(57)【要約】 【課題】熱容量の大きい中心流路部を急速加熱しうるスタック構造体及び燃料電池を提供する。【解決手段】セル板とセパレータ板とを具備した固体電解質型燃料電池ユニットを集電体を介して複数積層して成り、固体電解質型燃料電池ユニットと集電体３で構成されるセルユニット１０を貫通する金属部品４が通電により発熱しうるスタック構造体である。貫通金属部品がガス流路内に設置され、該金属部品の近傍に触媒を担持した多孔質体が配設されている。  ガス導入部及びガス排出部を具備したケースを備え、このケースに上述のスタック構造体を収容した状態において、ガス導入部から導入されて固体電解質型燃料電池ユニット間を通過させた燃料ガス及び空気のうちの他方のガスをガス排出部から排出する燃料電池である。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
単セルを保持していると共に中心部分に燃料ガス及び空気のうちの一方のガスの導入孔を有するセル板と、中心部分に空気及びの燃料ガスうちの一方のガスの導入孔を有し且つその外周縁部をセル板の外周縁部に接合させたセパレータ板とを具備した固体電解質型燃料電池ユニットを集電体を介して複数積層して成るスタック構造体であって、
上記固体電解質型燃料電池ユニットと上記集電体で構成されるセルユニットを貫通する金属部品が通電により発熱しうることを特徴とするスタック構造体。
【請求項２】
上記貫通金属部品がガス流路内に設置され、該金属部品の近傍に触媒を担持した多孔質体が配設されていることを特徴とする請求項１に記載のスタック構造体。
【請求項３】
上記セルユニットがディスク型であることを特徴とする請求項１又は２に記載のスタック構造体。
【請求項４】
上記貫通金属部品の少なくとも一部に発熱材を接触させ、通電により発熱した該発熱材に該貫通金属部品を加熱させることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つの項に記載のスタック構造体。
【請求項５】
上記貫通金属部品が、上記触媒担持多孔質体に電気的に接続され、通電により該多孔質体が発熱しうることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つの項に記載のスタック構造体。
【請求項６】
上記触媒担持多孔質体が、上記貫通金属部品に周設されており、該多孔質体の細孔がガス流路として機能することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つの項に記載のスタック構造体。
【請求項７】
上記触媒担持多孔質体において、外周部の少なくとも一部をガス不透過性とし、セルユニットに導入されるガスが、該多孔質体の内側〜外側へ流通しうることを特徴とする請求項６に記載のスタック構造体。
【請求項８】
積層方向両端に存在するセルユニットの外部に、上記貫通金属部品を固定するフランジを設け、該フランジと貫通金属部品とが電気的に絶縁されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つの項に記載のスタック構造体。
【請求項９】
上記貫通金属部品が絶縁材を介して上記フランジに固定されていることを特徴とする請求項８に記載のスタック構造体。
【請求項１０】
ガス導入部及びガス排出部を具備したケースを備え、このケースに請求項１〜９のいずれか１つの項に記載のスタック構造体を収容した状態において、ガス導入部から導入されて固体電解質型燃料電池ユニット間を通過させた燃料ガス及び空気のうちの他方のガスをガス排出部から排出することを特徴とする燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スタック構造体及び燃料電池に係り、更に詳細には、複数の固体電解質型燃料電池ユニットを積層して形成したスタック構造体及びこのスタック構造体をケースに収容して成る燃料電池に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、上記したようなスタック構造体としては、例えば、単セルを保持していると共に中心部分に燃料ガス及び空気のうちの一方のガスの導入孔を有するセル板と、中心部分に燃料ガス及び空気のうちの一方のガスの導入孔を有するセパレータ板との各外周縁部同士を接合して固体電解質型燃料電池ユニットを形成し、この固体電解質型燃料電池ユニットを集電体を介して複数積層して成るスタック構造体がある（特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００４−２０７０２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
また、集電体と固体電解質型燃料電池ユニットとの積層体を締付部材にて固定し、この締付部材を取り出し端子として使用することにより、省スペース化を図る燃料電池スタックが提案されている（特許文献２参照。）。
【特許文献２】特開２００５−１８３０８９号公報
【０００４】
しかし、特許文献２に記載の燃料電池スタックでは、締付部材であるボルトに積極的に電気を通すが、あくまでも出力取り出しのみに使用している。また、ボルトが燃料流路の外側にあるので、改質器との組合せができないという問題点があった。
【０００５】
本発明は、このような従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、熱容量の大きい中心流路部を急速加熱しうるスタック構造体及び燃料電池を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは、上記課題を解決すべく、銑意検討を重ねた結果、セルユニットを貫通する金属部品を発熱させることにより、上記課題が解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００７】
即ち、本発明のスタック構造体は、単セルを保持していると共に中心部分に燃料ガス及び空気のうちの一方のガスの導入孔を有するセル板と、中心部分に空気及びの燃料ガスうちの一方のガスの導入孔を有し且つその外周縁部をセル板の外周縁部に接合させたセパレータ板とを具備した固体電解質型燃料電池ユニットを集電体を介して複数積層して成るスタック構造体であって、
上記固体電解質型燃料電池ユニットと上記集電体で構成されるセルユニットを貫通する金属部品が通電により発熱しうることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明のスタック構造体の好適形態は、上記貫通金属部品がガス流路内に設置され、該金属部品の近傍に触媒を担持した多孔質体が配設されていることを特徴とする。
【０００９】
更に、本発明の燃料電池は、ガス導入部及びガス排出部を具備したケースを備え、このケースに上述のスタック構造体を収容した状態において、ガス導入部から導入されて固体電解質型燃料電池ユニット間を通過させた燃料ガス及び空気のうちの他方のガスをガス排出部から排出することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、セルユニットを貫通する金属部品を発熱させることとしたため、熱容量の大きい中心流路部を急速加熱しうるスタック構造体及び燃料電池を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明のスタック構造体について詳細に説明する。
上述の如く、本発明のスタック構造体は、固体電解質型燃料電池ユニットを集電体を介して複数積層して成る。固体電解質型燃料電池ユニットは、単セルを保持していると共に中心部分に燃料ガス及び空気のうちの一方のガスの導入孔を有するセル板と、中心部分に空気及びの燃料ガスうちの一方のガスの導入孔を有し且つその外周縁部をセル板の外周縁部に接合させたセパレータ板とを具備して成る。
また、上記固体電解質型燃料電池ユニットと上記集電体はセルユニットを構成し、このセルユニットに金属部品を貫通させ、該金属部品が通電により発熱するようにしている。
【００１２】
このような構成により、発電部以外の締結領域を加熱することが可能となり、面内の温度分布のバラつき（不均一）を低減できるので、ユニットの変形やセルの破損が防止される。
なお、上記セルユニットは、代表的には、ディスク型であるが、これに限られず、一般的な平板型スタックでも、締結ボルトなど通電して加熱することが可能である。  
【００１３】
ここで、上記複数のセルユニットに貫通させ且つ通電する金属部品は、代表的には、ガス流路内に設置することができる。また、該金属部品の近傍には、触媒を担持した多孔質体を配設することが好ましい。
これにより、中心流路に設置した触媒を加熱し、改質のスタートアップ時間を短縮することができる。また、中心の触媒で部分酸化改質を行い、その発熱により熱容量の大きい中心流路部の加熱を行うことができる。
【００１４】
また、貫通金属部品として締結機能を有するもの（ボルト等）を利用するときは、かかる金属部品は抵抗が高い材料であることが望ましい。
例えば、Ｎｉ−Ｃｒ系の材料（Ｎｉ７５〜７９％／Ｃｒ１８〜２０％、又はＮｉ７５％／Ｃｒ１８％／Ｆｅ）などが利用できる。また、Ｍｎ（１３％）／Ｃｕ（８５％）系やＣｕ（５３％）／Ｎｉ（４５％）系、Ｎｉ（７４．５％）／Ｃｒ（２０％）／Ａｌ／Ｃｕ系なども高抵抗材料して利用できるが、このときは燃料電池の動作温度に合わせて材料を適宜選択することが良い。
【００１５】
更に、締結機能を有する上記貫通金属部品は、通電加熱されることにより、セルユニットの締結力が低下するおそれがある。このため、金属部品の末端に皿バネやコイルバネを入れ、熱膨張を吸収することが望ましい。
なお、締結部材がボルトである場合、ネジ山は燃料ガスと接する部分にある必要はない。
【００１６】
また、上記貫通金属部品は、締結機能を有するものに限定されない。即ち、上記貫通金属部品の少なくとも一部に発熱材を接触させ、通電により発熱した該発熱材に該貫通金属部品を加熱させることもできる。
このときは、通電部分の断面積を小さくできるため、少ない電流で熱が得られる。
【００１７】
例えば、貫通金属部品である締結ボルトの周囲に、抵抗線であるヒーター線を巻回し、このヒータ線を通電し、加熱して利用することができる。このときは、締結機能を有する部品は発熱体の支持体となる。なお、抵抗線に利用できる金属材料は、締結機能を有する上記貫通金属部品と同様のものを利用できる。
【００１８】
また、金属線を用いて締結部品を発熱させるためには、締結部品の抵抗が金属線より高い、又は締結部品が導通パスにならない（一部絶縁、又は金属線と締結部品が絶縁）ようにする必要がある。例えば、ボルトを絶縁コートし、ワッシャーに接続されたヒーター線に、ワッシャー経由で通電することができる。
なお、金属線は、締結部品の表面に巻きついていても、埋設されていてもよい。また、断線に備え、複数本設置することもできる。
【００１９】
更に、上記貫通金属部品は、上記触媒担持多孔質体に電気的に接続し、通電により該多孔質体が発熱するように設計してもよい。言い換えれば、発熱機能を有する締結部品に、上記触媒担持多孔質体を接触させることにより、熱伝導により触媒を加熱することができる。
このときは、中心部の熱容量が大きいため、中心部全体を加熱するよりも効率良く触媒を加熱できる。部分酸化改質による発熱で、熱容量の大きい中心部を加熱できるので、触媒の急速立上げが可能となる。これにより、熱容量の小さいセル搭載部を熱伝導により加熱できる。スタック内の熱分布が小さくなることから、長期耐久性も向上する。
【００２０】
例えば、外部回路に接続された締結部品と触媒担持多孔質体とを電気的に接触させることにより、該多孔質体にも通電され、多孔質体自体が発熱しうる。よって、電気加熱式触媒（ＥＨＣ）をスタックに内蔵した燃料電池が設計できる。
なお、多孔質体に通電させるためには、締結部品に適当な絶縁箇所を設けることがよい。
【００２１】
上記多孔質体に担持される触媒としては、例えば、炭化水素系燃料を使用する燃料電池に採用するときは、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）、イリジウム（Ｉｒ）、白金（Ｐｔ）などが利用可能である。
これらの触媒は、締結部品又はワッシャーに接合されていることが望ましい。手法としては、接着剤、ロウ付け、カシメなどが利用可能である。
【００２２】
また、上記触媒を担持する多孔質体としては、例えば、Ｆｅ−Ｃｒ系の（ＳＵＳ３１６Ｌ，３１０Ｓ，４３０，４４４）やＮｉ−Ｃｒ系の（インコネル６００，７１８，７５０）などの耐熱合金が利用可能である。多孔質構造は、金属細線のフェルトやメッシュや焼結体、粉体の焼結体などにより作製可能である。
なお、多孔質体は流路部に曝された締結部材の全面に設置されていても、一部だけに設置されていてもよい。一部の場合は、燃料ガスが導入される上流側に設置するのが望ましい。
【００２３】
上記触媒担持多孔質体は、上記貫通金属部品に対して周設されており、該多孔質体の細孔がガス流路として機能することが好ましい。
このときは、触媒の通過時間、長さを確保できることから、未改質ガスがユニット内に供給されることがなくなる。例えば、積層方向に貫通口を有する円筒状の多孔質担体中に触媒を担持させ、この貫通口に金属部品であるボルトを配設した構造が挙げられる。
【００２４】
また、上記触媒担持多孔質体においては、外周部の少なくとも一部をガス不透過性とし、セルユニットに導入されるガスを、該多孔質体の内側〜外側へ流通させることもできる。
これにより、触媒を容器に入れたのと同様の効果が得られる。例えば、開口部を円筒容器の最上流側と最下流側に設けることにより、燃料ガスは一方の断面から入り、容器内の触媒で改質された後、他方の断面から排出され、全てのユニットに同組成の燃料ガスが供給されるようになる。
【００２５】
ガス不透過性とするには、例えば、封孔メッキやスパッタなどによる緻密膜成膜、金属薄板のロウ付け・レーザー溶接などを採用できる。
【００２６】
本発明のスタック構造体において、積層方向両端に存在するセルユニットの外部には、上記貫通金属部品を固定するフランジを設け、該フランジと貫通金属部品とを電気的に絶縁させることができる。
代表的には、上記貫通金属部品が絶縁材のスペーサーを介して上記フランジに固定することができる。締結部材が導電性の場合に、フランジ（エンドプレート）との接触部に絶縁材を介在させることにより、スタックの出力回路とは独立した外部回路を形成し、締結部材と締結部材に接触した部品をヒーターとして機能させることができる。
【００２７】
かかる絶縁材としては、例えば、アルミナ、マイカ、ガラスシートが代表的であるが、動作温度が低ければベークライト、エポキシなども利用可能である。
なお、締結部材がガス流路に設置されているときは、少なくとも一端の締結部材とフランジの間にガスシール性が必要であるため、金属ガスケットやマイカシートなどをスペーサーとフランジの間に介在させることがよい。
【００２８】
また、本発明のスタック構造体において、固体電解質型燃料電池ユニットのセル板及びセパレータ板としては、Ｆｅ基又はＮｉ基の合金材料から成る薄板で形成した構成とすることが可能であり、セル板及びセパレータ板用の薄板としては、例えば、Ｆｅ−Ｃｒ系の（ＳＵＳ３１６Ｌ，３１０Ｓ，４３０，４４４）やＮｉ−Ｃｒ系の（インコネル６００，７１８，７５０）などの耐熱合金を採用することができる。
【００２９】
これらの材料は、６００℃以上の動作温度の固体酸化物型燃料電池を想定して記述しているが、動作温度の低いプロトン導電性の単セルを使用する場合には、上記した材料よりも耐熱性の低い材料を用いることができ、単セルの動作温度に合わせて金属材料を選定する必要がある。この際、セル板及びセパレータ板のうちの少なくともセル板に関して、搭載する単セルと同程度の熱膨張係数を有する材料を用いると、耐熱衝撃性の向上が図られることとなる。
【００３０】
また、本発明のスタック構造体において、固体電解質型燃料電池ユニットの単セルの取付位置をセル板の中心部と外周縁部との間の領域に設定し、この領域内に単セルを１つ以上固定することができる。
例えば、固体電解質型燃料電池ユニットが円形状を成し且つ単セルが小径の円形状を成す場合は、セル板の中心周りに規則正しく配置することが望ましい。また、単セルがドーナツ状を成す場合は、その内周縁部及び外周縁部にプレス加工済の内側リング及び外側リングをそれぞれ接合することが望ましい。更に、上記内側リング及び外側リングを連結してフレーム状をなすようにしてもよく、このフレームに扇形の単セルを貼り付けることも可能である。
【００３１】
一方、上記固体電解質型燃料電池ユニットと共にセルユニットを構成する集電体は、通気性を有する導電性材料、例えば、多孔質金属や、発泡金属や、金属繊維体の織物又は不織布や、通気孔を有する金属板又はプレス板から成っている構成とすることができ、この場合には、隣接する固体電解質型燃料電池ユニット間の通気性を確保しつつ、集電体が広い接触面積で単セルの電極に接触し得ることとなる。
なお、固体酸化物型燃料電池などの高温動作型の燃料電池の場合は、上記集電体に耐熱コーティングを施すことが望ましく、加えて、集電体が単セルの電極以外の部分に接するとショートを引き起こす可能性があるため、集電体が接する単セルの電極以外のユニット部位を絶縁コートすることが望ましい。
【００３２】
なお、上記した材料は、６００℃以上の動作温度の固体酸化物型燃料電池を想定して記述しているが、動作温度の低いプロトン導電性の単セルを使用する場合には、上記した材料よりも耐熱性の低い材料を用いることができ、単セルの動作温度に合わせて金属材料を選定する必要がある。
【００３３】
また、上記集電体は、通気性を有する導電性材料から成る集電体本体と、通気性を有し且つ集電体本体を隣接する固体電解質型燃料電池ユニットの双方に圧接させるスペーサを具備している構成とすることができ、この場合には、金属部品が減る分だけ、コストの低減が図られることとなる。
【００３４】
上記集電体として機能する集電体本体には、例えば、Ｐｔのメッシュや薄い耐熱合金の織物や耐熱合金をフェルト状に加工したものを使用することができ、一方、押し付け部材として機能するスペーサには、導電性が要求されないので、上記した耐熱合金だけでなく、ポーラスアルミナなどの多孔質セラミックや、通気孔を有するセラミックも使用することができる。
【００３５】
次に、本発明の燃料電池について詳細に説明する。
本発明の燃料電池は、ガス導入部及びガス排出部を具備したケースに、上述のスタック構造体を収容することで得ることができる。この燃料電池では、燃料ガス及び空気のうちの一方のガスをスタック構造体の固体電解質型燃料電池ユニット内に導入し、ケースのガス導入部から導入した燃料ガス及び空気のうちの他方のガスが固体電解質型燃料電池ユニット間を通過するように成すことで、効率の良い発電が成されることとなる。
【００３６】
なお、本発明のスタック構造体及び燃料電池において、スタック構造体を形成する固体電解質型燃料電池ユニットの平面形状及びスタック構造体を収容するケースの間口形状は、円形状に限定されるものではなく、例えば、四角形状や多角形状や雲形状を成していてもよい。
【実施例】
【００３７】
以下、本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００３８】
（実施例１）
図１、図２及び図４は、本発明のスタック構造体の一実施例を示しており、図示するように、このスタック構造体１は、集電体３を介して複数の固体電解質型燃料電池ユニット２（５＋６）を複数積層して成っている。また、固体電解質型燃料電池ユニット２と集電体３で構成されるセルユニット１０には金属部品４を貫通してある。
【００３９】
図２に示すように、このスタック構造体１１を構成するセルユニット１０は、薄板をドーナツ状に形成して成っていると共に中心部分にガス導入孔及びガス排出孔を有する金属製セル板５と、ドーナツ状且つ中心部分にガス導入孔及びガス排出孔を有する金属製セパレータ板６を備えている。これらのセル板５及びセパレータ板６は、互いに対向した状態で各々の外周縁部同士を接合させてあり、セル板５及びセパレータ板６間に形成される空間にはドーナツ状の集電体３を収容してある。
【００４０】
また、セル板５に設けた円柱状凹領域には、図２にも示すように、小径の円板状を成す単セル７が８個固定してある。これらの単セル７は、電解質支持型セル、電極支持型セル、多孔質支持型セルのいずれでもあってもよい。
なお、単セル７に小径の円板状を成す場合を示したが、これに限定されるものではなく、例えば、図３に示すように、単セル７’がドーナツ状を成す場合には、その内周縁部及び外周縁部にプレス加工済の内側リング及び外側リングをそれぞれ接合してセパレータ６に取付けることができる。
【００４１】
また、セル板５及びセパレータ板６の各中心部分間には、詳しく図示しないが、ガス導入孔と連通して上記空間に燃料ガスを供給するガス導入流路と、ガス排出孔と連通して上記空間から燃料ガスを排出するガス排出流路とを具備した流路部品８が収容してある。この流路部品８はユニット積層方向に二分割されていて、セルユニット１０を積層してスタック構造体１を形成した状態において、スタック構造体１全体の押付力のみで互いに密着するようになっている。
【００４２】
セル板５及びセパレータ板６には、肉厚が０．１ｍｍのＳＵＳ４３０の圧延板を用いた。そして、この圧延板を超硬及びＳＫＤ１１から成る金型を装備したプレス装置にセットして、８０トンのプレス荷重をかけてプレス加工を行った。このプレス加工により得られたセル板５及びセパレータ板６の各外径は１２０ｍｍであり、セル板５及びセパレータ板６の各外周縁部同士を接合して、厚さ１．５ｍｍの固体電解質型燃料電池ユニット２とした。
また、セル板５及びセパレータ板６間の空間に収容する集電体３には、インコネル製金属メッシュから成るものを用い、セル板５及びセパレータ板６に対してその周縁部をレーザ溶接により接合した。
【００４３】
更に、流路部品８にもＳＵＳ４３０を用い、セル板５及びセパレータ板６に対しては、接合温度を１０００℃以下とした真空中での拡散接合により固定し、接合時の変形を防いでいる。
なお、拡散接合に代えてＹＡＧレーザを用いたレーザ溶接による接合も可能であり、この際、セル板５及びセパレータ板６が薄板状を成していることから、表側からレーザを照射しても接合することができる。また、流路部品８の流路パターンは、エッチングや研削加工やレーザ加工により形成することができるほか、エッチング部品を積層して接合することによっても形成することができる。
【００４４】
図１及び図４に示すように、この実施例に係るスタック構造体１は、集電体３を介して固体電解質型燃料電池ユニット２を複数積層した複数のセルユニット１０を、フランジ１１及び金属部品４（締結ボルトとナット）で固定して成る。この金属部品４は通電できる電源と接続されている。
スタック構造体１の中心且つ積層方向には、流路部品８及びフランジ１１によりガス導入経路が形成されており、金属部品４は、このガス流路の一端（図４の下部）を封止するとともに、他端（図４の上部）にガス導入孔を有するように貫通させている。
また、スタック構造体１の中心から外れた部位且つ積層方向には、同様に流路部品８及びフランジ１１によりガス導入経路が形成されており、一端にガス排出孔を有し、他端はフランジ１１により封止されている。
【００４５】
得られたスタック構造体１をガス導入部及びガス排出部を有するケース内に収容することで、燃料電池スタックとした。
これにより、スタック構造体１の中心一端から導入したガスを各セルユニット間に流通させ、その後のガスは他端にある排出孔より排出することで発電するようにした。
【００４６】
（実施例２）
図５及び図６に示すように、金属部品４を絶縁材１３、皿ばね１２を介してフランジ１１に固定したこと以外は、実施例１と同様の構成として、本例のスタック構造体及びこれを用いて燃料電池スタックを得た。
【００４７】
（実施例３）
図７は、ガス流路と締結部品の様子を示すスタック構造体の一部断面図である。同図に示すように、金属部品４にヒーター線１４を巻回し、金属部品４の一部を絶縁化した以外は、実施例１と同様の構成として、本例のスタック構造体及びこれを用いて燃料電池スタックを得た。
【００４８】
（実施例４）
図８は、ガス流路と締結部品の様子を示すスタック構造体の一部断面図である。同図に示すように、絶縁コートされたボルト４’とフランジ１１との間に、絶縁材１３、ヒーター用端子板１５及び皿ばね１２を配設し、この端子板１５をヒーター線１４に接続し、端子板１５経由でヒーター線１４に通電できるようにした。これ以外は、実施例１と同様の構成として、本例のスタック構造体及びこれを用いて燃料電池スタックを得た。
なお、ヒーター線が接触している部分にコーティングが施されていれば、ねじ込み部はコーティング不要である。コーティングはアルミナやシリカなどの溶射やスパッタなどの成膜法で形成可能である。また、ＡｌやＣｒやＳｉを含んだボルト材料を選択酸化することにより、皮膜層を形成することも可能である。
【００４９】
（実施例５）
図９は、ガス流路と締結部品の様子を示すスタック構造体の一部断面図である。同図に示すように、絶縁コートされたボルト４’とフランジ１１との間に、絶縁材１３、ヒーター用端子板１５及び皿ばね１２を配設し、端子板１５に複数のヒーター線１４を接続し、端子板１５経由でヒーター線１４に通電できるようにした。これ以外は、実施例１と同様の構成として、本例のスタック構造体及びこれを用いて燃料電池スタックを得た。
なお、本例ではヒーター線１４を複数用いるので、締結部品に巻きつける必要がなく、断線にも対応できる。
【００５０】
（実施例６）
図１０は、ガス流路と締結部品の様子を示すスタック構造体の一部断面図である。同図に示すように、ガス流路の全体に、触媒担持多孔質体１７を配設した以外は、実施例２と同様の構成として、本例のスタック構造体及びこれを用いて燃料電池スタックを得た。
【００５１】
（実施例７）
図１１は、ガス流路と締結部品の様子を示すスタック構造体の一部断面図である。同図に示すように、ガス流路において、フランジ１１にあるガス導入孔にのみ触媒担持多孔質体１７を配設し、ガスが該多孔質体１７の内側を通過してから各セルユニットへ導かれるようにした以外は、実施例２と同様の構成として、本例のスタック構造体及びこれを用いて燃料電池スタックを得た。
【００５２】
（実施例８）
図１２は、ガス流路と締結部品の様子を示すスタック構造体の一部断面図である。同図に示すように、ガス流路の中央且つ貫通部品の周囲に、外周をガス不透過性にした触媒担持多孔質体１７を配設し、ガスが該多孔質体１７の内側を通過してガス排出孔近傍から各セルユニットへ導かれるようにした以外は、実施例２と同様の構成として、本例のスタック構造体及びこれを用いて燃料電池スタックを得た。
【００５３】
（実施例９）
図１３は、ガス流路と締結部品の様子を示すスタック構造体の一部断面図である。同図に示すように、ガス流路の中央且つ貫通部品の周囲に、外周をガス不透過性にした触媒担持多孔質体１７を配設し、ガスが該多孔質体１７の内側を通過してガス排出孔近傍から各セルユニットへ導かれるようにした以外は、実施例３と同様の構成として、本例のスタック構造体及びこれを用いて燃料電池スタックを得た。
【００５４】
（実施例１０）
図１４は、ガス流路と締結部品の様子を示すスタック構造体の一部断面図である。同図に示すように、ガス流路の中央且つ貫通部品の周囲に、外周をガス不透過性にした触媒担持多孔質体１７を配設し、ガスが該多孔質体１７の内側を通過してガス排出孔近傍から各セルユニットへ導かれるようにした以外は、実施例４と同様の構成として、本例のスタック構造体及びこれを用いて燃料電池スタックを得た。
【００５５】
（実施例１１）
図１５は、ガス流路と締結部品の様子を示すスタック構造体の一部断面図である。同図に示すように、ヒータ線の代わりに触媒担持多孔質体１７’に通電にて発熱する材料を用いた以外は、実施例９と同様の構成として、本例のスタック構造体及びこれを用いて燃料電池スタックを得た。
【００５６】
（実施例１２）
図１６は、ガス流路と締結部品の様子を示すスタック構造体の一部断面図である。同図に示すように、ヒータ線の代わりに触媒担持多孔質体１７’に通電にて発熱する材料を用いた以外は、実施例１０と同様の構成として、本例のスタック構造体及びこれを用いて燃料電池スタックを得た。
【００５７】
（評価）
実施例４で得た燃料電池スタックを電気炉内に設置し、電気炉のみで加熱した場合と、電気炉と締結部品に巻回したヒーター線を併用して加熱した場合との温度分布を比較した。
具体的には、熱電対を中心部と外周部に設置し、６００℃までの温度変化を比較した。中心を貫通するボルトに巻きつけたヒーター線としては、０．５ｍｍφのニクロム線を使用し、１Ａの電流を流した。
【００５８】
図１７に示すように、外部からの加熱のみでは、中心流路との温度差が大きいが、図１８に示すように、内部の中心流路のヒーター線を併用して加熱すると、熱容量の大きい中心流路部の昇温速度を速くし、熱容量の小さい外周部との温度差を小さくできることがわかる。
【００５９】
以上、本発明を若干の好適実施例により詳細に説明したが、本発明はこれら実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の変形実施が可能である。
例えば、図１９に示すように、平板型スタックに適用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】ディスク型スタック構造体の一例を示す分解斜視図である。
【図２】セルユニットの一例を示す分解斜視図である。
【図３】セルユニットの他の例を示す分解斜視図である。
【図４】図１におけるスタック構造体を示す断面概略図である。
【図５】ディスク型スタック構造体の他の例を示す分解斜視図である。
【図６】図５におけるスタック構造体を示す断面概略図である。
【図７】ディスク型スタック構造体の更に他の例を示す一部断面概略図である。
【図８】ディスク型スタック構造体の更に他の例を示す一部断面概略図である。
【図９】ディスク型スタック構造体の更に他の例を示す一部断面概略図である。
【図１０】ディスク型スタック構造体の更に他の例を示す一部断面概略図である。
【図１１】ディスク型スタック構造体の更に他の例を示す一部断面概略図である。
【図１２】ディスク型スタック構造体の更に他の例を示す一部断面概略図である。
【図１３】ディスク型スタック構造体の更に他の例を示す一部断面概略図である。
【図１４】ディスク型スタック構造体の更に他の例を示す一部断面概略図である。
【図１５】ディスク型スタック構造体の更に他の例を示す一部断面概略図である。
【図１６】ディスク型スタック構造体の更に他の例を示す一部断面概略図である。
【図１７】燃料電池スタックの中心部と外周部における時間と温度の関係を示すグラフである。
【図１８】燃料電池スタックの中心部と外周部における時間と温度の関係を示すグラフである。
【図１９】平板型スタック構造体の一例を示す分解斜視図である。
【符号の説明】
【００６１】
１    スタック構造体
２    固体電解質型燃料電池ユニット
３    集電体
４，４’  金属部品（締結ボルト）
５    セル板
６    セパレータ板
７，７’  単セル
８    流路部品
１０  セルユニット
１１  フランジ、エンドプレート
１２  皿ばね
１３  絶縁材（ワッシャー）
１４  ヒーター線
１５  ヒーター用端子板
１７，１７’  触媒担持多孔質体
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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