(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基体管の表面に電池膜を形成した円筒型のセルチューブの内面及び外面のいずれか一方の面に燃料ガスを流通させると共に、当該セルチューブの内面及び外面のいずれか他方の面に酸化剤ガスを流通させることにより燃料ガスと酸化剤ガスとを電気化学的に反応させて電力を発生させる燃料電池において、
前記セルチューブの内面を流通するガスの排出口の大きさを絞ると共に、蛇腹状のベローズ部を有する金属製の絞り部材を備えた
ことを特徴とする燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料電池に関し、特に、そのセル構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の円筒型固体電解質燃料電池の一例の概略構成を図１４に示し、その要部の概略構成を図１５に示す。
【０００３】
図１４に示すように、ヘッダ１１０の内部は、仕切板１１０ａにより上下方向に区分けされ、上方が供給室１１０ｃとして構成され、下方が排出室１１０ｄとして構成されている。ヘッダ１１０の底板１１０ｂには、多孔質性の基体管の外周面に電池膜を形成された円筒型のセルチューブ１１１の上端側（一端側）が上記排出室１１０ｄと連通するようにして複数連結支持されており、当該セルチューブ１１１は、その下端側（他端側）が閉塞されている。これらセルチューブ１１１の内部には、案内管１１２が同軸をなしてそれぞれ挿入されており、当該案内管１１２は、その一端側（上端側）が上記供給室１１０ｃと連通するように上記ヘッダ１１０の仕切板１１０ａにそれぞれ連結支持されている。また、図１５に示すように、セルチューブ１１１の上端部には、筒状をなす集電キャップ１１３が嵌合しており、当該集電キャップ１１３は、セルチューブ１１１の電池膜と電気的に接続している。
【０００４】
このような構造をなす円筒型固体電解質燃料電池においては、ヘッダ１１０の供給室１１０ｃ内に水素やメタンなどのような燃料ガス１を供給すると共に、セルチューブ１１１の外周面に沿って酸素や空気などのような酸化剤ガス２を供給すると、燃料ガス１が各案内管１１４に対してバラツキのない流量で流入してセルチューブ１１１の内部へ供給され、セルチューブ１１１の内周面に沿って当該セルチューブ１１１の他端側から一端側へ向かって流通することにより、燃料ガス１と酸化剤ガス２とがセルチューブ１１１の前記電池膜で電気化学的に反応して電力を発生し、当該電力が前記集電キャップ１１３等を介して外部に取り出される。
【０００５】
このようにして発電に供された使用済みの燃料ガス１は、セルチューブ１１１の上端の前記案内管１１２との隙間からヘッダ１１０の排出室１１０ｄ内に送出された後、外部に排出される。一方、発電に供された使用済みの酸化剤ガス２は、図示しない排出管を介して外部に送出される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
前述したような従来の円筒型固体電解質燃料電池において、例えば、何らかの原因でセルチューブ１１１が損傷して燃料ガス１と酸化剤ガス２との隔壁としての機能を失ってしまうと、ヘッダ１１０の排出室１１０ｄ内の圧力がセルチューブ１１１の外側の圧力よりも高いため、排出室１１０ｄ内の燃料ガス１がセルチューブ１１１の上端側から内部に逆流入してセルチューブ１１１の外部へ流出してしまい、発電能力が大幅に低下してしまう場合があった。
【０００７】
このようなことから、本発明は、セルが損傷してしまっても、発電能力の低下を抑えることができる燃料電池を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前述した課題を解決するための、本発明による燃料電池は、基体管の表面に電池膜を形成した円筒型のセルチューブの内面及び外面のいずれか一方の面に燃料ガスを流通させると共に、当該セルチューブの内面及び外面のいずれか他方の面に酸化剤ガスを流通させることにより燃料ガスと酸化剤ガスとを電気化学的に反応させて電力を発生させる燃料電池において、前記セルチューブの内面を流通するガスの排出口の大きさを絞ると共に、蛇腹状のベローズ部を有する金属製の絞り部材を備えたことを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明による燃料電池の実施の形態を以下に説明するが、本発明はこれらの実施の形態に限定されるものではない。
【００１０】
［第一番目の参照例］
本発明による燃料電池の理解を容易にするための第一番目の参照例を図１，２を用いて説明する。図１は、円筒型固体電解質燃料電池の全体概略構成図、図２は、要部の抽出拡大図である。
【００１１】
図１に示すように、ヘッダ１０の内部は、仕切板１０ａにより上下方向に区分けされ、上方が供給室１０ｃとして構成され、下方が排出室１０ｄとして構成されている。ヘッダ１０の底板１０ｂには、多孔質性の基体管の外周面に電池膜を形成された円筒型の複数のセルチューブ１１の上端側（一端側）が上記排出室１０ｄと連通するようにしてそれぞれ連結支持されており、当該セルチューブ１１は、その下端側（他端側）が閉塞されている。これらセルチューブ１１の内部には、案内管１２が同軸をなしてそれぞれ挿入されており、当該案内管１２は、その一端側（上端側）が上記供給室１０ｃと連通するように上記ヘッダ１０の仕切板１０ａにそれぞれ連結支持されている。
【００１２】
図２に示すように、セルチューブ１１の上端部には、筒状をなす集電キャップ１３が嵌合しており、当該集電キャップ１３は、当該セルチューブ１３の内部に嵌合する接続円筒部１３ａと、当該接続円筒部１３ａの上端に形成された環状のフランジ部１３ｂと、当該フランジ部１３ａ上に上記接続円筒部１３ａと同軸をなして立設されて当該接続円筒部１３ａよりも大径をなす取付円筒部１３ｃとを備え、上記接続円筒部１３ａがセルチューブ１１の前記電池膜と電気的に接続されている。
【００１３】
前記集電キャップ１３のフランジ部１３ｂ上には、セラミックス繊維などのような通気性、耐熱性、可撓性を有する材料からなる筒状（試験管型）の逆流防止部材である多孔質体２０が集電キャップ１３と案内管１２との隙間（燃料ガス１の排出口）を覆うようにして前記取付円筒部１３ｃの内側に差し込まれて取り付けられている。
【００１４】
このような構造をなす円筒型固体電解質燃料電池においては、ヘッダ１０の供給室１０ｃ内に水素やメタンなどのような燃料ガス１を供給すると共に、セルチューブ１１の外面（他方の面）に沿って酸素や空気などのような酸化剤ガス２を供給すると、燃料ガス１が各案内管１４に対してバラツキのない流量で流入してセルチューブ１１の内部へ供給され、セルチューブ１１の内面（一方の面）に沿って当該セルチューブ１１の他端側から一端側へ向かって流通することにより、燃料ガス１と酸化剤ガス２とがセルチューブ１１の前記電池膜で電気化学的に反応して電力を発生し、当該電力が前記集電キャップ１３等を介して外部に取り出される。
【００１５】
このようにして発電に供された使用済みの燃料ガス１は、セルチューブ１１の上端の案内管１２との隙間の燃料ガス１の排出口から多孔質体２０を透過してヘッダ１０の排出室１０ｄ内に送出された後、外部に排出される。一方、発電に供された使用済みの酸化剤ガス２は、図示しない排出管を介して外部に送出される。
【００１６】
このようにして発電を行っている際に、例えば、何らかの原因でセルチューブ１１が損傷して燃料ガス１と酸化剤ガス２との隔壁としての機能を失ってしまっても、多孔質体２０が集電キャップ１３と案内管１２との隙間の燃料ガス１の排出口を覆うようにして配設されているので、ヘッダ１０の排出室１０ｄ内の圧力がセルチューブ１１の外側の圧力よりも高いものの、多孔質体２０が圧損抵抗となるため、排出室１０ｄ内の使用済みの燃料ガス１のセルチューブ１１内部への逆流入が抑制され、セルチューブ１１外部への流出が抑制される。
【００１７】
したがって、このような燃料電池によれば、セルチューブ１１が損傷してしまっても、発電能力の低下を抑えることができ、安定した発電を維持することができる。
【００１８】
また、多孔質体２０が可撓性を有するので、組み付けの際にセルチューブ１１の軸心に対して案内管１２の軸心が傾斜してしまっても、多孔質体２０の損傷を防止することができ、セルチューブ１１と案内管１２との軸心を一致させるように組み付け直すことが簡単にできる。
【００１９】
［第二番目の参照例］
本発明による燃料電池の理解を容易にするための第二番目の参照例を図３を用いて説明する。図３は、要部の概略構成図である。ただし、前述した第一番目の参照例の場合と同様な部分については、その説明を省略し、前述した第一番目の参照例と異なる部分についてだけ説明する。
【００２０】
図３に示すように、集電キャップ１３のフランジ部１３ｂ上には、セラミックス繊維などのような通気性および耐熱性を有する材料からなる筒状（試験管型）の逆流防止部材である多孔質体２１が集電キャップ１３と案内管１２との隙間の燃料ガス１の排出口を覆うように取付円筒部１３ｃの外側に差し込まれて取り付けられている。
【００２１】
すなわち、前述した第一番目の参照例では、多孔質体２０を集電キャップ１３の取付円筒部１３ｃの内側に差し込むようにして取り付けたが、本参照例では、多孔質体２１を集電キャップ１３の取付円筒部１３ｃの外側に差し込むようにして取り付けたのである。
【００２２】
このため、前述した第一番目の参照例の場合と同様に、例えば、何らかの原因でセルチューブ１１が損傷して燃料ガス１と酸化剤ガス２との隔壁としての機能を失ってしまっても、多孔質体２１が集電キャップ１３と案内管１２との隙間の燃料ガス１の排出口を覆うようにして配設されているので、ヘッダ１０の排出室１０ｄ内の圧力がセルチューブ１１の外側の圧力よりも高いものの、多孔質体２１が圧損抵抗となるため、排出室１０ｄ内の使用済みの燃料ガス１のセルチューブ１１内部への逆流入が抑制され、セルチューブ１１外部への流出が抑制される。
【００２３】
したがって、本参照例の燃料電池のセル構造によれば、前述した第一番目の参照例の場合と同様に、セルチューブ１１の損傷時の発電能力の低下の抑制やセルチューブ１１に対する案内管１２の組み付け直しの容易化を図ることができるのはもちろんのこと、集電キャップ１３の取付円筒部１３ｃの外側に多孔質体２１を差し込んで取り付けるようにしたので、集電キャップ１３の取付円筒部１３ｃの内側に多孔質体２０を差し込んで取り付けるようにした第一番目の参照例の場合よりも、多孔質体２１を簡単に取り付けることができ、第一番目の参照例の場合よりも組立作業性を向上させることができる。
【００２４】
［第三番目の参照例］
本発明による燃料電池の理解を容易にするための第三番目の参照例を図４を用いて説明する。図４は、要部の概略構成図である。ただし、前述した第一，二番目の参照例の場合と同様な部分については、その説明を省略し、前述した第一，二番目の参照例と異なる部分についてだけ説明する。
【００２５】
図４に示すように、集電キャップ１３の取付円筒部１３ｃの内部には、セラミックス繊維などのような通気性および耐熱性を有する材料からなる環状（円盤状）の逆流防止部材である多孔質体２２が集電キャップ１３と案内管１２との隙間の燃料ガス１の排出口を塞ぐように差し込まれており、当該多孔質体２２は、上記取付円筒部１３ｃの内周面に嵌合する下部押えリング１３ｄと上部押えリング１３ｅとで挾持されて当該集電キャップ１３に取り付けられている。
【００２６】
すなわち、前述した第一，二番目の参照例では、筒状（試験管型）をなす多孔質体２０，２１を集電キャップ１３の取付円筒部１３ｃに差し込んで取り付けるようにしたが、本参照例では、環状（円盤状）をなす多孔質体２２を集電キャップ１３の取付円筒部１３ｃの内周面に押えリング１３ｄ，１３ｅで挾持して取り付けるようにしたのである。
【００２７】
このため、前述した第一，二番目の参照例の場合と同様に、例えば、何らかの原因でセルチューブ１１が損傷して燃料ガス１と酸化剤ガス２との隔壁としての機能を失ってしまっても、多孔質体２２が集電キャップ１３と案内管１２との隙間の燃料ガス１の排出口を塞ぐようにして配設されているので、ヘッダ１０の排出室１０ｄ内の圧力がセルチューブ１１の外側の圧力よりも高いものの、多孔質体２２が圧損抵抗となるため、排出室１０ｄ内の使用済みの燃料ガス１のセルチューブ１１内部への逆流入が抑制され、セルチューブ１１外部への流出が抑制される。
【００２８】
したがって、本参照例によれば、前述した第一，二番目の参照例の場合と同様に、セルチューブ１１の損傷時の発電能力の低下の抑制やセルチューブ１１に対する案内管１２の組み付け直しの容易化を図ることができる。
【００２９】
［主な実施の形態］
本発明による燃料電池の主な実施の形態を図５を用いて説明する。図５は、要部の概略構成図である。ただし、前述した第一〜三番目の参照例の場合と同様な部分については、その説明を省略し、前述した第一〜三番目の参照例と異なる部分についてだけ説明する。
【００３０】
図５に示すように、集電キャップ１３のフランジ部１３ｂ上には、当該集電キャップ１３と前記案内管１２との隙間の燃料ガス１の排出口の大きさを絞る筒状をなす金属製の絞り部材２３が取付円筒部１３ｃの内側に差し込まれて取り付けられており、当該絞り部材２３は、上記取付円筒部１３ｃの内側に嵌合する円筒状の嵌合部２３ａと、当該嵌合部２３ａに連続すると共に可撓性を有するように蛇腹状に形成されたベローズ部２３ｂと、当該ベローズ部２３ｂに連続すると共に径方向内側を向くフランジ部２３ｃと、当該フランジ部２３ｃに連続すると共に案内管１２の外周面との間に所定の大きさの隙間を有するように当該案内管１２の外周面に近接する円筒状の絞り部２３ｄとを備えている。
【００３１】
すなわち、前述した第一〜三番目の参照例では、セラミックス繊維などのような材料からなる多孔質体２０，２１，２２を用いたが、本実施の形態では、金属製の絞り部材２３を用いるようにしたのである。
【００３２】
このような本実施の形態では、何らかの原因でセルチューブ１１が損傷して燃料ガス１と酸化剤ガス２との隔壁としての機能を失ってしまっても、絞り部材２３により、セルチューブ１１の上端と案内管１２との隙間の燃料ガス１の排出口が絞られているので、ヘッダ１０の排出室１０ｄ内の圧力がセルチューブ１１の外側の圧力よりも高いものの、当該絞り部材２３の絞り筒２３ｄが抵抗となるため、排出室１０ｄ内の使用済みの燃料ガス１のセルチューブ１１内部への逆流入が抑制され、セルチューブ１１外部への流出が抑制される。
【００３３】
したがって、本実施の形態によれば、前述した第一〜三番目の参照例の場合と同様に、セルチューブ１１が損傷してしまっても、発電能力の低下を抑えることができ、安定した発電を維持することができると共に、組み付けの際にセルチューブ１１の軸心に対して案内管１２の軸心が傾斜してしまっても、案内管１２の当該傾斜に対応して絞り部材２３のベローズ部２３ｂが撓むので、絞り部材２３の損傷を防止することができ、セルチューブ１１と案内管１２との軸心を一致させるように組み付け直すことが簡単にできる。
【００３４】
［第四番目の参照例］
本発明による燃料電池の理解を容易にするための第四番目の参照例を図６，７を用いて説明する。図６は、円筒型固体電解質燃料電池の概略構成図、図７は、要部の概略構成図である。ただし、前述した第一〜三番目の参照例及び主な実施の形態の場合と同様な部分については、その説明を省略し、前述した第一〜三番目の参照例及び主な実施の形態と異なる部分についてだけ説明する。
【００３５】
図６に示すように、供給ヘッダ１４の側板１４ａには、多孔質性の基体管の外周面に電池膜を形成された円筒型の複数のセルチューブ１６の一端側が当該供給ヘッダ１４の内部と連通するようにそれぞれ連結支持されている。これらセルチューブ１６の他端側は、排出ヘッダ１５の側板１５ａに当該排出ヘッダ１５の内部と連通するようにしてそれぞれ連結支持されている。
【００３６】
つまり、前述した第一〜三番目の参照例及び主な実施の形態は、セルチューブ１６の一端側から供給した燃料ガス１をセルチューブ１６の一端側から排出するようにした片端閉鎖タイプの円筒型固体電解質燃料電池であったが、本参照例は、セルチューブ１６の一端側から供給した燃料ガス１をセルチューブ１６の他端側から排出するようにした両端開放タイプの円筒型固体電解質燃料電池なのである。
【００３７】
図７に示すように、セルチューブ１６の他端部には、セラミックス繊維などのような通気性、耐熱性、可撓性を有する材料からなる筒状（試験管型）の逆流防止部材である多孔質体２４が嵌合している。
【００３８】
また、セルチューブ１６の一端部にも、上記多孔質体２４が嵌合しており、前述した第一〜三番目の参照例及び主な実施の形態の片端閉鎖タイプにおいて、案内管１２で行っていたセルチューブ１６への燃料ガス１の供給バラツキの抑制作用を両端開放タイプにおいても発現できるようにしている。
【００３９】
このような構造をなす円筒型固体電解質燃料電池においては、供給ヘッダ１４内に燃料ガス１を供給すると共に、セルチューブ１６の外面（他方の面）に沿って酸化剤ガス２を供給すると、燃料ガス１がセルチューブ１６の一端側から多孔質体２４を介してバラツキのない流量で流入し、セルチューブ１６の内面（一方の面）に沿って当該セルチューブ１６の一端側から他端側へ向かって流通することにより、燃料ガス１と酸化剤ガス２とがセルチューブ１６の前記電池膜で電気化学的に反応して電力を発生する。
【００４０】
このようにして発電に供された使用済みの燃料ガス１は、セルチューブ１６の他端側から多孔質体２４を透過して排出ヘッダ１５内に送出された後、外部に排出される。一方、発電に供された使用済みの酸化剤ガス２は、図示しない排出管を介して外部に送出される。
【００４１】
このようにして発電を行っている際に、例えば、何らかの原因でセルチューブ１６が損傷して燃料ガス１と酸化剤ガス２との隔壁としての機能を失ってしまっても、セルチューブ１６の他端側の燃料ガス１の排出口が多孔質体２４で覆われているので、排出ヘッダ１５内の圧力がセルチューブ１６の外側の圧力よりも高いものの、多孔質体２４が圧損抵抗となるため、排出ヘッダ１５内の使用済みの燃料ガス１のセルチューブ１６内部への逆流入が抑制され、セルチューブ１６外部への流出が抑制される。
【００４２】
したがって、このような燃料電池によれば、前述した第一〜三番目の参照例及び主な実施の形態の場合と同様に、セルチューブ１６が損傷してしまっても、発電能力の低下を抑えることができ、安定した発電を維持することができる。
【００４３】
［第五番目の参照例］
本発明による燃料電池の理解を容易にするための第五番目の参照例を図８を用いて説明する。図８は、要部の概略構成図である。ただし、前述した第四番目の参照例の場合と同様な部分については、その説明を省略し、前述した第四番目の参照例と異なる部分についてだけ説明する。
【００４４】
図８に示すように、セルチューブ１６の他端部には、セラミックス繊維などのような通気性、耐熱性、可撓性を有する材料からなる逆流防止部材である多孔質体２５が詰め込まれている。また、セルチューブ１６の一端部にも、上記多孔質体２５が詰め込まれている。
【００４５】
つまり、前述した第四番目の参照例では、筒状（試験管型）の多孔質体２４をセルチューブ１６の端部に嵌合するようにしたが、本参照例では、多孔質体２５をセルチューブ１６の端部に詰め込むようにしたのである。
【００４６】
このため、前述した第四番目の参照例の場合と同様に、何らかの原因でセルチューブ１６が損傷して燃料ガス１と酸化剤ガス２との隔壁としての機能を失ってしまっても、セルチューブ１６の他端側の燃料ガス１の排出口が多孔質体２５で閉塞されているので、排出ヘッダ１５内の圧力がセルチューブ１６の外側の圧力よりも高いものの、多孔質体２５が圧損抵抗となるため、排出ヘッダ１５内の使用済みの燃料ガス１のセルチューブ１６内部への逆流入が抑制され、セルチューブ１６外部への流出が抑制される。
【００４７】
したがって、本参照例によれば、前述した第四番目の参照例の場合と同様に、セルチューブ１６の損傷時の発電能力の低下の抑制を図ることができると共に、多孔質体２５をセルチューブ１６の端部に詰め込むだけで組み付けることができるので、前述した第四番目の参照例の場合よりも組み付け作業を簡単に行うことができる。
【００４８】
［第六番目の参照例］
本発明による燃料電池の理解を容易にするための第六番目の参照例を図９を用いて説明する。図９は、要部の概略構成図である。ただし、前述した第四，五番目の参照例の場合と同様な部分については、その説明を省略し、前述した第四，五番目の参照例と異なる部分についてだけ説明する。
【００４９】
図９に示すように、セルチューブ１６の他端部には、当該セルチューブ１６の他端側（燃料ガス１の排出口）の大きさを絞る筒状をなす金属製の絞り部材２６が嵌合しており、当該絞り部材２６は、当該セルチューブ１６の端部に嵌合する円筒状の嵌合部２６ａと、当該嵌合部２６ａに連続すると共に径方向内側を向くフランジ部２６ｃと、当該フランジ部２６ｃに連続すると共に上記嵌合部２６ａよりも小径をなして所定の径サイズをなす円筒状の絞り部２６ｄとを備えている。また、セルチューブ１６の一端部にも、上記絞り部材２６が嵌合している。
【００５０】
すなわち、前述した第四，五番目の参照例では、セラミックス繊維などのような材料からなる多孔質体２４，２５を用いたが、本参照例では、金属製の絞り部材２６を用いるようにしたのである。
【００５１】
このような本参照例では、何らかの原因でセルチューブ１６が損傷して燃料ガス１と酸化剤ガス２との隔壁としての機能を失ってしまっても、絞り部材２６により、セルチューブ１６の他端側の燃料ガス１の排出口が絞られているので、供給ヘッダ１４内の圧力がセルチューブ１６の外側の圧力よりも高いものの、当該絞り部材２６の絞り筒２６ｄが抵抗となるため、排出ヘッダ１５内の使用済みの燃料ガス１のセルチューブ１６内部への逆流入が抑制され、セルチューブ１６外部への流出が抑制される。
【００５２】
したがって、本参照例によれば、前述した第四，五番目の参照例の場合と同様に、セルチューブ１６が損傷してしまっても、発電能力の低下を抑えることができ、安定した発電を維持することができる。
【００５３】
［第七番目の参照例］
本発明による燃料電池の理解を容易にするための第七番目の参照例を図１０を用いて説明する。図１０は、要部の概略構成図である。ただし、前述した第四〜六番目の参照例の場合と同様な部分については、その説明を省略し、前述した第四〜六番目の参照例と異なる部分についてだけ説明する。
【００５４】
図１０に示すように、セルチューブ１６の他端部には、当該セルチューブ１６の他端側（燃料ガス１の排出口）の大きさを絞る筒状をなす金属製の絞り部材２７が嵌合しており、当該絞り部材２７は、当該セルチューブ１６の端部に嵌合する円筒状の嵌合部２７ａと、当該嵌合部２７ａに連続するオリフィス型の絞り部２７ｄとを備えている。また、セルチューブ１６の一端部にも、上記絞り部材２７が嵌合している。
【００５５】
すなわち、前述した第六番目の参照例では、円筒型の絞り部２６ｄを有する絞り部材２６を用いたが、本参照例では、オリフィス型の絞り部２７ｄを有する絞り部材２７を用いるようにしたのである。
【００５６】
このため、本参照例では、何らかの原因でセルチューブ１６が損傷して燃料ガス１と酸化剤ガス２との隔壁としての機能を失ってしまっても、前述した第六番目の参照例の場合と同様に、絞り部材２７により、セルチューブ１６の他端側の燃料ガス１の排出口が絞られているので、供給ヘッダ１４内の圧力がセルチューブ１６の外側の圧力よりも高いものの、当該絞り部材２７の絞り筒２７ｄが抵抗となるため、排出ヘッダ１５内の使用済みの燃料ガス１のセルチューブ１６内部への逆流入が抑制され、セルチューブ１６外部への流出が抑制される。
【００５７】
したがって、本参照例によれば、前述した第四〜六番目の参照例の場合と同様に、セルチューブ１６が損傷してしまっても、発電能力の低下を抑えることができ、安定した発電を維持することができる。
【００５８】
［第八番目の参照例］
本発明による燃料電池の理解を容易にするための第八番目の参照例を図１１を用いて説明する。図１１は、要部の概略構成図である。ただし、前述した第四〜七番目の参照例の場合と同様な部分については、その説明を省略し、前述した第四〜七番目の参照例と異なる部分についてだけ説明する。
【００５９】
図１１に示すように、一端側を開放されて他端側を閉塞された多孔質性の基体管１１ａの表面を電池膜１１ｂで覆ったセルチューブ１１は、その閉塞された他端面に、所定の径サイズの孔１１ｃが形成されている。上記セルチューブ１１は、一端側が供給ヘッダ１４の内部と連通するように当該供給ヘッダ１４の側板１４ａに連結支持され、他端側が排出ヘッダ１５の内部と連通するように当該排出ヘッダ１５の側板１５ａに連結支持されている。上記セルチューブ１１の一端側には、前述した第四〜七番目の参照例で用いた多孔質体２４，２５や絞り部材２６，２７のうちのいずれかが設けられている。
【００６０】
すなわち、本参照例で用いたセルチューブ１１は、前述した第一〜三番目の参照例及び主な実施の形態で用いた片端閉塞タイプのセルチューブ１１の閉塞された端部に所定の径サイズの孔１１ｃを開けたものなのである。
【００６１】
このため、本参照例では、何らかの原因でセルチューブ１１が損傷して燃料ガス１と酸化剤ガス２との隔壁としての機能を失ってしまっても、セルチューブ１１の他端側の燃料ガス１の排出口が所定の径サイズの孔１１ｃとなっているので、供給ヘッダ１４内の圧力がセルチューブ１１の外側の圧力よりも高いものの、上記孔１１ｃが圧損抵抗となるため、排出ヘッダ１５内の使用済みの燃料ガス１のセルチューブ１１内部への逆流入が抑制され、セルチューブ１１外部への流出が抑制される。
【００６２】
したがって、本参照例によれば、前述した第四〜七番目の参照例の場合と同様に、セルチューブ１１の損傷時の発電能力の低下の抑制を図ることができると共に、片端閉鎖タイプのセルチューブ１１に孔１１ｃを形成するだけで済むので、前述した第四〜七番目の参照例の場合よりも、製作にかかる手間およびコストの低減を図ることができる。
【００６３】
［第九番目の参照例］
本発明による燃料電池の理解を容易にするための第九番目の参照例を図１２を用いて説明する。図１２は、要部の概略構成図である。ただし、前述した第四〜八番目の参照例の場合と同様な部分については、その説明を省略し、前述した第四〜八番目の参照例と異なる部分についてだけ説明する。
【００６４】
図１２に示すように、セルチューブ１７は、一端側を開放されて他端側を閉塞された多孔質性の基体管１７ａの他端面のみを露出させるように当該基体管１７ａの外周面側だけが電池膜１１ｂで覆われている。上記セルチューブ１７は、一端側が供給ヘッダ１４の内部と連通するように当該供給ヘッダ１４の側板１４ａに連結支持され、他端側が排出ヘッダ１５の内部と連通するように当該排出ヘッダ１５の側板１５ａに連結支持されている。上記セルチューブ１１の一端側には、前述した第四〜七番目の参照例で用いた多孔質体２４，２５や絞り部材２６，２７のうちのいずれかが設けられている。
【００６５】
すなわち、前述した第八番目の参照例では、前述した第一〜三番目の参照例及び主な実施の形態で用いた片端閉塞タイプのセルチューブ１１の閉塞された端部に所定の径サイズの孔１１ｃを開けることにより、燃料ガス１の流通を可能にしながら圧損抵抗を生じさせるようにしたが、本参照例では、片端閉塞タイプの多孔質性の基体管１７ａの閉塞された端部を電池膜１７ｂで覆うことなく露出させたセルチューブ１７を用いることにより、基体管１７ａの閉塞された端部での燃料ガス１の流通を可能にしながら圧損抵抗を生じさせるようにしたのである。
【００６６】
このため、本参照例では、何らかの原因でセルチューブ１７が損傷して燃料ガス１と酸化剤ガス２との隔壁としての機能を失ってしまっても、セルチューブ１７の他端側の燃料ガス１の排出口が多孔質体で覆われている状態なので、排出ヘッダ１５内の使用済みの燃料ガス１のセルチューブ１７内部への逆流入が抑制され、セルチューブ１７外部への流出が抑制される。
【００６７】
したがって、本参照例によれば、前述した第四〜八番目の参照例の場合と同様に、セルチューブ１７の損傷時の発電能力の低下の抑制を図ることができると共に、基体管１７ａの表面に形成する電池膜１７ｂの面積を少なくするだけで実現可能となるので、前述した第四〜七番目の参照例の場合よりも、製作にかかる手間およびコストの低減を図ることができる。
【００６８】
［他の参照例及び実施の形態］
なお、前述した各参照例及び実施の形態では、セルチューブ１１，１６，１７の内面に燃料ガス１を流通させ、セルチューブ１１，１６，１７の外面に酸化剤ガス２を流通させるようにした円筒型固体電解質燃料電池に適用した場合について説明したが、本発明は、これに限らず、セルチューブ１１，１６，１７の内面に酸化剤ガス２を流通させ、セルチューブ１１，１６，１７の外面に燃料ガス１を流通させるようにした円筒型固体電解質燃料電池の場合（例えば図１３参照）であっても、前述した参照例及び実施の形態の場合と同様にして適用することができる。
【００６９】
【発明の効果】
本発明による燃料電池は、基体管の表面に電池膜を形成した円筒型のセルチューブの内面及び外面のいずれか一方の面に燃料ガスを流通させると共に、当該セルチューブの内面及び外面のいずれか他方の面に酸化剤ガスを流通させることにより燃料ガスと酸化剤ガスとを電気化学的に反応させて電力を発生させる燃料電池において、前記セルチューブの内面を流通するガスの排出口の大きさを絞ると共に、蛇腹状のベローズ部を有する金属製の絞り部材を備えたことから、何らかの原因でセルチューブが損傷して燃料ガスと酸化剤ガスとの隔壁としての機能を失ってしまっても、排出口から排出された使用済みの上記ガスのセルチューブ内への逆流入を抑制することができるので、発電能力の低下を抑えることができ、安定した発電を維持することが確実にできると共に、燃料電池の運転時や組み付けの際の損傷の防止を確実に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明による燃料電池の理解を容易にするための第一番目の参照例の全体概略構成図である。
【図２】  図１の要部の抽出拡大図である。
【図３】  本発明による燃料電池の理解を容易にするための第二番目の参照例の要部の抽出拡大図である。
【図４】  本発明による燃料電池の理解を容易にするための第三番目の参照例の要部の抽出拡大図である。
【図５】  本発明による燃料電池の主な実施の形態の要部の抽出拡大図である。
【図６】  本発明による燃料電池の理解を容易にするための第四番目の参照例の全体概略構成図である。
【図７】  図６の要部の抽出拡大図である。
【図８】  本発明による燃料電池の理解を容易にするための第五番目の参照例の要部の抽出拡大図である。
【図９】  本発明による燃料電池の理解を容易にするための第六番目の参照例の要部の抽出拡大図である。
【図１０】  本発明による燃料電池の理解を容易にするための第七番目の参照例の要部の抽出拡大図である。
【図１１】  本発明による燃料電池の理解を容易にするための第八番目の参照例の要部の抽出拡大図である。
【図１２】  本発明による燃料電池の理解を容易にするための第九番目の参照例の要部の抽出拡大図である。
【図１３】  本発明による燃料電池の他の参照例及び実施の形態の要部の抽出拡大図である。
【図１４】  従来の円筒型固体電解質燃料電池の一例の全体概略構成図である。
【図１５】  図１４の要部の抽出拡大図である。
【符号の説明】
１  燃料ガス
２  空気
１０  ヘッダ
１０ａ  仕切板
１０ｂ  底板
１０ｃ  供給室
１０ｄ  排出室
１１  セルチューブ
１１ａ  基体管
１１ｂ  電池膜
１１ｃ  孔
１２  案内管
１３  集電キャップ
１３ａ  接続円筒部
１３ｂ  フランジ部
１３ｃ  取付円筒部
１３ｄ  下部押えリング
１３ｅ  上部押えリング
１４  供給ヘッダ
１５  排出ヘッダ
１６  セルチューブ
１７  セルチューブ
１７ａ  基体管
１７ｂ  電池膜
２０〜２２，２４，２５  多孔質体
２３，２６，２７  絞り部材
２３ａ，２６ａ，２７ａ  嵌合部
２３ｂ  ベローズ部
２３ｃ，２６ｃ  フランジ部
２３ｄ，２６ｄ，２７ｄ  絞り部
【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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