WO2023017816A1 - 固体酸化物型燃料電池 - Google Patents

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WO2023017816A1
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solid oxide
oxide fuel
fuel cell
metal frame
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和弘 内山
直樹 内山
正剛 中林
靖之 内山
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株式会社アツミテック
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Definitions

  • the present invention relates to solid oxide fuel cells.
  • a solid oxide fuel cell is a fuel cell in which a cell is constructed by sandwiching an electrolyte ceramic between an anode layer and a cathode layer from both sides.
  • the operating temperature of SOFC is high, and it is necessary to heat the internal structure (cells, etc.) to nearly 700 degrees to start power generation.
  • An object of the present invention is to provide a solid oxide fuel cell that has high heating efficiency and can raise the temperature of the internal structure to a target temperature (operating temperature) in a short period of time with a small amount of energy.
  • the solid oxide fuel cell includes an electrode unit including an electrolyte ceramic, an anode electrode and a cathode electrode sandwiching the electrolyte ceramic from both sides; is placed around the electrode part so as to sandwich from both sides, and is electrically connected to a metal frame that is physically in contact with the anode electrode and the cathode electrode, and is electrically connected to the metal frame for supplying high-frequency power to the metal frame and a feed port, wherein the thickness of the electrode portion is configured to decrease in a predetermined concentrated heating area.
  • Another aspect of the present invention is a solid oxide fuel cell, the solid oxide fuel cell comprising an electrode unit comprising an electrolyte ceramic, an anode electrode and a cathode electrode sandwiching the electrolyte ceramic from both sides; is placed around the electrode part so as to sandwich from both sides, and is electrically connected to a metal frame that is physically in contact with the anode electrode and the cathode electrode, and is electrically connected to the metal frame for supplying high-frequency power to the metal frame and a feed port, wherein the anode electrode and the cathode electrode have a mesh structure, and the mesh density of the mesh structure in the predetermined concentrated heating area is higher than the mesh density of the mesh structure in areas other than the concentrated heating area. is configured to be
  • FIG. 1 is an explanatory diagram showing the configuration of a solid oxide fuel cell according to the first embodiment of the invention.
  • FIG. 2 is a perspective view of essential parts of the solid oxide fuel cell according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing an example of the solid oxide fuel cell according to the first embodiment (an example in which the central portion of the electrode portion is a concentrated heating region).
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing another example of the solid oxide fuel cell according to the first embodiment (an example in which the outer portion of the electrode portion is a concentrated heating region).
  • FIG. 5 is a schematic diagram showing an example of the solid oxide fuel cell according to the second embodiment (an example in which the central portion of the electrode portion is the concentrated heating region).
  • FIG. 6 is a schematic diagram showing another example of the solid oxide fuel cell according to the second embodiment (an example in which the outer portion of the electrode portion is a concentrated heating region).
  • FIG. 7 is an explanatory diagram showing the configuration of a solid oxide fuel cell according to the third embodiment of the invention.
  • FIG. 8 is an explanatory diagram showing the configuration of a solid oxide fuel cell according to the fourth embodiment of the invention.
  • FIG. 9 is an explanatory diagram showing the configuration of a solid oxide fuel cell according to the fifth embodiment of the invention.
  • the solid oxide fuel cell of the present invention comprises an electrode unit comprising an electrolyte ceramic, and an anode electrode and a cathode electrode sandwiching the electrolyte ceramic from both sides; A metal frame in physical contact with the electrode and the cathode electrode, and a power supply port electrically connected to the metal frame for supplying high-frequency power to the metal frame, wherein the thickness of the electrode portion is It is configured to thin in a predetermined concentrated heating area.
  • the high frequency is directly supplied to the electrode portion through the metal frame, and the electrode portion is heated by the supplied high frequency.
  • the heating efficiency is high, and the temperature of the internal structure reaches the target temperature ( operating temperature).
  • the electric field can be concentrated in the thinned region (concentrated heating region) to heat intensively.
  • the central portion of the electrode portion can be heated intensively to a high temperature.
  • the thickness of the outer portion of the electrode portion is reduced (a heating concentration area is provided in the outer portion of the electrode portion)
  • the outer portion of the electrode portion can be heated intensively to a high temperature.
  • the thickness of the electrode portion may be adjusted by changing the thickness of any one of the electrolyte ceramic, the anode electrode, and the cathode electrode, or the thickness of a plurality of materials.
  • the predetermined concentrated heating region may be a region preset as a region with low heating efficiency among the regions of the electrode portion.
  • the electrode portion can be uniformly heated.
  • the concentrated heating area can be set in advance based on the measurement result obtained by measuring the heating efficiency of the electrode portion in advance.
  • the anode electrode and the cathode electrode have a mesh structure, and the mesh density of the mesh structure in the predetermined concentrated heating area is the same as that of the mesh structure in the area other than the concentrated heating area. may be configured to be higher than the mesh density of
  • the mesh structure of the anode electrode and the cathode electrode has a high mesh density in a predetermined concentrated heating area
  • an electric field is applied to the area with a high mesh density (concentrated heating area).
  • the mesh density in the central portion of the electrode portion providing a heating concentration area in the central portion of the electrode portion
  • the mesh density of the outer portion of the electrode portion providing a heating concentrated area in the outer portion of the electrode portion
  • the mesh density of the region where the heating effect is low may be reduced.
  • the electrode portion can be uniformly heated.
  • the high-frequency oscillator that generates high-frequency waves may include a power control section that controls the high-frequency power supplied to the power supply port according to the temperature of the electrode section.
  • the high-frequency power supplied to the power supply port is controlled according to the temperature of the electrode portion.
  • the electrode temperature rises less high-frequency power is required to be supplied to the feed port (compared to when the electrode temperature is low). Therefore, by decreasing the high-frequency power supplied to the power supply port as the temperature of the electrode portion rises, the total high-frequency power supplied can be reduced.
  • the solid oxide fuel cell of the present invention may include a pulse drive control section for pulse-driving a high-frequency oscillator that generates high-frequency waves on the time axis.
  • the high-frequency oscillator is controlled so as to be pulse-driven on the time axis (pulse drive control). Even if the high-frequency oscillator is pulse-driven (for example, on-off control), the temperature of the electrode part rises sufficiently by setting the duty ratio of the on-off control so that the temperature rise during the on-time exceeds the temperature drop during the off-time. can be made A high frequency is supplied to the power supply port when on-controlled, but is not supplied to the power supply port when off-controlled. Therefore, it is possible to reduce the total high-frequency power to be supplied. Moreover, even if the positions of the cells to be heated are biased, the temperature of the cells is diffused during the OFF time, and the temperatures of the cells can be made uniform. Moreover, the life of the high-frequency oscillator can be extended by reducing the continuous operation time of the high-frequency oscillator.
  • the solid oxide fuel cell of the present invention includes a switch circuit for switching the supply destination of high-frequency power supplied from a high-frequency oscillator to a power supply port to a power supply port of another solid oxide fuel cell, and a switch circuit.
  • a switch driving control unit for switching may be provided.
  • the switch drive control unit controls the switch circuit to switch the destination of the high frequency supplied from the high frequency oscillator to the power supply port to the power supply port of another solid oxide fuel cell.
  • the switch drive control may be changed according to the temperature difference between the electrode portions of the respective solid oxide fuel cells.
  • it may be varied according to the physical size ratio of each solid oxide fuel cell.
  • the solid oxide fuel cell of the present invention comprises an electrode unit comprising an electrolyte ceramic, and an anode electrode and a cathode electrode sandwiching the electrolyte ceramic from both sides; a metal frame in physical contact with the electrode and the cathode electrode; and a power supply port electrically connected to the metal frame for supplying high frequency power to the metal frame, the anode electrode and the cathode electrode comprising: It has a mesh structure, and the mesh density of the mesh structure in a predetermined concentrated heating area is configured to be higher than the mesh density of the mesh structure in areas other than the concentrated heating area.
  • the high frequency is directly supplied to the electrode portion through the metal frame, and the electrode portion is heated by the supplied high frequency.
  • the heating efficiency is high, and the temperature of the internal structure reaches the target temperature ( operating temperature).
  • the mesh structure of the anode electrode and the cathode electrode has a high mesh density in a predetermined concentrated heating area
  • the electric field is concentrated in the area (concentrated heating area) where the mesh density is increased. can be heated effectively.
  • the mesh density in the central portion of the electrode portion providing a heating concentration area in the central portion of the electrode portion
  • the mesh density of the outer portion of the electrode portion providing a heating concentrated area in the outer portion of the electrode portion
  • the predetermined concentrated heating region may be a region preset as a region with low heating efficiency among the regions of the electrode portion.
  • the electrode portion can be uniformly heated.
  • the concentrated heating area can be set in advance based on the measurement result obtained by measuring the heating efficiency of the electrode portion in advance.
  • the temperature of the internal structure can be raised to the target temperature (operating temperature) with high heating efficiency in a short time and with small energy.
  • a solid oxide fuel cell according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
  • solid oxide fuel cells used in electronic devices, electric vehicles, and the like will be exemplified.
  • FIG. 1 is an explanatory diagram showing the configuration of the solid oxide fuel cell according to the present embodiment
  • FIG. 2 is a perspective view of the essential parts of the solid oxide fuel cell according to the present embodiment.
  • a solid oxide fuel cell 100 includes a flat plate-like electrode portion 1 and an electrode portion 1 which are arranged so as to sandwich the electrode portion 1 from both sides (both upper and lower sides in FIG. 1).
  • a flat plate-like metal frame 2 is provided.
  • the metal frame 2 has an opening in the center (see FIG. 2).
  • the electrode section 1 is composed of a plate-like electrolyte ceramic 3 (dielectric), and an anode electrode 4 and a cathode electrode 5 sandwiching the electrolyte ceramic 3 from both sides (upper and lower sides in FIG. 1). It can also be said that the electrode portion 1 and the metal frame 2 form a cell unit 6 (cell configuration).
  • the metal frame 2 is in physical contact with the anode electrode 4 and the cathode electrode 5.
  • the upper metal frame 2 is in physical contact with the anode electrode 4 and the lower metal frame 2 is in physical contact with the cathode electrode 5 .
  • a power supply port 7 is electrically connected to the metal frame 2 .
  • a high-frequency oscillator 8 is electrically connected to the power supply port 7 , and high-frequency (for example, microwave) power is supplied from the power supply port 7 to the metal frame 2 .
  • the thickness of the electrode section 1 is configured to be thin in a predetermined concentrated heating region.
  • the concentrated heating region is a region preset as a region with low heating efficiency among the regions of the electrode section 1 .
  • a concentrated heating area is set in the central portion 9 of the electrode portion 1.
  • the thickness of the electrode portion 1 (the sum of the thicknesses of the anode electrode 4, the cathode electrode 5, and the electrolyte ceramic 3) is 550 ⁇ m at the thinnest position (center position of the central portion 9), and is the thinnest.
  • the thickness is 600 ⁇ m at the thickest position (the outermost position of the electrode portion 1).
  • the thickness of the electrode portion 1 is configured to be thin at the central portion 9 (concentrated heating region).
  • the thickness of the anode electrode 4 at the thinnest position in the central portion 9 of the electrode portion 1 is 426 ⁇ m, and is thinner than the outermost end of the electrode portion 1 (the thickness of the anode electrode 4 is 476 ⁇ m). It is configured.
  • the thicknesses of the cathode electrode 5 and the electrolyte ceramic are constant (the thickness of the cathode electrode 5 is 120 ⁇ m, and the thickness of the electrolyte ceramic is 4 ⁇ m).
  • a concentrated heating area is set in the outer portion 10 of the electrode portion 1 .
  • the thickness of the electrode portion 1 (the sum of the thicknesses of the anode electrode 4, the cathode electrode 5, and the electrolyte ceramic 3) is 550 ⁇ m at the thinnest position (the outermost position of the outer portion 10). , 600 ⁇ m at the thickest position (center position of the electrode portion 1).
  • the thickness of the electrode portion 1 is configured to be thin in the outer portion 10 (concentrated heating area).
  • the thickness of the anode electrode 4 at the thinnest position of the outer portion 10 of the electrode portion 1 is 426 ⁇ m, which is thinner than the center of the electrode portion 1 (the thickness of the anode electrode 4 is 476 ⁇ m). ing.
  • the thicknesses of the cathode electrode 5 and the electrolyte ceramic are constant (the thickness of the cathode electrode 5 is 120 ⁇ m, and the thickness of the electrolyte ceramic is 4 ⁇ m).
  • the sizes of the anode electrode 4 and the cathode electrode 5 are set larger than the size of the electrolyte ceramic 3 .
  • the size of the anode electrode 4 and the cathode electrode 5 is 50.4 mm long and 23.7 mm wide, and the size of the electrolyte ceramic 3 is 49.6 mm long and 19.8 mm wide.
  • the size of the metal frame 2 is set larger than the size of the anode electrode 4 and the cathode electrode 5, and the size of the opening of the metal frame 2 is set smaller than the sizes of the anode electrode 4 and the cathode electrode 5.
  • the size of the metal frame 2 is 65 mm long and 41 mm wide, and the size of the opening of the metal frame 2 is 48 mm long and 18 mm wide.
  • the sizes of the anode electrode 4, the electrolyte ceramic 3, and the cathode electrode 5 are not limited to those described above.
  • the size of the anode electrode 4 is 53.5 mm long and 23.5 mm wide
  • the size of the electrolytic ceramic 3 is 53.5 mm long and 23.5 mm wide
  • the size of the cathode electrode 5 is 50 mm long and 50 mm wide.
  • the width may be 20 mm.
  • Examples of the material of the anode electrode 4 include NiO (nickel oxide), and examples of the material of the cathode electrode 5 include LSCF (lanthanum-strontium-cobalt-iron) and LSM (lanthanum-strontium-manganese). is used.
  • LSCF lanthanum-strontium-cobalt-iron
  • LSM lanthanum-strontium-manganese
  • YSZ yttria-stabilized zirconia
  • GDC gadolinium-doped ceria
  • SUS stainless steel
  • the metal frame 2 A high frequency is directly supplied to the electrode portion 1, and the electrode portion 1 is heated by the supplied high frequency.
  • the heating efficiency is high, and the temperature of the internal structure reaches the target temperature in a short time and with small energy. (operating temperature).
  • the thickness of the electrode portion 1 is reduced in a predetermined concentrated heating area, the electric field can be concentrated in the thinned area (concentrated heating area) to heat intensively. can be done.
  • the central portion 9 of the electrode portion 1 is reduced (a heating concentration area is provided in the central portion 9 of the electrode portion 1)
  • the central portion 9 of the electrode portion 1 is intensively heated to a high temperature. becomes possible.
  • the thickness of the outer portion 10 of the electrode portion 1 is reduced (a heating concentrated area is provided in the outer portion 10 of the electrode portion)
  • the outer portion 10 of the electrode portion 1 can be heated intensively to a high temperature. be possible.
  • the thickness of the electrode portion 1 may be adjusted by changing the thickness of any one of the electrolyte ceramic 3, the anode electrode 4, and the cathode electrode 5, or a plurality of materials.
  • the electrode section 1 can be uniformly heated.
  • the concentrated heating area can be set in advance based on the measurement results obtained by measuring the heating efficiency of the electrode section 1 in advance.
  • the anode electrode 4 and the cathode electrode 5 have a mesh structure, and the mesh density of the mesh structure in the concentrated heating area is the same as the mesh density in the areas other than the concentrated heating area. It is configured to be higher than the mesh density of the structure.
  • a concentrated heating area is set in the central portion 9 of the electrode portion 1.
  • the mesh density of the mesh structure of the anode electrode 4 and the cathode electrode 5 in the central portion 9 of the electrode portion 1 is 30 m/s, and the outermost end of the electrode portion 1 (the mesh of the anode electrode 4 and the cathode electrode 5
  • the mesh density is configured to be higher than the mesh density of the structure (20 m/s).
  • a concentrated heating area is set in the outer portion 10 of the electrode portion 1 .
  • the mesh density of the mesh structure of the anode electrode 4 and the cathode electrode 5 in the outer portion 10 of the electrode portion 1 is 30 m/s
  • the center of the electrode portion 1 (the mesh structure of the anode electrode 4 and the cathode electrode 5 is The mesh density is configured to be higher than the mesh density (20 m/s).
  • the mesh structure of the anode electrode 4 and the cathode electrode 5 is configured to have a high mesh density in a predetermined concentrated heating area.
  • An electric field can be collected to provide concentrated heating.
  • the central portion 9 of the electrode portion 1 provides a heating concentration area in the central portion 9 of the electrode portion 1.
  • the central portion 9 of the electrode portion 1 is heated intensively to a high temperature. becomes possible.
  • the mesh density of the outer portion 10 of the electrode portion 1 is increased (a heating concentration area is provided in the outer portion 10 of the electrode portion 1), the outer portion 10 of the electrode portion 1 is heated intensively to a high temperature. becomes possible.
  • the electrode section 1 can be uniformly heated.
  • the concentrated heating area can be set in advance based on the measurement results obtained by measuring the heating efficiency of the electrode section 1 in advance.
  • the first embodiment and the second embodiment may be combined. That is, the thickness of the electrode part 1 is configured to be thin in a predetermined concentrated heating region, the anode electrode 4 and the cathode electrode 5 are configured to have a mesh structure, and the mesh density of the mesh structure in the concentrated heating region is , the mesh density may be higher than that of the mesh structure in the area other than the concentrated heating area.
  • FIG. 7 is an explanatory diagram showing the configuration of the solid oxide fuel cell according to this embodiment.
  • a plurality of cell units 6 are arranged in series and electrically connected to each other.
  • a gas separator S is arranged between the cell units 6 .
  • the separator S is made of, for example, mica. Note that even when the separator S is provided between the cell units 6, the metal frame 2 of the cell unit 6 and the metal frame 2 of the cell unit 6 are connected through the connection portion C. They are electrically connected to each other (see FIG. 7).
  • the material of the connection portion C for example, the same material (metal) as that of the metal frame 2 can be used.
  • the solid oxide fuel cell 300 of the present embodiment it can be said that a plurality of cell units 6 are stacked (stacked) to form one stack unit 11 (stack configuration).
  • the power supply port 7 is electrically connected to the outermost metal frame 2 (the uppermost side and the lowermost side in FIG. 7) among the metal frames 2 of the plurality of cell units 6, and is the outermost metal frame 2. High-frequency power is supplied from the power supply port 7 to the metal frame 2 .
  • the solid oxide fuel cell 300 of the present embodiment includes a temperature sensor 12 that measures the temperature of the electrode section 1, and supplies power to the power supply port 7 according to the temperature of the electrode section 1.
  • a power control unit 13 for controlling high-frequency power is provided. For example, even when the electrode unit 1 is heated up to 700 degrees, the required high-frequency power differs between the case of heating from room temperature (25 degrees) and the case of heating from 400 degrees. Therefore, the temperature of the electrode section 1 is measured by the temperature sensor 12, and the output power of the high frequency oscillator 8 is controlled by the power control section 13 according to the measured temperature. For example, when the temperature of the electrode part 1 is low, the output power of the high frequency oscillator 8 is increased, and when the temperature of the electrode part 1 is high, the output power of the high frequency oscillator 8 is decreased.
  • the high-frequency power supplied to the power supply port 7 is controlled according to the temperature of the electrode section 1 .
  • the temperature of the electrode section 1 rises, less high-frequency power is required to be supplied to the feeding port 7 (compared to when the temperature of the electrode section 1 is low). Therefore, by decreasing the high-frequency power supplied to the power supply port 7 as the temperature of the electrode portion 1 increases, the total high-frequency power to be supplied can be reduced. As a result, the solid oxide fuel cell 300 can be started efficiently and at high speed with the minimum necessary power.
  • a plurality of electrode portions 1 arranged in series are electrically connected via the metal frame 2 and the connection portion C, and these electrode portions 1 are capacitors in an electric circuit.
  • FIG. 8 is an explanatory diagram showing the configuration of the solid oxide fuel cell according to this embodiment.
  • the solid oxide fuel cell 400 of the present embodiment includes a pulse drive controller 14 that pulse-drives the high-frequency oscillator 8 on the time axis.
  • the pulse drive control unit 14 controls the high-frequency oscillator 8 on and off in a constant time cycle (eg, 60-second cycle).
  • the high-frequency oscillator 8 is controlled (pulse drive control) so as to be pulse-driven on the time axis. Even if the high-frequency oscillator 8 is pulse-driven (for example, on-off control), the temperature of the electrode section 1 is sufficiently high if the duty ratio of the on-off control is set so that the temperature rise during the on-time exceeds the temperature drop during the off-time. can be raised to A high frequency is supplied to the power supply port 7 when on-controlled, but is not supplied to the power supply port 7 when off-controlled. Therefore, it is possible to reduce the total high-frequency power to be supplied.
  • pulse drive control for example, on-off control
  • the temperature of the cells is diffused during the OFF time, and the temperatures of the cells can be made uniform. Moreover, since the continuous operation time of the high frequency oscillator 8 is reduced, the life of the high frequency oscillator 8 can be extended.
  • FIG. 9 is an explanatory diagram showing the configuration of the solid oxide fuel cell according to this embodiment.
  • the solid oxide fuel cell 500 of this embodiment includes a plurality of (two in the example of FIG. 9) stack units 11 as high-frequency power supply destinations.
  • the solid oxide fuel cell 500 according to the present embodiment includes a switch circuit 15 that switches the destination of high-frequency waves, and a switch drive controller 16 that switches the switch circuit 15 .
  • the switch drive control unit 16 controls the switch circuit 15 so as to switch the high-frequency supply destination at a constant time cycle (eg, 60-second cycle). For example, in the example of FIG. 9, high-frequency power is supplied from the high-frequency oscillator 8 to the feed port 7 of one stack unit 11 (upper stack unit 11 in FIG. 9) for a certain period of time (for example, 60 seconds). Then, for the next fixed time (for example, 60 seconds), high-frequency power is supplied from the high-frequency oscillator 8 to the power supply port 7 of the other stack unit 11 (the lower stack unit 11 in FIG. 9). Thus, the switch circuit 15 is controlled.
  • a constant time cycle eg, 60-second cycle
  • the switch drive control unit 16 controls the switch circuit 15 to determine the destination of the high frequency supplied from the high frequency oscillator 8 to the power supply port 7. 11) is switched to the power supply port 7.
  • the switch drive control may be changed according to the temperature difference between the electrode sections 1 of the solid oxide fuel cells (stack units 11).
  • it may be varied according to the physical size ratio of each solid oxide fuel cell (stack unit 11).
  • the solid oxide fuel cell according to the present invention has the effect of being able to raise the temperature of the internal structure to the target temperature (operating temperature) with high heating efficiency in a short time and with small energy. , electronic devices and electric vehicles.

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Abstract

固体酸化物型燃料電池（１００）は、電解質セラミック（３）と、電解質セラミック（３）を両側から挟むアノード電極（４）およびカソード電極（５）とを備える電極部（１）と、電極部（１）を両側から挟むように電極部（１）の周囲に配置され、アノード電極（４）およびカソード電極（５）にそれぞれ物理的に接触する金属枠（２）と、金属枠（２）に電気的に接続され、金属枠（２）に高周波の電力を給電するための給電ポート（７）を備える。電極部（１）の厚さは、所定の集中加熱領域において薄くなるように構成されている。

Description

固体酸化物型燃料電池
　本発明は、固体酸化物型燃料電池に関する。
　固体酸化物型燃料電池（ＳＯＦＣ：Solid Oxide Fuel Cell）は、電解質セラミックをアノード層とカソード層とで両側から挟むことによってセルが構成された燃料電池である。ＳＯＦＣは作動温度が高く、発電を開始させるためには内部構造物（セルなど）を７００度近くまで加熱する必要がある。
　従来、このＳＯＦＣを加熱する方法として、ガスバーナーなどを用いて外部構造物（筐体など）を加熱する加熱方法が知られている。しかし、このガスバーナーを用いた加熱方法では、外部構造物に加えられた熱を用いて内部構造物を間接的に温めているため、加熱効率が低く、内部構造物が目標温度（作動温度）に達するまでに、長い時間と大きなエネルギーを要する。また、ガスバーナーを用いた加熱方法では、ＮＯｘ（窒素酸化物）などのエミッションが発生してしまう。
　そこで従来、ＳＯＦＣの発電体（セル）にマイクロ波を照射して加熱する方法が提案されている（例えば、特開２０１１－１６５５１６号公報参照）。このマイクロ波を用いた加熱方法によれば、ＮＯｘ（窒素酸化物）などのエミッションの発生が抑制される。
　しかしながら、従来のマイクロ波を用いた加熱方法でも、十分に高い加熱効率が得られず、内部構造物が目標温度（作動温度）に達するまでに、依然として長い時間と大きなエネルギーを要する。
　本発明は、上記背景の下でなされたものである。本発明の目的は、加熱効率の高く、短時間かつ小さいエネルギーで内部構造物の温度を目標温度（作動温度）まで上げることのできる固体酸化物型燃料電池を提供することにある。
　本発明の一の態様は、固体酸化物型燃料電池であり、この固体酸化物型燃料電池は、電解質セラミックと、電解質セラミックを両側から挟むアノード電極およびカソード電極とを備える電極部と、電極部を両側から挟むように電極部の周囲に配置され、アノード電極およびカソード電極に物理的に接触している金属枠と、金属枠に電気的に接続され、金属枠に高周波の電力を給電するための給電ポートと、を備え、電極部の厚さは、所定の集中加熱領域において薄くなるように構成されている。
　本発明の別の態様は、固体酸化物型燃料電池であり、この固体酸化物型燃料電池は、電解質セラミックと、電解質セラミックを両側から挟むアノード電極およびカソード電極とを備える電極部と、電極部を両側から挟むように電極部の周囲に配置され、アノード電極およびカソード電極に物理的に接触している金属枠と、金属枠に電気的に接続され、金属枠に高周波の電力を給電するための給電ポートと、を備え、アノード電極およびカソード電極は、メッシュ構造を有しており、所定の集中加熱領域におけるメッシュ構造のメッシュ密度は、集中加熱領域以外の領域のメッシュ構造のメッシュ密度より高くなるように構成されている。
　以下に説明するように、本発明には他の態様が存在する。したがって、この発明の開示は、本発明の一部の態様の提供を意図しており、ここで記述され請求される発明の範囲を制限することは意図していない。
図１は、本発明の第１の実施の形態における固体酸化物型燃料電池の構成を示す説明図である。 図２は、本発明の第１の実施の形態における固体酸化物型燃料電池の要部の斜視図である。 図３は、第１の実施の形態の固体酸化物型燃料電池の一例（電極部の中心部が集中加熱領域である例）を示す模式図である。 図４は、第１の実施の形態の固体酸化物型燃料電池の他の例（電極部の外側部が集中加熱領域である例）を示す模式図である。 図５は、第２の実施の形態の固体酸化物型燃料電池の一例（電極部の中心部が集中加熱領域である例）を示す模式図である。 図６は、第２の実施の形態の固体酸化物型燃料電池の他の例（電極部の外側部が集中加熱領域である例）を示す模式図である。 図７は、本発明の第３の実施の形態における固体酸化物型燃料電池の構成を示す説明図である。 図８は、本発明の第４の実施の形態における固体酸化物型燃料電池の構成を示す説明図である。 図９は、本発明の第５の実施の形態における固体酸化物型燃料電池の構成を示す説明図である。
　以下に本発明の詳細な説明を述べる。ただし、以下の詳細な説明と添付の図面は発明を限定するものではない。
　本発明の固体酸化物型燃料電池は、電解質セラミックと、電解質セラミックを両側から挟むアノード電極およびカソード電極とを備える電極部と、電極部を両側から挟むように電極部の周囲に配置され、アノード電極およびカソード電極に物理的に接触している金属枠と、金属枠に電気的に接続され、金属枠に高周波の電力を給電するための給電ポートと、を備え、電極部の厚さは、所定の集中加熱領域において薄くなるように構成されている。
　この構成によれば、電極部の周囲に配置された金属枠に給電ポートから給電を行うと、金属枠を通じて高周波が直接電極部へ供給され、供給された高周波によって電極部が加熱される。この場合、内部構造物（電極部）に加えられた高周波を用いて内部構造物を直接的に温めているため、加熱効率の高く、短時間かつ小さいエネルギーで内部構造物の温度を目標温度（作動温度）まで上げることができる。
　そのうえ、所定の集中加熱領域において、電極部の厚さが薄くなるように構成されているので、厚さが薄くされた領域（集中加熱領域）に電界を集めて、集中的に加熱することができる。例えば、電極部の中心部の厚さを薄くする（電極部の中心部に加熱集中領域を設ける）と、電極部の中心部を集中的に加熱して高温にすることが可能になる。また、電極部の外側部の厚さを薄くする（電極部の外側部に加熱集中領域を設ける）と、電極部の外側部を集中的に加熱して高温にすることが可能になる。電極部の厚さの調整は、電解質セラミックと、アノード電極と、カソード電極のいずれかの材料、もしくは複数の材料の厚みを変えても良い。
　また、本発明の固体酸化物型燃料電池では、所定の集中加熱領域は、電極部の領域のうち加熱効率が低い領域として予め設定された領域であってもよい。
　この構成によれば、例えば、電極部と金属枠の機械的構造と、給電する高周波の周波数などの条件により、部分的に加熱の効果が高い領域が生じる場合には、加熱の効果が低い領域の厚さを薄くすることで、電極部を均一に加熱することができる。集中加熱領域は、電極部の加熱効率を予め測定し、その測定結果に基づいて予め設定することができる。
　また、本発明の固体酸化物型燃料電池では、アノード電極およびカソード電極は、メッシュ構造を有しており、所定の集中加熱領域におけるメッシュ構造のメッシュ密度は、集中加熱領域以外の領域のメッシュ構造のメッシュ密度より高くなるように構成されてもよい。
　この構成によれば、所定の集中加熱領域において、アノード電極とカソード電極のメッシュ構造のメッシュ密度が高くなるように構成されているので、メッシュ密度が高くされた領域（集中加熱領域）に電界を集めて、集中的に加熱することができる。例えば、電極部の中心部のメッシュ密度を高くする（電極部の中心部に加熱集中領域を設ける）と、電極部の中心部を集中的に加熱して高温にすることが可能になる。また、電極部の外側部のメッシュ密度を高くする（電極部の外側部に加熱集中領域を設ける）と、電極部の外側部を集中的に加熱して高温にすることが可能になる。
　また、例えば、電極部と金属枠の機械的構造と、給電する高周波の周波数などの条件により、部分的に加熱の効果が高い領域が生じる場合には、加熱の効果が低い領域のメッシュ密度を高めることで、電極部を均一に加熱することができる。
　また、本発明の固体酸化物型燃料電池では、高周波を発生させる高周波発振器は、電極部の温度に応じて、給電ポートに供給する高周波の電力を制御する電力制御部を備えてもよい。
　この構成によれば、電極部の温度に応じて、給電ポートに供給する高周波の電力が制御される。電極部の温度が高くなると、給電ポートに供給する高周波の電力は（電極部の温度が低かったときに比べて）少なくて済む。したがって、電極部の温度が高くなるのに応じて給電ポートに供給する高周波の電力を小さくすることにより、トータルで供給する高周波の電力を削減することができる。
　また、本発明の固体酸化物型燃料電池は、高周波を発生させる高周波発振器を、時間軸でパルス駆動させるパルス駆動制御部を備えてもよい。
　この構成によれば、高周波発振器が、時間軸でパルス駆動するように制御（パルス駆動制御）される。高周波発振器をパルス駆動制御（例えば、オンオフ制御）しても、オン時間での温度上昇が、オフ時間での温度下降を上回るオンオフ制御のデューティー比に設定すれば、電極部の温度は十分に上昇させることができる。オン制御されているときには、給電ポートに高周波が供給されるが、オフ制御されているときには、給電ポートに高周波が供給されない。したがって、トータルで供給する高周波の電力を削減することができる。また、加熱されるセルの位置に偏りがある場合でも、オフ時間にセルの温度が拡散されて、セルの温度を均等にすることができる。また、高周波発振器の連続運転時間が減ることで、高周波発振器の寿命を延ばすことができる。
　また、本発明の固体酸化物型燃料電池は、高周波発振器から給電ポートに供給される高周波の電力の供給先を、他の固体酸化物型燃料電池の給電ポートに切り替えるスイッチ回路と、スイッチ回路を切り替えるスイッチ駆動制御部を備えてもよい。
　この構成によれば、高周波発振器から給電ポートに供給される高周波の供給先を、スイッチ駆動制御部によりスイッチ回路を制御し、他の固体酸化物型燃料電池の給電ポートに切り替える。これにより、１つの高周波発振器から複数の固体酸化物型燃料電池の給電ポートに高周波を時間軸で連続して供給することが可能になる。例えば、スイッチ駆動制御のデューティー比は、それぞれの固体酸化物型燃料電池の電極部の温度差に応じて変動させてもよい。また、それぞれの固体酸化物型燃料電池の物理的な大きさの比率に応じて変動させてもよい。
　本発明の固体酸化物型燃料電池は、電解質セラミックと、電解質セラミックを両側から挟むアノード電極およびカソード電極とを備える電極部と、電極部を両側から挟むように電極部の周囲に配置され、アノード電極およびカソード電極に物理的に接触している金属枠と、金属枠に電気的に接続され、金属枠に高周波の電力を給電するための給電ポートと、を備え、アノード電極およびカソード電極は、メッシュ構造を有しており、所定の集中加熱領域におけるメッシュ構造のメッシュ密度は、集中加熱領域以外の領域のメッシュ構造のメッシュ密度より高くなるように構成されている。
　この構成によれば、電極部の周囲に配置された金属枠に給電ポートから給電を行うと、金属枠を通じて高周波が直接電極部へ供給され、供給された高周波によって電極部が加熱される。この場合、内部構造物（電極部）に加えられた高周波を用いて内部構造物を直接的に温めているため、加熱効率の高く、短時間かつ小さいエネルギーで内部構造物の温度を目標温度（作動温度）まで上げることができる。
　そのうえ、所定の集中加熱領域において、アノード電極とカソード電極のメッシュ構造のメッシュ密度が高くなるように構成されているので、メッシュ密度が高くされた領域（集中加熱領域）に電界を集めて、集中的に加熱することができる。例えば、電極部の中心部のメッシュ密度を高くする（電極部の中心部に加熱集中領域を設ける）と、電極部の中心部を集中的に加熱して高温にすることが可能になる。また、電極部の外側部のメッシュ密度を高くする（電極部の外側部に加熱集中領域を設ける）と、電極部の外側部を集中的に加熱して高温にすることが可能になる。
　本発明の固体酸化物型燃料電池では、所定の集中加熱領域は、電極部の領域のうち加熱効率が低い領域として予め設定された領域であってもよい。
　この構成によれば、例えば、電極部と金属枠の機械的構造と、給電する高周波の周波数などの条件により、部分的に加熱の効果が高い領域が生じる場合には、加熱の効果が低い領域のメッシュ密度を高めることで、電極部を均一に加熱することができる。集中加熱領域は、電極部の加熱効率を予め測定し、その測定結果に基づいて予め設定することができる。
　本発明によれば、加熱効率の高く、短時間かつ小さいエネルギーで内部構造物の温度を目標温度（作動温度）まで上げることができる。
　以下、本発明の実施の形態の固体酸化物型燃料電池について、図面を用いて説明する。本実施の形態では、電子機器や電気自動車などに用いられる固体酸化物型燃料電池の場合を例示する。
（第１の実施の形態）
　本発明の第１の実施の形態の固体酸化物型燃料電池の構成を、図面を参照して説明する。図１は、本実施の形態の固体酸化物型燃料電池の構成を示す説明図であり、図２は、本実施の形態の固体酸化物型燃料電池の要部の斜視図である。
　図１および図２に示すように、本実施の形態の固体酸化物型燃料電池１００は、平板状の電極部１と、電極部１を両側（図１における上下両側）から挟みこむように配置される平板状の金属枠２を備えている。金属枠２は、中央に開口部を有している（図２参照）。電極部１は、平板状の電解質セラミック３（誘電体）と、電解質セラミック３を両側（図１における上下両側）から挟むアノード電極４およびカソード電極５で構成されている。電極部１と金属枠２とでセルユニット６（セル構成）が構成されるともいえる。
　金属枠２は、アノード電極４およびカソード電極５に物理的に接触している。図１の例では、上側の金属枠２がアノード電極４に物理的に接触しており、下側の金属枠２がカソード電極５に物理的に接触している。金属枠２には、給電ポート７が電気的に接続されている。給電ポート７には、高周波発振器８が電気的に接続されており、給電ポート７から金属枠２に高周波（例えば、マイクロ波）の電力が給電される。
　本実施の形態の固体酸化物型燃料電池１００では、電極部１の厚さが、所定の集中加熱領域において薄くなるように構成されている。集中加熱領域は、電極部１の領域のうち加熱効率が低い領域として予め設定された領域である。
　例えば、図３の例では、電極部１の中心部９に、集中加熱領域が設定されている。この例では、電極部１の厚さ（アノード電極４、カソード電極５、電解質セラミック３の厚さを合計した値）は、最も薄い位置（中心部９の中央の位置）で５５０μｍであり、最も厚い位置（電極部１の最外端の位置）で６００μｍである。このように、電極部１の厚さが中心部９（集中加熱領域）において薄くなるように構成されている。より具体的には、電極部１の中心部９の最も薄い位置におけるアノード電極４の厚さは４２６μｍであり、電極部１の最外端（アノード電極４の厚さ４７６μｍ）より薄くなるように構成されている。なお、カソード電極５および電解質セラミックの厚さは一定（カソード電極５の厚さは１２０μｍ、電解質セラミックの厚さは４μｍ）である。
　また、図４の例では、電極部１の外側部１０に、集中加熱領域が設定されている。この例では、電極部１の厚さ（アノード電極４、カソード電極５、電解質セラミック３の厚さを合計した値）は、最も薄い位置（外側部１０の最外端の位置）で５５０μｍであり、最も厚い位置（電極部１の中央の位置）で６００μｍである。このように、電極部１の厚さが外側部１０（集中加熱領域）において薄くなるように構成されている。より具体的には、電極部１の外側部１０の最も薄い位置におけるアノード電極４の厚さは４２６μｍであり、電極部１の中心（アノード電極４の厚さ４７６μｍ）より薄くなるように構成されている。なお、カソード電極５および電解質セラミックの厚さは一定（カソード電極５の厚さは１２０μｍ、電解質セラミックの厚さは４μｍ）である。
　アノード電極４およびカソード電極５のサイズは、電解質セラミック３のサイズよりも大きく設定されている。例えば、アノード電極４およびカソード電極５のサイズは、縦５０．４ｍｍ、横２３．７ｍｍであり、電解質セラミック３のサイズは、縦４９．６ｍｍ、横１９．８ｍｍである。また、金属枠２のサイズは、アノード電極４およびカソード電極５のサイズより大きく設定されており、金属枠２の開口部のサイズは、アノード電極４およびカソード電極５のサイズより小さく設定されている。例えば、金属枠２のサイズは、縦６５ｍｍ、横４１ｍｍであり、金属枠２の開口部のサイズは、縦４８ｍｍ、横１８ｍｍである。
　なお、アノード電極４、電解質セラミック３、カソード電極５、のサイズは、上記に限られない。例えば、アノード電極４のサイズは、縦５３．５ｍｍ、横２３．５ｍｍであり、電解質セラミック３のサイズは、縦５３．５ｍｍ、横２３．５ｍｍであり、カソード電極５のサイズは、縦５０ｍｍ、横２０ｍｍであってもよい。
　アノード電極４の材料としては、例えば、ＮｉＯ（酸化ニッケル）などが用いられ、カソード電極５の材料としては、例えば、ＬＳＣＦ（ランタン－ストロンチウム－コバルト－鉄）、ＬＳＭ（ランタン－ストロンチウム－マンガン）などが用いられる。また、電解質セラミック３の材料としては、例えば、ＹＳＺ（イットリア安定化ジルコニア）、ＧＤＣ（ガドリニウムドープセリア）などが用いられ、金属枠２の材料としては、例えば、ＳＵＳ（ステンレス）などが用いられる。
　このような本発明の第１の実施の形態の固体酸化物型燃料電池１００によれば、電極部１の周囲に配置された金属枠２に給電ポート７から給電を行うと、金属枠２を通じて高周波が直接電極部１へ供給され、供給された高周波によって電極部１が加熱される。この場合、内部構造物（電極部１）に加えられた高周波を用いて内部構造物を直接的に温めているため、加熱効率の高く、短時間かつ小さいエネルギーで内部構造物の温度を目標温度（作動温度）まで上げることができる。
　そのうえ、所定の集中加熱領域において、電極部１の厚さが薄くなるように構成されているので、厚さが薄くされた領域（集中加熱領域）に電界を集めて、集中的に加熱することができる。例えば、電極部１の中心部９の厚さを薄くする（電極部１の中心部９に加熱集中領域を設ける）と、電極部１の中心部９を集中的に加熱して高温にすることが可能になる。また、電極部１の外側部１０の厚さを薄くする（電極部の外側部１０に加熱集中領域を設ける）と、電極部１の外側部１０を集中的に加熱して高温にすることが可能になる。電極部１の厚さの調整は、電解質セラミック３と、アノード電極４と、カソード電極５のいずれかの材料、もしくは複数の材料の厚みを変えても良い。
　この場合、例えば、電極部１と金属枠２の機械的構造と、給電する高周波の周波数などの条件により、部分的に加熱の効果が高い領域が生じる場合には、加熱の効果が低い領域の厚さを薄くすることで、電極部１を均一に加熱することができる。集中加熱領域は、電極部１の加熱効率を予め測定し、その測定結果に基づいて予め設定することができる。
（第２の実施の形態）
　次に、本発明の第２の実施の形態の固体酸化物型燃料電池について説明する。ここでは、第２の実施の形態の固体酸化物型燃料電池が、第１の実施の形態と相違する点を中心に説明する。ここで特に言及しない限り、本実施の形態の構成および動作は、第１の実施の形態と同様である。
　本実施の形態の固体酸化物型燃料電池２００では、アノード電極４とカソード電極５が、メッシュ構造を有しており、集中加熱領域におけるメッシュ構造のメッシュ密度が、集中加熱領域以外の領域のメッシュ構造のメッシュ密度より高くなるように構成されている。
　例えば、図５の例では、電極部１の中心部９に、集中加熱領域が設定されている。この例では、電極部１の中心部９におけるアノード電極４およびカソード電極５のメッシュ構造のメッシュ密度は、３０ｍ／ｓであり、電極部１の最外端（アノード電極４およびカソード電極５のメッシュ構造のメッシュ密度（２０ｍ／ｓ）よりメッシュ密度が高くなるように構成されている。
　また、図６の例では、電極部１の外側部１０に、集中加熱領域が設定されている。この例では、電極部１の外側部１０におけるアノード電極４およびカソード電極５のメッシュ構造のメッシュ密度は、３０ｍ／ｓであり、電極部１の中心（アノード電極４およびカソード電極５のメッシュ構造のメッシュ密度（２０ｍ／ｓ）よりメッシュ密度が高くなるように構成されている。
　このような本発明の第２の実施の形態の固体酸化物型燃料電池２００によっても、第１の実施の形態と同様の作用効果が奏される。
　本実施の形態では、所定の集中加熱領域において、アノード電極４とカソード電極５のメッシュ構造のメッシュ密度が高くなるように構成されているので、メッシュ密度が高くされた領域（集中加熱領域）に電界を集めて、集中的に加熱することができる。例えば、電極部１の中心部９のメッシュ密度を高くする（電極部１の中心部９に加熱集中領域を設ける）と、電極部１の中心部９を集中的に加熱して高温にすることが可能になる。また、電極部１の外側部１０のメッシュ密度を高くする（電極部１の外側部１０に加熱集中領域を設ける）と、電極部１の外側部１０を集中的に加熱して高温にすることが可能になる。
　この場合、例えば、電極部１と金属枠２の機械的構造と、給電する高周波の周波数などの条件により、部分的に加熱の効果が高い領域が生じる場合には、加熱の効果が低い領域のメッシュ密度を高めることで、電極部１を均一に加熱することができる。集中加熱領域は、電極部１の加熱効率を予め測定し、その測定結果に基づいて予め設定することができる。
　なお、第１の実施の形態と第２の実施の形態を組み合わせても良い。すなわち、電極部１の厚さを、所定の集中加熱領域において薄くなるように構成するとともに、アノード電極４とカソード電極５を、メッシュ構造を有する構成とし、集中加熱領域におけるメッシュ構造のメッシュ密度が、集中加熱領域以外の領域のメッシュ構造のメッシュ密度より高くなるように構成してもよい。
（第３の実施の形態）
　次に、本発明の第３の実施の形態の固体酸化物型燃料電池について説明する。ここでは、第３の実施の形態の固体酸化物型燃料電池が、第１の実施の形態と相違する点を中心に説明する。ここで特に言及しない限り、本実施の形態の構成および動作は、第１の実施の形態と同様である。
　図７は、本実施の形態の固体酸化物型燃料電池の構成を示す説明図である。図７に示すように、本実施の形態の固体酸化物型燃料電池３００では、複数のセルユニット６が、直列に配置され、互いに電気的に接続されている。セルユニット６とセルユニット６との間には、ガスのセパレータＳが配置されている。セパレータＳは、例えば雲母などで構成される。なお、セルユニット６とセルユニット６との間にセパレータＳが設けられている場合であっても、セルユニット６の金属枠２とセルユニット６の金属枠２とは、接続部Ｃを介して互いに電気的に接続されている（図７参照）。接続部Ｃの材料としては、例えば、金属枠２と同じ材料（金属）を用いることができる。
　本実施の形態の固体酸化物型燃料電池３００では、複数のセルユニット６がスタック（積層）されて、一つのスタックユニット１１（スタック構成）が構成されているともいえる。給電ポート７は、複数のセルユニット６の金属枠２のうち最も外側（図７における最上側と最下側）に配置された金属枠２に電気的に接続されており、最も外側に配置された金属枠２に、給電ポート７から高周波の給電が行われる。
　また、図７に示すように、本実施の形態の固体酸化物型燃料電池３００は、電極部１の温度を測定する温度センサ１２と、電極部１の温度に応じて給電ポート７に供給する高周波の電力を制御する電力制御部１３を備えている。例えば、電極部１を７００度まで加熱する場合であっても、室温（２５度）から加熱する場合と、４００度から加熱する場合とで、必要とされる高周波電力が異なる。そこで、電極部１の温度を温度センサ１２で測定し、測定された温度に応じて高周波発振器８の出力電力を電力制御部１３によって制御する。例えば、電極部１の温度が低い場合には、高周波発振器８の出力電力を大きくし、電極部１の温度が高い場合には、高周波発振器８の出力電力を小さくする。
　このような本発明の第３の実施の形態の固体酸化物型燃料電池３００によっても、第１の実施の形態と同様の作用効果が奏される。
　その上、本実施の形態では、電極部１の温度に応じて、給電ポート７に供給する高周波の電力が制御される。電極部１の温度が高くなると、給電ポート７に供給する高周波の電力は（電極部１の温度が低かったときに比べて）少なくて済む。したがって、電極部１の温度が高くなるのに応じて給電ポート７に供給する高周波の電力を小さくすることにより、トータルで供給する高周波の電力を削減することができる。これにより、必要最小限の電力で、固体酸化物型燃料電池３００を効率よくかつ高速に起動することができる。
　また、本実施の形態では、直列に配置された複数の電極部１が金属枠２および接続部Ｃを介して電気的に接続されており、これらの電極部１は、電気回路的にはコンデンサの直列接続とみなすことができる。したがって、最も外側に配置された金属枠２に給電ポート７から給電を行うことにより、すべての電極部１に対して均一に高周波の給電を行うことが可能になる。
（第４の実施の形態）
　次に、本発明の第４の実施の形態の固体酸化物型燃料電池について説明する。ここでは、第４の実施の形態の固体酸化物型燃料電池が、第３の実施の形態と相違する点を中心に説明する。ここで特に言及しない限り、本実施の形態の構成および動作は、第３の実施の形態と同様である。
　図８は、本実施の形態の固体酸化物型燃料電池の構成を示す説明図である。図８に示すように、本実施の形態の固体酸化物型燃料電池４００は、高周波発振器８を時間軸でパルス駆動させるパルス駆動制御部１４を備えている。パルス駆動制御部１４は、固体酸化物型燃料電池４００を所定の目標温度（例えば７００度）まで加熱するときに、一定の時間周期（例えば、６０秒周期）で高周波発振器８をオンオフ制御する。
　このような本発明の第４の実施の形態の固体酸化物型燃料電池４００によっても、第１の実施の形態と同様の作用効果が奏される。
　その上、本実施の形態では、高周波発振器８が、時間軸でパルス駆動するように制御（パルス駆動制御）される。高周波発振器８をパルス駆動制御（例えば、オンオフ制御）しても、オン時間での温度上昇が、オフ時間での温度下降を上回るオンオフ制御のデューティー比に設定すれば、電極部１の温度は十分に上昇させることができる。オン制御されているときには、給電ポート７に高周波が供給されるが、オフ制御されているときには、給電ポート７に高周波が供給されない。したがって、トータルで供給する高周波の電力を削減することができる。また、加熱されるセルの位置に偏りがある場合でも、オフ時間にセルの温度が拡散されて、セルの温度を均等にすることができる。また、高周波発振器８の連続運転時間が減ることで、高周波発振器８の寿命を延ばすことができる。
（第５の実施の形態）
　次に、本発明の第５の実施の形態の固体酸化物型燃料電池について説明する。ここでは、第５の実施の形態の固体酸化物型燃料電池が、第３の実施の形態と相違する点を中心に説明する。ここで特に言及しない限り、本実施の形態の構成および動作は、第３の実施の形態と同様である。
　図９は、本実施の形態の固体酸化物型燃料電池の構成を示す説明図である。図９に示すように、本実施の形態の固体酸化物型燃料電池５００は、高周波の供給先として、複数（図９の例では２つ）のスタックユニット１１を備えている。そして、本実施の形態の固体酸化物型燃料電池５００は、高周波の供給先を切り替えるスイッチ回路１５と、スイッチ回路１５を切り替えるスイッチ駆動制御部１６を備えている。
　スイッチ駆動制御部１６は、一定の時間周期（例えば、６０秒周期）で高周波の供給先を切り替えるように、スイッチ回路１５を制御する。例えば、図９の例では、ある一定の時間（例えば、６０秒）の間は、一方のスタックユニット１１（図９の上側のスタックユニット１１）の給電ポート７に高周波発振器８から高周波の電力を供給し、その次の一定の時間（例えば、６０秒）の間は、他方のスタックユニット１１（図９の下側のスタックユニット１１）の給電ポート７に高周波発振器８から高周波の電力を供給するように、スイッチ回路１５を制御する。
　このような本発明の第５の実施の形態の固体酸化物型燃料電池５００によっても、第１の実施の形態と同様の作用効果が奏される。
　その上、本実施の形態では、高周波発振器８から給電ポート７に供給される高周波の供給先を、スイッチ駆動制御部１６によりスイッチ回路１５を制御し、他の固体酸化物型燃料電池（スタックユニット１１）の給電ポート７に切り替える。これにより、１つの高周波発振器８から複数の固体酸化物型燃料電池（スタックユニット１１）の給電ポート７に高周波を時間軸で連続して供給することが可能になる。例えば、スイッチ駆動制御のデューティー比は、それぞれの固体酸化物型燃料電池（スタックユニット１１）の電極部１の温度差に応じて変動させてもよい。また、それぞれの固体酸化物型燃料電池（スタックユニット１１）の物理的な大きさの比率に応じて変動させてもよい。
　以上に現時点で考えられる本発明の好適な実施の形態を説明したが、本実施の形態に対して多様な変形が可能なことが理解され、そして、本発明の真実の精神と範囲内にあるそのようなすべての変形を添付の請求の範囲が含むことが意図されている。
　以上のように、本発明にかかる固体酸化物型燃料電池は、加熱効率の高く、短時間かつ小さいエネルギーで内部構造物の温度を目標温度（作動温度）まで上げることができるという効果を有し、電子機器や電気自動車などに用いられ有用である。
　１　電極部
　２　金属枠
　３　電解質セラミック
　４　アノード電極
　５　カソード電極
　６　セルユニット（セル構成）
　７　給電ポート
　８　高周波発振器
　９　中心部
　１０　外側部
　１１　スタックユニット（スタック構成）
　１２　温度センサ
　１３　電力制御部
　１４　パルス駆動制御部
　１５　スイッチ回路
　１６　スイッチ駆動制御部
　１００、２００、３００、４００、５００　固体酸化物型燃料電池

 

Claims (8)

  1. 　電解質セラミックと、前記電解質セラミックを両側から挟むアノード電極およびカソード電極とを備える電極部と、
    　前記電極部を両側から挟むように前記電極部の周囲に配置され、前記アノード電極および前記カソード電極に物理的に接触している金属枠と、
    　前記金属枠に電気的に接続され、前記金属枠に高周波の電力を給電するための給電ポートと、
    を備え、
    　前記電極部の厚さは、所定の集中加熱領域において薄くなるように構成されている、固体酸化物型燃料電池。
  2. 　前記所定の集中加熱領域は、前記電極部の領域のうち加熱効率が低い領域として予め設定された領域である、請求項１に記載の固体酸化物型燃料電池。
  3. 　前記アノード電極および前記カソード電極は、メッシュ構造を有しており、
    　前記所定の集中加熱領域における前記メッシュ構造のメッシュ密度は、前記集中加熱領域以外の領域の前記メッシュ構造のメッシュ密度より高くなるように構成されている、請求項１に記載の固体酸化物型燃料電池。
  4. 　前記高周波を発生させる高周波発振器は、前記電極部の温度に応じて、前記給電ポートに供給する高周波の電力を制御する電力制御部を備える、請求項１に記載の固体酸化物型燃料電池。
  5. 　前記高周波を発生させる高周波発振器を、時間軸でパルス駆動させるパルス駆動制御部を備える、請求項１に記載の固体酸化物型燃料電池。
  6. 　前記高周波発振器から前記給電ポートに供給される高周波の電力の供給先を、他の固体酸化物型燃料電池の給電ポートに切り替えるスイッチ回路と、前記スイッチ回路を切り替えるスイッチ駆動制御部を備える、請求項５に記載の固体酸化物型燃料電池。
  7. 　電解質セラミックと、前記電解質セラミックを両側から挟むアノード電極およびカソード電極とを備える電極部と、
    　前記電極部を両側から挟むように前記電極部の周囲に配置され、前記アノード電極および前記カソード電極に物理的に接触している金属枠と、
    　前記金属枠に電気的に接続され、前記金属枠に高周波の電力を給電するための給電ポートと、
    を備え、
    　前記アノード電極および前記カソード電極は、メッシュ構造を有しており、
    　所定の集中加熱領域における前記メッシュ構造のメッシュ密度は、前記集中加熱領域以外の領域の前記メッシュ構造のメッシュ密度より高くなるように構成されている、固体酸化物型燃料電池。
  8. 　前記所定の集中加熱領域は、前記電極部の領域のうち加熱効率が低い領域として予め設定された領域である、請求項７に記載の固体酸化物型燃料電池。
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