(57)【要約】【課題】補助層の交換が容易な固体酸化物形燃料電池を提供すること。【解決手段】燃料電池スタック５の両側に、補助層として、空気予熱器７と燃料ガス予熱器９とがそれぞれ積層されている。また、燃料電池スタック５と補助層７、９とは、全体用ボルト１１、１５〜２１、２５〜２９により分離可能に一体化されているとともに、燃料電池スタックはスタック用ボルト１３、２３により一体に固定されている。従って、スタック用ボルト１３、２３を固定したままで、全体用ボルト１１、１５〜２１、２５〜２９を緩めることにより、補助層７、９のみを燃料電池スタック５から取り外すことができる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体酸化物形燃料電池セルに燃料ガスと酸化剤ガスとを供給して発電を行う固体酸化物形燃料電池において、
複数の前記固体酸化物形燃料電池セルを所定方向に積層した固体酸化物形燃料電池スタックと、
前記燃料ガスを改質する改質器、前記発電後の残余の燃料ガスを燃焼する燃焼器、前記酸化剤ガスを予熱する酸化剤ガス予熱器、前記燃料ガスを予熱する燃料ガス予熱器、及び液体原料を気化する気化器の機能のうち、少なくとも一つの機能を有する補助層と、を備えるとともに、
前記固体酸化物形燃料電池スタックと前記補助層とは、前記積層方向に配置されており、
前記固体酸化物形燃料電池スタックと前記補助層とは、前記固体酸化物形燃料電池スタックと前記補助層とを前記積層方向に貫通する全体用ボルトにより、分離可能に一体化されているとともに、前記固体酸化物形燃料電池スタックは、前記固体酸化物形燃料電池スタックを前記積層方向に貫通するスタック用ボルトにより一体に固定されていることを特徴とする固体酸化物形燃料電池。
【請求項２】
前記全体用ボルトと前記スタック用ボルトとは、前記固体酸化物形燃料電池を前記積層方向から見た場合に、その平面における位置をずらして配置されてことを特徴とする請求項１に記載の固体酸化物形燃料電池。
【請求項３】
前記全体用ボルトは、前記固体酸化物形燃料電池を前記積層方向から見た場合に、点対称の位置に配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の固体酸化物形燃料電池。
【請求項４】
前記固体酸化物形燃料電池スタックと前記補助層と間のガス流通は、前記全体用ボルト及び／又はスタック用ボルトが挿通される挿通孔を介して行われる構造であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の固体酸化物形燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体酸化物形燃料電池セルを複数積層した固体酸化物形燃料電池スタックを備えた固体酸化物形燃料電池に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、燃料電池として、電解質に固体酸化物を用いた固体酸化物形燃料電池（以下ＳＯＦＣとも記す）が知られている。
このＳＯＦＣは、例えば板状の固体電解質体の各面に燃料極と空気極とを備えた燃料電池セルを、多数積層してスタック（燃料電池スタック）を形成し、燃料極に燃料ガスを供給するとともに、空気極に空気を供給し、燃料及び空気中の酸素を固体電解質体を介して化学反応させることによって電力を発生させるものである。
【０００３】
この固体電解質形燃料電池は、６００〜１０００℃という高温で動作させるので、固体酸化物形燃料電池の運転温度を維持するための構造が必要になっている。
例えば下記特許文献１には、燃料電池スタックを、外部から供給される空気を加熱するための熱交換層や、外部から供給される燃料ガス(主に都市ガス、天然ガスなど)を改質するための改質層などの補助層で挟み込んで一体化する構造が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−１３６３１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、上記引用文献１には、燃料電池スタックと補助層とを一体化させる手法の開示がなく、一体化の検討が十分でないという問題があった。
つまり、一体化の手法としては、例えば燃料電池スタックと補助層とをロー付けや溶接により接合する方法が考えられるが、補助層には改質触媒や燃焼触媒など比較的劣化の早い機能を持つものがあり、そのため、劣化の激しい補助層を交換したいという要求がある。しかし、この接合により一体化する方法では、補助層だけを交換することが難しいという問題があった。
【０００６】
また、他の一体化の手法としては、例えば燃料電池スタックと補助層とを貫くようにボルトを配置し、このボルトとそれに螺合するボルトによって、燃料電池スタックと補助層とを締め付けて一体化する方法が考えられるが、この場合には別の問題があった。
【０００７】
つまり、燃料電池スタックと補助層とを貫くボルトによって一体化する場合には、補助層だけを取り外す際にも、全てのボルト締結を開放しなければならず、その際には、燃料電池スタックの締結状態も開放することになる。その結果、インターコネクタや燃料電池セル間で位置ずれや剥がれを起こすことがあり、それによって、燃料電池スタック自体の性能の低下を引き起こす恐れがある。
【０００８】
本発明は、こうした問題に鑑みなされたもので、補助層の交換の際に固体酸化物形燃料電池の性能を低下させることなく、容易に補助層の交換が可能な固体酸化物形燃料電池を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
（１）かかる問題を解決するためになされた請求項１の発明は、固体酸化物形燃料電池セルに燃料ガスと酸化剤ガスとを供給して発電を行う固体酸化物形燃料電池において、複数の前記固体酸化物形燃料電池セルを所定方向に積層した固体酸化物形燃料電池スタックと、前記燃料ガスを改質する改質器、前記発電後の残余の燃料ガスを燃焼する燃焼器、前記酸化剤ガスを予熱する酸化剤ガス予熱器、前記燃料ガスを予熱する燃料ガス予熱器、及び液体原料を気化する気化器の機能のうち、少なくとも一つの機能を有する補助層と、を備えるとともに、前記固体酸化物形燃料電池スタックと前記補助層とは、前記積層方向に配置されており、前記固体酸化物形燃料電池スタックと前記補助層とは、前記固体酸化物形燃料電池スタックと前記補助層とを前記積層方向に貫通する全体用ボルトにより、分離可能に一体化されているとともに、前記固体酸化物形燃料電池スタックは、前記固体酸化物形燃料電池スタックを前記積層方向に貫通するスタック用ボルトにより一体に固定されていることを特徴とする。
【００１０】
本発明の固体酸化物形燃料電池では、固体酸化物形燃料電池スタック（以下単に燃料電池スタックと記すことがある）と補助層とは、燃料電池スタックと補助層とを積層方向に貫通する全体用ボルトにより、分離可能に一体化されているとともに、燃料電池スタックは、燃料電池スタックを積層方向に貫通するスタック用ボルトにより一体に固定されている。
【００１１】
従って、スタック用ボルトを固定したままで、全体用ボルトを緩めることにより、補助層のみを燃料電池スタックから取り外すことができるので、補助層の交換が容易である。
つまり、本発明では、補助層の交換時には、スタック用ボルトによる締結を維持したままで、全体用ボルトの締結のみを開放すればよい。これにより、燃料電池スタックと補助層とを分離した場合でも、燃料電池スタックの締結状態は維持されるので、インターコネクタや燃料電池セル間で位置ずれや剥がれを起こすことない。よって、補助層を交換する際に、燃料電池スタック自体の性能の低下を引き起こす恐れがないという顕著な効果を奏する。
【００１２】
なお、補助層としては、１層又は（同一又は異なる機能を有する）複数層を採用でき、その配置も、燃料電池スタックの一方のみに配置しても良いが、両方に配置してもよい。
また、全体用ボルトとしては、１本以上あれば良く、特に２本以上、更には４本以上（通常１６本以下）が、押圧力の均一化の点から望ましい。また、スタック用ボルトも、１本以上あれば良く、特に２本以上、更には４本以上（通常１６本以下）が、押圧力の均一化の点から望ましい。
【００１３】
（２）請求項２の発明は、前記全体用ボルトと前記スタック用ボルトとは、前記固体酸化物形燃料電池を前記積層方向から見た場合に、その平面における位置をずらして配置されてことを特徴とする。
【００１４】
本発明では、全体用ボルトとスタック用ボルトとは、平面方向に配置がずれているので、例えば全体用ボルトを着脱する作業が容易であるという利点がある。
（３）請求項３の発明は、前記全体用ボルトは、前記固体酸化物形燃料電池を前記積層方向から見た場合に、点対称の位置に配置されていることを特徴とする。
【００１５】
本発明では、全体用ボルトは、平面的に点対称の位置に配置されているので、燃料電池スタックと補助層とを押圧する圧力が偏りにくく、全体的に均一の押圧力で燃料電池スタックと補助層とを押圧固定できるこれにより、固体酸化物形燃料電池が破損し難く、ガスリークも発生し難いという利点がある。
【００１６】
（４）請求項４の発明は、前記固体酸化物形燃料電池スタックと前記補助層と間のガス流通は、前記全体用ボルト及び／又はスタック用ボルトが挿通される挿通孔を介して行われる構造であることを特徴とする。
【００１７】
本発明では、少なくとも燃料電池スタックを貫くように全体用ボルトやスタック用ボルトが配置されているので、この全体用ボルトやスタック用ボルトが挿通される挿通孔（従ってボルトの外周と挿通孔の内周面の間に形成される空間等）を介して、燃料ガスや酸化剤ガス等のガス流通を行うことができる。これにより、固体酸化物形燃料電池を小型化することができる。
【００１８】
なお、全体用ボルト及び／又はスタック用ボルトのボルト内部に、例えば軸方向に伸びて挿通孔に開口する内部孔を形成し、この内部孔をガス流通のために用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】（ａ）は実施例１の固体酸化物形燃料電池の平面図、（ｂ）は固体酸化物形燃料電池の側面図である。
【図２】固体酸化物形燃料電池を燃料電池スタックと補助層とに分離して示す斜視図である。
【図３】固体酸化物形燃料電池セルを分解した状態を示す説明図である。
【図４】固体酸化物形燃料電池内部のガス流路を模式的に示す説明図である。
【図５】（ａ）は空気予熱器の外側層のガス流路を示す説明図、（ｂ）は空気予熱器の内側層のガス流路を示す説明図、（ｃ）は燃料ガス予熱器の内側層のガス流路を示す説明図、（ｄ）は燃料ガス予熱器の外側層のガス流路を示す説明図である。
【図６】（ａ）は空気の流路を示す説明図、（ｂ）は燃料ガスの流路を示す説明図である。
【図７】実施例２の固体酸化物形燃料電池内部のガス流路を模式的に示す説明図である。
【図８】実施例３の固体酸化物形燃料電池内部のガス流路を模式的に示す説明図である。
【図９】実施例４〜９の固体酸化物形燃料電池を模式的に示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明が適用された固体酸化物形燃料電池の実施例について図面を用いて説明する。
【実施例１】
【００２１】
ａ）まず、本実施例の固体酸化物形燃料電池の概略構成について説明する。
図１に示すように、固体酸化物形燃料電池１は、燃料ガス（例えば水素）と酸化剤ガス（例えば空気）との供給を受けて発電を行う装置である。
【００２２】
この固体酸化物形燃料電池１は、発電単位である平板形の燃料電池セル３が複数個積層された燃料電池スタック５と、燃料電池スタック５の積層方向の両側に配置された補助層７、９と、固体酸化物形燃料電池１を積層方向に貫く複数のボルト１１〜２９と、各ボルト１１〜２９の一端又は両端に螺合する各ナット３１（総称）とを備えている。以下、各構成について説明する。
【００２３】
・図２に分解して示すように、前記燃料電池セル３は、いわゆる燃料極支持膜形タイプの燃料電池セルであり、燃料ガス流路３３側には、燃料極（アノード）３５が配置されるとともに、燃料極３５の図２上側の表面には薄膜の固体電解質体３７が形成される。その固体電解質体３７の空気流路４１側の表面には、空気極（カソード）３９が形成されている。なお、前記燃料電池スタック５は、複数個の燃料電池セル３が電気的に直列に接続されたものである。
【００２４】
固体電解質体３７としては、ＹＳＺ、ＳｃＳＺ、ＳＤＣ、ＧＤＣ、ペロブスカイト系酸化物等の材料が使用できる。また、燃料極３５としては、Ｎｉ及びＮｉとセラミックとのサーメットが使用でき、空気極３９としては、ペロブスカイト系酸化物、各種貴金属及び貴金属とセラミックとのサーメットが使用できる。
【００２５】
空気極３９と図２上方の金属製のインターコネクタ４３との間には、その導通を確保するために集電体４５が配置されている。なお、ここでは、燃料極３５と固体電解質体３７と空気極３９とをセル本体４７と称する。
【００２６】
詳しくは、燃料電池セル３は、上下一対の金属製のインターコネクタ４３、４３の間に、空気流路４１側の金属製の四角枠状の空気極フレーム４９と、セラミックス製の四角枠状の絶縁フレーム５１と、セル本体４７を接合して配置するとともにガス流路を遮断する金属製の四角枠状のセパレータ５３と、燃料ガス流路３３側の金属製の四角枠状の燃料極フレーム５５とを備えている。
【００２７】
つまり、インターコネクタ（その外周縁部）４３と空気極フレーム４９と絶縁フレーム５１とセパレータ（その外周縁部）５３と燃料極フレーム５５とにより、燃料電池セル３の枠部５７が構成されており、この枠部５７に、ボルト１１〜２９が貫挿される挿通孔５９が形成されている。
【００２８】
・図３に示すように、前記補助層７、９は、燃料電池スタック５の発電を補助するために、燃料電池スタック５の積層方向の両側に配置され平板形の層である。
詳しくは、正方形の補助層７、９の平面方向における対向する両端側には、ボルト１３、２３の両端に螺合するナット３１が嵌り込むように、Ｖ字形状の切り欠き６１が形成されている。
【００２９】
また、前記補助層７、９は、燃料ガスを改質する改質器、発電後の残余の燃料ガスを燃焼する燃焼器、酸化剤ガス（例えば空気）を予熱する酸化剤ガス予熱器（空気予熱器）、燃料ガス（例えば水素）を予熱する燃料ガス予熱器、及び液体原料を気化する気化器の各機能のうち、少なくとも一つの機能を有する補助層である。
【００３０】
本実施例では、図４に示すように、補助層７、９として、燃料電池スタック５の一方（図４上方）に空気予熱器７を備え、他方（図４下方）に燃料ガス予熱器９を備えた例を挙げる。
【００３１】
この空気予熱器７は、燃料電池スタック５に導入される空気と燃料電池スタック５から排出される（発電後の）空気との間で熱交換を行うために、内側層６５と外側層６７の２層構造を備えている。同様に、燃料ガス予熱器９も、燃料電池スタック５に導入される燃料ガスと燃料電池スタック５から排出される（発電後の）燃料ガスとの間で熱交換を行うために、内側層６９と外側層７１とを備えている。
【００３２】
ｂ）次に、本実施例の要部であるボルト１１〜２９による固定等について説明する。
前記図１に示すように、ボルト１１〜２９及びナット３１は、固体酸化物形燃料電池１を分離可能に一体に結束して固定するための連結部材である。
【００３３】
詳しくは、前記ボルト１１〜２９のうち、ボルト１１、１５〜２１、２５〜２９は、補助層７、９と燃料電池スタック５とを貫いて配置され、補助層７、９と燃料電池スタック５とを分離可能に一体に結束して固定する全体用ボルトである。一方、ボルト１３、２３は、燃料電池スタック５のみを貫いて配置され、燃料電池スタック５の燃料電池セル３のみを分離可能に一体に結束して固定するスタック用ボルトである。
【００３４】
また、全体用ボルト１１、１５〜２１、２５〜２９とスタック用ボルト１３、２３とは、固体酸化物形燃料電池１を積層方向（図１（ａ）の紙面方向）から見た場合に、その平面における位置をずらして配置されている。更に、全体用ボルト１１、１５〜２１、２５〜２９は、固体酸化物形燃料電池１を積層方向から見た場合に、点対称の位置に配置されている。
【００３５】
更に、前記図４に示すように、全体用ボルト１１、１５〜２１、２５〜２９のうち、ボルト１７の一端（図４上方）には、ガスの流通が可能な様に軸方向に切りかかれた溝７１が形成され、そのボルト１７の一端には、空気を空気予熱層７に導入するために、ナットして機能する空気導入管７３が取り付けられている。
【００３６】
同様に、ボルト２７の一端（図４上方）には、ガスの流通が可能な様に軸方向に切りかかれた溝７５が形成され、そのボルト２７の一端には、（発電後の）空気を空気予熱層７から排出するために、ナットして機能する空気排出管７７が取り付けられている。
【００３７】
また、ボルト１５の一端（図４下方）には、ガスの流通が可能な様に軸方向に切りかかれた溝７９が形成され、そのボルト１５の一端には、燃料ガスを燃料ガス予熱層９に導入するために、ナットして機能する燃料導入管８１が取り付けられている。
【００３８】
同様に、ボルト１１の一端（図４下方）には、ガスの流通が可能な様に軸方向に切りかかれた溝８３が形成され、そのボルト１１の一端には、（発電後の）燃料ガスを燃料ガス予熱層９から排出するために、ナットして機能する燃料ガス排出管８５が取り付けられている。
【００３９】
従って、全体用ボルト１１、１５〜２１、２５〜２９及びナット３１によって、固体酸化物形燃料電池１を積層方向に締め付けると、補助層７、９と燃料電池スタック５とを一体に固定できる。同様に、スタック用ボルト１３、２３及びナット３１によって、燃料電池スタック５を積層方向に締め付けると、複数の燃料電池セル３を一体に固定できる。
【００４０】
逆に、全体用ボルト１１、１５〜２１、２５〜２９及びナット３１による固定を緩めると、補助層７、９と燃料電池スタック５とを分離することができる。このとき、スタック用ボルト１３、２３及びナット３１が締め付けられている場合には、燃料電池スタック５は複数の燃料電池セル３に分離することなく、一体となったままで、補助層７、９のみを分離することができる。
【００４１】
また、燃料電池スタック５と補助層７、９と間のガス流通は、全体用ボルト１１、１５〜２１、２５〜２９が挿通される挿通孔５９を介して行われる。即ち、後に詳述する様に、ボルト１７、１９、２７、２９が貫挿される挿通孔５９は、空気の流路として用いられ、ボルト１１、１５、２１、２５が貫挿される挿通孔５９は、燃料ガスの流路として用いられる。
【００４２】
なお、ボルト１１〜２９及びナット３１から構成される連結部材としては、一端に頭部を有するボルトの他端にナットを取り付ける構成としてもよい。
ｃ）次に、本実施例におけるガスの流路について説明する。
【００４３】
＜空気の流路＞
前記図４に示す様に、空気は、空気導入管７３から空気予熱器７の内側層６５（詳しくは図５（ｂ）に示す内側層６５のガス流路８７）に導入される。
【００４４】
この空気は、空気予熱器７の外側層６７（詳しくは図５（ａ）に示す外側層６７のガス流路８９）を流れる発電後の高温の空気との間で熱交換が行われることにより、予熱される。
【００４５】
予熱後の空気は、ボルト２９の周囲の挿通孔５９を通って、各燃料電池セル３の空気流路４１に分配供給される（図６（ａ）参照）。
各燃料電池セル３にて発電に寄与した残余の空気は、ボルト１９の周囲の挿通孔５９を通って、空気予熱器７の外側層６７に導入され、上述した熱交換の後に、ボルト２７の周囲の挿通孔５９を通り、空気排出管７７を介して、外部に外出される。
【００４６】
＜燃料ガスの流路＞
燃料ガスは、燃料ガス導入管８１から燃料ガス予熱器９の外側層７１（詳しくは図５（ｄ）に示す外側層７１のガス流路９１）に導入される。
【００４７】
この燃料ガスは、燃料ガス予熱器９の内側層６９（詳しくは図５（ｃ）に示す内側層６９のガス流路９３）を流れる発電後の高温の燃料ガスとの間で熱交換が行われることにより、予熱される。
【００４８】
予熱後の燃料ガスは、ボルト２１の周囲の挿通孔５９を通って、各燃料電池セル３の燃料ガス流路３３に分配供給される（図６（ｂ）参照）。
各燃料電池セル３にて発電に寄与した残余の燃料ガスは、ボルト２５の周囲の挿通孔５９を通って、燃料ガス予熱器９の内側層６９に導入され、上述した熱交換の後に、ボルト１１の周囲の挿通孔５９を通り、燃料ガス排出管８５を介して、外部に外出される。
【００４９】
ｄ）本実施例の効果について説明する。
本実施例の固体酸化物形燃料電池１では、燃料電池スタック５と補助層７、９とは、全体用ボルト１１、１５〜２１、２５〜２９により分離可能に一体化されているとともに、燃料電池スタック５はスタック用ボルト１３、２３により一体に固定されている。
【００５０】
従って、スタック用ボルト１３、２３を固定したままで、全体用ボルト１１、１５〜２１、２５〜２９を緩めることにより、補助層７、９のみを燃料電池スタック５から取り外すことができるので、補助層７、９の交換が容易である。
【００５１】
つまり、本実施例では、補助層７、９の交換時には、スタック用ボルト１３、２３による締結を維持したまま、全体用ボルト１１、１５〜２１、２５〜２９の締結を開放すればよい。
【００５２】
また、燃料電池スタック５と補助層７、９とを分離した場合でも、燃料電池スタック５の締結状態は維持されるので、インターコネクタ４３や燃料電池セル３間で位置ずれや剥がれを起こすことない。よって、補助層７、９を交換する際に、燃料電池スタック５自体の性能の低下を引き起こす恐れがないという顕著な効果を奏する。
【００５３】
更に、本実施例では、全体用ボルト１１、１５〜２１、２５〜２９とスタック用ボルト１３、２３の配置は平面方向においてずれているので、例えば全体用ボルト１１、１５〜２１、２５〜２９のみを着脱する作業が容易であるという利点がある。
【００５４】
その上、本実施例では、全体用ボルト１１、１５〜２１、２５〜２９は、平面的に点対称の位置に配置されているので、燃料電池スタック５と補助層７、９とを押圧する圧力が偏りにくく、全体的に均一の押圧力で燃料電池スタック５と補助層７、９とを押圧固定できる。これにより、固体酸化物形燃料電池１が破損し難く、ガスリークも発生し難いという利点がある。
【００５５】
しかも、本実施例では、固体酸化物形燃料電池１を積層方向に貫くように全体用ボルト１１、１５〜２１、２５〜２９が配置されているので、この全体用ボルト１１、１５〜２１、２５〜２９が挿通される挿通孔５９を介して、燃料ガスや空気のガス流通を行うことができる。これにより、固体酸化物形燃料電池１を小型化することができる。
【実施例２】
【００５６】
次に、実施例２について説明するが、前記実施例１と同様な内容の説明は省略する。
図７に模式的に示す様に、本実施例の固体酸化物形燃料電池１０１は、燃料電池スタック１０３の一方の側（図７上方）に平板状の第１燃焼器１０５を設けるとともに、他方の側（図７下方）に平板状の第２燃焼器１０７を設け、更に、第２燃焼器の外側に平板状の改質器１０９を設け、ボルト１１１〜１２５にて分離可能に一体に結合したものである。
【００５７】
このボルト１１１〜１２５のうち、ボルト１１１〜１２１は、燃料電池スタック１０３と第１燃焼器１０５と第２燃焼器１０７と改質器１０９とを、分離可能に一体に締結する全体用ボルトである。一方、ボルト１２３、１２５は、燃料電池スタック１０３の各燃料電池セル１２７のみを、分離可能に一体に締結するスタック用ボルトである。
【００５８】
そして、ボルト１２３の一端に空気導入管１２９が接続され、ボルト１２１の一端に燃料ガス導入管１３１が接続され、ボルト１１５の一端に燃焼ガス排出管１３３が接続されている。
【００５９】
本実施例では、空気導入管１２９から、ボルト１２３の挿通孔１３５（総称）を介して、燃料電池スタック１０３内に空気が導入されて、各燃料電池セル１２７に導入される。そして、発電後の空気は、ボルト１１９の挿通孔１３５を介して、第２燃焼器１０７に導入され、発電後の燃料ガスと燃焼する。更に、その燃焼ガスは、ボルト１１１の挿通孔１３５を介して、第１燃焼器１０５に導入され、残余の空気と燃料ガスとが燃焼し、その燃焼ガス（排ガス）は、燃焼ガス排出管１３３から外部に排出される。
【００６０】
一方、燃料ガス導入管１３１から改質器１０９に導入された燃料は、改質触媒にて水素リッチに改質された後に、ボルト１１３の挿通孔１３５を介して各燃料電池セル１２７に導入される。そして、発電後の燃料ガスは、ボルト１１７の挿通孔１３５を介して、第２燃焼器１０７に導入され、発電後の空気と燃焼する。更に、その燃焼ガスは、上述の様に、ボルト１１１の挿通孔１３５を介して、第１燃焼器１０５に導入され、残余の空気と燃料ガスとが燃焼し、その燃焼ガスは、燃焼ガス排出管１３３から外部に排出される。
【００６１】
本実施例においても、前記実施例１と同様な効果を奏するとともに、ボルト１２３が貫挿される挿通孔１３５を、空気の流路として利用できる。
【実施例３】
【００６２】
次に、実施例３について説明するが、前記実施例１と同様な内容の説明は省略する。
図８に模式的に示す様に、本実施例の固体酸化物形燃料電池１５１は、燃料電池スタック１５３の一方の側（図８上方）に平板状の第１燃焼器１５５を設けるとともに、他方の側（図８下方）に平板状の第２燃焼器１５７を設け、ボルト１５７〜１６７にて分離可能に一体に結合したものである。
【００６３】
このボルト１５７〜１６７のうち、ボルト１５７〜１６３は、燃料電池スタック１５３と第１燃焼器１５５と第２燃焼器１５７とを、分離可能に一体に締結する全体用ボルトである。一方、ボルト１６５、１６７は、燃料電池スタック１５３の各燃料電池セル１６９のみを、分離可能に一体に締結するスタック用ボルトである。
【００６４】
そして、ボルト１６５の一端に空気導入管１７１が接続され、ボルト１６７の一端に燃料ガス導入管１７３が接続され、ボルト１５９の一端に燃焼ガス排出管１７５が接続されている。
【００６５】
本実施例では、空気導入管１７１から、ボルト１６５の挿通孔１７７（総称）を介して、燃料電池スタック１５３内に空気が導入されて、各燃料電池セル１６９に導入される。そして、発電後の空気は、ボルト１６３の挿通孔１７７を介して、第２燃焼器１５７に導入され、発電後の燃料ガスと燃焼する。更に、その燃焼ガスは、ボルト１５７の挿通孔１７７を介して、第１燃焼器１５５に導入され、残余の空気と燃料ガスとが燃焼し、その燃焼ガスは、燃焼ガス排出管１５９から外部に排出される。
【００６６】
一方、燃料ガス導入管１７３から、ボルト１６７の挿通孔１７７を介して、燃料電池スタック１５３内に燃料ガスが導入されて、各燃料電池セル１６９に導入される。そして、発電後の燃料ガスは、ボルト１６１の挿通孔１７７を介して、第２燃焼器１５７に導入され、発電後の空気と燃焼する。更に、その燃焼ガスは、上述の様に、ボルト１５７の挿通孔１７７を介して、第１燃焼器１５５に導入され、残余の空気と燃料ガスとが燃焼し、その燃焼ガスは、燃焼ガス排出管１７５から外部に排出される。
【００６７】
本実施例においても、前記実施例１と同様な効果を奏するとともに、ボルト１６５、１６７が貫挿される各挿通孔１７７を、空気又は燃料ガスの流路として利用できる。
[実施例４〜９]
【００６８】
次に、実施例４〜９について説明するが、前記実施例１と同様な内容の説明は省略する。
実施例４〜９は、補助層の形状やボルトの配置を違えたものである。
【実施例４】
【００６９】
図９（ａ）に示すように、実施例４の固体酸化物形燃料電池１８１は、燃料電池スタック１８３と、正方形の対辺部分が三角形に切りかかれた形状の補助層１８５とを備えている。また、固体酸化物形燃料電池１８１の外周に沿って８本のボルト１８７〜２０１が配置されており、このうち、補助層１８５の切り欠き部分に配置されたボルトがスタック用ボルト１８９、１９７であり、残りが全体用ボルト１８７、１９１〜１９５、１９９、２０１である。
【実施例５】
【００７０】
図９（ｂ）に示すように、実施例５の固体酸化物形燃料電池２１１は、燃料電池スタック２１３と、正方形の対角部分が三角形に切りかかれた形状の補助層２１５とを備えている。また、固体酸化物形燃料電池２１１の外周に沿って８本のボルト２１７〜２３１が配置されており、このうち、補助層２１５の切り欠き部分に配置されたボルトがスタック用ボルト２２１、２２９が配置され、残りが全体用ボルト２１７、２１９、２２３〜２２７、２３１である。
【実施例６】
【００７１】
図９（ｃ）に示すように、実施例６の固体酸化物形燃料電池２４１は、燃料電池スタック２４３と、正方形の四隅部分が三角形に切りかかれた形状の補助層２４５とを備えている。また、固体酸化物形燃料電池２４１の外周に沿って８本のボルト２４７〜２６１が配置されており、このうち、補助層２４５の切り欠き部分に配置されたボルトがスタック用ボルト２４７、２５１、２５５、２５９である、残りが全体用ボルト２４９、２５３、２５７、２６１である。
【実施例７】
【００７２】
図９（ｄ）に示すように、実施例７の固体酸化物形燃料電池２７１は、燃料電池スタック２７３と、正方形の四隅部分が三角形に切りかかれた形状の補助層２７５とを備えている。また、固体酸化物形燃料電池２７１の外周に沿って１２本のボルト２７７〜２９９が配置されており、このうち、補助層２７５の切り欠き部分に配置されたボルトがスタック用ボルト２７７、２８３、２８９、２９５であり、残りが全体用ボルト２７９、２８１、２８５、２８７、２９１、２９３、２９７、２９９である。
【実施例８】
【００７３】
図９（ｅ）に示すように、実施例８の固体酸化物形燃料電池３０１は、燃料電池スタック３０３と、正方形の四隅部分が対角線方向に突出した形状の補助層３０５とを備えている。また、固体酸化物形燃料電池３０１の外周に沿って８本のボルト３０７〜３２１が配置されており、このうち、補助層３０５の切り欠き部分に配置されたボルトがスタック用ボルト３０９、３１３、３１７、３２１であり、残りが全体用ボルト３０７、３１１、３１５、３１９が配置されている。
【実施例９】
【００７４】
図９（ｆ）に示すように、実施例９の固体酸化物形燃料電池３３１は、燃料電池スタック３３３と、正方形の四隅部分が対角線方向に突出した形状の補助層３３５とを備えている。また、固体酸化物形燃料電池３３１の外周に沿って１２本のボルト３３７〜３５９が配置されており、このうち、補助層３３５の切り欠き部分に配置されたボルトがスタック用ボルト３３９、３４１、３４５、３４７、３５１、３５３、３５７、３５９であり、残りが全体用ボルト３３７、３４３、３４９、３５５である。
【００７５】
以上、本発明の実施例について説明したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、種々の態様を採ることができる。
例えば補助層として、液体原料（例えば水）を気化する気化器を採用できる。この気化器で気化された例えば水は、改質器にて燃料の改質に使用することができる。
【符号の説明】
【００７６】
１、１０１、１５１、１８１、２１１、２４１、２７１、３０１、３３１…固体酸化物形燃料電池
３、１２７、１６９…燃料電池セル
５、１０３、１５３、１８３、２１３、２４３、２７３、３０３、３３３…燃料電池スタック
７…空気予熱器（補助層）
９…燃料ガス予熱器（補助層）
１１、１５、１７、１９、２１、２５、２７、２９、１１１、１１３、１１５、１１７、１１９、１２１、１５７、１５９、１６１、１６３、１８７、１９１、１９３、１９５、１９９、２０１、２１７、２１９、２２３、２２５、２２７、２３１、２４９、２５３、２５７、２６１、２７９、２８１、２８５、２８７、２９１、２９３、２９７、２９９、３０７、３１１、３１５、３１９、３３７、３４３、３４９、３５５、３３７…全体用ボルト
１３、２３、１２３、１２５、１６５、１６７、１８９、１９７、２２１、２２９、２４７、２５１、２５５、２５９、２７７、２８３、２８９、２９５、３０９、３１３、３１７、３２１、３３９、３４１、３４５、３４７、３５１、３５３、３５７、３５９…スタック用ボルト
１０５、１０７、１５５、１５７…燃焼器（補助層）
１０９…改質器（補助層）
１８５、２１５、２４３、２７５、３０５、３３５…補助層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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