部分
との間を酸素含有ガス流路入口ｓｉ近傍において気密に
した状態でセルＣを収納するセル収納部２３ａの二つ
を、それらセル収納部２３ａ，２３ａとの間に第１空隙
部２３ｂを配置する状態で配置し、且つ、開口両端部に
第２空隙部２３ｃ、第３空隙部２３ｄ夫々を配置する状
態に構成してあり、二つのセル収納用開口２３，２３夫
々の第１空隙部２３ｂ，２３ｂ夫々を、第３隔壁部３２
に形成した連通部３２Ａにて連通させてある。

【００５７】一方、第２板状体２２には、第１板状体２
１における二つのセル収納用開口２３夫々のセル収納部
２３ａ，２３ａに対する共通のセル間流路形成用開口２
４を二つを形成し、その二つのセル間流路形成用開口２
４，２４の間に、二つの第１隔壁部２６，２６を介し
て、第１板状体２１における二つの第１空隙部２３ｂ，
２３ｂ夫々に連通させる共通の第１連通用開口２５を形
成し、又、第１板状体２１における二つの第２空隙部２
３ｃ，２３ｃ夫々に連通させる共通の第２連通用開口２
７を第２隔壁部２８を介して形成し、又、第１板状体２
１における二つの第３空隙部２３ｄ，２３ｄ夫々に連通
させる共通の第３連通用開口３３を第４隔壁部３４を介
して形成してある。

【００５８】第１隔壁部２６，２６夫々には、第１連通
用開口２５と両側のセル間流路形成用開口２４，２４と
を連通させるための連通用凹部２６Ａ，２６Ａを形成し
てある。又、セル間流路形成用開口２４，２４の両側の
枠部２９，３０夫々における第２連通用開口２７及び第
３連通用開口３３に近接する個所夫々には、セル間流路
形成用開口２４，２４を外部に連通させる流路入口形成
用凹部２９Ａ，３０Ａ夫々を形成してある。

【００５９】第２隔壁部２８は、第２板状体２２のセル
間流路形成用開口２４と第２連通用開口２７とを区画
し、且つ、第２板状体２２のセル間流路形成用開口２４
と第１板状体２１におけるセル収納用開口２３の第２空
隙部２３ｃとの間を気密状態にするために設けてあり、
又、第３隔壁部３４は、第２板状体２２のセル間流路形
成用開口２４と第３連通用開口３３とを区画し、且つ、
第２板状体２２のセル間流路形成用開口２４と第１板状
体２１におけるセル収納用開口２３の第３空隙部２３ｄ
との間を気密状態にするために設けてあり、これら第２
及び第３隔壁部２８，３４夫々は、前記シール部材とし
て機能させる。

【００６０】そして、第１板状体２１の二つのセル収納
用開口２３夫々に対して、前述の第２実施例と同様に構
成した二つのセルＣ，Ｃを互いの流路出口ｓｏ，ｆｏ側
の側縁を対向させて配置させたセル対を収納することに
より、そのセル対を２列収納した状態で、第２板状体２
２のセル間流路形成用開口２４，２４夫々に気体の通流
を許容し且つセルＣの厚み方向の熱歪みを吸収しうる燃
料側柔軟性導電材１５を充填して、交互に重ね合わせる
ことをもって、四つのセル集積群ＮＣを形成するととも
に、それら四つのセル集積群ＮＣを、二つのセル集積群
ＮＣ，ＮＣが互いの流路出口ｓｏ，ｆｏ設置側の側面を
対向させる状態で位置するセル集積群対の２列を並列す
る状態で配置してある。

【００６１】各第１板状体２１におけるセル収納用開口
２３の第１空隙部２３ｂ，２３ｂと各第２板状体２２に
おける第１連通用開口２５とにより、板状体重ね合わせ
方向の一連の第１空間Ｈを形成してある。又、各第１板
状体２１におけるセル収納用開口２３の第２空隙部２３
ｃと各第２板状体２２における第２連通用開口２７とに
より、及び、各第１板状体２１におけるセル収納用開口
２３の第３空隙部２３ｄと各第２板状体２２における第
３連通用開口３３とにより、板状体重ね合わせ方向の一
連の第２空間Ｋｓ，Ｋｓを形成してある。

【００６２】尚、セル集積群ＮＣ夫々において、第１隔
壁部２６の凸部と第２隔壁部２８とにより、又は、第１
隔壁部２６の凸部と第３隔壁部３４とにより隣接セル
Ｃ，Ｃ夫々を支持し且つ間隔保持するようにしてある。

【００６３】又、各第２板状体２２における二つのセル
間流路形成用開口２４，２４夫々を、列方向のセルＣ夫
々にわたる一連の燃料ガス流路ｆとしてあり、その燃料
ガス流路ｆにおける流路入口形成用凹部２９Ａ，３０Ａ
夫々に臨む個所夫々を、燃料ガス流路入口ｆｉ，ｆｉと
し、且つ、燃料ガス流路ｆにおける第１連通用開口２５
に連通する連通用凹部２６Ａ夫々に臨む箇所を燃料ガス
流路出口ｆｏとしてある。

【００６４】上述の如く構成することにより、第２空間
Ｋｓを、酸素含有ガス流路入口ｓｉ夫々に臨む状態で形
成し、第１空間Ｈを、酸素含有ガス流路出口ｓｏ夫々と
燃料ガス流路出口ｆｏ夫々に臨む状態で形成してある。
又、セルＣの燃料ガス流路入口ｆｉを外部に臨む状態と
してある。

【００６５】そして、第２空間Ｋｓをもって、酸素含有
ガス流路入口ｓｉ夫々から酸素含有ガス流路ｓ夫々に酸
素含有ガスを供給する酸素含有ガス供給路とし、又、第
１空間Ｈをもって、酸素含有ガス流路出口ｓｏから排出
される排出酸素含有ガスと燃料ガス流路出口ｆｏから排
出される排出燃料ガスとを燃焼させる燃焼室として機能
するガス排出路としてあり、このガス排出路Ｈにより、
酸素含有ガス流路出口ｓｏ夫々に連通する酸素含有ガス
排出路Ｈｓと、燃料ガス流路出口ｆｏ夫々に連通する燃
料ガス排出路Ｈｆとを兼用させている。

【００６６】つまり、四つのセル集積群ＮＣ夫々に対し
て、セル集積群ＮＣにおける積層方向視において、セル
集積群ＮＣの一側面に、酸素含有ガス流路入口ｓｉ夫々
に連通する酸素含有ガス供給路Ｋｓを設け、且つ、前記
一側面に向かい合う側面に、酸素含有ガス排出路Ｈｓと
燃料ガス排出路Ｈｆとを兼用するガス排出路Ｈを設けて
ある。又、そのガス排出路Ｈを、互いの流路出口ｓｏ，
ｆｏ設置側の側面を対向させる状態で位置してガス排出
路Ｈを共有するセル集積群対の２列が並列する状態にて
並置された四つのセル集積群ＮＣ夫々にて共有する構成
としてある。

【００６７】この状態では、セル集積群ＮＣにおける積
層方向視において、セル集積群ＮＣ夫々における燃料ガ
ス流路入口ｆｉの設置側の側面は、外部に開放された状
態であり、従って、それら側面の燃料ガス流路入口ｆｉ
を利用して、図示しないが、隣接セルＣ，Ｃ間に水冷管
等を装備できる。

【００６８】その後、上述の如く、四つのセル集積群Ｎ
Ｃを結合した状態にて、箱状体Ａの内部に配設する。従
って、セル集積群ＮＣ夫々の燃料ガス流路入口ｆｉは、
箱状体Ａの内部に臨む状態であり、箱状体Ａの内部をも
って、燃料ガス供給路Ｋｆとして機能させる。

【００６９】〔第４実施例〕以下、第４実施例を図１２
に基づいて説明する。

【００７０】先ず、前述の第２実施例と同様に構成した
セルＣの複数個を、積層状態に並置してセル集積群ＮＣ
を形成するための構成について説明する。

【００７１】二つのセルＣを、互いの導電性セパレータ
４により酸素含有ガス流路ｓが閉じられている方の側面
夫々を対向させ、且つ、前記側面夫々をセルＣとほぼ同
一厚さでセルＣより長尺の第６柱状体４２に密着させる
状態で並設し、前記側面とは別の方の導電性セパレータ
４により酸素含有ガス流路ｓが閉じられている側面夫々
にセルＣとほぼ同一厚さでセルＣより長尺の第５柱状体
４１，４１夫々を密着させてある。又、第７柱状体４３
を、並設セルＣ，Ｃの酸素含有ガス流路入口ｓｉが開口
されている方の縁部夫々に密着させ、且つ、第７柱状体
４３の両端部夫々を第５柱状体４１，４１夫々の一方の
端部夫々に密着させてある。又、第７柱状体４３と同一
厚さの第８柱状体４４を、並設セルＣ，Ｃの酸素含有ガ
ス流路出口ｓｏが開口されている方の縁部夫々に密着さ
せ、且つ、第８柱状体４４の両端部夫々を第５柱状体４
１，４１夫々の他方の端部夫々に密着させてある。更
に、それら第７柱状体４３及び第８柱状体４４の上に二
つのセルＣ，Ｃと二つの第５柱状体４１，４１及び第６
柱状体４２とを重ねるといったことを繰り返して、二つ
のセル集積群ＮＣを形成し、且つ、それら二つのセル集
積群ＮＣを並設してセル集積群列を形成してある。尚、
第７柱状体４３をもって、前記シール部材として機能さ
せる。

【００７２】前記セル集積群列において、積層方向の隣
接セル間夫々を、並設セルＣ，Ｃの共通の燃料ガス流路
ｆとしてある。燃料ガス流路ｆについて、更に説明する
と、第８柱状体４４の両端部夫々には、隣接する第５柱
状体４１，４１間における第７柱状体４３側に開口４５
Ａ，４６Ａ夫々を形成する状態で、第１及び第２流路入
口形成部材４５，４６夫々を付設してある。又、第８柱
状体４４には、燃料ガス流路ｆを外部に開口させるため
の二つの凹部４４Ａを形成してある。そして、燃料ガス
流路ｆにおける開口４５Ａ，４６Ａ夫々に臨む個所夫々
を、燃料ガス流路入口ｆｉ，ｆｉとし、且つ、燃料ガス
流路ｆにおける第８柱状体４４の凹部４４Ａに臨む箇所
を燃料ガス流路出口ｆｏとしてある。

【００７３】尚、燃料ガス流路ｆ夫々には、気体の通流
を許容し且つセルＣの厚み方向の熱歪みを吸収しうる燃
料側柔軟性導電材１５を充填してある。

【００７４】次に、上述の如く構成したセル集積群列を
用いた燃料電池の構成について説明する。

【００７５】セル集積群列の二つを、互いの流路出口ｓ
ｏ，ｆｏの設置側の側面を対向させる状態で並置し、そ
の対向部において、両端が開口した風胴４７の両端部夫
々を、セル集積群列の前記側面夫々に気密状態にて接続
してある。もって、風胴４７の内部を、酸素含有ガス流
路出口ｓｏから排出される排出酸素含有ガスと燃料ガス
流路出口ｆｏから排出される排出燃料ガスとを燃焼させ
る燃焼室として機能するガス排出路Ｈとしてあり、この
ガス排出路Ｈにより、酸素含有ガス流路出口ｓｏ夫々に
連通する酸素含有ガス排出路Ｈｓと、燃料ガス流路出口
ｆｏ夫々に連通する燃料ガス排出路Ｈｆとを兼用させて
いる。且つ、そのガス排出路Ｈを両側のセル集積群列が
共有する状態としてある。

【００７６】セル集積群列夫々における酸素含有ガス流
路入口ｓｉの設置側の側面に、一側面が開口する風胴４
８を、その開口を臨ませる状態で気密状態にて接続して
ある。もって、風胴４８の内部を、酸素含有ガス流路入
口ｓｉ夫々に連通する酸素含有ガス供給路Ｋｓとしてあ
る。

【００７７】又、セル集積群列夫々の燃料ガス流路入口
ｆｉ，ｆｉの設置側の両側面は、外部に開放された状態
であり、従って、燃料ガス流路入口ｆｉを利用して、図
示しないが、隣接セルＣ，Ｃ間に水冷管等を装備でき
る。

【００７８】その後、上述の如く構成して並置した二つ
のセル集積群列を、箱状体Ａの内部に配設する。従っ
て、燃料ガス流路入口ｆｉ夫々は、箱状体Ａの内部に臨
む状態であり、箱状体Ａの内部をもって、燃料ガス供給
路Ｋｆとして機能させる。

【００７９】〔別実施例〕次に別実施例を列記する。

【００８０】上記第１実施例では、箱状体Ａの内部
を燃料ガス供給路Ｋｆとして機能させるように構成する
場合について例示したが、この他に、箱状体Ａの内部
は、酸素含有ガス供給路Ｋｓ、酸素含有ガス排出路Ｈ
ｓ、燃料ガス排出路Ｈｆのうちのいずれかとして機能さ
せるように構成することができる。

【００８１】上記第３実施例では、互いの流路出口
ｓｏ，ｆｏ設置側の側面を対向させる状態で位置してガ
ス排出路Ｈを共有するセル集積群対の２列を並列し、且
つ、セル集積群対ＮＣ夫々にてガス排出路Ｈを共有する
状態で構成する場合について例示したが、前記セル集積
群対ＮＣを並列する場合の列数は変更可能であり、１列
であっても、又、３列以上であってもよい。

【００８２】上記第３実施例では、セパレータ４を
酸素極２側に付設して、セパレータ４と酸素極２の間に
酸素含有ガス流路ｓを形成する場合について例示した
が、これに代えて、図１３及び図１４に示すように、セ
パレータ４を燃料極３側に付設して、セパレータ４と燃
料極３の間に燃料ガス流路ｆを形成するようにしても良
い。

【００８３】つまり、第１板状体２１と第２板状体２２
との交互積層構造において、各第２板状体２２における
セル間流路形成用開口２４をもって、セルＣの酸素含有
ガス流路ｓとするとともに、各第１板状体２１における
セル収納用開口２３の第２空隙部２３ｃと各第２板状体
２２の第２連通用開口２７とにより形成される板状体重
ね合わせ方向の一連の第２空間Ｋｓを燃料ガス供給路と
し、又、酸素含有ガス流路入口ｓｉ夫々は、箱状体Ａの
内部に臨む状態であり、箱状体Ａの内部Ｋｆをもって、
酸素含有ガス供給路として機能させる。

【００８４】上述各実施例では、セルＣの平面形状
が矩形の場合について例示したが、セルＣの平面形状に
は種々の形状が適用可能であり、例えば、円であっても
良い。

【００８５】尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を
便利にするために符号を記すが、該記入により本発明は
添付図面の構成に限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例にかかる固体電解質型燃料
電池におけるセル集積群の分解斜視図

【図２】本発明の第１実施例にかかる固体電解質型燃料
電池の斜視図

【図３】本発明の第２実施例にかかる固体電解質型燃料
電池におけるセルの斜視図

【図４】本発明の第２実施例にかかる固体電解質型燃料
電池の分解斜視図

【図５】本発明の第２実施例にかかる固体電解質型燃料
電池の平面断面図

【図６】本発明の第２実施例にかかる固体電解質型燃料
電池の側面断面図

【図７】本発明の第２実施例にかかる固体電解質型燃料
電池の正面断面図

【図８】本発明の第３実施例にかかる固体電解質型燃料
電池の分解斜視図

【図９】本発明の第３実施例にかかる固体電解質型燃料
電池の平面断面図

【図１０】本発明の第３実施例にかかる固体電解質型燃
料電池の側面断面図

【図１１】本発明の第３実施例にかかる固体電解質型燃
料電池の正面断面図

【図１２】本発明の第４実施例にかかる固体電解質型燃
料電池の分解斜視図

【図１３】別実施例を示す固体電解質型燃料電池の側面
断面図

【図１４】別実施例を示す固体電解質型燃料電池の正面
断面図

【図１５】従来の固体電解質型燃料電池の斜視図

【符号の説明】

１板状電解質層２酸素極３燃料極４流路形成部材ｆ燃料ガス流路ｆｉ燃料ガス流路入口ｆｏ燃料ガス流路出口ｓ酸素含有ガス流路ｓｉ酸素含有ガス流路入口ｓｏ酸素含有ガス流路出口Ａ箱状体ＣセルＫｆ燃料ガス供給路Ｋｓ酸素含有ガス供給路Ｈガス排出路Ｈｆ燃料ガス排出路Ｈｓ酸素含有ガス排出路ＮＣセル集積群

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成４年９月３日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図４

【補正方法】変更

【補正内容】

【図４】

【手続補正２】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図８

【補正方法】変更

【補正内容】

【図８】

【手続補正３】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１２

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１２】

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】板状電解質層（１）の一方の面に酸素極
（２）を備え且つ他方の面に燃料極（３）を備え、且
つ、前記酸素極（２）に臨む側に酸素含有ガス流路
（ｓ）を備え且つ前記燃料極（３）に臨む側に燃料ガス
流路（ｆ）を備えた燃料電池のセル（Ｃ）が積層状態に
並置されてセル集積群（ＮＣ）が形成され、前記酸素含
有ガス流路（ｓ）の入口（ｓｉ）夫々に連通する酸素含
有ガス供給路（Ｋｓ）と、前記酸素含有ガス流路（ｓ）
の出口（ｓｏ）夫々に連通する酸素含有ガス排出路（Ｈ
ｓ）と、前記燃料ガス流路（ｆ）の入口（ｆｉ）夫々に
連通する燃料ガス供給路（Ｋｆ）と、前記燃料ガス流路
（ｆ）の出口（ｆｏ）夫々に連通する燃料ガス排出路
（Ｈｆ）とが設けられた燃料電池であって、前記セル集積群（ＮＣ）における積層方向視において、
前記セル集積群（ＮＣ）の外周部に、前記酸素含有ガス
供給路（Ｋｓ）と前記酸素含有ガス排出路（Ｈｓ）と前
記燃料ガス供給路（Ｋｆ）と前記燃料ガス排出路（Ｈ
ｆ）のうちのいずれか三つが設けられ、残りの一つを箱
状体（Ａ）の内部により機能させる状態で、前記セル集
積群（ＮＣ）が前記箱状体（Ａ）の内部に配設されてい
る燃料電池。
【請求項２】前記酸素含有ガス排出路（Ｈｓ）と前記
燃料ガス排出路（Ｈｆ）とが、前記酸素含有ガス流路出
口（ｓｏ）から排出される排出酸素含有ガスと前記燃料
ガス流路出口（ｆｏ）から排出される排出燃料ガスとを
燃焼させる燃焼室として機能する一つのガス排出路
（Ｈ）にて構成されている請求項１記載の燃料電池。
【請求項３】前記板状電解質層（１）の平面形状が矩
形であり、前記酸素極（２）に臨む側に、前記酸素極
（２）との間に前記酸素含有ガス流路（ｓ）を形成する
流路形成部材（４）が、前記セル（Ｃ）における一側縁
に前記酸素含有ガス流路入口（ｓｉ）を開口し且つ前記
一側縁と向かい合う側縁に前記酸素含有ガス流路出口
（ｓｏ）を開口する状態で設けられて前記セル（Ｃ）が
形成され、前記セル（Ｃ）の複数個が、隣接セル
（Ｃ），（Ｃ）間夫々に前記燃料ガス流路（ｆ）を形成
する状態で積層状態に並置されて前記セル集積群（Ｎ
Ｃ）が形成され、前記セル（Ｃ）における前記酸素含有
ガス流路入口（ｓｉ）の存在側縁に隣接する両側縁夫々
に、前記燃料ガス流路入口（ｆｉ），（ｆｉ）が形成さ
れ、前記セル（Ｃ）における前記酸素含有ガス流路出口
（ｓｏ）の存在側縁と同じ側縁に、前記燃料ガス流路出
口（ｆｏ）が形成され、前記酸素含有ガス供給路（Ｋ
ｓ）が、前記酸素含有ガス流路入口（ｓｉ）夫々に連通
する状態で設けられ、前記酸素含有ガス排出路（Ｈｓ）
と前記燃料ガス排出路（Ｈｆ）とを兼用する前記ガス排
出路（Ｈ）が、前記酸素含有ガス流路出口（ｓｏ）夫々
と前記燃料ガス流路出口（ｆｏ）夫々に連通する状態で
設けられ、前記燃料ガス流路入口（ｆｉ），（ｆｉ）夫
々が前記箱状体（Ａ）の内部に臨む状態で、前記セル集
積群（ＮＣ）が前記箱状体（Ａ）の内部に配設され、前
記箱状体（Ａ）の内部を前記燃料ガス供給路（Ｋｆ）と
してある請求項１記載の燃料電池。