特許 6472559 端部集電部材、及びセルスタック装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6472559

(24)【登録日】2019年2月1日

(45)【発行日】2019年2月20日

(54)【発明の名称】端部集電部材、及びセルスタック装置

(51)【国際特許分類】

   H01M 8/0247 20160101AFI20190207BHJP

   H01M 8/0206 20160101ALI20190207BHJP

   H01M 8/2428 20160101ALI20190207BHJP

   H01M 8/2475 20160101ALI20190207BHJP

   H01M 8/2484 20160101ALI20190207BHJP

   H01M 8/04 20160101ALI20190207BHJP

   H01M 8/12 20160101ALN20190207BHJP

【ＦＩ】

   H01M8/0247

   H01M8/0206

   H01M8/2428

   H01M8/2475

   H01M8/2484

   H01M8/04 Z

   !H01M8/12 101

   !H01M8/12 102C

【請求項の数】22

【全頁数】27

(21)【出願番号】特願2018-99459(P2018-99459)

(22)【出願日】2018年5月24日

(65)【公開番号】特開2018-206764(P2018-206764A)

(43)【公開日】2018年12月27日

【審査請求日】2018年5月24日

(31)【優先権主張番号】特願2017-109083(P2017-109083)

(32)【優先日】2017年6月1日

(33)【優先権主張国】JP

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000004064

【氏名又は名称】日本碍子株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000202

【氏名又は名称】新樹グローバル・アイピー特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】田中 裕己

(72)【発明者】

【氏名】大森 誠

【審査官】 渡部 朋也

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許出願公開第２００３／０２３５７４３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２０１２−０２３０６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−３００１３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−１６２５４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−２６５８９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１５−５１９７１６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｍ ８／０２４７

Ｈ０１Ｍ ８／０２０６

Ｈ０１Ｍ ８／０４

Ｈ０１Ｍ ８／２４２８

Ｈ０１Ｍ ８／２４７５

Ｈ０１Ｍ ８／２４８４

Ｈ０１Ｍ ８／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

燃料電池セルから電力を取り出すための端部集電部材であって、
第１端部及び第２端部を有し、前記燃料電池セルの主面に接合されるように構成された接合部と、
前記接合部の第１端部から第２端部に向かって延びる連結部と、
前記連結部の先端部から延びるとともに、前記接合部から離れる方向に延びる引出し部と、
を備える、端部集電部材。

【請求項2】

前記連結部の基端部は、延びる方向が反転するように屈曲する、
請求項１に記載の端部集電部材。

【請求項3】

前記接合部は、長手方向と短手方向とを有し、
前記接合部の第１端部は、前記短手方向における一方の端部であり、
前記接合部の第２端部は、前記短手方向における他方の端部である、
請求項１又は２に記載の端部集電部材。

【請求項4】

前記連結部は、前記短手方向において、前記接合部の第２端部を超えて延びている、
請求項３に記載の端部集電部材。

【請求項5】

前記接合部は、長手方向と短手方向とを有し、
前記接合部の第１端部は、前記長手方向における一方の端部であり、
前記接合部の第２端部は、前記長手方向における他方の端部である、
請求項１又は２に記載の端部集電部材。

【請求項6】

前記接合部は、矩形状である、
請求項１から５のいずれかに記載の端部集電部材。

【請求項7】

前記接合部の長手方向は、前記燃料電池セルの幅方向に沿って延びる、
請求項１から６のいずれかに記載の端部集電部材。

【請求項8】

前記接合部、前記連結部、及び前記引出し部は、１つの部材によって構成される、
請求項１から７のいずれかに記載の端部集電部材。

【請求項9】

前記接合部、前記連結部、及び前記引出し部は、一枚の金属板から構成される、
請求項１から８のいずれかに記載の端部集電部材。

【請求項10】

前記接合部は、中央領域と、前記中央領域を幅方向において挟むように配置される第１
及び第２領域と、を有し、
前記引出し部は、前記接合部の第１及び第２領域のどちらか一方側に配置される、
請求項１から９のいずれかに記載の端部集電部材。

【請求項11】

前記連結部の先端部は、接合部の第１及び第２領域のどちらか一方側に配置される、
請求項１０に記載の端部集電部材。

【請求項12】

前記連結部は、前記接合部の第１及び第２領域のどちらか一方の前記第１端部から延び
る、
請求項１０又は１１に記載の端部集電部材。

【請求項13】

前記連結部は、前記接合部の中央領域の前記第１端部から延びる、
請求項１０又は１１に記載の端部集電部材。

【請求項14】

前記引出し部は、リード線を取り付けるための取付孔を有する、
請求項１から１３のいずれかに記載の端部集電部材。

【請求項15】

前記引出し部の取付孔は、前記引出し部の延びる方向に長い長孔形状である、
請求項１４に記載の端部集電部材。

【請求項16】

前記引出し部の取付孔は、前記引出し部の延びる方向と交差する方向に長い長孔形状で
ある、
請求項１４に記載の端部集電部材。

【請求項17】

マニホールドと、
前記マニホールドから上方に延びる燃料電池セルと、
前記燃料電池セルと電気的に接続される、請求項１から１６のいずれかに記載の端部集
電部材と、
を備え、
前記端部集電部材の接合部は、前記燃料電池セルの主面に接合される、
セルスタック装置。

【請求項18】

取出し孔を有し、前記マニホールド及び前記燃料電池セルを収容する筐体をさらに備え、
前記端部集電部材の引出し部は、前記筐体の取出し孔を介して、前記筐体の外部へと延びる、
請求項１７に記載のセルスタック装置。

【請求項19】

前記マニホールドは、
上方または下方が開口する箱状のマニホールド本体と、
前記開口を塞ぐ板状部材と、
を有し、
前記マニホールド本体は、
複数の平板部と、
前記平板部を連結する角部と、
を有し、
前記角部の厚さは、前記平板部の厚さよりも小さい、
請求項１７又は１８に記載のセルスタック装置。

【請求項20】

前記マニホールドは、台座に配置され、
前記マニホールドは、
底壁と、
前記底壁から上方に延びる側壁と、
前記側壁の上端部を塞ぎ、かつ前記燃料電池セルが接合される上壁と、
前記底壁に取り付けられ、かつ前記台座に接する複数の突起部と、
を有し、
前記突起部は、前記底壁を構成する材料と異なる材料で構成されている、
請求項１７又は１８に記載のセルスタック装置。

【請求項21】

マニホールドと、
前記マニホールドから上方に延びる燃料電池セルと、
前記燃料電池セルと電気的に接続される端部集電部材と、
を備え、
前記端部集電部材は、
第１端部及び第２端部を有し、前記燃料電池セルに接合されるように構成された接合部と、
前記接合部の第１端部から第２端部に向かって延びる連結部と、
前記連結部の先端部から延びるとともに、前記接合部から離れる方向に延びる引出し部と、
を有し、
前記マニホールドは、
上方または下方が開口する箱状のマニホールド本体と、
前記開口を塞ぐ板状部材と、
を有し、
前記マニホールド本体は、
複数の平板部と、
前記平板部を連結する角部と、
を有し、
前記角部の厚さは、前記平板部の厚さよりも小さい、
セルスタック装置。

【請求項22】

マニホールドと、
前記マニホールドから上方に延びる燃料電池セルと、
前記燃料電池セルと電気的に接続される端部集電部材と、
を備え、
前記端部集電部材は、
第１端部及び第２端部を有し、前記燃料電池セルに接合されるように構成された接合部と、
前記接合部の第１端部から第２端部に向かって延びる連結部と、
前記連結部の先端部から延びるとともに、前記接合部から離れる方向に延びる引出し部と、
を有し、
前記マニホールドは、台座に配置され、
前記マニホールドは、
底壁と、
前記底壁から上方に延びる側壁と、
前記側壁の上端部を塞ぎ、かつ前記燃料電池セルが接合される上壁と、
前記底壁に取り付けられ、かつ前記台座に接する複数の突起部と、
を有し、
前記突起部は、前記底壁を構成する材料と異なる材料で構成されている、
セルスタック装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、端部集電部材、及びセルスタック装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

セルスタック装置は、燃料電池セル、及びマニホールドを備えている（特許文献１）。燃料電池セル、及びマニホールドは、筐体内に配置されている。燃料電池セルは、マニホールドから上方に延びている。マニホールドは、燃料電池セルのガス流路に燃料ガスを供給する。また、燃料電池セルの外側面に酸素を含むガス（空気など）が供給される。燃料電池セルは、燃料ガス及び空気を用いて電力を生成する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１６−１７１０６４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

この燃料電池セルによって生成された電力を外部回路へと取り出すために、燃料電池セルに端部集電部材を接合することが考えられる。この場合、端部集電部材は、接合材などを用いて、燃料電池セルに接合する。また、電力を外部回路に取り出すために、端部集電部材は、燃料電池セルから延びている。

【0005】

このような構成のセルスタック装置において、端部集電部材に外部回路の部品を取り付けると、端部集電部材に引張り荷重が作用し、端部集電部材が燃料電池セルから剥離してしまうおそれがある。そこで本発明の課題は、燃料電池セルから剥離しにくい端部集電部材を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の第１側面に係る端部集電部材は、燃料電池セルから電力を取り出すように構成されている。この端部集電部材は、接合部、連結部、及び引出し部を備えている。接合部は、第１端部及び第２端部を有している。また、接合部は、燃料電池セルに接合されるように構成されている。連結部は、接合部の第１端部から第２端部に向かって延びている。引出し部は、連結部の先端部から延びるとともに、接合部から離れる方向に延びている。

【0007】

引出し部に外部回路の部品などを取り付ける際に、引出し部に引張り荷重が掛かることがある。このように引出し部に引張り荷重が掛かった場合であっても、この引張り荷重が接合部に直接作用しない。すなわち、引出し部に掛かる引張り荷重は、引張り荷重と交差する方向に延びる連結部の先端部が引張られる方向に移動することによってこの引張り荷重が吸収されるため、接合部に掛かる荷重を軽減できる。この結果、端部集電部材は、燃料電池セルから剥離しにくくなる。

【0008】

好ましくは、連結部の基端部は、延びる方向が反転するように屈曲する。

【0009】

好ましくは、接合部は、長手方向と短手方向とを有する。そして、接合部の第１端部は、短手方向における一方の端部であり、接合部の第２端部は、短手方向における他方の端部である。この場合、好ましくは、連結部は、短手方向において、接合部の第２端部を超えて延びている。

【0010】

なお、接合部の第１端部は、長手方向における一方の端部であり、接合部の第２端部は、長手方向における他方の端部であってもよい。

【0011】

好ましくは、接合部は、矩形状である。

【0012】

好ましくは、接合部の長手方向は、燃料電池セルの幅方向に沿って延びる。

【0013】

好ましくは、接合部、連結部、及び引出し部は、１つの部材によって構成される。

【0014】

好ましくは、接合部、連結部、及び引出し部は、一枚の金属板から構成される。例えば、接合部と連結部と引出し部とが互いに別の部材から構成される場合、接合部と連結部と引出し部とを接合する箇所が生じる。すると、この各接合箇所での抵抗発生による電力損失が問題となる。これに対して、接合部と連結部と引出し部とが一枚の金属板から構成された場合、上述したような接合箇所が生じない。このため、接合箇所での抵抗が発生せず、燃料電池セルから電流を外部に取出す際の電力損失をより低減することができる。

【0015】

好ましくは、接合部は、中央領域と、前記中央領域を幅方向において挟むように配置される第１及び第２領域と、を有する。そして、引出し部は、接合部の第１及び第２領域のどちらか一方側に配置される。

【0016】

好ましくは、連結部の先端部は、接合部の第１及び第２領域のどちらか一方側に配置される。

【0017】

好ましくは、連結部は、接合部の第１及び第２領域のどちらか一方の第１端部から延びる。

【0018】

好ましくは、連結部は、接合部の中央領域の第１端部から延びる。

【0019】

好ましくは、引出し部は、リード線を取り付けるための取付孔を有する。

【0020】

好ましくは、引出し部の取付孔は、引出し部の延びる方向に長い長孔形状である。

【0021】

好ましくは、引出し部の取付孔は、引出し部の延びる方向と交差する方向に長い長孔形状である。

【0022】

本発明の第２側面に係るセルスタック装置は、マニホールド、燃料電池、及び上記いずれかの端部集電部材を備えている。燃料電池セルは、マニホールドから上方に延びる。端部集電部材は、燃料電池セルと電気的に接続される。端部集電部材の接合部は、燃料電池セルに接合される。

【0023】

好ましくは、セルスタック装置は、筐体をさらに備える。筐体は、取出し孔を有し、マニホールド及び燃料電池セルを収容する。端部集電部材の引出し部は、筐体の取出し孔を介して、筐体の外部へと延びる。

【0024】

好ましくは、マニホールドは、マニホールド本体と、板状部材とを有する。マニホールド本体は、上方または下方が開口する箱状である。板状部材は、開口を塞ぐ。マニホールド本体は、複数の平板部と、平板部を連結する角部と、を有する。角部の厚さは、平板部の厚さよりも小さい。

【0025】

この構成によれば、箱状のマニホールド本体において平板部の厚さよりも角部の厚さが小さい。このため、マニホールドに接合材を用いて燃料電池セルが接合されたセルスタック装置の動作時に、高温になり温度分布が生じると、角部が優先的に変形する。角部が歪みを吸収できるので、燃料電池セルとマニホールドとの接合領域の変形を抑制できる。したがって、マニホールドと燃料電池セルとを接合する接合材に、マニホールドの変形に起因したクラックを抑制することができる。

【0026】

好ましくは、マニホールドは、台座に配置されている。そして、マニホールドは、底壁と、側壁と、上壁と、複数の突起部とを有している。側壁は、底壁から上方に延びる。上壁は、側壁の上端部を塞ぎ、かつ燃料電池セルが接合される。複数の突起部は、底壁に取り付けられ、かつ台座に接する。突起部は、底壁を構成する材料と異なる材料で構成されている。

【0027】

この構成によれば、接合材を用いてマニホールドの上壁に燃料電池セルが接合されたセルスタック装置の動作時において、燃料電池セルがマニホールドよりも高温になる場合に、底壁から台座に高温の熱を伝達する経路は、複数の突起部になる。複数の突起部と台座とが接触しているため、マニホールドと台座との接触面積を低減できる。このため、マニホールドから台座への熱損失を抑制できる。また、突起部及び底壁を構成する材料は異なるので、底壁に取り付ける突起部の自由度が高い。このため、仕様に応じて、マニホールドから台座への熱損失を効果的に抑制できる位置に突起部を設けることができる。したがって、マニホールドの温度低下を効果的に抑制できるため、燃料電池セルを接合する接合材に加えられる応力を抑制できる。よって、接合材におけるクラックを抑制できるので、セルスタック装置に用いたときに接合材から反応ガスが漏れ出すことを抑制することができる。

【0028】

好ましくは、底壁において台座と対向する面の表面粗さＲｚは、０．０１ｚ以上である。この場合、底壁と台座との接触面積をより低減できるので、マニホールドの温度低下をより抑制できる。このため、燃料電池セルを接合する接合材に加えられる応力をより抑制でき、接合材におけるクラックをより抑制できる。

【0029】

好ましくは、底壁の下面の面積に対して、突起部と台座とが接触する面積の比（接触する面積／下面の面積）は、１５％以下、より好ましくは１０％以下である。この場合、底壁と台座との接触面積が小さいので、マニホールドの温度低下をより抑制できる。このため、燃料電池セルを接合する接合材に加えられる応力をより抑制でき、接合材におけるクラックをより抑制できる。

【0030】

好ましくは、突起部は、無機材料で構成される。マニホールドを備えるセルスタック装置は高温で作動するとともに、突起部にはセルスタック装置全体の荷重がかかるが、無機材料では金属材料と比較して高温クリープ現象に対する耐性が高い。したがって、突起部の材料として、無機材料で構成されることが好ましい。

【0031】

好ましくは、突起部は、底壁を構成する材料の熱伝導率よりも小さい熱伝導率を有する材料で構成されている。これにより、台座と接触する突起部は、底壁よりも熱伝導率が小さいので、マニホールドから台座への熱損失をより抑制できる。このため、マニホールドの温度の低下をより抑制できるので、燃料電池セルを接合する接合材におけるクラックをより抑制できる。

【0032】

好ましくは、突起部を構成する材料の熱伝導率は、好ましくは４０Ｗ／ｍ・Ｋ以下、より好ましくは２０Ｗ／ｍ・Ｋ以下である。この場合、マニホールドから台座への熱伝導によるマニホールドの温度低下をより抑制できる。このため、燃料電池セルをより安定的に支持できる。

【0033】

好ましくは、突起部は、鉱物またはセラミックスで構成される。鉱物またはセラミックスで構成される突起部は、底壁に容易に取り付けることができる。

【0034】

好ましくは、マニホールドは、底壁の下面に形成されたコーティング膜を有する。そして、突起部は、コーティング膜を介して底壁に取り付けられている。コーティング膜により、突起部を底壁に容易に取り付けることができる。なお、突起部とコーティング膜とは同じ材料で形成してもよく、コーティング膜の一部を突起状に形成してもよい。

【0035】

好ましくは、上壁は、クロムを含む材料で構成され、上壁の表面全体に形成されたコーティング膜をさらに有している。コーティング膜により、上壁を構成するクロムが揮発することを防止できる。

【発明の効果】

【0036】

本発明によれば、燃料電池セルから剥離しにくい端部集電部材を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0037】

【図1】セルスタック装置の斜視図。

【図2】セルスタック装置の断面図。

【図3】燃料電池セルの斜視図。

【図4】燃料電池セルの断面図。

【図5】セルスタック装置の拡大断面図。

【図6】端部集電部材の斜視図。

【図7】端部集電部材の断面図。

【図8】変形例に係るセルスタック装置の拡大断面図。

【図9】変形例に係るセルスタック装置の断面図。

【図10】変形例に係る端部集電部材の斜視図。

【図11】変形例に係る端部集電部材の斜視図。

【図12】変形例に係る端部集電部材の斜視図。

【図13】変形例に係る端部集電部材の斜視図。

【図14】変形例に係る端部集電部材の斜視図。

【図15】変形例に係る端部集電部材の斜視図。

【図16】変形例に係る端部集電部材の拡大平面図。

【図17】変形例に係る端部集電部材の拡大平面図。

【図18】変形例に係る端部集電部材の拡大断面図。

【図19】変形例に係るマニホールドの拡大断面図。

【図20】変形例に係るマニホールドの拡大断面図。

【図21】変形例に係るマニホールドの拡大断面図。

【図22】変形例に係るマニホールドの拡大断面図。

【発明を実施するための形態】

【0038】

［セルスタック装置］
以下、本発明に係る端部集電部材、及びセルスタック装置の実施形態について図面を参照しつつ説明する。図１及び図２に示すように、セルスタック装置１００は、複数の燃料電池セル１と、マニホールド２と、一対の端部集電部材３と、を備えている。このセルスタック装置１００は、筐体９０によって覆われている。筐体９０は、金属材料から構成されている。例えば、筐体９０は、フェライト系ステンレス、オーステナイト系ステンレス、又はＮｉ基合金などによって構成されている。

【0039】

［マニホールド］
マニホールド２は、各燃料電池セル１にガスを分配するように構成されている。マニホールド２は、中空状であり、内部空間を有している。マニホールド２の内部空間には、導入管２０１を介して燃料ガスなどのガスが供給される。マニホールド２は、この内部空間と外部とを連通する複数の貫通孔２７を有している。

【0040】

マニホールド２は、各燃料電池セル１を支持している。マニホールド２は、マニホールド本体２１と、上壁２２（蓋部材の一例）とを備えている。マニホールド本体２１と上壁２２とは、互いに別部材であって接合されている。なお、マニホールド本体２１と上壁２２とは、一体的に形成されていてもよい。このマニホールド本体２１と上壁２２とによって、マニホールド２の内部空間を画定している。

【0041】

マニホールド本体２１は、直方体状であって、上面が開口した内部空間を有する。詳細には、マニホールド本体２１は、底壁２３と、側壁２４と、を有している。側壁２４は、底壁２３の周縁部から上方に延びている。導入管２０１は、側壁２４に取り付けられており、マニホールド２の内部空間と連通している。導入管２０１は、例えば、上方に延びている。

【0042】

例えば、マニホールド本体２１は、耐熱性を有するような金属あるいは絶縁性セラミックスによって形成される。より具体的には、マニホールド本体２１は、フェライト系ステンレス鋼、オーステナイト系ステンレス鋼、Ｎｉ基合金、ＭｇＯ（酸化マグネシウム）、Ａｌ_２Ｏ_３（酸化アルミニウム）、ＭｇＡｌ_２Ｏ_４（マグネシアアルミナスピネル）、ＭｇＯ・ＳｉＯ_２（ステアタイト）、及び２ＭｇＯ・ＳｉＯ_２（フォルステライト）よりなる群から選ばれる少なくとも１種から形成されている。

【0043】

上壁２２は、マニホールド本体２１の上面を塞ぐように、マニホールド本体２１に取り付けられている。例えば、上壁２２とマニホールド本体２１とは、結晶化ガラス等によって接合されている。上壁２２は、上述したマニホールド本体２１の材料の少なくとも一種から形成することができる。

【0044】

上壁２２は、各燃料電池セル１が取り付けられるように構成されている。詳細には、上壁２２は、複数の貫通孔２７を有している。各貫通孔２７は、マニホールド２の幅方向（ｙ軸方向）に延びている。また、各貫通孔２７は、配列方向（ｚ軸方向）において、互いに間隔をあけて配置されている。

【0045】

［燃料電池セル］
各燃料電池セル１は、マニホールド２から上方に延びている。詳細には、各燃料電池セル１は、マニホールド２の上壁２２から上方に延びている。燃料電池セル１の下端部は、貫通孔２７内に挿入されている。燃料電池セル１の下端部は、上壁２２から下方に突出していてもよい。燃料電池セル１の長手方向（ｘ軸方向）の長さは、例えば、１００〜３００ｍｍ程度とすることができる。なお、燃料電池セル１の下端部が貫通孔２７内に挿入された状態において、燃料電池セル１の下端部の外周面と貫通孔２７の内壁面との間には隙間が形成されている。この隙間に、後述する第３接合材１０３が充填されていてもよい。

【0046】

各燃料電池セル１は、配列方向（ｚ軸方向）に沿って、互いに間隔をあけて配置されている。なお、各燃料電池セル１は、配列方向に沿って、等間隔に配置されていることが好ましいが、等間隔に配置されていなくてもよい。

【0047】

図３に示すように、燃料電池セル１は、複数の発電素子部１１と、支持基板１２とを備えている。

【0048】

［支持基板］
支持基板１２は、マニホールド２から上方に延びている。すなわち、支持基板１２は、上下方向に延びている。支持基板１２は、支持基板１２の長手方向（ｘ軸方向）に延びる複数のガス流路１２１を内部に有している。各ガス流路１２１は、支持基板１２の幅方向（ｙ軸方向）において互いに間隔をあけて配置されている。ガス流路１２１は、マニホールド２の内部空間と連通している。

【0049】

支持基板１２の長手方向（ｘ軸方向）は、燃料電池セル１の長手方向と同じ方向である。各ガス流路１２１は、互いに実質的に平行に延びている。各ガス流路１２１は、支持基板１２の長手方向の両端面において開口している。

【0050】

図４に示すように、支持基板１２は、複数の第１凹部１２３を有している。各第１凹部１２３は、支持基板１２の両面に形成されている。各第１凹部１２３は支持基板１２の長手方向において互いに間隔をあけて配置されている。

【0051】

支持基板１２は、電子伝導性を有さない多孔質の材料によって構成される。支持基板１２は、例えば、ＣＳＺ（カルシア安定化ジルコニア）から構成され得る。或いは、支持基板１２は、ＮｉＯ（酸化ニッケル）とＹＳＺ（８ＹＳＺ）（イットリア安定化ジルコニア）とから構成されてもよいし、ＮｉＯ（酸化ニッケル）とＹ_２Ｏ_３（イットリア）とから構成されてもよいし、ＭｇＯ（酸化マグネシウム）とＭｇＡｌ_２Ｏ_４（マグネシアアルミナスピネル）とから構成されてもよい。支持基板１２の気孔率は、例えば、２０〜６０％程度である。

【0052】

［発電素子部］
各発電素子部１１は、支持基板１２の両面に支持されている。なお、各発電素子部１１は、支持基板１２の片面のみに支持されていてもよい。各発電素子部１１は、燃料電池セル１の長手方向（ｘ軸方向）において、配列されている。すなわち、各発電素子部１１は、上下方向に配列されている。本実施形態に係る燃料電池セル１は、いわゆる横縞型の燃料電池セルである。

【0053】

各発電素子部１１は、発電素子本体部１１０と、電気的接続部１１１と、を有している。発電素子本体部１１０は、燃料極１３、電解質１４、及び空気極１５を有している。また、各発電素子部１１は、反応防止膜１６をさらに有している。燃料極１３は、電子伝導性を有する多孔質の材料から構成される焼成体である。燃料極１３は、燃料極集電部１３１と燃料極活性部１３２とを有する。

【0054】

燃料極集電部１３１は、第１凹部１２３内に配置されている。詳細には、燃料極集電部１３１は、第１凹部１２３内に充填されており、第１凹部１２３と同様の外形を有する。各燃料極集電部１３１は、第２凹部１３１ａ及び第３凹部１３１ｂを有している。燃料極活性部１３２は、第２凹部１３１ａ内に配置されている。詳細には、燃料極活性部１３２は、第２凹部１３１ａ内に充填されている。

【0055】

燃料極集電部１３１は、例えば、ＮｉＯ（酸化ニッケル）とＹＳＺ（８ＹＳＺ）（イットリア安定化ジルコニア）とから構成され得る。或いは、燃料極集電部１３１は、ＮｉＯ（酸化ニッケル）とＹ_２Ｏ_３（イットリア）とから構成されてもよいし、ＮｉＯ（酸化ニッケル）とＣＳＺ（カルシア安定化ジルコニア）とから構成されてもよい。燃料極集電部１３１の厚さ、並びに第１凹部１２３の深さは、５０〜５００μｍ程度である。

【0056】

燃料極活性部１３２は、例えば、ＮｉＯ（酸化ニッケル）とＹＳＺ（８ＹＳＺ）（イットリア安定化ジルコニア）とから構成され得る。或いは、燃料極活性部１３２は、ＮｉＯ（酸化ニッケル）とＧＤＣ（ガドリニウムドープセリア）とから構成されてもよい。燃料極活性部１３２の厚さは、５〜３０μｍである。

【0057】

電解質１４は、燃料極１３上を覆うように配置されている。詳細には、電解質１４は、隣り合うインターコネクタ１１２間を長手方向に延びている。すなわち、燃料電池セル１の長手方向において、電解質１４とインターコネクタ１１２とが交互に配置されている。

【0058】

電解質１４は、イオン伝導性を有し且つ電子伝導性を有さない緻密な材料から構成される焼成体である。電解質１４は、例えば、ＹＳＺ（８ＹＳＺ）（イットリア安定化ジルコニア）から構成され得る。或いは、電解質１４は、ＬＳＧＭ（ランタンガレート）から構成されてもよい。電解質１４の厚さは、例えば、３〜５０μｍ程度である。

【0059】

反応防止膜１６は、緻密な材料から構成される焼成体である。反応防止膜１６は、電解質１４と空気極１５との間に配置されている。反応防止膜１６は、電解質１４内のＹＳＺと空気極１５内のＳｒとが反応して電解質１４と空気極１５との界面に電気抵抗が大きい反応層が形成される現象の発生を抑制するために設けられている。

【0060】

反応防止膜１６は、希土類元素を含むセリアを含んだ材料から構成されている。反応防止膜１６は、例えば、ＧＤＣ＝（Ｃｅ，Ｇｄ）Ｏ_２（ガドリニウムドープセリア）から構成され得る。反応防止膜１６の厚さは、例えば、３〜５０μｍ程度である。

【0061】

空気極１５は、空気極活性部１５１と、空気極集電部１５２とを有している。空気極活性部１５１は、反応防止膜１６上に配置されている。空気極活性部１５１は、電子伝導性を有する多孔質の材料から構成される焼成体である。空気極活性部１５１は、例えば、ＬＳＣＦ＝（Ｌａ，Ｓｒ）（Ｃｏ，Ｆｅ）Ｏ_３（ランタンストロンチウムコバルトフェライト）から構成され得る。或いは、空気極活性部１５１は、ＬＳＦ＝（Ｌａ，Ｓｒ）ＦｅＯ_３（ランタンストロンチウムフェライト）、ＬＮＦ＝Ｌａ（Ｎｉ，Ｆｅ）Ｏ_３（ランタンニッケルフェライト）、又は、ＬＳＣ＝（Ｌａ，Ｓｒ）ＣｏＯ_３（ランタンストロンチウムコバルタイト）等から構成されてもよい。空気極活性部１５１は、ＬＳＣＦから構成される第１層（内側層）とＬＳＣから構成される第２層（外側層）との２層によって構成されてもよい。空気極活性部１５１の厚さは、例えば、１０〜１００μｍである。

【0062】

空気極集電部１５２は、空気極活性部１５１上に配置されている。空気極集電部１５２は、空気極活性部１５１上から隣の発電素子部１１に向かって延びている。詳細には、空気極集電部１５２は、隣の発電素子部１１の電気的接続部１１１であるインターコネクタ１１２まで延びている。空気極集電部１５２は、電子伝導性を有する多孔質の材料から構成される焼成体である。

【0063】

空気極集電部１５２は、例えば、ＬＳＣＦ＝（Ｌａ，Ｓｒ）（Ｃｏ，Ｆｅ）Ｏ_３（ランタンストロンチウムコバルトフェライト）から構成され得る。或いは、空気極集電部１５２は、ＬＳＣ＝（Ｌａ，Ｓｒ）ＣｏＯ_３（ランタンストロンチウムコバルタイト）から構成されてもよい。或いは、空気極集電部１５２は、Ａｇ（銀）、Ａｇ−Ｐｄ（銀パラジウム合金）から構成されてもよい。空気極集電部１５２の厚さは、例えば、５０〜５００μｍ程度である。

【0064】

各発電素子部１１のうち、最も下方に配置される下側発電素子部１１ａを除いた残りの発電素子部１１は、電気的接続部１１１としてインターコネクタ１１２を有している。インターコネクタ１１２は、隣り合う発電素子本体部１１０同士を互いに電気的に接続するように構成されている。

【0065】

インターコネクタ１１２は、第３凹部１３１ｂ内に配置されている。詳細には、インターコネクタ１１２は、第３凹部１３１ｂ内に埋設（充填）されている。インターコネクタ１１２は、電子伝導性を有する緻密な材料から構成される焼成体である。インターコネクタ１１２は、例えば、ＬａＣｒＯ_３（ランタンクロマイト）から構成され得る。或いは、インターコネクタ１１２は、（Ｓｒ，Ｌａ）ＴｉＯ_３（ストロンチウムチタネート）から構成されてもよい。インターコネクタ１１２の厚さは、例えば、１０〜１００μｍである。

【0066】

図５に示すように、各発電素子部１１のうち、最も下方に配置される下側発電素子部１１ａは、発電素子本体部１１０と、電気的接続部１１１とを有している。なお、支持基板１２の両面に発電素子部１１が配置されている場合、支持基板１２の両面のそれぞれに下側発電素子部１１ａが配置されている。電気的接続部１１１は、発電素子本体部１１０と電気的に接続している。また、電気的接続部１１１は、発電素子本体部１１０から下方に延びている。この下側発電素子部１１ａの電気的接続部１１１は、第１接続部１１３と、第２接続部１１４とを有している。

【0067】

第１接続部１１３は、上述したインターコネクタ１１２と同様の構成を有している。すなわち、第１接続部１１３は、燃料極集電部１３１の第３凹部１３１ｂ内に配置されている。第１接続部１１３は、電子伝導性を有する緻密な材料から構成される。第１接続部１１３は、上述したインターコネクタ１１２の材料のいずれかで形成することができる。

【0068】

第２接続部１１４は、上述した空気極集電部１５２の材料のいずれかで形成することができる。第２接続部１１４は、第１接続部１１３と電気的に接続されている。また、第２接続部１１４は、第１接続部１１３から下方に延びている。

【0069】

燃料電池セル１の下端部は、緻密膜１８によって覆われている。詳細には、緻密膜１８は、支持基板１２を覆っている。緻密膜１８は、第２接続部１１４と支持基板１２との間から下方に延びている。

【0070】

緻密膜１８は、緻密膜１８の内側の空間を流れる燃料ガスと緻密膜１８の外側の空間を流れる空気との混合を防止するガスシール機能を発揮する。このガスシール機能を発揮するため、この緻密膜１８の気孔率は、例えば、１０％以下である。また、緻密膜１８は、絶縁性セラミックスで構成されている。

【0071】

具体的には、緻密膜１８は、上述した電解質１４と反応防止膜１６とによって構成することができる。緻密膜１８を構成する電解質１４は、支持基板１２を覆っており、第１接続部１１３から支持基板１２の下端近傍まで延びている。また、緻密膜１８を構成する反応防止膜１６は、電解質１４と第２接続部１１４との間に配置されている。なお、緻密膜１８は、電解質１４のみで構成されていてもよいし、電解質１４及び反応防止膜１６以外の材料によって構成されていてもよい。

【0072】

［端部集電部材］
図１及び図２に示すように、一対の端部集電部材３は、複数の燃料電池セル１から構成されるセルスタックから電力を取り出すように構成されている。各端部集電部材３は、各燃料電池セル１のうち、配列方向（ｚ軸方向）の両端部に配置される各燃料電池セル１に取り付けられている。なお、一対の端部集電部材３は、取り付けられる位置が互いに異なるだけであって互いの構成は実質的に同じであるため、以下では、一方の端部集電部材３のみについて説明する。

【0073】

図５に示すように、端部集電部材３は、配列方向（ｚ軸方向）の端部に配置された燃料電池セル１の下側発電素子部１１ａと電気的に接続される。詳細には、端部集電部材３は、下側発電素子部１１ａの電気的接続部１１１に接続されている。

【0074】

図６及び図７に示すように、端部集電部材３は、接合部３１と、連結部３２と、引出し部３３とを有している。接合部３１、連結部３２、及び引出し部３３は、１つの部材によって構成されている。例えば、接合部３１、連結部３２、及び引出し部３３は、一枚の金属板から構成されている。この接合部３１、連結部３２、及び引出し部３３の板厚は、例えば、０．１〜２．０ｍｍ程度とすることができる。

【0075】

接合部３１、連結部３２、及び引出し部３３は、金属材料から構成されている。接合部３１、連結部３２、及び引出し部３３は、鉄及びクロムを含んでいる。好ましくは、接合部３１、連結部３２、及び引出し部３３は、ステンレス材料から構成される。具体的には、接合部３１、連結部３２、及び引出し部３３は、フェライト系ステンレス、オーステナイト系ステンレス、又はＮｉ基合金から構成されている。

【0076】

［接合部］
接合部３１は、燃料電池セル１に接合されるように構成されている。接合部３１は、板状である。具体的には、接合部３１は、配列方向視（ｚ軸方向視）において、長手方向と短手方向とを有する矩形状である。接合部３１の長手方向は、燃料電池セル１の幅方向（ｙ軸方向）に沿って延びている。また、接合部３１の短手方向は、燃料電池セル１の長手方向（ｘ軸方向）に沿って延びている。

【0077】

接合部３１は、第１端部３１ａ及び第２端部３１ｂを有している。第１端部３１ａは、短手方向（ｘ軸方向）における一方の端部であり、第２端部３１ｂは、短手方向（ｘ軸方向）における他方の端部である。すなわち、第１端部３１ａと第２端部３１ｂとは互いに反対側に位置する。

【0078】

接合部３１は、複数の貫通孔３１０を有している。貫通孔３１０は、スリット状に形成されており、接合部３１の長手方向（ｙ軸方向）に延びている。接合部３１の幅Ｗ１は、例えば、下側発電素子部１１ａの幅と同じ程度とすることができる。

【0079】

図５に示すように、接合部３１は、下側発電素子部１１ａに接合されている。詳細には、接合部３１は、電気的接続部１１１に接合されている。例えば、接合部３１は、第１接合材１０１によって、下側発電素子部１１ａに接合されている。なお、第１接合材１０１は、例えば、（Ｍｎ，Ｃｏ）_３Ｏ_４、（Ｌａ，Ｓｒ）ＭｎＯ_３、及び（Ｌａ，Ｓｒ）（Ｃｏ，Ｆｅ）Ｏ_３などから選ばれる少なくとも１種である。

【0080】

図７に示すように、第１接合材１０１は、発電素子部１１と接合部３１との間に配置されるとともに、接合部３１の各貫通孔３１０内に入り込んでいる。このため、端部集電部材３は、発電素子部１１に対して強固に接合されている。また、第１接合材１０１の一部が、接合部３１上にはみ出すことで、アンカー効果によって、さらに強固に接合される。

【0081】

図６に示すように、接合部３１は、一対の第１外周部３１１と、一対の第２外周部３１２と、中間部３１３と、複数のリブ部３１４と、を有している。

【0082】

各第１外周部３１１は、長手方向（ｙ軸方向）に延びている。また、各第１外周部３１１は、短手方向（ｘ軸方向）において、互いに間隔をあけて配置されている。

【0083】

各第２外周部３１２は、短手方向（ｘ軸方向）に延びている。各第２外周部３１２は、長手方向（ｙ軸方向）において互いに間隔をあけて配置されている。そして、各第２外周部３１２は、各第１外周部３１１の端部同士を連結している。このように、一対の第１外周部３１１、及び一対の第２外周部３１２は、環状に連結されている。すなわち、一対の第１外周部３１１、及び一対の第２外周部３１２によって、接合部３１の外周部が構成される。

【0084】

中間部３１３は、一対の第２外周部３１２の間に配置されている。そして、中間部３１３は、短手方向（ｘ軸方向）に延びており、一対の第１外周部３１１同士を連結している。すなわち、中間部３１３は、一方の第１外周部３１１から他方の第１外周部３１１まで延びている。好ましくは、中間部３１３は、一対の第１外周部３１１の中央部同士を連結している。すなわち、中間部３１３は、接合部３１の中央部において短手方向に延びている。

【0085】

各リブ部３１４は、各第２外周部３１２と、中間部３１３とを連結するように、長手方向（ｙ軸方向）に延びている。詳細には、各リブ部３１４のうち、いくつかのリブ部３１４は、一方の第２外周部３１２と中間部３１３との間を延びており、他のリブ部３１４は、他方の第２外周部３１２と中間部３１３との間を延びている。各リブ部３１４は、第１外周部３１１と略平行に延びている。

【0086】

各貫通孔３１０のうちいくつかの貫通孔３１０は、第１外周部３１１、第２外周部３１２、中間部３１３、及びリブ部３１４によって画定されている。また、その他の貫通孔３１０は、第２外周部３１２、中間部３１３、及びリブ部３１４によって画定されている。

【0087】

［連結部］
連結部３２は、接合部３１の第１端部３１ａから延びている。好ましくは、連結部３２は、第１端部３１ａのうち、長手方向の中央部から延びている。また、連結部３２は、接合部３１の第２端部３１ｂに向かって延びている。すなわち、連結部３２は、接合部３１の短手方向（ｘ軸方向）に沿って延びている。連結部３２の先端部３２ｂは、短手方向（ｘ軸方向）において、接合部３１の第２端部３１ｂを超えて延びている。すなわち、本実施形態において、連結部３２の先端部３２ｂは、接合部３１の第２端部３１ｂよりも下方に位置している。このように、連結部３２の長さは、接合部３１の短手方向の長さよりも長い。

【0088】

連結部３２の基端部３２ａは接合部３１に連結されている。連結部３２の先端部３２ｂは、引出し部３３に連結されている。連結部３２は、基端部３２ａの一部を除き、配列方向（ｚ軸方向）において、接合部３１と間隔をあけて配置されている。

【0089】

連結部３２の基端部３２ａは、延びる方向が反転するように屈曲している。詳細には、基端部３２ａは、接合部３１の長手方向視（ｙ軸方向視）において、Ｕ字状に屈曲している。すなわち、基端部３２ａは、接合部３１の第１端部３１ａから上方に延びた後、屈曲して下方に延びている。

【0090】

［引出し部］
図６に示すように、引出し部３３は、連結部３２の先端部３２ｂから延びている。また、引出し部３３は、接合部３１から離れる方向に延びている。引出し部３３は、接合部３１の面方向と直交する方向（ｚ軸方向）に延びている。好ましくは、引出し部３３は、連結部３２の先端部３２ｂから水平に延びている。

【0091】

引出し部３３の幅Ｗ２は、例えば、連結部３２の幅と同じである。なお、接合部３１の幅Ｗ１は、連結部３２の幅又は引出し部３３の幅ｗ２よりも大きい。なお、端部集電部材３の各部分の幅Ｗ１，Ｗ２は、長手方向（ｙ軸方向）における寸法を意味している。

【0092】

図２に示すように、引出し部３３の先端部は、筐体９０を超えて、筐体９０の外部まで延びている。筐体９０は取出し孔９１を有しており、引出し部３３はこの取出し孔９１を介して筐体９０の外部へと延びている。この引出し部３３の先端部に、外部回路のリード線などが取り付けられている。例えば、引出し部３３の先端部には、リード線を取り付けるための取付孔３３１又は取付凹部などの取付部が形成されている。取付孔３３１は接合部３１の短手方向（ｘ軸方向）に開口している。すなわち、取付孔３３１は、鉛直方向に開口している。

【0093】

［セル間集電部材］
図２に示すように、各燃料電池セル１は、セル間集電部材４を介して互いに電気的に接続されている。セル間集電部材４は、各燃料電池セル１の間に配置されており、隣り合う各燃料電池セル１を電気的に接続している。セル間集電部材４は、導電性を有する材料から形成されている。例えば、セル間集電部材４は、酸化物セラミックスの焼成体又は金属などによって形成されている。なお、セル間集電部材４は、第２接合材１０２によって各燃料電池セル１に接合されている。第２接合材１０２は、例えば、第１接合材１０１の材料として挙げたいずれかの材料で構成することができる。

【0094】

［表裏接続部材］
各燃料電池セル１において、支持基板１２の一方面に形成された発電素子部１１と、支持基板１２の他方面に形成された発電素子部１１とは、表裏接続部材５によって電気的に接続されている。詳細には、表裏接続部材５は、支持基板１２の一方面及び他方面のそれぞれにおいて最も上方に配置される各発電素子部１１同士を電気的に接続している。

【0095】

［第３接合材］
各燃料電池セル１は、第３接合材１０３によって、マニホールド２に固定されている。第３接合材１０３は、燃料電池セル１とマニホールド２の上壁２２とを接合している。第３接合材１０３は、燃料電池セル１の下端部とマニホールド２の上壁２２とを接合している。図５に示すように、第３接合材１０３は、緻密膜１８と接触している。

【0096】

第３接合材１０３は、例えば、結晶化ガラスである。結晶化ガラスとしては、例えば、ＳｉＯ_２−Ｂ_２Ｏ_３系、ＳｉＯ_２−ＣａＯ系、又はＳｉＯ_２−ＭｇＯ系が採用され得る。なお、本明細書では、結晶化ガラスとは、全体積に対する「結晶相が占める体積」の割合（結晶化度）が６０％以上であり、全体積に対する「非晶質相及び不純物が占める体積」の割合が４０％未満のガラスを指す。なお、第３接合材１０３の材料として、非晶質ガラス、ろう材、又はセラミックス等が採用されてもよい。具体的には、第３接合材１０３は、ＳｉＯ_２−ＭｇＯ−Ｂ_２Ｏ_５−Ａｌ_２Ｏ_３系及びＳｉＯ_２−ＭｇＯ−Ａｌ_２Ｏ_３−ＺｎＯ系よりなる群から選ばれる少なくとも一種である。

【0097】

［発電方法］
以上のように構成されたセルスタック装置１００は、次のようにして発電する。マニホールド２を介して各燃料電池セル１のガス流路１２１内に燃料ガス（水素ガス等）を流すとともに、支持基板１２の両面を酸素を含むガス（空気等）に曝すことにより、電解質１４の両側面間に生じる酸素分圧差によって起電力が発生する。このセルスタック装置１００を端部集電部材３を用いて外部の負荷に接続すると、空気極１５において下記（１）式に示す電気化学反応が起こり、燃料極１３において下記（２）式に示す電気化学反応が起こり、電流が流れる。
（１／２）・Ｏ_２＋２ｅ⁻→Ｏ^２− …（１）
Ｈ_２＋Ｏ^２−→Ｈ_２Ｏ＋２ｅ⁻ …（２）

【0098】

［変形例］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。

【0099】

変形例１
上記実施形態では、接合部３１は複数の貫通孔３１０を有していたが、接合部３１は貫通孔３１０を有していなくてもよい。

【0100】

変形例２
上記実施形態では、端部集電部材３は、下側発電素子部１１ａの電気的接続部１１１に接合されているが、特にこれに限定されない。例えば、図８に示すように、端部集電部材３は、下側発電素子部１１ａの発電素子本体部１１０に接合されていてもよい。この場合、下側発電素子部１１ａは、電気的接続部１１１を有していなくてもよい。

【0101】

変形例３
上記実施形態では、端部集電部材３は、下側発電素子部１１ａに電気的に接合されているが、下側発電素子部１１ａ以外の発電素子部１１に接合されていてもよい。例えば、図９に示すように、端部集電部材３は、上側発電素子部１１ｂに接合されていてもよい。この場合、接合部３１の第１端部３１ａが下側、第２端部３１ｂが上側に位置するように端部集電部材３を配置することが好ましい。

【0102】

変形例４
上記実施形態では、マニホールド２は、上面が開口したマニホールド本体２１を有していたが、マニホールド２の構成はこれに限定されない。例えば、マニホールド本体２１は、底面が開口しており、底壁によってマニホールド本体２１の底面が塞がれていてもよい。

【0103】

変形例５
上記実施形態では、導入管２０１は、マニホールド２の側壁２４に取り付けられているが、導入管２０１の取り付け位置はこれに限定されない。例えば、導入管２０１は、マニホールド２の上壁２２に取り付けられていてもよい。

【0104】

変形例６
上記実施形態では、連結部３２の先端部３２ｂは、接合部３１の第２端部３１ｂを超えて延びているが、これに限定されない。例えば、連結部３２の先端部３２ｂは、接合部３１の短手方向（ｘ軸方向）において、接合部３１の第２端部３１ｂと同じ位置であってもよいし、接合部３１の第２端部３１ｂよりも上方に位置していてもよい。

【0105】

変形例８
上記実施形態では、貫通孔３１０は、スリット状に形成されているが、貫通孔３１０の構成はこれに限定されない。例えば、図１０に示すように、貫通孔３１０は円形状であってもよい。

【0106】

変形例９
上記実施形態では、接合部３１の第１端部３１ａは、短手方向（ｘ軸方向）における一方の端部であり、第２端部３１ｂは、短手方向（ｘ軸方向）における他方の端部であったが、接合部３１の構成はこれに限定されない。

【0107】

例えば、図１１に示すように、第１端部３１ａは長手方向（ｙ軸方向）における一方の端部であり、第２端部３１ｂは長手方向（ｙ軸方向）における他方の端部であってもよい。連結部３２は、接合部３１の第１端部３１ａから第２端部３１ｂに向かって延びるため、接合部３１の長手方向（ｙ軸方向）に沿って延びている。なお、連結部３２の先端部３２ｂは、長手方向（ｙ軸方向）において、接合部３１の中央部まで延びている。そして、引出し部３３の主面は、接合部３１の長手方向（ｙ軸方向）を向いている。このため、取付孔３３１は接合部３１の長手方向に開口している。すなわち、取付孔３３１は、水平方向に開口している。

【0108】

変形例１０
上記実施形態では、引出し部３３は、接合部３１の中央領域Ｒ３側に配置されているが、これに限定されない。なお、接合部３１は、第１領域Ｒ１，第２領域Ｒ２、及び中央領域Ｒ３を有する。第１領域Ｒ１及び第２領域Ｒ２は、幅方向（ｙ軸方向）において、中央領域Ｒ３を挟むように配置されている。すなわち、幅方向において、第１領域Ｒ１、中央領域Ｒ３、第２領域Ｒ２の順で並んでいる。なお、中央領域Ｒ３は、幅方向において、接合部３１の中央に配置され、接合部３１の幅の１０％程度を占める領域である。

【0109】

図１２に示すように、引出し部３３は、接合部３１の第２領域Ｒ２側に配置されていてもよい。連結部３２の先端部３２ｂは、接合部３１の第２領域Ｒ２側に配置されている。なお、引出し部３３は、第１領域Ｒ１側に配置されていてもよい。このとき、連結部３２の先端部３２ｂは、接合部３１の第１領域Ｒ１側に配置されている。

【0110】

連結部３２は、接合部３１の第２領域Ｒ２の第１端部３１ａから延びている。すなわち、連結部３２の基端部３２ａは、接合部３１の第２領域Ｒ２側に配置されている。

【0111】

変形例１１
図１３〜１５に示すように、引出し部３３が第１領域Ｒ１側に配置され、且つ、連結部３２が接合部３１の中央領域Ｒ３の第１端部３１ａから延びていてもよい。例えば、連結部３２は、接合部３１の第１端部３１ａから第２端部３１ｂに向かって延びるとともに、接合部３１の中央領域Ｒ３から第１領域Ｒ１に向かって延びている。なお、引出し部３３は、第２領域Ｒ２側に配置されていてもよい。この場合、連結部３２は、接合部３１の第１端部３１ａから第２端部３１ｂに向かって延びるとともに、接合部３１の中央領域Ｒ３から第２領域Ｒ２に向かって延びている。

【0112】

図１３では、連結部３２は、傾斜して延びている。図１４及び図１５では、連結部３２は、第１連結部３２１と第２連結部３２２とを有している。第１連結部３２１は、接合部３１の第１端部３１ａから第２端部３１ｂに向かって延びている。第２連結部３２２は、中央領域Ｒ３から第１領域Ｒ１に向かって延びている。なお、図１４では、第１連結部３２１の主面と第２連結部３２２の主面とが同じ方向（ｚ軸方向）を向いている。図１５では、第１連結部３２１の主面と第２連結部３２２の主面とが異なる方向を向いている。詳細には、第１連結部３２１の主面は、接合部３１の主面と同じ方向（ｚ軸方向）を向いている。第２連結部３２２の主面は、引出し部３３の主面と同じ方向（ｘ軸方向）を向いている。

【0113】

変形例１２
上記実施形態では、引出し部３３の取付孔３３１は円形状であったが、取付孔３３１の形状はこれに限定されない。例えば、図１６及び図１７に示すように、引出し部３３の取付孔３３１は、長孔形状であってもよい。図１６では、取付孔３３１は、引出し部３３の延びる方向（ｚ軸方向）に長く延びている。

【0114】

図１７では、取付孔３３１は、引出し部３３の延びる方向と交差する方向（ｙ軸方向）に長く延びている。なお、この場合、引出し部３３の取付孔３３１が形成される部分は、他の部分よりも幅（ｙ軸方向の寸法）が広くなっていてもよい。

【0115】

変形例１３
引出し部３３の取付孔３３１は、ボルトが螺合するようにネジ孔となっていてもよい。また、図１８に示すように、引出し部３３の取付孔３３１は、ボルトの頭部が収容されるような形状となっていてもよい。すなわち、取付孔３３１は、大径部３３１ａと、大径部３３１ａよりも径が小さい小径部３３１ｂとを有していてもよい。この場合、小径部３３１ｂはネジ孔となっていてもよい。

【0116】

変形例１４
図１９に示すように、マニホールド本体２１は、角部２６が他の部分よりも薄くなるように構成されていてもよい。詳細には、マニホールド本体２１は、複数の平板部と、この平板部を連結する角部２６とを有している。平板部は、平坦な板状の部分である。なお、角部は、角を形成する部分、すなわち、角近傍である。複数の平板部は、底壁２３の大部分を占める矩形状の平板部と、側壁２４の大部分を占める４つの矩形状の平板部と、フランジ部２５の大部分を占める環状の平板部とを有している。角部２６は、底壁２３と側壁２４との境界部、及び、側壁２４とフランジ部２５との境界部である。このように、本実施の形態のマニホールド本体２１は、複数の平板部と、複数の角部とからなる。

【0117】

なお、角部２６はＲ形状であるが、角部の形状は特に限定されない。角部は、複数の平面部が直交してなる直角であってもよく、複数の平面部の交差部分を平面状に湾曲している形状（Ｃ面取りされた形状）であってもよい。

【0118】

角部２６の厚さＴ２は、平板部の厚さＴ１よりも小さい。このため、角部２６は、平面部よりも優先して変形する部位であり、変形可能部である。複数の平板部の厚さが異なる場合には、最小の厚さを厚さＴ１とする。マニホールド本体２１は複数の角部２６を有し、複数の角部２６の厚さが異なる場合には、最小の厚さをＴ２とする。本変形例では、すべての角部２６の厚さＴ２が平板部の厚さＴ１よりも小さいが、複数の角部２６のうち少なくとも１つの角部２６の厚さＴ２が平板部の厚さＴ１よりも小さければよい。なお、厚さＴ１、Ｔ２は、板厚である。

【0119】

角部２６の厚さＴ２は、平板部の厚さＴ１の７０．０％以上９９．５％以下であることが好ましく、７５．０％以上９８．０％以下であることがより好ましい。７０．０％以上の場合、マニホールドの強度を向上でき、７５．０％以上の場合、マニホールド２の強度をより向上できる。９９．５％以下の場合、変形しやすいので、第３接合材１０３の変形を抑制することで、第３接合材１０３におけるクラックを抑制でき、９８．０％以下の場合、第３接合材１０３におけるクラックを効果的に抑制できる。また、７０．０％以上の場合、加工時にマニホールド２の角部２６が破断することを防止できる。

【0120】

平板部の厚さＴ１は、例えば、０．５ｍｍ以上４．０ｍｍ以下である。角部２６の厚さＴ２は、例えば、０．３５ｍｍ以上３．９ｍｍ以下である。

【0121】

上壁２２の外周部は、フランジ部２５上に配置されており、フランジ部２５に接合されている。上壁２２は、例えば、接合材、溶接などによって、フランジ部２５に接合されている。なお、フランジ部２５は、側壁２４の上端から外方に延びている。なお、板状部材を構成する上壁２２の厚さは、特に限定されないが、マニホールド本体２１の角部２６の厚さＴ１よりも小さくすることができる。

【0122】

変形例１５
変形例１４では、マニホールド本体２１は上方が開口していたが、マニホールド本体２１は下方が開口していてもよい。この場合、図２０に示すように、マニホールド本体２１は、上壁２２、側壁２４、及びフランジ部２５を有している。フランジ部２５は、側壁２４の下端部から外方に延びている。このマニホールド本体２１の下面を塞ぐように、底壁２３（板状部材の一例）が取り付けられている。

【0123】

この変形例１５に係るマニホールド本体２１において、複数の平板部は、上壁２２の大部分を占める矩形状の平板部と、側壁２４の大部分を占める４つの矩形状の平板部と、フランジ部２５の大部分を占める環状の平板部とを有している。そして、角部２６は、上壁２２と側壁２４との境界部、及び、側壁２４とフランジ部２５との境界部である。

【0124】

変形例１６
図２１に示すように、底壁２３に複数の突起部２８が取り付けられていてもよい。複数の突起部２８は、底壁２３の下面２３１に取り付けられている。このため、台座Ｂにマニホールド２を配置すると、複数の突起部２８が台座Ｂに接する。複数の突起部２８は、底壁２３の下面２３１に、偏析せずに、分散している。このため、マニホールド２は、安定して台座Ｂに配置される。

【0125】

突起部２８を構成する材料は、底壁２３を構成する材料と異なる材料で構成されていれば特に限定されないが、金属を除く材料で構成されていることが好ましく、無機材料で構成されていることがより好ましい。無機材料としては、セラミックスであることが好ましい。ＳＯＦＣは高温で作動するが、金属材料は高温環境下で一定応力を連続的に与えられると高温クリープ変形が発生し、形状が変わってしまう恐れがある。マニホールド２の底壁２３に取り付けられて台座に接する突起部２８には、セルスタック装置１００全体の荷重がかかるため、高温クリープ変形が懸念される。一方、無機材料では金属材料と比較して高温クリープ現象に対する耐性が高いため、台座と接する突起部２８として無機材料を用いることが好ましい。

【0126】

また、突起部２８は、底壁２３を構成する材料の熱伝導率よりも小さい熱伝導率を有する材料で構成されていることが好ましい。このような材料として、例えば、鉱物、セラミックス、ガラス、または繊維が挙げられる。鉱物としては、例えば、マイカ（雲母）、バーミキュライト、石英などが挙げられる。セラミックスとしては、例えば、アルミナ、ジルコニア、シリカ、酸化鉄、酸化クロムなどが挙げられる。ガラスとしては、例えば、結晶化ガラスなどが挙げられる。結晶化ガラスとしては、例えば、ＳｉＯ_２−Ｂ_２Ｏ_３系、ＳｉＯ_２−ＣａＯ系、またはＳｉＯ_２−ＭｇＯ系が採用され得る。繊維としては、例えば、石英ウール、アルミナ、シリカアルミナなどが挙げられる。

【0127】

突起部２８を構成する材料の熱伝導率は、４０Ｗ／ｍ・Ｋ以下であることが好ましく、２０Ｗ／ｍ・Ｋ以下であることがより好ましい。底壁２３から台座Ｂへの熱伝導を低減できるので、熱伝導率は低いほど好ましいが、容易に実現できる観点から、下限値は、例えば０．０１Ｗ／ｍ・Ｋである。

【0128】

上記熱伝導率は、レーザーフラッシュ法により７５０℃で測定される値である。

【0129】

台座Ｂと対向する面の表面粗さＲｚは、０．０１ｚ以上であることが好ましく、０．０５ｚ以上であることがより好ましい。底壁２３と台座Ｂとの接触面積を低減できるので、表面粗さＲｚは高いほど好ましいが、セルスタック装置１の高さを考慮すると、上限値は、例えば１０ｚである。

【0130】

上記「台座Ｂと対向する面」とは、本変形例では、底壁２３の下面２３１と突起部２８とで構成される面である。上記表面粗さＲｚは、ＪＩＳ Ｂ０６０１に準拠して測定される値である。

【0131】

底壁２３の下面２３１の面積に対する、突起部２８と台座Ｂとが接触する面積の比は、１５％以下であることが好ましく、１０％以下であることがより好ましい。

【0132】

突起部２８は、下方に突出する凸形状である。突起部２８は、例えば、下方（下面２３１から台座Ｂに）に向けて幅が小さい。突起部２８は、部材として設けられる突起部と、粒子からなる突起部とを含む。突起部２８と台座Ｂとの接触は、点接触であってもよい。また、突起部２８が部材である場合には、例えば、平面視において矩形の片状であってもよく、繊維の切片であってもよい。

【0133】

突起部２８を底壁２３の下面２３１に取り付ける工程では、例えば以下のように実施する。底壁２３を構成する材料の熱伝導率よりも小さい熱伝導率を有する材料で構成されている突起部２８となる材料を準備する。突起部２８となる材料として、例えば、結晶化ガラスなどのガラスとなる材料などを準備する。この材料を、底壁２３の下面２３１に接するように配置して、焼き付ける。

【0134】

変形例１７
変形例１６のように、突起部２８を底壁２３に取り付ける態様において、マニホールド２は、コーティング膜２９をさらに備えていてもよい。図２２に示すように、コーティング膜２９は、底壁２３の下面２３１に形成されている。突起部２８は、コーティング膜２９を介して底壁２３に取り付けられている。突起部２８の少なくとも一部は、コーティング膜２９から下方に突出している。なお、突起部２８と同じ部材がコーティング膜２９に埋設されていてもよい。

【0135】

また、コーティング膜２９は、露出する表面全体に形成されている。つまり、コーティング膜２９が、外部に露出する。具体的には、コーティング膜２９は、底壁２３、側壁２４、上壁２２及びフランジ部２５の表面全体に形成されている。つまり、コーティング膜２９は、底壁２３、側壁２４、上壁２２及びフランジ部２５の外側面及び内側面の全体に形成されている。外側面とは、マニホールド２の外部を臨む面であり、内側面とは、マニホールド２の内部空間を臨む面である。

【0136】

詳細には、コーティング膜２９は、底壁２３の上面２３２、下面２３１及び側面の全体に形成されている。また、コーティング膜２９は、側壁２４の内側面及び外側面の全体に形成されている。また、上壁２２の上面、下面、側面、及び貫通孔２７を構成する内壁面の全体に形成されている。また、コーティング膜２９は、フランジ部２５の上面、下面及び側面の全体に形成されている。なお、マニホールドの各部材を被覆するコーティング膜は、同じ材料であってもよく、異なる材料であってもよい。

【0137】

コーティング膜２９は、例えばガラス、セラミックスなどで構成されており、ガラスで構成されていることがより好ましい。ガラスとしては、例えば結晶化ガラスを用いることができる。この結晶化ガラスは、第３接合材１０３と同様の材料であってもよい。セラミックスとしては、アルミナ、シリカ、ペロブスカイト系材料、スピネル系材料などを用いることができる。コーティング膜２９は、複数の層で構成されてもよい。

【0138】

コーティング膜２９の厚みは、例えば３〜２００μｍである。コーティング膜２９の気孔率は、例えば０〜３０％である。

【0139】

なお、本変形例における「台座Ｂと対向する面」は、下面２３１に形成されたコーティング膜２９と突起部２８とで形成される面である。

【0140】

また、突起部２８は、コーティング膜２９と同じ材料であってもよく、異なる材料であってもよい。

【0141】

本変形例では、例えば、コーティング膜２９を形成し、その後に突起部２８を形成する。

【0142】

具体的には、まず、マニホールド本体２１の表面全体、つまり露出する面全体に、コーティング膜２９となるペーストを形成する。ペーストは、例えばガラス粉末を含み、クロムは含まない。ペーストは、例えば、塗布、ディッピング法などによって形成される。

【0143】

次に、底壁２３の下面に形成されたペーストに、突起部２８となる材料を付着して、この状態で焼成する。この工程では、焼成容器（セッター）に突起部となる材料を配置し、次いで、この材料上に底壁２３の下面２３１を配置し、この状態で焼成してもよい。

【符号の説明】

【0144】

１ 燃料電池セル
２ マニホールド
３ 端部集電部材
３１ 接合部
３１ａ 第１端部
３１ｂ 第２端部
３２ 連結部
３２ａ 基端部
３２ｂ 先端部
３３ 引出し部
９０ 筐体
９１ 取出し孔

【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】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】