固体電解質型燃料電池式発電炉
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は固体電解質型燃料電池を使用した発電炉に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】固体電解質型燃料電池は、イットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）やカルシア安定化ジルコニア（ＣＳＺ）などの固体電解質を挟んで、例えばペロブスカイト型ランタン系複合化合物からなる空気電極とニッケルなどを主体とする燃料電極とを設け、この各電極に臨ませて流される空気と燃料ガスとを固体電解質を介して電気化学的に反応させることにより起電力を得るものである。この種の燃料電池では、燃料ガス流路と空気流路とを気密状態に分離する必要があるので、従来では、例えば固体電解質を筒状に形成し、その内外面に前記各電極を設けた筒状の単セルによって電力を得るようにしたものが知られている。この場合、単セルで得られる電力が少ないので、１または２以上の単セルを有する筒状のスタックをケーシング内に複数配置し、これらを電気的に直列あるいは並列、または直並列に接続して電力を得るようにした発電炉が一般的である。
【０００３】図６は複数のスタックを収納した発電炉の断面図である。図中１は発電炉の外面を形成するケーシングであり、このケーシング１にはその内部に燃料ガス仕切板２と空気仕切板３とが取り付けられており、ケーシング１内はこれらによって上下に３つの部屋、すなわち第１燃料ガス室４、第２燃料ガス室５および空気室６に分けられている。そして第１燃料ガス室４には発電用の燃料ガスを供給する燃料ガス供給孔４ａが設けられ、第２燃料ガス室５には使用済みの燃料ガスを排出する燃料ガス排出孔５ａが設けられている。また空気室６には発電用の空気を供給する空気供給孔６ａと使用済みの空気を排出する空気排出孔６ｂが設けられている。
【０００４】また、図中７は空気室６内に上下方向に位置決めされているスタックであり、このスタック７は円筒状の固体電解質の外面側に空気電極、内面側に燃料電極を形成した円筒状の単セル８と、この単セル８の上端側に設けられた絶縁性の案内部９とから構成されており、全体として上部が開口し、下部が閉塞した筒状をなしている。このスタック７はその上部の開口端側案内部９が空気仕切板３を貫通して第２燃料ガス室５側に臨んだ状態でこの空気仕切板３に支持され、その下部の閉塞端側が熱膨張吸収用にケーシング１の空気室６を形成する底板１ａから一定距離離間した状態で位置決めされている。そして、このスタック７内には燃料ガス仕切板２を貫通して下方に延びる燃料ガス導入管１０がその閉塞端近傍まで差し込まれており、単セル８の燃料電極に臨んだこの燃料ガス導入管１０とスタック７との間に燃料ガス流路１１が形成されているとともに、単セル８の空気電極に臨んだこのスタック７の外周面近傍に空気流路１２が形成されている。
【０００５】さらに、スタック７の電力の取り出し用に、空気仕切板３の第２燃料ガス室５側には各単セル８の燃料電極側に導通する第１リード１３が取り付けられ、スタック７の下方の空気室６内には各単セル８の空気電極に導通する第２リード１４が配設されており、各スタック７はこれらの第１および第２リード１３，１４により互いに電気的に並列状態に接続されている。
【０００６】そして燃料ガス供給孔４ａから第１燃料ガス室４内に供給された燃料ガスが燃料ガス導入管１０を介してスタック７内の燃料ガス流路１１に導入され、空気供給孔６ａから空気室６内に供給された空気がスタック７外方の空気流路１２に導入されると、単セル８中の固体電解質を介して空気中の酸素と燃料ガスとが電気化学的に反応して、この単セル８に起電力を発生させ、第１および第２リード１３，１４を介して複数のスタック７から所望の電力が取り出される。そして、使用済みの燃料ガスは第２燃料ガス室５に集められた後、その燃料ガス排出孔５ａを介して外部に排出され、使用済みの空気は空気室６の空気排出孔６ｂを介して外部に排出される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記発電炉においては固体電解質を介した電気化学的反応が約１０００℃の高温下で行われ、空気室６内は高温の酸化雰囲気となるため、空気室６内に配設される第２リード１４は容易に酸化されて腐食し、その寿命が短く、この発電炉から安定して電力が取り出せないという不都合があった。このため、図７で示されるように、各スタック７の閉塞端側を空気室６から別室１５内に突出させ、この第２リード１４を空気室６外に配設することも考えられる。しかしこの場合でも、空気室６の底板１ａとスタック７間にはこのスタック７の熱膨張逃し用に隙間１６が必要であり、この隙間１６から別室１５内に空気が漏れ込み、第２リード１４が高温酸化により腐食してしまうという不都合がある。
【０００８】また、図８で示されるように、スタック７の単セル８を、円筒状の固体電解質８ａと、その内側に配設される空気電極８ｂと、その外側に配設される燃料電極８ｃと、空気電極８ｂに導通し、外方に突出されるインタコネクタ８ｄとから構成し、前後方向に隣接するスタック７の単セル８の互いのインタコネクタ８ｄと燃料電極８ｃとをリードとなる導電性フェルト１７で接続し、左右方向に隣接するスタック７の単セル８の互いの燃料電極８ｃ同士を同じくリードとなる導電性フェルト１７で接続した発電炉の場合、スタック７の外方に燃料ガスを流せば、リードである導電性フェルト１７が高温酸化雰囲気にさらされることはなく、上記のようなリードの高温酸化による腐食は生じない。
【０００９】しかしこのような発電炉においては、リードとなる導電性フェルト１７を単セル８の外方に設ける必要が生じて発電炉の大型化を招き、その体積当たりの出力密度の低下を招いてしまうという不都合を生じる。また、導電性フェルト１７はニッケル等から構成されるが、比較的抵抗が大きいとともに、高温下での焼結等によりその性質が変化してしまうという不都合もある。
【００１０】この発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、電力取り出し用のリードが高温酸化雰囲気にさらされることがないとともに、その出力密度の低下等を招くこともない固体電解質型燃料電池式発電炉を提供することを目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】この発明は、上記目的を達成するために、固体電解質を挟んだ内周側に内周面に露出させた燃料電極が設けられるとともに、外周側に外周面に露出させた空気電極が設けられた円筒状の単セルを有する複数のセルスタックからなる固体電解質型燃料電池式発電炉において、前記セルスタックからの電力取り出し用の一対のリードのうちの一方がこのセルスタックの一端側で前記空気電極に接続して設けられ、かつ前記リードのうちの他方が、前記セルスタックの閉塞された他端部側で前記燃料電極に接続されるとともに、そのセルスタックの内部を通って前記一端部側に引き出され、さらに前記セルスタックが前記一端部で固定されていることを特徴とするものである。
【００１２】またこの発明では、前記他端部側で閉塞されたセルスタック内に導電性材料からなる燃料ガス導入管を挿入し、かつその内端が前記スタックの閉塞部側で前記燃料電極に接続されて前記他方のリードを兼ねる構造とすることもできる。
【００１３】
【作用】この発明のセルスタックは全体として円筒状をなしており、その内部に燃料ガスを導入する関係上、その一端部は必ず開口しており、他端部は閉塞されている。いっぽう、セルスタックの１つの単セルまたはその長手方向に互いに直列に接続された２以上の単セルから電力を取り出す場合、セルスタックの一端部側外面における空気電極と他端部側内面における燃料電極とに一対のリード接続すればよい。この場合、セルスタックの一端部側外面に接続される一方のリードは、燃料ガス室側に配設することができるとともに、セルスタックの他端部側内面に接続される他方のリードは燃料外が流されるセルスタック内に配設できるため、一対のリードは両方とも高温腐食の心配のない高温還元雰囲気中に配設される。
【００１４】また、スタックの他端側が閉塞され、その内部に燃料ガス導入管が挿入されている発電炉の場合には、この燃料ガス導入管を導電性材料から構成するとともに、その先端部をスタックの他端側閉塞部内面に接続するようにすれば、この燃料ガス導入管にリードとしての役割を兼ねさせることができる。
【００１５】
【実施例】つぎにこの発明の実施例を図面を参照して説明する。図１はこの発明の一実施例である固体電解質型燃料電池式発電炉の断面図であり、この発電炉の基本的構成は図６に示す発電炉と同一である。
【００１６】すなわち、この発電炉では、単セル８が形成された複数のスタック７がその上部の案内部９側を空気仕切板３に貫通させて支持され、その下部の閉塞端側をケーシング１の底板１ａから熱膨張吸収用に一定距離離間させた状態で空気室６内に位置決めされている。そして、その上端部側が燃料ガス仕切板２を貫通して第１燃料ガス室４に開口した燃料ガス導入管１０が第２燃料ガス室５を通ってスタック７内に挿入され、この燃料ガス導入管１０とスタック７との間に燃料ガス流路１２が形成されているとともに、空気室６内のスタック７の外周部近傍には空気流路１１が形成されている。なお、第１燃料ガス室４には燃料ガス供給孔４ａ、第２燃料ガス室５には燃料ガス排出孔５ａ、空気室６には空気供給孔６ａおよび空気排出孔６ｂがそれぞれ設けられている。
【００１７】図２はスタック７等の縦断面を示しており、単セル８が円筒状の固体電解質８ａと、固体電解質８ａの外面側に形成される円筒状の空気電極８ｂと、固体電解質８ａの内面側に形成される円筒状の燃料電極８ｃとから構成されていることが示されている。
【００１８】さて、この実施例では空気仕切板３の第２燃料ガス室５側に例えばニッケルから構成される導電性の第１リード２０が取り付けられ、この第１リード２０の連結部２０ａが案内部９中を通って各スタック７の上端部側外面に配設される単セル８の空気電極８ｂに接続されているとともに、第１燃料ガス室４内には同様に例えばニッケルから構成される導電性の第２リード２１が配設され、この第２リード２１の連結部２１ａが燃料ガス導入管１０内を通ってスタック７の内方に挿入されて、各スタック７の下端側内面に配設される単セル８の燃料電極８ｃに接続されている。したがって、発電炉に複数設けられたスタック７の各単セル８はこの第１および第２リード２０，２１により互いに並列に接続され、この第１および第２リード２０，２１を介して電力が取り出されるようになる。なお、燃料ガス導入管１０は絶縁性の材料から構成されている。
【００１９】上述した構造では、第１リード２０は第２燃料ガス室５内および案内部９中に配設され空気と接触することがないとともに、第２リード２１は第１燃料ガス室４および燃料ガス導入管１０を介してスタック７内に配設されていて空気と接触することはない。したがって、発電炉内が高温となっても、第１および第２リード２０，２１は水素ガス等が多く含まれる高温還元雰囲気中にあり、高温酸化雰囲気中にないため容易に高温腐食することはなく、この第１および第２リード２０，２１の寿命を長く維持させることができる。
【００２０】また、特に第２リード２１はスタック７の外方でなくその内方に配設されているため、発電炉は大型化せず、その体積当りの出力密度の向上を図ることができる。さらに、第１および第２リード２０，２１はニッケル材をそのまま使用できるため、導電性フェルトのように焼結してその性質が変化したり、抵抗が大きくなったりすることはない。
【００２１】なお、上記実施例ではスタック７に１つの単セル８を有する場合について説明したが、図３で示されるように、複数の単セル８がスタック７の長手方向にインタコネクタ２２を介して直列に接続されている発電炉においても同様に機能させることができる。すなわち、スタック７の上端にある単セル８の外面側の空気電極と第１リード２０とを接続し、スタック７の下端にある単セル８の内面側の燃料電極と第２リード２１を接続すれば、同様の効果を得ることができる。
【００２２】また、図４で示されるようにスタック７の一端部が閉塞されず、解放された発電炉についても、第２リード２１の一端をスタック７の下端にある単セル８の内面側の燃料電極に接続すれば同様の効果を得ることができる。
【００２３】 図５はこの発明の他の実施例である固体電解質型燃料電池式発電炉の断面図である。この発電炉では燃料ガス導入管１０を導電性材料から構成し、この燃料ガス導入管１０の内端をスタック７の下端側の閉塞部内面の燃料電極８ｃに接続して、この燃料ガス導入管１０に第２リード２１の連絡部２１ａとしての機能を持たせるとともに、第２リード２１の主要部を燃料ガス仕切板２上に配置している。この場合、燃料ガス導入管１０のセルスタック７との接続部近傍には燃料ガスを燃料ガス流路１１側に放出する開口１０ａが形成されている。なお、他の構成は前の実施例の場合と同一である。
【００２４】上述した構造では、第１リード２０とともに、第２リード２１の主要部、およびその連結部２１ａの機能を果たす燃料ガス導入管１０は高温還元雰囲気中にあるため、酸化されて腐食することはなく、長くその寿命を保つことができる。また、この実施例では燃料ガス導入管１０に第２リード２１の連結部２１ａとしての機能を持たせているため、スタック７内の構造が簡単となり、発電炉の小型化および低コスト化を図ることができる。なお、スタック７は図３で示される複数の単セル８を有するものであってもよいことは勿論である。
【００２５】
【発明の効果】以上の説明から明らかなようにこの発明によれば、電流を外部に取り出すための１対のリードのそれぞれを、円筒状のスタックの内部を利用してその一端部側に引き出した状態に配置できるため、それらのリードを高温酸化雰囲気もしくは高温雰囲気を避けて配置することが可能になり、その結果、リードの長寿命化を図ることができる。また、一対のリードの一方をスタックの一端部側、他方をスタックの内方に配設するようにしているため、導電性フェルトを用いた従来の発電炉のように、リードがスタックの外方に大きく突出することはなく、その分、発電炉の小型化を図ることができて、単位体積当たりの発電炉の出力密度の向上を図ることができる。
【００２６】また、他端部が閉塞されたスタックの場合、内部に配置される燃料ガス導入管にリードを兼ねさせれば、その分発電炉の小型化、低コスト化を図ることができ。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施例である固体電解質型燃料電池式発電炉の断面図である。
【図２】スタック等の縦断面図である。
【図３】他のスタック等の縦断面図である。
【図４】他のスタック等の部分的縦断面図である。
【図５】この発明の他の実施例である固体電解質型燃料電池式発電炉の断面図である。
【図６】従来の固体電解質型燃料電池式発電炉の断面図である。
【図７】従来の固体電解質型燃料電池式発電炉の下部を一部変更した場合の変更部の断面図である。
【図８】他の従来の固体電解質型燃料電池式発電炉内の単セルの接続状態を示す図である。
【符号の説明】
７…スタック、 ８…単セル、 ８ａ…固体電解質、 ８ｂ…空気電極（電極）、 ８ｃ…燃料電極（電極）、 ２０…第１リード、 ２０ａ…連結部（リード）、 ２１…第２リード、 ２１ｂ…連結部（リード）。
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は固体電解質型燃料電池を使用した発電炉に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】固体電解質型燃料電池は、イットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）やカルシア安定化ジルコニア（ＣＳＺ）などの固体電解質を挟んで、例えばペロブスカイト型ランタン系複合化合物からなる空気電極とニッケルなどを主体とする燃料電極とを設け、この各電極に臨ませて流される空気と燃料ガスとを固体電解質を介して電気化学的に反応させることにより起電力を得るものである。この種の燃料電池では、燃料ガス流路と空気流路とを気密状態に分離する必要があるので、従来では、例えば固体電解質を筒状に形成し、その内外面に前記各電極を設けた筒状の単セルによって電力を得るようにしたものが知られている。この場合、単セルで得られる電力が少ないので、１または２以上の単セルを有する筒状のスタックをケーシング内に複数配置し、これらを電気的に直列あるいは並列、または直並列に接続して電力を得るようにした発電炉が一般的である。
【０００３】図６は複数のスタックを収納した発電炉の断面図である。図中１は発電炉の外面を形成するケーシングであり、このケーシング１にはその内部に燃料ガス仕切板２と空気仕切板３とが取り付けられており、ケーシング１内はこれらによって上下に３つの部屋、すなわち第１燃料ガス室４、第２燃料ガス室５および空気室６に分けられている。そして第１燃料ガス室４には発電用の燃料ガスを供給する燃料ガス供給孔４ａが設けられ、第２燃料ガス室５には使用済みの燃料ガスを排出する燃料ガス排出孔５ａが設けられている。また空気室６には発電用の空気を供給する空気供給孔６ａと使用済みの空気を排出する空気排出孔６ｂが設けられている。
【０００４】また、図中７は空気室６内に上下方向に位置決めされているスタックであり、このスタック７は円筒状の固体電解質の外面側に空気電極、内面側に燃料電極を形成した円筒状の単セル８と、この単セル８の上端側に設けられた絶縁性の案内部９とから構成されており、全体として上部が開口し、下部が閉塞した筒状をなしている。このスタック７はその上部の開口端側案内部９が空気仕切板３を貫通して第２燃料ガス室５側に臨んだ状態でこの空気仕切板３に支持され、その下部の閉塞端側が熱膨張吸収用にケーシング１の空気室６を形成する底板１ａから一定距離離間した状態で位置決めされている。そして、このスタック７内には燃料ガス仕切板２を貫通して下方に延びる燃料ガス導入管１０がその閉塞端近傍まで差し込まれており、単セル８の燃料電極に臨んだこの燃料ガス導入管１０とスタック７との間に燃料ガス流路１１が形成されているとともに、単セル８の空気電極に臨んだこのスタック７の外周面近傍に空気流路１２が形成されている。
【０００５】さらに、スタック７の電力の取り出し用に、空気仕切板３の第２燃料ガス室５側には各単セル８の燃料電極側に導通する第１リード１３が取り付けられ、スタック７の下方の空気室６内には各単セル８の空気電極に導通する第２リード１４が配設されており、各スタック７はこれらの第１および第２リード１３，１４により互いに電気的に並列状態に接続されている。
【０００６】そして燃料ガス供給孔４ａから第１燃料ガス室４内に供給された燃料ガスが燃料ガス導入管１０を介してスタック７内の燃料ガス流路１１に導入され、空気供給孔６ａから空気室６内に供給された空気がスタック７外方の空気流路１２に導入されると、単セル８中の固体電解質を介して空気中の酸素と燃料ガスとが電気化学的に反応して、この単セル８に起電力を発生させ、第１および第２リード１３，１４を介して複数のスタック７から所望の電力が取り出される。そして、使用済みの燃料ガスは第２燃料ガス室５に集められた後、その燃料ガス排出孔５ａを介して外部に排出され、使用済みの空気は空気室６の空気排出孔６ｂを介して外部に排出される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記発電炉においては固体電解質を介した電気化学的反応が約１０００℃の高温下で行われ、空気室６内は高温の酸化雰囲気となるため、空気室６内に配設される第２リード１４は容易に酸化されて腐食し、その寿命が短く、この発電炉から安定して電力が取り出せないという不都合があった。このため、図７で示されるように、各スタック７の閉塞端側を空気室６から別室１５内に突出させ、この第２リード１４を空気室６外に配設することも考えられる。しかしこの場合でも、空気室６の底板１ａとスタック７間にはこのスタック７の熱膨張逃し用に隙間１６が必要であり、この隙間１６から別室１５内に空気が漏れ込み、第２リード１４が高温酸化により腐食してしまうという不都合がある。
【０００８】また、図８で示されるように、スタック７の単セル８を、円筒状の固体電解質８ａと、その内側に配設される空気電極８ｂと、その外側に配設される燃料電極８ｃと、空気電極８ｂに導通し、外方に突出されるインタコネクタ８ｄとから構成し、前後方向に隣接するスタック７の単セル８の互いのインタコネクタ８ｄと燃料電極８ｃとをリードとなる導電性フェルト１７で接続し、左右方向に隣接するスタック７の単セル８の互いの燃料電極８ｃ同士を同じくリードとなる導電性フェルト１７で接続した発電炉の場合、スタック７の外方に燃料ガスを流せば、リードである導電性フェルト１７が高温酸化雰囲気にさらされることはなく、上記のようなリードの高温酸化による腐食は生じない。
【０００９】しかしこのような発電炉においては、リードとなる導電性フェルト１７を単セル８の外方に設ける必要が生じて発電炉の大型化を招き、その体積当たりの出力密度の低下を招いてしまうという不都合を生じる。また、導電性フェルト１７はニッケル等から構成されるが、比較的抵抗が大きいとともに、高温下での焼結等によりその性質が変化してしまうという不都合もある。
【００１０】この発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、電力取り出し用のリードが高温酸化雰囲気にさらされることがないとともに、その出力密度の低下等を招くこともない固体電解質型燃料電池式発電炉を提供することを目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】この発明は、上記目的を達成するために、固体電解質を挟んだ内周側に内周面に露出させた燃料電極が設けられるとともに、外周側に外周面に露出させた空気電極が設けられた円筒状の単セルを有する複数のセルスタックからなる固体電解質型燃料電池式発電炉において、前記セルスタックからの電力取り出し用の一対のリードのうちの一方がこのセルスタックの一端側で前記空気電極に接続して設けられ、かつ前記リードのうちの他方が、前記セルスタックの閉塞された他端部側で前記燃料電極に接続されるとともに、そのセルスタックの内部を通って前記一端部側に引き出され、さらに前記セルスタックが前記一端部で固定されていることを特徴とするものである。
【００１２】またこの発明では、前記他端部側で閉塞されたセルスタック内に導電性材料からなる燃料ガス導入管を挿入し、かつその内端が前記スタックの閉塞部側で前記燃料電極に接続されて前記他方のリードを兼ねる構造とすることもできる。
【００１３】
【作用】この発明のセルスタックは全体として円筒状をなしており、その内部に燃料ガスを導入する関係上、その一端部は必ず開口しており、他端部は閉塞されている。いっぽう、セルスタックの１つの単セルまたはその長手方向に互いに直列に接続された２以上の単セルから電力を取り出す場合、セルスタックの一端部側外面における空気電極と他端部側内面における燃料電極とに一対のリード接続すればよい。この場合、セルスタックの一端部側外面に接続される一方のリードは、燃料ガス室側に配設することができるとともに、セルスタックの他端部側内面に接続される他方のリードは燃料外が流されるセルスタック内に配設できるため、一対のリードは両方とも高温腐食の心配のない高温還元雰囲気中に配設される。
【００１４】また、スタックの他端側が閉塞され、その内部に燃料ガス導入管が挿入されている発電炉の場合には、この燃料ガス導入管を導電性材料から構成するとともに、その先端部をスタックの他端側閉塞部内面に接続するようにすれば、この燃料ガス導入管にリードとしての役割を兼ねさせることができる。
【００１５】
【実施例】つぎにこの発明の実施例を図面を参照して説明する。図１はこの発明の一実施例である固体電解質型燃料電池式発電炉の断面図であり、この発電炉の基本的構成は図６に示す発電炉と同一である。
【００１６】すなわち、この発電炉では、単セル８が形成された複数のスタック７がその上部の案内部９側を空気仕切板３に貫通させて支持され、その下部の閉塞端側をケーシング１の底板１ａから熱膨張吸収用に一定距離離間させた状態で空気室６内に位置決めされている。そして、その上端部側が燃料ガス仕切板２を貫通して第１燃料ガス室４に開口した燃料ガス導入管１０が第２燃料ガス室５を通ってスタック７内に挿入され、この燃料ガス導入管１０とスタック７との間に燃料ガス流路１２が形成されているとともに、空気室６内のスタック７の外周部近傍には空気流路１１が形成されている。なお、第１燃料ガス室４には燃料ガス供給孔４ａ、第２燃料ガス室５には燃料ガス排出孔５ａ、空気室６には空気供給孔６ａおよび空気排出孔６ｂがそれぞれ設けられている。
【００１７】図２はスタック７等の縦断面を示しており、単セル８が円筒状の固体電解質８ａと、固体電解質８ａの外面側に形成される円筒状の空気電極８ｂと、固体電解質８ａの内面側に形成される円筒状の燃料電極８ｃとから構成されていることが示されている。
【００１８】さて、この実施例では空気仕切板３の第２燃料ガス室５側に例えばニッケルから構成される導電性の第１リード２０が取り付けられ、この第１リード２０の連結部２０ａが案内部９中を通って各スタック７の上端部側外面に配設される単セル８の空気電極８ｂに接続されているとともに、第１燃料ガス室４内には同様に例えばニッケルから構成される導電性の第２リード２１が配設され、この第２リード２１の連結部２１ａが燃料ガス導入管１０内を通ってスタック７の内方に挿入されて、各スタック７の下端側内面に配設される単セル８の燃料電極８ｃに接続されている。したがって、発電炉に複数設けられたスタック７の各単セル８はこの第１および第２リード２０，２１により互いに並列に接続され、この第１および第２リード２０，２１を介して電力が取り出されるようになる。なお、燃料ガス導入管１０は絶縁性の材料から構成されている。
【００１９】上述した構造では、第１リード２０は第２燃料ガス室５内および案内部９中に配設され空気と接触することがないとともに、第２リード２１は第１燃料ガス室４および燃料ガス導入管１０を介してスタック７内に配設されていて空気と接触することはない。したがって、発電炉内が高温となっても、第１および第２リード２０，２１は水素ガス等が多く含まれる高温還元雰囲気中にあり、高温酸化雰囲気中にないため容易に高温腐食することはなく、この第１および第２リード２０，２１の寿命を長く維持させることができる。
【００２０】また、特に第２リード２１はスタック７の外方でなくその内方に配設されているため、発電炉は大型化せず、その体積当りの出力密度の向上を図ることができる。さらに、第１および第２リード２０，２１はニッケル材をそのまま使用できるため、導電性フェルトのように焼結してその性質が変化したり、抵抗が大きくなったりすることはない。
【００２１】なお、上記実施例ではスタック７に１つの単セル８を有する場合について説明したが、図３で示されるように、複数の単セル８がスタック７の長手方向にインタコネクタ２２を介して直列に接続されている発電炉においても同様に機能させることができる。すなわち、スタック７の上端にある単セル８の外面側の空気電極と第１リード２０とを接続し、スタック７の下端にある単セル８の内面側の燃料電極と第２リード２１を接続すれば、同様の効果を得ることができる。
【００２２】また、図４で示されるようにスタック７の一端部が閉塞されず、解放された発電炉についても、第２リード２１の一端をスタック７の下端にある単セル８の内面側の燃料電極に接続すれば同様の効果を得ることができる。
【００２３】 図５はこの発明の他の実施例である固体電解質型燃料電池式発電炉の断面図である。この発電炉では燃料ガス導入管１０を導電性材料から構成し、この燃料ガス導入管１０の内端をスタック７の下端側の閉塞部内面の燃料電極８ｃに接続して、この燃料ガス導入管１０に第２リード２１の連絡部２１ａとしての機能を持たせるとともに、第２リード２１の主要部を燃料ガス仕切板２上に配置している。この場合、燃料ガス導入管１０のセルスタック７との接続部近傍には燃料ガスを燃料ガス流路１１側に放出する開口１０ａが形成されている。なお、他の構成は前の実施例の場合と同一である。
【００２４】上述した構造では、第１リード２０とともに、第２リード２１の主要部、およびその連結部２１ａの機能を果たす燃料ガス導入管１０は高温還元雰囲気中にあるため、酸化されて腐食することはなく、長くその寿命を保つことができる。また、この実施例では燃料ガス導入管１０に第２リード２１の連結部２１ａとしての機能を持たせているため、スタック７内の構造が簡単となり、発電炉の小型化および低コスト化を図ることができる。なお、スタック７は図３で示される複数の単セル８を有するものであってもよいことは勿論である。
【００２５】
【発明の効果】以上の説明から明らかなようにこの発明によれば、電流を外部に取り出すための１対のリードのそれぞれを、円筒状のスタックの内部を利用してその一端部側に引き出した状態に配置できるため、それらのリードを高温酸化雰囲気もしくは高温雰囲気を避けて配置することが可能になり、その結果、リードの長寿命化を図ることができる。また、一対のリードの一方をスタックの一端部側、他方をスタックの内方に配設するようにしているため、導電性フェルトを用いた従来の発電炉のように、リードがスタックの外方に大きく突出することはなく、その分、発電炉の小型化を図ることができて、単位体積当たりの発電炉の出力密度の向上を図ることができる。
【００２６】また、他端部が閉塞されたスタックの場合、内部に配置される燃料ガス導入管にリードを兼ねさせれば、その分発電炉の小型化、低コスト化を図ることができ。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施例である固体電解質型燃料電池式発電炉の断面図である。
【図２】スタック等の縦断面図である。
【図３】他のスタック等の縦断面図である。
【図４】他のスタック等の部分的縦断面図である。
【図５】この発明の他の実施例である固体電解質型燃料電池式発電炉の断面図である。
【図６】従来の固体電解質型燃料電池式発電炉の断面図である。
【図７】従来の固体電解質型燃料電池式発電炉の下部を一部変更した場合の変更部の断面図である。
【図８】他の従来の固体電解質型燃料電池式発電炉内の単セルの接続状態を示す図である。
【符号の説明】
７…スタック、 ８…単セル、 ８ａ…固体電解質、 ８ｂ…空気電極（電極）、 ８ｃ…燃料電極（電極）、 ２０…第１リード、 ２０ａ…連結部（リード）、 ２１…第２リード、 ２１ｂ…連結部（リード）。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 固体電解質を挟んだ内周側に内周面に露出させた燃料電極が設けられるとともに、外周側に外周面に露出させた空気電極が設けられた円筒状の単セルを有する複数のセルスタックからなる固体電解質型燃料電池式発電炉において、前記セルスタックからの電力取り出し用の一対のリードのうちの一方がこのセルスタックの一端側で前記空気電極に接続して設けられ、かつ前記リードのうちの他方が、前記セルスタックの閉塞された他端部側で前記燃料電極に接続されるとともに、そのセルスタックの内部を通って前記一端部側に引き出され、さらに前記セルスタックが前記一端部で固定されていることを特徴とする固体電解質型燃料電池式発電炉。
【請求項２】 前記他端部側で閉塞されたセルスタック内に導電性材料からなる燃料ガス導入管が挿入され、かつその内端が前記スタックの閉塞部側で前記燃料電極に接続されて前記他方のリードを兼ねている特徴とする請求項１記載の固体電解質型燃料電池式発電炉。
【請求項１】 固体電解質を挟んだ内周側に内周面に露出させた燃料電極が設けられるとともに、外周側に外周面に露出させた空気電極が設けられた円筒状の単セルを有する複数のセルスタックからなる固体電解質型燃料電池式発電炉において、前記セルスタックからの電力取り出し用の一対のリードのうちの一方がこのセルスタックの一端側で前記空気電極に接続して設けられ、かつ前記リードのうちの他方が、前記セルスタックの閉塞された他端部側で前記燃料電極に接続されるとともに、そのセルスタックの内部を通って前記一端部側に引き出され、さらに前記セルスタックが前記一端部で固定されていることを特徴とする固体電解質型燃料電池式発電炉。
【請求項２】 前記他端部側で閉塞されたセルスタック内に導電性材料からなる燃料ガス導入管が挿入され、かつその内端が前記スタックの閉塞部側で前記燃料電極に接続されて前記他方のリードを兼ねている特徴とする請求項１記載の固体電解質型燃料電池式発電炉。
【図２】
【図３】
【図４】
【図７】
【図１】
【図５】
【図６】
【図８】
【図３】
【図４】
【図７】
【図１】
【図５】
【図６】
【図８】
【特許番号】特許第３４８７６０７号（Ｐ３４８７６０７）
【登録日】平成１５年１０月３１日（２００３．１０．３１）
【発行日】平成１６年１月１９日（２００４．１．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願平５−１８２２０
【出願日】平成５年１月８日（１９９３．１．８）
【公開番号】特開平６−２０３８６９
【公開日】平成６年７月２２日（１９９４．７．２２）
【審査請求日】平成１１年１２月２７日（１９９９．１２．２７）
【出願人】（０００００５１８６）株式会社フジクラ (4,463)
【参考文献】
【文献】特開 平４−１０４４７５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 平４−３９８６７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 平３−６２４６０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 平５−２０５７５６（ＪＰ，Ａ）
【登録日】平成１５年１０月３１日（２００３．１０．３１）
【発行日】平成１６年１月１９日（２００４．１．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成５年１月８日（１９９３．１．８）
【公開番号】特開平６−２０３８６９
【公開日】平成６年７月２２日（１９９４．７．２２）
【審査請求日】平成１１年１２月２７日（１９９９．１２．２７）
【出願人】（０００００５１８６）株式会社フジクラ (4,463)
【参考文献】
【文献】特開 平４−１０４４７５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 平４−３９８６７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 平３−６２４６０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 平５−２０５７５６（ＪＰ，Ａ）
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