JPH08273694A

JPH08273694A - 燃料電池

Info

Publication number: JPH08273694A
Application number: JP7074942A
Authority: JP
Inventors: Isanori Akagi; 功典赤木
Original assignee: Osaka Gas Co Ltd
Current assignee: Osaka Gas Co Ltd
Priority date: 1995-03-31
Filing date: 1995-03-31
Publication date: 1996-10-18

Abstract

(57)【要約】【目的】セル集積体の底部側の酸素含有ガス流入口や
排出口等と、外部流路との間のガス連通構造を簡略化さ
せる。【構成】酸素含有ガス流路ｓと燃料ガス流路ｆを備え
た燃料電池の板状セルＣが積層されたセル集積体ＮＣ
が、対向部材１１上に載置され、酸素含有ガス流路ｓの
入口ｓｉ及び出口ｓｏ夫々に連通する酸素含有ガス流入
口ｓｋ及び酸素含有ガス排出口ｓｈと、燃料ガス流路ｆ
の入口及び出口夫々に連通する燃料ガス流入口及び燃料
ガス排出口のうちのｓｋ，ｓｈが、セル底部部材１９に
下方に向かう開口状態で形成され、対向部材１１の下部
側に連設した複数の外部流路１５，１６が接続される複
数の連通孔１１ｂが、各ガス流入・排出口ｓｋ，ｓｈに
対応するように位置させて形成され、セル底部部材１９
に設けたガス流入・排出口ｓｋ，ｓｈと対応する連通孔
１１ｂとの連通箇所の周囲に、ガス漏れ防止のシール材
が設けられる。

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、他方の面に燃料極を備え、且つ、前
記酸素極に臨む側に酸素含有ガス流路を備え且つ前記燃
料極に臨む側に燃料ガス流路を備えた燃料電池のセルの
複数が、積層状態に並置されてセル集積体が形成され、
前記酸素含有ガス流路の入口夫々に連通する酸素含有ガ
ス供給部の酸素含有ガス流入口と、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部の酸素含有
ガス排出口と、前記燃料ガス流路の入口夫々に連通する
燃料ガス供給部の燃料ガス流入口と、前記燃料ガス流路
の出口夫々に連通する燃料ガス排出部の燃料ガス排出口
とが、前記セル集積体の積層方向における一端部側に設
けられ、前記セル集積体の前記一端部に対抗する対向部
材の外部側に、前記酸素含有ガス流入口、前記酸素含有
ガス排出口、前記燃料ガス流入口、及び、前記燃料ガス
排出口の夫々と連通する複数の外部流路が連設された燃
料電池に関する。

【０００２】

【従来の技術】かかる燃料電池では、図１２に示すよう
に、例えばセル内流路として酸素含有ガス流路ｓを備え
た燃料電池のセルＣの複数が、隣接セル間に燃料ガス流
路ｆを形成するように間隔を置いて並置され、酸素含有
ガス流路ｓの入口ｓｉに連通する酸素含有ガス供給部Ｋ
ｓと、燃料ガス流路ｆの入口ｆｉに連通する燃料ガス供
給部Ｋｆと、酸素含有ガス排出部Ｈｓ及び燃料ガス排出
部Ｈｆの両用に構成された排出部Ｈとが形成されたセル
集積体ＮＣ（枠体に収納されている）を、ステンレス等
の金属から成る箱状体３１の内部にて、セル集積体ＮＣ
の底部（積層方向における一端部に相当する）に対向す
る対向部材としての底部壁３１Ｂ上に立設した複数の支
柱４０の上部側に載置して支持していた（例えば、特開
平６−２９０８０４号公報参照）。図中、３２は、セル
集積体ＮＣを囲む断熱材であり、３９は、燃料電池から
の電力を外部に取り出す取出端子である。

【０００３】そして、箱状体３１の底部壁３１Ｂの下部
側つまり外部側に、外部酸素含有ガス供給管３６や外部
排出管３８を、外部流路として連設する一方、それら各
供給・排出管と、上記酸素含有ガス供給部Ｋｓ、燃料ガ
ス供給部Ｋｆ、共用排出部Ｈとの間を、以下のような複
雑な構成によって連通させていた。つまり、外部酸素含
有ガス供給管３６は、底部壁３１Ｂに設けた連通接続部
６０を介して酸素含有ガス供給管３５の下端側に接続さ
れ、その酸素含有ガス供給管３５の上端部がセル集積体
ＮＣの底部側に接続されて（この接続箇所が酸素含有ガ
ス流入口に相当）、酸素含有ガス供給部Ｋｓに連通して
いた。又、共通の排出部Ｈは、セル集積体ＮＣの底部側
においてガス排出管３７の上端部に接続され（この接続
箇所が、酸素含有ガス及び燃料ガス排出口に相当）、そ
のガス排出管３７の下端側が、底部壁３１Ｂに設けた連
通接続部６０を介して外部排出管３８に連通していた。
尚、燃料ガス供給部Ｋｆは、底部壁３１Ｂを貫通した燃
料ガス供給管３４の上端開口（燃料ガス流入口に相当）
に連通している。ここで、連通接続部６０は、酸素含有
ガス供給管３５と外部酸素含有ガス供給管３６、並び
に、排出管３７と外部排出管３８とを夫々気密状態で連
通接続する機能を有する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術においては、燃料電池の運転時の温度上昇に伴っ
て、耐熱性に優れ電気絶縁性を備えたセラミック材等で
構成した酸素含有ガス供給管３５及び排出管３７と、ス
テンレス等の金属で構成した外部酸素含有ガス供給管３
６及び外部排出管３８との間の熱膨張差に起因して応力
が発生するのを回避させるべく、連通接続部６０の構造
が複雑化するという不具合があった。具体的に説明する
と、図１３に示すように、鍔部６２Ａを有する円筒体６
２を、箱状体３１の底部壁３１Ｂに形成した貫通孔６１
に、貫通孔６１の内周部と円筒体６２の外周部との間を
気密状態に箱状体３１の内側から挿通して、底部壁３１
Ｂに固定してある。円筒体６２、軸芯方向及び径方向に
変形自在な蛇腹状円筒体６３、円筒体６４及び外部酸素
含有ガス供給管３６（又は、外部排出管３８）を、この
順で連通接続する一方、酸素含有ガス供給管３５（又
は、排出管３７）を、円筒体６２、蛇腹状円筒体６３及
び円筒体６４に、軸芯方向及び径方向に移動自在に挿入
し、更に、円筒体６４の内周部と酸素含有ガス供給管３
５（又は、排出管３７）の外周部との間に、弾力性を有
する環状シール部６５を配設してある。もって、蛇腹状
円筒体６３及び環状シール部６５の弾性変形により、上
記各部材間の熱膨張差に起因する応力の発生を回避して
いた。

【０００５】本発明は、上記実情に鑑みてなされたもの
であり、その目的は、上記従来技術の不具合を解消させ
るべく、セル集積体の積層方向における一端部（例えば
底部）側に設けた酸素含有ガス流入口や排出口等と、外
部流路（外部酸素含有ガス供給管３６や外部排出管３８
等）との間のガス連通構造を簡略化した燃料電池を提供
することにある。

【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、前記酸素含有ガス流入口、前記酸素
含有ガス排出口、前記燃料ガス流入口、及び、前記燃料
ガス排出口のうちの少なくとも１つが、前記セル集積体
の前記一端部を構成するセル端部部材に、外方に向かう
開口状態で形成され、前記セル集積体の前記セル端部部
材が、前記対向部材に密接状態で配置され、前記複数の
外部流路の夫々が接続される複数の連通孔が、前記酸素
含有ガス流入口、前記酸素含有ガス排出口、前記燃料ガ
ス流入口、及び、前記燃料ガス排出口の夫々に対応する
ように位置させて、前記対向部材に形成され、前記酸素
含有ガス流入口、前記酸素含有ガス排出口、前記燃料ガ
ス流入口、及び、前記燃料ガス排出口のうちの前記セル
端部部材に設けられたものと、それに対応する前記連通
孔との連通箇所の周囲をガス漏れ防止のためにシールす
るシール材が、前記セル端部部材と前記対向部材との間
に設けられている点にある。

【０００７】又、第２の特徴構成は、上記第１の特徴構
成において、前記シール材を保持するための凹溝が、前
記対向部材のセル集積体側面又は前記セル端部部材の対
向部材側面に設けられている点にある。

【０００８】又、第３の特徴構成は、上記第２の特徴構
成において、前記対向部材のセル集積体側面又は前記セ
ル端部部材の対向部材側面に設けた前記凹溝の全体に亘
って挿入自在な凸縁が、前記セル端部部材の対向部材側
面又は前記対向部材のセル集積体側面に設けられている
点にある。

【０００９】又、第４の特徴構成は、上記第１、第２又
は第３の特徴構成において、前記セル集積体が箱状体の
内部に設置され、且つ、その箱状体の側壁のうちの一側
壁が前記対向部材を構成し、前記酸素含有ガス流入口、
前記酸素含有ガス排出口、前記燃料ガス流入口、及び、
前記燃料ガス排出口のうちの前記セル端部部材に設けら
れていないものと、それに対応する前記連通孔とが、前
記箱状体内の流路を介して連通している点にある。

【００１０】又、第５の特徴構成は、上記第４の特徴構
成において、前記箱状体の内部に、前記セル集積体の周
囲を囲む断熱体が設けられている点にある。

【００１１】

【作用】本発明に係る燃料電池の第１の特徴構成による
作用は以下の通りである。セル集積体の積層方向におけ
る一端部を構成するセル端部部材に、外方に向かう開口
状態で形成された酸素含有ガス流入口、酸素含有ガス排
出口、燃料ガス流入口、及び、燃料ガス排出口のうちの
少なくとも１つと、酸素含有ガス流入口、酸素含有ガス
排出口、燃料ガス流入口、及び、燃料ガス排出口の夫々
に対応するように位置させて前記一端部に対向する対向
部材に形成された連通孔のうちの対応するものとが、セ
ル集積体のセル端部部材が対向部材に密接配置された状
態で連通し、且つ、その連通箇所の周囲が、セル端部部
材と対向部材との間に設けたガス漏れ防止用のシール材
によりシールされる。そして、上記連通孔に接続された
外部流路から供給・排出される酸素含有ガス又は燃料ガ
スは、酸素含有ガス供給部、酸素含有ガス排出部、燃料
ガス供給部、及び、燃料ガス排出部から、各入口及び出
口を経由して、各燃料電池のセルの酸素含有ガス流路又
は燃料ガス流路に通流する。

【００１２】又、第２の特徴構成による作用は以下の通
りである。上記第１の特徴構成において、セル端部部材
側の酸素含有ガス流入口、酸素含有ガス排出口、燃料ガ
ス流入口、及び、燃料ガス排出口のうちの少なくとも１
つと、対向部材側の対応する連通孔との連通箇所の周囲
が、対向部材のセル集積体側面又はセル端部部材の対向
部材側面に設けた凹溝に保持されたガス漏れ防止用のシ
ール材によりシールされる。

【００１３】又、第３の特徴構成による作用は以下の通
りである。上記第２の特徴構成において、対向部材のセ
ル集積体側面又はセル端部部材の対向部材側面に設けた
凹溝の全体に亘って、セル端部部材の対向部材側面又は
対向部材のセル集積体側面に設けた凸縁が挿入され、そ
の凹溝と凸縁の間隙にシール材が保持されている。

【００１４】又、第４の特徴構成による作用は以下の通
りである。上記第１、第２又は第３の特徴構成におい
て、セル端部部材に密接状態で配置される対向部材が一
側壁を構成する箱状体の内部に、セル集積体が設置され
る。そして、酸素含有ガス流入口、酸素含有ガス排出
口、燃料ガス流入口、及び、燃料ガス排出口のうちのセ
ル端部部材に設けられていないものと、それに対応する
対向部材側の連通孔とが、箱状体内の流路を介して連通
する。

【００１５】又、第５の特徴構成による作用は、以下の
通りである。上記第４の特徴構成において、箱状体の内
部に設置されたセル集積体が、その周囲を囲むように箱
状体の内部に設けた断熱体によって外部側に対して断熱
される。

【００１６】

【発明の効果】本発明による燃料電池の第１の特徴構成
によれば、従来の連通接続部（図１３）等の複雑な連通
手段を要することなく、セル集積体の積層方向における
一端部を構成するセル端部部材をこれに対向する対向部
材に密接状態で配置し、且つその密接箇所の周囲をシー
ル材にてシールするという簡素な構造によって、セル集
積体の上記一端部側に設けた酸素含有ガス流入口や排出
口等と、対向部材の外部側に連設した外部流路とを連通
させることができるに至った。

【００１７】又、第２の特徴構成によれば、凹溝に保持
させた充分な量のシール材によって確実なシールを実現
することができ、もって、上記第１の特徴構成の好適な
手段が得られる。

【００１８】又、第３の特徴構成によれば、凹溝とその
全体に亘って挿入させた凸縁間に形成された狭い間隙に
保持されたシール材によって、より一層確実なシールを
実現することができ、もって、上記第２の特徴構成の好
適な手段が得られる。

【００１９】又、第４の特徴構成によれば、箱状体の内
部に燃料電池のセル集積体を設置することで、燃料電池
から発生する騒音やガス漏れや排熱等が直接周囲に影響
することを有効に回避でき、もって、上記第１、第２又
は第３の特徴構成の好適な手段が得られる。

【００２０】又、第５の特徴構成によれば、セル集積体
の周囲を囲む断熱体によって、燃料電池から発生する排
熱が周囲に影響することをより有効に回避でき、もっ
て、上記第４の特徴構成の好適な手段が得られる。

【００２１】

【実施例】図１〜図７に基づいて、本発明の実施例を説
明する。図２に示すように、一方の面に酸素極２を備え
且つ他方の面に燃料極３を備えた平面形状が矩形状の板
状電解質層としての固体電解質層１と、酸素極２に臨む
側に、セル内流路ｘを形成すべく配置される流路形成部
材としての導電性セパレータ４とから矩形板状の燃料電
池のセルＣが構成されている。

【００２２】固体電解質層１の一方の面に、固体電解質
層１における向かい合う一対の側縁夫々に側縁全長にわ
たる電解質層露出部１ａを形成する状態で、膜状又は板
状の酸素極２を一体的に貼り付け、且つ、他方の面に膜
状又は板状の燃料極３を、全面又はほぼ全面にわたって
一体的に貼り付けて、酸素極２と燃料極３とから起電力
を得るための矩形板状の三層板状体を形成してある。

【００２３】導電性セパレータ４は、板状部４ａと、そ
の板状部４ａの両端に夫々位置する一対の帯状突起部４
ｂと、それら一対の帯状突起部４ｂの間に位置する複数
の凸条部４ｃを備える状態で導電性材料にて一体形成し
てある。その導電性セパレータ４を、複数の凸条部４ｃ
夫々が酸素極２と接触する状態で、一対の帯状突起部４
ｂ夫々を両電解質層露出部１ａ夫々に貼り付けることに
より、セルＣを構成してある。そして、酸素極２と導電
性セパレータ４とを導電状態に接続するとともに、酸素
極２と導電性セパレータ４との間に、溝状のセル内流路
ｘを複数個形成してある。このセル内流路ｘは、酸素極
２に臨むものであり、酸素含有ガスを通流させる酸素含
有ガス流路ｓとして機能する。

【００２４】固体電解質層１は、３モル％程度のＹｔを
固溶させた正方晶のＺｒＯ₂、その他適当なものから成
り、酸素極２はＬａＭｎＯ₃、その他適当なものから成
り、、燃料極３はＮｉとＺｒＯ₂のサーメット、その他
適当なものから成る。導電性セパレータ４は、酸化と還
元とに対する耐性に優れたＬａＣｒＯ₃、その他適当な
ものから成る。

【００２５】そして、図１に示すように、セルＣの複数
が、その各セルＣにおける一方の向かい合う一対の端面
側夫々に配置される一対のセル保持部材５によって保持
されて、セル間流路ｙを形成すべく互いに間隔を隔てた
積層状態に並置されている。ここで、セル内流路ｘは、
セルＣにおける一対のセル保持部材５が配置される端面
において開けられ、一対のセル保持部材５が配置されて
いない端面において閉じられている。尚、各セル保持部
材５は長尺状の矩形板に形成され、耐熱性に優れ電気絶
縁性を備えたセラミック材から成る。

【００２６】図２にも示すように、セルＣにおいて、導
電性セパレータ４、固体電解質層１及び燃料極３の４箇
所の角部は、切り落とした形状の傾斜状にしてあり、こ
れによって、セル積層方向視において、セルＣにおける
セル保持部材５に載置される載置端縁部の両端夫々に、
セルＣの端縁側ほど互いに近接する傾斜面Ｃｓが形成さ
れる。

【００２７】セル保持部材５に、セルＣの厚さとほぼ同
一深さに形成されてセルＣの前記向かい合う一対の端面
側の端縁部即ち前記載置端縁部が載置される切り込み部
５１が設けられるとともに、その切り込み部５１に、セ
ル積層方向視において、セルＣの傾斜面Ｃｓ夫々に密着
する一対の内方側当て付け面５３が、セルＣの前記載置
端縁部から離間するほど互いに近接する傾斜状に形成さ
れている。

【００２８】セルＣの載置端縁部をセル保持部材５の切
り込み部５１に載置する際には、セルＣの載置端縁部の
両側の傾斜面Ｃｓ夫々を、当て付け面５３に夫々密着さ
せるが、その際にセルＣの載置端縁部が薄肉部分５４の
中間部に位置するように、一対の当て付け面５３の間隔
を設定してある。

【００２９】そして、切り込み部５１を形成することに
より残されたセル保持部材５の厚みが薄い薄肉部分５４
により、隣接するセルＣ間の間隔を保持し、その薄肉部
分５４により隣接するセルＣ間の両側面を仕切ることに
より、隣接するセルＣ間にセル間流路ｙを形成してあ
る。従って、セル間流路ｙは、セルＣにおけるセル内流
路ｘが開いた一対の端面側において閉じられ、セル内流
路ｘが閉じた一対の端面側において開けられている。こ
のセル間流路ｙは、燃料極３に臨むものであり、燃料ガ
スを通流させる燃料ガス流路ｆとして機能する。

【００３０】セルＣにおけるセル内流路ｘが開いた開口
端面の周部において、セルＣの載置端縁部にセル保持部
材５の薄肉部分５４及び一対の当て付け面５３を密着さ
せることにより、セル内流路ｘとセル間流路ｙとを気密
状態に区画しているが、その気密状態を確保するため
に、セルＣの前記載置端縁部とセル保持部材５の切り込
み部５１との間、及び、セルＣの前記傾斜面Ｃｓ夫々と
セル保持部材５の前記内方側当て付け面５３との間をシ
ールするシール材６を保持する溝５５，５６が、セル保
持部材５側に設けられている。溝５５，５６は、薄肉部
分５４の上面及び一対の当て付け面５３に形成した溝５
５と、薄肉部分５４の下面に形成した溝５６とからな
り、溝５５及び５６は、セル積層方向視において重複す
る状態で形成してある。シール材６は耐熱性及び電気絶
縁性を有する。

【００３１】各セル保持部材５には、前記切り込み部５
１に臨み、且つ、セルＣの積層方向に貫通する孔５２が
形成されている。従って、上述のように、セルＣの両側
の載置端縁部夫々を一対のセル保持部材５夫々の切り込
み部５１に載置した状態のものを積み重ねることによ
り、セル保持部材５夫々の孔５２がセルＣの積層方向に
一連に連なった通路が二つ形成され、一方の通路を酸素
含有ガス流路ｓ（セル内流路ｘ）の入口ｓｉ夫々に連通
する酸素含有ガス供給部Ｋｓとして使用し、他方の通路
を酸素含有ガス流路ｓ（セル内流路ｘ）の出口ｓｏ夫々
に連通する酸素含有ガス排出部Ｈｓとして使用する。
尚、積層方向に隣接するセル保持部材５の間にも、図１
中において、破線部にて示すように、前記シール材６を
充填して、両方のガス通路Ｋｓ，Ｈｓと外部との気密性
を確保している。

【００３２】隣接するセルＣ間、即ち、セル間流路ｙに
は、気体の通流を許容する柔軟性導電材７を充填し、隣
接するセルＣを導電状態に接続している。柔軟性導電材
７は、耐熱性、耐還元性に優れたＮｉのフェルト状材、
その他適当なものから成る。

【００３３】上述のように複数のセルＣを上下方向に積
み重ねて形成した積層構造物の積層方向（この例では、
上下方向）の両端部夫々に、一対の集電板保持部材８，
１９を配置し、その両側の集電板保持部材８，１９の間
に、端子棒９を固着した集電板１０を柔軟性導電材７に
接触させた状態で設けて、両方の端子棒９から出力電力
を取り出している。

【００３４】そして、上側の集電板保持部材８には、セ
ルＣの積層方向視における形状がセル保持部材５の孔５
２と同じ形状の孔８１のみを形成し、セル保持部材５の
切り込み部５１に相当するものは形成していない。セル
集積体ＮＣの底面部を構成する下側の集電板保持部材１
９に、前記酸素含有ガス供給部Ｋｓの酸素含有ガス流入
口ｓｋ、及び、前記酸素含有ガス排出部Ｈｓの酸素含有
ガス排出口ｓｈが、外方つまり下方に向かう開口状態で
設けられている。このガス流入口ｓｋ及びガス排出口ｓ
ｈは集電板保持部材１９を上下に貫通する孔として形成
される。

【００３５】図４〜図５に示すように、上述のように組
み上げたセル積層体ＮＣが、基台１１上に載置され、こ
れによって、セル集積体ＮＣの積層方向における一端部
（この例では、底面部）を構成するセル端部部材として
の下側の集電板保持部材１９が、前記一端部（底面部）
に対向する対向部材としての基台１１に密接状態で配置
されることになる。さらに、セル集積体ＮＣを内装する
状態で角筒状体１２が基台１１上に取り付けられ、又、
角筒状体１２の上に蓋体１３が取り付けられている。蓋
体１３にて、角筒状体１２の上部開口、酸素含有ガス供
給部Ｋｓ及び酸素含有ガス排出部Ｈｓ夫々の上部開口を
閉塞している。尚、上側の端子棒９は、蓋体１３を気密
状態で貫通させることにより、箱状体Ｂの外部に突出さ
せてあり、下側の端子棒９は、基台１１を気密状態で貫
通させることにより、箱状体Ｂの外部に突出させてあ
る。

【００３６】つまり、セル集積体ＮＣが、基台１１、角
筒状体１２及び蓋体１３からなる側壁により形成される
箱状体Ｂの内部に設置され、且つ、その箱状体Ｂの側壁
のうちの一側壁（底部壁）が基台１１を構成している。
又、前記箱状体Ｂの内部に、前記セル集積体ＮＣの周囲
を囲む断熱体２０が設けられている。断熱体２０は、耐
熱性に優れ電気絶縁性を備えた材質、例えば、セラミッ
ク材から成る。

【００３７】セル集積体ＮＣにおけるセルＣのセル間流
路ｙが開いた側面（以下、開放側面と称する）は、箱状
体Ｂの内部に臨む状態であり、セル間流路ｙが箱状体Ｂ
の内部に対して開いている。そこで、平面視において箱
状体Ｂ内の対称の位置に配置した一対の隔壁体１４を、
積層状態の各セル保持部材５及び集電板保持部材８，１
９の外側面５Ｓ，８Ｓ，１９Ｓと、箱状体Ｂの内面、即
ち基台１１の内面と角筒状体１２の内面と蓋１３の内面
とに接続する状態で設けて、箱状体Ｂの内部を二つに区
画し、その二つの区画部分のうちのセル集積体ＮＣの一
対の開放側面のうちの一方の開放側面が臨む方を、前記
燃料ガス流路ｆ（セル間流路ｙ）の入口ｆｉ夫々に連通
する燃料ガス供給部Ｋｆとして使用し、他方の開放側面
が臨む区画部分を燃料ガス流路ｆ（セル間流路ｙ）の出
口ｆｏ夫々に連通する燃料ガス排出部Ｈｆとして使用す
る。

【００３８】前記基台１１の下部側には、前記酸素含有
ガス流入口ｓｋ、酸素含有ガス排出口ｓｈ、前記燃料ガ
ス流入口ｆｋ、及び、前記燃料ガス排出口ｆｈの夫々と
連通する複数の外部流路として、酸素含有ガス供給管１
５、酸素含有ガス排出管１６、燃料ガス供給管１７、及
び燃料ガス排出管１８の夫々が連設されている。そし
て、これら複数の外部流路１５，１６，１７，１８の夫
々が接続される複数の連通孔１１ｂが、前記複数のガス
流入口及びガス排出口ｓｋ，ｓｈ，ｆｋ，ｆｈの夫々に
対応するように位置させて、基台１１に形成されてい
る。

【００３９】前記酸素含有ガス流入口ｓｋ、及び、前記
酸素含有ガス排出口ｓｈの夫々と、それに対応する前記
連通孔１１ｂとの連通箇所夫々の周囲をガス漏れ防止の
ためにシールするシール材２２が、前記集電板保持部材
１９と前記基台１１との間に設けられている。具体的に
は、シール材２２を保持するための凹溝１１ａが、前記
基台１１の上面側つまりセル集積体側面に設けられる一
方、前記基台１１の上面側の凹溝１１ａの全体に亘って
挿入自在な凸縁１９ａが、集電板保持部材１９の下面側
つまり基台側面に設けられ、この凹溝１１ａと凸縁１９
ａとの間にシール材２２が充填されている。

【００４０】又、燃料ガス供給部Ｋｆの燃料ガス流入口
ｆｋ、及び、燃料ガス排出部Ｋｈの燃料ガス排出口ｆｈ
が、対応する区画部分の下部開口を利用して形成される
とともに、その燃料ガス流入口ｆｋ及び燃料ガス排出口
ｆｈと、これに対応する基台１１側の各連通孔１１ｂと
が、前記箱状体Ｂ内の流路ｒを介して連通している。つ
まり、角筒状体１２の下部開口と基台１１側の各連通孔
１１ｂとの連絡部分が、角筒状体１２が基台１１上に載
置されて横外側方に閉塞状態となって上記流路ｒに対応
する。

【００４１】〔第１別実施例〕図８ないし図１１に基づ
いて、本発明の第１別実施例を説明する。セルＣは、上
述の実施例と同様に構成してあるので、説明を省略す
る。上述の実施例と同様に、セルＣの両側の載置端縁部
夫々を両側のセル保持部材５夫々の切り込み部５１に載
置して複数個のセルＣを積層状態に並置し、隣接セル間
に燃料ガス流路ｆ（セル間流路ｙ）を備えたセル集積体
ＮＣを形成するものであるが、下記の点で前記実施例と
異なる。

【００４２】両側のセル保持部材５のうちの一方に、セ
ル間流路ｙと孔５２とを連通する接続通路５７を形成し
てある。この接続通路５７は、セル保持部材５の薄肉部
分５４の中間部に間隙を設けることにより形成してあ
る。又、上側の一対の集電板保持部材８のうち、接続通
路５７を形成したセル保持部材５と同じ側の集電板保持
部材８には、セル間流路ｙと孔８１とを連通する接続通
路８２を形成してある。尚、接続通路５７を形成したセ
ル保持部材５側においては、積層方向に隣接するセル保
持部材５の間にのみシール材６を充填する。

【００４３】両側のセル保持部材５のうちの一方に形成
された接続通路５７により、燃料ガス流路ｆ（セル間流
路ｙ）は開かれている。即ち、酸素含有ガス流路（セル
内流路ｘ）が、セルＣにおける一対のセル保持部材５が
配置される端面において開けられ、一対のセル保持部材
５が配置されていない端面において閉じられている点で
は前記実施例と同じであるが、燃料ガス流路ｆが、セル
Ｃのセル内流路ｘが閉じた両端面側において開けられ
（この開口が入口ｆｉになる）、又、セルＣのセル内流
路ｘが開いた両端面の一方側において開けられ（この開
口が出口ｆｏになる）、セル内流路ｘが開いた両端面の
他方側において閉じている点で、前記実施例と異なる。

【００４４】そして、接続通路５７を形成した方のセル
保持部材５の孔５２夫々がセルＣの積層方向に一連に連
なった通路を、酸素含有ガス排出部Ｈｓ及び燃料ガス排
出部Ｈｆとして共用する共用ガス通路Ｚとして使用す
る。以上が、セル集積体ＮＣを形成するための積層構造
において、上述の実施例と構成が異なる点である。

【００４５】図９〜図１１に示すように、上述のように
組み上げたセル積層体ＮＣが、前記基台１１上に載置さ
れ、さらに、セル集積体ＮＣを内装する状態で角筒状体
１２が基台１１上に取り付けられ、又、角筒状体１２の
上に蓋体１３が取り付けられている。蓋体１３にて、角
筒状体１２の上部開口、酸素含有ガス供給部Ｋｓ及び共
用ガス通路Ｚ夫々の上部開口を閉塞している。尚、上側
の端子棒９は、蓋体１３を気密状態で貫通させることに
より、箱状体Ｂの外部に突出させてあり、下側の端子棒
９は、基台１１を気密状態で貫通させることにより、箱
状体Ｂの外部に突出させてある。

【００４６】セル集積体ＮＣにおけるセルＣのセル内流
路ｘが閉じた両側面（以下、開放側面と称する）は、箱
状体Ｂの内部に臨む状態となり、燃料ガス流路ｆ（セル
間流路ｙ）の各入口ｆｉは、箱状体Ｂの内部に臨む状態
となる。そこで、箱状体Ｂの内部を燃料ガス供給部Ｋｆ
として使用する。従って、セル間流路用ガスとしての燃
料ガスは、燃料ガス供給部Ｋｆにより、両方の入口ｆｉ
からセル間流路ｙに供給され、セル間流路ｙを通流した
後、前記出口ｆｏ即ちセル保持部材５に形成した接続通
路５７を通じて、共用ガス通路Ｚに排出される。一方、
セル内流路用ガスとしての酸素含有ガスは、酸素含有ガ
ス供給部Ｋｓから、セル内流路ｘに供給され、セル内流
路ｘを通流した後、共用ガス通路Ｚに排出される。そし
て、共用ガス通路Ｚに排出された酸素含有ガス及び燃料
ガスを共用ガス通路Ｚにおいて燃焼させ、その燃焼熱に
よりセル集積体ＮＣを加熱する。

【００４７】セル集積体ＮＣの底面部を構成する下側の
集電板保持部材１９に、前記酸素含有ガス供給部Ｋｓの
酸素含有ガス流入口ｓｋ、前記酸素含有ガス排出部Ｈｓ
の酸素含有ガス排出口ｓｈ、及び、燃料ガス排出部Ｈｆ
の燃料ガス排出口ｆｈが、下方に向かう開口状態で設け
られている。この各ガス流入口ｓｋ及びガス排出口ｓ
ｈ，ｆｈは集電板保持部材１９を上下に貫通する孔とし
て形成され、酸素含有ガス排出口ｓｈと燃料ガス排出口
ｆｈとは同一の孔にて構成される。

【００４８】前記基台１１の下部側には、前記酸素含有
ガス流入口ｓｋ、前記燃料ガス流入口ｆｋ、酸素含有ガ
ス排出口ｓｈ、及び前記燃料ガス排出口ｆｈの夫々と連
通する複数の外部流路として、酸素含有ガス供給管１
５、燃料ガス供給管１７、及び燃焼ガス排出管２３の夫
々が連設されている。そして、これら複数の外部流路１
５，１７，２３の夫々が接続される複数の連通孔１１ｂ
が、前記複数のガス流入口及びガス排出口ｓｋ，ｓｈ，
ｆｋ，ｆｈの夫々に対応するように位置させて、基台１
１に形成されている。

【００４９】前記酸素含有ガス流入口ｓｋ、前記酸素含
有ガス排出口ｓｈ及び前記燃料ガス排出口ｆｈの夫々
と、それに対応する前記連通孔１１ｂとの連通箇所夫々
の周囲をガス漏れ防止のためにシールするシール材２２
が、前記集電板保持部材１９と前記基台１１との間に設
けられている。尚、具体的には、上記実施例と同様な構
造（図７参照）になっている。

【００５０】又、燃料ガス供給部Ｋｆの燃料ガス流入口
ｆｋが、箱状体Ｂの下部開口を利用して形成されるとと
もに、その燃料ガス流入口ｆｋと、これに対応する基台
１１側の連通孔１１ｂとが、前記箱状体Ｂ内の流路ｒを
介して連通している。つまり、角筒状体１２の下部開口
と基台１１側の各連通孔１１ｂとの連絡部分が、角筒状
体１２が基台１１上に載置されて横外側方に閉塞状態と
なって上記流路ｒに対応する。

【００５１】〔他の別実施例〕次に他の別実施例を列記
する。上記実施例では、流路構成部材である導電性セパ
レータ４を三層板状体の酸素極２に臨む側に配置してセ
ル内流路ｘとして酸素含有ガス流路ｓを形成したが、こ
れに代えて、導電性セパレータ４を三層板状体の燃料極
３に臨む側に燃料極３との間に、セル内流路ｘである燃
料ガス流路ｆを形成すべく付設するようにしてもよい。
そして、このように構成したセルＣの複数を、上記実施
例と同様に積層してセル集積体ＮＣを構成する。この場
合、隣接するセルＣ間のセル間流路ｙは、酸素含有ガス
流路ｓとなる。

【００５２】上記実施例では、セル集積体ＮＣにおける
セル積層方向を上下方向にしたが、これに限るものでは
ない。例えば、図４に示す燃料電池を横向きに９０度回
転させて、角筒状体１２を構成する４つの側壁のうちの
１つを箱状体Ｂの底部側に位置させて底部壁に構成する
とともに、角筒状体１２の残りの３つの側壁、基台１１
及び蓋体１３にて箱状体Ｂの横壁及び上壁を構成するよ
うに、セル積層方向を水平方向にしてもよい。この場合
には、セル集積体ＮＣの積層方向の一端部を構成するセ
ル端部部材が、箱状体Ｂの横壁（例えば、図４に示す燃
料電池を横向きに９０度回転させたときの基台１１）に
て構成される。

【００５３】上記実施例では、酸素含有ガス流入口ｓ
ｋ、酸素含有ガス排出口ｓｈ、燃料ガス流入口ｆｋ、及
び、燃料ガス排出口ｆｈのうちで、酸素含有ガス流入口
ｓｋと酸素含有ガス排出口ｓｈの２つをセル端部部材１
９に設けたもの、及び、酸素含有ガス流入口ｓｋと酸素
含有ガス排出口ｓｈと燃料ガス排出口ｆｈの３つをセル
端部部材１９に設けたものを例示したが、これに限るも
のではなく、例えば、上記各流入口・排出口ｓｋ，ｓ
ｈ，ｆｋ，ｆｈのうちの１つ、あるいは４つ全部をセル
端部部材１９に設ける等、種々の構成が可能である。

【００５４】上記実施例では、対向部材１１側に設ける
連通孔１１ｂを、セル端部部材１９に設ける酸素含有ガ
ス流入口ｓｋや酸素含有ガス排出口ｓｈ等と同一の口径
に形成したが、必ずしも同一の口径に形成する必要はな
く、位置が対応させて設けられていればよい。

【００５５】上記実施例では、シール材２２を、対向部
材１１のセル集積体側面に設けた凹溝１１ｂで保持する
ようにしたが、必ずしも凹溝で保持する必要はなく、例
えば、対向部材１１のセル端部部材１９との密接面つま
り載置面にシール材２２を塗布するようにしてもよい。
又、シール材保持用の凹溝を設ける場合も、対向部材１
１側ではなく、セル端部部材１９の対向部材側面に設け
てもよく、この場合、凸縁は対向部材１１のセル集積体
側面に設けることになる。尚、凸縁を設けずに、凹溝だ
けを設けるようにしてもよい。

【００５６】上記実施例では、セル集積体ＮＣを箱状体
Ｂの内部に設置したものを示したが、必ずしも箱状体Ｂ
の内部に設置する必要はなく、例えば、対向部材（基台
１１）上にセル集積体ＮＣを載置しただけで燃料電池が
構成されるようにすることもできる。この場合は、酸素
含有ガス流入口ｓｋ、酸素含有ガス排出口ｓｈ、燃料ガ
ス流入口ｆｋ、及び燃料ガス排出口ｆｈに対する各ガス
の供給・排出用の流路は、セル集積体ＮＣの内部におい
て、例えばセル保持部材５等を利用して形成される。

【００５７】上記実施例では、セル集積体ＮＣの周囲を
囲む断熱体２０を箱状体Ｂの内部に設けたものを示した
が、必ずしも断熱体２０を設ける必要はなく、単にガス
が通流する空間として形成するようにしてもよい。

【００５８】尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を
便利にするために符号を記すが、該記入により本発明は
添付図面の構成に限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】燃料電池のセル集積体の積層構造を示す分解斜
視図

【図２】燃料電池のセルの斜視図

【図３】燃料電池の横断平面図

【図４】第３図におけるイ−イ矢視図

【図５】第３図におけるロ−ロ矢視図

【図６】セル保持構造の要部を示す縦断面図

【図７】セル集積体の対向部材への載置部分の要部を示
す縦断面図

【図８】第１別実施例の燃料電池のセル集積体の積層構
造を示す分解斜視図

【図９】第１別実施例の燃料電池の横断平面図

【図１０】第９図におけるト−ト矢視図

【図１１】第９図におけるチ−チ矢視図

【図１２】従来の燃料電池の構造を示す縦断正面図

【図１３】従来の燃料電池における外部側とのガス流路
の要部を示す縦断面図

【符号の説明】

１板状電解質層２酸素極３燃料極ＣセルＮＣセル集積体ｓ酸素含有ガス流路ｓｉ入口Ｋｓ酸素含有ガス供給部ｓｋ酸素含有ガス流入口ｓｏ出口Ｈｓ酸素含有ガス排出部ｓｈ酸素含有ガス排出口ｆ燃料ガス流路ｆｉ入口Ｋｆ燃料ガス供給部ｆｋ燃料ガス流入口ｆｏ出口Ｈｆ燃料ガス排出部ｆｈ燃料ガス排出口１１対向部材１１ａ凹溝１１ｂ連通孔１５外部流路１６外部流路１７外部流路１８外部流路２３外部流路１９セル端部部材１９ａ凸縁２２シール材Ｂ箱状体１１一側壁ｒ流路２０断熱体

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、他方の面に燃料極（３）を備え、且つ、
前記酸素極（２）に臨む側に酸素含有ガス流路（ｓ）を
備え且つ前記燃料極（３）に臨む側に燃料ガス流路
（ｆ）を備えた燃料電池のセル（Ｃ）の複数が、積層状
態に並置されてセル集積体（ＮＣ）が形成され、前記酸素含有ガス流路（ｓ）の入口（ｓｉ）夫々に連通
する酸素含有ガス供給部（Ｋｓ）の酸素含有ガス流入口
（ｓｋ）と、前記酸素含有ガス流路（ｓ）の出口（ｓ
ｏ）夫々に連通する酸素含有ガス排出部（Ｈｓ）の酸素
含有ガス排出口（ｓｈ）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部（Ｋｓ）の
燃料ガス流入口（ｆｋ）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部（Ｈｆ）の
燃料ガス排出口（ｆｈ）とが、前記セル集積体（ＮＣ）
の積層方向における一端部側に設けられ、前記セル集積体（ＮＣ）の前記一端部に対向する対向部
材（１１）の外部側に、前記酸素含有ガス流入口（ｓ
ｋ）、前記酸素含有ガス排出口（ｓｈ）、前記燃料ガス
流入口（ｆｋ）、及び、前記燃料ガス排出口（ｆｈ）の
夫々と連通する複数の外部流路（１５，１６，１７，１
８，２３）が連設された燃料電池であって、前記酸素含有ガス流入口（ｓｋ）、前記酸素含有ガス排
出口（ｓｈ）、前記燃料ガス流入口（ｆｋ）、及び、前
記燃料ガス排出口（ｆｈ）のうちの少なくとも１つが、
前記セル集積体（ＮＣ）の前記一端部を構成するセル端
部部材（１９）に、外方に向かう開口状態で形成され、前記セル集積体（ＮＣ）の前記セル端部部材（１９）
が、前記対向部材（１１）に密接状態で配置され、前記複数の外部流路（１５，１６，１７，１８，２３）
の夫々が接続される複数の連通孔（１１ｂ）が、前記酸
素含有ガス流入口（ｓｋ）、前記酸素含有ガス排出口
（ｓｈ）、前記燃料ガス流入口（ｆｋ）、及び、前記燃
料ガス排出口（ｆｈ）の夫々に対応するように位置させ
て、前記対向部材（１１）に形成され、前記酸素含有ガス流入口（ｓｋ）、前記酸素含有ガス排
出口（ｓｈ）、前記燃料ガス流入口（ｆｋ）、及び、前
記燃料ガス排出口（ｆｈ）のうちの前記セル端部部材
（１９）に設けられたものと、それに対応する前記連通
孔（１１ｂ）との連通箇所の周囲をガス漏れ防止のため
にシールするシール材（２２）が、前記セル端部部材
（１９）と前記対向部材（１１）との間に設けられてい
る燃料電池。
【請求項２】前記シール材（２２）を保持するための
凹溝（１１ａ）が、前記対向部材（１１）のセル集積体
側面又は前記セル端部部材（１９）の対向部材側面に設
けられている請求項１記載の燃料電池。
【請求項３】前記対向部材（１１）のセル集積体側面
又は前記セル端部部材（１９）の対向部材側面に設けた
前記凹溝（１１ａ）の全体に亘って挿入自在な凸縁（１
９ａ）が、前記セル端部部材（１９）の対向部材側面又
は前記対向部材（１１）のセル集積体側面に設けられて
いる請求項２記載の燃料電池。
【請求項４】前記セル集積体（ＮＣ）が箱状体（Ｂ）
の内部に設置され、且つ、その箱状体（Ｂ）の側壁のう
ちの一側壁（１１）が前記対向部材（１１）を構成し、前記酸素含有ガス流入口（ｓｋ）、前記酸素含有ガス排
出口（ｓｈ）、前記燃料ガス流入口（ｆｋ）、及び、前
記燃料ガス排出口（ｆｈ）のうちの前記セル端部部材
（１９）に設けられていないものと、それに対応する前
記連通孔（１１ｂ）とが、前記箱状体（Ｂ）内の流路
（ｒ）を介して連通している請求項１、２又は３記載の
燃料電池。
【請求項５】前記箱状体（Ｂ）の内部に、前記セル集
積体（ＮＣ）の周囲を囲む断熱体（２０）が設けられて
いる請求項４記載の燃料電池。