(57)【要約】  本発明の燃料電池コージェネレーションシステムは、セル（１０）と、セル（１０）の厚み方向に延びるように配設されアノード（２Ａ）で使用されなかったアノードオフガスが通流する燃料ガス排出マニホールド（１２２）と、セル（１０）の厚み方向に延びるように配設されカソード（２Ｂ）で使用されなかったカソードオフガスが通流する酸化剤ガス排出マニホールド（１２４）と、セル（１０）の厚み方向に延びるように配設され、セル（１０）から熱を回収したオフ冷却媒体が通流する冷却媒体排出マニホールド（１２６）と、を備え、冷却媒体排出マニホールド（１２６）と、冷却媒体排出マニホールド（１２６）に最も近いセパレータ端との間に、燃料ガス排出マニホールド（１２２）及び/又は酸化剤ガス排出マニホールド（１２４）が配設されている。
2010122779.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アノード及びカソードを有し、板状に形成され、単独又は積層された複数のセルと、
前記セルの厚み方向に延びるように配設され前記アノードで使用されなかったアノードオフガスが通流する燃料ガス排出マニホールドと、
前記セルの厚み方向に延びるように配設され前記カソードで使用されなかったカソードオフガスが通流する酸化剤ガス排出マニホールドと、
前記セルの厚み方向に延びるように配設され前記セルから熱を回収したオフ冷却媒体が通流する冷却媒体排出マニホールドと、を備え、
前記セルの厚み方向から見て、前記冷却媒体排出マニホールドと前記冷却媒体排出マニホールドに最も近いセパレータ端との間に、前記カソードガス排出マニホールド及び/又は前記アノードガス排出マニホールドが配設されている、燃料電池スタック。
【請求項２】
前記燃料ガス排出マニホールド及び／又は前記酸化剤ガス排出マニホールドは、前記セルの厚み方向から見て、凹部を形成するように配設され、
前記冷却媒体排出マニホールドは、少なくともその一部が前記凹部に収まるように配設されている、請求項１に記載の燃料電池スタック。
【請求項３】
前記燃料ガス排出マニホールド及び前記酸化剤ガス排出マニホールドは、前記セルの厚み方向から見て、凹部を形成するように配設されている、請求項２に記載の燃料電池スタック。
【請求項４】
前記酸化剤ガス排出マニホールドは、前記セルの厚み方向から見て、凹部を形成するように配設されている、請求項２に記載の燃料電池スタック。
【請求項５】
前記燃料ガス排出マニホールドは、前記セルの厚み方向から見て、凹部を形成するように配設されている、請求項２に記載の燃料電池スタック。
【請求項６】
前記冷却媒体排出マニホールドの全部が前記凹部に収まるように配設されている、請求項２〜５のいずれかに記載の燃料電池スタック。
【請求項７】
前記凹部は、前記セルの内方に開放されている、請求項２〜６のいずれかに記載の燃料電池スタック。
【請求項８】
前記セルの積層方向に対する垂直方向から見て、前記冷却媒体排出マニホールドは、前記燃料ガス排出マニホールド及び／又は前記酸化剤ガス排出マニホールドと重なるように配設されている、請求項１に記載の燃料電池スタック。
【請求項９】
前記冷却媒体排出マニホールドと前記冷却媒体排出マニホールドに最も近いセパレータ端との間の領域に、前記カソードガス排出マニホールド及び/又は前記アノードガス排出マニホールドの少なくとも一部が配設されている、請求項１に記載の燃料電池スタック。
【請求項１０】
前記燃料電池スタックが断熱部材で覆われている、請求項１又は２に記載の燃料電池スタック。
【請求項１１】
前記燃料ガス排出マニホールド、前記酸化剤ガス排出マニホールド、及び前記冷却媒体排出マニホールドは、前記単独又は積層された複数のセルの内部に設けられている、請求項１〜１０のいずれかに記載の燃料電池スタック。
【請求項１２】
前記燃料ガス排出マニホールド、前記酸化剤ガス排出マニホールド、及び前記冷却媒体排出マニホールドは、前記単独又は積層された複数のセルの外部に設けられている、請求項１〜１０のいずれかに記載の燃料電池スタック。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれかに記載の燃料電池スタックと、
前記燃料ガス排出マニホールドの下流端に接続され、該燃料ガス排出マニホールドからアノードオフガスが排出されるアノードオフガス配管と、
前記酸化剤ガス排出マニホールドの下流端に接続され、該酸化剤ガス排出マニホールドからカソードオフガスが排出されるカソードオフガス配管と、
前記冷却媒体排出マニホールドの下流端に接続され、該冷却媒体排出マニホールドからオフ冷却媒体が排出されるオフ冷却媒体配管と、
前記アノードオフガス又は前記カソードオフガスと熱媒体との間で熱交換する熱交換器と、を備える、燃料電池コージェネレーションシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池スタック及びそれを備える燃料電池コージェネレーションシステムの構成に関し、特に、燃料電池スタックの構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、燃料電池を利用した発電装置と、この発電装置で発電が行われる際に生じる熱を利用して加熱した水（温水）を貯湯する貯湯槽と、を備えた、家庭用燃料電池コージェネレーションシステムが知られている。燃料電池コージェネレーションシステムで用いられる燃料電池は、板状のセルが積層されたセル積層体を有している。セルの中央部には、電極が設けられており、セルの周縁部に燃料ガス供給マニホールド孔等の各マニホールド孔が設けられているのが一般的である。そして、セルを積層したときに、各マニホールド孔が、それぞれ、つながって、燃料ガス供給マニホールド等の各マニホールドが形成される。【０００３】
このように燃料電池では、各マニホールドが周縁部に設けられているため、熱回収した冷却媒体から大気中に熱が放出されやすい。このため、燃料電池からの放熱を低減するために、断熱部材を燃料電池スタックの外部に配置している燃料電池（例えば、特許文献１及び２参照）や燃料電池スタックを密閉容器の内部に収容し、密閉容器の内部空間に電気絶縁性液体を満たした燃料電池（例えば、特許文献３参照）が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−８７３４４号公報
【特許文献２】特開２００８−１３０２６１号公報
【特許文献３】特開２００２−１９０３１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１乃至３に開示されている燃料電池であっても、燃料電池スタックからの放熱対策は充分ではなく排熱回収効率が低いという課題があった。また、断熱効率を向上するために真空断熱構造の適用、断熱材増量などを行った場合、燃料電池のコスト面、コンパクト面が課題となる。このように、従来の燃料電池での放熱対策は充分ではなく、未だ改善の余地があった。【０００６】
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、排熱回収効率を向上させ、エネルギー効率が優れた燃料電池スタック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】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明に係る燃料電池スタックは、アノード及びカソードを有し、板状に形成され、単独又は積層された複数のセルと、前記セルの厚み方向に延びるように配設され前記アノードで使用されなかったアノードオフガスが通流する燃料ガス排出マニホールドと、前記セルの厚み方向に延びるように配設され前記カソードで使用されなかったカソードオフガスが通流する酸化剤ガス排出マニホールドと、前記セルの厚み方向に延びるように配設され前記セルから熱を回収したオフ冷却媒体が通流する冷却媒体排出マニホールドと、を備え、前記セルの厚み方向から見て、前記冷却媒体排出マニホールドと前記冷却媒体排出マニホールドに最も近いセパレータ端との間に、前記カソードガス排出マニホールド及び/又は前記アノードガス排出マニホールドが配設されている。【０００８】
これにより、気体が通流する熱容量の小さい燃料ガス排出マニホールド及び／又は酸化剤ガス排出マニホールドが、液体が通流する熱容量の大きい冷却媒体排出マニホールドの断熱体としても機能することにより、冷却媒体排出マニホールドからの外気への放熱量を低減することができ、燃料電池スタックの熱回収効率を向上させることができる。【０００９】
また、本発明に係る燃料電池スタックでは、前記燃料ガス排出マニホールド及び／又は前記酸化剤ガス排出マニホールドは、前記セルの厚み方向から見て、凹部を形成するように配設され、前記冷却媒体排出マニホールドは、少なくともその一部が前記凹部に収まるように配設されていることが好ましい。【００１０】
また、本発明に係る燃料電池スタックでは、前記燃料ガス排出マニホールド及び前記酸化剤ガス排出マニホールドは、前記セルの厚み方向から見て、凹部を形成するように配設されていてもよい。【００１１】
また、本発明に係る燃料電池スタックでは、前記酸化剤ガス排出マニホールドは、前記セルの厚み方向から見て、凹部を形成するように配設されていてもよい。【００１２】
また、本発明に係る燃料電池スタックでは、前記燃料ガス排出マニホールドは、前記セルの厚み方向から見て、凹部を形成するように配設されていてもよい。【００１３】
また、本発明に係る燃料電池スタックでは、前記冷却媒体排出マニホールドの全部が前記凹部に収まるように配設されていてもよい。【００１４】
また、本発明に係る燃料電池スタックでは、前記凹部は、前記セルの内方に開放されていてもよい。【００１５】
また、本発明に係る燃料電池スタックでは、前記セルの積層方向に対する垂直方向から見て、前記冷却媒体排出マニホールドは、前記燃料ガス排出マニホールド及び／又は前記酸化剤ガス排出マニホールドと重なるように配設されていてもよい。【００１６】
また、本発明に係る燃料電池スタックでは、前記冷却媒体排出マニホールドと前記冷却媒体排出マニホールドに最も近いセパレータ端との間の領域に、前記カソードガス排出マニホールド及び/又は前記アノードガス排出マニホールドの少なくとも一部が配設されていてもよい。【００１７】
また、本発明に係る燃料電池スタックでは、前記燃料電池スタックが断熱部材で覆われていてもよい。【００１８】
また、本発明に係る燃料電池スタックでは、前記燃料ガス排出マニホールド、前記酸化剤ガス排出マニホールド、及び前記冷却媒体排出マニホールドは、前記単独又は積層された複数のセルの内部に設けられていてもよい。【００１９】
さらに、本発明に係る燃料電池スタックでは、前記燃料ガス排出マニホールド、前記酸化剤ガス排出マニホールド、及び前記冷却媒体排出マニホールドは、前記単独又は積層された複数のセルの外部に設けられていてもよい。【００２０】
また、本発明に係る燃料電池コージェネレーションシステムは、前記燃料電池スタックと、前記燃料ガス排出マニホールドの下流端に接続され、該燃料ガス排出マニホールドからアノードオフガスが排出されるアノードオフガス配管と、前記酸化剤ガス排出マニホールドの下流端に接続され、該酸化剤ガス排出マニホールドからカソードオフガスが排出されるカソードオフガス配管と、前記冷却媒体排出マニホールドの下流端に接続され、該冷却媒体排出マニホールドからオフ冷却媒体が排出されるオフ冷却媒体配管と、前記アノードオフガス又は前記カソードオフガスと熱媒体との間で熱交換する熱交換器と、を備える。【００２１】
本発明の上記目的、他の目的、特徴、及び利点は、添付図面参照の下、以下の好適な実施態様の詳細な説明から明らかにされる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の燃料電池スタック及びそれを備える燃料電池コージェネレーションシステムによれば、熱容量の小さい燃料ガス排出マニホールド及び／又は酸化剤ガス排出マニホールドが熱容量の大きい冷却媒体排出マニホールドの断熱体としても機能することにより、冷却媒体排出マニホールドからの外気への放熱量を低減することができ、燃料電池スタック、ひいては、燃料電池コージェネレーションシステムの熱回収効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１に係る燃料電池コージェネレーションシステムの概略構成を示す模式図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態１に係る燃料電池スタックの概略構成を模式的に示す斜視図である。
【図３】図３は、図２に示す燃料電池スタックのセル積層体をセルの厚み方向から見た透視図である。
【図４】図４は、図３に示すＶＩ−ＶＩ線断面図である。
【図５】図５は、本発明の実施の形態２に係る燃料電池スタックのセル積層体をセルの厚み方向から見た透視図である。
【図６】図６は、本発明の実施の形態３に係る燃料電池スタックのセル積層体をセルの厚み方向から見た透視図である。
【図７】図７は、本発明の実施の形態４に係る燃料電池スタックのセル積層体をセルの厚み方向から見た透視図である。
【図８】図８は、本発明の実施の形態５に係る燃料電池スタックの概略構成を模式的に示す斜視図である。
【図９】図９は、図８に示す燃料電池スタックをセルの厚み方向から見た透視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の好ましい実施の形態を、図面を参照しながら説明する。なお、全ての図面において、同一または相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。また、全ての図面において、本発明を説明するために必要となる構成要素のみを抜粋して図示しており、その他の構成要素については図示を省略している。さらに、本発明は以下の実施の形態に限定されない。
【００２５】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１は、冷却媒体排出マニホールドと、冷却媒体排出マニホールドに最も近いセパレータ端と、の間に、燃料ガス排出マニホールドと酸化剤ガス排出マニホールドが介在している形態を例示するものである。
【００２６】
まず、本発明の実施の形態１に係る燃料電池コージェネレーションシステムについて、図１を参照しながら説明する。
【００２７】
図１は、本発明の実施の形態１に係る燃料電池コージェネレーションシステムの概略構成を示す模式図である。図２は、本発明の実施の形態１に係る燃料電池スタックの概略構成を模式的に示す斜視図である。なお、図２においては、燃料電池スタックにおける上下方向を図における上下方向として表し、一部を省略している。
【００２８】
図１に示すように、本発明の実施の形態１に係る燃料電池コージェネレーションシステム１００は、燃料電池スタック１０１と、アノードオフガス配管４２と、カソードオフガス配管４４と、オフ冷却媒体配管５２と、熱利用を図る熱交換器として第１熱交換器１０３、第３熱交換器１０５と、を備えている。また、図２に示すように、燃料電池スタック１０１は、板状のセル１０と、該セル１０の厚み方向に延びるように配設された燃料ガス排出マニホールド１２２、酸化剤ガス排出マニホールド１２４、及び冷却媒体排出マニホールド１２６と、を有している。
【００２９】
すなわち、本発明の燃料電池コージェネレーションシステム１００では、燃料電池スタック１０１が、セル１０を有していればよく、１つのセル１０で構成されていてもよく、複数のセル１０が積層されたセル積層体７０で構成されていてもよい。また、燃料電池スタック１０１のタイプ（型式）は、燃料電池スタックを冷却するよう構成されているタイプであれば特に限定されない。例えば、燃料電池スタック１０１として、固体高分子電解質形燃料電池、固体酸化物形燃料電池、リン酸形燃料電池、溶融炭酸塩形燃料電池等を用いることができる。
【００３０】
また、本発明の燃料電池コージェネレーションシステム１００では、熱利用を図る第１熱交換器１０３、第３熱交換器１０５を備えていればよく、熱利用機器を必ずしも備える必要はない。例えば、燃料電池コージェネレーションシステム１００が熱利用を図るための熱媒体を外部に供給するような場合には、熱利用機器は不要である。以下では、燃料電池コージェネレーションシステム１００が熱利用機器を備える例を示す。
【００３１】
次に、本実施の形態１に係る燃料電池コージェネレーションシステム１００の構成について、図１を参照しながら詳細に説明する。
【００３２】
［燃料電池コージェネレーションシステムの構成］
図１に示すように、本実施の形態１に係る燃料電池コージェネレーションシステム１００は、例えば、燃料電池スタック１０１、水素生成装置１０２、熱利用を図るための第１〜第４熱交換器１０３〜１０６、空気供給器１０７、熱利用機器１０９、及び制御器１１０を備えていて、燃料電池１０１で発生した電力と熱を利用者に供給するように構成されている。
【００３３】
燃料電池スタック１０１は、アノード２Ａ、カソード２Ｂ、燃料ガス内部流路３１、酸化剤ガス内部流路３２、及び冷却媒体内部流路３３を有している。燃料ガス内部流路３１は、アノード２Ａにアノードガスを供給し、酸化剤ガス内部流路３２は、カソード２Ｂにカソードガスを供給するように構成されている。また、冷却媒体内部流路３３は、燃料電池スタック１０１内で発生した熱を冷却媒体で回収するように構成されている。なお、燃料電池スタック１０１の詳細な構成は、後述する。
【００３４】
水素生成装置１０２は、例えば、改質器、変成器、浄化器（いずれも図示せず）、及びバーナ１０２Ａを有していて、原料ガス（例えば、メタン等の炭素と水素から構成される有機化合物を含むガス）と水から水素を含有するアノードガスを生成する。水素生成装置１０２には、アノードガス配管４１を介して燃料電池スタック１０１の燃料ガス内部流路３１の上流端と接続されている。燃料ガス内部流路３１の下流端には、アノードオフガス配管４２を介してバーナ１０２Ａが接続されている。また、バーナ１０２Ａには、燃焼排ガス配管４５が接続されている。なお、アノードオフガス配管４２の途中には、第１熱交換器１０３が設けられていて、燃焼排ガス配管４５の途中には、第２熱交換器１０４が設けられている。
【００３５】
これにより、水素生成装置１０２で生成されたアノードガスが、アノードガス配管４１を介して燃料ガス内部流路３１に供給される。そして、アノード２Ａで使用されなかったアノードガス（これをアノードオフガスという）は、アノードオフガス配管４２を介してバーナ１０２Ａに供給され、バーナ１０２Ａで燃焼される。バーナ１０２Ａで、アノードオフガスが燃焼することで生成された燃焼排ガスは、燃料電池コージェネレーションシステム１００外（大気中）に排出構成される。
【００３６】
なお、改質器で生成される水素含有ガス中に含まれる一酸化炭素を更に低減する必要のない場合は、変成器及び浄化器を設けない構成としてもよい。例えば、燃料電池スタック１０１が、一酸化炭素に対して被毒しにくい機器（例えば、固体酸化物燃料電池）である場合、変成器及び浄化器を設けない構成を採用してもよい。
【００３７】
また、空気供給器１０７は、例えば、ブロワやシロッコファン等のファン類を使用することができ、カソードガス配管４３を介して、燃料電池スタック１０１の酸化剤ガス内部流路３２の上流端に接続されている。また、酸化剤ガス内部流路３２の下流端には、カソードオフガス配管４４が接続されている。なお、カソードオフガス配管４４の途中には、第３熱交換器１０５が設けられている。
【００３８】
これにより、空気供給器１０７からカソードガスが、カソードガス配管４３を介して酸化剤ガス内部流路３２に供給される。そして、カソード２Ｂで使用されなかったカソードガス（これをカソードオフガスという）は、カソードオフガス配管４４を介して、大気中に排出される。
【００３９】
また、燃料電池コージェネレーションシステム１００は、冷却媒体を貯えるように構成された冷却媒体タンク１０８を備えていて、冷却媒体タンク１０８は、冷却媒体配管５１を介して燃料電池スタック１０１の冷却媒体内部流路３３の上流端と接続されている。また、冷却媒体内部流路３３の下流端は、オフ冷却媒体配管５２を介して冷却媒体タンク１０８と接続されている。ここで、冷却媒体は、水であってもよく、不凍液（例えば、エチレングリーコール含有液）等であってもよい。なお、オフ冷却媒体配管５２の途中には第４熱交換器１０６が設けられている。
【００４０】
これにより、図示されない冷却媒体ポンプによって、冷却媒体タンク１０８から冷却媒体配管５１を介して冷却媒体内部流路３３に冷却媒体が供給される。冷却媒体内部流路３３に供給された冷却媒体は、冷却媒体内部流路３３を通流する間に、燃料電池スタック１０１で発生した熱を回収し、オフ冷却媒体配管５２に排出される。燃料電池スタック１０１で発生した熱を回収し、オフ冷却媒体配管５２に排出された冷却媒体（これをオフ冷却媒体という）は、オフ冷却媒体配管５２を通流して冷却媒体タンク１０８に戻る。
【００４１】
なお、アノードガス配管４１及びアノードオフガス配管４２の材料は、例えば、ＳＵＳ等の金属で形成されていてもよい。また、カソードガス配管４３、カソードオフガス配管４４、冷却媒体配管５１、及びオフ冷却媒体配管５２の材料は、特に限定されないが、例えば、テトラフルオロエチレンパーフルオロアルキルビニルエーテルコポリマー(ＰＦＡ)、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリオキシメチレン（ＰＯＭ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリスルホン（ＰＳＦ）、ポリプロピレン（ＰＰ）等の樹脂で形成されていてもよい。
【００４２】
また、燃料電池コージェネレーションシステム１００は、熱利用機器１０９と、熱利用機器１０９を含み、熱媒体（例えば、水や不凍液等）が通流するように構成された熱媒体循環路５３と、図示されない熱媒体ポンプと、を備えている。ここで、熱利用機器１０９としては、例えば、給湯や床暖房が挙げられる。この場合、熱媒体循環路５３は、例えば、蓄熱器（貯湯タンク）に接続されてもよく、また、床暖房の経路に接続されてもよい。
【００４３】
熱媒体循環路５３の途中には、本実施の形態１においては、第１熱交換器１０３、第２熱交換器１０４、第３熱交換器１０５、及び第４熱交換器１０６が、この順で設けられている。第１熱交換器１０３は、熱媒体とアノードオフガスとの間で熱交換するように構成されていて、第２熱交換器１０４は、熱媒体と燃焼排ガスとの間で熱交換するように構成されている。また、第３熱交換器１０５は、熱媒体とカソードオフガスとの間で熱交換するように構成されていて、第４熱交換器１０６は、熱媒体と冷却媒体との間で熱交換するように構成されている。これにより、熱媒体は、熱媒体循環路５３を通流する間に、アノードオフガス、燃焼排ガス、カソードオフガス、及び冷却媒体と熱交換して加熱され、熱利用機器１０９に供される。
【００４４】
なお、本実施の形態１においては、熱媒体循環路５３の途中に第１熱交換器１０３、第２熱交換器１０４、第３熱交換器１０５、及び第４熱交換器１０６を、この順で設ける構成としたが、各熱交換器の設けられる順番は限定されない。但し、効率よく熱交換する観点から、上記順番で設けられていることが好ましい。
【００４５】
制御器１１０は、例えば、マイコン等のコンピュータによって構成されており、燃料電池コージェネレーションシステム１００に関する各種の制御を行う。
【００４６】
［燃料電池スタックの構成］
次に、図２を参照しながら、燃料電池スタック１０１の構成の一例について詳細に説明する。
【００４７】
図２に示すように、燃料電池スタック１０１は、板状のセル１０が複数積層されたセル積層体７０と、該セル積層体７０の両端に配置された端板７１Ａ、７１Ｂと、セル積層体７０と端板７１Ａ、７１Ｂをセルの積層方向において締結する締結具（図示せず）と、を有する。また、端板７１Ａとセル積層体７０の間には、絶縁板７２Ａ及び集電板７３Ａが配置されている。同様に、端板７１Ｂとセル積層体７０との間には、絶縁板７２Ｂ及び集電板７３Ｂが配置されている。さらに、燃料電池スタック１０１の側面には、断熱部材６１が燃料電池スタック１０１を覆うように配置されている（図４参照）。
【００４８】
セル積層体７０には、燃料ガス供給マニホールド１２１、酸化剤ガス供給マニホールド１２３、冷却媒体供給マニホールド１２５、燃料ガス排出マニホールド１２２、酸化剤ガス排出マニホールド１２４、及び冷却媒体排出マニホールド１２６が設けられている。また、端板７１Ｂ、絶縁板７２Ｂ、及び集電板７３Ｂのそれぞれの上部には、燃料ガス供給マニホールド１２１、酸化剤ガス供給マニホールド１２３、及び冷却媒体供給マニホールド１２５に対応する（連通する）貫通孔が設けられている。また、端板７１Ａ、絶縁板７２Ａ、及び集電板７３Ａのそれぞれの下部には、燃料ガス排出マニホールド１２２、酸化剤ガス排出マニホールド１２４、及び冷却媒体排出マニホールド１２６に対応する（連通する）貫通孔が設けられている。
【００４９】
そして、端板７１Ｂの燃料ガス供給マニホールド１２１に対応する貫通孔、酸化剤ガス供給マニホールド１２３に対応する貫通孔、及び冷却媒体供給マニホールド１２５に対応する貫通孔には、それぞれ、アノードガス配管４１、カソードガス配管４３、及び冷却媒体配管５１が、適宜な手段により接続されている。同様に、端板７１Ａの燃料ガス排出マニホールド１２２に対応する貫通孔、酸化剤ガス排出マニホールド１２４に対応する貫通孔、及び冷却媒体排出マニホールド１２６に対応する貫通孔には、それぞれ、アノードオフガス配管４２、カソードオフガス配管４４、及びオフ冷却媒体配管５２が、適宜な手段により接続されている。
【００５０】
［セル積層体の構成］
次に、セル積層体７０の構成について、図３及び図４を参照しながら説明する。図３は、図２に示す燃料電池スタック１０１のセル積層体７０をセル１０の厚み方向から見た透視図である。また、図４は、図３に示すＶＩ−ＶＩ線断面図である。なお、図３及び図４においては、セル積層体７０における上下方向を図における上下方向として表し、その一部を省略している。
【００５１】
上述したように、セル積層体７０は、板状のセル１０が、その厚み方向に積層されて形成されたものである。まず、セル１０の構成について説明する。
【００５２】
セル１０は、本実施の形態１においては、高分子電解質形燃料電池で構成されていて、図４に示すように、ＭＥＡ（Ｍｅｍｂｒａｎｅ−Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ−Ａｓｓｅｍｂｌｙ：膜−電極接合体）３と、一対のガスケット５、５と、アノードセパレータ４Ａと、カソードセパレータ４Ｂと、を有する。また、ＭＥＡ３は、高分子電解質膜１と、アノード２Ａと、カソード２Ｂを有する。なお、高分子電解質膜１、一対のガスケット５、アノードセパレータ４Ａ、及びカソードセパレータ４Ｂの周縁部には、燃料ガス供給マニホールド孔２１、酸化剤ガス供給マニホールド孔（図示せず）、冷却媒体供給マニホールド孔（図示せず）、燃料ガス排出マニホールド孔（図示せず）、酸化剤ガス排出マニホールド孔２４、冷却媒体排出マニホールド孔（図示せず）が設けられている。
【００５３】
アノードセパレータ４Ａのアノード２Ａと接触する主面（以下、内面という）には、アノードガスが通流する燃料ガス流路６が、その上流端と下流端が、それぞれ、燃料ガス供給マニホールド孔２１と燃料ガス排出マニホールド孔に接続されるように設けられていて、内面の反対側の主面（以下、外面という）には、冷却媒体が通流する冷却媒体流路８が、その上流端と下流端が、それぞれ、冷却媒体供給マニホールド孔と冷却媒体排出マニホールド孔に接続されるように設けられている。同様に、カソードセパレータ４Ｂのカソード２Ｂと接触する主面（以下、内面という）には、カソードガスが通流する酸化剤ガス流路７が、その上流端と下流端が、それぞれ、酸化剤ガス供給マニホールド孔と酸化剤ガス排出マニホールド孔２４に接続されるように設けられていて、内面の反対側の主面（以下、外面という）には、冷却媒体流路８が、その上流端と下流端が、それぞれ、冷却媒体供給マニホールド孔と冷却媒体排出マニホールド孔に接続されるように設けられている。
【００５４】
なお、本実施の形態１においては、各流路は、サーペンタイン状に構成したが、これに限定されず、アノード２Ａ及びカソード２Ｂ全体に流体が通流するように構成されていればよく、例えば、渦巻状に形成されていてもよい。また、本実施の形態１においては、各流路は１本の溝で構成したが、これに限定されず、例えば、複数の溝で構成されていてもよい。
【００５５】
そして、セル１０に設けられた燃料ガス供給マニホールド孔２１等の各マニホールド孔は、セル１０が積層されたときにつながって、燃料ガス供給マニホールド１２１等の各マニホールドが形成される。
【００５６】
次に、セル積層体７０の各マニホールドの形状について説明する。
【００５７】
図２及び図３に示すように、燃料ガス排出マニホールド１２２、酸化剤ガス排出マニホールド１２４、及び冷却媒体排出マニホールド１２６は、セル積層体７０の下部に、セル１０の厚み方向（セル１０の積層方向）に延びるように設けられている。そして、燃料ガス排出マニホールド１２２及び酸化剤ガス排出マニホールド１２４は、冷却媒体排出マニホールド１２６と該冷却媒体排出マニホールド１２６に最も近いセパレータ端(図３では、下端面)との間に、燃料ガス排出マニホールド１２２と酸化剤ガス排出マニホールド１２４が配設されている。ここで、「冷却媒体排出マニホールドに最も近いセパレータ端」とは、冷却媒体排出マニホールド１２６との距離が物理的に最も短く、かつ、冷却媒体排出マニホールド１２６を流れる冷却媒体からの放熱量が最も大きいセパレータ端をいう。
【００５８】
具体的には、燃料ガス排出マニホールド１２２は、セル積層体７０の一方の側部（以下、第１の側部という）側に配設されていて、セル１０の厚み方向から見て、略矩形状に形成されている。同様に、酸化剤ガス排出マニホールド１２４は、セル積層体７０の他方の側部（以下、第２の側部という）側に配設されていて、セル１０の厚み方向から見て、略矩形状に形成されている。また、冷却媒体排出マニホールド１２６は、セル積層体７０の下部で、かつ、略中央部に配設されていて、セル１０の厚み方向から見て、略矩形状に形成されている。そして、冷却媒体排出マニホールド１２６は、セル１０の積層方向に対する垂直方向（ここでは、上下方向）から見て、燃料ガス排出マニホールド１２２及び酸化剤ガス排出マニホールド１２４と重なるように配設されている。換言すると、冷却媒体排出マニホールド１２６と該冷却媒体排出マニホールド１２６に最も近いセパレータ端との間の領域Ａに、カソードガス排出マニホールド１２４及び/又はアノードガス排出マニホールド１２２の少なくとも一部（本実施の形態１においては、カソードガス排出マニホールド１２４の一部とアノードガス排出マニホールド１２２の一部）が配設されている。
【００５９】
なお、本実施の形態１においては、セル１０の厚み方向から見て、燃料ガス排出マニホールド１２２、酸化剤ガス排出マニホールド１２４、及び冷却媒体排出マニホールド１２６を略矩形状に形成したが、これに限定されず、各マニホールドの形状は、それぞれ、どのような形状であってもよく、例えば、セル１０の厚み方向から見て、各マニホールドは、円弧状に形成されていてもよい。
【００６０】
これにより、冷却媒体排出マニホールド１２６を流れる冷却媒体からの放熱を低減することができる。すなわち、熱容量の小さいガスが流れることから熱容量の小さい燃料ガス排出マニホールド１２２及び酸化剤ガス排出マニホールド１２４が、熱容量の大きい冷却媒体（液体）が流れることから熱容量の大きい冷却媒体排出マニホールド１２６の断熱体としても機能することができる。また、冷却媒体排出マニホールド１２６から燃料ガス排出マニホールド１２２及び／又は酸化剤ガス排出マニホールド１２４に移動した熱は、第１熱交換器１０３及び／又は第３熱交換器１０５で回収される。このため、冷却媒体排出マニホールド１２６からの外気への放熱量を低減することができ、燃料電池スタック１０１、ひいては、燃料電池コージェネレーションシステム１００の熱回収効率を向上させることができる。
【００６１】
同様に、燃料ガス供給マニホールド１２１、酸化剤ガス供給マニホールド１２３、及び冷却媒体供給マニホールド１２５は、セル積層体７０の上部に、セル１０の厚み方向（セル１０の積層方向）に延びるように設けられている。そして、セル１０の厚み方向から見て、冷却媒体供給マニホールド１２５と、冷却媒体供給マニホールド１２５に最も近いセパレータ端との間に、燃料ガス供給マニホールド１２１及び酸化剤ガス供給マニホールド１２３が、配設されている。
【００６２】
具体的には、燃料ガス供給マニホールド１２１は、セル積層体７０の第２の側部側に配設されていて、セル１０の厚み方向から見て、略矩形状に形成されている。同様に、酸化剤ガス供給マニホールド１２３は、セル積層体７０の第１の側部側に配設されていて、セル１０の厚み方向から見て、略矩形状に形成されている。また、冷却媒体供給マニホールド１２５は、セル積層体７０の上部で、かつ、略中央部に配設されていて、セル１０の厚み方向から見て、略矩形状に形成されている。そして、冷却媒体供給マニホールド１２５は、セル１０の積層方向に対する垂直方向（ここでは、上下方向）から見て、燃料ガス供給マニホールド１２１及び酸化剤ガス供給マニホールド１２３と重なるように配設されている。
【００６３】
なお、本実施の形態１においては、セル１０の厚み方向から見て、燃料ガス供給マニホールド１２１、酸化剤ガス供給マニホールド１２３、及び冷却媒体供給マニホールド１２５を略矩形状に形成したが、これに限定されず、各マニホールドの形状は、それぞれ、どのような形状であってもよく、例えば、セル１０の厚み方向から見て、各マニホールドは、円弧状に形成されていてもよい。
【００６４】
また、燃料ガス供給マニホールド１２１、端板７１Ｂ、絶縁板７２Ｂ、及び集電板７３Ｂのそれぞれに設けられた燃料ガス供給マニホールド１２１に対応する貫通孔、燃料ガス流路６、燃料ガス排出マニホールド１２２、端板７１Ａ、絶縁板７２Ａ、及び集電板７３Ａに設けられた燃料ガス排出マニホールド１２２に対応する貫通孔から燃料ガス内部流路３１が構成される（図１参照）。また、端板７１Ｂに設けられた燃料ガス供給マニホールド１２１に対応する貫通孔が燃料ガス内部流路３１の上流端を構成し、端板７１Ａに設けられた燃料ガス排出マニホールド１２２に対応する貫通孔が燃料ガス内部流路３１の下流端を構成する。
【００６５】
同様に、酸化剤ガス供給マニホールド１２３、端板７１Ｂ、絶縁板７２Ｂ、及び集電板７３Ｂのそれぞれに設けられた酸化剤ガス供給マニホールド１２３に対応する貫通孔、酸化剤ガス流路７、酸化剤ガス排出マニホールド１２４、及び端板７１Ａ、絶縁板７２Ａ、及び集電板７３Ａに設けられた酸化剤ガス排出マニホールド１２４に対応する貫通孔から酸化剤ガス内部流路３２が構成される（図１参照）。また、端板７１Ｂに設けられた酸化剤ガス供給マニホールド１２３に対応する貫通孔が酸化剤ガス内部流路３２の上流端を構成し、端板７１Ａに設けられた酸化剤ガス排出マニホールド１２４に対応する貫通孔が酸化剤ガス内部流路３２の下流端を構成する。
【００６６】
さらに、冷却媒体供給マニホールド１２５、端板７１Ｂ、絶縁板７２Ｂ、及び集電板７３Ｂのそれぞれに設けられた冷却媒体供給マニホールド１２５に対応する貫通孔、冷却媒体流路８、冷却媒体排出マニホールド１２６、及び端板７１Ａ、絶縁板７２Ａ、及び集電板７３Ａに設けられた冷却媒体排出マニホールド１２６に対応する貫通孔から冷却媒体内部流路３３が構成される（図１参照）。また、端板７１Ｂに設けられた冷却媒体供給マニホールド１２５に対応する貫通孔が冷却媒体内部流路３３の上流端を構成し、端板７１Ａに設けられた冷却媒体排出マニホールド１２６に対応する貫通孔が冷却媒体内部流路３３の下流端を構成する。
【００６７】
［燃料電池コージェネレーションシステムの動作］
次に、本実施の形態１に係る燃料電池コージェネレーションシステム１００の動作について、図１乃至図４を参照しながら説明する。なお、以下の動作は、制御器１１０が燃料電池コージェネレーションシステム１００を制御することにより遂行される。
【００６８】
まず、水素生成装置１０２からアノードガス配管４１を介して燃料ガス供給マニホールド１２１にアノードガスが供給される。また、空気供給器１０７からカソードガス配管４３を介して酸化剤ガス供給マニホールド１２３にカソードガスが供給される。燃料ガス供給マニホールド１２１に供給されたアノードガスは、燃料ガス供給マニホールド１２１を通流する間に、各セル１０の燃料ガス流路６からアノード２Ａに供給される。また、酸化剤ガス供給マニホールド１２３に供給されたカソードガスは、酸化剤ガス供給マニホールド１２３を通流する間に、各セル１０の酸化剤ガス流路７からカソード２Ｂに供給される。
【００６９】
そして、アノード２Ａに供給されたアノードガスとカソード２Ｂに供給されたカソードガスとが、電気化学的に反応して電力と熱が発生する。発生した電力は、適宜、電力負荷（図示せず）に供給される。
【００７０】
また、アノード２Ａで使用されなかったアノードガスは、アノードオフガスとして、燃料ガス内部流路３１からアノードオフガス配管４２に排出される。アノードオフガスは、アノードオフガス配管４２を通流する間に、第１熱交換器１０３で熱媒体と熱交換して（熱媒体を加熱して）、バーナ１０２Ａに供給される。バーナ１０２Ａでは、アノードオフガスが燃焼され、燃焼排ガスが生成される。生成された燃焼排ガスは、燃焼排ガス配管４５を通流する間に、第２熱交換器１０４で熱媒体と熱交換して（熱媒体を加熱して）、燃料電池コージェネレーションシステム１００外に排出される。
【００７１】
また、カソード２Ｂで使用されなかったカソードガスは、カソードオフガスとして、酸化剤ガス内部流路３２からカソードオフガス配管４４に排出される。カソードオフガスは、カソードオフガス配管４４を通流する間に、第３熱交換器１０５で熱媒体と熱交換して（熱媒体を加熱して）、燃料電池コージェネレーションシステム１００外に排出される。
【００７２】
一方、燃料電池スタック１０１（セル１０）で発生した熱は、冷却媒体が回収する。具体的には、冷却媒体タンク１０８から冷却媒体配管５１及び冷却媒体供給マニホールド１２５を介して冷却媒体流路８に供給された冷却媒体が、冷却媒体流路８を通流する間に燃料電池スタック１０１で発生した熱を回収する。
【００７３】
熱を回収した冷却媒体は、オフ冷却媒体として、冷却媒体流路８の下流端から冷却媒体排出マニホールド１２６に排出される。冷却媒体排出マニホールド１２６に排出されたオフ冷却媒体は、冷却媒体排出マニホールド１２６を通流する間に、図２及び図３に示す各マニホールドの構造により、オフ冷却媒体が有する熱の一部が、燃料ガス排出マニホールド１２２及び酸化剤ガス排出マニホールド１２４を介して、アノードオフガス及びカソードオフガスに移動する。冷却媒体排出マニホールド１２６を通流したオフ冷却媒体は、オフ冷却媒体配管５２に排出され、オフ冷却媒体配管５２を通流する間に、第４熱交換器１０６で熱媒体と熱交換して（熱媒体を加熱して）、冷却媒体タンク１０８に供給される。
【００７４】
そして、アノードオフガス及びカソードオフガスに移動したオフ冷却媒体が有する熱は、上述したように第１熱交換器１０３及び第３熱交換器１０５で熱媒体に回収される（熱媒体を加熱する）。加熱された熱媒体は、熱利用機器１０９に供給される。
【００７５】
このように、本実施の形態１に係る燃料電池スタック１０１では、熱容量の小さい燃料ガス排出マニホールド１２２及び酸化剤ガス排出マニホールド１２４が熱容量の大きい冷却媒体排出マニホールド１２６の断熱体としても機能することができ、従来の断熱部材が配置された燃料電池スタックよりも冷却媒体排出マニホールド１２６から外気に放出される熱をより低減することができる。
【００７６】
また、従来は、冷却媒体排出マニホールド１２６を通流する間に大気中に放出されたオフ冷却媒体が有する熱の一部を、アノードオフガス及びカソードオフガスが回収して、第１熱交換器１０３及び第３熱交換器１０５で熱媒体がこの熱を回収して、熱利用機器１０９に供することができる。このため、本実施の形態１に係る燃料電池コージェネレーションシステム１００では、冷却媒体排出マニホールド１２６からの外気への放熱量を低減することができ、燃料電池コージェネレーションシステム１００の熱回収効率を向上させることができる。
【００７７】
(実施の形態２)
本発明の実施の形態２は、冷却媒体排出マニホールドが酸化剤ガス排出マニホールドで形成される凹部に収まるように配設されている形態を例示するものである。
【００７８】
図５は、本発明の実施の形態２に係る燃料電池スタックのセル積層体をセルの厚み方向から見た透視図である。なお、図５においては、セル積層体における上下方向を図における上下方向として表し、その一部を省略している。
【００７９】
図５に示すように、本発明の実施の形態２に係る燃料電池スタック１０１は、実施の形態１に係る燃料電池スタック１０１と基本的構成は同じであるが、燃料ガス供給マニホールド１２１、酸化剤ガス供給マニホールド１２３、燃料ガス排出マニホールド１２２、及び酸化剤ガス排出マニホールド１２４の構成が異なる。以下、詳細に説明する。
【００８０】
燃料ガス排出マニホールド１２２及び酸化剤ガス排出マニホールド１２４は、凹部１２０を形成するように配設されていて、冷却媒体排出マニホールド１２６は、少なくともその一部が凹部１２０に収まるように配設されている。ここで、「冷却媒体排出マニホールド１２６は、少なくともその一部が凹部１２０に収まる」とは、冷却媒体排出マニホールド１２６の少なくともその一部が、凹部１２０に形成されていればよいことをいい、換言すると、凹部１２０からはみ出るように冷却媒体排出マニホールド１２６が形成されていてもよいことをいう。すなわち、冷却媒体排出マニホールド１２６の少なくとも一部が、セル１０の厚み方向から見て、燃料ガス排出マニホールド１２２及び／又は酸化剤ガス排出マニホールド１２４に囲まれるように配設されていることをいう。
【００８１】
具体的には、燃料ガス排出マニホールド１２２は、セル積層体７０の一方の側部（以下、第１の側部という）側に配設されていて、セル１０の厚み方向から見て、略矩形状の本体部１２２ａと、該本体部１２２ａからセル積層体７０の他方の側部（以下、第２の側部という）に向かって延びるように形成された略矩形状の延伸部１２２ｂと、から構成されている。すなわち、燃料ガス排出マニホールド１２２は、セル１０の厚み方向から見て、略Ｌ字状に形成されている。また、酸化剤ガス排出マニホールド１２４は、略矩形状の本体部１２４ａと、該本体部１２４ａからセル積層体７０の第１の側部に向かって延びるように形成され、略矩形状の延伸部１２４ｂと、から構成されている。すなわち、酸化剤ガス排出マニホールド１２４は、セル１０の厚み方向から見て、略Ｌ字状に形成されている。そして、燃料ガス排出マニホールド１２２の延伸部１２２ｂと酸化剤ガス排出マニホールド１２４の延伸部１２４ｂを底面とし、燃料ガス排出マニホールド１２２における本体部１２２ａと延伸部１２２ｂとの段差面と、酸化剤ガス排出マニホールド１２４における本体部１２４ａと延伸部１２４ｂとの段差面と、を側面とするように凹部１２０が形成されている。
【００８２】
換言すると、燃料ガス排出マニホールド１２２は、セル１０の厚み方向から見て、略矩形状に形成されていて、第２の側部（かつ、上部）側の角部が切り欠かれた形状である。同様に、酸化剤ガス排出マニホールド１２４は、セル１０の厚み方向から見て、略区形状に形成されていて、第１の側部（かつ、上部）側の角部が切り欠かれた形状である。そして、これらの切り欠かれた部分が凹部１２０を形成する。
【００８３】
凹部１２０には、セル１０の厚み方向から見て、略矩形状の冷却媒体排出マニホールド１２６の全体が、凹部１２０に収まるように配設されている。ここで、「冷却媒体排出マニホールド１２６の全体が、凹部１２０に収まるように配設されている」とは、燃料ガス排出マニホールド１２２及び酸化剤ガス排出マニホールド１２４は、セル１０の厚み方向から見て、冷却媒体排出マニホールド１２６を全体として囲むように配設されていることをいう。そして、「全体として囲むように」とは、本発明の作用効果を奏する範囲内で、燃料ガス排出マニホールド１２２及び酸化剤ガス排出マニホールド１２４が冷却媒体排出マニホールド１２６を囲まない部分があってもよいことをいう。また、セル１０の厚み方向の垂直方向から見て、冷却媒体排出マニホールド１２６の大気に近い部分を燃料ガス排出マニホールド１２２及び酸化剤ガス排出マニホールド１２４が囲むことが好ましい。換言すると、凹部１２０は、セル１０の内方（ここでは、上方）に開放されていることが好ましい。
【００８４】
なお、本実施の形態２においては、セル１０の厚み方向から見て、燃料ガス排出マニホールド１２２、酸化剤ガス排出マニホールド１２４、及び冷却媒体排出マニホールド１２６を略矩形状に形成したが、これに限定されず、燃料ガス排出マニホールド１２２及び酸化剤ガス排出マニホールド１２４が、凹部１２０を形成し、冷却媒体排出マニホールド１２６は、少なくともその一部が凹部１２０に収まるように配設されていれば、各マニホールドの形状は、それぞれ、どのような形状であってもよく、例えば、セル１０の厚み方向から見て、各マニホールドは、円弧状に形成されていてもよい。
【００８５】
同様に、燃料ガス供給マニホールド１２１、酸化剤ガス供給マニホールド１２３、及び冷却媒体供給マニホールド１２５は、セル積層体７０の上部に、セル１０の厚み方向（セル１０の積層方向）に延びるように設けられている。そして、燃料ガス供給マニホールド１２１及び酸化剤ガス供給マニホールド１２３が、セル１０の厚み方向から見て、凹部を形成するように配設されていて、該凹部は、セル１０の内方（ここでは、下方）に開放されている。そして、冷却媒体供給マニホールド１２５は、凹部に収まるように配設されている。なお、本実施の形態２においては、燃料ガス供給マニホールド１２１及び酸化剤ガス供給マニホールド１２３が凹部を形成するように配設し、該凹部に収まるように冷却媒体供給マニホールド１２５を配設したが、これに限定されず、燃料ガス供給マニホールド１２１、酸化剤ガス供給マニホールド１２３、及び冷却媒体供給マニホールド１２５は、セル積層体７０の上部（例えば、セル積層体７０の上端から、上端と下端との間の長さの１／２までの部分）に設けられていれば、その態様は限定されない。
【００８６】
このように構成された本実施の形態２に係る燃料電池スタック１０１であっても、実施の形態１に係る燃料電池スタック１０１と同様の作用効果を奏する。また、本実施の形態２に係る燃料電池スタック１０１を備える燃料電池コージェネレーションシステム１００であっても、実施の形態１に係る燃料電池コージェネレーションシステム１００と同様の作用効果を奏する。
【００８７】
（実施の形態３）
本発明の実施の形態３は、冷却媒体排出マニホールドが酸化剤ガス排出マニホールドで形成される凹部に収まるように配設されている形態を例示するものである。
【００８８】
図６は、本発明の実施の形態３に係る燃料電池スタックのセル積層体をセルの厚み方向から見た透視図である。なお、図６においては、セル積層体における上下方向を図における上下方向として表し、その一部を省略している。
【００８９】
図６に示すように、本発明の実施の形態３に係る燃料電池コージェネレーションシステム１００では、実施の形態２に係る燃料電池コージェネレーションシステム１００と基本的構成は同じであるが、セル１０の厚み方向から見て、冷却媒体排出マニホールド１２６の全部が酸化剤ガス排出マニホールド１２４で形成される凹部１２０に収まるように配設されている点が異なる。具体的には、燃料ガス排出マニホールド１２２は、セル１０の厚み方向から見て、略矩形状に形成されている。また、酸化剤ガス排出マニホールド１２４は、セル１０の厚み方向から見て、凹部１２０を形成するように、セル１０の内方（ここでは、上方）に開放されるように、Ｕ字状に形成されている。そして、冷却媒体排出マニホールド１２６は、セル１０の厚み方向から見て、実施の形態２の冷却媒体排出マニホールド１２６と同様に、略矩形状に形成されていて、凹部１２０にその全体が収まるように配設されている。
【００９０】
このように構成された本実施の形態３に係る燃料電池スタック１０１であっても、実施の形態２に係る燃料電池スタック１０１と同様の作用効果を奏する。また、本実施の形態３に係る燃料電池スタック１０１では、ガス流量が多く、保持熱量の大きいカソードオフガスが通流する酸化剤ガス排出マニホールド１２４で形成される凹部１２０に、冷却媒体排出マニホールド１２６の全部が収まるように配設されているため、冷却媒体排出マニホールド１２６の断熱効果が大きくなる。さらに、本実施の形態３に係る燃料電池スタック１０１を備える燃料電池コージェネレーションシステム１００であっても、実施の形態２に係る燃料電池コージェネレーションシステム１００と同様の作用効果を奏する。
【００９１】
（実施の形態４）
本発明の実施の形態４は、冷却媒体排出マニホールドが燃料ガス排出マニホールドで形成される凹部に収まるように配設されている形態を例示するものである。
【００９２】
図７は、本発明の実施の形態４に係る燃料電池スタックのセル積層体をセルの厚み方向から見た透視図である。なお、図７においては、セル積層体における上下方向を図における上下方向として表し、その一部を省略している。
【００９３】
図７に示すように、本発明の実施の形態４に係る燃料電池コージェネレーションシステム１００では、実施の形態１に係る燃料電池コージェネレーションシステム１００と基本的構成は同じであるが、セル１０の厚み方向から見て、冷却媒体排出マニホールド１２６の少なくとも一部が燃料ガス排出マニホールド１２２で形成される凹部１２０に収まるように配設されている点が異なる。具体的には、燃料ガス排出マニホールド１２２は、セル１０の厚み方向から見て、略矩形状に形成されている。また、燃料ガス排出マニホールド１２２は、セル１０の厚み方向から見て、凹部１２０を形成するように、セル１０の内方（ここでは、上方）に開放されるように、Ｕ字状に形成されている。そして、冷却媒体排出マニホールド１２６は、セル１０の厚み方向から見て、実施の形態１の冷却媒体排出マニホールド１２６と同様に、略矩形状に形成されていて、凹部１２０にその少なくとも一部が収まるように配設されている。
【００９４】
このように構成された本実施の形態４に係る燃料電池スタック１０１であっても、実施の形態２に係る燃料電池スタック１０１と同様の作用効果を奏する。また、本実施の形態２に係る燃料電池スタック１０１を備える燃料電池コージェネレーションシステム１００であっても、実施の形態２に係る燃料電池コージェネレーションシステム１００と同様の作用効果を奏する。
【００９５】
（実施の形態５）
本発明の実施の形態５は、燃料電池スタックがいわゆる外部マニホールド形の燃料電池スタックで構成されている形態を例示するものである。
【００９６】
図８は、本発明の実施の形態５に係る燃料電池コージェネレーションシステムにおける燃料電池スタックの概略構成を模式的に示す斜視図である。また、図９は、図８に示す燃料電池スタックをセルの厚み方向から見た透視図である。なお、図９においては、燃料電池スタック１０１における上下方向を図における上下方向として表し、その一部を省略している。
【００９７】
図８及び図９に示すように、本発明の燃料電池コージェネレーションシステム１００は、実施の形態１に係る燃料電池コージェネレーションシステム１００と基本的構成は同じであるが、燃料電池スタック１０１がセル１０の外部に箱状の各マニホールドが設けられた、いわゆる外部マニホールド形の燃料電池スタックで構成されている点が異なる。具体的には、燃料電池スタック１０１の上部には、燃料ガス供給マニホールド１２１が形成された第１筐体１３１、酸化剤ガス供給マニホールド１２３が形成された第３筐体１３３、及び冷却媒体供給マニホールド１２５が形成された第５筐体１３５が設けられている。また、燃料電池スタック１０１の下部には、燃料ガス排出マニホールド１２２が形成された第２筐体１３２、酸化剤ガス排出マニホールド１２４が形成された第４筐体１３４、及び冷却媒体排出マニホールド１２６が形成された第６筐体１３６が設けられている。
【００９８】
第２筐体１３２は、セル１０の厚み方向に延びるように形成されていて、セル１０の厚み方向から見て、略Ｌ字状に形成されている。また、第２筐体１３２には、セル１０の厚み方向から見て、略矩形状の本体部１２２ａと、該本体部１２２ａから燃料電池スタック１０１の第２の側部に向かって延びるように形成され、略矩形状の延伸部１２２ｂと、から構成された、すなわち、その断面が略Ｌ字状に形成された、セル１０の厚み方向に延びる内部空間１２２が形成されている。そして、該内部空間１２２が、燃料ガス排出マニホールド１２２を構成する。さらに、第２筐体１３２の上面には、燃料ガス流路６の下流端と連通するように開口１３２ａが設けられている。
【００９９】
同様に、第４筐体１３４は、セル１０の厚み方向に延びるように形成されていて、セル１０の厚み方向から見て、略Ｌ字状に形成されている。また、第４筐体１３４には、セル１０の厚み方向から見て、略矩形状の本体部１２４ａと、該本体部１２４ａから燃料電池スタック１０１の第１側部に向かって延びるように形成され、略矩形状の延伸部１２４ｂと、から構成された、すなわち、その断面が略Ｌ字状に形成された、セル１０の厚み方向に延びる内部空間１２４が形成されている。そして、該内部空間１２４が、酸化剤ガス排出マニホールド１２４を構成する。さらに、第４筐体１３４の上面には、酸化剤ガス流路７の下流端と連通するように開口１３４ａが設けられている。
【０１００】
そして、第２筐体１３２と第４筐体１３４から、セル１０の厚み方向から見て、凹部１２０が形成され、該凹部１２０に嵌合するように、第６筐体１３６が配設されている。第６筐体１３６は、セル１０の厚み方向に延びるように形成されていて、セル１０の厚み方向から見て、略矩形状に形成されている。また、第６筐体１３６には、セル１０の厚み方向から見て、略矩形状に形成され、セル１０の厚み方向に延びる内部空間１２６が形成されている。この内部空間１２６が、冷却媒体排出マニホールド１２６を構成する。すなわち、冷却媒体排出マニホールド１２６は、セル１０の厚み方向から見て、その全部が凹部１２０に収まるように配設されている。さらに、第６筐体１３６の上面には、冷却媒体流路８の下流端と連通するように、開口１３６ａが設けられている。
【０１０１】
なお、第１筐体１３１、第３筐体、１３３、及び第５筐体１３５は、それぞれ、第２筐体１３２、第４筐体１３４、及び第６筐体１３６と同様に構成されているので、その詳細な説明は省略する。
【０１０２】
このように構成された本実施の形態５に係る燃料電池スタック１０１であっても、実施の形態２に係る燃料電池スタック１０１と同様の作用効果を奏する。また、本実施の形態５に係る燃料電池スタック１０１を備える燃料電池コージェネレーションシステム１００であっても、実施の形態２に係る燃料電池コージェネレーションシステム１００と同様の作用効果を奏する。
【０１０３】
なお、本実施の形態５においては、燃料ガス排出マニホールド１２２が形成された第２筐体１３２と、酸化剤ガス排出マ二ホールド１２４が形成された第４筐体１３４と、から凹部１２０を形成したが、これに限定されず、凹部１２０は、酸化剤ガス排出マ二ホールド１２４が形成された第４筐体１３４のみで形成してもよく、燃料ガス排出マニホールド１２２が形成された第２筐体１３２のみで形成されてもよい。
【０１０４】
また、燃料ガス排出マニホールド１２２及び酸化剤ガス排出マニホールド１２４のセル１０の厚み方向から見た形状を略Ｌ字状にし、また、冷却媒体排出マニホールド１２６のセル１０の厚み方向から見た形状を略矩形状にしたが、これに限定されず、実施の形態１と同様に、燃料ガス排出マニホールド１２２及び／又は酸化剤ガス排出マニホールド１２４が、凹部１２０を形成し、冷却媒体排出マニホールド１２６は、少なくともその一部が凹部１２０に収まるように配設されていれば、燃料ガス排出マニホールド１２２、酸化剤ガス排出マニホールド１２４、及び冷却媒体排出マニホールド１２６の形状は、それぞれ、どのような形状であってもよく、例えば、セル１０の厚み方向から見て、各マニホールドは、円弧状に形成されていてもよい。
【０１０５】
上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施形態が明らかである。したがって、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の要旨を逸脱することなく、その構造及び／又は機能の詳細を実質的に変更できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組合せにより種々の発明を形成できる。
【産業上の利用可能性】
【０１０６】
本発明の燃料電池スタック及びそれを備える燃料電池コージェネレーションシステムは、冷却媒体排出マニホールドからの外気への放熱量を低減することができ、燃料電池スタック、ひいては、燃料電池コージェネレーションシステムの熱回収効率を向上させることが可能なため、燃料電池の分野で有用である。
【符号の説明】
【０１０７】
１  高分子電解質膜
２Ａ  アノード
２Ｂ  カソード
３  電極接合体
４Ａ  アノードセパレータ
４Ｂ  カソードセパレータ
５  ガスケット
６  燃料ガス流路
７  酸化剤ガス流路
８  冷却媒体流路
１０  セル
２１  燃料ガス供給マニホールド孔
２４  酸化剤ガス排出マニホールド孔
３１  燃料ガス内部流路
３２  酸化剤ガス内部流路
３３  冷却媒体内部流路
４１  アノードガス配管
４２  アノードオフガス配管
４３  カソードガス配管
４４  カソードオフガス配管
４５  燃焼排ガス配管
５１  冷却媒体配管
５２  オフ冷却媒体配管
５３  熱媒体循環路
６１  断熱部材
７０  セル積層体
７１Ａ  端板
７１Ｂ  端板
７２Ａ  絶縁板
７２Ｂ  絶縁板
７３Ａ  集電板
７３Ｂ  集電板
１００  燃料電池コージェネレーションシステム
１０１  燃料電池スタック
１０２  水素生成装置
１０２Ａ  バーナ
１０３  第１熱交換器
１０４  第２熱交換器
１０５  第３熱交換器
１０６  第４熱交換器
１０７  空気供給器
１０８  冷却媒体タンク
１０９  熱利用機器
１１０  制御器
１２０  凹部
１２１  燃料ガス供給マニホールド
１２２  燃料ガス排出マニホールド
１２２ａ  本体部
１２２ｂ  延伸部
１２３  酸化剤ガス供給マニホールド
１２４  酸化剤ガス排出マニホールド
１２４ａ  本体部
１２４ｂ  延伸部
１２５  冷却媒体供給マニホールド
１２６  冷却媒体排出マニホールド
１３１  第１筐体
１３２  第２筐体
１３２ａ  開口
１３３  第３筐体
１３４  第４筐体
１３４ａ  開口
１３５  第５筐体
１３６  第６筐体
１３６ａ  開口
【図１】
2010122779.tif 000003
【図２】
2010122779.tif 000004
【図３】
2010122779.tif 000005
【図４】
2010122779.tif 000006
【図５】
2010122779.tif 000007
【図６】
2010122779.tif 000008
【図７】
2010122779.tif 000009
【図８】
2010122779.tif 000010
【図９】
2010122779.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成22年12月28日(2010.12.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池スタック及びそれを備える燃料電池コージェネレーションシステムの構成に関し、特に、燃料電池スタックの構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、燃料電池を利用した発電装置と、この発電装置で発電が行われる際に生じる熱を利用して加熱した水（温水）を貯湯する貯湯槽と、を備えた、家庭用燃料電池コージェネレーションシステムが知られている。燃料電池コージェネレーションシステムで用いられる燃料電池は、板状のセルが積層されたセル積層体を有している。セルの中央部には、電極が設けられており、セルの周縁部に燃料ガス供給マニホールド孔等の各マニホールド孔が設けられているのが一般的である。そして、セルを積層したときに、各マニホールド孔が、それぞれ、つながって、燃料ガス供給マニホールド等の各マニホールドが形成される。
【０００３】
このように燃料電池では、各マニホールドが周縁部に設けられているため、熱回収した冷却媒体から大気中に熱が放出されやすい。このため、燃料電池からの放熱を低減するために、断熱部材を燃料電池スタックの外部に配置している燃料電池（例えば、特許文献１及び２参照）や燃料電池スタックを密閉容器の内部に収容し、密閉容器の内部空間に電気絶縁性液体を満たした燃料電池（例えば、特許文献３参照）が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−８７３４４号公報
【特許文献２】特開２００８−１３０２６１号公報
【特許文献３】特開２００２−１９０３１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１乃至３に開示されている燃料電池であっても、燃料電池スタックからの放熱対策は充分ではなく排熱回収効率が低いという課題があった。また、断熱効率を向上するために真空断熱構造の適用、断熱材増量などを行った場合、燃料電池のコスト面、コンパクト面が課題となる。このように、従来の燃料電池での放熱対策は充分ではなく、未だ改善の余地があった。
【０００６】
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、排熱回収効率を向上させ、エネルギー効率が優れた燃料電池スタック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】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明に係る燃料電池スタックは、アノード及びカソードを有し、板状に形成され、単独又は積層された複数のセルと、前記セルの厚み方向に延びるように配設され前記アノードで使用されなかったアノードオフガスが通流する燃料ガス排出マニホールドと、前記セルの厚み方向に延びるように配設され前記カソードで使用されなかったカソードオフガスが通流する酸化剤ガス排出マニホールドと、前記セルの厚み方向に延びるように配設され前記セルから熱を回収したオフ冷却媒体が通流する冷却媒体排出マニホールドと、を備え、前記セルの厚み方向から見て、前記冷却媒体排出マニホールドと前記冷却媒体排出マニホールドに最も近いセパレータ端との間に、前記カソードガス排出マニホールド及び/又は前記アノードガス排出マニホールドが配設されている。
【０００８】
これにより、気体が通流する熱容量の小さい燃料ガス排出マニホールド及び／又は酸化剤ガス排出マニホールドが、液体が通流する熱容量の大きい冷却媒体排出マニホールドの断熱体としても機能することにより、冷却媒体排出マニホールドからの外気への放熱量を低減することができ、燃料電池スタックの熱回収効率を向上させることができる。
【０００９】
また、本発明に係る燃料電池スタックでは、前記燃料ガス排出マニホールド及び／又は前記酸化剤ガス排出マニホールドは、前記セルの厚み方向から見て、凹部を形成するように配設され、前記冷却媒体排出マニホールドは、少なくともその一部が前記凹部に収まるように配設されていることが好ましい。
【００１０】
また、本発明に係る燃料電池スタックでは、前記燃料ガス排出マニホールド及び前記酸化剤ガス排出マニホールドは、前記セルの厚み方向から見て、凹部を形成するように配設されていてもよい。
【００１１】
また、本発明に係る燃料電池スタックでは、前記酸化剤ガス排出マニホールドは、前記セルの厚み方向から見て、凹部を形成するように配設されていてもよい。
【００１２】
また、本発明に係る燃料電池スタックでは、前記燃料ガス排出マニホールドは、前記セルの厚み方向から見て、凹部を形成するように配設されていてもよい。
【００１３】
また、本発明に係る燃料電池スタックでは、前記冷却媒体排出マニホールドの全部が前記凹部に収まるように配設されていてもよい。
【００１４】
また、本発明に係る燃料電池スタックでは、前記凹部は、前記セルの内方に開放されていてもよい。
【００１５】
また、本発明に係る燃料電池スタックでは、前記セルの積層方向に対する垂直方向から見て、前記冷却媒体排出マニホールドは、前記燃料ガス排出マニホールド及び／又は前記酸化剤ガス排出マニホールドと重なるように配設されていてもよい。
【００１６】
また、本発明に係る燃料電池スタックでは、前記冷却媒体排出マニホールドと前記冷却媒体排出マニホールドに最も近いセパレータ端との間の領域に、前記カソードガス排出マニホールド及び/又は前記アノードガス排出マニホールドの少なくとも一部が配設されていてもよい。
【００１７】
また、本発明に係る燃料電池スタックでは、前記燃料電池スタックが断熱部材で覆われていてもよい。
【００１８】
また、本発明に係る燃料電池スタックでは、前記燃料ガス排出マニホールド、前記酸化剤ガス排出マニホールド、及び前記冷却媒体排出マニホールドは、前記単独又は積層された複数のセルの内部に設けられていてもよい。
【００１９】
さらに、本発明に係る燃料電池スタックでは、前記燃料ガス排出マニホールド、前記酸化剤ガス排出マニホールド、及び前記冷却媒体排出マニホールドは、前記単独又は積層された複数のセルの外部に設けられていてもよい。
【００２０】
また、本発明に係る燃料電池コージェネレーションシステムは、前記燃料電池スタックと、前記燃料ガス排出マニホールドの下流端に接続され、該燃料ガス排出マニホールドからアノードオフガスが排出されるアノードオフガス配管と、前記酸化剤ガス排出マニホールドの下流端に接続され、該酸化剤ガス排出マニホールドからカソードオフガスが排出されるカソードオフガス配管と、前記冷却媒体排出マニホールドの下流端に接続され、該冷却媒体排出マニホールドからオフ冷却媒体が排出されるオフ冷却媒体配管と、前記アノードオフガス又は前記カソードオフガスと熱媒体との間で熱交換する熱交換器と、を備える。
【００２１】
本発明の上記目的、他の目的、特徴、及び利点は、添付図面参照の下、以下の好適な実施態様の詳細な説明から明らかにされる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の燃料電池スタック及びそれを備える燃料電池コージェネレーションシステムによれば、熱容量の小さい燃料ガス排出マニホールド及び／又は酸化剤ガス排出マニホールドが熱容量の大きい冷却媒体排出マニホールドの断熱体としても機能することにより、冷却媒体排出マニホールドからの外気への放熱量を低減することができ、燃料電池スタック、ひいては、燃料電池コージェネレーションシステムの熱回収効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１に係る燃料電池コージェネレーションシステムの概略構成を示す模式図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態１に係る燃料電池スタックの概略構成を模式的に示す斜視図である。
【図３】図３は、図２に示す燃料電池スタックのセル積層体をセルの厚み方向から見た透視図である。
【図４】図４は、図３に示すＶＩ−ＶＩ線断面図である。
【図５】図５は、本発明の実施の形態２に係る燃料電池スタックのセル積層体をセルの厚み方向から見た透視図である。
【図６】図６は、本発明の実施の形態３に係る燃料電池スタックのセル積層体をセルの厚み方向から見た透視図である。
【図７】図７は、本発明の実施の形態４に係る燃料電池スタックのセル積層体をセルの厚み方向から見た透視図である。
【図８】図８は、本発明の実施の形態５に係る燃料電池スタックの概略構成を模式的に示す斜視図である。
【図９】図９は、図８に示す燃料電池スタックをセルの厚み方向から見た透視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の好ましい実施の形態を、図面を参照しながら説明する。なお、全ての図面において、同一または相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。また、全ての図面において、本発明を説明するために必要となる構成要素のみを抜粋して図示しており、その他の構成要素については図示を省略している。さらに、本発明は以下の実施の形態に限定されない。
【００２５】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１は、冷却媒体排出マニホールドと、冷却媒体排出マニホールドに最も近いセパレータ端と、の間に、燃料ガス排出マニホールドと酸化剤ガス排出マニホールドが介在している形態を例示するものである。
【００２６】
まず、本発明の実施の形態１に係る燃料電池コージェネレーションシステムについて、図１を参照しながら説明する。
【００２７】
図１は、本発明の実施の形態１に係る燃料電池コージェネレーションシステムの概略構成を示す模式図である。図２は、本発明の実施の形態１に係る燃料電池スタックの概略構成を模式的に示す斜視図である。なお、図２においては、燃料電池スタックにおける上下方向を図における上下方向として表し、一部を省略している。
【００２８】
図１に示すように、本発明の実施の形態１に係る燃料電池コージェネレーションシステム１００は、燃料電池スタック１０１と、アノードオフガス配管４２と、カソードオフガス配管４４と、オフ冷却媒体配管５２と、熱利用を図る熱交換器として第１熱交換器１０３、第３熱交換器１０５と、を備えている。また、図２に示すように、燃料電池スタック１０１は、板状のセル１０と、該セル１０の厚み方向に延びるように配設された燃料ガス排出マニホールド１２２、酸化剤ガス排出マニホールド１２４、及び冷却媒体排出マニホールド１２６と、を有している。
【００２９】
すなわち、本発明の燃料電池コージェネレーションシステム１００では、燃料電池スタック１０１が、セル１０を有していればよく、１つのセル１０で構成されていてもよく、複数のセル１０が積層されたセル積層体７０で構成されていてもよい。また、燃料電池スタック１０１のタイプ（型式）は、燃料電池スタックを冷却するよう構成されているタイプであれば特に限定されない。例えば、燃料電池スタック１０１として、固体高分子電解質形燃料電池、固体酸化物形燃料電池、リン酸形燃料電池、溶融炭酸塩形燃料電池等を用いることができる。
【００３０】
また、本発明の燃料電池コージェネレーションシステム１００では、熱利用を図る第１熱交換器１０３、第３熱交換器１０５を備えていればよく、熱利用機器を必ずしも備える必要はない。例えば、燃料電池コージェネレーションシステム１００が熱利用を図るための熱媒体を外部に供給するような場合には、熱利用機器は不要である。以下では、燃料電池コージェネレーションシステム１００が熱利用機器を備える例を示す。
【００３１】
次に、本実施の形態１に係る燃料電池コージェネレーションシステム１００の構成について、図１を参照しながら詳細に説明する。
【００３２】
［燃料電池コージェネレーションシステムの構成］
図１に示すように、本実施の形態１に係る燃料電池コージェネレーションシステム１００は、例えば、燃料電池スタック１０１、水素生成装置１０２、熱利用を図るための第１〜第４熱交換器１０３〜１０６、空気供給器１０７、熱利用機器１０９、及び制御器１１０を備えていて、燃料電池１０１で発生した電力と熱を利用者に供給するように構成されている。
【００３３】
燃料電池スタック１０１は、アノード２Ａ、カソード２Ｂ、燃料ガス内部流路３１、酸化剤ガス内部流路３２、及び冷却媒体内部流路３３を有している。燃料ガス内部流路３１は、アノード２Ａにアノードガスを供給し、酸化剤ガス内部流路３２は、カソード２Ｂにカソードガスを供給するように構成されている。また、冷却媒体内部流路３３は、燃料電池スタック１０１内で発生した熱を冷却媒体で回収するように構成されている。なお、燃料電池スタック１０１の詳細な構成は、後述する。
【００３４】
水素生成装置１０２は、例えば、改質器、変成器、浄化器（いずれも図示せず）、及びバーナ１０２Ａを有していて、原料ガス（例えば、メタン等の炭素と水素から構成される有機化合物を含むガス）と水から水素を含有するアノードガスを生成する。水素生成装置１０２には、アノードガス配管４１を介して燃料電池スタック１０１の燃料ガス内部流路３１の上流端と接続されている。燃料ガス内部流路３１の下流端には、アノードオフガス配管４２を介してバーナ１０２Ａが接続されている。また、バーナ１０２Ａには、燃焼排ガス配管４５が接続されている。なお、アノードオフガス配管４２の途中には、第１熱交換器１０３が設けられていて、燃焼排ガス配管４５の途中には、第２熱交換器１０４が設けられている。
【００３５】
これにより、水素生成装置１０２で生成されたアノードガスが、アノードガス配管４１を介して燃料ガス内部流路３１に供給される。そして、アノード２Ａで使用されなかったアノードガス（これをアノードオフガスという）は、アノードオフガス配管４２を介してバーナ１０２Ａに供給され、バーナ１０２Ａで燃焼される。バーナ１０２Ａで、アノードオフガスが燃焼することで生成された燃焼排ガスは、燃料電池コージェネレーションシステム１００外（大気中）に排出構成される。
【００３６】
なお、改質器で生成される水素含有ガス中に含まれる一酸化炭素を更に低減する必要のない場合は、変成器及び浄化器を設けない構成としてもよい。例えば、燃料電池スタック１０１が、一酸化炭素に対して被毒しにくい機器（例えば、固体酸化物燃料電池）である場合、変成器及び浄化器を設けない構成を採用してもよい。
【００３７】
また、空気供給器１０７は、例えば、ブロワやシロッコファン等のファン類を使用することができ、カソードガス配管４３を介して、燃料電池スタック１０１の酸化剤ガス内部流路３２の上流端に接続されている。また、酸化剤ガス内部流路３２の下流端には、カソードオフガス配管４４が接続されている。なお、カソードオフガス配管４４の途中には、第３熱交換器１０５が設けられている。
【００３８】
これにより、空気供給器１０７からカソードガスが、カソードガス配管４３を介して酸化剤ガス内部流路３２に供給される。そして、カソード２Ｂで使用されなかったカソードガス（これをカソードオフガスという）は、カソードオフガス配管４４を介して、大気中に排出される。
【００３９】
また、燃料電池コージェネレーションシステム１００は、冷却媒体を貯えるように構成された冷却媒体タンク１０８を備えていて、冷却媒体タンク１０８は、冷却媒体配管５１を介して燃料電池スタック１０１の冷却媒体内部流路３３の上流端と接続されている。また、冷却媒体内部流路３３の下流端は、オフ冷却媒体配管５２を介して冷却媒体タンク１０８と接続されている。ここで、冷却媒体は、水であってもよく、不凍液（例えば、エチレングリーコール含有液）等であってもよい。なお、オフ冷却媒体配管５２の途中には第４熱交換器１０６が設けられている。
【００４０】
これにより、図示されない冷却媒体ポンプによって、冷却媒体タンク１０８から冷却媒体配管５１を介して冷却媒体内部流路３３に冷却媒体が供給される。冷却媒体内部流路３３に供給された冷却媒体は、冷却媒体内部流路３３を通流する間に、燃料電池スタック１０１で発生した熱を回収し、オフ冷却媒体配管５２に排出される。燃料電池スタック１０１で発生した熱を回収し、オフ冷却媒体配管５２に排出された冷却媒体（これをオフ冷却媒体という）は、オフ冷却媒体配管５２を通流して冷却媒体タンク１０８に戻る。
【００４１】
なお、アノードガス配管４１及びアノードオフガス配管４２の材料は、例えば、ＳＵＳ等の金属で形成されていてもよい。また、カソードガス配管４３、カソードオフガス配管４４、冷却媒体配管５１、及びオフ冷却媒体配管５２の材料は、特に限定されないが、例えば、テトラフルオロエチレンパーフルオロアルキルビニルエーテルコポリマー(ＰＦＡ)、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリオキシメチレン（ＰＯＭ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリスルホン（ＰＳＦ）、ポリプロピレン（ＰＰ）等の樹脂で形成されていてもよい。
【００４２】
また、燃料電池コージェネレーションシステム１００は、熱利用機器１０９と、熱利用機器１０９を含み、熱媒体（例えば、水や不凍液等）が通流するように構成された熱媒体循環路５３と、図示されない熱媒体ポンプと、を備えている。ここで、熱利用機器１０９としては、例えば、給湯や床暖房が挙げられる。この場合、熱媒体循環路５３は、例えば、蓄熱器（貯湯タンク）に接続されてもよく、また、床暖房の経路に接続されてもよい。
【００４３】
熱媒体循環路５３の途中には、本実施の形態１においては、第１熱交換器１０３、第２熱交換器１０４、第３熱交換器１０５、及び第４熱交換器１０６が、この順で設けられている。第１熱交換器１０３は、熱媒体とアノードオフガスとの間で熱交換するように構成されていて、第２熱交換器１０４は、熱媒体と燃焼排ガスとの間で熱交換するように構成されている。また、第３熱交換器１０５は、熱媒体とカソードオフガスとの間で熱交換するように構成されていて、第４熱交換器１０６は、熱媒体と冷却媒体との間で熱交換するように構成されている。これにより、熱媒体は、熱媒体循環路５３を通流する間に、アノードオフガス、燃焼排ガス、カソードオフガス、及び冷却媒体と熱交換して加熱され、熱利用機器１０９に供される。
【００４４】
なお、本実施の形態１においては、熱媒体循環路５３の途中に第１熱交換器１０３、第２熱交換器１０４、第３熱交換器１０５、及び第４熱交換器１０６を、この順で設ける構成としたが、各熱交換器の設けられる順番は限定されない。但し、効率よく熱交換する観点から、上記順番で設けられていることが好ましい。
【００４５】
制御器１１０は、例えば、マイコン等のコンピュータによって構成されており、燃料電池コージェネレーションシステム１００に関する各種の制御を行う。
【００４６】
［燃料電池スタックの構成］
次に、図２を参照しながら、燃料電池スタック１０１の構成の一例について詳細に説明する。
【００４７】
図２に示すように、燃料電池スタック１０１は、板状のセル１０が複数積層されたセル積層体７０と、該セル積層体７０の両端に配置された端板７１Ａ、７１Ｂと、セル積層体７０と端板７１Ａ、７１Ｂをセルの積層方向において締結する締結具（図示せず）と、を有する。また、端板７１Ａとセル積層体７０の間には、絶縁板７２Ａ及び集電板７３Ａが配置されている。同様に、端板７１Ｂとセル積層体７０との間には、絶縁板７２Ｂ及び集電板７３Ｂが配置されている。さらに、燃料電池スタック１０１の側面には、断熱部材６１が燃料電池スタック１０１を覆うように配置されている（図４参照）。
【００４８】
セル積層体７０には、燃料ガス供給マニホールド１２１、酸化剤ガス供給マニホールド１２３、冷却媒体供給マニホールド１２５、燃料ガス排出マニホールド１２２、酸化剤ガス排出マニホールド１２４、及び冷却媒体排出マニホールド１２６が設けられている。また、端板７１Ｂ、絶縁板７２Ｂ、及び集電板７３Ｂのそれぞれの上部には、燃料ガス供給マニホールド１２１、酸化剤ガス供給マニホールド１２３、及び冷却媒体供給マニホールド１２５に対応する（連通する）貫通孔が設けられている。また、端板７１Ａ、絶縁板７２Ａ、及び集電板７３Ａのそれぞれの下部には、燃料ガス排出マニホールド１２２、酸化剤ガス排出マニホールド１２４、及び冷却媒体排出マニホールド１２６に対応する（連通する）貫通孔が設けられている。
【００４９】
そして、端板７１Ｂの燃料ガス供給マニホールド１２１に対応する貫通孔、酸化剤ガス供給マニホールド１２３に対応する貫通孔、及び冷却媒体供給マニホールド１２５に対応する貫通孔には、それぞれ、アノードガス配管４１、カソードガス配管４３、及び冷却媒体配管５１が、適宜な手段により接続されている。同様に、端板７１Ａの燃料ガス排出マニホールド１２２に対応する貫通孔、酸化剤ガス排出マニホールド１２４に対応する貫通孔、及び冷却媒体排出マニホールド１２６に対応する貫通孔には、それぞれ、アノードオフガス配管４２、カソードオフガス配管４４、及びオフ冷却媒体配管５２が、適宜な手段により接続されている。
【００５０】
［セル積層体の構成］
次に、セル積層体７０の構成について、図３及び図４を参照しながら説明する。図３は、図２に示す燃料電池スタック１０１のセル積層体７０をセル１０の厚み方向から見た透視図である。また、図４は、図３に示すＶＩ−ＶＩ線断面図である。なお、図３及び図４においては、セル積層体７０における上下方向を図における上下方向として表し、その一部を省略している。
【００５１】
上述したように、セル積層体７０は、板状のセル１０が、その厚み方向に積層されて形成されたものである。まず、セル１０の構成について説明する。
【００５２】
セル１０は、本実施の形態１においては、高分子電解質形燃料電池で構成されていて、図４に示すように、ＭＥＡ（Ｍｅｍｂｒａｎｅ−Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ−Ａｓｓｅｍｂｌｙ：膜−電極接合体）３と、一対のガスケット５、５と、アノードセパレータ４Ａと、カソードセパレータ４Ｂと、を有する。また、ＭＥＡ３は、高分子電解質膜１と、アノード２Ａと、カソード２Ｂを有する。なお、高分子電解質膜１、一対のガスケット５、アノードセパレータ４Ａ、及びカソードセパレータ４Ｂの周縁部には、燃料ガス供給マニホールド孔２１、酸化剤ガス供給マニホールド孔（図示せず）、冷却媒体供給マニホールド孔（図示せず）、燃料ガス排出マニホールド孔（図示せず）、酸化剤ガス排出マニホールド孔２４、冷却媒体排出マニホールド孔（図示せず）が設けられている。
【００５３】
アノードセパレータ４Ａのアノード２Ａと接触する主面（以下、内面という）には、アノードガスが通流する燃料ガス流路６が、その上流端と下流端が、それぞれ、燃料ガス供給マニホールド孔２１と燃料ガス排出マニホールド孔に接続されるように設けられていて、内面の反対側の主面（以下、外面という）には、冷却媒体が通流する冷却媒体流路８が、その上流端と下流端が、それぞれ、冷却媒体供給マニホールド孔と冷却媒体排出マニホールド孔に接続されるように設けられている。同様に、カソードセパレータ４Ｂのカソード２Ｂと接触する主面（以下、内面という）には、カソードガスが通流する酸化剤ガス流路７が、その上流端と下流端が、それぞれ、酸化剤ガス供給マニホールド孔と酸化剤ガス排出マニホールド孔２４に接続されるように設けられていて、内面の反対側の主面（以下、外面という）には、冷却媒体流路８が、その上流端と下流端が、それぞれ、冷却媒体供給マニホールド孔と冷却媒体排出マニホールド孔に接続されるように設けられている。
【００５４】
なお、本実施の形態１においては、各流路は、サーペンタイン状に構成したが、これに限定されず、アノード２Ａ及びカソード２Ｂ全体に流体が通流するように構成されていればよく、例えば、渦巻状に形成されていてもよい。また、本実施の形態１においては、各流路は１本の溝で構成したが、これに限定されず、例えば、複数の溝で構成されていてもよい。
【００５５】
そして、セル１０に設けられた燃料ガス供給マニホールド孔２１等の各マニホールド孔は、セル１０が積層されたときにつながって、燃料ガス供給マニホールド１２１等の各マニホールドが形成される。
【００５６】
次に、セル積層体７０の各マニホールドの形状について説明する。
【００５７】
図２及び図３に示すように、燃料ガス排出マニホールド１２２、酸化剤ガス排出マニホールド１２４、及び冷却媒体排出マニホールド１２６は、セル積層体７０の下部に、セル１０の厚み方向（セル１０の積層方向）に延びるように設けられている。そして、燃料ガス排出マニホールド１２２及び酸化剤ガス排出マニホールド１２４は、冷却媒体排出マニホールド１２６と該冷却媒体排出マニホールド１２６に最も近いセパレータ端(図３では、下端面)との間に、燃料ガス排出マニホールド１２２と酸化剤ガス排出マニホールド１２４が配設されている。ここで、「冷却媒体排出マニホールドに最も近いセパレータ端」とは、冷却媒体排出マニホールド１２６との距離が物理的に最も短く、かつ、冷却媒体排出マニホールド１２６を流れる冷却媒体からの放熱量が最も大きいセパレータ端をいう。
【００５８】
具体的には、燃料ガス排出マニホールド１２２は、セル積層体７０の一方の側部（以下、第１の側部という）側に配設されていて、セル１０の厚み方向から見て、略矩形状に形成されている。同様に、酸化剤ガス排出マニホールド１２４は、セル積層体７０の他方の側部（以下、第２の側部という）側に配設されていて、セル１０の厚み方向から見て、略矩形状に形成されている。また、冷却媒体排出マニホールド１２６は、セル積層体７０の下部で、かつ、略中央部に配設されていて、セル１０の厚み方向から見て、略矩形状に形成されている。そして、冷却媒体排出マニホールド１２６は、セル１０の積層方向に対する垂直方向（ここでは、上下方向）から見て、燃料ガス排出マニホールド１２２及び酸化剤ガス排出マニホールド１２４と重なるように配設されている。換言すると、冷却媒体排出マニホールド１２６と該冷却媒体排出マニホールド１２６に最も近いセパレータ端との間の領域Ａに、カソードガス排出マニホールド１２４及び/又はアノードガス排出マニホールド１２２の少なくとも一部（本実施の形態１においては、カソードガス排出マニホールド１２４の一部とアノードガス排出マニホールド１２２の一部）が配設されている。
【００５９】
なお、本実施の形態１においては、セル１０の厚み方向から見て、燃料ガス排出マニホールド１２２、酸化剤ガス排出マニホールド１２４、及び冷却媒体排出マニホールド１２６を略矩形状に形成したが、これに限定されず、各マニホールドの形状は、それぞれ、どのような形状であってもよく、例えば、セル１０の厚み方向から見て、各マニホールドは、円弧状に形成されていてもよい。
【００６０】
これにより、冷却媒体排出マニホールド１２６を流れる冷却媒体からの放熱を低減することができる。すなわち、熱容量の小さいガスが流れることから熱容量の小さい燃料ガス排出マニホールド１２２及び酸化剤ガス排出マニホールド１２４が、熱容量の大きい冷却媒体（液体）が流れることから熱容量の大きい冷却媒体排出マニホールド１２６の断熱体としても機能することができる。また、冷却媒体排出マニホールド１２６から燃料ガス排出マニホールド１２２及び／又は酸化剤ガス排出マニホールド１２４に移動した熱は、第１熱交換器１０３及び／又は第３熱交換器１０５で回収される。このため、冷却媒体排出マニホールド１２６からの外気への放熱量を低減することができ、燃料電池スタック１０１、ひいては、燃料電池コージェネレーションシステム１００の熱回収効率を向上させることができる。
【００６１】
同様に、燃料ガス供給マニホールド１２１、酸化剤ガス供給マニホールド１２３、及び冷却媒体供給マニホールド１２５は、セル積層体７０の上部に、セル１０の厚み方向（セル１０の積層方向）に延びるように設けられている。そして、セル１０の厚み方向から見て、冷却媒体供給マニホールド１２５と、冷却媒体供給マニホールド１２５に最も近いセパレータ端との間に、燃料ガス供給マニホールド１２１及び酸化剤ガス供給マニホールド１２３が、配設されている。
【００６２】
具体的には、燃料ガス供給マニホールド１２１は、セル積層体７０の第２の側部側に配設されていて、セル１０の厚み方向から見て、略矩形状に形成されている。同様に、酸化剤ガス供給マニホールド１２３は、セル積層体７０の第１の側部側に配設されていて、セル１０の厚み方向から見て、略矩形状に形成されている。また、冷却媒体供給マニホールド１２５は、セル積層体７０の上部で、かつ、略中央部に配設されていて、セル１０の厚み方向から見て、略矩形状に形成されている。そして、冷却媒体供給マニホールド１２５は、セル１０の積層方向に対する垂直方向（ここでは、上下方向）から見て、燃料ガス供給マニホールド１２１及び酸化剤ガス供給マニホールド１２３と重なるように配設されている。
【００６３】
なお、本実施の形態１においては、セル１０の厚み方向から見て、燃料ガス供給マニホールド１２１、酸化剤ガス供給マニホールド１２３、及び冷却媒体供給マニホールド１２５を略矩形状に形成したが、これに限定されず、各マニホールドの形状は、それぞれ、どのような形状であってもよく、例えば、セル１０の厚み方向から見て、各マニホールドは、円弧状に形成されていてもよい。
【００６４】
また、燃料ガス供給マニホールド１２１、端板７１Ｂ、絶縁板７２Ｂ、及び集電板７３Ｂのそれぞれに設けられた燃料ガス供給マニホールド１２１に対応する貫通孔、燃料ガス流路６、燃料ガス排出マニホールド１２２、端板７１Ａ、絶縁板７２Ａ、及び集電板７３Ａに設けられた燃料ガス排出マニホールド１２２に対応する貫通孔から燃料ガス内部流路３１が構成される（図１参照）。また、端板７１Ｂに設けられた燃料ガス供給マニホールド１２１に対応する貫通孔が燃料ガス内部流路３１の上流端を構成し、端板７１Ａに設けられた燃料ガス排出マニホールド１２２に対応する貫通孔が燃料ガス内部流路３１の下流端を構成する。
【００６５】
同様に、酸化剤ガス供給マニホールド１２３、端板７１Ｂ、絶縁板７２Ｂ、及び集電板７３Ｂのそれぞれに設けられた酸化剤ガス供給マニホールド１２３に対応する貫通孔、酸化剤ガス流路７、酸化剤ガス排出マニホールド１２４、及び端板７１Ａ、絶縁板７２Ａ、及び集電板７３Ａに設けられた酸化剤ガス排出マニホールド１２４に対応する貫通孔から酸化剤ガス内部流路３２が構成される（図１参照）。また、端板７１Ｂに設けられた酸化剤ガス供給マニホールド１２３に対応する貫通孔が酸化剤ガス内部流路３２の上流端を構成し、端板７１Ａに設けられた酸化剤ガス排出マニホールド１２４に対応する貫通孔が酸化剤ガス内部流路３２の下流端を構成する。
【００６６】
さらに、冷却媒体供給マニホールド１２５、端板７１Ｂ、絶縁板７２Ｂ、及び集電板７３Ｂのそれぞれに設けられた冷却媒体供給マニホールド１２５に対応する貫通孔、冷却媒体流路８、冷却媒体排出マニホールド１２６、及び端板７１Ａ、絶縁板７２Ａ、及び集電板７３Ａに設けられた冷却媒体排出マニホールド１２６に対応する貫通孔から冷却媒体内部流路３３が構成される（図１参照）。また、端板７１Ｂに設けられた冷却媒体供給マニホールド１２５に対応する貫通孔が冷却媒体内部流路３３の上流端を構成し、端板７１Ａに設けられた冷却媒体排出マニホールド１２６に対応する貫通孔が冷却媒体内部流路３３の下流端を構成する。
【００６７】
［燃料電池コージェネレーションシステムの動作］
次に、本実施の形態１に係る燃料電池コージェネレーションシステム１００の動作について、図１乃至図４を参照しながら説明する。なお、以下の動作は、制御器１１０が燃料電池コージェネレーションシステム１００を制御することにより遂行される。
【００６８】
まず、水素生成装置１０２からアノードガス配管４１を介して燃料ガス供給マニホールド１２１にアノードガスが供給される。また、空気供給器１０７からカソードガス配管４３を介して酸化剤ガス供給マニホールド１２３にカソードガスが供給される。燃料ガス供給マニホールド１２１に供給されたアノードガスは、燃料ガス供給マニホールド１２１を通流する間に、各セル１０の燃料ガス流路６からアノード２Ａに供給される。また、酸化剤ガス供給マニホールド１２３に供給されたカソードガスは、酸化剤ガス供給マニホールド１２３を通流する間に、各セル１０の酸化剤ガス流路７からカソード２Ｂに供給される。
【００６９】
そして、アノード２Ａに供給されたアノードガスとカソード２Ｂに供給されたカソードガスとが、電気化学的に反応して電力と熱が発生する。発生した電力は、適宜、電力負荷（図示せず）に供給される。
【００７０】
また、アノード２Ａで使用されなかったアノードガスは、アノードオフガスとして、燃料ガス内部流路３１からアノードオフガス配管４２に排出される。アノードオフガスは、アノードオフガス配管４２を通流する間に、第１熱交換器１０３で熱媒体と熱交換して（熱媒体を加熱して）、バーナ１０２Ａに供給される。バーナ１０２Ａでは、アノードオフガスが燃焼され、燃焼排ガスが生成される。生成された燃焼排ガスは、燃焼排ガス配管４５を通流する間に、第２熱交換器１０４で熱媒体と熱交換して（熱媒体を加熱して）、燃料電池コージェネレーションシステム１００外に排出される。
【００７１】
また、カソード２Ｂで使用されなかったカソードガスは、カソードオフガスとして、酸化剤ガス内部流路３２からカソードオフガス配管４４に排出される。カソードオフガスは、カソードオフガス配管４４を通流する間に、第３熱交換器１０５で熱媒体と熱交換して（熱媒体を加熱して）、燃料電池コージェネレーションシステム１００外に排出される。
【００７２】
一方、燃料電池スタック１０１（セル１０）で発生した熱は、冷却媒体が回収する。具体的には、冷却媒体タンク１０８から冷却媒体配管５１及び冷却媒体供給マニホールド１２５を介して冷却媒体流路８に供給された冷却媒体が、冷却媒体流路８を通流する間に燃料電池スタック１０１で発生した熱を回収する。
【００７３】
熱を回収した冷却媒体は、オフ冷却媒体として、冷却媒体流路８の下流端から冷却媒体排出マニホールド１２６に排出される。冷却媒体排出マニホールド１２６に排出されたオフ冷却媒体は、冷却媒体排出マニホールド１２６を通流する間に、図２及び図３に示す各マニホールドの構造により、オフ冷却媒体が有する熱の一部が、燃料ガス排出マニホールド１２２及び酸化剤ガス排出マニホールド１２４を介して、アノードオフガス及びカソードオフガスに移動する。冷却媒体排出マニホールド１２６を通流したオフ冷却媒体は、オフ冷却媒体配管５２に排出され、オフ冷却媒体配管５２を通流する間に、第４熱交換器１０６で熱媒体と熱交換して（熱媒体を加熱して）、冷却媒体タンク１０８に供給される。
【００７４】
そして、アノードオフガス及びカソードオフガスに移動したオフ冷却媒体が有する熱は、上述したように第１熱交換器１０３及び第３熱交換器１０５で熱媒体に回収される（熱媒体を加熱する）。加熱された熱媒体は、熱利用機器１０９に供給される。
【００７５】
このように、本実施の形態１に係る燃料電池スタック１０１では、熱容量の小さい燃料ガス排出マニホールド１２２及び酸化剤ガス排出マニホールド１２４が熱容量の大きい冷却媒体排出マニホールド１２６の断熱体としても機能することができ、従来の断熱部材が配置された燃料電池スタックよりも冷却媒体排出マニホールド１２６から外気に放出される熱をより低減することができる。
【００７６】
また、従来は、冷却媒体排出マニホールド１２６を通流する間に大気中に放出されたオフ冷却媒体が有する熱の一部を、アノードオフガス及びカソードオフガスが回収して、第１熱交換器１０３及び第３熱交換器１０５で熱媒体がこの熱を回収して、熱利用機器１０９に供することができる。このため、本実施の形態１に係る燃料電池コージェネレーションシステム１００では、冷却媒体排出マニホールド１２６からの外気への放熱量を低減することができ、燃料電池コージェネレーションシステム１００の熱回収効率を向上させることができる。
【００７７】
(実施の形態２)
本発明の実施の形態２は、冷却媒体排出マニホールドが酸化剤ガス排出マニホールドで形成される凹部に収まるように配設されている形態を例示するものである。
【００７８】
図５は、本発明の実施の形態２に係る燃料電池スタックのセル積層体をセルの厚み方向から見た透視図である。なお、図５においては、セル積層体における上下方向を図における上下方向として表し、その一部を省略している。
【００７９】
図５に示すように、本発明の実施の形態２に係る燃料電池スタック１０１は、実施の形態１に係る燃料電池スタック１０１と基本的構成は同じであるが、燃料ガス供給マニホールド１２１、酸化剤ガス供給マニホールド１２３、燃料ガス排出マニホールド１２２、及び酸化剤ガス排出マニホールド１２４の構成が異なる。以下、詳細に説明する。
【００８０】
燃料ガス排出マニホールド１２２及び酸化剤ガス排出マニホールド１２４は、凹部１２０を形成するように配設されていて、冷却媒体排出マニホールド１２６は、少なくともその一部が凹部１２０に収まるように配設されている。ここで、「冷却媒体排出マニホールド１２６は、少なくともその一部が凹部１２０に収まる」とは、冷却媒体排出マニホールド１２６の少なくともその一部が、凹部１２０に形成されていればよいことをいい、換言すると、凹部１２０からはみ出るように冷却媒体排出マニホールド１２６が形成されていてもよいことをいう。すなわち、冷却媒体排出マニホールド１２６の少なくとも一部が、セル１０の厚み方向から見て、燃料ガス排出マニホールド１２２及び／又は酸化剤ガス排出マニホールド１２４に囲まれるように配設されていることをいう。
【００８１】
具体的には、燃料ガス排出マニホールド１２２は、セル積層体７０の一方の側部（以下、第１の側部という）側に配設されていて、セル１０の厚み方向から見て、略矩形状の本体部１２２ａと、該本体部１２２ａからセル積層体７０の他方の側部（以下、第２の側部という）に向かって延びるように形成された略矩形状の延伸部１２２ｂと、から構成されている。すなわち、燃料ガス排出マニホールド１２２は、セル１０の厚み方向から見て、略Ｌ字状に形成されている。また、酸化剤ガス排出マニホールド１２４は、略矩形状の本体部１２４ａと、該本体部１２４ａからセル積層体７０の第１の側部に向かって延びるように形成され、略矩形状の延伸部１２４ｂと、から構成されている。すなわち、酸化剤ガス排出マニホールド１２４は、セル１０の厚み方向から見て、略Ｌ字状に形成されている。そして、燃料ガス排出マニホールド１２２の延伸部１２２ｂと酸化剤ガス排出マニホールド１２４の延伸部１２４ｂを底面とし、燃料ガス排出マニホールド１２２における本体部１２２ａと延伸部１２２ｂとの段差面と、酸化剤ガス排出マニホールド１２４における本体部１２４ａと延伸部１２４ｂとの段差面と、を側面とするように凹部１２０が形成されている。
【００８２】
換言すると、燃料ガス排出マニホールド１２２は、セル１０の厚み方向から見て、略矩形状に形成されていて、第２の側部（かつ、上部）側の角部が切り欠かれた形状である。同様に、酸化剤ガス排出マニホールド１２４は、セル１０の厚み方向から見て、略区形状に形成されていて、第１の側部（かつ、上部）側の角部が切り欠かれた形状である。そして、これらの切り欠かれた部分が凹部１２０を形成する。
【００８３】
凹部１２０には、セル１０の厚み方向から見て、略矩形状の冷却媒体排出マニホールド１２６の全体が、凹部１２０に収まるように配設されている。ここで、「冷却媒体排出マニホールド１２６の全体が、凹部１２０に収まるように配設されている」とは、燃料ガス排出マニホールド１２２及び酸化剤ガス排出マニホールド１２４は、セル１０の厚み方向から見て、冷却媒体排出マニホールド１２６を全体として囲むように配設されていることをいう。そして、「全体として囲むように」とは、本発明の作用効果を奏する範囲内で、燃料ガス排出マニホールド１２２及び酸化剤ガス排出マニホールド１２４が冷却媒体排出マニホールド１２６を囲まない部分があってもよいことをいう。また、セル１０の厚み方向の垂直方向から見て、冷却媒体排出マニホールド１２６の大気に近い部分を燃料ガス排出マニホールド１２２及び酸化剤ガス排出マニホールド１２４が囲むことが好ましい。換言すると、凹部１２０は、セル１０の内方（ここでは、上方）に開放されていることが好ましい。
【００８４】
なお、本実施の形態２においては、セル１０の厚み方向から見て、燃料ガス排出マニホールド１２２、酸化剤ガス排出マニホールド１２４、及び冷却媒体排出マニホールド１２６を略矩形状に形成したが、これに限定されず、燃料ガス排出マニホールド１２２及び酸化剤ガス排出マニホールド１２４が、凹部１２０を形成し、冷却媒体排出マニホールド１２６は、少なくともその一部が凹部１２０に収まるように配設されていれば、各マニホールドの形状は、それぞれ、どのような形状であってもよく、例えば、セル１０の厚み方向から見て、各マニホールドは、円弧状に形成されていてもよい。
【００８５】
同様に、燃料ガス供給マニホールド１２１、酸化剤ガス供給マニホールド１２３、及び冷却媒体供給マニホールド１２５は、セル積層体７０の上部に、セル１０の厚み方向（セル１０の積層方向）に延びるように設けられている。そして、燃料ガス供給マニホールド１２１及び酸化剤ガス供給マニホールド１２３が、セル１０の厚み方向から見て、凹部を形成するように配設されていて、該凹部は、セル１０の内方（ここでは、下方）に開放されている。そして、冷却媒体供給マニホールド１２５は、凹部に収まるように配設されている。なお、本実施の形態２においては、燃料ガス供給マニホールド１２１及び酸化剤ガス供給マニホールド１２３が凹部を形成するように配設し、該凹部に収まるように冷却媒体供給マニホールド１２５を配設したが、これに限定されず、燃料ガス供給マニホールド１２１、酸化剤ガス供給マニホールド１２３、及び冷却媒体供給マニホールド１２５は、セル積層体７０の上部（例えば、セル積層体７０の上端から、上端と下端との間の長さの１／２までの部分）に設けられていれば、その態様は限定されない。
【００８６】
このように構成された本実施の形態２に係る燃料電池スタック１０１であっても、実施の形態１に係る燃料電池スタック１０１と同様の作用効果を奏する。また、本実施の形態２に係る燃料電池スタック１０１を備える燃料電池コージェネレーションシステム１００であっても、実施の形態１に係る燃料電池コージェネレーションシステム１００と同様の作用効果を奏する。
【００８７】
（実施の形態３）
本発明の実施の形態３は、冷却媒体排出マニホールドが酸化剤ガス排出マニホールドで形成される凹部に収まるように配設されている形態を例示するものである。
【００８８】
図６は、本発明の実施の形態３に係る燃料電池スタックのセル積層体をセルの厚み方向から見た透視図である。なお、図６においては、セル積層体における上下方向を図における上下方向として表し、その一部を省略している。
【００８９】
図６に示すように、本発明の実施の形態３に係る燃料電池コージェネレーションシステム１００では、実施の形態２に係る燃料電池コージェネレーションシステム１００と基本的構成は同じであるが、セル１０の厚み方向から見て、冷却媒体排出マニホールド１２６の全部が酸化剤ガス排出マニホールド１２４で形成される凹部１２０に収まるように配設されている点が異なる。具体的には、燃料ガス排出マニホールド１２２は、セル１０の厚み方向から見て、略矩形状に形成されている。また、酸化剤ガス排出マニホールド１２４は、セル１０の厚み方向から見て、凹部１２０を形成するように、セル１０の内方（ここでは、上方）に開放されるように、Ｕ字状に形成されている。そして、冷却媒体排出マニホールド１２６は、セル１０の厚み方向から見て、実施の形態２の冷却媒体排出マニホールド１２６と同様に、略矩形状に形成されていて、凹部１２０にその全体が収まるように配設されている。
【００９０】
このように構成された本実施の形態３に係る燃料電池スタック１０１であっても、実施の形態２に係る燃料電池スタック１０１と同様の作用効果を奏する。また、本実施の形態３に係る燃料電池スタック１０１では、ガス流量が多く、保持熱量の大きいカソードオフガスが通流する酸化剤ガス排出マニホールド１２４で形成される凹部１２０に、冷却媒体排出マニホールド１２６の全部が収まるように配設されているため、冷却媒体排出マニホールド１２６の断熱効果が大きくなる。さらに、本実施の形態３に係る燃料電池スタック１０１を備える燃料電池コージェネレーションシステム１００であっても、実施の形態２に係る燃料電池コージェネレーションシステム１００と同様の作用効果を奏する。
【００９１】
（実施の形態４）
本発明の実施の形態４は、冷却媒体排出マニホールドが燃料ガス排出マニホールドで形成される凹部に収まるように配設されている形態を例示するものである。
【００９２】
図７は、本発明の実施の形態４に係る燃料電池スタックのセル積層体をセルの厚み方向から見た透視図である。なお、図７においては、セル積層体における上下方向を図における上下方向として表し、その一部を省略している。
【００９３】
図７に示すように、本発明の実施の形態４に係る燃料電池コージェネレーションシステム１００では、実施の形態１に係る燃料電池コージェネレーションシステム１００と基本的構成は同じであるが、セル１０の厚み方向から見て、冷却媒体排出マニホールド１２６の少なくとも一部が燃料ガス排出マニホールド１２２で形成される凹部１２０に収まるように配設されている点が異なる。具体的には、燃料ガス排出マニホールド１２２は、セル１０の厚み方向から見て、略矩形状に形成されている。また、燃料ガス排出マニホールド１２２は、セル１０の厚み方向から見て、凹部１２０を形成するように、セル１０の内方（ここでは、上方）に開放されるように、Ｕ字状に形成されている。そして、冷却媒体排出マニホールド１２６は、セル１０の厚み方向から見て、実施の形態１の冷却媒体排出マニホールド１２６と同様に、略矩形状に形成されていて、凹部１２０にその少なくとも一部が収まるように配設されている。
【００９４】
このように構成された本実施の形態４に係る燃料電池スタック１０１であっても、実施の形態２に係る燃料電池スタック１０１と同様の作用効果を奏する。また、本実施の形態２に係る燃料電池スタック１０１を備える燃料電池コージェネレーションシステム１００であっても、実施の形態２に係る燃料電池コージェネレーションシステム１００と同様の作用効果を奏する。
【００９５】
（実施の形態５）
本発明の実施の形態５は、燃料電池スタックがいわゆる外部マニホールド形の燃料電池スタックで構成されている形態を例示するものである。
【００９６】
図８は、本発明の実施の形態５に係る燃料電池コージェネレーションシステムにおける燃料電池スタックの概略構成を模式的に示す斜視図である。また、図９は、図８に示す燃料電池スタックをセルの厚み方向から見た透視図である。なお、図９においては、燃料電池スタック１０１における上下方向を図における上下方向として表し、その一部を省略している。
【００９７】
図８及び図９に示すように、本発明の燃料電池コージェネレーションシステム１００は、実施の形態１に係る燃料電池コージェネレーションシステム１００と基本的構成は同じであるが、燃料電池スタック１０１がセル１０の外部に箱状の各マニホールドが設けられた、いわゆる外部マニホールド形の燃料電池スタックで構成されている点が異なる。具体的には、燃料電池スタック１０１の上部には、燃料ガス供給マニホールド１２１が形成された第１筐体１３１、酸化剤ガス供給マニホールド１２３が形成された第３筐体１３３、及び冷却媒体供給マニホールド１２５が形成された第５筐体１３５が設けられている。また、燃料電池スタック１０１の下部には、燃料ガス排出マニホールド１２２が形成された第２筐体１３２、酸化剤ガス排出マニホールド１２４が形成された第４筐体１３４、及び冷却媒体排出マニホールド１２６が形成された第６筐体１３６が設けられている。
【００９８】
第２筐体１３２は、セル１０の厚み方向に延びるように形成されていて、セル１０の厚み方向から見て、略Ｌ字状に形成されている。また、第２筐体１３２には、セル１０の厚み方向から見て、略矩形状の本体部１２２ａと、該本体部１２２ａから燃料電池スタック１０１の第２の側部に向かって延びるように形成され、略矩形状の延伸部１２２ｂと、から構成された、すなわち、その断面が略Ｌ字状に形成された、セル１０の厚み方向に延びる内部空間１２２が形成されている。そして、該内部空間１２２が、燃料ガス排出マニホールド１２２を構成する。さらに、第２筐体１３２の上面には、燃料ガス流路６の下流端と連通するように開口１３２ａが設けられている。
【００９９】
同様に、第４筐体１３４は、セル１０の厚み方向に延びるように形成されていて、セル１０の厚み方向から見て、略Ｌ字状に形成されている。また、第４筐体１３４には、セル１０の厚み方向から見て、略矩形状の本体部１２４ａと、該本体部１２４ａから燃料電池スタック１０１の第１側部に向かって延びるように形成され、略矩形状の延伸部１２４ｂと、から構成された、すなわち、その断面が略Ｌ字状に形成された、セル１０の厚み方向に延びる内部空間１２４が形成されている。そして、該内部空間１２４が、酸化剤ガス排出マニホールド１２４を構成する。さらに、第４筐体１３４の上面には、酸化剤ガス流路７の下流端と連通するように開口１３４ａが設けられている。
【０１００】
そして、第２筐体１３２と第４筐体１３４から、セル１０の厚み方向から見て、凹部１２０が形成され、該凹部１２０に嵌合するように、第６筐体１３６が配設されている。第６筐体１３６は、セル１０の厚み方向に延びるように形成されていて、セル１０の厚み方向から見て、略矩形状に形成されている。また、第６筐体１３６には、セル１０の厚み方向から見て、略矩形状に形成され、セル１０の厚み方向に延びる内部空間１２６が形成されている。この内部空間１２６が、冷却媒体排出マニホールド１２６を構成する。すなわち、冷却媒体排出マニホールド１２６は、セル１０の厚み方向から見て、その全部が凹部１２０に収まるように配設されている。さらに、第６筐体１３６の上面には、冷却媒体流路８の下流端と連通するように、開口１３６ａが設けられている。
【０１０１】
なお、第１筐体１３１、第３筐体、１３３、及び第５筐体１３５は、それぞれ、第２筐体１３２、第４筐体１３４、及び第６筐体１３６と同様に構成されているので、その詳細な説明は省略する。
【０１０２】
このように構成された本実施の形態５に係る燃料電池スタック１０１であっても、実施の形態２に係る燃料電池スタック１０１と同様の作用効果を奏する。また、本実施の形態５に係る燃料電池スタック１０１を備える燃料電池コージェネレーションシステム１００であっても、実施の形態２に係る燃料電池コージェネレーションシステム１００と同様の作用効果を奏する。
【０１０３】
なお、本実施の形態５においては、燃料ガス排出マニホールド１２２が形成された第２筐体１３２と、酸化剤ガス排出マ二ホールド１２４が形成された第４筐体１３４と、から凹部１２０を形成したが、これに限定されず、凹部１２０は、酸化剤ガス排出マ二ホールド１２４が形成された第４筐体１３４のみで形成してもよく、燃料ガス排出マニホールド１２２が形成された第２筐体１３２のみで形成されてもよい。
【０１０４】
また、燃料ガス排出マニホールド１２２及び酸化剤ガス排出マニホールド１２４のセル１０の厚み方向から見た形状を略Ｌ字状にし、また、冷却媒体排出マニホールド１２６のセル１０の厚み方向から見た形状を略矩形状にしたが、これに限定されず、実施の形態１と同様に、燃料ガス排出マニホールド１２２及び／又は酸化剤ガス排出マニホールド１２４が、凹部１２０を形成し、冷却媒体排出マニホールド１２６は、少なくともその一部が凹部１２０に収まるように配設されていれば、燃料ガス排出マニホールド１２２、酸化剤ガス排出マニホールド１２４、及び冷却媒体排出マニホールド１２６の形状は、それぞれ、どのような形状であってもよく、例えば、セル１０の厚み方向から見て、各マニホールドは、円弧状に形成されていてもよい。
【０１０５】
上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施形態が明らかである。したがって、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の要旨を逸脱することなく、その構造及び／又は機能の詳細を実質的に変更できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組合せにより種々の発明を形成できる。
【産業上の利用可能性】
【０１０６】
本発明の燃料電池スタック及びそれを備える燃料電池コージェネレーションシステムは、冷却媒体排出マニホールドからの外気への放熱量を低減することができ、燃料電池スタック、ひいては、燃料電池コージェネレーションシステムの熱回収効率を向上させることが可能なため、燃料電池の分野で有用である。
【符号の説明】
【０１０７】
１  高分子電解質膜
２Ａ  アノード
２Ｂ  カソード
３  電極接合体
４Ａ  アノードセパレータ
４Ｂ  カソードセパレータ
５  ガスケット
６  燃料ガス流路
７  酸化剤ガス流路
８  冷却媒体流路
１０  セル
２１  燃料ガス供給マニホールド孔
２４  酸化剤ガス排出マニホールド孔
３１  燃料ガス内部流路
３２  酸化剤ガス内部流路
３３  冷却媒体内部流路
４１  アノードガス配管
４２  アノードオフガス配管
４３  カソードガス配管
４４  カソードオフガス配管
４５  燃焼排ガス配管
５１  冷却媒体配管
５２  オフ冷却媒体配管
５３  熱媒体循環路
６１  断熱部材
７０  セル積層体
７１Ａ  端板
７１Ｂ  端板
７２Ａ  絶縁板
７２Ｂ  絶縁板
７３Ａ  集電板
７３Ｂ  集電板
１００  燃料電池コージェネレーションシステム
１０１  燃料電池スタック
１０２  水素生成装置
１０２Ａ  バーナ
１０３  第１熱交換器
１０４  第２熱交換器
１０５  第３熱交換器
１０６  第４熱交換器
１０７  空気供給器
１０８  冷却媒体タンク
１０９  熱利用機器
１１０  制御器
１２０  凹部
１２１  燃料ガス供給マニホールド
１２２  燃料ガス排出マニホールド
１２２ａ  本体部
１２２ｂ  延伸部
１２３  酸化剤ガス供給マニホールド
１２４  酸化剤ガス排出マニホールド
１２４ａ  本体部
１２４ｂ  延伸部
１２５  冷却媒体供給マニホールド
１２６  冷却媒体排出マニホールド
１３１  第１筐体
１３２  第２筐体
１３２ａ  開口
１３３  第３筐体
１３４  第４筐体
１３４ａ  開口
１３５  第５筐体
１３６  第６筐体
１３６ａ  開口
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アノード及びカソードを有し、板状に形成され、単独又は積層された複数のセルと、
前記セルの厚み方向に延びるように配設され前記アノードで使用されなかったアノードオフガスが通流する燃料ガス排出マニホールドと、
前記セルの厚み方向に延びるように配設され前記カソードで使用されなかったカソードオフガスが通流する酸化剤ガス排出マニホールドと、
前記セルの厚み方向に延びるように配設され前記セルから熱を回収したオフ冷却媒体が通流する冷却媒体排出マニホールドと、を備え、
前記セルの厚み方向から見て、前記冷却媒体排出マニホールドと前記冷却媒体排出マニホールドに最も近いセパレータ端との間に、前記カソードガス排出マニホールド及び/又は前記アノードガス排出マニホールドが配設されている、燃料電池スタック。
【請求項２】
前記燃料ガス排出マニホールド及び／又は前記酸化剤ガス排出マニホールドは、前記セルの厚み方向から見て、凹部を形成するように配設され、
前記冷却媒体排出マニホールドは、少なくともその一部が前記凹部に収まるように配設されている、請求項１に記載の燃料電池スタック。
【請求項３】
前記燃料ガス排出マニホールド及び前記酸化剤ガス排出マニホールドは、前記セルの厚み方向から見て、凹部を形成するように配設されている、請求項２に記載の燃料電池スタック。
【請求項４】
前記酸化剤ガス排出マニホールドは、前記セルの厚み方向から見て、凹部を形成するように配設されている、請求項２に記載の燃料電池スタック。
【請求項５】
前記燃料ガス排出マニホールドは、前記セルの厚み方向から見て、凹部を形成するように配設されている、請求項２に記載の燃料電池スタック。
【請求項６】
前記冷却媒体排出マニホールドの全部が前記凹部に収まるように配設されている、請求項２〜５のいずれかに記載の燃料電池スタック。
【請求項７】
前記凹部は、前記セルの内方に開放されている、請求項２〜６のいずれかに記載の燃料電池スタック。
【請求項８】
前記セルの積層方向に対する垂直方向から見て、前記冷却媒体排出マニホールドは、前記燃料ガス排出マニホールド及び／又は前記酸化剤ガス排出マニホールドと重なるように配設されている、請求項１に記載の燃料電池スタック。
【請求項９】
前記冷却媒体排出マニホールドと前記冷却媒体排出マニホールドに最も近いセパレータ端との間の領域に、前記カソードガス排出マニホールド及び/又は前記アノードガス排出マニホールドの少なくとも一部が配設されている、請求項１に記載の燃料電池スタック。
【請求項１０】
前記燃料電池スタックが断熱部材で覆われている、請求項１又は２に記載の燃料電池スタック。
【請求項１１】
前記燃料ガス排出マニホールド、前記酸化剤ガス排出マニホールド、及び前記冷却媒体排出マニホールドは、前記単独又は積層された複数のセルの内部に設けられている、請求項１〜１０のいずれかに記載の燃料電池スタック。
【請求項１２】
前記燃料ガス排出マニホールド、前記酸化剤ガス排出マニホールド、及び前記冷却媒体排出マニホールドは、前記単独又は積層された複数のセルの外部に設けられている、請求項１〜１０のいずれかに記載の燃料電池スタック。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれかに記載の燃料電池スタックと、
前記燃料ガス排出マニホールドの下流端に接続され、該燃料ガス排出マニホールドからアノードオフガスが排出されるアノードオフガス配管と、
前記酸化剤ガス排出マニホールドの下流端に接続され、該酸化剤ガス排出マニホールドからカソードオフガスが排出されるカソードオフガス配管と、
前記冷却媒体排出マニホールドの下流端に接続され、該冷却媒体排出マニホールドからオフ冷却媒体が排出されるオフ冷却媒体配管と、
前記アノードオフガス又は前記カソードオフガスと熱媒体との間で熱交換する熱交換器と、を備える、燃料電池コージェネレーションシステム。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2010122779.tif 000012
【図２】
2010122779.tif 000013
【図３】
2010122779.tif 000014
【図４】
2010122779.tif 000015
【図５】
2010122779.tif 000016
【図６】
2010122779.tif 000017
【図７】
2010122779.tif 000018
【図８】
2010122779.tif 000019
【図９】
2010122779.tif 000020
【手続補正書】
【提出日】平成23年1月4日(2011.1.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アノード及びカソードを有し、板状に形成され、単独又は積層された複数のセルと、
前記セルの厚み方向に延びるように配設され前記アノードで使用されなかったアノードオフガスが通流する燃料ガス排出マニホールドと、
前記セルの厚み方向に延びるように配設され前記カソードで使用されなかったカソードオフガスが通流する酸化剤ガス排出マニホールドと、
前記セルの厚み方向に延びるように配設され前記セルから熱を回収したオフ冷却媒体が通流する冷却媒体排出マニホールドと、を備え、
前記セルの厚み方向から見て、前記冷却媒体排出マニホールドと前記冷却媒体排出マニホールドに最も近いセパレータ端との間に、前記カソードガス排出マニホールド及び/又は前記アノードガス排出マニホールドが配設されていて、
前記燃料ガス排出マニホールド及び／又は前記酸化剤ガス排出マニホールドは、前記セルの厚み方向から見て、凹部を形成するように配設され、
前記冷却媒体排出マニホールドは、少なくともその一部が前記凹部に収まるように配設されている、燃料電池スタック。
【請求項２】
前記燃料ガス排出マニホールド及び前記酸化剤ガス排出マニホールドは、前記セルの厚み方向から見て、凹部を形成するように配設されている、請求項１に記載の燃料電池スタック。
【請求項３】
前記酸化剤ガス排出マニホールドは、前記セルの厚み方向から見て、凹部を形成するように配設されている、請求項１に記載の燃料電池スタック。
【請求項４】
前記燃料ガス排出マニホールドは、前記セルの厚み方向から見て、凹部を形成するように配設されている、請求項１に記載の燃料電池スタック。
【請求項５】
前記冷却媒体排出マニホールドの全部が前記凹部に収まるように配設されている、請求項１〜４のいずれかに記載の燃料電池スタック。
【請求項６】
前記凹部は、前記セルの内方に開放されている、請求項１〜５のいずれかに記載の燃料電池スタック。
【請求項７】
前記セルの積層方向に対する垂直方向から見て、前記冷却媒体排出マニホールドは、前記燃料ガス排出マニホールド及び／又は前記酸化剤ガス排出マニホールドと重なるように配設されている、請求項１に記載の燃料電池スタック。
【請求項８】
前記冷却媒体排出マニホールドと前記冷却媒体排出マニホールドに最も近いセパレータ端との間の領域に、前記カソードガス排出マニホールド及び/又は前記アノードガス排出マニホールドの少なくとも一部が配設されている、請求項１に記載の燃料電池スタック。
【請求項９】
前記燃料電池スタックが断熱部材で覆われている、請求項１に記載の燃料電池スタック。
【請求項１０】
前記燃料ガス排出マニホールド、前記酸化剤ガス排出マニホールド、及び前記冷却媒体排出マニホールドは、前記単独又は積層された複数のセルの内部に設けられている、請求項１〜９のいずれかに記載の燃料電池スタック。
【請求項１１】
前記燃料ガス排出マニホールド、前記酸化剤ガス排出マニホールド、及び前記冷却媒体排出マニホールドは、前記単独又は積層された複数のセルの外部に設けられている、請求項１〜９のいずれかに記載の燃料電池スタック。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれかに記載の燃料電池スタックと、
前記燃料ガス排出マニホールドの下流端に接続され、該燃料ガス排出マニホールドからアノードオフガスが排出されるアノードオフガス配管と、
前記酸化剤ガス排出マニホールドの下流端に接続され、該酸化剤ガス排出マニホールドからカソードオフガスが排出されるカソードオフガス配管と、
前記冷却媒体排出マニホールドの下流端に接続され、該冷却媒体排出マニホールドからオフ冷却媒体が排出されるオフ冷却媒体配管と、
前記アノードオフガス又は前記カソードオフガスと熱媒体との間で熱交換する熱交換器と、を備える、燃料電池コージェネレーションシステム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明に係る燃料電池スタックは、アノード及びカソードを有し、板状に形成され、単独又は積層された複数のセルと、前記セルの厚み方向に延びるように配設され前記アノードで使用されなかったアノードオフガスが通流する燃料ガス排出マニホールドと、前記セルの厚み方向に延びるように配設され前記カソードで使用されなかったカソードオフガスが通流する酸化剤ガス排出マニホールドと、前記セルの厚み方向に延びるように配設され前記セルから熱を回収したオフ冷却媒体が通流する冷却媒体排出マニホールドと、を備え、前記セルの厚み方向から見て、前記冷却媒体排出マニホールドと前記冷却媒体排出マニホールドに最も近いセパレータ端との間に、前記カソードガス排出マニホールド及び/又は前記アノードガス排出マニホールドが配設されていて、前記燃料ガス排出マニホールド及び／又は前記酸化剤ガス排出マニホールドは、前記セルの厚み方向から見て、凹部を形成するように配設され、前記冷却媒体排出マニホールドは、少なくともその一部が前記凹部に収まるように配設されている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正書】
【提出日】平成23年5月13日(2011.5.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
アノード及びカソードを有し、板状に形成され、単独又は積層された複数のセルと、
前記セルの厚み方向に延びるように配設され前記アノードで使用されなかったアノードオフガスが通流する燃料ガス排出マニホールドと、
前記セルの厚み方向に延びるように配設され前記カソードで使用されなかったカソードオフガスが通流する酸化剤ガス排出マニホールドと、
前記セルの厚み方向に延びるように配設され前記セルから熱を回収したオフ冷却媒体が通流する冷却媒体排出マニホールドと、
前記セルの厚み方向に延びるように配設され冷却媒体が通流する冷却媒体供給マニホールドと、
前記セルの厚み方向に延びるように配設されアノードガスが通流する燃料ガス供給マニホールドと、
前記セルの厚み方向に延びるように配設されカソードガスが通流する酸化剤ガス供給マニホールドと、を備え、
前記セルの厚み方向から見て、
前記冷却媒体供給マニホールド、前記カソードガス供給マニホールド、及び前記アノードガス供給マニホールドは、前記カソードの外周及び／又は前記アノードの外周と前記セパレータ端と対向するセパレータ端との間に配置され、
前記冷却媒体排出マニホールド、前記カソードガス排出マニホールド、及び前記アノードガス排出マニホールドは、前記カソードの外周及び／又は前記アノードの外周とセパレータ端との間に配置され、
前記冷却媒体排出マニホールドと前記冷却媒体排出マニホールドに最も近いセパレータ端との間に、前記カソードガス排出マニホールド及び/又は前記アノードガス排出マニホールドが配設されていて、
前記燃料ガス排出マニホールド及び／又は前記酸化剤ガス排出マニホールドは、凹部を形成するように配設され、
前記冷却媒体排出マニホールドは、少なくともその一部が前記凹部に収まるように配設されている、燃料電池スタック。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明に係る燃料電池スタックは、アノード及びカソードを有し、板状に形成され、単独又は積層された複数のセルと、前記セルの厚み方向に延びるように配設され前記アノードで使用されなかったアノードオフガスが通流する燃料ガス排出マニホールドと、前記セルの厚み方向に延びるように配設され前記カソードで使用されなかったカソードオフガスが通流する酸化剤ガス排出マニホールドと、前記セルの厚み方向に延びるように配設され前記セルから熱を回収したオフ冷却媒体が通流する冷却媒体排出マニホールドと、前記セルの厚み方向に延びるように配設され冷却媒体が通流する冷却媒体供給マニホールドと、前記セルの厚み方向に延びるように配設されアノードガスが通流する燃料ガス供給マニホールドと、前記セルの厚み方向に延びるように配設されカソードガスが通流する酸化剤ガス供給マニホールドと、を備え、前記セルの厚み方向から見て、前記冷却媒体供給マニホールド、前記カソードガス供給マニホールド、及び前記アノードガス供給マニホールドは、前記カソードの外周及び／又は前記アノードの外周と前記セパレータ端と対向するセパレータ端との間に配置され、前記冷却媒体排出マニホールド、前記カソードガス排出マニホールド、及び前記アノードガス排出マニホールドは、前記カソードの外周及び／又は前記アノードの外周とセパレータ端との間に配置され、前記冷却媒体排出マニホールドと前記冷却媒体排出マニホールドに最も近いセパレータ端との間に、前記カソードガス排出マニホールド及び/又は前記アノードガス排出マニホールドが配設されていて、前記燃料ガス排出マニホールド及び／又は前記酸化剤ガス排出マニホールドは、凹部を形成するように配設され、前記冷却媒体排出マニホールドは、少なくともその一部が前記凹部に収まるように配設されている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
【図１】図１は、本発明の参考の形態１に係る燃料電池コージェネレーションシステムの概略構成を示す模式図である。
【図２】図２は、本発明の参考の形態１に係る燃料電池スタックの概略構成を模式的に示す斜視図である。
【図３】図３は、図２に示す燃料電池スタックのセル積層体をセルの厚み方向から見た透視図である。
【図４】図４は、図３に示すＶＩ−ＶＩ線断面図である。
【図５】図５は、本発明の実施の形態２に係る燃料電池スタックのセル積層体をセルの厚み方向から見た透視図である。
【図６】図６は、本発明の実施の形態３に係る燃料電池スタックのセル積層体をセルの厚み方向から見た透視図である。
【図７】図７は、本発明の実施の形態４に係る燃料電池スタックのセル積層体をセルの厚み方向から見た透視図である。
【図８】図８は、本発明の実施の形態５に係る燃料電池スタックの概略構成を模式的に示す斜視図である。
【図９】図９は、図８に示す燃料電池スタックをセルの厚み方向から見た透視図である。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
（参考の形態１）
本発明の参考の形態１は、冷却媒体排出マニホールドと、冷却媒体排出マニホールドに最も近いセパレータ端と、の間に、燃料ガス排出マニホールドと酸化剤ガス排出マニホールドが介在している形態を例示するものである。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
まず、本発明の参考の形態１に係る燃料電池コージェネレーションシステムについて、図１を参照しながら説明する。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
図１は、本発明の参考の形態１に係る燃料電池コージェネレーションシステムの概略構成を示す模式図である。図２は、本発明の参考の形態１に係る燃料電池スタックの概略構成を模式的に示す斜視図である。なお、図２においては、燃料電池スタックにおける上下方向を図における上下方向として表し、一部を省略している。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
図１に示すように、本発明の参考の形態１に係る燃料電池コージェネレーションシステム１００は、燃料電池スタック１０１と、アノードオフガス配管４２と、カソードオフガス配管４４と、オフ冷却媒体配管５２と、熱利用を図る熱交換器として第１熱交換器１０３、第３熱交換器１０５と、を備えている。また、図２に示すように、燃料電池スタック１０１は、板状のセル１０と、該セル１０の厚み方向に延びるように配設された燃料ガス排出マニホールド１２２、酸化剤ガス排出マニホールド１２４、及び冷却媒体排出マニホールド１２６と、を有している。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
次に、本参考の形態１に係る燃料電池コージェネレーションシステム１００の構成について、図１を参照しながら詳細に説明する。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３２】
［燃料電池コージェネレーションシステムの構成］
図１に示すように、本参考の形態１に係る燃料電池コージェネレーションシステム１００は、例えば、燃料電池スタック１０１、水素生成装置１０２、熱利用を図るための第１〜第４熱交換器１０３〜１０６、空気供給器１０７、熱利用機器１０９、及び制御器１１０を備えていて、燃料電池１０１で発生した電力と熱を利用者に供給するように構成されている。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４３】
熱媒体循環路５３の途中には、本参考の形態１においては、第１熱交換器１０３、第２熱交換器１０４、第３熱交換器１０５、及び第４熱交換器１０６が、この順で設けられている。第１熱交換器１０３は、熱媒体とアノードオフガスとの間で熱交換するように構成されていて、第２熱交換器１０４は、熱媒体と燃焼排ガスとの間で熱交換するように構成されている。また、第３熱交換器１０５は、熱媒体とカソードオフガスとの間で熱交換するように構成されていて、第４熱交換器１０６は、熱媒体と冷却媒体との間で熱交換するように構成されている。これにより、熱媒体は、熱媒体循環路５３を通流する間に、アノードオフガス、燃焼排ガス、カソードオフガス、及び冷却媒体と熱交換して加熱され、熱利用機器１０９に供される。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４４】
なお、本参考の形態１においては、熱媒体循環路５３の途中に第１熱交換器１０３、第２熱交換器１０４、第３熱交換器１０５、及び第４熱交換器１０６を、この順で設ける構成としたが、各熱交換器の設けられる順番は限定されない。但し、効率よく熱交換する観点から、上記順番で設けられていることが好ましい。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５２】
セル１０は、本参考の形態１においては、高分子電解質形燃料電池で構成されていて、図４に示すように、ＭＥＡ（Ｍｅｍｂｒａｎｅ−Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ−Ａｓｓｅｍｂｌｙ：膜−電極接合体）３と、一対のガスケット５、５と、アノードセパレータ４Ａと、カソードセパレータ４Ｂと、を有する。また、ＭＥＡ３は、高分子電解質膜１と、アノード２Ａと、カソード２Ｂを有する。なお、高分子電解質膜１、一対のガスケット５、アノードセパレータ４Ａ、及びカソードセパレータ４Ｂの周縁部には、燃料ガス供給マニホールド孔２１、酸化剤ガス供給マニホールド孔（図示せず）、冷却媒体供給マニホールド孔（図示せず）、燃料ガス排出マニホールド孔（図示せず）、酸化剤ガス排出マニホールド孔２４、冷却媒体排出マニホールド孔（図示せず）が設けられている。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５４】
なお、本参考の形態１においては、各流路は、サーペンタイン状に構成したが、これに限定されず、アノード２Ａ及びカソード２Ｂ全体に流体が通流するように構成されていればよく、例えば、渦巻状に形成されていてもよい。また、本参考の形態１においては、各流路は１本の溝で構成したが、これに限定されず、例えば、複数の溝で構成されていてもよい。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５８】
具体的には、燃料ガス排出マニホールド１２２は、セル積層体７０の一方の側部（以下、第１の側部という）側に配設されていて、セル１０の厚み方向から見て、略矩形状に形成されている。同様に、酸化剤ガス排出マニホールド１２４は、セル積層体７０の他方の側部（以下、第２の側部という）側に配設されていて、セル１０の厚み方向から見て、略矩形状に形成されている。また、冷却媒体排出マニホールド１２６は、セル積層体７０の下部で、かつ、略中央部に配設されていて、セル１０の厚み方向から見て、略矩形状に形成されている。そして、冷却媒体排出マニホールド１２６は、セル１０の積層方向に対する垂直方向（ここでは、上下方向）から見て、燃料ガス排出マニホールド１２２及び酸化剤ガス排出マニホールド１２４と重なるように配設されている。換言すると、冷却媒体排出マニホールド１２６と該冷却媒体排出マニホールド１２６に最も近いセパレータ端との間の領域Ａに、カソードガス排出マニホールド１２４及び/又はアノードガス排出マニホールド１２２の少なくとも一部（本参考の形態１においては、カソードガス排出マニホールド１２４の一部とアノードガス排出マニホールド１２２の一部）が配設されている。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５９】
なお、本参考の形態１においては、セル１０の厚み方向から見て、燃料ガス排出マニホールド１２２、酸化剤ガス排出マニホールド１２４、及び冷却媒体排出マニホールド１２６を略矩形状に形成したが、これに限定されず、各マニホールドの形状は、それぞれ、どのような形状であってもよく、例えば、セル１０の厚み方向から見て、各マニホールドは、円弧状に形成されていてもよい。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６０】
これにより、冷却媒体排出マニホールド１２６を流れる冷却媒体からの放熱を低減することができる。すなわち、燃料ガス排出マニホールド１２２及び酸化剤ガス排出マニホールド１２４には、熱容量の小さいガスが流れ、熱冷却媒体排出マニホールド１２６には、容量の大きい冷却媒体（液体）が流れることから、熱容量の小さい燃料ガス排出マニホールド１２２及び酸化剤ガス排出マニホールド１２４が、熱容量の大きい冷却媒体排出マニホールド１２６の断熱体としても機能することができる。また、冷却媒体排出マニホールド１２６から燃料ガス排出マニホールド１２２及び／又は酸化剤ガス排出マニホールド１２４に移動した熱は、第１熱交換器１０３及び／又は第３熱交換器１０５で回収される。このため、冷却媒体排出マニホールド１２６からの外気への放熱量を低減することができ、燃料電池スタック１０１、ひいては、燃料電池コージェネレーションシステム１００の熱回収効率を向上させることができる。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６３】
なお、本参考の形態１においては、セル１０の厚み方向から見て、燃料ガス供給マニホールド１２１、酸化剤ガス供給マニホールド１２３、及び冷却媒体供給マニホールド１２５を略矩形状に形成したが、これに限定されず、各マニホールドの形状は、それぞれ、どのような形状であってもよく、例えば、セル１０の厚み方向から見て、各マニホールドは、円弧状に形成されていてもよい。
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６７】
［燃料電池コージェネレーションシステムの動作］
次に、本参考の形態１に係る燃料電池コージェネレーションシステム１００の動作について、図１乃至図４を参照しながら説明する。なお、以下の動作は、制御器１１０が燃料電池コージェネレーションシステム１００を制御することにより遂行される。
【手続補正１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７５】
このように、本参考の形態１に係る燃料電池スタック１０１では、熱容量の小さい燃料ガス排出マニホールド１２２及び酸化剤ガス排出マニホールド１２４が熱容量の大きい冷却媒体排出マニホールド１２６の断熱体としても機能することができ、従来の断熱部材が配置された燃料電池スタックよりも冷却媒体排出マニホールド１２６から外気に放出される熱をより低減することができる。
【手続補正２０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７６】
また、従来は、冷却媒体排出マニホールド１２６を通流する間に大気中に放出されたオフ冷却媒体が有する熱の一部を、アノードオフガス及びカソードオフガスが回収して、第１熱交換器１０３及び第３熱交換器１０５で熱媒体がこの熱を回収して、熱利用機器１０９に供することができる。このため、本参考の形態１に係る燃料電池コージェネレーションシステム１００では、冷却媒体排出マニホールド１２６からの外気への放熱量を低減することができ、燃料電池コージェネレーションシステム１００の熱回収効率を向上させることができる。
【手続補正２１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７９】
図５に示すように、本発明の実施の形態２に係る燃料電池スタック１０１は、参考の形態１に係る燃料電池スタック１０１と基本的構成は同じであるが、燃料ガス供給マニホールド１２１、酸化剤ガス供給マニホールド１２３、燃料ガス排出マニホールド１２２、及び酸化剤ガス排出マニホールド１２４の構成が異なる。以下、詳細に説明する。
【手続補正２２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８６】
このように構成された本実施の形態２に係る燃料電池スタック１０１であっても、参考の形態１に係る燃料電池スタック１０１と同様の作用効果を奏する。また、本実施の形態２に係る燃料電池スタック１０１を備える燃料電池コージェネレーションシステム１００であっても、参考の形態１に係る燃料電池コージェネレーションシステム１００と同様の作用効果を奏する。
【手続補正２３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９３】
図７に示すように、本発明の実施の形態４に係る燃料電池コージェネレーションシステム１００では、参考の形態１に係る燃料電池コージェネレーションシステム１００と基本的構成は同じであるが、セル１０の厚み方向から見て、冷却媒体排出マニホールド１２６の少なくとも一部が燃料ガス排出マニホールド１２２で形成される凹部１２０に収まるように配設されている点が異なる。具体的には、燃料ガス排出マニホールド１２２は、セル１０の厚み方向から見て、略矩形状に形成されている。また、燃料ガス排出マニホールド１２２は、セル１０の厚み方向から見て、凹部１２０を形成するように、セル１０の内方（ここでは、上方）に開放されるように、Ｕ字状に形成されている。そして、冷却媒体排出マニホールド１２６は、セル１０の厚み方向から見て、参考の形態１の冷却媒体排出マニホールド１２６と同様に、略矩形状に形成されていて、凹部１２０にその少なくとも一部が収まるように配設されている。
【手続補正２４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９７】
図８及び図９に示すように、本発明の燃料電池コージェネレーションシステム１００は、参考の形態１に係る燃料電池コージェネレーションシステム１００と基本的構成は同じであるが、燃料電池スタック１０１がセル１０の外部に箱状の各マニホールドが設けられた、いわゆる外部マニホールド形の燃料電池スタックで構成されている点が異なる。具体的には、燃料電池スタック１０１の上部には、燃料ガス供給マニホールド１２１が形成された第１筐体１３１、酸化剤ガス供給マニホールド１２３が形成された第３筐体１３３、及び冷却媒体供給マニホールド１２５が形成された第５筐体１３５が設けられている。また、燃料電池スタック１０１の下部には、燃料ガス排出マニホールド１２２が形成された第２筐体１３２、酸化剤ガス排出マニホールド１２４が形成された第４筐体１３４、及び冷却媒体排出マニホールド１２６が形成された第６筐体１３６が設けられている。
【手続補正２５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０２】
また、燃料ガス排出マニホールド１２２及び酸化剤ガス排出マニホールド１２４のセル１０の厚み方向から見た形状を略Ｌ字状にし、また、冷却媒体排出マニホールド１２６のセル１０の厚み方向から見た形状を略矩形状にしたが、これに限定されず、参考の形態１と同様に、燃料ガス排出マニホールド１２２及び／又は酸化剤ガス排出マニホールド１２４が、凹部１２０を形成し、冷却媒体排出マニホールド１２６は、少なくともその一部が凹部１２０に収まるように配設されていれば、燃料ガス排出マニホールド１２２、酸化剤ガス排出マニホールド１２４、及び冷却媒体排出マニホールド１２６の形状は、それぞれ、どのような形状であってもよく、例えば、セル１０の厚み方向から見て、各マニホールドは、円弧状に形成されていてもよい。
【手続補正書】
【提出日】平成23年7月8日(2011.7.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
アノード及びカソードを有し、板状に形成され、単独又は積層された複数のセルと、
前記セルの厚み方向に延びるように配設され前記アノードで使用されなかったアノードオフガスが通流する燃料ガス排出マニホールドと、
前記セルの厚み方向に延びるように配設され前記カソードで使用されなかったカソードオフガスが通流する酸化剤ガス排出マニホールドと、
前記セルの厚み方向に延びるように配設され前記セルから熱を回収したオフ冷却媒体が通流する冷却媒体排出マニホールドと、
前記セルの厚み方向に延びるように配設され冷却媒体が通流する冷却媒体供給マニホールドと、
前記セルの厚み方向に延びるように配設されアノードガスが通流する燃料ガス供給マニホールドと、
前記セルの厚み方向に延びるように配設されカソードガスが通流する酸化剤ガス供給マニホールドと、を備え、
前記セルの厚み方向から見て、
前記冷却媒体供給マニホールド、前記カソードガス供給マニホールド、及び前記アノードガス供給マニホールドは、前記カソードの外周及び／又は前記アノードの外周とセパレータ端との間に配置され、
前記冷却媒体排出マニホールド、前記カソードガス排出マニホールド、及び前記アノードガス排出マニホールドは、前記カソードの外周及び／又は前記アノードの外周とセパレータ端との間に配置され、
前記冷却媒体排出マニホールドと前記冷却媒体排出マニホールドに最も近いセパレータ端との間に、前記カソードガス排出マニホールド及び/又は前記アノードガス排出マニホールドが配設されていて、
前記燃料ガス排出マニホールド及び／又は前記酸化剤ガス排出マニホールドは、凹部を形成するように配設され、
前記冷却媒体排出マニホールドは、少なくともその一部が前記凹部に収まるように配設されている、燃料電池スタック。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明に係る燃料電池スタックは、アノード及びカソードを有し、板状に形成され、単独又は積層された複数のセルと、前記セルの厚み方向に延びるように配設され前記アノードで使用されなかったアノードオフガスが通流する燃料ガス排出マニホールドと、前記セルの厚み方向に延びるように配設され前記カソードで使用されなかったカソードオフガスが通流する酸化剤ガス排出マニホールドと、前記セルの厚み方向に延びるように配設され前記セルから熱を回収したオフ冷却媒体が通流する冷却媒体排出マニホールドと、前記セルの厚み方向に延びるように配設され冷却媒体が通流する冷却媒体供給マニホールドと、前記セルの厚み方向に延びるように配設されアノードガスが通流する燃料ガス供給マニホールドと、前記セルの厚み方向に延びるように配設されカソードガスが通流する酸化剤ガス供給マニホールドと、を備え、前記セルの厚み方向から見て、前記冷却媒体供給マニホールド、前記カソードガス供給マニホールド、及び前記アノードガス供給マニホールドは、前記カソードの外周及び／又は前記アノードの外周とセパレータ端との間に配置され、前記冷却媒体排出マニホールド、前記カソードガス排出マニホールド、及び前記アノードガス排出マニホールドは、前記カソードの外周及び／又は前記アノードの外周とセパレータ端との間に配置され、前記冷却媒体排出マニホールドと前記冷却媒体排出マニホールドに最も近いセパレータ端との間に、前記カソードガス排出マニホールド及び/又は前記アノードガス排出マニホールドが配設されていて、前記燃料ガス排出マニホールド及び／又は前記酸化剤ガス排出マニホールドは、凹部を形成するように配設され、前記冷却媒体排出マニホールドは、少なくともその一部が前記凹部に収まるように配設されている。
【国際調査報告】
2010122779.tif 000021
2010122779.tif 000022
2010122779.tif 000023
2010122779.tif 000024
2010122779.tif 000025