JPH11185793A

JPH11185793A - 固体電解質型燃料電池のマニホールド構造および固体電解質型燃料電池のスタック構造

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Publication number: JPH11185793A
Application number: JP9350340A
Authority: JP
Inventors: Yoshimi Ezaki; 義美江崎; Yoshinori Sakaki; 嘉範榊; Junichi Fujita; 淳一藤田; Shinji Takeuchi; 伸二竹内; Shinji Kawasaki; 真司川崎; Kiyoshi Okumura; 清志奥村; Makoto Murai; 真村井
Original assignee: NGK Insulators Ltd; Kansai Electric Power Co Inc; Chubu Electric Power Co Inc
Current assignee: NGK Insulators Ltd; Kansai Electric Power Co Inc; Chubu Electric Power Co Inc
Priority date: 1997-12-19
Filing date: 1997-12-19
Publication date: 1999-07-09
Anticipated expiration: 2017-12-19
Also published as: JP3995778B2

Abstract

(57)【要約】【課題】複数のガス通路を有する固体電解質型燃料電池
において、長時間運転時に、マニホールド部材と単電池
との境界における気密性の低下を防止し、発電効率、起
電力の低下を防止する。【解決手段】単電池１には、一方の発電用ガスを流すた
めのガス通路５が、単電池の一方の端面１ａと他方の端
面１ｂとの間に延びるように複数列設けられている。各
ガス通路に対してガスの導入または排気を行うためのマ
ニホールド構造を提供する。マニホールド構造は、単電
池１と、単電池の一方の端面１ａに対して取り付けられ
ているマニホールド部材４１と、マニホールド部材４１
に対して取り付けられているセラミックス製のガス流通
管４２とを備えている。マニホールド部材に、ガス流通
管４２のガス流通孔４２ｃおよび複数列のガス通路５に
対して連通しているガス分配空間４１ｃが設けられてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の技術分野】本発明は、固体電解質型燃料電池の
単電池のマニホールド構造およびスタック構造に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】固体電解質型燃料電池（ＳＯＦＣ）は、
平板型と円筒型とに大別される（エネルギー総合工学１
３−２、１９９０年）。ＳＯＦＣの単電池の起電力は、
開回路において約１Ｖ、電流密度も精々数１００ｍＡ／
ｃｍ²程度であるため、実際の使用に際しては、大きな
発電面積を有する単電池を、容易に直列、並列に接続で
きるようにすることが重要である。この観点から、単電
池とそのスタック( 集合電池) の構造を検討しなければ
ならない。

【０００３】特に、固体電解質型燃料電池のスタック構
造において、酸化ガスと燃料ガスとの間で発電装置の運
転温度で気密性を保持することが要求される。例えば、
いわゆるウエスティングハウスタイプの固体電解質型燃
料電池では、円筒型の空気極を基体とし、この上に固体
電解質膜、燃料極膜を形成している。また、本出願人
も、空気極とインターコネクタとからなる積層焼結体
を、空気極／インターコネクタ基体とし、この上に固体
電解質膜、燃料電極膜を形成した構造の平板形状の単電
池について開示した（特開平５−１６６５１８号公
報）。これらのスタック構造では、いわゆるシールレス
構造が採用されている。即ち、各単電池に形成されてい
る各酸化ガス通路に対してそれぞれ酸化ガス供給管を挿
入し、各酸化ガス供給管から単電池の内部にそれぞれ酸
化ガスを供給している。そして、単電池の各酸化ガス通
路から排出されてきた排酸化ガスを、燃焼室へと流れる
ように誘導し、燃焼室で排燃料ガスと反応させている。

【０００４】しかし、この方法では、例えば特開平５−
１６６５１８号公報に開示されているように、単電池に
例えば３個以上の酸化ガス通路を設け、各酸化ガス通路
にそれぞれガス供給管を１個ごとに挿入する必要があ
る。このため、多数のガス供給管が必要になるし、各ガ
ス供給管をそれぞれ別個に各単電池の各酸化ガス通路の
中に挿入する必要がある。

【０００５】一方、複数の酸化ガス通路を有する単電池
を、複数個積み重ね、いわゆるスタック構造を形成する
方法も幾つか提案されている（例えば、特開平７−２２
６２２０号公報）。このスタック構造においては、直方
体形状の単電池のスタックを形成する。このスタックに
おいては、各単電池が直列接続されている。この後、こ
のスタックの最上端部と最下端部とにそれぞれ集電板を
接触させ、スタックと集電板とを金属製の外殻中に収容
し、固定する。この際には、外殻の内側に断熱材層を設
ける。そして、単電池に設けられている酸化ガス通路に
酸化ガスを供給し、同時に、断熱層の内側に燃料ガスを
流し、燃料ガスを各単電池の外側にある燃料極に対して
接触させ、各単電池において発電を実施する。直列接続
されている複数の単電池の電力を、一対の集電板から取
り出す。

【０００６】そして、単電池のスタックの四周のうち相
対向する二面にそれぞれ空気用マニホールドを設置し、
一方のマニホールドから他方のマニホールドへと空気を
流している。また、単電池のスタックの四周のうち、残
りの相対向する二面にそれぞれ燃料用マニホールドを設
け、一方のマニホールドから他方のマニホールドへと燃
料ガスを流している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前述したよう
な単電池のスタックのマニホールド構造には、以下の問
題点が残っている。例えば、特開平７−２２６２２０号
公報のマニホールド構造では、複数の単電池からなるス
タックの四面のうち、相対向する２面にそれぞれ酸化ガ
ス用マニホールド部材を固定し、スタックと各マニホー
ルド部材との間をガスケットないしシール材によってリ
ジッドにシールし、酸化ガスと燃料ガスとの混合を防止
する。こうした構造では、マニホールド部材に対して、
多数の単電池がリジッドに固定され、マニホールド部材
と各単電池との間が気密にシールされている。

【０００８】しかし、現実に発電を行っていくと、マニ
ホールド部材とスタックとの境界における気密性が低下
する傾向があり、この傾向は、運転時間が長くなるのに
つれて顕著になってきた。この気密性が低下すると、発
電効率、起電力の低下の原因となる。

【０００９】本発明の課題は、特に複数のガス通路を有
する固体電解質型燃料電池において、電池を長時間運転
したときにも、マニホールド部材と単電池との境界にお
ける気密性の低下を防止し、発電効率、起電力の低下を
防止できるようにすることである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明に係る固体電解質
型燃料電池のマニホールド構造は、固体電解質型燃料電
池の単電池であって、少なくとも空気極、燃料極および
固体電解質を備えており、かつ一方の発電用ガスを流す
ためのガス通路が単電池の一方の端面と他方の端面との
間に延びるように複数列設けられている単電池につい
て、各ガス通路に対して一方の発電用ガスの導入または
排気を行うためのマニホールド構造であり、このマニホ
ールド構造が、単電池と、単電池の一方の端面側に取り
付けられているマニホールド部材と、マニホールド部材
に対して取り付けられているセラミックス製のガス流通
管とを備えており、マニホールド部材に、ガス流通管の
ガス流通孔および複数列のガス通路に対して連通してい
るガス分配空間が設けられていることを特徴とする。

【００１１】また、本発明は、前記のマニホールド構造
を備えているスタック構造であって、複数の単電池と、
単電池に取り付けられている複数のマニホールド部材
と、複数の単電池を収容するための容器とを備えている
ことを特徴とする。

【００１２】本発明者は、マニホールド部材とスタック
との境界における気密性の低下の原因について検討した
結果、次の知見を得た。即ち、スタックを収容する容器
内の温度は、発電時には１０００℃あるいはそれ以上に
も達するが、この際、スタックを構成する各単電池の温
度は必ずしも均一ではない。スタックの最上段や最下段
の単電池は、比較的にガスの温度が低く、発電効率が低
くなり易い。しかし、スタックの中央にある単電池、特
にその単電池の中央付近の酸化ガス通路においては、排
熱が集中し、この単電池の温度が上昇し、この温度上昇
によって単電池の活性が一層上昇するために、スタック
の中央部分の温度が上昇する傾向がある。発電時間が長
くなると、この傾向が一層強くなってくる。

【００１３】一方、単電池、金属製のマニホールド部材
およびこれらの間に介在しているシール剤の熱膨張係数
はそれぞれ異なっている。そして、運転時には、スタッ
クを構成する各単電池とマニホールド部材とは熱膨張の
度合いが異なるために、マニホールド部材と単電池との
境界付近、特にシール材の周辺に応力が集中する。この
際、特にスタックの中央付近に位置する単電池において
は、単電池とマニホールド部材との熱膨張差が大きく、
一方スタックの周縁部にある単電池においては、単電池
とマニホールド部材との熱膨張差が小さい。この熱膨張
の差によって、マニホールド部材と単電池との間のシー
ル材に、位置ズレをもたらす熱応力が作用するものと思
われる。

【００１４】これに対して、本発明者は、各単電池に対
してそれぞれ別個にマニホールド部材を準備し、単電池
の一方の端面側にマニホールド部材を取り付け、かつセ
ラミックス製のガス流通管をマニホールド部材に取り付
け、マニホールド部材に、ガス流通管のガス流通孔およ
び複数列のガス通路に対して連通しているガス分配空間
を設けることを想到した。

【００１５】これによって、単電池の複数のガス通路に
一つのマニホールド部材からガスを供給できる。しか
も、各単電池とこれに対応する各マニホールド部材との
間のシール部分の面積が小さいために、スタックの各部
分における温度差に起因する熱応力の総和が一部の単電
池に集中することはない。つまり、各単電池と各マニホ
ールド部材との境界部分に集中する歪みは小さい。

【００１６】しかも、スタックを構成する各単電池の膨
張、収縮の度合いが異なってきた場合にも、各単電池は
互いに相対的に位置移動できる。これと共に、各単電池
の微小な位置移動に合わせて各ガス供給管も向きを変
え、回動し、各単電池の相対的な位置移動を吸収する余
地がある。

【００１７】本発明において、マニホールド構造とは、
単電池の各ガス通路に対して発電用ガスを供給するため
の構造、または単電池の各ガス通路から、減損した発電
用ガスを排出するための構造を意味する。これに応じ
て、ガス流通管は、ガス供給管またはガス排出管とな
る。

【００１８】

【発明の実施形態】一方の発電用ガスとして酸化ガスを
使用した場合には、他方の発電用ガスとして燃料ガスを
使用し、他方の発電用ガスとして酸化ガスを使用した場
合には、一方の発電用ガスとして燃料ガスを使用する。

【００１９】ガス流通管、マニホールド部材の材質は、
耐熱性、酸化ガスおよび燃料ガスに対する耐久性を有す
るものでなければならない。こうした材質としては、ア
ルミナ、アルミナ−マグネシアスピネル、ジルコニアが
好ましい。

【００２０】本発明においては、更に、マニホールド部
材が、単電池の一方の端面の方へと向かって突出する突
出壁部を備えており、突出壁部の内側に単電池の端部を
挿入し、固定するための単電池固定空間を形成し、単電
池固定空間をガス分配空間に連通させることが好まし
い。この際、突出壁部が単電池の少なくとも一対の主面
に対して密着するようにすると、単電池の主面方向に作
用する応力に対しても、マニホールド構造の気密性が破
れにくなるので一層好ましい。この場合には、更に、突
出壁部を単電池の一対の側面に対しても密着させること
によって、マニホールド部材と単電池との境界のシール
部分の気密性が、一層良好に保持される。

【００２１】これらの実施形態について、図１〜図５を
参照しつつ、更に詳細に説明する。

【００２２】図１は、本発明の一実施形態で使用する単
電池１の横断面図である。図４は、図１の単電池を例え
ば３個直列接続してなるスタック３６を用いたスタック
構造８を示す縦断面図であり、図５は、図４のスタック
構造８の横断面図である。図２（ａ）〜（ｃ）はマニホ
ールド部材４１を示すものであり、図３は各単電池１と
各マニホールド部材４１との接続状態を説明するための
平面図である。

【００２３】最初にスタック構造８の全体を説明し、次
いでマニホールド構造の詳細を説明する。

【００２４】単電池１（１Ａ、１Ｂ、１Ｃ）の支持体２
は、空気極板３とセパレータ４とからなっている。セパ
レータ４の平面形状は長方形である。セパレータ４の平
板状本体の横断面方向の縁部に、一対の細長い側壁４ａ
が形成されている。各側壁４ａは、共に四角柱形状であ
り、セパレータ４の長手方向の一端から他端へと向って
延びている。

【００２５】一対の側壁４ａの間に、四角柱形状の隔壁
４ｂが、例えば３列設けられている。各隔壁４ｂは、セ
パレータ４の長手方向の一端から他端へと向って互いに
平行に延びている。側壁４ａ、隔壁４ｂの間に、互いに
平行な溝が、例えば計四列形成されている。

【００２６】空気極板３の平面形状は、セパレータ４の
平面形状と同様である。空気極板３の平板状本体の横断
面方向の縁部に、一対の細長い側壁３ａが形成されてお
り、一対の側壁３ａの間に、四角柱形状の隔壁３ｂが、
例えば３列設けられている。側壁３ａ、隔壁３ｂの間
に、互いに平行な溝が、例えば計四列形成されている。
セパレータ４の各側壁４ａが、空気極３の各側壁３ａに
対して接合されており、セパレータ４の各隔壁４ｂが、
空気極板３の各隔壁３ｂに対して接合されている。この
結果、空気極板３とセパレータ４との間に、例えば４列
の酸化ガス通路５が形成されている。

【００２７】固体電解質膜６は、空気極３の主面３ｃ、
側面３ｄを被覆しており、更に、セパレータ４の幅方向
側面４ｄの上部を被覆している。酸化ガス通路５と空気
極３の側面３ｄとは、いずれも気密質であるセパレータ
４および固体電解質膜６によって包囲されている。固体
電解質膜６上に、燃料極膜７が形成されている。

【００２８】図１に示すような各単電池を積み重ね、直
列接続することによって、図４、図５に示すようなスタ
ック３６を構成する。スタック３６においては、例えば
３個の単電池１Ａ、１Ｂ、１Ｃが積み重ねられている。
各単電池１Ａ、１Ｂの各セパレータ４の各主面４ｃが、
それぞれ下側の各単電池１Ｂ、１Ｃの各燃料極膜７に対
して、それぞれ通気性の導電材１７を介して接続されて
いる。通気性の導電材としては、ニッケルフェルト、ニ
ッケルスポンジが好ましい。

【００２９】本実施形態では、一方の集電板１２Ａと他
方の集電板１２Ｂとを組み合わせ、容器３２を作製す
る。この際には、各集電板１２Ａと１２Ｂとの間にスタ
ック３６を挟んでから、容器３２を組み立てる。

【００３０】各集電板１２Ａ、１２Ｂは、平板部１２
ａ、側板部１２ｂ、１２ｄおよび突出部１２ｃを備えて
いる。集電板１２Ａの突出部１２ｃと集電板１２Ｂの突
出部１２ｃとを、図５に示すように位置合わせし、各突
出部の間に絶縁部材１３を挟む。そして、例えばボルト
３３およびナット３４からなる締結部材によって各集電
板１２Ａ、１２Ｂの各突出部１２ｃを締結し、ボルトの
締結力を調節することによって、矢印Ａのように圧力を
加える。これによって、容器３２の突出部１４を構成す
る。

【００３１】この結果、容器３２の内側の発電領域３８
に、直列接続された単電池のスタック３６が収容され、
固定される。この状態で、各単電池には、単電池が積み
重ねられた方向Ａに向かって、所定の圧力が加わってい
る。このスタックの単電池１Ａは、通気性の導電材１６
を通して集電板１２Ａに対して接続されており、単電池
１Ｃは導電材１６を通して集電板１２Ｂに対して接続さ
れている。集電板１２Ａ、１２Ｂの外側に断熱材層１１
Ａ、１１Ｂが設けられており、各断熱材層の外側に外殻
１０Ａ、１０Ｂが設けられている。各ボルト３３は、各
外殻および各断熱材層を貫通している。

【００３２】図４において左側から順に、発電室の燃焼
領域３０、発電領域３８、予熱室１９、酸化ガス室２４
が設けられている。図５に示すスタックは、図４におけ
る発電領域３８の状態を示している。酸化ガス室２４と
予熱室１９とは気密質隔壁２０によって区分されてお
り、予熱室１９と発電室との間も気密質隔壁４４によっ
て区分されている。

【００３３】各単電池に対応して、各酸化ガス供給管４
２が設けられている。各供給管４２の右端は酸化ガス室
２４内に開口しており、各供給管４２は隔壁２０、予熱
室１９、隔壁４４を貫通し、それぞれマニホールド部材
４１によって各単電池の一方の端面１ａ側に取りつけら
れている。４４ａ、２０ａは、それぞれ各隔壁の貫通孔
である。

【００３４】マニホールド構造について述べる。図２
（ａ）はマニホールド部材４１の正面図であり、図２
（ｂ）は部材４１に供給管４２を取り付けた状態を示す
平面図であり、図２（ｃ）はその縦断面図である。図３
は、マニホールド部材と単電池１とを結合した状態を示
す平面図である。

【００３５】マニホールド部材４１は、図４に示すよう
に、各単電池の各端部にそれぞれ取り付けられるもので
ある。部材４１の単電池側に一対の突出壁部４１ａ、４
１ｂが設けられており、突出壁部４１ａと４１ｂとの間
に単電池固定空間４１ｄが形成されている。固定空間４
１ｄの反対側には供給管の固定空間４１ｅが設けられて
おり、単電池固定空間４１ｄと供給管の固定空間４１ｅ
とが分配空間４１ｃに連通している。

【００３６】供給管４２の端部４２ａが固定空間４１ｅ
内に挿入されており、供給管４２の末端面４２ｂが直方
体形状の分配空間４１ｃに面している。一方、単電池１
の一方の端部１ａが、固定空間４１ｄ内に挿入されてお
り、各突出壁部４１ａ、４１ｂが単電池の主面１ｅと１
ｆ（図４、５参照）に対して密着している。

【００３７】図３、図４に示すように、酸化ガスは、外
殻１０Ａ、１０Ｂの外部から、供給口２６を介して矢印
Ｂのように酸化ガス室２４に供給され、各供給管４２中
に入り、各供給管のガス流通孔４２ｃを矢印Ｃのように
流れる。そして、供給管４２の末端面４２ｂから分配空
間４１ｃ内に流れ、次いで、単電池１の各ガス通路５の
一方の開口５ａに入り、各ガス通路５内を流れ、単電池
１の他方の端面１ｂ側の他方の開口５ｂから矢印Ｄのよ
うに、燃焼領域３０に放出され、ここで燃料ガスと反応
する。

【００３８】また、燃料ガスは、外殻の外部から矢印Ｅ
のように発電室内に供給され、各単電池の間、および単
電池と容器との隙間１５を矢印Ｆのように流れ、燃焼領
域３０へと流入する。

【００３９】燃焼領域３０では、減損した燃料ガスが、
減損した酸化ガスと反応し、燃焼する。この燃焼排ガス
は、排ガス管２５を通って矢印Ｇ、Ｈのように流れ、予
熱室１９内に供給され、予熱室１９から排出口２７を通
して矢印Ｉのように排出される。この燃焼排ガスの廃熱
によって、矢印Ｃのように各供給管４２のガス流通孔４
２ｃを流れる酸化ガスを予熱できる。

【００４０】本実施形態においては、各供給管４２の供
給側の末端には、供給管を単電池の方へと付勢するため
の構造が設けられている。即ち、各供給管４２の右側の
供給側末端には、隔壁２０に可動性シール装置４０が設
置されており、各供給管４２が気密質隔壁２０に対して
垂直な方向に、隔壁２０と各供給管４２との間の気密性
を維持しつつ、移動可能なようになっている。可動性シ
ール装置４０は、Ｏリング２２と、各Ｏリング２２を所
定の圧力で押圧している押圧部材２１とを備えている。
また、各供給管４２の末端面には所定の付勢部材２３が
取りつけられており、各供給管４２を、対応する各単電
池の方へと向かって一定圧力で付勢するようになってい
る。

【００４１】本実施形態におけるように、予熱室１９を
設け、供給管４２内のガスを予熱する構造を採用するこ
とが好ましい。これによって、スタック構造８の外部
に、スタック構造とは別体の予熱室を設ける必要がなく
なる。

【００４２】なお、本発明においては、ガス流通管（例
えば４２）のうち、マニホールド部材に取り付けられて
いる一方の端部４２ａと、ガス流通管の他方の端部との
間で、７００℃以上の温度勾配を設けることが好まし
い。これによって、スタック構造の外殻に分厚い断熱材
を設ける必要がなくなる。また、可動性シール部にシリ
コンゴム製のＯリングを使用できる。

【００４３】また、マニホールド部材の突出壁部を、単
電池の一対の主面に対して密着させると共に、単電池の
一対の側面に対しても密着させることが特に好ましい。
図６（ａ）は、こうしたマニホールド部材４３を示す正
面図であり、図６（ｂ）は、部材４３に供給管４２を取
り付けた状態を示す平面図であり、図６（ｃ）は、部材
４３に供給管４２を取り付けた状態を示す縦断面図であ
る。

【００４４】マニホールド部材４３も、図４に示すよう
に、各単電池の各端部にそれぞれ取り付けられるもので
ある。部材４３の単電池側に４列の突出壁部４３ａ、４
３ｂ、４３ｆ、４３ｇが設けられており、これらの間に
単電池固定空間４３ｄが形成されている。固定空間４３
ｄの反対側には供給管の固定空間４３ｅが設けられてい
る。単電池固定空間４３ｄと供給管の固定空間４３ｅと
が、分配空間４３ｃに連通している。

【００４５】供給管４２の一方の端部４２ａが固定空間
４３ｅ内に挿入されており、供給管４２の末端面４２ｂ
が直方体形状の分配空間４３ｃに面している。単電池１
の一方の端部１ａを固定空間４３ｄ内に挿入する。相対
向する突出壁部４３ａ、４３ｂが、単電池の主面１ｅと
１ｆ（図図３、４、５参照）に対して密着しており、相
対向する突出壁部４３ｆ、４３ｇが、単電池の側面１ｃ
と１ｄ（図図３参照）に密着している。

【００４６】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、複
数のガス通路を有する固体電解質型燃料電池において、
電池を長時間運転したときにも、マニホールド部材と単
電池との境界における気密性の低下を防止し、発電効
率、起電力の低下を防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態で使用できる単電池１を示
す横断面図である。

【図２】（ａ）はマニホールド部材４１の正面図であ
り、（ｂ）は、部材４１に供給管４２を取り付けた状態
を示す平面図であり、（ｃ）はその縦断面図である。

【図３】マニホールド部材と単電池１とを結合した状態
を示す平面図である。

【図４】図１の単電池を積み重ねて得られたスタック３
６を容器内に収容したスタック構造８を示す縦断面図で
ある。

【図５】図４のスタック構造８を概略的に示す横断面図
である。

【図６】（ａ）は、他のマニホールド部材４３の正面図
であり、（ｂ）は、部材４３に供給管４２を取り付けた
状態を示す平面図であり、（ｃ）はその縦断面図であ
る。

【符号の説明】

１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ単電池，２単電池の支持体，
３空気極板，４セパレータ，５酸化ガス通路，６
固体電解質膜，７燃料極膜，８スタック構造，１
０Ａ、１０Ｂ外殻，１１Ａ、１１Ｂ断熱材層，１２
Ａ一方の集電板，１２Ｂ他方の集電板，１３絶縁部
材，１４容器の突出部，１５燃料ガス通路，１９
予熱室，２４酸化ガス室，３０燃焼領域，３２容
器，３６スタック，３８発電室の発電領域，４０
可動性シール装置，４１、４３マニホールド部材，４
１ａ、４１ｂ、４３ａ、４３ｂ単電池の主面に密着す
る突出壁部，４１ｃ、４３ｃ分配空間，４１ｄ、４３
ｄ単電池固定空間，４１ｅ、４３ｅガス流通管の固
定空間，４２酸化ガス供給管，４２ａ酸化ガス供給
管の一方の端部，４２ｃ酸化ガス供給管のガス流通
孔，４３ｆ、４３ｇ単電池の一対の側面に密着する突
出壁部，Ｂ、Ｃ、Ｄ酸化ガスの流れ，Ｅ、Ｆ燃料ガ
スの流れ，Ｇ、Ｈ、Ｉ燃焼排ガスの流れ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者榊嘉範愛知県名古屋市緑区大高町字北関山20番地の１中部電力株式会社内 (72)発明者藤田淳一大阪府大阪市北区中之島３丁目３番22号関西電力株式会社内 (72)発明者竹内伸二大阪府大阪市北区中之島３丁目３番22号関西電力株式会社内 (72)発明者川崎真司愛知県名古屋市瑞穂区須田町２番56号日本碍子株式会社内 (72)発明者奥村清志愛知県名古屋市瑞穂区須田町２番56号日本碍子株式会社内 (72)発明者村井真愛知県名古屋市瑞穂区須田町２番56号日本碍子株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】固体電解質型燃料電池の単電池であって、
少なくとも空気極、燃料極および固体電解質を備えてお
り、かつ一方の発電用ガスを流すためのガス通路が前記
単電池の一方の端面と他方の端面との間に延びるように
複数列設けられている単電池について、前記の各ガス通
路に対して前記一方の発電用ガスの導入または排気を行
うためのマニホールド構造であって、このマニホールド構造が、前記単電池と、前記単電池の
前記一方の端面側に取り付けられているマニホールド部
材と、このマニホールド部材に対して取り付けられてい
るセラミックス製のガス流通管とを備えており、前記マ
ニホールド部材に、前記ガス流通管のガス流通孔および
前記複数列のガス通路に対して連通しているガス分配空
間が設けられていることを特徴とする、固体電解質型燃
料電池のマニホールド構造。
【請求項２】前記マニホールド構造が、前記各ガス通路
に対して前記一方の発電用ガスを供給するためのマニホ
ールド構造であることを特徴とする、請求項１記載の固
体電解質型燃料電池のマニホールド構造。
【請求項３】前記マニホールド部材が、前記単電池の前
記一方の端面の方へと向かって突出する突出壁部を備え
ており、この突出壁部の内側に前記単電池の端部を挿入
し、固定するための単電池固定空間が形成されており、
この単電池固定空間が前記ガス分配空間に連通している
ことを特徴とする、請求項１または２記載の固体電解質
型燃料電池のマニホールド構造。
【請求項４】前記単電池において前記一方の端面と前記
他方の端面との間に、相対向する一対の主面と相対向す
る一対の側面とが形成されており、前記単電池固定空間
に前記単電池の端部が挿入および固定されており、前記
突出壁部が前記単電池の少なくとも前記一対の主面に対
して密着していることを特徴とする、請求項３記載の固
体電解質型燃料電池のマニホールド構造。
【請求項５】前記突出壁部が前記単電池の前記一対の側
面に対して密着していることを特徴とする、請求項４記
載の固体電解質型燃料電池のマニホールド構造。
【請求項６】前記マニホールド部材に、前記ガス流通管
の端部を挿入し、固定するためのガス流通管固定空間が
形成されており、このガス流通管固定空間が前記ガス分
配空間に連通していることを特徴とする、請求項１〜５
のいずれか一つの請求項に記載の固体電解質型燃料電池
のマニホールド構造。
【請求項７】請求項１記載の固体電解質型燃料電池のマ
ニホールド構造を備えているスタック構造であって、このスタック構造が、複数の前記単電池と、前記単電池
に取り付けられている複数のマニホールド部材と、複数
の前記単電池を収容するための容器とを備えていること
を特徴とする、固体電解質型燃料電池のスタック構造。
【請求項８】前記ガス流通管のうち前記マニホールド部
材に取り付けられている一方の端部と前記ガス流通管の
他方の端部との間で、発電時に７００℃以上の温度差が
設けられていることを特徴とする、請求項７記載の固体
電解質型燃料電池のスタック構造。