体图。
[0044]图5是电池堆的简要剖视图。
[0045]图6是金属管的简要立体图。
[0046]图7是表示比较例的试验结果的曲线图。
[0047]图8是表示实施例的试验结果的曲线图。
[0048]图9是表示实施方式的燃料电池的变形例的、相当于图5的图。
[0049]图10是表示实施方式的燃料电池中电池层叠体的不同部位的温度变化情况的曲线图。
[0050]图11是表示变形例的燃料电池中电池层叠体的不同部位的温度变化情况的曲线图。
[0051]图12是表示其他变形例的主要部分的简要示意图。
【具体实施方式】
[0052]下面，基于附图对本发明的实施方式进行详细说明。然而，下面的说明仅仅是本质上优选的示例而已，并没有对本发明、本发明的应用对象或本发明的用途加以限制的意图。
[0053](燃料电池的基本构成)
[0054]在图3中示例性示出适用了本发明的固体氧化物燃料电池I (SOFC)。燃料电池I的基本构造与图1所示的燃料电池101并没有很大的差别。
[0055]S卩，该燃料电池I包括蒸发器2、空气预热器3、改性器4、燃烧器5、电池堆6等，该燃料电池I利用城市燃气等燃料气体、水和氧化剂气体，并从电池堆6提取电动势来发电。
[0056]作为氧化剂气体，能够使用含有规定量氧气的气体，例如，出于降低成本方面的考虑，能够使用空气。氧化剂气体并不限于空气，只要是含氧气体，则能够适当地将该气体用作氧化剂气体。
[0057]蒸发器2对水进行加热来产生水蒸气。所产生的水蒸气与已进行了脱硫等处理的燃料气体混合后，被送往改性器4。燃料气体与水蒸气的混合气体在改性器4中重整为以氢为主的气体(改性气体)，并通过反应气体导入路径10导入至电池堆6。
[0058]空气预热器3对外部气体进行加热来产生高温氧化剂气体(加热氧化剂气体)。所产生的加热氧化剂气体通过氧化剂气体导入路径11导入至电池堆6。已在电池堆6中变质的高温改性气体(阳极排气)通过阳极侧排出路径12被送往燃烧器5。已在电池堆6中变质的加热氧化剂气体(阴极排气)通过阴极侧排出路径13被送往燃烧器5。
[0059]由于阳极排气中含有剩余燃料，因此阳极排气通过在燃烧器5中与阴极排气混合而燃烧，改性器4得到加热。在燃烧器5中产生的排气被送往空气预热器3而对氧化剂气体进行加热，然后被排出。
[0060]而且，由于在该燃料电池I中也对导入至电池堆6的加热氧化剂气体的温度进行冷却控制，因此，在经由空气预热器3的氧化剂气体导入路径11上，与氧化剂气体导入路径11并联地设置有迂回空气预热器3的冷却气体导入路径14。
[0061]具体而言，冷却气体导入路径14的上游侧端部与分流部15连接，冷却气体导入路径14从该连接处分支出来，其中，上述分流部15设置在氧化剂气体导入路径11中的比空气预热器3更靠上游侧的部分。冷却气体导入路径14的下游侧端部与汇合部16连接，冷却气体导入路径14在该连接处汇合，其中，上述汇合部16设置在氧化剂气体导入路径11中的比空气预热器3更靠下游侧的部分。
[0062]在冷却气体导入路径14的中途设置有流量控制阀17，上述流量控制阀17可调整在冷却气体导入路径14中流动的冷却气体的流量。然而，在该燃料电池I中，设法利用在该冷却气体导入路径14中流动的冷却气体来谋求消除电池堆6的温度差。
[0063]需要说明的是，由于冷却气体最终与作为氧化剂气体的空气汇合，因此即使是氮气等不含氧气的气体也无妨。只要汇合后的混合气体是不对发电带来不良影响的气体即可。例如，如果冷却气体是空气，则其与氧化剂气体的组成相同，因此处理起来较方便。
[0064](燃料电池的主要部分构成)
[0065]在图4和图5中示出该燃料电池I的电池堆6。该电池堆6是所谓的层叠型电池堆。电池堆6由电池层叠体21、盖体31等构成，该电池堆6纵向设置在支承台22上。电池层叠体21布置在盖体31的内部并且其下端被支承台22支承，电池层叠体21沿铅垂方向朝上方延伸。
[0066]如图5所示，与现有产品相同，电池层叠体21构成为如下:其将互连件夹持在薄板状单电池21a之间并且将多个薄板状单电池21a层叠，从而在薄板状单电池21a的板厚方向上延伸。各单电池21a具有由氧化钇稳定化氧化锆等形成的固体电解质。固体电解质的一面上形成有阳电极，固体电解质的另一面上形成有阴电极。
[0067]在互相相邻的单电池21a之间交替地形成有阳极侧反应空隙和阴极侧反应空隙(未图示)。所层叠的单电池21a被支承杆23、按压板24等一体地支承。
[0068]多个支承杆23设置在支承台22上，以便包围电池层叠体21，上述支承杆23沿铅垂方向朝上方延伸。按压板24承载在电池层叠体21的上端面上。支承板25以紧固在支承杆23的上端部上的方式安装在支承杆23的上端部上，上述支承杆23突出至按压板24的上方。
[0069]在支承板25的下表面上设置有弹簧部件26，支承板25经由该弹簧部件26向下方推压按压板24。由此，所层叠的单电池21a被支承台22和按压板24压接。
[0070]盖体31具有:比电池层叠体21大一圈的圆筒状侧壁部31a ;封住侧壁部31a上端的开口部的端壁部31b ;以及从侧壁部31a的下端缘向外伸出的环状凸缘部31c。尤其在该盖体31中，在侧壁部31a的上部中的一定区域上形成有大径部32，上述大径部32具有相对较大的直径且向径向外侧鼓出。
[0071]形成有大径部32的区域只要位于后述的阳极侧导入口 44、阴极侧导入口 45的上侧并且与阳极侧导入口 44、阴极侧导入口 45相分离即可，然而例如优选形成在将侧壁部31a的上下端之间的长度平分的中间位置的上侧。
[0072]盖体31以罩住电池层叠体21的状态将凸缘部31c紧固地安装在支承台22上。盖体31在铅垂方向上沿着电池层叠体21延伸。由此，电池层叠体21的侧面与侧壁部31a的内表面之间形成有具有一定间隔的间隙空间33。在电池层叠体21的侧面上部与大径部32的内表面之间形成有更大的空间(吸热空间34)。在该吸热空间34中设置有金属管61，下文中对此进行说明。
[0073]在电池层叠体21的内部形成有阳极侧、阴极侧的各吸气歧管41、42以及排气歧管43，上述阳极侧、阴极侧的各吸气歧管41、42以及排气歧管43沿层叠方向延伸。各单电池21a的阳极侧反应空隙与阳极侧吸气歧管41以及排气歧管43连通。阴极侧反应空隙与阴极侧吸气歧管42以及间隙空间33连通。
[0074]阳极侧吸气歧管41在电池层叠体21的下端面上具有阳极侧导入口 44(导入部)，阴极侧吸气歧管42在电池层叠体21的下端面上具有阴极侧导入口 45(导入部)。排气歧管43在电池层叠体21的下端面上具有阳极侧导出口 46。阳极侧导入口 44、阴极侧导入口45以及阳极侧导出口 46彼此相邻。
[0075]阳极侧导入孔47、阴极侧导入孔48、阳极侧导出孔49以及阴极侧导出孔50开在支承台22的上表面上。阳极侧导入孔47通过阳极侧导入口 44与阳极侧吸气歧管41连通。阴极侧导入孔48通过阴极侧导入口 45与阴极侧吸气歧管42连通。阳极侧导出孔49通过阳极侧导出口 46与排气歧管43连通。阴极侧导出孔50与间隙空间33连通。