(57)【要約】【課題】燃料電池スタックの各ガス流路を流れるガスの温度差を原因とする各ボルトの変形量の差により面方向における接圧がばらつき、ガスが漏洩することを抑制する。【解決手段】電解質層と空気極および燃料極とをそれぞれ含み、第１の方向に並べて配置された複数の発電単位と、第１の方向に延びる複数のボルトと、を備え、複数のボルトで締結された燃料電池スタックにおいて、複数のボルトは、燃料電池スタックの外部からガスが導入されるガス流路を形成する第１のボルトと、燃料電池スタックの外部へとガスを排出するガス流路を形成する第２のボルトとを含み、第１のボルトの線熱膨張係数α１と第２のボルトの線熱膨張係数α２とは、α２＜α１の関係を満たす。【選択図】図１１
2016207270.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解質層と、前記電解質層を挟んで第１の方向に互いに対向する空気極および燃料極とをそれぞれ含み、前記第１の方向に並べて配置された複数の発電単位と、前記第１の方向に延びる複数のボルトと、を備え、前記複数のボルトで締結された燃料電池スタックにおいて、
前記複数のボルトは、
前記燃料電池スタックの外部からガスが導入されるガス流路を形成する第１のボルトと、
前記燃料電池スタックの外部へとガスを排出するガス流路を形成する第２のボルトとを含み、
前記第１のボルトの線熱膨張係数α１と前記第２のボルトの線熱膨張係数α２とは、α２＜α１の関係を満たすことを特徴とする、燃料電池スタック。
【請求項２】
請求項１に記載の燃料電池スタックにおいて、
前記第１のボルトの線熱膨張係数α１と前記第２のボルトの線熱膨張係数α２とは、α１＜１．７α２の関係を満たすことを特徴とする、燃料電池スタック。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の燃料電池スタックにおいて、
前記第１のボルトと前記第２のボルトとのそれぞれは、オーステナイト系ステンレスと、フェライト系ステンレスと、ニッケル基合金と、セラミックスとのいずれか１つの材料により形成されていることを特徴とする、燃料電池スタック。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の燃料電池スタックにおいて、さらに、
前記複数の発電単位の少なくとも１つに対して前記第１の方向に隣接する位置に設けられ、隣接した前記発電単位と前記第１のボルトにより形成された前記ガス流路から排出されたガスとの熱交換を行う熱交換部を備え、
前記複数のボルトは、前記熱交換部から排出されたガスを各前記発電単位に向けて運ぶガス流路を形成する第３のボルトを含み、
前記第３のボルトの線熱膨張係数α３は、α２＜α３＜α１の関係を満たすことを特徴とする、燃料電池スタック。
【請求項５】
請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載の燃料電池スタックにおいて、さらに、
前記第１のボルトに嵌められたナットを備え、
前記ナットの線熱膨張係数α４は、α４＜α１の関係を満たすことを特徴とする、燃料電池スタック。
【請求項６】
請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載の燃料電池スタックにおいて、
各前記発電単位は、固体酸化物形燃料電池または溶融炭酸塩形燃料電池の発電単位であることを特徴とする、燃料電池スタック。
【請求項７】
請求項１から請求項６までのいずれか一項に記載の燃料電池スタックと、
前記燃料電池スタックから排出されたガスを燃焼させる燃焼室と、原燃料ガスを改質して前記燃料電池スタックに供給する燃料ガスを生成する改質室との少なくとも１つを有する補助器と、を備え、
前記燃料電池スタックと前記補助器とが前記複数のボルトで締結された、発電モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書によって開示される技術は、燃料電池スタックおよび発電モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
固体酸化物形燃料電池（以下、「ＳＯＦＣ」ともいう）は、一般に、所定の方向（以下、「配列方向」ともいう）に並べて配置された複数の発電単位を備える燃料電池スタックの形態で利用される。ここで、発電単位は、発電の最小単位であり、電解質層と、電解質層を挟んで上記配列方向に互いに対向する空気極および燃料極とを含んでいる。
【０００３】
燃料電池スタックの締結には、上記配列方向に延びる複数のボルトが利用される。また、このボルトを利用して、燃料ガスや酸化剤ガスを流すためのガス流路（「マニホールド」とも呼ばれる）を形成する技術が知られている（例えば特許文献１参照）。この技術では、ボルトの軸部の外周面とボルトが挿入される孔の内周面との間に形成された空間や、ボルトの軸部の内部に形成された空間が、ガス流路として利用される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−７６７６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記従来の技術において、あるボルトにより形成されるガス流路を通るガスの温度と、別のボルトにより形成されるガス流路を通るガスの温度との間に差がある場合がある。例えば、燃料電池スタックの各発電単位における発電反応では熱が発生するため、燃料電池スタックの外部へとガスを排出するガス流路を通るガスの温度は、燃料電池スタックの外部からガスが導入されるガス流路を通るガスの温度より高い。このように、上記従来の技術では、各ガス流路を形成する各ボルトが互いに異なる温度のガスに晒され、各ボルトの熱膨張による変形量に差が生ずる場合がある。各ボルトの熱膨張による変形量差がある程度大きくなると、燃料電池スタックの面方向（上記配列方向に直交する方向）において燃料電池スタックを配列方向に押さえる圧力（以下、「接圧」ともいう）がばらつき、燃料電池スタックの内部から外部にガスが漏洩するおそれがある。なお、このような課題は、ＳＯＦＣに限らず、他のタイプの燃料電池にも共通の課題である。
【０００６】
本明細書では、上述した課題を解決することが可能な技術を開示する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本明細書に開示される技術は、例えば、以下の形態として実現することが可能である。
【０００８】
（１）本明細書に開示される一形態の燃料電池スタックは、電解質層と、前記電解質層を挟んで第１の方向に互いに対向する空気極および燃料極とをそれぞれ含み、前記第１の方向に並べて配置された複数の発電単位と、前記第１の方向に延びる複数のボルトと、を備え、前記複数のボルトで締結された燃料電池スタックにおいて、前記複数のボルトは、前記燃料電池スタックの外部からガスが導入されるガス流路を形成する第１のボルトと、前記燃料電池スタックの外部へとガスを排出するガス流路を形成する第２のボルトとを含み、前記第１のボルトの線熱膨張係数α１と前記第２のボルトの線熱膨張係数α２とは、α２＜α１の関係を満たすことを特徴とする。一般に、燃料電池スタックの外部からガスが導入されるガス流路のガス温度（Ｔ（Ａ））は、燃料電池スタックの外部へとガスを排出するガス流路のガス温度（Ｔ（Ｂ））より低い（Ｔ（Ａ）＜Ｔ（Ｂ））。この燃料電池スタックによれば、比較的低温（Ｔ（Ａ））のガスが流れるガス流路を形成する第１のボルトの線熱膨張係数α１が、比較的高温（Ｔ（Ｂ））のガスが流れるガス流路を形成する第２のボルトの線熱膨張係数α２より大きいため、燃料電池スタックの外部からガスが導入されるガス流路と燃料電池スタックの外部へとガスを排出するガス流路とのそれぞれを流れるガスの温度差を原因とする各ボルトの変形量の差を小さくすることができ、面方向における接圧のばらつきを原因とするガスの漏洩を抑制することができる。
【０００９】
（２）上記燃料電池スタックにおいて、前記第１のボルトの線熱膨張係数α１と前記第２のボルトの線熱膨張係数α２とは、α１＜１．７α２の関係を満たす構成としてもよい。この燃料電池スタックによれば、第１のボルトの線熱膨張係数α１が第２のボルトの線熱膨張係数α２に対して過大となって各ボルトの変形量の差がかえって大きくなることを抑制することができ、面方向における接圧のばらつきを原因とするガスの漏洩をより効果的に抑制することができる。
【００１０】
（３）上記燃料電池スタックにおいて、前記第１のボルトと前記第２のボルトとのそれぞれは、オーステナイト系ステンレスと、フェライト系ステンレスと、ニッケル基合金と、セラミックスとのいずれか１つの材料により形成されている構成としてもよい。この燃料電池スタックによれば、第１のボルトの線熱膨張係数α１が第２のボルトの線熱膨張係数α２に対して過大となって各ボルトの変形量の差がかえって大きくなることを抑制することができ、面方向における接圧のばらつきを原因とするガスの漏洩をより効果的に抑制することができる。
【００１１】
（４）上記燃料電池スタックにおいて、さらに、前記複数の発電単位の少なくとも１つに対して前記第１の方向に隣接する位置に設けられ、隣接した前記発電単位と前記第１のボルトにより形成された前記ガス流路から排出されたガスとの熱交換を行う熱交換部を備え、前記複数のボルトは、前記熱交換部から排出されたガスを各前記発電単位に向けて運ぶガス流路を形成する第３のボルトを含み、前記第３のボルトの線熱膨張係数α３は、α２＜α３＜α１の関係を満たす構成としてもよい。一般に、熱交換部から排出されたガスを各発電単位に向けて運ぶガス流路のガス温度（Ｔ（Ｃ））は、上述した燃料電池スタックの外部からガスが導入されるガス流路のガス温度（Ｔ（Ａ））より高く、かつ、燃料電池スタックの外部へとガスを排出するガス流路のガス温度（Ｔ（Ｂ））より低い（Ｔ（Ａ）＜Ｔ（Ｃ）＜Ｔ（Ｂ））。この燃料電池スタックによれば、中程度の温度（Ｔ（Ｃ））のガスが流れるガス流路を形成する第３のボルトの線熱膨張係数α３が、比較的低温（Ｔ（Ａ））のガスが流れるガス流路を形成する第１のボルトの線熱膨張係数α１より小さく、かつ、比較的高温（Ｔ（Ｂ））のガスが流れるガス流路を形成する第２のボルトの線熱膨張係数α２より大きいため、燃料電池スタックの外部からガスが導入されるガス流路と燃料電池スタックの外部へとガスを排出するガス流路に加え、熱交換部から排出されたガスを各発電単位に向けて運ぶガス流路について、各ガス流路を流れるガスの温度差を原因とする各ボルトの変形量の差を小さくすることができ、面方向における接圧のばらつきを原因とするガスの漏洩を抑制することができる。
【００１２】
（５）上記燃料電池スタックにおいて、さらに、前記第１のボルトに嵌められたナットを備え、前記ナットの線熱膨張係数α４は、α４＜α１の関係を満たす構成としてもよい。この燃料電池スタックによれば、ナットの熱膨張による変形量が第１のボルトの熱膨張による変形量に対して過大になることを抑制することができ、塑性変形やクリープが発生することを抑制することができる。
【００１３】
（６）上記燃料電池スタックにおいて、各前記発電単位は、固体酸化物形燃料電池または溶融炭酸塩形燃料電池の発電単位である構成としてもよい。この燃料電池スタックによれば、固体酸化物形燃料電池や溶融炭酸塩形燃料電池等のガスの温度が比較的高温となり各ガス流路を流れるガスの温度差を原因とする各ボルトの変形量の差が問題となりやすいタイプの燃料電池の燃料電池スタックにおいて、各ガス流路を流れるガスの温度差を原因とする各ボルトの変形量の差を小さくすることができ、面方向における接圧のばらつきを原因とするガスの漏洩を抑制することができる。
【００１４】
なお、本明細書に開示される技術は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、燃料電池スタック、燃料電池スタックを備える発電モジュール、発電モジュールを備える燃料電池システム等の形態で実現することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１実施形態における燃料電池スタック１００の構成を概略的に示す説明図である。
【図２】第１実施形態における燃料電池スタック１００の構成を概略的に示す説明図である。
【図３】第１実施形態における燃料電池スタック１００の構成を概略的に示す説明図である。
【図４】第１実施形態における燃料電池スタック１００の構成を概略的に示す説明図である。
【図５】第１実施形態における燃料電池スタック１００の構成を概略的に示す説明図である。
【図６】第１実施形態における燃料電池スタック１００の構成を概略的に示す説明図である。
【図７】発電単位１０２の詳細構成を示す説明図である。
【図８】発電単位１０２の詳細構成を示す説明図である。
【図９】発電単位１０２の詳細構成を示す説明図である。
【図１０】発電単位１０２の詳細構成を示す説明図である。
【図１１】熱交換部１０３の上側の平面構成を概略的に示す説明図である。
【図１２】ボルト２２の変形量ΔＬの差Ｄの計算例を示す説明図である。
【図１３】第２実施形態における燃料電池ホットモジュール１０の構成を概略的に示す説明図である。
【図１４】発電モジュール２０の構成を概略的に示す説明図である。
【図１５】発電モジュール２０の構成を概略的に示す説明図である。
【図１６】発電モジュール２０の構成を概略的に示す説明図である。
【図１７】第３実施形態における燃料電池スタック１００ｂの構成を概略的に示す説明図である。
【図１８】第３実施形態における燃料電池スタック１００ｂの構成を概略的に示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
Ａ．第１実施形態：
Ａ−１．構成：
（燃料電池スタック１００の構成）
図１から図６は、第１実施形態における燃料電池スタック１００の構成を概略的に示す説明図である。図１には、燃料電池スタック１００の外観構成が示されており、図２には、燃料電池スタック１００の上側の平面構成が示されており、図３には、燃料電池スタック１００の下側の平面構成が示されており、図４には、図１から図３のＩＶ−ＩＶの位置における燃料電池スタック１００の断面構成が示されており、図５には、図１から図３のＶ−Ｖの位置における燃料電池スタック１００の断面構成が示されており、図６には、図１から図３のＶＩ−ＶＩの位置における燃料電池スタック１００の断面構成が示されている。各図には、方向を特定するための互いに直交するＸＹＺ軸が示されている。本明細書では、便宜的に、Ｚ軸正方向を上方向と呼び、Ｚ軸負方向を下方向と呼ぶものとするが、燃料電池スタック１００は実際にはそのような向きとは異なる向きで設置されてもよい。図７以降についても同様である。
【００１７】
燃料電池スタック１００は、複数の（本実施形態では６つの）発電単位１０２と、熱交換部１０３と、一対のエンドプレート１０４，１０６とを備える。６つの発電単位１０２は、所定の配列方向（本実施形態では上下方向）に並べて配置されている。ただし、６つの発電単位１０２の内、３つの発電単位１０２は互いに隣接するように配置され、残りの３つの発電単位１０２も互いに隣接するように配置され、上記３つの発電単位１０２と上記残りの３つの発電単位１０２との間に熱交換部１０３が配置されている。すなわち、熱交換部１０３は、６つの発電単位１０２と熱交換部１０３とから構成される集合体における上下方向の中央付近に配置されている。一対のエンドプレート１０４，１０６は、６つの発電単位１０２と熱交換部１０３とから構成される集合体を上下から挟むように配置されている。なお、上記配列方向（上下方向）は第１の方向に相当する。
【００１８】
燃料電池スタック１００を構成する各層（発電単位１０２、熱交換部１０３、エンドプレート１０４，１０６）のＺ方向回りの周縁部には、上下方向に貫通する複数の（本実施形態では８つの）孔が形成されており、各層に形成され互いに対応する孔同士が上下方向に連通して、一方のエンドプレート１０４から他方のエンドプレート１０６にわたって上下方向に延びる連通孔１０８を構成している。
【００１９】
各連通孔１０８には上下方向に延びるボルト２２が挿入されており、ボルト２２とボルト２２の両側に嵌められたナット２４とによって、燃料電池スタック１００は締結されている。なお、図４から図６に示すように、ボルト２２の一方の側（上側）に嵌められたナット２４と燃料電池スタック１００の上端を構成するエンドプレート１０４の上側表面との間、および、ボルト２２の他方の側（下側）に嵌められたナット２４と燃料電池スタック１００の下端を構成するエンドプレート１０６の下側表面との間には、絶縁シート２６が介在している。ただし、後述のガス通路部材２７が設けられた箇所では、ナット２４とエンドプレート１０６の表面との間に、ガス通路部材２７とガス通路部材２７の上側および下側のそれぞれに配置された絶縁シート２６とが介在している。絶縁シート２６は、例えばマイカシートや、セラミック繊維シート、セラミック圧粉シート、ガラスシート、ガラスセラミック複合剤等により構成される。
【００２０】
各ボルト２２の軸部の外径は各連通孔１０８の内径より小さい。そのため、各ボルト２２の軸部の外周面と各連通孔１０８の内周面との間には、空間が確保されている。図２から図４に示すように、燃料電池スタック１００のＺ方向回りの外周における１つの頂点（Ｙ軸負方向側およびＸ軸負方向側の頂点）付近に位置するボルト２２（ボルト２２Ａ）により形成された空間は、燃料電池スタック１００の外部から酸化剤ガスＯＧが導入されるガス流路である酸化剤ガス導入マニホールド１６１として機能し、燃料電池スタック１００のＺ方向回りの外周における１つの辺（Ｙ軸に平行な２つの辺の内のＸ軸正方向側の辺）の中点付近に位置するボルト２２（ボルト２２Ｃ）により形成された空間は、熱交換部１０３から排出された酸化剤ガスＯＧを各発電単位１０２に向けて運ぶガス流路である酸化剤ガス供給マニホールド１６３として機能する。また、図２、図３および図５に示すように、燃料電池スタック１００のＺ方向回りの外周における１つの辺（Ｙ軸に平行な２つの辺の内のＸ軸負方向側の辺）の中点付近に位置するボルト２２（ボルト２２Ｂ）により形成された空間は、各発電単位１０２から排出された未反応の酸化剤ガスＯＧである酸化剤オフガスＯＯＧを燃料電池スタック１００の外部へと排出する酸化剤ガス排出マニホールド１６２として機能する。なお、酸化剤ガス側について、酸化剤ガス導入マニホールド１６１を形成するボルト２２Ａは第１のボルトに相当し、酸化剤ガス排出マニホールド１６２を形成するボルト２２Ｂは第２のボルトに相当し、酸化剤ガス供給マニホールド１６３を形成するボルト２２Ｃは第３のボルトに相当する。また、本実施形態では、酸化剤ガスＯＧとして、例えば空気が使用される。
【００２１】
また、図２、図３および図６に示すように、燃料電池スタック１００のＺ方向回りの外周における１つの辺（Ｘ軸に平行な２つの辺の内のＹ軸正方向側の辺）の中点付近に位置するボルト２２（ボルト２２Ｄ）により形成された空間は、燃料電池スタック１００の外部から燃料ガスＦＧが導入され、その燃料ガスＦＧを各発電単位１０２に供給する燃料ガス導入マニホールド１７１として機能し、該辺の反対側の辺（Ｘ軸に平行な２つの辺の内のＹ軸負方向側の辺）の中点付近に位置するボルト２２（ボルト２２Ｅ）により形成された空間は、各発電単位１０２から排出された未反応の燃料ガスＦＧや燃料ガスＦＧの発電後のガスを含む燃料オフガスＦＯＧを燃料電池スタック１００の外部へと排出する燃料ガス排出マニホールド１７２として機能する。なお、燃料ガス側について、燃料ガス導入マニホールド１７１を形成するボルト２２Ｄは第１のボルトに相当し、燃料ガス排出マニホールド１７２を形成するボルト２２Ｅは第２のボルトに相当する。また、本実施形態では、燃料ガスＦＧとして、例えば都市ガスを改質した水素リッチなガスが使用される。
【００２２】
図４から図６に示すように、燃料電池スタック１００には、４つのガス通路部材２７が設けられている。各ガス通路部材２７は、中空筒状の本体部２８と、本体部２８の側面から分岐した中空筒状の分岐部２９とを有している。分岐部２９の孔は本体部２８の孔と連通している。各ガス通路部材２７の分岐部２９には、ガス配管（図示せず）が接続される。また、図４に示すように、酸化剤ガス導入マニホールド１６１を形成するボルト２２Ａの位置に配置されたガス通路部材２７の本体部２８の孔は、酸化剤ガス導入マニホールド１６１に連通している。また、図５に示すように、酸化剤ガス排出マニホールド１６２を形成するボルト２２Ｂの位置に配置されたガス通路部材２７の本体部２８の孔は、酸化剤ガス排出マニホールド１６２に連通している。また、図６に示すように、燃料ガス導入マニホールド１７１を形成するボルト２２Ｄの位置に配置されたガス通路部材２７の本体部２８の孔は、燃料ガス導入マニホールド１７１に連通しており、燃料ガス排出マニホールド１７２を形成するボルト２２Ｅの位置に配置されたガス通路部材２７の本体部２８の孔は、燃料ガス排出マニホールド１７２に連通している。
【００２３】
（エンドプレート１０４，１０６の構成）
一対のエンドプレート１０４，１０６は、矩形の平板形状の導電性部材であり、例えばステンレスにより形成されている。一方のエンドプレート１０４は、最も上に位置する発電単位１０２の上側に配置され、他方のエンドプレート１０６は、最も下に位置する発電単位１０２の下側に配置されている。一対のエンドプレート１０４，１０６によって複数の発電単位１０２と熱交換部１０３とが押圧された状態で挟持されている。上側のエンドプレート１０４は、燃料電池スタック１００のプラス側の出力端子として機能し、下側のエンドプレート１０６は、燃料電池スタック１００のマイナス側の出力端子として機能する。
【００２４】
（発電単位１０２の構成）
図７から図１０は、発電単位１０２の詳細構成を示す説明図である。図７には、図５に示す断面と同一の位置における互いに隣接する２つの発電単位１０２の断面構成が示されており、図８には、図６に示す断面と同一の位置における互いに隣接する２つの発電単位１０２の断面構成が示されており、図９には、図７のＩＸ−ＩＸの位置における発電単位１０２の断面構成が示されており、図１０には、図７のＸ−Ｘの位置における発電単位１０２の断面構成が示されている。
【００２５】
図７および図８に示すように、発電の最小単位である発電単位１０２は、単セル１１０と、セパレータ１２０と、空気極側フレーム１３０と、空気極側集電体１３４と、燃料極側フレーム１４０と、燃料極側集電体１４４と、発電単位１０２の最上層および最下層を構成する一対のインターコネクタ１５０とを備えている。セパレータ１２０、空気極側フレーム１３０、燃料極側フレーム１４０、インターコネクタ１５０におけるＺ方向回りの周縁部には、上述したボルト２２が挿入される連通孔１０８に対応する孔が形成されている。
【００２６】
インターコネクタ１５０は、矩形の平板形状の導電性部材であり、例えばフェライト系ステンレスにより形成されている。インターコネクタ１５０は、発電単位１０２間の電気的導通を確保すると共に、発電単位１０２間での反応ガスの混合を防止する。なお、本実施形態では、２つの発電単位１０２が隣接して配置されている場合、１つのインターコネクタ１５０は、隣接する２つの発電単位１０２に共有されている。すなわち、ある発電単位１０２における上側のインターコネクタ１５０は、その発電単位１０２の上側に隣接する他の発電単位１０２における下側のインターコネクタ１５０と同一部材である。また、燃料電池スタック１００は一対のエンドプレート１０４，１０６を備えているため、燃料電池スタック１００において最も上に位置する発電単位１０２は上側のインターコネクタ１５０を備えておらず、最も下に位置する発電単位１０２は下側のインターコネクタ１５０を備えていない（図４から図６参照）。
【００２７】
単セル１１０は、電解質層１１２と、電解質層１１２を挟んで上下方向（発電単位１０２が並ぶ配列方向）に互いに対向する空気極（カソード)１１４および燃料極（アノード）１１６とを備える。なお、本実施形態の単セル１１０は、燃料極１１６で電解質層１１２および空気極１１４を支持する燃料極支持形の単セルである。
【００２８】
電解質層１１２は、矩形の平板形状部材であり、例えば、ＹＳＺ（イットリア安定化ジルコニア）、ＳｃＳＺ（スカンジア安定化ジルコニア）、ＳＤＣ（サマリウムドープセリア）、ＧＤＣ（ガドリニウムドープセリア）、ペロブスカイト型酸化物等の固体酸化物により形成されている。空気極１１４は、矩形の平板形状部材であり、例えば、ペロブスカイト型酸化物（例えばＬＳＣＦ（ランタンストロンチウムコバルト鉄酸化物）、ＬＳＭ（ランタンストロンチウムマンガン酸化物）、ＬＮＦ（ランタンニッケル鉄））により形成されている。燃料極１１６は、矩形の平板形状部材であり、例えば、Ｎｉ（ニッケル）、Ｎｉとセラミック粒子からなるサーメット、Ｎｉ基合金等により形成されている。このように、本実施形態の単セル１１０（発電単位１０２）は、電解質として固体酸化物を用いる固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）である。
【００２９】
セパレータ１２０は、中央付近に上下方向に貫通する矩形の孔１２１が形成されたフレーム状の部材であり、例えば、金属により形成されている。セパレータ１２０における孔１２１の周囲部分は、電解質層１１２における空気極１１４の側の表面の周縁部に対向している。セパレータ１２０は、その対向した部分に配置されたロウ材（例えばＡｇロウ）により形成された接合部１２４により、電解質層１１２（単セル１１０）と接合されている。セパレータ１２０により、空気極１１４に面する空気室１６６と燃料極１１６に面する燃料室１７６とが区画され、単セル１１０の周縁部における一方の電極側から他方の電極側へのガスのリークが抑制される。なお、セパレータ１２０が接合された単セル１１０をセパレータ付き単セルという。
【００３０】
空気極側フレーム１３０は、図７から図９に示すように、中央付近に上下方向に貫通する矩形の孔１３１が形成されたフレーム状の部材であり、例えば、マイカ等の絶縁体により形成されている。空気極側フレーム１３０は、セパレータ１２０における電解質層１１２に対向する側とは反対側の表面の周縁部と、インターコネクタ１５０における空気極１１４に対向する側の表面の周縁部とに接触している。空気極側フレーム１３０の孔１３１は、空気極１１４に面する空気室１６６を構成する。また、空気極側フレーム１３０によって、発電単位１０２に含まれる一対のインターコネクタ１５０間が電気的に絶縁される。また、空気極側フレーム１３０には、酸化剤ガス供給マニホールド１６３と空気室１６６とを連通する酸化剤ガス供給連通孔１３２と、空気室１６６と酸化剤ガス排出マニホールド１６２とを連通する酸化剤ガス排出連通孔１３３とが形成されている。
【００３１】
燃料極側フレーム１４０は、図７、図８および図１０に示すように、中央付近に上下方向に貫通する矩形の孔１４１が形成されたフレーム状の部材であり、例えば、金属により形成されている。燃料極側フレーム１４０は、セパレータ１２０における電解質層１１２に対向する側の表面の周縁部と、インターコネクタ１５０における燃料極１１６に対向する側の表面の周縁部とに接触している。なお、本実施形態では、燃料極側フレーム１４０は、セパレータ１２０とインターコネクタ１５０とに溶接されている。燃料極側フレーム１４０の孔１４１は、燃料極１１６に面する燃料室１７６を構成する。また、燃料極側フレーム１４０には、燃料ガス導入マニホールド１７１と燃料室１７６とを連通する燃料ガス供給連通孔１４２と、燃料室１７６と燃料ガス排出マニホールド１７２とを連通する燃料ガス排出連通孔１４３とが形成されている。
【００３２】
空気極側集電体１３４は、図７から図９に示すように、空気室１６６内に配置されている。空気極側集電体１３４は、所定の間隔をあけて並べられた複数の略四角柱状の導電性部材から構成されており、例えば、フェライト系ステンレスにより形成されている。空気極側集電体１３４は、空気極１１４における電解質層１１２に対向する側とは反対側の表面と、インターコネクタ１５０における空気極１１４に対向する側の表面とに接触することにより、空気極１１４とインターコネクタ１５０とを電気的に接続する。なお、空気極側集電体１３４とインターコネクタ１５０とが一体の部材として形成されていてもよい。
【００３３】
燃料極側集電体１４４は、図７、図８および図１０に示すように、燃料室１７６内に配置されている。燃料極側集電体１４４は、インターコネクタ対向部１４６と、複数の電極対向部１４５と、各電極対向部１４５とインターコネクタ対向部１４６とをつなぐ連接部１４７とを備えており、例えば、ニッケルやニッケル合金、ステンレス等により形成されている。具体的には、燃料極側集電体１４４は、図１０における部分拡大図に示すように、矩形の平板形状部材に切り込みを入れ、複数の矩形部分を曲げ起こすように加工することにより製造される。曲げ起こされた矩形部分が電極対向部１４５となり、曲げ起こされた部分以外の穴あき状態の平板部分がインターコネクタ対向部１４６となり、電極対向部１４５とインターコネクタ対向部１４６とをつなぐ部分が連接部１４７となる。なお、図１０における部分拡大図では、燃料極側集電体１４４の製造方法を示すため、複数の矩形部分の一部の曲げ起こし加工が完了する前の状態を示している。各電極対向部１４５は、燃料極１１６における電解質層１１２に対向する側とは反対側の表面に接触し、インターコネクタ対向部１４６は、インターコネクタ１５０における燃料極１１６に対向する側の表面に接触する。そのため、燃料極側集電体１４４は、燃料極１１６とインターコネクタ１５０とを電気的に接続する。なお、電極対向部１４５とインターコネクタ対向部１４６との間には、例えばマイカにより形成されたスペーサー１４９が配置されている。そのため、燃料極側集電体１４４が温度サイクルや反応ガス圧力変動による発電単位１０２の変形に追随し、燃料極側集電体１４４を介した燃料極１１６とインターコネクタ１５０との電気的接続が良好に維持される。
【００３４】
（熱交換部１０３の構成）
図１１は、熱交換部１０３の上側の平面構成を概略的に示す説明図である。図４から図６および図１１に示すように、熱交換部１０３は、矩形の平板形状部材であり、例えば、フェライト系ステンレスにより形成されている。上述したように、熱交換部１０３のＺ方向回りの周縁部には、ボルト２２が挿入される連通孔１０８を構成する８つの孔が形成されている。また、熱交換部１０３の中央付近には、上下方向に貫通する孔１８２が形成されている。さらに、熱交換部１０３には、中央の孔１８２と酸化剤ガス導入マニホールド１６１を形成する連通孔１０８とを連通する連通孔１８４と、中央の孔１８２と酸化剤ガス供給マニホールド１６３を形成する連通孔１０８とを連通する連通孔１８６とが形成されている。熱交換部１０３は、熱交換部１０３の上側に隣接する発電単位１０２に含まれる下側のインターコネクタ１５０と、熱交換部１０３の下側に隣接する発電単位１０２に含まれる上側のインターコネクタ１５０とに挟持されている。これらのインターコネクタ１５０間において、孔１８２と連通孔１８４と連通孔１８６とにより形成される空間は、後述する熱交換のために酸化剤ガスＯＧを流す熱交換流路１８８として機能する。
【００３５】
Ａ−２．燃料電池スタック１００の動作：
図４に示すように、酸化剤ガス導入マニホールド１６１の位置に設けられたガス通路部材２７の分岐部２９に接続されたガス配管（図示せず）を介して酸化剤ガスＯＧが供給されると、酸化剤ガスＯＧは、ガス通路部材２７の分岐部２９および本体部２８の孔を介して酸化剤ガス導入マニホールド１６１に供給される。酸化剤ガス導入マニホールド１６１に供給された酸化剤ガスＯＧは、図４および図１１に示すように、熱交換部１０３内に形成された熱交換流路１８８内に流入し、熱交換流路１８８を通って酸化剤ガス供給マニホールド１６３へと排出される。なお、酸化剤ガス導入マニホールド１６１は、各発電単位１０２の空気室１６６には連通していないため、酸化剤ガス導入マニホールド１６１から各発電単位１０２の空気室１６６に酸化剤ガスＯＧが供給されることはない。酸化剤ガス供給マニホールド１６３へと排出された酸化剤ガスＯＧは、図４、図５、図７および図９に示すように、酸化剤ガス供給マニホールド１６３から各発電単位１０２の酸化剤ガス供給連通孔１３２を介して、空気室１６６に供給される。
【００３６】
また、図６、図８および図１０に示すように、燃料ガス導入マニホールド１７１の位置に設けられたガス通路部材２７の分岐部２９に接続されたガス配管（図示せず）を介して燃料ガスＦＧが供給されると、燃料ガスＦＧは、ガス通路部材２７の分岐部２９および本体部２８の孔を介して燃料ガス導入マニホールド１７１に供給され、燃料ガス導入マニホールド１７１から各発電単位１０２の燃料ガス供給連通孔１４２を介して、燃料室１７６に供給される。
【００３７】
各発電単位１０２の空気室１６６に酸化剤ガスＯＧが供給され、燃料室１７６に燃料ガスＦＧが供給されると、単セル１１０において酸化剤ガスＯＧおよび燃料ガスＦＧの電気化学反応による発電が行われる。この発電反応は発熱反応である。各発電単位１０２において、単セル１１０の空気極１１４は空気極側集電体１３４を介して一方のインターコネクタ１５０に電気的に接続され、燃料極１１６は燃料極側集電体１４４を介して他方のインターコネクタ１５０に電気的に接続されている。また、燃料電池スタック１００に含まれる複数の発電単位１０２は、熱交換部１０３を介しているものの、電気的に直列に接続されている。そのため、燃料電池スタック１００の出力端子として機能するエンドプレート１０４，１０６から、各発電単位１０２において生成された電気エネルギーが取り出される。なお、ＳＯＦＣは、比較的高温（例えば７００℃から１０００℃）で発電が行われることから、起動後、発電により発生する熱で高温が維持できる状態になるまで、燃料電池スタック１００が加熱器（図示せず）により加熱されてもよい。
【００３８】
各発電単位１０２において発電反応に利用されなかった酸化剤ガスＯＧである酸化剤オフガスＯＯＧは、図５、図７および図９に示すように、空気室１６６から酸化剤ガス排出連通孔１３３を介して酸化剤ガス排出マニホールド１６２に排出され、さらに酸化剤ガス排出マニホールド１６２の位置に設けられたガス通路部材２７の本体部２８および分岐部２９の孔を経て、当該分岐部２９に接続されたガス配管（図示せず）を介して燃料電池スタック１００の外部に排出される。また、各発電単位１０２において発電反応に利用されなかった燃料ガスＦＧである燃料オフガスＦＯＧは、図６、図８および図１０に示すように、燃料室１７６から燃料ガス排出連通孔１４３を介して燃料ガス排出マニホールド１７２に排出され、さらに燃料ガス排出マニホールド１７２の位置に設けられたガス通路部材２７の本体部２８および分岐部２９の孔を経て、当該分岐部２９に接続されたガス配管（図示しない）を介して燃料電池スタック１００の外部に排出される。
【００３９】
Ａ−３．各マニホールドを流れるガスの温度：
上述したように、酸化剤ガス導入マニホールド１６１に供給された酸化剤ガスＯＧは、熱交換部１０３内に形成された熱交換流路１８８を通って酸化剤ガス供給マニホールド１６３へと排出される。ここで、熱交換部１０３は、上側および下側について発電単位１０２に隣接している。また、発電単位１０２における発電反応は発熱反応である。そのため、酸化剤ガスＯＧが熱交換部１０３内の熱交換流路１８８を通過する際に、酸化剤ガスＯＧと発電単位１０２との間で熱交換が行われ、酸化剤ガスＯＧの温度が上昇する。また、酸化剤ガス供給マニホールド１６３へと排出された酸化剤ガスＯＧは、各発電単位１０２に供給された後、酸化剤ガス排出マニホールド１６２へと排出される。酸化剤ガスＯＧが各発電単位１０２を通過する際に、発電反応に伴い発生する熱によって、酸化剤ガスＯＧの温度はさらに上昇する。従って、酸化剤ガス導入マニホールド１６１、酸化剤ガス供給マニホールド１６３、酸化剤ガス排出マニホールド１６２のそれぞれを流れるガスの温度Ｔ（Ａ）、Ｔ（Ｃ）、Ｔ（Ｂ）の高低関係は、以下の式（１）のようになる。
Ｔ（Ａ）＜Ｔ（Ｃ）＜Ｔ（Ｂ）  ・・・（１）
【００４０】
例えば、酸化剤ガス導入マニホールド１６１を流れるガスの温度Ｔ（Ａ）は３５０℃から４５０℃程度であり、酸化剤ガス供給マニホールド１６３を流れるガスの温度Ｔ（Ｃ）は５５０℃から６５０℃程度であり、酸化剤ガス排出マニホールド１６２を流れるガスの温度Ｔ（Ｂ）は７００℃から８００℃程度である。なお、各温度を表す符号に付されたアルファベットは、各マニホールドを形成するボルト２２の符号に付されたアルファベットに対応している。例えば、ボルト２２Ａにより形成される酸化剤ガス導入マニホールド１６１を流れるガス温度をＴ（Ａ）と表している。この点は、燃料ガスＦＧの流路についても同様である。
【００４１】
また、燃料ガス導入マニホールド１７１に供給された燃料ガスＦＧは、各発電単位１０２に供給された後、燃料ガス排出マニホールド１７２へと排出される。燃料ガスＦＧが各発電単位１０２を通過する際に、発電反応に伴い発生する熱によって、燃料ガスＦＧの温度は上昇する。従って、燃料ガス導入マニホールド１７１、燃料ガス排出マニホールド１７２のそれぞれを流れるガスの温度Ｔ（Ｄ）、Ｔ（Ｅ）の高低関係は、以下の式（２）のようになる。
Ｔ（Ｄ）＜Ｔ（Ｅ）  ・・・（２）
【００４２】
例えば、燃料ガス導入マニホールド１７１を流れるガスの温度Ｔ（Ｄ）は５５０℃から６５０℃程度であり、燃料ガス排出マニホールド１７２を流れるガスの温度Ｔ（Ｅ）は７００℃から８００℃程度である。
【００４３】
Ａ−４．各ボルト２２の線熱膨張係数α：
上述したように、各マニホールドを流れるガスの温度には差があるため、各マニホールドを形成するボルト２２は異なる温度のガスに晒されることとなる。そのため、各マニホールドを形成する各ボルト２２の線熱膨張係数α（単位は１／℃）が互いに等しいと、各ボルト２２の長さＬ（図４参照）の熱膨張による変形量ΔＬに差が生ずるため、各ボルト２２の締結力に差が生ずる。これにより、面方向（発電単位１０２の配列方向に直交する方向）において接圧（燃料電池スタック１００を配列方向に押さえる圧力）がばらつき、燃料電池スタック１００の内部から外部にガスが漏洩するおそれがある。なお、温度が０℃におけるボルト２２の軸方向長さＬ０を基準としたときのＴ℃におけるボルト２２の軸方向の変形量ΔＬは、以下の式（３）で算出される。
ΔＬ＝α・Ｔ・Ｌ０  ・・・（３）
【００４４】
そこで、本実施形態では、各マニホールドを形成するボルト２２の線熱膨張係数αを、各マニホールドを流れるガスの温度を考慮して設定している。具体的には、酸化剤ガスＯＧの流路に関しては、酸化剤ガス導入マニホールド１６１を形成するボルト２２Ａの線熱膨張係数αｃ１と、酸化剤ガス供給マニホールド１６３を形成するボルト２２Ｃの線熱膨張係数αｃ３と、酸化剤ガス排出マニホールド１６２を形成するボルト２２Ｂの線熱膨張係数αｃ２とが、以下の式（４）の関係を満たすようにしている。
αｃ２＜αｃ３＜αｃ１  ・・・（４）
【００４５】
すなわち、酸化剤ガス導入マニホールド１６１、酸化剤ガス供給マニホールド１６３、酸化剤ガス排出マニホールド１６２の内、最も低温のガスが流れる酸化剤ガス導入マニホールド１６１を形成するボルト２２Ａの線熱膨張係数αｃ１を最も大きくし、最も高温のガスが流れる酸化剤ガス排出マニホールド１６２を形成するボルト２２Ｂの線熱膨張係数αｃ２を最も小さくし、両者の間の温度のガスが流れる酸化剤ガス供給マニホールド１６３を形成するボルト２２Ｃの線熱膨張係数αｃ３を両者の間の値としている。このようにすることで、酸化剤ガス導入マニホールド１６１、酸化剤ガス供給マニホールド１６３、酸化剤ガス排出マニホールド１６２を流れるガスの温度差を原因とする各ボルト２２の変形量ΔＬの差を小さくすることができ、面方向における接圧のばらつきを原因とするガスの漏洩を抑制することができる。
【００４６】
なお、酸化剤ガス導入マニホールド１６１を形成するボルト２２Ａをオーステナイト系ステンレスであるＳＵＳ３０４で形成し、酸化剤ガス供給マニホールド１６３を形成するボルト２２Ｃをオーステナイト系ステンレスであるＳＵＳ３１６で形成し、酸化剤ガス排出マニホールド１６２を形成するボルト２２Ｂをフェライト系ステンレスであるＳＵＳ４４４で形成すれば、各ボルト２２の線熱膨張係数αの大小関係は上記式（４）の通りとなる。なお、ボルト２２に使用する材料としては、オーステナイト系ステンレス、ニッケル基合金、フェライト系ステンレス、セラミックスから選択することができる。例えば、オーステナイト系ステンレスとしては、ＳＵＳ２０１、ＳＵＳ３０１、ＳＵＳ３０５、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６等が挙げられる。また、ニッケル基合金としては、インコネル６００、インコネル７１８、インコロイ８０２等が挙げられる。また、フェライト系ステンレスとしては、ＳＵＳ４３０、ＳＵＳ４３４、ＳＵＳ４０５、ＳＵＳ４４４等が挙げられる。ボルト２２に使用する材料は、これらの材料の中から、適宜、式（４）を満たすように選択される。
【００４７】
また、理論上、以下の式（５）が成立していれば、ボルト２２Ａの変形量ΔＬとボルト２２Ｂの変形量ΔＬとが同一となる。そのため、例えば、以下の式（６）が成立していれば、ボルト２２Ａの変形量ΔＬとボルト２２Ｂの変形量ΔＬとの差をある程度小さい範囲に収めることができるため好ましい。
αｃ２＝αｃ１・Ｔ（Ａ）／Ｔ（Ｂ）  ・・・（５）
０．９・αｃ１・Ｔ（Ａ）／Ｔ（Ｂ）＜αｃ２＜１．１・αｃ１・Ｔ（Ａ）／Ｔ（Ｂ）  ・・・（６）
【００４８】
同様に、理論上、以下の式（７）が成立していれば、ボルト２２Ａの変形量ΔＬとボルト２２Ｃの変形量ΔＬとが同一となる。そのため、例えば、以下の式（８）が成立していれば、ボルト２２Ａの変形量ΔＬとボルト２２Ｃの変形量ΔＬとの差をある程度小さい範囲に収めることができるため好ましい。
αｃ３＝αｃ１・Ｔ（Ａ）／Ｔ（Ｃ）  ・・・（７）
０．９・αｃ１・Ｔ（Ａ）／Ｔ（Ｃ）＜αｃ３＜１．１・αｃ１・Ｔ（Ａ）／Ｔ（Ｃ）  ・・・（８）
【００４９】
同様に、本実施形態では、燃料ガス側に関し、燃料ガス導入マニホールド１７１を形成するボルト２２Ｄの線熱膨張係数αａ１と、燃料ガス排出マニホールド１７２を形成するボルト２２Ｅの線熱膨張係数αａ２とが、以下の式（９）の関係を満たすようにしている。
αａ２＜αａ１  ・・・（９）
【００５０】
すなわち、燃料ガス導入マニホールド１７１および燃料ガス排出マニホールド１７２の内、より低温のガスが流れる燃料ガス導入マニホールド１７１を形成するボルト２２Ｄの線熱膨張係数αａ１より、より高温のガスが流れる燃料ガス排出マニホールド１７２を形成するボルト２２Ｅの線熱膨張係数αａ２を小さくしている。このようにすることで、燃料ガス導入マニホールド１７１および燃料ガス排出マニホールド１７２を流れるガスの温度差を原因とする各ボルト２２の変形量ΔＬの差を小さくすることができ、面方向における接圧のばらつきを原因とするガスの漏洩を抑制することができる。
【００５１】
なお、燃料ガス導入マニホールド１７１を形成するボルト２２Ｄをオーステナイト系ステンレスであるＳＵＳ３０４やＳＵＳ３１６で形成し、燃料ガス排出マニホールド１７２を形成するボルト２２Ｅをフェライト系ステンレスであるＳＵＳ４４４で形成すれば、各ボルト２２の線熱膨張係数αの大小関係は上記式（９）の通りとなる。
【００５２】
また、理論上、以下の式（１０）が成立していれば、ボルト２２Ｄの変形量ΔＬとボルト２２Ｅの変形量ΔＬとが同一となる。そのため、例えば、以下の式（１１）が成立していれば、ボルト２２Ｄの変形量ΔＬとボルト２２Ｅの変形量ΔＬとの差をある程度小さい範囲に収めることができるため好ましい。
αａ２＝αａ１・Ｔ（Ｄ）／Ｔ（Ｅ）  ・・・（１０）
０．９・αａ１・Ｔ（Ｄ）／Ｔ（Ｅ）＜αａ２＜１．１・αａ１・Ｔ（Ｄ）／Ｔ（Ｅ）  ・・・（１１）
【００５３】
図１２は、ボルト２２の変形量ΔＬの差Ｄの計算例を示す説明図である。具体的には、図１２には、酸化剤ガス導入マニホールド１６１を形成するボルト２２Ａの変形量ΔＬ１（ｍｍ）と酸化剤ガス排出マニホールド１６２を形成するボルト２２Ｂの変形量ΔＬ２（ｍｍ）との差Ｄ（＝ΔＬ２−ΔＬ１）の計算例が示されている。図１２に示すように、上記式（４）の関係（αｃ２＜αｃ１）を満たす実施例における変形量差Ｄは、式（４）を満たさない比較例１から３における変形量差Ｄより小さい。そのため、この実施例では、各比較例と比べて、面方向における接圧のばらつきを原因とするガスの漏洩を抑制することができる。
【００５４】
なお、酸化剤ガス排出マニホールド１６２を形成するボルト２２Ｂは酸化剤ガス導入マニホールド１６１を形成するボルト２２Ａより高温のガスに晒されるため、図１２に示すように、一般的にはボルト２２Ｂの変形量ΔＬ２はボルト２２Ａの変形量ΔＬ１より大きくなる。ただし、ボルト２２Ａの線熱膨張係数αｃ１が大きすぎると、ボルト２２Ａの変形量ΔＬ１とボルト２２Ｂの変形量ΔＬ２との大小関係が逆転し、変形量差Ｄがかえって大きくなることも起こり得る。そのため、ボルト２２Ａの線熱膨張係数αｃ１とボルト２２Ｂの線熱膨張係数αｃ２とは、以下の式（１２）の関係を満たしていることが好ましい。
αｃ１＜１．７αｃ２  ・・・（１２）
【００５５】
ボルト２２Ａの線熱膨張係数αｃ１とボルト２２Ｂの線熱膨張係数αｃ２とが上記式（１２）を満たせば、上述した各ガス流路のガス温度（例えば、酸化剤ガス導入マニホールド１６１については３５０℃から４５０℃程度であり、酸化剤ガス排出マニホールド１６２については７００℃から８００℃程度）では、ボルト２２Ａの変形量ΔＬ１とボルト２２Ｂの変形量ΔＬ２との大小関係が逆転することはない。酸化剤ガス導入マニホールド１６１を形成するボルト２２Ａをオーステナイト系ステンレスであるＳＵＳ３０４やＳＵＳ３１６で形成し、酸化剤ガス排出マニホールド１６２を形成するボルト２２Ｂをフェライト系ステンレスであるＳＵＳ４４４で形成すれば、各ボルト２２の線熱膨張係数αの大小関係は式（１２）を満たす。
【００５６】
なお、燃料ガス側についても同様に、以下の式（１３）の関係を満たしていることが好ましい。燃料ガス導入マニホールド１７１を形成するボルト２２Ｄをオーステナイト系ステンレスであるＳＵＳ３０４やＳＵＳ３１６で形成し、燃料ガス排出マニホールド１７２を形成するボルト２２Ｅをフェライト系ステンレスであるＳＵＳ４４４で形成すれば、各ボルト２２の線熱膨張係数αの大小関係は式（１３）を満たす。
αａ１＜１．７αａ２  ・・・（１３）
【００５７】
また、本明細書に開示される技術思想は、各マニホールドを形成する各ボルト２２の線熱膨張係数αを適切に設定することにより、各ボルト２２の熱膨張による変形量ΔＬの差Ｄを低減させる点にある。すなわち、以下の式（１４）に示すように、各ボルト２２の熱膨張による変形量ΔＬの差Ｄを、各ボルト２２が同じ材料で形成され、各ボルト２２の線熱膨張係数αが互いに等しい比較例における各ボルト２２の変形量ΔＬの差Ｄ０より小さくする技術思想であると言える。
Ｄ＜Ｄ０  ・・・（１４）
【００５８】
酸化剤ガス導入マニホールド１６１を形成するボルト２２Ａの線熱膨張係数αｃ１と酸化剤ガス排出マニホールド１６２を形成するボルト２２Ｂの線熱膨張係数αｃ２とが等しい比較例において、変形量差Ｄ０は以下の式（１５）で表される。
Ｄ０＝αｃ２・Ｔ（Ｂ）・Ｌ０−αｃ２・Ｔ（Ａ）・Ｌ０  ・・・（１５）
【００５９】
また、実施形態における変形量差Ｄは、以下の式（１６）で表される。
Ｄ＝｜αｃ２・Ｔ（Ｂ）・Ｌ０−αｃ１・Ｔ（Ａ）・Ｌ０｜  ・・・（１６）
【００６０】
式（１４）から式（１６）を解くと、以下の通り、式（１９）が導かれる。
（αｃ２・Ｔ（Ｂ）・Ｌ０≧αｃ１・Ｔ（Ａ）・Ｌ０の場合）
Ｄ＝αｃ２・Ｔ（Ｂ）・Ｌ０−αｃ１・Ｔ（Ａ）・Ｌ０
式（１４）より
αｃ２・Ｔ（Ｂ）・Ｌ０−αｃ１・Ｔ（Ａ）・Ｌ０＜αｃ２・Ｔ（Ｂ）・Ｌ０−αｃ２・Ｔ（Ａ）・Ｌ０
αｃ２＜αｃ１  ・・・（１７）
（αｃ２・Ｔ（Ｂ）・Ｌ０＜αｃ１・Ｔ（Ａ）・Ｌ０の場合）
Ｄ＝−αｃ２・Ｔ（Ｂ）・Ｌ０＋αｃ１・Ｔ（Ａ）・Ｌ０
式（１４）より
−αｃ２・Ｔ（Ｂ）・Ｌ０＋αｃ１・Ｔ（Ａ）・Ｌ０＜αｃ２・Ｔ（Ｂ）・Ｌ０−αｃ２・Ｔ（Ａ）・Ｌ０
αｃ１＜αｃ２・（２・Ｔ（Ｂ）−Ｔ（Ａ））／Ｔ（Ａ）  ・・・（１８）
式（１７）および式（１８）より
αｃ２＜αｃ１＜αｃ２・（２・Ｔ（Ｂ）−Ｔ（Ａ））／Ｔ（Ａ）  ・・・（１９）
【００６１】
従って、ボルト２２Ａの線熱膨張係数αｃ１とボルト２２Ｂの線熱膨張係数αｃ２とが式（１９）の関係を満たせば、実施形態における各ボルト２２の熱膨張による変形量ΔＬの差Ｄが比較例における変形量差Ｄ０より小さくなる。なお、他のマニホールドを形成するボルト２２についても同様のことが言える。
【００６２】
Ｂ．第２実施形態：
Ｂ−１．構成：
（燃料電池ホットモジュール１０の構成）
図１３は、第２実施形態における燃料電池ホットモジュール（以下、「ホットモジュール」という）１０の構成を概略的に示す説明図である。図１３では、ホットモジュール１０の構成をわかりやすくするために、一部の構成が透過して示されたり、一部の構成の図示が省略されたりしている。ホットモジュール１０は、発電モジュール２０と、発電モジュール２０を収容する断熱容器３０と、発電モジュール２０に接続された各種配管２３４，２３６とを備える。ホットモジュール１０は、起動時等に発電モジュール２０を加熱する加熱器（例えばガスバーナー）を備えていてもよい。
【００６３】
（断熱容器３０の構成）
断熱容器３０は、例えばステンレスにより形成された筐体の内側面に断熱材が配置された構成を有する。発電モジュール２０が断熱容器３０内に収容されることにより、発電を行う際に発電モジュール２０が高温に維持される。
【００６４】
（発電モジュール２０の構成）
図１４から図１６は、発電モジュール２０の構成を概略的に示す説明図である。図１４には、第１実施形態の図４に示す断面の位置に対応する位置における発電モジュール２０の断面構成が示されており、図１５には、第１実施形態の図５に示す断面の位置に対応する位置（図１３のＸＶ−ＸＶの位置）における発電モジュール２０の断面構成が示されており、図１６には、第１実施形態の図６に示す断面の位置に対応する位置（図１３のＸＶＩ−ＸＶＩの位置）における発電モジュール２０の断面構成が示されている。図１３から図１６に示すように、発電モジュール２０は、燃料電池スタック１００ａと、燃料電池スタック１００ａの下側に配置された補助器２００とを備える。燃料電池スタック１００ａの構成は、上述した第１実施形態の燃料電池スタック１００の構成と同一であるため、同一の符号を付すことによってその説明を省略する。
【００６５】
（補助器２００の構成）
補助器２００は、略箱形状の補助器本体部２１０と、補助器本体部２１０の側面に形成された４つの固定部２２０とを備えている。補助器２００は、例えばステンレスにより形成されている。
【００６６】
各固定部２２０には、上下方向に貫通する貫通孔２０８が形成されている。４つの固定部２２０に形成された貫通孔２０８は、それぞれ、燃料電池スタック１００ａのＺ方向回りの外周を構成する４辺の中点付近に位置する連通孔１０８と連通している。これらの４つの連通孔１０８に挿入された４つのボルト２２は、対応する位置の固定部２２０の貫通孔２０８まで達しており、これらのボルト２２にナット２４が嵌められることによって補助器２００と燃料電池スタック１００とが固定されている。
【００６７】
補助器本体部２１０の内部は、２つの隔壁２２２によって、一次燃焼室２１２と、一次燃焼室２１２の下に配置された改質室２１４と、改質室２１４の下に配置された二次燃焼室２１６とに区切られている。一次燃焼室２１２は、燃料電池スタック１００ａから排出される酸化剤オフガスＯＯＧと燃料オフガスＦＯＧとを混合して燃焼させるための室であり、固定部２２０の貫通孔２０８を介して、酸化剤ガス排出マニホールド１６２および燃料ガス排出マニホールド１７２と連通している。また、二次燃焼室２１６は、一次燃焼室２１２で混合・燃焼させた酸化剤オフガスＯＯＧと燃料オフガスＦＯＧとをさらに燃焼させるための室であり、改質室２１４を上下に貫通する流路２１８を介して、一次燃焼室２１２と連通している。一次燃焼室２１２および二次燃焼室２１６の一方または両方には、酸化剤オフガスＯＯＧと燃料オフガスＦＯＧとの燃焼を促進させる触媒が配置されている。
【００６８】
改質室２１４は、原燃料ガス（例えば都市ガス）と水蒸気とが混合された混合ガスＭＧを改質して水素リッチな燃料ガスＦＧを生成するための室であり、１つの固定部２２０の貫通孔２０８を介して、燃料ガス導入マニホールド１７１と連通している。改質室２１４には、改質反応を促進させる触媒が配置されている。
【００６９】
（各種配管２３４，２３６の構成）
発電モジュール２０の補助器２００には、原燃料ガスと水蒸気とが混合された混合ガスＭＧが導入される混合ガス導入配管２３４と、排ガスＥＧが排出される排ガス排出配管２３６とが接続されている。より詳細には、図１６に示すように、混合ガス導入配管２３４は、補助器本体部２１０の改質室２１４に連通しており、排ガス排出配管２３６は、補助器本体部２１０の二次燃焼室２１６に連通している。
【００７０】
Ｂ−２．発電モジュール２０の動作：
図１４に示すように、酸化剤ガスＯＧは、第１実施形態と同様に、酸化剤ガス導入マニホールド１６１の位置に設けられたガス通路部材２７の分岐部２９および本体部２８の孔を介して酸化剤ガス導入マニホールド１６１に供給される。酸化剤ガス導入マニホールド１６１に供給された酸化剤ガスＯＧは、図１４および図１５に示すように、熱交換部１０３内に形成された熱交換流路１８８内に流入し、熱交換流路１８８を通って酸化剤ガス供給マニホールド１６３へと排出され、酸化剤ガス供給マニホールド１６３から各発電単位１０２の空気室１６６に供給される。
【００７１】
また、図１６に示すように、原燃料ガスと水蒸気とが混合された混合ガスＭＧは、混合ガス導入配管２３４から補助器本体部２１０の改質室２１４に流入し、改質反応に供される。改質室２１４における改質反応に伴い生成された燃料ガスＦＧは、補助器２００の１つの固定部２２０の貫通孔２０８を介して燃料ガス導入マニホールド１７１に供給され、燃料ガス導入マニホールド１７１から各発電単位１０２の燃料室１７６に供給される。
【００７２】
各発電単位１０２の空気室１６６に酸化剤ガスＯＧが供給され、燃料室１７６に燃料ガスＦＧが供給されると、第１実施形態と同様に、各発電単位１０２において発電が行われる。各発電単位１０２において発電反応に利用されなかった酸化剤ガスＯＧである酸化剤オフガスＯＯＧは、図１５に示すように、空気室１６６から酸化剤ガス排出マニホールド１６２を経て、補助器本体部２１０の一次燃焼室２１２に排出される。また、各発電単位１０２において発電反応に利用されなかった燃料ガスＦＧである燃料オフガスＦＯＧは、図１６に示すように、燃料室１７６から燃料ガス排出マニホールド１７２を経て、補助器本体部２１０の一次燃焼室２１２に排出される。一次燃焼室２１２に排出された酸化剤オフガスＯＯＧおよび燃料オフガスＦＯＧは、一次燃焼室２１２において混合されて燃焼し、流路２１８を介して二次燃焼室２１６に導かれてさらに燃焼し、排ガス排出配管２３６を介してホットモジュール１０の外部に排出される。なお、一次燃焼室２１２および二次燃焼室２１６において発生する熱により、改質室２１４における改質反応が促進されると共に、発電モジュール２０が高温に維持される。
【００７３】
Ｂ−３．各マニホールドを流れるガスの温度および各ボルト２２の線熱膨張係数α：
第２実施形態においても、第１実施形態と同様に、酸化剤ガス導入マニホールド１６１、酸化剤ガス供給マニホールド１６３、酸化剤ガス排出マニホールド１６２のそれぞれを流れるガスの温度Ｔ（Ａ）、Ｔ（Ｃ）、Ｔ（Ｂ）の高低関係は、上記式（１）の関係（Ｔ（Ａ）＜Ｔ（Ｃ）＜Ｔ（Ｂ））となり、燃料ガス導入マニホールド１７１、燃料ガス排出マニホールド１７２のそれぞれを流れるガスの温度Ｔ（Ｄ）、Ｔ（Ｅ）の高低関係は、上記式（２）の関係（Ｔ（Ｄ）＜Ｔ（Ｅ））となる。
【００７４】
そのため、第２実施形態においても、第１実施形態と同様に、酸化剤ガス側に関しては、酸化剤ガス導入マニホールド１６１を形成するボルト２２Ａの線熱膨張係数αｃ１と、酸化剤ガス供給マニホールド１６３を形成するボルト２２Ｃの線熱膨張係数αｃ３と、酸化剤ガス排出マニホールド１６２を形成するボルト２２Ｂの線熱膨張係数αｃ２とが、上記式（４）の関係（αｃ２＜αｃ３＜αｃ１）を満たすようにしている。また、燃料ガス側に関しては、燃料ガス導入マニホールド１７１を形成するボルト２２Ｄの線熱膨張係数αａ１と、燃料ガス排出マニホールド１７２を形成するボルト２２Ｅの線熱膨張係数αａ２とが、上記式（９）の関係（αａ２＜αａ１）を満たすようにしている。このようにすれば、各マニホールドを流れるガスの温度差を原因とする各ボルト２２の変形量ΔＬの差を小さくすることができ、面方向における接圧のばらつきを原因とするガスの漏洩を抑制することができる。
【００７５】
Ｂ−４．ナット２４の線熱膨張係数α：
第２実施形態では、燃料電池スタック１００ａは断熱容器３０内に収容されており、燃料電池スタック１００ａが発電運転を行う際には断熱容器３０内は高温（例えば６５０℃から７５０℃程度）に保たれる。そのため、燃料電池スタック１００ａの外面に露出したナット２４は、高温のガスに晒される。一方、酸化剤ガス導入マニホールド１６１を形成するボルト２２Ａは、比較的低温（例えば３５０℃から４５０℃程度）のガスに晒される。そのため、ボルト２２Ａとそれに嵌められたナット２４の線熱膨張係数が等しいと、ナット２４の内径ｄＮ（図１４参照）の熱膨張による変形量がボルト２２の外径ｄＢ（図１４参照）の熱膨張による変形量に対して過大となり、塑性変形やクリープが発生するおそれがある。
【００７６】
そこで、本実施形態では、酸化剤ガス導入マニホールド１６１を形成するボルト２２Ａの線熱膨張係数αｃ１とそれに嵌められるナット２４の線熱膨張係数αｃ４とが、以下の式（２０）の関係を満たすようにしている。ボルト２２Ａをオーステナイト系ステンレスであるＳＵＳ３０４で形成し、ナット２４をフェライト系ステンレスであるＳＵＳ４４４で形成すれば、線熱膨張係数の大小関係は式（２０）のようになる。このようにすれば、ナット２４の熱膨張による変形量がボルト２２の熱膨張による変形量に対して過大になることを抑制することができ、塑性変形やクリープが発生することを抑制することができる。
αｃ４＜αｃ１  ・・・（２０）
【００７７】
なお、同様の観点から、酸化剤ガス供給マニホールド１６３を形成するボルト２２Ｃの線熱膨張係数αｃ３とそれに嵌められるナット２４の線熱膨張係数αｃ５とが、以下の式（２１）の関係を満たすのが好ましく、燃料ガス導入マニホールド１７１を形成するボルト２２Ｄの線熱膨張係数αａ１とそれに嵌められるナット２４の線熱膨張係数αａ３とが、以下の式（２２）の関係を満たすのが好ましい。
αｃ５＜αｃ３  ・・・（２１）
αａ３＜αａ１  ・・・（２２）
【００７８】
Ｃ．第３実施形態：
Ｃ−１．構成：
図１７および図１８は、第３実施形態における燃料電池スタック１００ｂの構成を概略的に示す説明図である。図１７には、燃料電池スタック１００ｂの外観構成が示されており、図１８には、第１実施形態の図５に示す断面の位置に対応する位置（図１７のＸＶＩＩＩ−ＸＶＩＩＩの位置）における燃料電池スタック１００ｂの断面構成が示されている。第３実施形態における燃料電池スタック１００ｂの構成の内、上述した第１実施形態の燃料電池スタック１００の構成と同一構成については、同一の符号を付すことによって、その説明を省略する。
【００７９】
第３実施形態における燃料電池スタック１００ｂは、熱交換部１０３を備えていない点が、上述した第１実施形態の燃料電池スタック１００と異なる。また、この点に関連し、酸化剤ガスＯＧの流路構成も異なっている。すなわち、第３実施形態では、燃料電池スタック１００ｂのＺ方向回りの外周における１つの辺（Ｙ軸に平行な２つの辺の内のＸ軸正方向側の辺）の中点付近に位置するボルト２２（ボルト２２Ａ）により形成された空間が、燃料電池スタック１００ｂの外部から酸化剤ガスＯＧが導入されるガス流路である酸化剤ガス導入マニホールド１６１として機能する。
【００８０】
Ｃ−２．燃料電池スタック１００ｂの動作：
酸化剤ガスＯＧは、第１実施形態と同様に、酸化剤ガス導入マニホールド１６１の位置に設けられたガス通路部材２７の分岐部２９および本体部２８の孔を介して酸化剤ガス導入マニホールド１６１に供給される。酸化剤ガス導入マニホールド１６１に供給された酸化剤ガスＯＧは、各発電単位１０２の空気室１６６に供給される。その後の酸化剤ガスＯＧの流れは、第１実施形態と同様である。また、燃料ガスＦＧの流れは、第１実施形態と同様である。第３実施形態の燃料電池スタック１００ｂにおいても、第１実施形態と同様に、各発電単位１０２において酸化剤ガスＯＧおよび燃料ガスＦＧを利用した発電が行われ、酸化剤オフガスＯＯＧおよび燃料オフガスＦＯＧが燃料電池スタック１００ｂの外部に排出される。
【００８１】
Ｃ−３．各マニホールドを流れるガスの温度および各ボルト２２の線熱膨張係数α：
第３実施形態では、第１実施形態と同様に、酸化剤ガス導入マニホールド１６１および酸化剤ガス排出マニホールド１６２のそれぞれを流れるガスの温度Ｔ（Ａ）、Ｔ（Ｂ）の高低関係は、以下の式（２３）のようになる。
Ｔ（Ａ）＜Ｔ（Ｂ）  ・・・（２３）
【００８２】
このような構成の第３実施形態の燃料電池スタック１００ｂにおいても、第１実施形態と同様に、酸化剤ガス導入マニホールド１６１を形成するボルト２２Ａの線熱膨張係数αｃ１と、酸化剤ガス排出マニホールド１６２を形成するボルト２２Ｂの線熱膨張係数αｃ２とが、以下の式（２４）の関係を満たすようにしている。このようにすれば、酸化剤ガス導入マニホールド１６１および酸化剤ガス排出マニホールド１６２を流れるガスの温度差を原因とする各ボルト２２の変形量ΔＬの差を小さくすることができ、面方向における接圧のばらつきを原因とするガスの漏洩を抑制することができる。
αｃ２＜αｃ１  ・・・（２４）
【００８３】
その他、燃料ガス用のマニホールドを形成するボルト２２の線熱膨張係数αの大小関係等については、第１実施形態と同様であるため、説明を省略する。
【００８４】
Ｄ．変形例：
本明細書で開示される技術は、上述の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の形態に変形することができ、例えば次のような変形も可能である。
【００８５】
上記実施形態では、酸化剤ガスＯＧが流れる各マニホールドを形成するボルト２２と、燃料ガスＦＧが流れる各マニホールドを形成するボルト２２との両方について、線熱膨張係数αの大小関係を規定しているが、少なくともいずれか一方について上述した線熱膨張係数αの大小関係が満たされていれば、面方向における接圧のばらつきを原因とするガスの漏洩を抑制する効果を奏する。また、上記実施形態では、酸化剤ガスＯＧが流れる各マニホールドを形成するボルト２２に関し、式（４）（αｃ２＜αｃ３＜αｃ１）が満たされるとしているが、αｃ３の値にかかわらず少なくともαｃ２＜αｃ１の関係が満たされれば、面方向における接圧のばらつきを原因とするガスの漏洩を抑制する効果を奏する。
【００８６】
上記実施形態に記載した各ボルト２２の形成材料はあくまで一例であり、各ボルト２２を他の材料（例えばセラミックス）で形成してもよい。
【００８７】
上記実施形態では、発電モジュール２０が補助器２００を備えているとしているが、発電モジュール２０が補助器２００を備えている必要はない。また、上記実施形態では、発電モジュール２０が断熱容器３０に収容されているとしているが、発電モジュール２０が断熱容器３０に収容されている必要はない。また、上記実施形態では、補助器２００が、燃料電池スタック１００から排出されたガスを燃焼させる一次燃焼室２１２と、一次燃焼室２１２で燃焼させたガスをさらに燃焼させるための二次燃焼室２１６と、原燃料ガスと水蒸気とが混合された混合ガスＭＧを改質して燃料電池スタック１００に供給する燃料ガスＦＧを生成する改質室２１４とを有しているが、補助器２００は、一次燃焼室２１２と改質室２１４との少なくとも１つを有していればよい。
【００８８】
また、上記実施形態では、混合ガス導入配管２３４が補助器本体部２１０の改質室２１４に連通しており、排ガス排出配管２３６が補助器本体部２１０の二次燃焼室２１６に連通しているが、これらの各配管の配置や経路は適宜変更可能である。
【００８９】
また、上記実施形態において、燃料電池スタック１００に含まれる発電単位１０２の個数は、あくまで一例であり、発電単位１０２の個数は燃料電池スタック１００に要求される出力電圧等に応じて適宜決められる。
【００９０】
また、上記実施形態において、燃料電池スタック１００の配列方向における熱交換部１０３の位置はあくまで一例であり、熱交換部１０３の位置は任意の位置に変更可能である。ただし、熱交換部１０３の位置は、燃料電池スタック１００に含まれる複数の発電単位１０２の内、より高温になる発電単位１０２に隣接する位置であることが、燃料電池スタック１００の配列方向における熱分布の緩和のために好ましい。例えば、燃料電池スタック１００の配列方向中央付近の発電単位１０２がより高温になりやすい場合には、上記実施形態のように、燃料電池スタック１００の配列方向中央付近に熱交換部１０３を設けることが好ましい。また、燃料電池スタック１００が２つ以上の熱交換部１０３を備えていてもよい。
【００９１】
また、上記実施形態では、熱交換部１０３が酸化剤ガスＯＧの温度を上昇させるように構成されているが、熱交換部１０３が、酸化剤ガスＯＧに代えて燃料ガスＦＧの温度を上昇させるように構成されてもよいし、酸化剤ガスＯＧと共に燃料ガスＦＧの温度を上昇させるように構成されてもよい。
【００９２】
また、上記実施形態では、ボルト２２の両側にナット２４が嵌められているとしているが、ボルト２２が頭部を有し、ナット２４はボルト２２の頭部の反対側にのみ嵌められているとしてもよい。
【００９３】
また、上記実施形態では、エンドプレート１０４，１０６が出力端子として機能するとしているが、エンドプレート１０４，１０６の代わりに、エンドプレート１０４，１０６のそれぞれと接続された別部材（例えば、エンドプレート１０４，１０６のそれぞれと発電単位１０２との間に配置された導電板）が出力端子として機能するとしてもよい。
【００９４】
また、上記実施形態では、各ボルト２２の軸部の外周面と各連通孔１０８の内周面との間の空間を各マニホールドとして利用しているが、これに代えて、各ボルト２２の軸部に軸方向の孔を形成し、その孔を各マニホールドとして利用してもよい。いずれの場合であっても、各マニホールドは、各ボルト２２により形成されることとなる。
【００９５】
また、上記実施形態では、２つの発電単位１０２が隣接して配置されている場合には、１つのインターコネクタ１５０が隣接する２つの発電単位１０２に共有されるとしているが、このような場合でも、２つの発電単位１０２がそれぞれのインターコネクタ１５０を備えてもよい。また、上記実施形態では、燃料電池スタック１００において最も上に位置する発電単位１０２の上側のインターコネクタ１５０や、最も下に位置する発電単位１０２の下側のインターコネクタ１５０は省略されているが、これらのインターコネクタ１５０を省略せずに設けてもよい。
【００９６】
また、上記実施形態において、燃料極側集電体１４４は、空気極側集電体１３４と同様の構成であってもよく、燃料極側集電体１４４と隣接するインターコネクタ１５０とが一体部材であってもよい。また、空気極側フレーム１３０ではなく燃料極側フレーム１４０が絶縁体であってもよい。また、空気極側フレーム１３０や燃料極側フレーム１４０は、多層構成であってもよい。
【００９７】
また、上記実施形態における各部材を形成する材料は、あくまで例示であり、各部材が他の材料により形成されてもよい。
【００９８】
また、上記実施形態において、都市ガスを改質して水素リッチな燃料ガスＦＧを得るとしているが、ＬＰガスや灯油、メタノール、ガソリン等の他の原料から燃料ガスＦＧを得るとしてもよいし、燃料ガスＦＧとして純水素を利用してもよい。
【００９９】
また、上記実施形態において、電解質層１１２と空気極１１４との間に、例えばセリアにより形成された反応防止層を設け、電解質層１１２内のジルコニウム等と空気極１１４内のストロンチウム等とが反応することによる電解質層１１２と空気極１１４との間の電気抵抗の増大を抑制するとしてもよい。
【０１００】
また、上記実施形態では、固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）を例に説明したが、本発明は、固体高分子形燃料電池（ＰＥＦＣ）、リン酸型燃料電池（ＰＡＦＣ）、溶融炭酸塩形燃料電池（ＭＣＦＣ）といった他のタイプの燃料電池にも適用可能である。なお、本発明は、ＳＯＦＣやＭＣＦＣ等のガスの温度が比較的高温となり各ガス流路を流れるガスの温度差を原因とする各ボルトの変形量の差が問題となりやすいタイプの燃料電池において、より好適である。
【符号の説明】
【０１０１】
１０：燃料電池ホットモジュール  ２０：発電モジュール  ２２：ボルト  ２４：ナット  ２５：貫通孔  ２６：絶縁シート  ２７：ガス通路部材  ２８：本体部  ２９：分岐部  ３０：断熱容器  １００：燃料電池スタック  １０２：発電単位  １０３：熱交換部  １０４：エンドプレート  １０６：エンドプレート  １０８：連通孔  １１０：単セル  １１２：電解質層  １１４：空気極  １１６：燃料極  １２０：セパレータ  １２１：孔  １２４：接合部  １３０：空気極側フレーム  １３１：孔  １３２：酸化剤ガス供給連通孔  １３３：酸化剤ガス排出連通孔  １３４：空気極側集電体  １４０：燃料極側フレーム  １４１：孔  １４２：燃料ガス供給連通孔  １４３：燃料ガス排出連通孔  １４４：燃料極側集電体  １４５：電極対向部  １４６：インターコネクタ対向部  １４７：連接部  １４９：スペーサー  １５０：インターコネクタ  １６１：酸化剤ガス導入マニホールド  １６２：酸化剤ガス排出マニホールド  １６３：酸化剤ガス供給マニホールド  １６６：空気室  １７１：燃料ガス導入マニホールド  １７２：燃料ガス排出マニホールド  １７６：燃料室  １８２：孔  １８４：連通孔  １８６：連通孔  １８８：熱交換流路  ２００：補助器  ２０８：貫通孔  ２１０：補助器本体部  ２１２：一次燃焼室  ２１４：改質室  ２１６：二次燃焼室  ２１８：流路  ２２０：固定部  ２２２：隔壁  ２３４：混合ガス導入配管  ２３６：排ガス排出配管
【図１】
2016207270.tif 000003
【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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