特開 2024-53580 電気化学反応モジュール

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024053580

(43)【公開日】2024-04-16

(54)【発明の名称】電気化学反応モジュール

(51)【国際特許分類】

   H01M 8/04 20160101AFI20240409BHJP

   H01M 8/12 20160101ALN20240409BHJP

【ＦＩ】

H01M8/04 J

H01M8/04 N

H01M8/12 101

H01M8/12 102A

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022159889

(22)【出願日】2022-10-04

(71)【出願人】

【識別番号】519322392

【氏名又は名称】森村ＳＯＦＣテクノロジー株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001911

【氏名又は名称】弁理士法人アルファ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】赤木 陽祐

【テーマコード（参考）】

5H126

5H127

【Ｆターム（参考）】

5H126BB06

5H127AA07

5H127AC02

5H127BA05

5H127BA13

5H127BA18

5H127BA34

5H127BA47

5H127BB02

5H127BB19

5H127BB27

5H127EE03

(57)【要約】

【課題】電気化学反応モジュールの運転状態を安定化する。
【解決手段】電気化学反応モジュールは、電気化学反応セルスタックと、酸化剤ガス供給外側部材と、酸化剤ガス排出外側部材と、カバー部材と、補助流路部材と、を備える。電気化学反応セルスタックは、電解質層と、電解質層を挟んで互いに対向する空気極および燃料極と、を含む単セルを備える。酸化剤ガス供給外側部材は、電気化学反応セルスタックに酸化剤ガスを供給する一連のガス流路である酸化剤ガス供給流路を形成する。酸化剤ガス排出外側部材は、電気化学反応セルスタックから酸化剤ガスを排出する一連のガス流路である酸化剤ガス排出流路を形成する。カバー部材は、電気化学反応セルスタックの外側に取り付けられ、酸化剤ガス収容空間を形成する。補助流路部材は、酸化剤ガス収容空間と、酸化剤ガス供給流路および酸化剤ガス排出流路からなる酸化剤ガス流路と、を接続する補助流路を形成する。
【選択図】図１

【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互いに対向する空気極および燃料極と、を含む単セルと、前記空気極に面するガス流路を画定する空気極側フレームと、をそれぞれ有する複数の電気化学反応単位が積層されてなる電気化学反応ブロックを備える電気化学反応セルスタックであって、前記ガス流路に酸化剤ガスを供給する空気極側ガス供給マニホールドと、前記ガス流路から前記酸化剤ガスを排出する空気極側ガス排出マニホールドと、が形成された、電気化学反応セルスタックと、
前記空気極側ガス供給マニホールドに前記酸化剤ガスを供給する一連のガス流路である酸化剤ガス供給流路を形成する酸化剤ガス供給外側部材と、
前記空気極側ガス排出マニホールドから前記酸化剤ガスを排出する一連のガス流路であって、前記空気極側ガス排出マニホールドと連続する酸化剤ガス排出流路を形成する酸化剤ガス排出外側部材と、
を備える、電気化学反応モジュールにおいて、
前記空気極側フレームにおける前記電気化学反応セルスタックの外周面を形成する部分の少なくとも一部を覆うようにして前記電気化学反応セルスタックの外側に取り付けられ、前記電気化学反応セルスタックの外側に酸化剤ガス収容空間を形成するカバー部材と、
前記酸化剤ガス収容空間と、前記酸化剤ガス供給流路および前記酸化剤ガス排出流路からなる酸化剤ガス流路と、を接続する補助流路を形成する補助流路部材と、を備える、
ことを特徴とする、電気化学反応モジュール。

【請求項2】

請求項１に記載の電気化学反応モジュールにおいて、
前記酸化剤ガス排出外側部材は、前記酸化剤ガスを燃焼する燃焼器を収容し、前記燃焼器による可燃性ガスの燃焼空間を内部に形成する容器と、前記空気極側ガス排出マニホールドと前記燃焼器とを接続する接続流路を形成する酸化剤ガス接続部材と、を備え、
前記補助流路は、前記酸化剤ガス収容空間と、前記酸化剤ガス排出流路を構成する前記燃焼空間と前記接続流路との少なくとも一方と、を接続する、
ことを特徴とする、電気化学反応モジュール。

【請求項3】

請求項１に記載の電気化学反応モジュールにおいて、
前記補助流路は、前記酸化剤ガス収容空間と、前記酸化剤ガス供給流路と、を接続する、
ことを特徴とする、電気化学反応モジュール。

【請求項4】

請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の電気化学反応モジュールにおいて、
前記カバー部材は、前記空気極側フレームにおける前記電気化学反応セルスタックの外周面を形成する部分の全体を覆うようにして前記電気化学反応セルスタックの外側に取り付けられる、
ことを特徴とする、電気化学反応モジュール。

【請求項5】

請求項１に記載の電気化学反応モジュールにおいて、
前記カバー部材は、前記電気化学反応セルスタックにおける前記単セルとは電気的に絶縁されている、
ことを特徴とする、電気化学反応モジュール。

【請求項6】

請求項１に記載の電気化学反応モジュールにおいて、
前記カバー部材は、前記電気化学反応セルスタックの全体を覆うようにして取り付けられる、
ことを特徴とする、電気化学反応モジュール。

【請求項7】

請求項１に記載の電気化学反応モジュールにおいて、さらに、
前記単セルに電気的に接続され、少なくとも一部が前記酸化剤ガス収容空間に覆われる端子部を備え、
前記カバー部材と、前記端子部とは、電気的に絶縁されている、
ことを特徴とする、電気化学反応モジュール。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本明細書に開示される技術は、電気化学反応モジュールに関する。

【背景技術】

【0002】

水素と酸素との電気化学反応を利用して発電を行う燃料電池の種類の１つとして、固体酸化物形の燃料電池（以下、「ＳＯＦＣ」という。）が知られている。ＳＯＦＣは、例えば、燃料電池スタックと、その他の装置とを備える燃料電池モジュールの形態で利用される（例えば、特許文献１参照）。その他の装置は、例えば、燃料電池スタックに供給されるガス（燃料ガス）を生成するための改質器や燃料電池スタックから排出されるガス（燃料オフガスおよび酸化剤オフガス）を燃焼させるための燃焼器である。

【0003】

燃料電池スタックは、複数の発電単位を備える構造体である。各発電単位は、電解質層と、電解質層を挟んで互いに対向する空気極および燃料極と、を含む燃料電池単セル（以下、単に「単セル」という。）を有する。発電に利用される酸化剤ガスは、酸化剤ガス供給流路を介して燃料電池スタックに供給され、各単セルにおいて空気極に面したガス流路を通過し、酸化剤ガス排出流路を介して燃料電池スタックから排出される。空気極に面するガス流路は、例えば、マイカ等の絶縁体で構成された空気極側フレームによって画定されており、燃料電池スタックの外側に酸化剤ガスが漏出しないよう密封されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０２２－０５９１２４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

燃料電池の運転中に、空気極側フレームとその周辺部材との間で隙間が生じた場合、燃料電池スタック内のガス流路を流れる酸化剤ガスは、燃料電池スタックから漏出し、漏出した酸化剤ガスはそのまま大気へと放出される。この場合、本来燃料電池スタックに供給されるはずであった酸化剤ガスの供給量が減少し、燃料電池モジュールの運転状態を不安定化させるという課題がある。

【0006】

なお、このような課題は、水の電気分解反応を利用して水素の生成を行う電解セル（以下、「ＳＯＥＣ」という。）の一形態である電解セルスタックを備える電解モジュールにも共通の課題である。なお、本明細書では、燃料電池単セルと電解単セルとをまとめて電気化学反応単セルといい、燃料電池発電単位と電解セル単位とをまとめて電気化学反応単位といい、燃料電池スタックと電解セルスタックとをまとめて電気化学反応セルスタックといい、燃料電池モジュールと電解モジュールとをまとめて電気化学反応モジュールという。また、このような課題は、ＳＯＦＣやＳＯＥＣに限らず、他のタイプの燃料電池や電解セルにも共通の課題である。

【0007】

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】

【0008】

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。

【0009】

（１）本明細書に開示される電気化学反応モジュールは、電気化学反応セルスタックと、酸化剤ガス供給外側部材と、酸化剤ガス排出外側部材と、カバー部材と、補助流路部材と、を備える。前記電気化学反応セルスタックは、電解質層と、前記電解質層を挟んで互いに対向する空気極および燃料極と、を含む単セルと、前記空気極に面するガス流路を画定する空気極側フレームと、をそれぞれ有する複数の電気化学反応単位が積層されてなる電気化学反応ブロックを備え、前記ガス流路に酸化剤ガスを供給する空気極側ガス供給マニホールドと、前記ガス流路から前記酸化剤ガスを排出する空気極側ガス排出マニホールドと、が形成されている。前記酸化剤ガス供給外側部材は、前記空気極側ガス供給マニホールドに前記酸化剤ガスを供給する一連のガス流路である酸化剤ガス供給流路を形成する。前記酸化剤ガス排出外側部材は、前記空気極側ガス排出マニホールドから前記酸化剤ガスを排出する一連のガス流路であって、前記空気極側ガス排出マニホールドと連続する酸化剤ガス排出流路を形成する。前記カバー部材は、前記空気極側フレームにおける前記電気化学反応セルスタックの外周面を形成する部分の少なくとも一部を覆うようにして前記電気化学反応セルスタックの外側に取り付けられ、前記電気化学反応セルスタックの外側に酸化剤ガス収容空間を形成する。前記補助流路部材は、前記酸化剤ガス収容空間と、前記酸化剤ガス供給流路および前記酸化剤ガス排出流路からなる前記酸化剤ガス流路と、を接続する補助流路を形成する。

【0010】

本電気化学反応モジュールによれば、カバー部材を備えることにより、電気化学反応セルスタックの外周面から酸化剤ガスが漏出した際に、漏出した酸化剤ガスを酸化剤ガス収容空間に回収することができ、酸化剤ガスが大気へと放出されることを抑制できる。さらに、補助流路部材を備えることにより、酸化剤ガス収容空間に回収された酸化剤ガスを、酸化剤ガス流路へと供給することができる。そのため、電気化学反応セルスタックから酸化剤ガスがリークした場合であっても、電気化学反応セルスタックの運転状態を安定化することができる。

【0011】

（２）上記電気化学反応モジュールにおいて、前記酸化剤ガス排出外側部材は、前記酸化剤ガスを燃焼する燃焼器を収容し、前記燃焼器による可燃性ガスの燃焼空間を内部に形成する容器と、前記空気極側ガス排出マニホールドと前記燃焼器とを接続する接続流路を形成する酸化剤ガス接続部材と、を備える。前記補助流路は、前記酸化剤ガス収容空間と、前記酸化剤ガス排出流路を構成する前記燃焼空間と前記接続流路との少なくとも一方と、を接続する構成としてもよい。本電気化学反応モジュールによれば、電気化学反応セルスタックから漏出した酸化剤ガスを回収し、酸化剤ガスを燃焼器の作動により生ずる燃焼空間へ供給することができる。そのため、電気化学反応セルスタックから酸化剤ガスがリークした場合であっても、燃焼器を安定的に運転することができ、電気化学反応セルスタックの運転状態をより効果的に安定化することができる。

【0012】

（３）上記電気化学反応モジュールにおいて、前記補助流路は、前記酸化剤ガス収容空間と、前記酸化剤ガス供給流路と、を接続する構成としてもよい。本電気化学反応モジュールによれば、電気化学反応セルスタックから漏出した酸化剤ガスを回収し、再び電気化学反応セルスタックへ供給することができる。そのため、電気化学反応セルスタックから酸化剤ガスがリークした場合であっても、未反応の酸化剤ガスを再び電気化学反応単セルに供することができ、電気化学反応セルスタックの運転状態をより効果的に安定化することができる。

【0013】

（４）上記電気化学反応モジュールにおいて、前記カバー部材は、前記空気極側フレームにおける前記電気化学反応セルスタックの外周面を形成する部分の全体を覆うようにして前記電気化学反応セルスタックの外側に取り付けられる構成としてもよい。本電気化学反応モジュールによれば、各発電単位から漏出する酸化剤ガスを漏れなく回収することができ、電気化学反応セルスタックの運転状態をより効果的に安定化することができる。

【0014】

（５）上記電気化学反応モジュールにおいて、前記カバー部材は、前記電気化学反応セルスタックにおける前記単セルとは電気的に絶縁されている構成としてもよい。本電気化学反応モジュールによれば、カバー部材の取り付けによる電気化学反応セルスタックの短絡を防止することができる。

【0015】

（６）上記電気化学反応モジュールにおいて、前記カバー部材は、前記電気化学反応セルスタックの全体を覆うようにして取り付けられる構成としてもよい。本電気化学反応モジュールによれば、電気化学反応セルスタックの外周面のみならず、上面および下面から漏出した酸化剤ガスも漏れなく回収することができ、電気化学反応セルスタックの運転状態をより効果的に安定化することができる。

【0016】

（７）上記電気化学反応モジュールにおいて、さらに、前記単セルに電気的に接続され、少なくとも一部が前記酸化剤ガス収容空間に覆われる端子部を備える。前記カバー部材と、前記端子部とは、電気的に絶縁されている構成としてもよい。本電気化学反応モジュールによれば、カバー部材の取り付けによる端子部の短絡を防止することができる。

【0017】

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、電気化学反応モジュールおよびその製造方法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】

【0018】

【図1】第１実施形態における燃料電池モジュール１０の構成を模式的に示す説明図

【図2】第１実施形態における燃料電池スタック１００の外観構成を示す斜視図

【図3】図２のＩＩＩ－ＩＩＩの位置における燃料電池スタック１００のＸＺ断面構成を示す説明図

【図4】図２のＩＶ－ＩＶの位置における燃料電池スタック１００のＸＺ断面構成を示す説明図

【図5】図２のＶ－Ｖの位置における燃料電池スタック１００のＹＺ断面構成を示す説明図

【図6】図３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ＸＺ断面構成を示す説明図

【図7】図４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ＸＺ断面構成を示す説明図

【図8】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ＹＺ断面構成を示す説明図

【図9】第１実施形態における燃料電池モジュール１０のカバー部材５１０および補助流路部材５２０の構成

【図10】第２実施形態における燃料電池モジュール１０ａの構成を模式的に示す説明図

【図11】第３実施形態における燃料電池モジュール１０ｂの構成を模式的に示す説明図

【図12】第４実施形態における燃料電池モジュール１０ｃの構成を模式的に示す説明図

【図13】第５実施形態における燃料電池モジュール１０ｄの構成を模式的に示す説明図

【図14】第６実施形態における燃料電池モジュール１０ｅのカバー部材５１０ｅおよび補助流路部材５２０ｅの構成

【発明を実施するための形態】

【0019】

Ａ．第１実施形態：
Ａ－１．燃料電池モジュール１０の構成：
図１は、第１実施形態における燃料電池モジュール１０の構成を模式的に示す説明図である。燃料電池モジュール１０は、燃料電池スタック１００と、その他の装置（後述する改質・加熱器３３０等）とを備える。以下では、まず燃料電池スタック１００の構成について説明し、その後、燃料電池モジュール１０を構成する他の装置の構成について説明する。燃料電池モジュール１０は、特許請求の範囲における電気化学反応モジュールの一例である。燃料電池スタック１００は、特許請求の範囲における電気化学反応セルスタックの一例である。

【0020】

Ａ－２．燃料電池スタック１００の構成：
図２は、第１実施形態における燃料電池スタック１００の外観構成を示す斜視図であり、図３は、図２のＩＩＩ－ＩＩＩの位置における燃料電池スタック１００のＸＺ断面構成を示す説明図であり、図４は、図２のＩＶ－ＩＶの位置における燃料電池スタック１００のＸＺ断面構成を示す説明図であり、図５は、図２のＶ－Ｖの位置における燃料電池スタック１００のＹＺ断面構成を示す説明図である。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。また、本明細書では、便宜的に、燃料電池スタック１００の外観を構成する面のうち、ＸＹ平面に平行なＺ軸正方向の面を上面と呼び、ＸＹ平面に平行なＺ軸負方向の面を下面と呼び、ＸＹ平面に垂直な各面を総称して外周面と呼ぶ。図６以降についても同様である。

【0021】

燃料電池スタック１００は、複数の（本実施形態では７つの）燃料電池発電単位（以下、単に「発電単位」という。）１０２と、末端セパレータ２１０と、上端プレート２２０と、下端プレート１８９と、一対のターミナルプレート４１０，４２０と、一対の電流線４１４，４２４と、絶縁部２００と、一対のエンドプレート１０４，１０６とを備える。

【0022】

７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）に積層されて配置されている。一対のターミナルプレート４１０，４２０のうちの一方（以下、「上側ターミナルプレート４１０」という。）は、７つの発電単位１０２から構成される集合体（以下、「発電ブロック１０３」という。）の上側に配置されており、一対のターミナルプレート４１０，４２０のうちの他方（以下、「下側ターミナルプレート４２０」という。）は、発電ブロック１０３の下側に配置されている。末端セパレータ２１０は、上側ターミナルプレート４１０の上側に配置されており、下端プレート１８９は、下側ターミナルプレート４２０の下側に配置されている。絶縁部２００は、末端セパレータ２１０の上側に配置されている。一対のエンドプレート１０４，１０６のうちの一方（以下、「上側エンドプレート１０４」という。）は、絶縁部２００の上側に配置されており、一対のエンドプレート１０４，１０６のうちの他方（以下、「下側エンドプレート１０６」という。）は、下端プレート１８９の下側に配置されている。一対のエンドプレート１０４，１０６は、発電ブロック１０３と、末端セパレータ２１０と、下端プレート１８９と、一対のターミナルプレート４１０，４２０と、絶縁部２００とを上下から挟むように配置されている。発電単位１０２は、特許請求の範囲における電気化学反応単位の一例である。発電ブロック１０３は、特許請求の範囲における電気化学反応ブロックの一例である。ターミナルプレート４１０，４２０は、特許請求の範囲における端子部の一例である。

【0023】

図２および図５に示すように、燃料電池スタック１００を構成する各層（発電ブロック１０３、末端セパレータ２１０、下端プレート１８９、一対のターミナルプレート４１０，４２０、および、絶縁部２００）のＺ軸方向回りの外周の４つの角部付近には、各層を上下方向に貫通する孔が形成されている。上側エンドプレート１０４のＺ軸方向回りの外周の４つの角部付近には、孔が貫通形成されており、下側エンドプレート１０６のＺ軸方向回りの外周の４つの角部付近には、孔が貫通形成されている。これらの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、上下方向に延びるボルト孔１０９を構成している。以下の説明では、ボルト孔１０９を構成するために燃料電池スタック１００の各層に形成された孔も、ボルト孔１０９と呼ぶ場合がある。

【0024】

各ボルト孔１０９にはボルト２２が挿入されている。各ボルト２２の上端部は、上側エンドプレート１０４の孔を介してナット２４のネジ孔に螺合しており、各ボルト２２の下端部は、下側エンドプレート１０６の孔を介してナット２４のネジ孔に螺合している。このような構成のボルト２２およびナット２４により、燃料電池スタック１００の各層が一体に締結されている。

【0025】

また、図２から図４に示すように、燃料電池スタック１００を構成する各層（各発電単位１０２、下側ターミナルプレート４２０、下端プレート１８９、下側エンドプレート１０６）のＺ軸方向回りの周縁部には、各層を上下方向に貫通する４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、最上部の発電単位１０２から下側エンドプレート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。以下の説明では、連通孔１０８を構成するために燃料電池スタック１００の各層に形成された孔も、連通孔１０８と呼ぶ場合がある。なお、以下、連通孔１０８のうち、下側エンドプレート１０６に形成された孔を、特にエンド貫通孔１０７という。

【0026】

図２および図３に示すように、燃料電池スタック１００のＺ軸方向回りの外周を構成する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）の付近に位置する１つの連通孔１０８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、その酸化剤ガスＯＧを各発電単位１０２の後述する空気室１６６に供給するガス流路である空気極側ガス供給マニホールド１６１として機能し、該辺の反対側の辺の付近に位置する１つの連通孔１０８は、各発電単位１０２の空気室１６６から排出されたガスである酸化剤オフガスＯＯＧを燃料電池スタック１００の外部へ排出するガス流路である空気極側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ＯＧとしては、例えば空気が使用される。空気室１６６は、特許請求の範囲におけるガス流路の一例である。

【0027】

また、図２および図４に示すように、燃料電池スタック１００のＺ軸方向回りの外周を構成する辺の内、上述した空気極側ガス排出マニホールド１６２として機能する連通孔１０８に最も近い辺の付近に位置する他の１つの連通孔１０８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の後述する燃料室１７６に供給するガス流路である燃料極側ガス供給マニホールド１７１として機能し、上述した空気極側ガス供給マニホールド１６１として機能する連通孔１０８に最も近い辺の付近に位置する他の１つの連通孔１０８は、各発電単位１０２の燃料室１７６から排出されたガスである燃料オフガスＦＯＧを燃料電池スタック１００の外部へ排出するガス流路である燃料極側ガス排出マニホールド１７２として機能する。なお、燃料ガスＦＧとしては、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。

【0028】

図２から図４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、例えば金属により形成され、中空筒状の本体部２８とフランジ部２９とを有している。本体部２８には、上下方向に貫通するガス貫通孔２６が形成されている。本体部２８の上端は、下側エンドプレート１０６に形成されたエンド貫通孔１０７内に挿入され、例えば溶接により接合されている。フランジ部２９は、本体部２８の下端側から上下方向に垂直な面方向に張り出すように設けられている。フランジ部２９の上下方向視での形状は略矩形状であり、フランジ部２９の４つの角部のそれぞれにはボルト孔２９Ａ（図２参照）が形成されている。各ボルト孔２９Ａには、燃料電池スタック１００を外部装置に接続するためのボルト（図示せず）が挿入される。

【0029】

図３に示すように、空気極側ガス供給マニホールド１６１の位置に配置されたガス通路部材２７のガス貫通孔２６は、空気極側ガス供給マニホールド１６１に連通しており、空気極側ガス排出マニホールド１６２の位置に配置されたガス通路部材２７のガス貫通孔２６は、空気極側ガス排出マニホールド１６２に連通している。また、図４に示すように、燃料極側ガス供給マニホールド１７１の位置に配置されたガス通路部材２７のガス貫通孔２６は、燃料極側ガス供給マニホールド１７１に連通しており、燃料極側ガス排出マニホールド１７２の位置に配置されたガス通路部材２７のガス貫通孔２６は、燃料極側ガス排出マニホールド１７２に連通している。

【0030】

（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、Ｚ軸方向視での外形が略矩形の平板状の部材であり、例えば金属により形成されている。一対のエンドプレート１０４，１０６の中央付近には、それぞれ、Ｚ軸方向に貫通する孔３２，３４が形成されている。Ｚ軸方向視で、一対のエンドプレート１０４，１０６のそれぞれに形成された孔３２，３４の内周線は、後述する各単セル１１０の少なくとも一部を内包している。各ボルト２２およびナット２４による締結によって生じるＺ軸方向の圧縮力は、主として各発電単位１０２の周縁部（後述する各単セル１１０より外周側の部分）に作用する。

【0031】

（ターミナルプレート４１０，４２０および電流線４１４，４２４の構成）
一対のターミナルプレート４１０，４２０は、Ｚ軸方向視での外形が略矩形の平板状の部材であり、導電材料により形成されている。上側ターミナルプレート４１０の中央付近には、Ｚ軸方向に貫通する孔４１２が形成されている。Ｚ軸方向視で、上側ターミナルプレート４１０に形成された孔４１２の内周線は、後述する各単セル１１０を内包している。Ｚ軸方向視で、一対のターミナルプレート４１０，４２０のそれぞれの一方側の端部は、発電ブロック１０３から側方に張り出している。ターミナルプレート４１０，４２０のそれぞれの上面には、溶接部４１５，４２５を介して電流線４１４，４２４が接続されている。電流線４１４，４２４は平板状の部材であり、導電材料により形成されている。電流線４１４，４２４のうち、上側にある上側電流線４１４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、下側にある下側電流線４２４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。

【0032】

（上端プレート２２０の構成）
上端プレート２２０は、Ｚ軸方向視での外形が略矩形の平板状の部材であり、導電材料により形成されている。上端プレート２２０は、発電ブロック１０３の上側に配置されており、発電ブロック１０３における上端に位置するインターコネクタ１９０（後述）に電気的に接続されている。本実施形態では、上端プレート２２０とインターコネクタ１９０とは、後述の燃料極側集電部材１４４と同一構造の接続部材を介して電気的に接続されている。

【0033】

（末端セパレータ２１０の構成）
末端セパレータ２１０は、中央付近に上下方向に貫通する略矩形の貫通孔２１１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。末端セパレータ２１０における貫通孔２１１を取り囲む部分（以下、「貫通孔周囲部」という。）は、上端プレート２２０の周縁部における上側の表面に例えば溶接により接合されている。末端セパレータ２１０は、上端プレート２２０と発電ブロック１０３との間の空間と燃料電池スタック１００の外部空間とを区画する。

【0034】

末端セパレータ２１０は、末端セパレータ２１０の貫通孔周囲部を含む内側部２１６と、内側部２１６より外周側に位置する外側部２１７と、内側部２１６と外側部２１７とを連結する連結部２１８とを備える。本実施形態では、内側部２１６および外側部２１７は、Ｚ軸方向に略直交する方向に延びる略平板状である。また、連結部２１８は、内側部２１６と外側部２１７との両方に対して下側に突出するように湾曲した形状である。すなわち、連結部２１８は、下側に凸、かつ、上側に凹な形状である。連結部２１８は、Ｚ軸方向における位置が内側部２１６および外側部２１７とは異なる部分を含んでいる。

【0035】

（下端プレート１８９の構成）
下端プレート１８９は、Ｚ軸方向視での外形が略矩形の平板状の部材であり、例えば絶縁材料により形成されている。下端プレート１８９の周縁部は、下側ターミナルプレート４２０と下側エンドプレート１０６との間に挟み込まれており、これにより、下側ターミナルプレート４２０と下側エンドプレート１０６との絶縁性とが確保されている。

【0036】

（絶縁部２００の構成）
絶縁部２００は、中央付近に上下方向に貫通する略矩形の貫通孔が形成されたフレーム状の部材であり、例えば絶縁材料により形成されている。絶縁部２００は、上側エンドプレート１０４と末端セパレータ２１０との間に挟み込まれており、これにより、上側エンドプレート１０４と末端セパレータ２１０との絶縁性とが確保されている。

【0037】

（発電単位１０２の構成）
図６は、図３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ＸＺ断面構成を示す説明図であり、図７は、図４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ＸＺ断面構成を示す説明図であり、図８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ＹＺ断面構成を示す説明図である。

【0038】

図６から図８に示すように、発電単位１０２は、燃料電池単セル（以下、「単セル」という。）１１０と、単セル用セパレータ１２０と、空気極側フレーム１３０と、燃料極側フレーム１４０と、燃料極側集電部材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１９０および一対のＩＣ用セパレータ１８０とを備えている。単セル用セパレータ１２０、空気極側フレーム１３０、燃料極側フレーム１４０、ＩＣ用セパレータ１８０におけるＺ軸方向回りの周縁部には、各マニホールド１６１，１６２，１７１，１７２として機能する各連通孔１０８を構成する孔と、各ボルト孔１０９を構成する孔とが形成されている。

【0039】

単セル１１０は、電解質層１１２と、電解質層１１２の上側に配置された空気極１１４と、電解質層１１２の下側に配置された燃料極１１６と、電解質層１１２と空気極１１４との間に配置された反応防止層１１８とを備える。なお、本実施形態の単セル１１０は、燃料極１１６で単セル１１０を構成する他の層（電解質層１１２、空気極１１４、反応防止層１１８）を支持する燃料極支持形の単セルである。

【0040】

電解質層１１２は、Ｚ軸方向視で略矩形の平板形状部材であり、固体酸化物（例えば、ＹＳＺ（イットリア安定化ジルコニア））を含むように構成されている。すなわち、本実施形態の単セル１１０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。空気極１１４は、Ｚ軸方向視で電解質層１１２より小さい略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））を含むように構成されている。燃料極１１６は、Ｚ軸方向視で電解質層１１２と略同じ大きさの略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。反応防止層１１８は、Ｚ軸方向視で空気極１１４と略同じ大きさの略矩形の平板形状部材であり、例えばＧＤＣ（ガドリニウムドープセリア）を含むように構成されている。反応防止層１１８は、空気極１１４から拡散した元素（例えば、Ｓｒ）が電解質層１１２に含まれる元素（例えば、Ｚｒ）と反応して高抵抗な物質（例えば、ＳｒＺｒＯ_３）が生成されることを抑制する機能を有する。

【0041】

単セル用セパレータ１２０は、中央付近に上下方向に貫通する略矩形の貫通孔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。単セル用セパレータ１２０における貫通孔１２１を取り囲む部分（以下、「貫通孔周囲部」という。）は、単セル１１０（電解質層１１２）の周縁部における上側の表面に対向している。単セル用セパレータ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、単セル１１０と接合されている。単セル用セパレータ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とが区画される。

【0042】

単セル用セパレータ１２０は、単セル用セパレータ１２０の貫通孔周囲部を含む内側部１２６と、内側部１２６より外周側に位置する外側部１２７と、内側部１２６と外側部１２７とを連結する連結部１２８とを備える。本実施形態では、内側部１２６および外側部１２７は、Ｚ軸方向に略直交する方向に延びる略平板状である。また、連結部１２８は、内側部１２６と外側部１２７との両方に対して下側に突出するように湾曲した形状である。すなわち、連結部１２８は、下側に凸、かつ、上側に凹な形状である。換言すれば、連結部１２８は、単セル用セパレータ１２０により区画される空気室１６６および燃料室１７６のうちの圧力が高い方である空気室１６６側に凹な形状である。連結部１２８は、Ｚ軸方向における位置が内側部１２６および外側部１２７とは異なる部分を含んでいる。

【0043】

単セル用セパレータ１２０における貫通孔１２１付近には、ガラスを含むガラスシール部１２５が配置されている。ガラスシール部１２５は、接合部１２４に対して空気室１６６側に位置しており、単セル用セパレータ１２０の貫通孔周囲部の表面と、単セル１１０（本実施形態では電解質層１１２）の表面との両方に接触するように形成されている。ガラスシール部１２５により、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（クロスリーク）が効果的に抑制される。

【0044】

インターコネクタ１９０は、略矩形の平板形状の平板部１５０と、平板部１５０から空気極１１４側に突出した複数の略柱状の空気極側集電部１３４とを有する導電性の部材であり、金属（例えば、フェライト系ステンレス）により形成されている。本実施形態では、インターコネクタ１９０の表面（空気室１６６に面する表面）に、例えばスピネル型酸化物により構成された導電性の被覆層１９４が形成されている。以下では、被覆層１９４に覆われたインターコネクタ１９０を、単にインターコネクタ１９０という。インターコネクタ１９０の各空気極側集電部１３４は、例えばスピネル型酸化物により構成された導電性接合材１９６を介して、単セル１１０の空気極１１４に接合されており、これにより単セル１１０の空気極１１４に電気的に接続されている。インターコネクタ１９０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抑制する。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１９０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１９０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１９０と同一部材である。また、燃料電池スタック１００は下側ターミナルプレート４２０および下端プレート１８９を備えているため、燃料電池スタック１００において最も下側に位置する発電単位１０２は下側のインターコネクタ１９０を備えていない（図３から図５参照）。

【0045】

ＩＣ用セパレータ１８０は、中央付近に上下方向に貫通する略矩形の貫通孔１８１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。ＩＣ用セパレータ１８０における貫通孔１８１を取り囲む部分（以下、「貫通孔周囲部」という。）は、インターコネクタ１９０の平板部１５０の周縁部における上側の表面に例えば溶接により接合されている。ある発電単位１０２に含まれる一対のＩＣ用セパレータ１８０のうち、上側のＩＣ用セパレータ１８０は、該発電単位１０２の空気室１６６と、該発電単位１０２に対して上側に隣り合う他の発電単位１０２の燃料室１７６とを区画する。また、ある発電単位１０２に含まれる一対のＩＣ用セパレータ１８０のうち、下側のＩＣ用セパレータ１８０は、該発電単位１０２の燃料室１７６と、該発電単位１０２に対して下側に隣り合う他の発電単位１０２の空気室１６６とを区画する。このように、ＩＣ用セパレータ１８０により、発電単位１０２の周縁部における発電単位１０２間のガスのリークが抑制される。なお、燃料電池スタック１００において最も上側に位置する発電単位１０２の上側のインターコネクタ１９０に接合されたＩＣ用セパレータ１８０は、上側ターミナルプレート４１０に電気的に接続されている。

【0046】

ＩＣ用セパレータ１８０は、ＩＣ用セパレータ１８０の貫通孔周囲部を含む内側部１８６と、内側部１８６より外周側に位置する外側部１８７と、内側部１８６と外側部１８７とを連結する連結部１８８とを備える。本実施形態では、内側部１８６および外側部１８７は、Ｚ軸方向に略直交する方向に延びる略平板状である。また、連結部１８８は、内側部１８６と外側部１８７との両方に対して下側に突出するように湾曲した形状である。すなわち、連結部１８８は、下側に凸、かつ、上側に凹な形状である。連結部１８８は、Ｚ軸方向における位置が内側部１８６および外側部１８７とは異なる部分を含んでいる。

【0047】

空気極側フレーム１３０は、中央付近にＺ軸方向に貫通する略矩形の孔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の孔１３１は、空気極１１４に面する空気室１６６を画定する。空気極側フレーム１３０は、単セル用セパレータ１２０の周縁部における上側の表面と、上側のＩＣ用セパレータ１８０の周縁部における下側の表面とに接触しており、両者の間のガスシール性（すなわち、空気室１６６のガスシール性）を確保するシール部材として機能する。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ＩＣ用セパレータ１８０の間（すなわち、一対のインターコネクタ１９０の間）が電気的に絶縁される。また、空気極側フレーム１３０には、空気極側ガス供給マニホールド１６１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と空気極側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。

【0048】

燃料極側フレーム１４０は、中央付近にＺ軸方向に貫通する略矩形の孔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の孔１４１は、燃料極１１６に面する燃料室１７６を画定する。燃料極側フレーム１４０は、単セル用セパレータ１２０の周縁部における下側の表面と、下側のＩＣ用セパレータ１８０の周縁部における上側の表面とに接触している。また、燃料極側フレーム１４０には、燃料極側ガス供給マニホールド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と燃料極側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。

【0049】

燃料極側集電部材１４４は、燃料室１７６内に配置されている。燃料極側集電部材１４４は、インターコネクタ対向部１４６と、電極対向部１４５と、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。電極対向部１４５は、燃料極１１６の下側の表面に接触しており、インターコネクタ対向部１４６は、インターコネクタ１９０の平板部１５０の上側の表面に接触している。ただし、上述したように、燃料電池スタック１００において最も下側に位置する発電単位１０２は下側のインターコネクタ１９０を備えていないため、該発電単位１０２における燃料極側集電部材１４４のインターコネクタ対向部１４６は、下側ターミナルプレート４２０に接触している。燃料極側集電部材１４４は、このような構成であるため、燃料極１１６とインターコネクタ１９０（または下端プレート１８９）とを電気的に接続する。なお、燃料極側集電部材１４４の電極対向部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、燃料極側集電部材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、燃料極側集電部材１４４を介した燃料極１１６とインターコネクタ１９０（または下側ターミナルプレート４２０）との電気的接続が良好に維持される。燃料極側集電部材１４４は、例えば、平板状の材料（例えば、厚さ１０～２００μｍのニッケル箔）に複数の矩形の切り込みを入れ、複数の矩形部分を曲げ起こしてスペーサー１４９を挟むように加工することにより作製される。曲げ起こされた各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が開いた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。

【0050】

Ａ－３．燃料電池モジュール１０における燃料電池スタック１００以外の装置の構成：
次に、燃料電池モジュール１０における燃料電池スタック１００以外の装置の構成について説明する。図１に示すように、燃料電池モジュール１０は、燃料電池スタック１００と、蒸発器３１０および改質・加熱器３３０を含む補助器３００と、カバー部材５１０と、補助流路部材５２０と、各装置間を結ぶ各種流路とを備える。各装置は、燃料電池スタック１００の外側に位置している。各装置（燃料電池スタック１００、蒸発器３１０、改質・加熱器３３０）は、断熱材３５０によって囲まれた断熱空間３５１に収容されている。なお、図１では、便宜的に、断熱材３５０は全装置の周囲を覆う単純な四角形状をなすものとしてあるが、実際には、全装置の周囲を覆い、かつ、各装置の周囲を覆っている。なお、図１では、便宜的に、燃料極側のガス（原燃料ガスＲＦＧ、燃料ガスＦＧ、および燃料オフガスＦＯＧを含む）の流れを一点鎖線で示し、空気極側のガス（酸化剤ガスＯＧおよび酸化剤オフガスＯＯＧを含む）の流れを実線で示し、排ガスＥＧの流れを破線で示し、水の流れを二点鎖線で示している。

【0051】

蒸発器３１０は、内部に空間が形成された箱形部材であり、例えば金属により形成されている。蒸発器３１０は、水ＷＡを蒸発させて水蒸気を生成するための装置である。蒸発器３１０には、水ＷＡを導入するための純水導入流路２５１が接続されている。純水導入流路２５１は、主として配管により構成されており、純水導入流路２５１上には、イオン交換樹脂（図示せず）と、浄水タンク・フロート（図示せず）と、流量制御機構（図示せず）とが設けられている。給水源から純水導入流路２５１に供給された水ＷＡは、イオン交換樹脂においてカルシウムイオン等の除去が行われ、浄水タンク・フロートにおいて浄化・貯留され、流量制御機構により制御された流量で、純水として蒸発器３１０に導入される。

【0052】

また、蒸発器３１０には、原燃料ガスＲＦＧを導入するための原燃料ガス導入流路２６１が接続されている。原燃料ガス導入流路２６１は、主として配管により構成されており、原燃料ガス導入流路２６１上には、流量制御機構（図示せず）と、水素添加脱硫器（図示せず）とが設けられている。ガス源から原燃料ガス導入流路２６１に供給された原燃料ガスＲＦＧは、水素添加脱硫器において硫黄成分を除去された状態で、流量制御機構により制御された流量で蒸発器３１０に導入される。

【0053】

また、蒸発器３１０には、改質・加熱器３３０のハウジング３３５（後述）から蒸発器３１０へ排ガスＥＧを送り出すための排ガス中継流路２２６と、蒸発器３１０から改質・加熱器３３０の改質器３３１（後述）へ混合ガスを送り出すための混合ガス流路２２８と、蒸発器３１０から排ガスＥＧを排出するための排ガス排出流路（図示せず）とが接続されている。これらの流路は、主として配管により構成されている。

【0054】

改質・加熱器３３０は、改質器３３１と、燃焼器３３３と、ハウジング３３５とを備える。ハウジング３３５は、例えば金属により形成された密閉型の容器であり、改質器３３１と燃焼器３３３とを収容しており、ハウジング３３５の内部には、燃焼器３３３による可燃性ガスの燃焼が起こる空間である燃焼空間３３４が形成されている。ハウジング３３５は、内壁３３６と外壁３３７とを有する二重壁構造に構成されており、内壁３３６と外壁３３７との間に形成された空気流路３３８には、伝熱用フィン３３９が配置されている。なお、図１では、便宜的に、伝熱用フィン３３９の一部の図示を省略している。ハウジング３３５には、酸化剤ガスＯＧ（空気）を導入するための酸化剤ガス導入流路２７１を形成する酸化剤ガス導入部材２７２が接続されている。酸化剤ガス導入部材２７２は、主として配管により構成されており、酸化剤ガス導入流路２７１上には流量制御機構（図示せず）が設けられている。酸化剤ガス導入流路２７１に供給された酸化剤ガスＯＧは、流量制御機構により制御された流量でハウジング３３５の空気流路３３８に導入される。また、ハウジング３３５には、燃料電池スタック１００の空気極側ガス供給マニホールド１６１（後述）に向けて酸化剤ガスＯＧを送り出すための空気極側ガス供給流路６１が接続されている。空気極側ガス供給流路６１は、空気極側ガス供給流路部材６２によって形成されている。空気極側ガス供給流路部材６２は主として配管により構成されている。ハウジング３３５は、特許請求の範囲における容器の一例である。

【0055】

改質器３３１は、内部に空間が形成された箱形部材であり、例えば金属により形成されている。改質器３３１は、原燃料ガスＲＦＧを改質（水蒸気改質）して燃料ガスＦＧを生成するための装置である。改質器３３１内には、改質反応を促進させる触媒が配置されている。上述したように、改質器３３１には、蒸発器３１０から改質器３３１へ混合ガスを送り出すための混合ガス流路２２８が接続されている。また、改質器３３１には、燃料電池スタック１００の燃料極側ガス供給マニホールド１７１（後述）に向けて燃料ガスＦＧを送り出すための燃料極側ガス供給流路７１が接続されている。燃料極側ガス供給流路７１は、燃料極側ガス供給流路部材７２によって形成されている。燃料極側ガス供給流路部材７２は主として配管により構成されている。

【0056】

燃焼器３３３は、内部に空間が形成された箱形部材であり、例えば金属により形成されている。燃焼器３３３は、酸化剤オフガスＯＯＧおよび燃料オフガスＦＯＧを燃焼させるための装置である。燃焼器３３３内には、酸化剤オフガスＯＯＧおよび燃料オフガスＦＯＧの燃焼を促進させる触媒が配置されていてもよい。燃焼器３３３には、燃料電池スタック１００の空気極側ガス排出マニホールド１６２から酸化剤オフガスＯＯＧが送り出される空気極側ガス排出流路２４０と、燃料電池スタック１００の燃料極側ガス排出マニホールド１７２から燃料オフガスＦＯＧが送り出される燃料極側ガス排出流路２３０とが接続されている。空気極側ガス排出流路２４０は、空気極側ガス排出流路部材２４２によって形成され、燃料極側ガス排出流路２３０は、燃料極側ガス排出流路部材２３２によって形成されている。空気極側ガス排出流路部材２４２および燃料極側ガス排出流路部材２３２は、主として配管により構成されている。空気極側ガス排出流路２４０は、特許請求の範囲における接続流路の一例である。空気極側ガス排出流路部材２４２は、特許請求の範囲における酸化剤ガス接続部材の一例である。

【0057】

酸化剤ガス流路ＯＣは、燃料電池スタック１００に酸化剤ガスＯＧを供給する一連のガス流路である酸化剤ガス供給流路ＯＣ１と、燃料電池スタック１００から酸化剤ガスＯＧを排出する一連のガス流路であって、空気極側ガス排出マニホールド１６２と連続する酸化剤ガス排出流路ＯＣ２とからなる、燃料電池モジュール１０における酸化剤ガスＯＧの流路の総称である。

【0058】

酸化剤ガス供給流路ＯＣ１は、酸化剤ガス供給外側部材ＯＣＭ１によって形成される。酸化剤ガス供給外側部材ＯＣＭ１は、酸化剤ガス導入部材２７２と、空気流路３３８を形成するハウジング３３５と、空気極側ガス供給流路部材６２とを含む。すなわち、酸化剤ガス供給流路ＯＣ１は、酸化剤ガス導入流路２７１と、空気流路３３８と、空気極側ガス供給流路６１とを含む。

【0059】

酸化剤ガス排出流路ＯＣ２は、酸化剤ガス排出外側部材ＯＣＭ２によって形成される。酸化剤ガス排出外側部材ＯＣＭ２は、燃焼器３３３を収容し、内部に燃焼空間３３４を形成するハウジング３３５と、空気極側ガス排出流路部材２４２とを含む。すなわち、酸化剤ガス排出流路ＯＣ２は、燃焼空間３３４と、空気極側ガス排出流路２４０とを含む。

【0060】

Ａ－４．カバー部材５１０および補助流路部材５２０の詳細構成：
次に、カバー部材５１０および補助流路部材５２０の詳細構成について説明する。図１には、カバー部材５１０および補助流路部材５２０の配置が模式的に示されている。カバー部材５１０は、燃料電池スタック１００の外側に取り付けられる。補助流路部材５２０が形成する補助流路５２２は、後述する酸化剤ガス収容空間５１２と、空気極側ガス供給流路６１とを接続する。

【0061】

図９は、第１実施形態における燃料電池モジュール１０のカバー部材５１０および補助流路部材５２０の構成を示している。図９ａは、カバー部材５１０設置後の燃料電池スタック１００の正面図（ＸＺ平面に垂直な方向から見た燃料電池スタック１００）を示している。図９ｂは、カバー部材５１０設置後の燃料電池スタック１００の上面図（ＸＹ平面に垂直な方向視から見た燃料電池スタック１００）を示している。

【0062】

カバー部材５１０は、各発電単位１０２が有する空気極側フレーム１３０における燃料電池スタック１００の外周面を形成する部分の全体を覆うようにして燃料電池スタック１００の外側に取り付けられる。カバー部材５１０は、例えば板状の金属部材によって構成される。カバー部材５１０は、例えばエンドプレート１０４，１０６に取り付けられ、燃料電池スタック１００における単セル１１０とは電気的に絶縁されるようにして、燃料電池スタック１００と接続される。カバー部材５１０とエンドプレート１０４，１０６とは、例えば溶接によって接続される。カバー部材５１０の取り付けにより、燃料電池スタック１００と、カバー部材５１０との間に、酸化剤ガス収容空間５１２が形成される。ターミナルプレート４１０，４２０には絶縁部材４３０が取り付けられ、カバー部材５１０と、ターミナルプレート４１０，４２０とは、絶縁部材４３０を介して接続されることによって、酸化剤ガス収容空間５１２はシールされる。これにより、カバー部材５１０と、ターミナルプレート４１０，４２０とは、電気的に絶縁される。絶縁部材４３０は、例えばガラスやマイカ等によって構成される。補助流路部材５２０は、例えば配管によって構成される。補助流路部材５２０が形成する補助流路５２２は、酸化剤ガス収容空間５１２と、空気極側ガス供給流路部材６２とを接続する。

【0063】

Ａ－５．燃料電池モジュール１０の動作：
次に、燃料電池モジュール１０の動作について説明する。図１に示すように、酸化剤ガスＯＧは、酸化剤ガス導入流路２７１を流れ、改質・加熱器３３０のハウジング３３５に形成された空気流路３３８内に導入される。空気流路３３８内に導入された酸化剤ガスＯＧは、燃焼器３３３によって生成された燃焼熱（排ガスＥＧ）によって加熱されつつ空気流路３３８内を流れ、空気極側ガス供給流路６１を介して燃料電池スタック１００の空気極側ガス供給マニホールド１６１に供給される。図３および図６に示すように、空気極側ガス供給マニホールド１６１に供給された酸化剤ガスＯＧは、空気極側ガス供給マニホールド１６１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。また、図１に示すように、原燃料ガス導入流路２６１を介して蒸発器３１０に原燃料ガスＲＦＧが供給されると共に、純水導入流路２５１を介して蒸発器３１０に水ＷＡが供給されると、蒸発器３１０において、排ガス中継流路２２６を介して導入された排ガスＥＧの熱を利用して水ＷＡを蒸発させることにより水蒸気が生成されると共に、この水蒸気が原燃料ガスＲＦＧと混合される。水蒸気と混合された原燃料ガスＲＦＧは、混合ガス流路２２８を介して蒸発器３１０から改質器３３１に導入され、改質器３３１において水蒸気改質され、その結果、水素リッチな燃料ガスＦＧが生成される。生成された燃料ガスＦＧは、燃料極側ガス供給流路７１を介して燃料電池スタック１００の燃料極側ガス供給マニホールド１７１に供給される。図４および図７に示すように、燃料極側ガス供給マニホールド１７１に供給された燃料ガスＦＧは、燃料極側ガス供給マニホールド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。

【0064】

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は上側のインターコネクタ１９０に電気的に接続され、燃料極１１６は燃料極側集電部材１４４を介して下側のインターコネクタ１９０（または、下端プレート１８９）に電気的に接続されている。すなわち、燃料電池スタック１００に含まれる複数の発電単位１０２は、電気的に直列に接続されている。また、最も上側に位置する発電単位１０２の上側のインターコネクタ１９０およびＩＣ用セパレータ１８０は、上側ターミナルプレート４１０に電気的に接続されており、最も下側に位置する発電単位１０２の燃料極側集電部材１４４には、下側ターミナルプレート４２０が電気的に接続されている。そのため、ターミナルプレート４１０，４２０と電気的に接続され、燃料電池スタック１００の出力端子として機能する電流線４１４，４２４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６００℃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。

【0065】

図１、図３および図６に示すように、各発電単位１０２の空気室１６６から酸化剤ガス排出連通孔１３３を介して空気極側ガス排出マニホールド１６２に排出された酸化剤オフガスＯＯＧは、空気極側ガス排出流路２４０を介して燃焼器３３３に導入される。また、図１、図４および図７に示すように、各発電単位１０２の燃料室１７６から燃料ガス排出連通孔１４３を介して燃料極側ガス排出マニホールド１７２に排出された燃料オフガスＦＯＧは、燃料極側ガス排出流路２３０を介して燃焼器３３３に導入される。燃焼器３３３に導入された酸化剤オフガスＯＯＧおよび燃料オフガスＦＯＧは、燃焼器３３３において混合されて燃焼され、その後、排ガスＥＧとして排ガス中継流路２２６を介して蒸発器３１０へと排出される。なお、燃焼器３３３において発生する熱により、改質器３３１における改質反応が促進されると共に、燃料電池スタック１００が加熱される。

【0066】

空気極側フレーム１３０における燃料電池スタック１００の外周面を形成する部分から酸化剤ガスＯＧが漏出した場合、燃料電池スタック１００とカバー部材５１０との間に形成された酸化剤ガス収容空間５１２に酸化剤ガスＯＧが捕集される。捕集された酸化剤ガスＯＧは、酸化剤ガス収容空間５１２に接続された補助流路部材５２０が形成する補助流路５２２を介して空気極側ガス供給流路６１に流入する。流入した酸化剤ガスＯＧは、空気極側ガス供給マニホールド１６１に供給され、空気極側ガス供給マニホールド１６１から、各発電単位１０２の酸化剤ガス供給連通孔１３２を介して再び空気室１６６に供給される。

【0067】

Ａ－６．第１実施形態の効果：
以上説明したように、燃料電池モジュール１０は、燃料電池スタック１００と、酸化剤ガス供給外側部材ＯＣＭ１と、酸化剤ガス排出外側部材ＯＣＭ２と、カバー部材５１０と、補助流路部材５２０と、を備える。燃料電池スタック１００は、電解質層１１２と、電解質層１１２を挟んで互いに対向する空気極１１４および燃料極１１６と、を含む単セル１１０と、空気極１１４に面する空気室１６６を画定する空気極側フレーム１３０と、をそれぞれ有する複数の発電単位１０２が積層されてなる発電ブロック１０３を備え、空気室１６６に酸化剤ガスＯＧを供給する空気極側ガス供給マニホールド１６１と、空気室１６６から酸化剤ガスＯＧを排出する空気極側ガス排出マニホールド１６２と、が形成されている。酸化剤ガス供給外側部材ＯＣＭ１は、空気極側ガス供給マニホールド１６１に酸化剤ガスＯＧを供給する一連のガス流路である酸化剤ガス供給流路ＯＣ１を形成する。酸化剤ガス排出外側部材ＯＣＭ２は、空気極側ガス排出マニホールド１６２から酸化剤ガスＯＧを排出する一連のガス流路であって、空気極側ガス排出マニホールド１６２と連続する酸化剤ガス排出流路ＯＣ２を形成する。カバー部材５１０は、空気極側フレーム１３０における燃料電池スタック１００の外周面を形成する部分の少なくとも一部を覆うようにして燃料電池スタック１００の外側に取り付けられ、燃料電池スタック１００の外側に酸化剤ガス収容空間５１２を形成する。補助流路部材５２０は、酸化剤ガス収容空間５１２と、酸化剤ガス供給流路ＯＣ１および酸化剤ガス排出流路ＯＣ２からなる酸化剤ガス流路ＯＣと、を接続する補助流路５２２を形成する。

【0068】

燃料電池スタック１００における空気極側フレーム１３０は、ボルト２２の軸力によって周辺部材と圧着されることにより、ガスシール性を確保している。しかしながら、燃料電池スタック１００の運転中にボルト２２の軸力が弱まり、空気極側フレーム１３０のガスシール性が低下する場合がある。そのような場合、カバー部材５１０と補助流路部材５２０を有しない従来の燃料電池モジュールにおいては、酸化剤ガスＯＧは空気極側フレーム１３０における燃料電池スタック１００の外周面を形成する部分から漏出し、そのまま大気へと放出される。

【0069】

これに対し、本燃料電池モジュール１０によれば、カバー部材５１０を備えることにより、燃料電池スタック１００の外周面から酸化剤ガスＯＧが漏出した際に、漏出した酸化剤ガスＯＧを酸化剤ガス収容空間５１２に回収することができ、酸化剤ガスＯＧが大気へと放出されることを抑制できる。さらに、補助流路部材５２０を備えることにより、酸化剤ガス収容空間５１２に回収された酸化剤ガスＯＧを、酸化剤ガス流路ＯＣへと供給することができる。そのため、燃料電池スタック１００から酸化剤ガスＯＧがリークした場合であっても、燃料電池スタック１００の運転状態を安定化することができる。

【0070】

また、本実施形態の燃料電池モジュール１０では、補助流路５２２は、酸化剤ガス収容空間５１２と、空気極側ガス供給流路６１と、を接続する。すなわち、補助流路５２２は、酸化剤ガス収容空間５１２と、酸化剤ガス供給流路ＯＣ１と、を接続している。これにより、燃料電池スタック１００から漏出した酸化剤ガスＯＧを回収し、再び燃料電池スタック１００へ供給することができる。そのため、燃料電池スタック１００から酸化剤ガスＯＧがリークした場合であっても、未反応の酸化剤ガスＯＧを、再び単セル１１０に供することができ、燃料電池スタック１００の運転状態をより効果的に安定化することができる。

【0071】

また、本実施形態の燃料電池モジュール１０では、カバー部材５１０は、空気極側フレーム１３０における燃料電池スタック１００の外周面を形成する部分の全体を覆うようにして燃料電池スタック１００の外側に取り付けられる。そのため、各発電単位１０２から漏出する酸化剤ガスＯＧを漏れなく回収することができ、燃料電池スタック１００の運転状態をより効果的に安定化することができる。

【0072】

また、本実施形態の燃料電池モジュール１０では、カバー部材５１０は、燃料電池スタック１００における単セル１１０とは電気的に絶縁されている。そのため、カバー部材５１０の取り付けによる燃料電池スタック１００の短絡を防止することができる。

【0073】

また、本実施形態の燃料電池モジュール１０では、さらに、単セル１１０に電気的に接続され、少なくとも一部が酸化剤ガス収容空間５１２に覆われるターミナルプレート４１０，４２０を備える。カバー部材５１０と、ターミナルプレート４１０，４２０とは、電気的に絶縁されている。そのため、カバー部材５１０の取り付けによる、ターミナルプレート４１０，４２０の短絡を防止することができる。

【0074】

Ｂ．第２実施形態：
図１０は、第２実施形態における燃料電池モジュール１０ａの構成を模式的に示す説明図である。以下では、第２実施形態の燃料電池モジュール１０ａの構成のうち、上述した第１実施形態の燃料電池モジュール１０と同一の構成については、同一の符号を付すことによってその説明を適宜省略する。

【0075】

第２実施形態における燃料電池モジュール１０ａは、装置間を結ぶ流路の構成が、第１実施形態における燃料電池モジュール１０と異なっている。具体的には、第２実施形態における燃料電池モジュール１０ａでは、補助流路５２２ａが、酸化剤ガス収容空間５１２と、空気流路３３８とを接続している。

【0076】

燃料電池スタック１００の外周面から酸化剤ガスＯＧが漏出した場合、燃料電池スタック１００とカバー部材５１０との間に形成された酸化剤ガス収容空間５１２に酸化剤ガスＯＧが捕集される。捕集された酸化剤ガスＯＧは、酸化剤ガス収容空間５１２に接続された、補助流路部材５２０ａが形成する補助流路５２２ａを介して空気流路３３８に流入する。流入した酸化剤ガスＯＧは、空気極側ガス供給流路６１を介して、空気極側ガス供給マニホールド１６１に供給され、空気極側ガス供給マニホールド１６１から、各発電単位１０２の酸化剤ガス供給連通孔１３２を介して再び空気室１６６に供給される。

【0077】

第２実施形態における燃料電池モジュール１０ａでは、上述した第１実施形態の燃料電池モジュール１０と同様に、燃料電池スタック１００と、酸化剤ガス供給外側部材ＯＣＭ１と、酸化剤ガス排出外側部材ＯＣＭ２と、カバー部材５１０と、補助流路部材５２０ａと、を備える。補助流路部材５２０ａが形成する補助流路５２２ａは、酸化剤ガス収容空間５１２と、空気流路３３８と、を接続する。すなわち、補助流路５２２ａは、酸化剤ガス収容空間５１２と、酸化剤ガス供給流路ＯＣ１と、を接続している。そのため、燃料電池スタック１００から酸化剤ガスＯＧがリークした場合であっても、未反応の酸化剤ガスＯＧを、再び燃料電池スタック１００に供することができ、燃料電池スタック１００の運転状態を安定化することができる。

【0078】

Ｃ．第３実施形態：
図１１は、第３実施形態における燃料電池モジュール１０ｂの構成を模式的に示す説明図である。以下では、第３実施形態の燃料電池モジュール１０ｂの構成のうち、上述した第１実施形態の燃料電池モジュール１０と同一の構成については、同一の符号を付すことによってその説明を適宜省略する。

【0079】

第３実施形態における燃料電池モジュール１０ｂは、装置間を結ぶ流路の構成が、第１実施形態における燃料電池モジュール１０と異なっている。具体的には、第３実施形態における燃料電池モジュール１０ｂでは、補助流路５２２ｂが、酸化剤ガス収容空間５１２と、酸化剤ガス導入流路２７１とを接続している。

【0080】

燃料電池スタック１００の外周面から酸化剤ガスＯＧが漏出した場合、燃料電池スタック１００とカバー部材５１０との間に形成された酸化剤ガス収容空間５１２に酸化剤ガスＯＧが捕集される。捕集された酸化剤ガスＯＧは、酸化剤ガス収容空間５１２に接続された補助流路部材５２０ｂが形成する補助流路５２２ｂを介して酸化剤ガス導入流路２７１に流入する。流入した酸化剤ガスＯＧは、空気流路３３８および空気極側ガス供給流路６１を介して、空気極側ガス供給マニホールド１６１に供給され、空気極側ガス供給マニホールド１６１から、各発電単位１０２の酸化剤ガス供給連通孔１３２を介して再び空気室１６６に供給される。

【0081】

第３実施形態における燃料電池モジュール１０ｂでは、上述した第１実施形態の燃料電池モジュール１０と同様に、燃料電池スタック１００と、酸化剤ガス供給外側部材ＯＣＭ１と、酸化剤ガス排出外側部材ＯＣＭ２と、カバー部材５１０と、補助流路部材５２０ｂと、を備える。補助流路部材５２０ｂが形成する補助流路５２２ｂは、酸化剤ガス収容空間５１２と、酸化剤ガス導入流路２７１と、を接続する。すなわち、補助流路５２２ｂは、酸化剤ガス収容空間５１２と、酸化剤ガス供給流路ＯＣ１とを接続している。そのため、燃料電池スタック１００から酸化剤ガスＯＧがリークした場合であっても、未反応の酸化剤ガスＯＧを、再び燃料電池スタック１００に供することができ、燃料電池スタック１００の運転状態をより効果的に安定化することができる。

【0082】

Ｄ．第４実施形態：
図１２は、第４実施形態における燃料電池モジュール１０ｃの構成を模式的に示す説明図である。以下では、第４実施形態の燃料電池モジュール１０ｃの構成のうち、上述した第１実施形態の燃料電池モジュール１０と同一の構成については、同一の符号を付すことによってその説明を適宜省略する。

【0083】

第４実施形態における燃料電池モジュール１０ｃは、装置間を結ぶ流路の構成が、第１実施形態における燃料電池モジュール１０と異なっている。具体的には、第４実施形態における燃料電池モジュール１０ｃでは、補助流路５２２ｃが、酸化剤ガス収容空間５１２と、空気極側ガス排出流路２４０とを接続している。

【0084】

燃料電池スタック１００の外周面から酸化剤ガスＯＧが漏出した場合、燃料電池スタック１００とカバー部材５１０との間に形成された酸化剤ガス収容空間５１２に酸化剤ガスＯＧが捕集される。捕集された酸化剤ガスＯＧは、酸化剤ガス収容空間５１２に接続された補助流路部材５２０ｃが形成する補助流路５２２ｃを介して空気極側ガス排出流路２４０に流入する。流入した酸化剤ガスＯＧは、空気極側ガス排出流路２４０を介して燃焼空間３３４に導入される。

【0085】

第４実施形態における燃料電池モジュール１０ｃでは、上述した第１実施形態の燃料電池モジュール１０と同様に、燃料電池スタック１００と、酸化剤ガス供給外側部材ＯＣＭ１と、酸化剤ガス排出外側部材ＯＣＭ２と、カバー部材５１０と、補助流路部材５２０ｃと、を備える。酸化剤ガス排出外側部材ＯＣＭ２は、酸化剤ガスＯＧを燃焼する燃焼器３３３を収容し、燃焼器３３３による可燃性ガスの燃焼空間３３４を内部に形成するハウジング３３５と、空気極側ガス排出マニホールド１６２と燃焼器３３３とを接続する空気極側ガス排出流路２４０を形成する空気極側ガス排出流路部材２４２と、を備える。補助流路５２２ｃは、酸化剤ガス収容空間５１２と、空気極側ガス排出流路２４０と、を接続する。すなわち、補助流路５２２ｃは、酸化剤ガス収容空間５１２と、酸化剤ガス排出流路ＯＣ２を構成する燃焼空間３３４と空気極側ガス排出流路２４０の少なくとも一方と、を接続する。これにより、燃料電池スタック１００から漏出した酸化剤ガスＯＧを回収し、燃焼器３３３の作動により生ずる燃焼空間３３４へ供給することができる。そのため、燃料電池スタック１００から酸化剤ガスＯＧがリークした場合であっても、燃焼器３３３を安定的に運転することができ、燃料電池スタック１００の運転状態をより効果的に安定化することができる。

【0086】

Ｅ．第５実施形態：
図１３は、第５実施形態における燃料電池モジュール１０ｄの構成を模式的に示す説明図である。以下では、第５実施形態の燃料電池モジュール１０ｄの構成のうち、上述した第１実施形態の燃料電池モジュール１０と同一の構成については、同一の符号を付すことによってその説明を適宜省略する。

【0087】

第５実施形態における燃料電池モジュール１０ｄは、装置間を結ぶ流路の構成が、第１実施形態における燃料電池モジュール１０と異なっている。具体的には、第５実施形態における燃料電池モジュール１０ｄでは、補助流路５２２ｄが、酸化剤ガス収容空間５１２と、燃焼空間３３４とを接続している。

【0088】

燃料電池スタック１００の外周面から酸化剤ガスＯＧが漏出した場合、燃料電池スタック１００とカバー部材５１０との間に形成された酸化剤ガス収容空間５１２に酸化剤ガスＯＧが捕集される。捕集された酸化剤ガスＯＧは、酸化剤ガス収容空間５１２に接続された補助流路部材５２０ｄが形成する補助流路５２２ｄを介して燃焼空間３３４に導入される。

【0089】

第５実施形態における燃料電池モジュール１０ｄでは、上述した第１実施形態の燃料電池モジュール１０と同様に、燃料電池スタック１００と、酸化剤ガス供給外側部材ＯＣＭ１と、酸化剤ガス排出外側部材ＯＣＭ２と、カバー部材５１０と、補助流路部材５２０ｄと、を備える。補助流路部材５２０ｄが形成する補助流路５２２ｄは、酸化剤ガス収容空間５１２と、燃焼空間３３４と、を接続する。すなわち、補助流路５２２ｄは、酸化剤ガス収容空間５１２と、酸化剤ガス排出流路ＯＣ２を構成する燃焼空間３３４と空気極側ガス排出流路２４０の少なくとも一方と、を接続する。そのため、燃料電池スタック１００から酸化剤ガスＯＧがリークした場合であっても、燃焼器３３３を安定的に運転することができ、燃料電池スタック１００の運転状態をより効果的に安定化することができる。

【0090】

Ｆ．第６実施形態：
図１４は、第６実施形態における燃料電池モジュール１０ｅのカバー部材５１０ｅおよび補助流路部材５２０ｅの構成を示している。以下では、第６実施形態の燃料電池モジュール１０ｅのうち、上述した第１実施形態における燃料電池モジュール１０と同一の構成については、同一の符号を付すことによってその説明を適宜省略する。

【0091】

第６実施形態にけるカバー部材５１０ｅは、燃料電池スタック１００の外周面のみならず、燃料電池スタック１００の全体を覆うという点において、第１実施形態におけるカバー部材５１０と異なっている。具体的には、カバー部材５１０ｅにおける上面は上側エンドプレート１０４を覆い、カバー部材５１０ｅにおける下面はガス通路部材２７を覆い、カバー部材５１０ｅにおける側面は燃料電池スタック１００の外周面を覆う。カバー部材５１０ｅの取り付けにより、燃料電池スタック１００とカバー部材５１０ｅとの間に、酸化剤ガス収容空間５１２ｅが形成される。補助流路部材５２０ｅが形成する補助流路５２２ｅは、酸化剤ガス収容空間５１２ｅと、空気極側ガス供給流路６１とを接続する（図示せず）。

【0092】

燃料電池スタック１００の外周面もしくは上下面から酸化剤ガスＯＧが漏出した場合、燃料電池スタック１００とカバー部材５１０ｅとの間に形成された酸化剤ガス収容空間５１２ｅに酸化剤ガスＯＧが捕集される。捕集された酸化剤ガスＯＧは、酸化剤ガス収容空間５１２ｅに接続された補助流路部材５２０ｅが形成する補助流路５２２ｅを介して空気極側ガス供給流路６１に流入する。流入した酸化剤ガスＯＧは、空気極側ガス供給マニホールド１６１に供給され、空気極側ガス供給マニホールド１６１から、各発電単位１０２の酸化剤ガス供給連通孔１３２を介して再び空気室１６６に供給される。

【0093】

第６実施形態における燃料電池モジュール１０ｅでは、上述した第１実施形態の燃料電池モジュール１０と同様に、燃料電池スタック１００と、酸化剤ガス供給外側部材ＯＣＭ１と、酸化剤ガス排出外側部材ＯＣＭ２と、カバー部材５１０ｅと、補助流路部材５２０ｅと、を備える。カバー部材５１０ｅは、燃料電池スタック１００の全体を覆うようにして取り付けられ、燃料電池スタック１００の外側に酸化剤ガス収容空間５１２ｅを形成する。補助流路部材５２０ｅが形成する補助流路５２２ｅは、酸化剤ガス収容空間５１２ｅと、酸化剤ガス流路ＯＣと、を接続する。

【0094】

燃料電池モジュール１０ｅの運転中にボルト２２の軸力が弱まり、空気極側フレーム１３０のガスシール性が低下した結果、酸化剤ガスＯＧは燃料電池スタック１００の外周面のみならず、上面および下面からも漏出する場合がある。そのため、カバー部材５１０ｅが燃料電池スタック１００の全体を覆うようにして取り付けられることにより、燃料電池スタック１００の外周面のみならず、上面および下面から漏出する酸化剤ガスＯＧを漏れなく回収することができ、燃料電池スタック１００の運転状態をより効果的に安定化することができる。

【0095】

Ｇ．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。

【0096】

上記実施形態における燃料電池モジュール１０の構成や燃料電池モジュール１０を構成する各部分の構成は、あくまで一例であり、種々変形可能である。上記実施形態における燃料電池スタック１００の構成や燃料電池スタック１００を構成する各部分の構成も、あくまで一例であり、種々変形可能である。

【0097】

また、上記実施形態では、カバー部材５１０ｅの下面はガス通路部材２７を覆う構成としているが、下側エンドプレート１０６および下端プレート１８９を覆い、ガス通路部材２７の一部はカバー部材５１０ｅに覆われない構成であってもよい。

【0098】

また、上記実施形態では、カバー部材５１０は、エンドプレート１０４，１０６に取り付けられているが、カバー部材５１０と単セル１１０とが絶縁されていればよく、カバー部材５１０の取り付け位置は限定されない。例えば、カバー部材５１０をガラス等の絶縁材料で構成することによって、カバー部材５１０と単セル１１０とが絶縁されていてもよい。

【0099】

また、上記実施形態では、ターミナルプレート４１０，４２０に絶縁部材４３０が取り付けられているが、カバー部材５１０とターミナルプレート４１０，４２０が絶縁されれば、絶縁部材４３０を有しない構成であってもよい。例えば、カバー部材５１０をセラミックやガラス等の絶縁材料で構成することによって、カバー部材５１０とターミナルプレート４１０，４２０とが絶縁されていてもよい。

【0100】

また、上記実施形態では、単セル１１０は燃料極支持形の単セルであるが、電解質支持形や金属支持形等の他のタイプの単セルであってもよい。また、上記各実施形態では、燃料電池スタック１００がカウンターフロータイプの燃料電池であるが、燃料電池スタック１００がコフロータイプといった他のタイプの燃料電池であってもよい。

【0101】

また、上記実施形態では、インターコネクタ１９０は導電性の被覆層１９４を含んでいるが、インターコネクタ１９０が該被覆層１９４を含んでいなくてもよい。また、上記実施形態では、単セル１１０が反応防止層１１８を有しているが、単セル１１０が反応防止層１１８を有さないとしてもよい。

【0102】

また、上記実施形態において、燃料電池スタック１００に含まれる単セル１１０の個数（発電単位１０２の個数）は、あくまで一例であり、単セル１１０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。また、上記各実施形態における各部材を構成する材料は、あくまで例示であり、各部材が他の材料により構成されていてもよい。

【0103】

また、上記実施形態では、燃料ガスに含まれる水素と酸化剤ガスに含まれる酸素との電気化学反応を利用して発電を行うＳＯＦＣを対象としているが、本明細書に開示される技術は、水の電気分解反応を利用して水素の生成を行う固体酸化物形電解セル（ＳＯＥＣ）の構成単位である電解セル単位や、電解セル単位を複数備える電解セルスタックにも同様に適用可能である。なお、電解セル単位および電解セルスタックの構成は、例えば特開２０１６－８１８１３号に記載されているように公知であるためここでは詳述しないが、概略的には上述した実施形態における発電単位１０２および燃料電池スタック１００と同様の構成である。すなわち、上述した実施形態における燃料電池スタック１００を電解セルスタックと読み替え、発電単位１０２を電解セル単位と読み替え、単セル１１０を電解単セルと読み替えればよい。ただし、電解セルスタックの運転の際には、空気極１１４がプラス（陽極）で燃料極１１６がマイナス（陰極）となるように両電極間に電圧が印加されると共に、マニホールドを介して原料ガスとしての水蒸気が供給される。これにより、各電解セル単位において水の電気分解反応が起こり、燃料室１７６で水素ガスが発生し、マニホールドを介して電解セルスタックの外部に水素が取り出される。

【0104】

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、本明細書に開示される技術は、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（または電解セル）にも適用可能である。

【符号の説明】

【0105】

１０，１０ａ～１０ｅ：燃料電池モジュール ２２：ボルト ２４：ナット ２６：ガス貫通孔 ２７：ガス通路部材 ２８：本体部 ２９：フランジ部 ２９Ａ：ボルト孔 ３２，３４：孔 ６１：空気極側ガス供給流路 ６２：空気極側ガス供給流路部材 ７１：燃料極側ガス供給流路 ７２：燃料極側ガス供給流路部材 １００：燃料電池スタック １０２：発電単位 １０３：発電ブロック １０４：上側エンドプレート １０６：下側エンドプレート １０７：エンド貫通孔 １０８：連通孔 １０９：ボルト孔 １１０：単セル １１２：電解質層 １１４：空気極 １１６：燃料極 １１８：反応防止層 １２０：単セル用セパレータ １２１：貫通孔 １２４：接合部 １２５：ガラスシール部 １２６：内側部 １２７：外側部 １２８：連結部 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：空気極側集電部 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：燃料極側集電部材 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：平板部 １６１：空気極側ガス供給マニホールド １６２：空気極側ガス排出マニホールド １６６：空気室 １７１：燃料極側ガス供給マニホールド １７２：燃料極側ガス排出マニホールド １７６：燃料室 １８０：ＩＣ用セパレータ １８１：貫通孔 １８６：内側部 １８７：外側部 １８８：連結部 １８９：下端プレート １９０：インターコネクタ １９４：被覆層 １９６：導電性接合材 ２００：絶縁部 ２１０：末端セパレータ ２１１：貫通孔 ２１６：内側部 ２１７：外側部 ２１８：連結部 ２２０：上端プレート ２２６：排ガス中継流路 ２２８：混合ガス流路 ２３０：燃料極側ガス排出流路 ２３２：燃料極側ガス排出流路部材 ２４０：空気極側ガス排出流路 ２４２：空気極側ガス排出流路部材 ２５１：純水導入流路 ２６１：原燃料ガス導入流路 ２７１：酸化剤ガス導入流路 ２７２：酸化剤ガス導入部材 ３００：補助器 ３１０：蒸発器 ３３０：改質・加熱器 ３３１：改質器 ３３３：燃焼器 ３３４：燃焼空間 ３３５：ハウジング ３３６：内壁 ３３７：外壁 ３３８：空気流路 ３３９：伝熱用フィン ３５０：断熱材 ３５１：断熱空間 ４１０：上側ターミナルプレート ４１２：孔 ４１４：上側電流線 ４１５，４２５：溶接部 ４２０：下側ターミナルプレート ４２４：下側電流線 ４３０：絶縁部材 ５１０，５１０ｅ：カバー部材 ５１２，５１２ｅ：酸化剤ガス収容空間 ５２０，５２０ａ～５２０ｅ：補助流路部材 ５２２，５２２ａ～５２２ｅ：補助流路 ＥＧ：排ガス ＦＧ：燃料ガス ＦＯＧ：燃料オフガス ＯＣ１：酸化剤ガス供給流路 ＯＣ２：酸化剤ガス排出流路 ＯＣ：酸化剤ガス流路 ＯＣＭ１：酸化剤ガス供給外側部材 ＯＣＭ２：酸化剤ガス排出外側部材 ＯＧ：酸化剤ガス ＯＯＧ：酸化剤オフガス ＲＦＧ：原燃料ガス ＷＡ：水

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】