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(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】P2025011696
(43)【公開日】2025-01-24
(54)【発明の名称】電気化学反応セルスタック
(51)【国際特許分類】
H01M 8/02 20160101AFI20250117BHJP
H01M 8/2483 20160101ALI20250117BHJP
H01M 8/2465 20160101ALI20250117BHJP
C25B 9/70 20210101ALI20250117BHJP
H01M 8/12 20160101ALN20250117BHJP
H01M 8/10 20160101ALN20250117BHJP
C25B 1/04 20210101ALN20250117BHJP
C25B 9/00 20210101ALN20250117BHJP
H01M 8/0273 20160101ALN20250117BHJP
【ＦＩ】
H01M8/02
H01M8/2483
H01M8/2465
C25B9/70
H01M8/12 101
H01M8/12 102A
H01M8/10 101
C25B1/04
C25B9/00 A
H01M8/0273
【審査請求】未請求
【請求項の数】6
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023113956
(22)【出願日】2023-07-11
(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】中村 計介
(72)【発明者】
【氏名】林 千栄
(72)【発明者】
【氏名】森川 哲也
【テーマコード（参考）】
4K021
5H126
【Ｆターム（参考）】
4K021AA01
4K021BA02
4K021DC01
4K021DC03
5H126AA02
5H126AA22
5H126AA23
5H126BB06
5H126DD05
5H126EE11
5H126JJ03
(57)【要約】
【課題】電気化学反応セルスタックの耐久性を向上する。
【解決手段】電気化学反応セルスタックは、第１部材と、第１部材と第１の方向に重複する部分である重複部を有する第２部材と、第１部材と第２部材とを接合する接合部であって、第２部材における重複部と、第１部材における重複部と第１の方向に対向する部分と、を接合する接合部と、を備える。重複部は、第１の方向視において少なくとも１つの環状の輪郭線である重複部輪郭線を有している。電気化学反応セルスタックは、接合部と重複部輪郭線との組み合わせであって、第１の方向視において、接合部の輪郭線である接合部輪郭線は、重複部輪郭線の形状に相似し、第１の方向視において、接合部輪郭線と重複部輪郭線との一方が、接合部輪郭線と重複部輪郭線との他方を囲み、第１の方向視において、接合部輪郭線の中心と、重複部輪郭線の中心とは、互いに位置が異なる、という条件を満たす組み合わせを含む。
【選択図】図６
【解決手段】電気化学反応セルスタックは、第１部材と、第１部材と第１の方向に重複する部分である重複部を有する第２部材と、第１部材と第２部材とを接合する接合部であって、第２部材における重複部と、第１部材における重複部と第１の方向に対向する部分と、を接合する接合部と、を備える。重複部は、第１の方向視において少なくとも１つの環状の輪郭線である重複部輪郭線を有している。電気化学反応セルスタックは、接合部と重複部輪郭線との組み合わせであって、第１の方向視において、接合部の輪郭線である接合部輪郭線は、重複部輪郭線の形状に相似し、第１の方向視において、接合部輪郭線と重複部輪郭線との一方が、接合部輪郭線と重複部輪郭線との他方を囲み、第１の方向視において、接合部輪郭線の中心と、重複部輪郭線の中心とは、互いに位置が異なる、という条件を満たす組み合わせを含む。
【選択図】図６
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１部材と、
前記第１部材と第１の方向に重複する部分である重複部を有する第２部材と、
前記第１部材と前記第２部材とを接合する接合部であって、前記第２部材における前記重複部と、前記第１部材における前記重複部と前記第１の方向に対向する部分と、を接合する接合部と、
を備え、
前記重複部は、前記第１の方向視において少なくとも１つの環状の輪郭線である重複部輪郭線を有している、電気化学反応セルスタックにおいて、
前記電気化学反応セルスタックは、
前記接合部と前記重複部輪郭線との組み合わせであって、
前記第１の方向視において、前記接合部の輪郭線である接合部輪郭線は、前記重複部輪郭線の形状に相似し、
前記第１の方向視において、前記接合部輪郭線と前記重複部輪郭線との一方が、前記接合部輪郭線と前記重複部輪郭線との他方を囲み、
前記第１の方向視において、前記接合部輪郭線の中心と、前記重複部輪郭線の中心とは、互いに位置が異なる、という条件を満たす組み合わせを含んでいる、
ことを特徴とする、電気化学反応セルスタック。
前記第１部材と第１の方向に重複する部分である重複部を有する第２部材と、
前記第１部材と前記第２部材とを接合する接合部であって、前記第２部材における前記重複部と、前記第１部材における前記重複部と前記第１の方向に対向する部分と、を接合する接合部と、
を備え、
前記重複部は、前記第１の方向視において少なくとも１つの環状の輪郭線である重複部輪郭線を有している、電気化学反応セルスタックにおいて、
前記電気化学反応セルスタックは、
前記接合部と前記重複部輪郭線との組み合わせであって、
前記第１の方向視において、前記接合部の輪郭線である接合部輪郭線は、前記重複部輪郭線の形状に相似し、
前記第１の方向視において、前記接合部輪郭線と前記重複部輪郭線との一方が、前記接合部輪郭線と前記重複部輪郭線との他方を囲み、
前記第１の方向視において、前記接合部輪郭線の中心と、前記重複部輪郭線の中心とは、互いに位置が異なる、という条件を満たす組み合わせを含んでいる、
ことを特徴とする、電気化学反応セルスタック。
【請求項2】
請求項１に記載の電気化学反応セルスタックであって、
前記組み合わせにおいて、前記第１の方向視における前記接合部輪郭線の中心と前記重複部輪郭線の中心との距離は、１０μｍ以上である、
ことを特徴とする、電気化学反応セルスタック。
前記組み合わせにおいて、前記第１の方向視における前記接合部輪郭線の中心と前記重複部輪郭線の中心との距離は、１０μｍ以上である、
ことを特徴とする、電気化学反応セルスタック。
【請求項3】
請求項１に記載の電気化学反応セルスタックであって、
前記組み合わせにおいて、前記第１の方向視における前記接合部輪郭線と前記重複部輪郭線との最長距離は、前記第１の方向視における前記接合部輪郭線と前記重複部輪郭線との最短距離の１．０１倍以上である、
ことを特徴とする、電気化学反応セルスタック。
前記組み合わせにおいて、前記第１の方向視における前記接合部輪郭線と前記重複部輪郭線との最長距離は、前記第１の方向視における前記接合部輪郭線と前記重複部輪郭線との最短距離の１．０１倍以上である、
ことを特徴とする、電気化学反応セルスタック。
【請求項4】
請求項１に記載の電気化学反応セルスタックであって、さらに、
前記第１の方向に積層する複数の単セルを備え、
前記複数の単セルのそれぞれにガスを供給するマニホールドが形成され、
前記第１部材には、前記マニホールドの一部を構成する第１貫通孔が形成され、
前記第２部材には、前記マニホールドの一部を構成する第２貫通孔が形成され、
前記重複部輪郭線の少なくとも一部は、前記第１の方向視において、前記第１部材における前記第１貫通孔を取り囲む部分である第１貫通孔周囲部の少なくとも一部と一致し、
前記接合部は、前記第１貫通孔と前記第２貫通孔とのそれぞれを囲む接合材である、
ことを特徴とする、電気化学反応セルスタック。
前記第１の方向に積層する複数の単セルを備え、
前記複数の単セルのそれぞれにガスを供給するマニホールドが形成され、
前記第１部材には、前記マニホールドの一部を構成する第１貫通孔が形成され、
前記第２部材には、前記マニホールドの一部を構成する第２貫通孔が形成され、
前記重複部輪郭線の少なくとも一部は、前記第１の方向視において、前記第１部材における前記第１貫通孔を取り囲む部分である第１貫通孔周囲部の少なくとも一部と一致し、
前記接合部は、前記第１貫通孔と前記第２貫通孔とのそれぞれを囲む接合材である、
ことを特徴とする、電気化学反応セルスタック。
【請求項5】
請求項１に記載の電気化学反応セルスタックであって、
前記第１部材および前記第２部材をそれぞれ有する第１ユニットと第２ユニットとが前記第１の方向に積層され、
前記第１ユニットと前記第２ユニットとは、それぞれ前記組み合わせを有し、
前記第１ユニットにおける前記組み合わせの前記重複部輪郭線の少なくとも一部と、前記第２ユニットにおける前記組み合わせの前記重複部輪郭線の少なくとも一部とは、前記第１の方向において互いに重複し、
前記第１ユニットにおける前記組み合わせの前記接合部輪郭線の中心と、前記第２ユニットにおける前記組み合わせの前記接合部輪郭線の中心とは、前記第１の方向視において互いに位置が異なる、
ことを特徴とする、電気化学反応セルスタック。
前記第１部材および前記第２部材をそれぞれ有する第１ユニットと第２ユニットとが前記第１の方向に積層され、
前記第１ユニットと前記第２ユニットとは、それぞれ前記組み合わせを有し、
前記第１ユニットにおける前記組み合わせの前記重複部輪郭線の少なくとも一部と、前記第２ユニットにおける前記組み合わせの前記重複部輪郭線の少なくとも一部とは、前記第１の方向において互いに重複し、
前記第１ユニットにおける前記組み合わせの前記接合部輪郭線の中心と、前記第２ユニットにおける前記組み合わせの前記接合部輪郭線の中心とは、前記第１の方向視において互いに位置が異なる、
ことを特徴とする、電気化学反応セルスタック。
【請求項6】
請求項１に記載の電気化学反応セルスタックであって、
前記第１部材と前記第２部材とには、前記組み合わせが複数存在しており、
一の前記組み合わせの前記第１の方向視における前記接合部輪郭線の中心と前記重複部輪郭線の中心との距離は、他の前記組み合わせの前記第１の方向視における前記接合部輪郭線の中心と前記重複部輪郭線の中心との距離と異なっている、
ことを特徴とする、電気化学反応セルスタック。
前記第１部材と前記第２部材とには、前記組み合わせが複数存在しており、
一の前記組み合わせの前記第１の方向視における前記接合部輪郭線の中心と前記重複部輪郭線の中心との距離は、他の前記組み合わせの前記第１の方向視における前記接合部輪郭線の中心と前記重複部輪郭線の中心との距離と異なっている、
ことを特徴とする、電気化学反応セルスタック。
【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、電気化学反応セルスタックに関する。
【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、一般に、燃料電池スタックの形態で利用される。燃料電池スタックは、ある部材（以下、「第１部材」という。）と、第１部材と所定の方向（以下、「第１の方向」という。）に重複する部分である重複部を有する他の部材（以下、「第２部材」という。）と、第１部材と第２部材とを接合する接合部と、を備える。第１部材と、第２部材と、接合部との組み合わせの具体例としては、セパレータと、燃料極フレームと、セパレータと燃料極フレームとを接合する溶接部と、が挙げられる。
【0003】
従来、複数枚の板状ワークを積層配置し、板状ワーク同士を接合材やレーザー溶接によって接合した燃料電池関連部品が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特許第６１１２９３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
燃料電池スタックの第１部材と第２部材とに応力が加わると、接合部が損傷するおそれがあり、ひいては燃料電池スタックの故障の要因ともなりうる。そのため、燃料電池スタックの耐久性を向上させるために、接合部の耐久性の向上が望まれていた。
【0006】
なお、このような課題は、例えば、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にも共通の課題である。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う。また、このような課題は、ＳＯＦＣやＳＯＥＣに限らず、他のタイプの電気化学反応セルスタック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セルスタックは、第１部材と、前記第１部材と第１の方向に重複する部分である重複部を有する第２部材と、前記第１部材と前記第２部材とを接合する接合部であって、前記第２部材における前記重複部と、前記第１部材における前記重複部と前記第１の方向に対向する部分と、を接合する接合部と、を備える。前記重複部は、前記第１の方向視において少なくとも１つの環状の輪郭線である重複部輪郭線を有している。前記電気化学反応セルスタックは、前記接合部と前記重複部輪郭線との組み合わせであって、前記第１の方向視において、前記接合部の輪郭線である接合部輪郭線は、前記重複部輪郭線の形状に相似し、前記第１の方向視において、前記接合部輪郭線と前記重複部輪郭線との一方が、前記接合部輪郭線と前記重複部輪郭線との他方を囲み、前記第１の方向視において、前記接合部輪郭線の中心と、前記重複部輪郭線の中心とは、互いに位置が異なる、という条件を満たす組み合わせを含んでいる。
【0010】
本電気化学反応セルスタックによれば、接合部と重複部輪郭線との組み合わせにおいて、第１の方向視における接合部輪郭線の中心と、重複部輪郭線の中心とが、互いに位置が異なっているため、第１部材や第２部材に応力が加わった際に接合部に加わる応力を不均一化させることができる。そのため、接合部のうちの比較的大きな応力が加わる部分が初期の損傷箇所となるが、初期の損傷箇所以外の部分については、初期の損傷箇所ほどの応力が加わらないため、接合部において、初期損傷が生じてから全体が損傷するまでの寿命を延ばすことができる。
【0011】
（２）上記電気化学反応セルスタックにおいて、前記組み合わせにおいて、前記第１の方向視における前記接合部輪郭線の中心と前記重複部輪郭線の中心との距離は、１０μｍ以上である、構成としてもよい。本構成によれば、接合部と重複部輪郭線との組み合わせにおいて、第１の方向視における接合部輪郭線の中心と重複部輪郭線の中心との距離が１０μｍ以上であるため、接合部において、初期損傷が生じてから全体が損傷するまでの寿命をより効果的に延ばすことができる。
【0012】
（３）上記電気化学反応セルスタックにおいて、前記組み合わせにおいて、前記第１の方向視における前記接合部輪郭線と前記重複部輪郭線との最長距離は、前記第１の方向視における前記接合部輪郭線と前記重複部輪郭線との最短距離の１．０１倍以上である、構成としてもよい。本構成によれば、接合部と重複部輪郭線との組み合わせにおいて、接合部輪郭線と重複部輪郭線との最長距離が、接合部輪郭線と重複部輪郭線との最短距離の１．０１倍以上であるため、接合部において、初期損傷が生じてから全体が損傷するまでの寿命をより効果的に延ばすことができる。
【0013】
（４）上記電気化学反応セルスタックにおいて、さらに、前記第１の方向に積層する複数の単セルを備え、前記複数の単セルのそれぞれにガスを供給するマニホールドが形成され、前記第１部材には、前記マニホールドの一部を構成する第１貫通孔が形成され、前記第２部材には、前記マニホールドの一部を構成する第２貫通孔が形成され、前記重複部輪郭線の少なくとも一部は、前記第１の方向視において、前記第１部材における前記第１貫通孔を取り囲む部分である第１貫通孔周囲部の少なくとも一部と一致し、前記接合部は、前記第１貫通孔と前記第２貫通孔とのそれぞれを囲む接合材である、構成としてもよい。本構成によれば、第１の方向視において、重複部輪郭線の中心と、接合材の輪郭線の中心との位置が異なるため、マニホールドの内部の構成が不均一となる。これにより、マニホールドを流れるガスに乱流が生じやすくなり、複数の単セルのそれぞれにガスを均等に供給することができる。
【0014】
（５）上記電気化学反応セルスタックにおいて、前記第１部材および前記第２部材をそれぞれ有する第１ユニットと第２ユニットとが前記第１の方向に積層され、前記第１ユニットと前記第２ユニットとは、それぞれ前記組み合わせを有し、前記第１ユニットにおける前記組み合わせの前記重複部輪郭線の少なくとも一部と、前記第２ユニットにおける前記組み合わせの前記重複部輪郭線の少なくとも一部とは、前記第１の方向において互いに重複し、前記第１ユニットにおける前記組み合わせの前記接合部輪郭線の中心と、前記第２ユニットにおける前記組み合わせの前記接合部輪郭線の中心とは、前記第１の方向視において互いに位置が異なる、構成としてもよい。本構成によれば、第１ユニットの接合部輪郭線の中心と、第２ユニットの接合部輪郭線の中心とが、第１の方向視において互いに位置が異なるため、ユニットごとに接合部の応力を分散させることができ、ひいては電気化学反応セルスタック全体において応力を分散させることができる。そのため、第１ユニットと第２ユニットの接合部輪郭線の中心が、第１の方向視において互いに位置が同じである構成と比較して、接合部が損傷するまでの寿命を延ばすことができる。
【0015】
（６）上記電気化学反応セルスタックにおいて、前記第１部材と前記第２部材とには、前記組み合わせが複数存在しており、一の前記組み合わせの前記第１の方向視における前記接合部輪郭線の中心と前記重複部輪郭線の中心との距離は、他の前記組み合わせの前記第１の方向視における前記接合部輪郭線の中心と前記重複部輪郭線の中心との距離と異なっている、構成としてもよい。本構成によれば、一の接合部と重複部輪郭線との組み合わせの第１の方向視における接合部輪郭線の中心と重複部輪郭線の中心との距離が、他の接合部と重複部輪郭線との組み合わせの第１の方向視における接合部輪郭線の中心と重複部輪郭線の中心との距離と異なっているため、電気化学反応セルスタックにおける設計の自由度を高めることができる。
【0016】
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、電気化学反応セルスタックや、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】
【0017】
【発明を実施するための形態】
【0018】
Ａ．実施形態：
Ａ－１．燃料電池スタック１０の構成：
図１は、本実施形態における燃料電池スタック１０の外観構成を示す斜視図であり、図２は、図１のＩＩ－ＩＩの位置における燃料電池スタック１０のＸＺ断面構成を示す説明図であり、図３は、図１のＩＩＩ－ＩＩＩの位置における燃料電池スタック１０のＸＺ断面構成を示す説明図であり、図４は、図１のＩＶ－ＩＶの位置における燃料電池スタック１０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軸方向を上下方向と呼び、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１０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いてもよい。燃料電池スタック１０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。Ｚ軸方向（上下方向）は、特許請求の範囲における第１の方向の一例である。
Ａ－１．燃料電池スタック１０の構成：
図１は、本実施形態における燃料電池スタック１０の外観構成を示す斜視図であり、図２は、図１のＩＩ－ＩＩの位置における燃料電池スタック１０のＸＺ断面構成を示す説明図であり、図３は、図１のＩＩＩ－ＩＩＩの位置における燃料電池スタック１０のＸＺ断面構成を示す説明図であり、図４は、図１のＩＶ－ＩＶの位置における燃料電池スタック１０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軸方向を上下方向と呼び、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１０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いてもよい。燃料電池スタック１０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。Ｚ軸方向（上下方向）は、特許請求の範囲における第１の方向の一例である。
【0019】
（燃料電池スタック１０の全体構成）
燃料電池スタック１０は、図１から図４に示すように、発電ブロック１００と、末端セパレータ２３０と、第１プレート２３２と、第２プレート２６０と、第１ターミナルプレート２４０と、第２ターミナルプレート２５０と、絶縁部２２０と、第１エンドプレート２１０と、第２エンドプレート２７０と、第１バスバー２４２と、第２バスバー２５２と、４つのガス通路部材２８０と、を備える。第１エンドプレート２１０、絶縁部２２０、末端セパレータ２３０、第１ターミナルプレート２４０、発電ブロック１００、第２ターミナルプレート２５０、第２プレート２６０、および第２エンドプレート２７０は、ほぼ同じ大きさの矩形の外形を有しており、所定の配列方向（上下方向）に、この順に重なって配置されている。
燃料電池スタック１０は、図１から図４に示すように、発電ブロック１００と、末端セパレータ２３０と、第１プレート２３２と、第２プレート２６０と、第１ターミナルプレート２４０と、第２ターミナルプレート２５０と、絶縁部２２０と、第１エンドプレート２１０と、第２エンドプレート２７０と、第１バスバー２４２と、第２バスバー２５２と、４つのガス通路部材２８０と、を備える。第１エンドプレート２１０、絶縁部２２０、末端セパレータ２３０、第１ターミナルプレート２４０、発電ブロック１００、第２ターミナルプレート２５０、第２プレート２６０、および第２エンドプレート２７０は、ほぼ同じ大きさの矩形の外形を有しており、所定の配列方向（上下方向）に、この順に重なって配置されている。
【0020】
燃料電池スタック１０は、図１および図４に示すように、４つの角部付近に、それぞれ、第１エンドプレート２１０から第２エンドプレート２７０まで貫通するボルト孔ＢＨを有している。各ボルト孔ＢＨにはボルトＢが挿入されている。各ボルトＢの両端部にはナットＮがねじ付けられている。これらのボルトＢおよびナットＮにより、第１エンドプレート２１０から第２エンドプレート２７０までの部材が一体に締結されている。図２から図４に示すように、第１プレート２３２は末端セパレータ２３０に支持されており、４つのガス通路部材２８０は第２エンドプレート２７０に接続されている。
【0021】
発電ブロック１００は、図２から図４に示すように、所定の配列方向（上下方向）に並んで配置された複数（本実施形態では７つ）の発電単位１００Ｕによって構成される。また、発電単位１００Ｕのうち、任意の位置（本実施形態では上から２番目と３番目）に配置された隣り合う２つの発電単位１００Ｕのそれぞれを、第１の発電単位１００Ａおよび第２の発電単位１００Ｂと呼ぶ。第１の発電単位１００Ａは、特許請求の範囲における第１ユニットの一例であり、第２の発電単位１００Ｂは、特許請求の範囲における第２ユニットの一例である。
【0022】
（第１エンドプレート２１０）
第１エンドプレート２１０は、１枚の板状部材をプレス加工（屈曲）することにより形成された部材であり、例えばステンレス等の導電材料により形成されている。第１エンドプレート２１０は、図１から図４に示すように、中央付近に貫通孔２１２を有する矩形のフレーム状の平面部２１１と、平面部２１１から絶縁部２２０と反対方向（図２の上方）に突出する外側凸部２１３および内側凸部２１４と、を備えている。平面部２１１は、上述したボルト孔ＢＨを構成する孔を有している。外側凸部２１３は、平面部２１１の外周縁から突出している。外側凸部２１３は、平面部２１１の外周部の全周にわたって形成されている。内側凸部２１４は、平面部２１１の内周縁から突出している。内側凸部２１４は、平面部２１１の内周部の全周にわたって形成されている。
第１エンドプレート２１０は、１枚の板状部材をプレス加工（屈曲）することにより形成された部材であり、例えばステンレス等の導電材料により形成されている。第１エンドプレート２１０は、図１から図４に示すように、中央付近に貫通孔２１２を有する矩形のフレーム状の平面部２１１と、平面部２１１から絶縁部２２０と反対方向（図２の上方）に突出する外側凸部２１３および内側凸部２１４と、を備えている。平面部２１１は、上述したボルト孔ＢＨを構成する孔を有している。外側凸部２１３は、平面部２１１の外周縁から突出している。外側凸部２１３は、平面部２１１の外周部の全周にわたって形成されている。内側凸部２１４は、平面部２１１の内周縁から突出している。内側凸部２１４は、平面部２１１の内周部の全周にわたって形成されている。
【0023】
（絶縁部２２０）
絶縁部２２０は、中央付近に貫通孔を有する矩形のフレーム状の部材であり、例えば絶縁性材料により形成されている。絶縁部２２０は、図２に示すように、第１エンドプレート２１０と末端セパレータ２３０との間に挟み込まれており、これにより、第１エンドプレート２１０と末端セパレータ２３０との絶縁性が確保されている。
絶縁部２２０は、中央付近に貫通孔を有する矩形のフレーム状の部材であり、例えば絶縁性材料により形成されている。絶縁部２２０は、図２に示すように、第１エンドプレート２１０と末端セパレータ２３０との間に挟み込まれており、これにより、第１エンドプレート２１０と末端セパレータ２３０との絶縁性が確保されている。
【0024】
【0025】
（第１プレート２３２）
第１プレート２３２は、矩形の平板状の部材であり、例えばステンレス等の導電材料により形成されている。第１プレート２３２は、図２から図４に示すように、末端セパレータ２３０における貫通孔２３１の周縁部分に、例えば溶接により接合されている。末端セパレータ２３０と第１プレート２３２とは、発電ブロック１００を燃料電池スタック１０の外部空間から区画する。
第１プレート２３２は、矩形の平板状の部材であり、例えばステンレス等の導電材料により形成されている。第１プレート２３２は、図２から図４に示すように、末端セパレータ２３０における貫通孔２３１の周縁部分に、例えば溶接により接合されている。末端セパレータ２３０と第１プレート２３２とは、発電ブロック１００を燃料電池スタック１０の外部空間から区画する。
【0026】
第１プレート２３２は、発電ブロック１００を構成する複数の発電単位１００Ｕのうちの一端（図２の上端）に配された発電単位１００Ｕに備えられる後述のインターコネクタ１９０に、後述の燃料極集電部材１４４と同一構造の接続部材を介して接続されており、これにより、この発電単位１００Ｕと第１プレート２３２とが電気的に接続されている。
【0027】
（第１ターミナルプレート２４０）
第１ターミナルプレート２４０は、中央付近に貫通孔２４１を有する矩形のフレーム状の部材であり、例えば表面にアルミナの酸化被膜を形成するフェライト系ステンレス等の導電材料により形成されている。第１ターミナルプレート２４０は、発電ブロック１００を構成する複数の発電単位１００Ｕのうちの一端（図２の上端）に配された発電単位１００Ｕに、第１プレート２３２、および末端セパレータ２３０を介して電気的に接続されている。第１ターミナルプレート２４０の一端部（図２の右端部）は、発電ブロック１００から側方に張り出している。
第１ターミナルプレート２４０は、中央付近に貫通孔２４１を有する矩形のフレーム状の部材であり、例えば表面にアルミナの酸化被膜を形成するフェライト系ステンレス等の導電材料により形成されている。第１ターミナルプレート２４０は、発電ブロック１００を構成する複数の発電単位１００Ｕのうちの一端（図２の上端）に配された発電単位１００Ｕに、第１プレート２３２、および末端セパレータ２３０を介して電気的に接続されている。第１ターミナルプレート２４０の一端部（図２の右端部）は、発電ブロック１００から側方に張り出している。
【0028】
（第２ターミナルプレート２５０）
第２ターミナルプレート２５０は、矩形の板状の部材であり、例えば表面にアルミナの酸化被膜を形成するフェライト系ステンレス等の導電材料により形成されている。第２ターミナルプレート２５０は、発電ブロック１００を構成する複数の発電単位１００Ｕのうちの他端（図２の下端）に配された発電単位１００Ｕに電気的に接続されている。第２ターミナルプレート２５０の一端部（図２の右端部）は、発電ブロック１００から側方に張り出している。
第２ターミナルプレート２５０は、矩形の板状の部材であり、例えば表面にアルミナの酸化被膜を形成するフェライト系ステンレス等の導電材料により形成されている。第２ターミナルプレート２５０は、発電ブロック１００を構成する複数の発電単位１００Ｕのうちの他端（図２の下端）に配された発電単位１００Ｕに電気的に接続されている。第２ターミナルプレート２５０の一端部（図２の右端部）は、発電ブロック１００から側方に張り出している。
【0029】
（第１バスバー２４２および第２バスバー２５２）
第１バスバー２４２および第２バスバー２５２は、ともに導電材料により形成された平板状の部材である。第１バスバー２４２の下面は、溶接部２４３を介して、第１ターミナルプレート２４０の上面に接続されている。第１バスバー２４２は、燃料電池スタック１０のプラス側の出力端子として機能する。第２バスバー２５２の下面は、溶接部２５３を介して、第２ターミナルプレート２５０の上面に接続されている。第２バスバー２５２は、燃料電池スタック１０のマイナス側の出力端子として機能する。
第１バスバー２４２および第２バスバー２５２は、ともに導電材料により形成された平板状の部材である。第１バスバー２４２の下面は、溶接部２４３を介して、第１ターミナルプレート２４０の上面に接続されている。第１バスバー２４２は、燃料電池スタック１０のプラス側の出力端子として機能する。第２バスバー２５２の下面は、溶接部２５３を介して、第２ターミナルプレート２５０の上面に接続されている。第２バスバー２５２は、燃料電池スタック１０のマイナス側の出力端子として機能する。
【0030】
（第２プレート２６０）
第２プレート２６０は、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。第２プレート２６０の周縁部は、第２ターミナルプレート２５０と第２エンドプレート２７０との間に挟み込まれており、これにより、第２ターミナルプレート２５０と第２エンドプレート２７０との絶縁性が確保されている。
第２プレート２６０は、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。第２プレート２６０の周縁部は、第２ターミナルプレート２５０と第２エンドプレート２７０との間に挟み込まれており、これにより、第２ターミナルプレート２５０と第２エンドプレート２７０との絶縁性が確保されている。
【0031】
（第２エンドプレート２７０）
第２エンドプレート２７０は、１枚の板状部材をプレス加工（屈曲）することにより形成された部材であり、例えばステンレス等の導電材料により形成されている。第２エンドプレート２７０は、中央付近に貫通孔２７２を有する矩形のフレーム状の平面部２７１と、平面部２７１から第２ターミナルプレート２５０と反対方向（図２の下方）に突出する外側凸部２７３および内側凸部２７４と、を備えている。平面部２７１は、上述したボルト孔ＢＨを構成する孔を有している。外側凸部２７３は、平面部２７１の外周縁から突出している。外側凸部２７３は、平面部２７１の外周部の全周にわたって形成されている。内側凸部２７４は、平面部２７１の内周縁から突出している。内側凸部２７４は、平面部２７１の内周部の全周にわたって形成されている。
第２エンドプレート２７０は、１枚の板状部材をプレス加工（屈曲）することにより形成された部材であり、例えばステンレス等の導電材料により形成されている。第２エンドプレート２７０は、中央付近に貫通孔２７２を有する矩形のフレーム状の平面部２７１と、平面部２７１から第２ターミナルプレート２５０と反対方向（図２の下方）に突出する外側凸部２７３および内側凸部２７４と、を備えている。平面部２７１は、上述したボルト孔ＢＨを構成する孔を有している。外側凸部２７３は、平面部２７１の外周縁から突出している。外側凸部２７３は、平面部２７１の外周部の全周にわたって形成されている。内側凸部２７４は、平面部２７１の内周縁から突出している。内側凸部２７４は、平面部２７１の内周部の全周にわたって形成されている。
【0032】
（マニホールド３１１、３１２、３２１、３２２）
図１、図２および図３に示すように、燃料電池スタック１０は、発電ブロック１００から第２エンドプレート２７０まで貫通する４つの孔を有している。４つの孔は、それぞれ、酸化剤ガス供給マニホールド３１１、酸化剤ガス排出マニホールド３１２、燃料ガス供給マニホールド３２１、燃料ガス排出マニホールド３２２である。
図１、図２および図３に示すように、燃料電池スタック１０は、発電ブロック１００から第２エンドプレート２７０まで貫通する４つの孔を有している。４つの孔は、それぞれ、酸化剤ガス供給マニホールド３１１、酸化剤ガス排出マニホールド３１２、燃料ガス供給マニホールド３２１、燃料ガス排出マニホールド３２２である。
【0033】
図２に示すように、酸化剤ガス供給マニホールド３１１は、燃料電池スタック１０の外部から導入された酸化剤ガスＯＧを各発電単位１００Ｕの後述の空気室３１３に供給するガス流路である。酸化剤ガス排出マニホールド３１２は、各発電単位１００Ｕの空気室３１３から排出された酸化剤オフガスＯＯＧを燃料電池スタック１０の外部へ排出するガス流路である。酸化剤ガスＯＧとしては、例えば空気が使用される。酸化剤ガス供給マニホールド３１１と酸化剤ガス排出マニホールド３１２とは、空気室３１３を挟んで、互いに反対側に配されている。
【0034】
図３に示すように、燃料ガス供給マニホールド３２１は、燃料電池スタック１０の外部から導入された燃料ガスＦＧを各発電単位１００Ｕの後述の燃料室３２３に供給するガス流路である。燃料ガス排出マニホールド３２２は、各発電単位１００Ｕの燃料室３２３から排出された燃料オフガスＦＯＧを燃料電池スタック１０の外部へ排出するガス流路である。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。燃料ガス供給マニホールド３２１と燃料ガス排出マニホールド３２２とは、燃料室３２３を挟んで、互いに反対側に配されている。
【0035】
（ガス通路部材２８０）
４つのガス通路部材２８０のそれぞれは、図１から図３に示すように、本体部２８１と、フランジ部２８２と、を備えている。本体部２８１には、上下方向に貫通するガス貫通孔２８３が形成されている。フランジ部２８２は、本体部２８１の他端（図２の下端）から外側に張り出すように設けられている。フランジ部２８２は、複数のボルト孔２８４を有している。各ボルト孔２８４には、燃料電池スタック１０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。４つのガス通路部材２８０に備えられる本体部２８１の一端（図２、図３の上端）は、第２エンドプレート２７０に対して例えば溶接により接合され、ガス貫通孔２８３は、それぞれマニホールド３１１、３１２、３２１、３２２に連通している。各本体部２８１には、ガスの供給または排出のためのガス配管が接続されている（図示せず）。
４つのガス通路部材２８０のそれぞれは、図１から図３に示すように、本体部２８１と、フランジ部２８２と、を備えている。本体部２８１には、上下方向に貫通するガス貫通孔２８３が形成されている。フランジ部２８２は、本体部２８１の他端（図２の下端）から外側に張り出すように設けられている。フランジ部２８２は、複数のボルト孔２８４を有している。各ボルト孔２８４には、燃料電池スタック１０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。４つのガス通路部材２８０に備えられる本体部２８１の一端（図２、図３の上端）は、第２エンドプレート２７０に対して例えば溶接により接合され、ガス貫通孔２８３は、それぞれマニホールド３１１、３１２、３２１、３２２に連通している。各本体部２８１には、ガスの供給または排出のためのガス配管が接続されている（図示せず）。
【0036】
（発電単位１００Ｕの全体構成）
図５は、図２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１００ＵのＸＺ断面構成を示す説明図である。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１００ＵのＸＺ断面構成を示す説明図である。図５および図６では、複数の発電単位１００Ｕのうち、第１の発電単位１００Ａおよび第２の発電単位１００Ｂを示している。図５および図６に示すように、発電単位１００Ｕは、単セル１１０と、単セル用セパレータ１２０と、空気極フレーム１３０と、燃料極フレーム１４０と、燃料極集電部材１４４と、２つのインターコネクタ１９０と、２つのＩＣ用セパレータ１８０と、ガラスシール部９６と、を備える。一方のＩＣ用セパレータ１８０、空気極フレーム１３０、単セル用セパレータ１２０、燃料極フレーム１４０、他方のＩＣ用セパレータ１８０が、この順に重なって配置されている。単セル１１０は単セル用セパレータ１２０に支持され、インターコネクタ１９０はＩＣ用セパレータ１８０に支持され、燃料極集電部材１４４は単セル１１０とインターコネクタ１９０との間に配されている。
図５は、図２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１００ＵのＸＺ断面構成を示す説明図である。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１００ＵのＸＺ断面構成を示す説明図である。図５および図６では、複数の発電単位１００Ｕのうち、第１の発電単位１００Ａおよび第２の発電単位１００Ｂを示している。図５および図６に示すように、発電単位１００Ｕは、単セル１１０と、単セル用セパレータ１２０と、空気極フレーム１３０と、燃料極フレーム１４０と、燃料極集電部材１４４と、２つのインターコネクタ１９０と、２つのＩＣ用セパレータ１８０と、ガラスシール部９６と、を備える。一方のＩＣ用セパレータ１８０、空気極フレーム１３０、単セル用セパレータ１２０、燃料極フレーム１４０、他方のＩＣ用セパレータ１８０が、この順に重なって配置されている。単セル１１０は単セル用セパレータ１２０に支持され、インターコネクタ１９０はＩＣ用セパレータ１８０に支持され、燃料極集電部材１４４は単セル１１０とインターコネクタ１９０との間に配されている。
【0037】
図５および図６に示すように、ＩＣ用セパレータ１８０およびインターコネクタ１９０は、隣り合う２つの発電単位１００Ｕに共有されている。但し、図２に示すように、複数の発電単位１００Ｕのうちの他端（図２の下端）に位置する発電単位１００Ｕは、燃料極フレーム１４０に隣り合うＩＣ用セパレータ１８０とインターコネクタ１９０とを備えておらず、燃料極フレーム１４０に第２ターミナルプレート２５０が重なっている。
【0038】
（単セル１１０）
単セル１１０は、電解質層１１２と、空気極１１４と、燃料極１１６と、反応防止層１１８と、を備える。図５および図６に示すように、空気極１１４と、反応防止層１１８と、電解質層１１２と、燃料極１１６とが、この順に重なって配されている。本実施形態の単セル１１０は、燃料極１１６によって単セル１１０を構成する他の層（電解質層１１２、空気極１１４、反応防止層１１８）が支持される燃料極支持形の単セルである。
単セル１１０は、電解質層１１２と、空気極１１４と、燃料極１１６と、反応防止層１１８と、を備える。図５および図６に示すように、空気極１１４と、反応防止層１１８と、電解質層１１２と、燃料極１１６とが、この順に重なって配されている。本実施形態の単セル１１０は、燃料極１１６によって単セル１１０を構成する他の層（電解質層１１２、空気極１１４、反応防止層１１８）が支持される燃料極支持形の単セルである。
【0039】
電解質層１１２は、矩形の平板状の部材であって、空気極１１４が配された一面（図５および図６の上面）と、燃料極１１６が配され、一面に平行な他面（図５および図６の下面）と、を有する。電解質層１１２は、固体酸化物（例えば、ＹＳＺ（イットリア安定化ジルコニア））を含む層である。空気極１１４は、電解質層１１２より小さい矩形の外形を有する層であり、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。燃料極１１６は、電解質層１１２と略同じ大きさの矩形の外形を有する層であり、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基合金等を含む。反応防止層１１８は、空気極１１４と略同じ大きさの矩形の外形を有する層であり、例えばＧＤＣ（ガドリニウムドープセリア）を含む。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、ＳｒＺｒＯ３）が生成されることを抑制する機能を有する。
【0040】
（単セル用セパレータ１２０）
単セル用セパレータ１２０は、図５および図６に示すように、中央付近に略矩形の貫通孔１２１を有する矩形の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の板厚は、比較的薄く、例えば０．０５ｍｍ以上、０．２ｍｍ以下である。単セル用セパレータ１２０における貫通孔１２１の周縁部は、電解質層１１２の一面（空気極１１４が配された面：図５および図６の上面）の周縁部に、接続部材１２４によって接合されている。接続部材１２４は、例えばロウ材（Ａｇロウ）により形成されている。単セル用セパレータ１２０には、上下方向に貫通する孔であって、マニホールド３１１、３１２、３２１、３２２の一部を構成する貫通孔１２５が形成されている。貫通孔１２５は、特許請求の範囲における第１貫通孔の一例である。
単セル用セパレータ１２０は、図５および図６に示すように、中央付近に略矩形の貫通孔１２１を有する矩形の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の板厚は、比較的薄く、例えば０．０５ｍｍ以上、０．２ｍｍ以下である。単セル用セパレータ１２０における貫通孔１２１の周縁部は、電解質層１１２の一面（空気極１１４が配された面：図５および図６の上面）の周縁部に、接続部材１２４によって接合されている。接続部材１２４は、例えばロウ材（Ａｇロウ）により形成されている。単セル用セパレータ１２０には、上下方向に貫通する孔であって、マニホールド３１１、３１２、３２１、３２２の一部を構成する貫通孔１２５が形成されている。貫通孔１２５は、特許請求の範囲における第１貫通孔の一例である。
【0041】
（空気極フレーム１３０）
空気極フレーム１３０は、図５および図６に示すように、中央付近に略矩形の貫通孔１３１を有する矩形のフレーム状の部材であり、例えばマイカにより形成されている。空気極フレーム１３０の厚さは、０．５ｍｍ以上、５ｍｍ以下であることが好ましい。空気極フレーム１３０は、図５に示すように、酸化剤ガス供給マニホールド３１１と空気室３１３とを連通する酸化剤ガス供給連通流路１３２と、空気室３１３と酸化剤ガス排出マニホールド３１２とを連通する酸化剤ガス排出連通流路１３３と、を有している。
空気極フレーム１３０は、図５および図６に示すように、中央付近に略矩形の貫通孔１３１を有する矩形のフレーム状の部材であり、例えばマイカにより形成されている。空気極フレーム１３０の厚さは、０．５ｍｍ以上、５ｍｍ以下であることが好ましい。空気極フレーム１３０は、図５に示すように、酸化剤ガス供給マニホールド３１１と空気室３１３とを連通する酸化剤ガス供給連通流路１３２と、空気室３１３と酸化剤ガス排出マニホールド３１２とを連通する酸化剤ガス排出連通流路１３３と、を有している。
【0042】
（燃料極フレーム１４０）
燃料極フレーム１４０は、図５および図６に示すように、中央付近に略矩形の貫通孔１４１を有する矩形の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。燃料極フレーム１４０は、図６に示すように、燃料ガス供給マニホールド３２１と燃料室３２３とを連通する燃料ガス供給連通流路１４２と、燃料室３２３と燃料ガス排出マニホールド３２２とを連通する燃料ガス排出連通流路１４３と、を有している。
燃料極フレーム１４０は、図５および図６に示すように、中央付近に略矩形の貫通孔１４１を有する矩形の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。燃料極フレーム１４０は、図６に示すように、燃料ガス供給マニホールド３２１と燃料室３２３とを連通する燃料ガス供給連通流路１４２と、燃料室３２３と燃料ガス排出マニホールド３２２とを連通する燃料ガス排出連通流路１４３と、を有している。
【0043】
（ＩＣ用セパレータ１８０）
ＩＣ用セパレータ１８０は、図５および図６に示すように、中央付近に貫通孔１８１を有する矩形の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には、上下方向に貫通する孔であって、マニホールド３１１、３１２、３２１、３２２の一部を構成する貫通孔１８５が形成されている。貫通孔１８５は、特許請求の範囲における第２貫通孔の一例である。
ＩＣ用セパレータ１８０は、図５および図６に示すように、中央付近に貫通孔１８１を有する矩形の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には、上下方向に貫通する孔であって、マニホールド３１１、３１２、３２１、３２２の一部を構成する貫通孔１８５が形成されている。貫通孔１８５は、特許請求の範囲における第２貫通孔の一例である。
【0044】
（インターコネクタ１９０、および、燃料極集電部材１４４）
インターコネクタ１９０は、図５および図６に示すように、矩形の平板形状の平板部１９１と、平板部１９１の一面から空気極１１４に向かって突出した複数の板状の空気極集電部１９２と、被覆層１９３と、を備えている。平板部１９１と空気極集電部１９２とは、導電性を有し、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。被覆層１９３は、導電性を有し、空気極集電部１９２の表面と、平板部１９１において空気極集電部１９２が配された面と、を覆うように配されている。平板部１９１は、ＩＣ用セパレータ１８０における貫通孔１８１の周縁部に、例えば溶接により接合されている。
インターコネクタ１９０は、図５および図６に示すように、矩形の平板形状の平板部１９１と、平板部１９１の一面から空気極１１４に向かって突出した複数の板状の空気極集電部１９２と、被覆層１９３と、を備えている。平板部１９１と空気極集電部１９２とは、導電性を有し、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。被覆層１９３は、導電性を有し、空気極集電部１９２の表面と、平板部１９１において空気極集電部１９２が配された面と、を覆うように配されている。平板部１９１は、ＩＣ用セパレータ１８０における貫通孔１８１の周縁部に、例えば溶接により接合されている。
【0045】
燃料極集電部材１４４は、インターコネクタ１９０と燃料極１１６とを接続する部材であって、例えば、ニッケルやニッケル合金、ステンレス等の導電性材料により形成されている。燃料極集電部材１４４は、図５および図６に示すように、インターコネクタ対向部１４６と、インターコネクタ対向部１４６に平行な電極対向部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、全体としてＵ字状をなしている。電極対向部１４５は、燃料極１１６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１９１に接触している。
【0046】
上述したように、インターコネクタ１９０は、隣り合う２つの発電単位１００Ｕに共有されている。より具体的には、図５および図６に示すように、空気極集電部１９２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、隣り合う２つの発電単位１００Ｕのうち一方に備えられる単セル１１０の空気極１１４に接合されており、これにより空気極１１４に電気的に接続されている。平板部１９１は、燃料極集電部材１４４を介して、隣り合う２つの発電単位１００Ｕのうち他方に備えられる単セル１１０の燃料極１１６に電気的に接続されている。これにより、隣り合う２つの発電単位１００Ｕ間の電気的導通が確保されている。
【0047】
但し、上述したように、複数の発電単位１００Ｕのうち他端（図２の下端）に位置する発電単位１００Ｕは、燃料極１１６側のインターコネクタ１９０を備えていない。この発電単位１００Ｕに備えられる燃料極１１６は、燃料極集電部材１４４を介して第２ターミナルプレート２５０に接続されている。
【0048】
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１００Ｕの変形に追随し、燃料極集電部材１４４を介した燃料極１１６とインターコネクタ１９０（または第２ターミナルプレート２５０）との電気的接続が良好に維持される。
【0049】
（ガラスシール部９６）
ガラスシール部９６は、空気極フレーム１３０を挟んで上下方向に対向する単セル用セパレータ１２０とＩＣ用セパレータ１８０との間に設けられる。ガラスシール部９６は環状であり、燃料ガス供給マニホールド３２１および燃料ガス排出マニホールド３２２のそれぞれの周りを囲むように配置されている。ガラスシール部９６は、空気極フレーム１３０と単セル用セパレータ１２０との界面や、空気極フレーム１３０とＩＣ用セパレータ１８０との界面を介した、燃料ガス供給マニホールド３２１および燃料ガス排出マニホールド３２２からの燃料ガスＦＧまたは燃料オフガスＦＯＧのリークを抑制する。
ガラスシール部９６は、空気極フレーム１３０を挟んで上下方向に対向する単セル用セパレータ１２０とＩＣ用セパレータ１８０との間に設けられる。ガラスシール部９６は環状であり、燃料ガス供給マニホールド３２１および燃料ガス排出マニホールド３２２のそれぞれの周りを囲むように配置されている。ガラスシール部９６は、空気極フレーム１３０と単セル用セパレータ１２０との界面や、空気極フレーム１３０とＩＣ用セパレータ１８０との界面を介した、燃料ガス供給マニホールド３２１および燃料ガス排出マニホールド３２２からの燃料ガスＦＧまたは燃料オフガスＦＯＧのリークを抑制する。
【0050】
（空気室３１３および燃料室３２３）
図５および図６に示すように、単セル用セパレータ１２０および単セル１１０と、空気極フレーム１３０と、ＩＣ用セパレータ１８０およびインターコネクタ１９０と、で区画される空間は、空気極１１４に面し、酸化剤ガスＯＧが流通する空気室３１３となっている。空気極フレーム１３０は、空気室３１３を全周にわたって外部空間から区画するとともに、単セル用セパレータ１２０とＩＣ用セパレータ１８０との間をシールし、空気室３１３から外部空間へガスが漏れ出ることを防ぐ役割を果たしている。
図５および図６に示すように、単セル用セパレータ１２０および単セル１１０と、空気極フレーム１３０と、ＩＣ用セパレータ１８０およびインターコネクタ１９０と、で区画される空間は、空気極１１４に面し、酸化剤ガスＯＧが流通する空気室３１３となっている。空気極フレーム１３０は、空気室３１３を全周にわたって外部空間から区画するとともに、単セル用セパレータ１２０とＩＣ用セパレータ１８０との間をシールし、空気室３１３から外部空間へガスが漏れ出ることを防ぐ役割を果たしている。
【0051】
また、単セル用セパレータ１２０および単セル１１０と、燃料極フレーム１４０と、ＩＣ用セパレータ１８０およびインターコネクタ１９０と、で区画される空間は、燃料極１１６に面し、燃料ガスＦＧが流通する燃料室３２３となっている。燃料極フレーム１４０は、燃料室３２３を全周にわたって外部空間から区画するとともに、単セル用セパレータ１２０とＩＣ用セパレータ１８０との間をシールし、燃料室３２３から外部空間へガスが漏れ出ることを防ぐ役割を果たしている。
【0052】
単セル用セパレータ１２０により、空気室３１３と燃料室３２３とが区画され、単セル１１０の周辺において空気極１１４側から燃料極１１６側、または燃料極１１６側から空気極１１４側へのガスのリーク（クロスリーク）が抑制される。また、ＩＣ用セパレータ１８０とインターコネクタ１９０とにより、隣り合う発電単位１００Ｕ間のガスのリークが抑制される。
【0053】
Ａ－２．燃料電池スタック１０の動作：
図２および図５に示すように、酸化剤ガスＯＧは、ガス配管（図示せず）およびガス通路部材２８０を介して酸化剤ガス供給マニホールド３１１に供給され、酸化剤ガス供給連通流路１３２を介して空気室３１３に供給される。
図２および図５に示すように、酸化剤ガスＯＧは、ガス配管（図示せず）およびガス通路部材２８０を介して酸化剤ガス供給マニホールド３１１に供給され、酸化剤ガス供給連通流路１３２を介して空気室３１３に供給される。
【0054】
また、図３および図６に示すように、燃料ガスＦＧは、ガス配管（図示せず）およびガス通路部材２８０を介して燃料ガス供給マニホールド３２１に供給され、燃料ガス供給連通流路１４２を介して燃料室３２３に供給される。
【0055】
各発電単位１００Ｕの空気室３１３に酸化剤ガスＯＧが供給され、燃料室３２３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。上述したように、インターコネクタ１９０は、隣り合う２つの発電単位１００Ｕに共有されており、インターコネクタ１９０によって隣り合う２つの発電単位１００Ｕ間の導通が確保されている。つまり、燃料電池スタック１０に含まれる複数の発電単位１００Ｕは、電気的に直列に接続されている。また、複数の発電単位１００Ｕのうち他端（図２の下端）に位置する発電単位１００Ｕには、第２ターミナルプレート２５０が電気的に接続されており、一端（図２の上端）に位置する発電単位１００Ｕには、第１ターミナルプレート２４０が電気的に接続されている。これにより、ターミナルプレート２４０、２５０に接続され、燃料電池スタック１０の出力端子として機能するバスバー２４２、２５２から、各発電単位１００Ｕ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７００℃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１０が加熱器（図示せず）により加熱されてもよい。
【0056】
図２および図５に示すように、各発電単位１００Ｕの空気室３１３から酸化剤ガス排出連通流路１３３を介して酸化剤ガス排出マニホールド３１２に排出された酸化剤オフガスＯＯＧは、本体部２８１の内部空間を通って燃料電池スタック１０の外部に排出される。また、図３および図６に示すように、各発電単位１００Ｕの燃料室３２３から燃料ガス排出連通流路１４３を介して燃料ガス排出マニホールド３２２に排出された燃料オフガスＦＯＧは、本体部２８１の内部空間を通って燃料電池スタック１０の外部に排出される。
【0057】
Ａ－３．燃料電池スタック１０における接合部の周辺構成：
（ＩＣ用セパレータ１８０および燃料極フレーム１４０の周辺構成）
図５および図６に示すように、燃料極フレーム１４０は、ＩＣ用セパレータ１８０とＺ軸方向に重複する部分である重複部ＤＰ１を有している。ＩＣ用セパレータ１８０と燃料極フレーム１４０とは、溶接部１８２によって接合されている。溶接部１８２は、燃料極フレーム１４０における重複部ＤＰ１と、ＩＣ用セパレータ１８０における重複部ＤＰ１とＺ軸方向に対向する部分とを接合している。溶接部１８２は、例えばレーザー溶接によって形成される。ＩＣ用セパレータ１８０は、特許請求の範囲における第１部材の一例であり、燃料極フレーム１４０は、特許請求の範囲における第２部材の一例であり、溶接部１８２は、特許請求の範囲における接合部の一例である。
（ＩＣ用セパレータ１８０および燃料極フレーム１４０の周辺構成）
図５および図６に示すように、燃料極フレーム１４０は、ＩＣ用セパレータ１８０とＺ軸方向に重複する部分である重複部ＤＰ１を有している。ＩＣ用セパレータ１８０と燃料極フレーム１４０とは、溶接部１８２によって接合されている。溶接部１８２は、燃料極フレーム１４０における重複部ＤＰ１と、ＩＣ用セパレータ１８０における重複部ＤＰ１とＺ軸方向に対向する部分とを接合している。溶接部１８２は、例えばレーザー溶接によって形成される。ＩＣ用セパレータ１８０は、特許請求の範囲における第１部材の一例であり、燃料極フレーム１４０は、特許請求の範囲における第２部材の一例であり、溶接部１８２は、特許請求の範囲における接合部の一例である。
【0058】
図７は、図６のＶＩＩ－ＶＩＩの位置における燃料電池スタック１０のＸＹ断面構成を示す説明図である。図７は、Ｚ軸方向視における燃料ガス供給マニホールド３２１の位置における溶接部１８２の周辺構成を示している。重複部ＤＰ１は、Ｚ軸方向視において、環状の輪郭線である重複部輪郭線ＤＯ１を有している。また、溶接部１８２は、Ｚ軸方向視における重複部輪郭線ＤＯ１に近い側の輪郭線である接合部輪郭線ＢＯ１を有している。このような溶接部１８２と重複部輪郭線ＤＯ１との組み合わせを組み合わせＣＭ１という。
【0059】
組み合わせＣＭ１は、下記の条件（１）～条件（３）を満たしている。
条件（１）：Ｚ軸方向視において、溶接部１８２の輪郭線である接合部輪郭線ＢＯ１は、重複部輪郭線ＤＯ１の形状に相似している。
条件（２）：Ｚ軸方向視において、接合部輪郭線ＢＯ１は、重複部輪郭線ＤＯ１を囲んでいる。
条件（３）：Ｚ軸方向視において、接合部輪郭線の中心ＢＣ１と、重複部輪郭線の中心ＤＣ１とは、互いに位置が異なっている。
条件（１）：Ｚ軸方向視において、溶接部１８２の輪郭線である接合部輪郭線ＢＯ１は、重複部輪郭線ＤＯ１の形状に相似している。
条件（２）：Ｚ軸方向視において、接合部輪郭線ＢＯ１は、重複部輪郭線ＤＯ１を囲んでいる。
条件（３）：Ｚ軸方向視において、接合部輪郭線の中心ＢＣ１と、重複部輪郭線の中心ＤＣ１とは、互いに位置が異なっている。
【0060】
図５および図６に示すように、第１の発電単位１００Ａと第２の発電単位１００Ｂとは、ＩＣ用セパレータ１８０および燃料極フレーム１４０をそれぞれ有し、かつ、それぞれ組み合わせＣＭ１を有している。第１の発電単位１００Ａにおける組み合わせＣＭ１の重複部輪郭線ＤＯ１の少なくとも一部と、第２の発電単位１００Ｂにおける組み合わせＣＭ１の重複部輪郭線ＤＯ１の少なくとも一部とは、Ｚ軸方向において互いに重複している。第１の発電単位１００Ａにおける組み合わせＣＭ１の接合部輪郭線の中心ＢＣ１と、第２の発電単位１００Ｂにおける組み合わせＣＭ１の接合部輪郭線の中心ＢＣ１とは、Ｚ軸方向視において互いに位置が異なっている。
【0061】
本実施形態のＩＣ用セパレータ１８０と燃料極フレーム１４０とには、組み合わせＣＭ１が各マニホールド３１１、３１２、３２１、３２２の周辺に配置されているため、合計で４つ存在している。これら４つの組み合わせＣＭ１のうち、一の組み合わせＣＭ１（例えば酸化剤ガス供給マニホールド３１１の周辺に配置された組み合わせＣＭ１）のＺ軸方向視における接合部輪郭線の中心ＢＣ１と重複部輪郭線の中心ＤＣ１との距離は、他の組み合わせＣＭ１（例えば酸化剤ガス排出マニホールド３１２の周辺に配置された組み合わせＣＭ１）のＺ軸方向視における接合部輪郭線の中心ＢＣ１と重複部輪郭線の中心ＤＣ１との距離と異なっている。
【0062】
（燃料極フレーム１４０および単セル用セパレータ１２０の周辺構成）
図５および図６に示すように、単セル用セパレータ１２０は、燃料極フレーム１４０とＺ軸方向に重複する部分である重複部ＤＰ２を有している。燃料極フレーム１４０と単セル用セパレータ１２０とは、溶接部１２２によって接合されている。溶接部１２２は、単セル用セパレータ１２０における重複部ＤＰ２と、燃料極フレーム１４０における重複部ＤＰ２とＺ軸方向に対向する部分とを接合している。溶接部１２２は、例えばレーザー溶接によって形成される。燃料極フレーム１４０は、特許請求の範囲における第１部材の一例であり、単セル用セパレータ１２０は、特許請求の範囲における第２部材の一例であり、溶接部１２２は、特許請求の範囲における接合部の一例である。
図５および図６に示すように、単セル用セパレータ１２０は、燃料極フレーム１４０とＺ軸方向に重複する部分である重複部ＤＰ２を有している。燃料極フレーム１４０と単セル用セパレータ１２０とは、溶接部１２２によって接合されている。溶接部１２２は、単セル用セパレータ１２０における重複部ＤＰ２と、燃料極フレーム１４０における重複部ＤＰ２とＺ軸方向に対向する部分とを接合している。溶接部１２２は、例えばレーザー溶接によって形成される。燃料極フレーム１４０は、特許請求の範囲における第１部材の一例であり、単セル用セパレータ１２０は、特許請求の範囲における第２部材の一例であり、溶接部１２２は、特許請求の範囲における接合部の一例である。
【0063】
図８は、図６のＶＩＩＩ－ＶＩＩＩの位置における燃料電池スタック１０のＸＹ断面構成を示す説明図である。図８は、Ｚ軸方向視における燃料ガス供給マニホールド３２１の位置における溶接部１２２の周辺構成を示している。重複部ＤＰ２は、Ｚ軸方向視において、環状の輪郭線である重複部輪郭線ＤＯ２を有している。また、溶接部１２２は、Ｚ軸方向視における重複部輪郭線ＤＯ２に近い側の輪郭線である接合部輪郭線ＢＯ２を有している。このような溶接部１２２と重複部輪郭線ＤＯ２との組み合わせを組み合わせＣＭ２という。
【0064】
組み合わせＣＭ２は、下記の条件（１）～条件（３）を満たしている。
条件（１）：Ｚ軸方向視において、溶接部１２２の輪郭線である接合部輪郭線ＢＯ２は、重複部輪郭線ＤＯ２の形状に相似している。
条件（２）：Ｚ軸方向視において、接合部輪郭線ＢＯ２は、重複部輪郭線ＤＯ２を囲んでいる。
条件（３）：Ｚ軸方向視において、接合部輪郭線の中心ＢＣ２と、重複部輪郭線の中心ＤＣ２とは、互いに位置が異なっている。
条件（１）：Ｚ軸方向視において、溶接部１２２の輪郭線である接合部輪郭線ＢＯ２は、重複部輪郭線ＤＯ２の形状に相似している。
条件（２）：Ｚ軸方向視において、接合部輪郭線ＢＯ２は、重複部輪郭線ＤＯ２を囲んでいる。
条件（３）：Ｚ軸方向視において、接合部輪郭線の中心ＢＣ２と、重複部輪郭線の中心ＤＣ２とは、互いに位置が異なっている。
【0065】
図５および図６に示すように、第１の発電単位１００Ａと第２の発電単位１００Ｂとは、燃料極フレーム１４０および単セル用セパレータ１２０をそれぞれ有し、かつ、それぞれ組み合わせＣＭ２を有している。第１の発電単位１００Ａにおける組み合わせＣＭ２の重複部輪郭線ＤＯ２の少なくとも一部と、第２の発電単位１００Ｂにおける組み合わせＣＭ２の重複部輪郭線ＤＯ２の少なくとも一部とは、Ｚ軸方向において互いに重複している。第１の発電単位１００Ａにおける組み合わせＣＭ２の接合部輪郭線の中心ＢＣ２と、第２の発電単位１００Ｂにおける組み合わせＣＭ２の接合部輪郭線の中心ＢＣ２とは、Ｚ軸方向視において互いに位置が異なっている。
【0066】
本実施形態の燃料極フレーム１４０と単セル用セパレータ１２０とには、組み合わせＣＭ２が各マニホールド３１１、３１２、３２１、３２２の周辺に配置されているため、合計で４つ存在している。これら４つの組み合わせＣＭ２のうち、一の組み合わせＣＭ２（例えば酸化剤ガス供給マニホールド３１１の周辺に配置された組み合わせＣＭ２）のＺ軸方向視における接合部輪郭線の中心ＢＣ２と重複部輪郭線の中心ＤＣ２との距離は、他の組み合わせＣＭ２（例えば酸化剤ガス排出マニホールド３１２の周辺に配置された組み合わせＣＭ２）のＺ軸方向視における接合部輪郭線の中心ＢＣ２と重複部輪郭線の中心ＤＣ２との距離と異なっている。
【0067】
（単セル用セパレータ１２０およびＩＣ用セパレータ１８０の周辺構成）
図５および図６に示すように、ＩＣ用セパレータ１８０は、単セル用セパレータ１２０とＺ軸方向に重複する部分である重複部ＤＰ３を有している。単セル用セパレータ１２０とＩＣ用セパレータ１８０とは、ガラスシール部９６によって接合されている。ガラスシール部９６は、ＩＣ用セパレータ１８０における重複部ＤＰ３と、単セル用セパレータ１２０における重複部ＤＰ３とＺ軸方向に対向する部分とを接合している。単セル用セパレータ１２０は、特許請求の範囲における第１部材の一例であり、ＩＣ用セパレータ１８０は、特許請求の範囲における第２部材の一例であり、ガラスシール部９６は、特許請求の範囲における接合部の一例である。
図５および図６に示すように、ＩＣ用セパレータ１８０は、単セル用セパレータ１２０とＺ軸方向に重複する部分である重複部ＤＰ３を有している。単セル用セパレータ１２０とＩＣ用セパレータ１８０とは、ガラスシール部９６によって接合されている。ガラスシール部９６は、ＩＣ用セパレータ１８０における重複部ＤＰ３と、単セル用セパレータ１２０における重複部ＤＰ３とＺ軸方向に対向する部分とを接合している。単セル用セパレータ１２０は、特許請求の範囲における第１部材の一例であり、ＩＣ用セパレータ１８０は、特許請求の範囲における第２部材の一例であり、ガラスシール部９６は、特許請求の範囲における接合部の一例である。
【0068】
図９は、図６のＩＸ－ＩＸの位置における燃料電池スタック１０のＸＹ断面構成を示す説明図である。図９は、Ｚ軸方向視における燃料ガス供給マニホールド３２１の位置におけるガラスシール部９６の周辺構成を示している。重複部ＤＰ３は、Ｚ軸方向視において、環状の輪郭線である重複部輪郭線ＤＯ３を有している。また、ガラスシール部９６は、Ｚ軸方向視における重複部輪郭線ＤＯ３に近い側の輪郭線である接合部輪郭線ＢＯ３を有している。このようなガラスシール部９６と重複部輪郭線ＤＯ３との組み合わせを組み合わせＣＭ３という。
【0069】
組み合わせＣＭ３は、下記の条件（１）～条件（３）を満たしている。
条件（１）：Ｚ軸方向視において、ガラスシール部９６の輪郭線である接合部輪郭線ＢＯ３は、重複部輪郭線ＤＯ３の形状に相似している。
条件（２）：Ｚ軸方向視において、接合部輪郭線ＢＯ３は、重複部輪郭線ＤＯ３を囲んでいる。
条件（３）：Ｚ軸方向視において、接合部輪郭線の中心ＢＣ３と、重複部輪郭線の中心ＤＣ３とは、互いに位置が異なっている。
条件（１）：Ｚ軸方向視において、ガラスシール部９６の輪郭線である接合部輪郭線ＢＯ３は、重複部輪郭線ＤＯ３の形状に相似している。
条件（２）：Ｚ軸方向視において、接合部輪郭線ＢＯ３は、重複部輪郭線ＤＯ３を囲んでいる。
条件（３）：Ｚ軸方向視において、接合部輪郭線の中心ＢＣ３と、重複部輪郭線の中心ＤＣ３とは、互いに位置が異なっている。
【0070】
本実施形態において、重複部輪郭線ＤＯ３は、Ｚ軸方向視において、単セル用セパレータ１２０における貫通孔１２５を取り囲む部分である貫通孔周囲部１２６と一致している。ガラスシール部９６は、貫通孔周囲部１２６と貫通孔周囲部１８６とのそれぞれを囲んでいる。なお、Ｚ軸方向視において、重複部輪郭線ＤＯ３の少なくとも一部が、貫通孔周囲部１２６の少なくとも一部と一致していればよい。貫通孔周囲部１２６は、特許請求の範囲における第１貫通孔周囲部の一例である。
【0071】
図５および図６に示すように、第１の発電単位１００Ａと第２の発電単位１００Ｂとは、単セル用セパレータ１２０およびＩＣ用セパレータ１８０をそれぞれ有し、かつ、それぞれ組み合わせＣＭ３を有している。第１の発電単位１００Ａにおける組み合わせＣＭ３の重複部輪郭線ＤＯ３の少なくとも一部と、第２の発電単位１００Ｂにおける組み合わせＣＭ３の重複部輪郭線ＤＯ３の少なくとも一部とは、Ｚ軸方向において互いに重複している。第１の発電単位１００Ａにおける組み合わせＣＭ３の接合部輪郭線の中心ＢＣ３と、第２の発電単位１００Ｂにおける組み合わせＣＭ３の接合部輪郭線の中心ＢＣ３とは、Ｚ軸方向視において互いに位置が異なっている。
【0072】
本実施形態の単セル用セパレータ１２０とＩＣ用セパレータ１８０とには、組み合わせＣＭ３が各マニホールド３２１、３２２の周辺に配置されているため、合計で２つ存在している。これら２つの組み合わせＣＭ３のうち、一の組み合わせＣＭ３（例えば燃料ガス供給マニホールド３２１の周辺に配置された組み合わせＣＭ３）のＺ軸方向視における接合部輪郭線の中心ＢＣ３と重複部輪郭線の中心ＤＣ３との距離は、他の組み合わせＣＭ３（例えば燃料ガス排出マニホールド３２２の周辺に配置された組み合わせＣＭ３）のＺ軸方向視における接合部輪郭線の中心ＢＣ３と重複部輪郭線の中心ＤＣ３との距離と異なっている。
【0073】
（ＩＣ用セパレータ１８０およびインターコネクタ１９０の周辺構成）
図５および図６に示すように、インターコネクタ１９０は、ＩＣ用セパレータ１８０とＺ軸方向に重複する部分である重複部ＤＰ４を有している。ＩＣ用セパレータ１８０とインターコネクタ１９０とは、溶接部１８４によって接合されている。溶接部１８４は、インターコネクタ１９０における重複部ＤＰ４と、ＩＣ用セパレータ１８０における重複部ＤＰ４とＺ軸方向に対向する部分とを接合している。溶接部１８４は、例えばレーザー溶接によって形成される。ＩＣ用セパレータ１８０は、特許請求の範囲における第１部材の一例であり、インターコネクタ１９０は、特許請求の範囲における第２部材の一例であり、溶接部１８４は、特許請求の範囲における接合部の一例である。
図５および図６に示すように、インターコネクタ１９０は、ＩＣ用セパレータ１８０とＺ軸方向に重複する部分である重複部ＤＰ４を有している。ＩＣ用セパレータ１８０とインターコネクタ１９０とは、溶接部１８４によって接合されている。溶接部１８４は、インターコネクタ１９０における重複部ＤＰ４と、ＩＣ用セパレータ１８０における重複部ＤＰ４とＺ軸方向に対向する部分とを接合している。溶接部１８４は、例えばレーザー溶接によって形成される。ＩＣ用セパレータ１８０は、特許請求の範囲における第１部材の一例であり、インターコネクタ１９０は、特許請求の範囲における第２部材の一例であり、溶接部１８４は、特許請求の範囲における接合部の一例である。
【0074】
図１０は、図６のＸ－Ｘの位置における燃料電池スタック１０のＸＹ断面構成を示す説明図である。図１０は、Ｚ軸方向視における溶接部１８４の周辺構成を示している。重複部ＤＰ４は、Ｚ軸方向視において、環状の輪郭線である重複部輪郭線ＤＯ４を有している。また、溶接部１８４は、Ｚ軸方向視における重複部輪郭線ＤＯ４に近い側の輪郭線である接合部輪郭線ＢＯ４を有している。このような溶接部１８４と重複部輪郭線ＤＯ４との組み合わせを組み合わせＣＭ４という。
【0075】
組み合わせＣＭ４は、下記の条件（１）～条件（３）を満たしている。
条件（１）：Ｚ軸方向視において、溶接部１８４の輪郭線である接合部輪郭線ＢＯ４は、重複部輪郭線ＤＯ４の形状に相似している。
条件（２）：Ｚ軸方向視において、接合部輪郭線ＢＯ４は、重複部輪郭線ＤＯ４を囲んでいる。
条件（３）：Ｚ軸方向視において、接合部輪郭線の中心ＢＣ４と、重複部輪郭線の中心ＤＣ４とは、互いに位置が異なっている。
条件（１）：Ｚ軸方向視において、溶接部１８４の輪郭線である接合部輪郭線ＢＯ４は、重複部輪郭線ＤＯ４の形状に相似している。
条件（２）：Ｚ軸方向視において、接合部輪郭線ＢＯ４は、重複部輪郭線ＤＯ４を囲んでいる。
条件（３）：Ｚ軸方向視において、接合部輪郭線の中心ＢＣ４と、重複部輪郭線の中心ＤＣ４とは、互いに位置が異なっている。
【0076】
図５および図６に示すように、第１の発電単位１００Ａと第２の発電単位１００Ｂとは、ＩＣ用セパレータ１８０およびインターコネクタ１９０をそれぞれ有し、かつ、それぞれ組み合わせＣＭ４を有している。第１の発電単位１００Ａにおける組み合わせＣＭ４の重複部輪郭線ＤＯ４の少なくとも一部と、第２の発電単位１００Ｂにおける組み合わせＣＭ４の重複部輪郭線ＤＯ４の少なくとも一部とは、Ｚ軸方向において互いに重複している。第１の発電単位１００Ａにおける組み合わせＣＭ４の接合部輪郭線の中心ＢＣ４と、第２の発電単位１００Ｂにおける組み合わせＣＭ４の接合部輪郭線の中心ＢＣ４とは、Ｚ軸方向視において互いに位置が異なっている。
【0077】
（第１ターミナルプレート２４０および第１バスバー２４２の周辺構成）
図２に示すように、第１バスバー２４２は、第１ターミナルプレート２４０とＺ軸方向に重複する部分である重複部ＤＰ５を有している。第１ターミナルプレート２４０と第１バスバー２４２とは、溶接部２４３によって接合されている。溶接部２４３は、第１バスバー２４２における重複部ＤＰ５と、第１ターミナルプレート２４０における重複部ＤＰ５とＺ軸方向に対向する部分とを接合している。溶接部２４３は、例えばレーザー溶接によって形成される。第１ターミナルプレート２４０は、特許請求の範囲における第１部材の一例であり、第１バスバー２４２は、特許請求の範囲における第２部材の一例であり、溶接部２４３は、特許請求の範囲における接合部の一例である。
図２に示すように、第１バスバー２４２は、第１ターミナルプレート２４０とＺ軸方向に重複する部分である重複部ＤＰ５を有している。第１ターミナルプレート２４０と第１バスバー２４２とは、溶接部２４３によって接合されている。溶接部２４３は、第１バスバー２４２における重複部ＤＰ５と、第１ターミナルプレート２４０における重複部ＤＰ５とＺ軸方向に対向する部分とを接合している。溶接部２４３は、例えばレーザー溶接によって形成される。第１ターミナルプレート２４０は、特許請求の範囲における第１部材の一例であり、第１バスバー２４２は、特許請求の範囲における第２部材の一例であり、溶接部２４３は、特許請求の範囲における接合部の一例である。
【0078】
図１１は、図２のＸＩ－ＸＩの位置における燃料電池スタック１０のＸＹ断面構成を示す説明図である。図１１は、Ｚ軸方向視における溶接部２４３の周辺構成を示している。重複部ＤＰ５は、Ｚ軸方向視において、環状の輪郭線である重複部輪郭線ＤＯ５を有している。また、溶接部２４３は、Ｚ軸方向視における重複部輪郭線ＤＯ５に近い側の輪郭線である接合部輪郭線ＢＯ５を有している。このような溶接部２４３と重複部輪郭線ＤＯ５との組み合わせを組み合わせＣＭ５という。
【0079】
組み合わせＣＭ５は、下記の条件（１）～条件（３）を満たしている。
条件（１）：Ｚ軸方向視において、溶接部２４３の輪郭線である接合部輪郭線ＢＯ５は、重複部輪郭線ＤＯ５の形状に相似している。
条件（２）：Ｚ軸方向視において、重複部輪郭線ＤＯ５は、接合部輪郭線ＢＯ５を囲んでいる。
条件（３）：Ｚ軸方向視において、接合部輪郭線の中心ＢＣ５と、重複部輪郭線の中心ＤＣ５とは、互いに位置が異なっている。
条件（１）：Ｚ軸方向視において、溶接部２４３の輪郭線である接合部輪郭線ＢＯ５は、重複部輪郭線ＤＯ５の形状に相似している。
条件（２）：Ｚ軸方向視において、重複部輪郭線ＤＯ５は、接合部輪郭線ＢＯ５を囲んでいる。
条件（３）：Ｚ軸方向視において、接合部輪郭線の中心ＢＣ５と、重複部輪郭線の中心ＤＣ５とは、互いに位置が異なっている。
【0080】
なお、上記では第１ターミナルプレート２４０および第１バスバー２４２の周辺構成について詳細に説明しているが、第２ターミナルプレート２５０および第２バスバー２５２も基本的には同様の構成を有している。
【0081】
また、上述の各組み合わせＣＭ１～ＣＭ５（以下、単に「組み合わせＣＭ」という。）において、Ｚ軸方向視における接合部輪郭線の中心ＢＣ１～ＢＣ５（以下、単に「接合部輪郭線の中心ＢＣ」という。）と重複部輪郭線の中心ＤＣ１～ＤＣ５（以下、単に「重複部輪郭線の中心ＤＣ」という。）との距離は、それぞれ１０μｍ以上である。
【0082】
また、上述の各組み合わせＣＭにおいて、Ｚ軸方向視における接合部輪郭線ＢＯ１～ＢＯ５（以下、単に「接合部輪郭線ＢＯ」という。）と重複部輪郭線ＤＯ１～ＤＯ５（以下、単に「重複部輪郭線ＤＯ」という。）との最長距離は、Ｚ軸方向視における接合部輪郭線ＢＯと重複部輪郭線ＤＯとの最短距離の１．０１倍以上である。なお、「Ｚ軸方向視における接合部輪郭線ＢＯと重複部輪郭線ＤＯとの最長距離」とは、重複部輪郭線ＤＯ上の各点から接合部輪郭線ＢＯまでの最短距離を結んだときに、当該最短距離のうちで最も距離が長いものの距離をいう。同様に、「Ｚ軸方向視における接合部輪郭線ＢＯと重複部輪郭線ＤＯとの最短距離」とは、重複部輪郭線ＤＯ上の各点から接合部輪郭線ＢＯまでの最短距離を結んだときに、当該最短距離のうちで最も距離が短いものの距離をいう。
【0083】
なお、接合部輪郭線ＢＯが重複部輪郭線ＤＯの形状に「相似する」とは、厳密に相似である構成だけでなく、例えば、Ｚ軸方向視において、接合部輪郭線ＢＯと重複部輪郭線ＤＯとが、ともに円形である構成や、接合部輪郭線ＢＯと重複部輪郭線ＤＯとが、ともに矩形である構成等も含む。また、接合部輪郭線の中心ＢＣや重複部輪郭線の中心ＤＣの語における「中心」とは、具体的にはＺ軸方向視での接合部輪郭線ＢＯや重複部輪郭線ＤＯの図心を意味している。
【0084】
Ａ－４．本実施形態の効果：
以上のように、本実施形態の燃料電池スタック１０は、第１部材（ＩＣ用セパレータ１８０、燃料極フレーム１４０、単セル用セパレータ１２０、ＩＣ用セパレータ１８０、第１ターミナルプレート２４０）と、第１部材とＺ軸方向に重複する部分である重複部ＤＰ１～ＤＰ５（以下、単に「重複部ＤＰ」という。）を有する第２部材（燃料極フレーム１４０、単セル用セパレータ１２０、ＩＣ用セパレータ１８０、インターコネクタ１９０、第１バスバー２４２）と、第１部材と第２部材とを接合する接合部であって、第２部材における重複部ＤＰと、第１部材における重複部ＤＰとＺ軸方向に対向する部分と、を接合する接合部（溶接部１８２、溶接部１２２、ガラスシール部９６、溶接部１８４、溶接部２４３）と、を備える。重複部ＤＰは、Ｚ軸方向視において、少なくとも１つの環状の輪郭線である重複部輪郭線ＤＯを有している。燃料電池スタック１０は、接合部と重複部輪郭線ＤＯとの組み合わせＣＭであって、Ｚ軸方向視において、接合部の輪郭線である接合部輪郭線ＢＯは、重複部輪郭線ＤＯの形状に相似し、Ｚ軸方向視において、接合部輪郭線ＢＯと重複部輪郭線ＤＯとの一方が、接合部輪郭線ＢＯと重複部輪郭線ＤＯとの他方を囲み、Ｚ軸方向視において、接合部輪郭線の中心ＢＣと、重複部輪郭線の中心ＤＣとは、互いに位置が異なる、という条件を満たす、組み合わせＣＭを含んでいる。
以上のように、本実施形態の燃料電池スタック１０は、第１部材（ＩＣ用セパレータ１８０、燃料極フレーム１４０、単セル用セパレータ１２０、ＩＣ用セパレータ１８０、第１ターミナルプレート２４０）と、第１部材とＺ軸方向に重複する部分である重複部ＤＰ１～ＤＰ５（以下、単に「重複部ＤＰ」という。）を有する第２部材（燃料極フレーム１４０、単セル用セパレータ１２０、ＩＣ用セパレータ１８０、インターコネクタ１９０、第１バスバー２４２）と、第１部材と第２部材とを接合する接合部であって、第２部材における重複部ＤＰと、第１部材における重複部ＤＰとＺ軸方向に対向する部分と、を接合する接合部（溶接部１８２、溶接部１２２、ガラスシール部９６、溶接部１８４、溶接部２４３）と、を備える。重複部ＤＰは、Ｚ軸方向視において、少なくとも１つの環状の輪郭線である重複部輪郭線ＤＯを有している。燃料電池スタック１０は、接合部と重複部輪郭線ＤＯとの組み合わせＣＭであって、Ｚ軸方向視において、接合部の輪郭線である接合部輪郭線ＢＯは、重複部輪郭線ＤＯの形状に相似し、Ｚ軸方向視において、接合部輪郭線ＢＯと重複部輪郭線ＤＯとの一方が、接合部輪郭線ＢＯと重複部輪郭線ＤＯとの他方を囲み、Ｚ軸方向視において、接合部輪郭線の中心ＢＣと、重複部輪郭線の中心ＤＣとは、互いに位置が異なる、という条件を満たす、組み合わせＣＭを含んでいる。
【0085】
燃料電池スタック１０によれば、接合部と重複部輪郭線ＤＯとの組み合わせＣＭにおいて、Ｚ軸方向視における接合部輪郭線の中心ＢＣと、重複部輪郭線の中心ＤＣとが、互いに位置が異なっているため、第１部材や第２部材に応力が加わった際に接合部に加わる応力を不均一化させることができる。そのため、接合部のうちの比較的大きな応力が加わる部分が初期の損傷箇所となるが、初期の損傷箇所以外の部分については、初期の損傷箇所ほどの応力が加わらないため、接合部において、初期損傷が生じてから全体が損傷するまでの寿命を延ばすことができる。
【0086】
また、本実施形態の燃料電池スタック１０では、組み合わせＣＭにおいて、Ｚ軸方向視における接合部輪郭線の中心ＢＣと重複部輪郭線の中心ＤＣとの距離は、１０μｍ以上である。燃料電池スタック１０によれば、組み合わせＣＭにおいて、Ｚ軸方向視における接合部輪郭線の中心ＢＣと重複部輪郭線の中心ＤＣとの距離が燃料電池スタック１０μｍ以上であるため、接合部において、初期損傷が生じてから全体が損傷するまでの寿命をより効果的に延ばすことができる。
【0087】
また、本実施形態の燃料電池スタック１０では、組み合わせＣＭにおいて、Ｚ軸方向視における接合部輪郭線ＢＯと重複部輪郭線ＤＯとの最長距離は、Ｚ軸方向視における接合部輪郭線ＢＯと重複部輪郭線ＤＯとの最短距離の１．０１倍以上である。燃料電池スタック１０によれば、組み合わせＣＭにおいて、接合部輪郭線ＢＯと重複部輪郭線ＤＯとの最長距離が、接合部輪郭線ＢＯと重複部輪郭線ＤＯとの最短距離の１．０１倍以上であるため、接合部において、初期損傷が生じてから全体が損傷するまでの寿命をより効果的に延ばすことができる。
【0088】
また、本実施形態の燃料電池スタック１０では、さらに、Ｚ軸方向に積層する複数の単セル１１０を備え、複数の単セル１１０のそれぞれにガスを供給する燃料ガス供給マニホールド３２１が形成され、単セル用セパレータ１２０には、燃料ガス供給マニホールド３２１の一部を構成する貫通孔１２５が形成され、ＩＣ用セパレータ１８０には、燃料ガス供給マニホールド３２１の一部を構成する貫通孔１８５が形成され、重複部輪郭線ＤＯの少なくとも一部は、Ｚ軸方向視において、単セル用セパレータ１２０における貫通孔１２５を取り囲む部分である貫通孔周囲部１２６の少なくとも一部と一致し、接合部は、貫通孔１２５と貫通孔１８５とのそれぞれを囲むガラスシール部９６である。燃料電池スタック１０によれば、Ｚ軸方向視において、重複部輪郭線の中心ＢＣと、ガラスシール部９６の輪郭線の中心との位置が異なるため、燃料ガス供給マニホールド３２１の内部の構成が不均一となる。これにより、燃料ガス供給マニホールド３２１を流れるガスに乱流が生じやすくなり、複数の単セル１１０のそれぞれにガスを均等に供給することができる。
【0089】
また、本実施形態の燃料電池スタック１０では、第１部材（ＩＣ用セパレータ１８０、燃料極フレーム１４０、単セル用セパレータ１２０、ＩＣ用セパレータ１８０）および第２部材（燃料極フレーム１４０、単セル用セパレータ１２０、ＩＣ用セパレータ１８０、インターコネクタ１９０）をそれぞれ有する第１の発電単位１００Ａと第２の発電単位１００ＢとがＺ軸方向に積層され、第１の発電単位１００Ａと第２の発電単位１００Ｂとは、それぞれ組み合わせＣＭを有し、第１の発電単位１００Ａにおける組み合わせＣＭの重複部輪郭線ＤＯの少なくとも一部と、第２の発電単位１００Ｂにおける組み合わせＣＭの重複部輪郭線ＤＯの少なくとも一部とは、Ｚ軸方向において互いに重複し、第１の発電単位１００Ａにおける組み合わせＣＭの接合部輪郭線の中心ＢＣと、第２の発電単位１００Ｂにおける組み合わせＣＭの接合部輪郭線の中心ＢＣとは、Ｚ軸方向視において互いに位置が異なる。燃料電池スタック１０によれば、第１の発電単位１００Ａの接合部輪郭線の中心ＢＣと、第２の発電単位１００Ｂの接合部輪郭線の中心ＢＣとが、Ｚ軸方向視において互いに位置が異なるため、発電単位ごとに接合部の応力を分散させることができ、ひいては燃料電池スタック１０全体において応力を分散させることができる。そのため、第１の発電単位１００Ａと第２の発電単位１００Ｂの接合部輪郭線の中心ＢＣが、Ｚ軸方向視において互いに位置が同じである構成と比較して、接合部が損傷するまでの寿命を延ばすことができる。
【0090】
また、本実施形態の燃料電池スタック１０では、第１部材（ＩＣ用セパレータ１８０、燃料極フレーム１４０、単セル用セパレータ１２０）と第２部材（燃料極フレーム１４０、単セル用セパレータ１２０、ＩＣ用セパレータ１８０）とには、組み合わせＣＭが複数存在しており、一の組み合わせＣＭのＺ軸方向視における接合部輪郭線の中心ＢＣと重複部輪郭線の中心ＤＣとの距離は、他の組み合わせＣＭのＺ軸方向視における接合部輪郭線の中心ＢＣと重複部輪郭線の中心ＤＣとの距離と異なっている。燃料電池スタック１０によれば、一の組み合わせＣＭのＺ軸方向視における接合部輪郭線の中心ＢＣと重複部輪郭線の中心ＤＣとの距離が、他の組み合わせＣＭのＺ軸方向視における接合部輪郭線の中心ＢＣと重複部輪郭線の中心ＤＣとの距離と異なっているため、燃料電池スタック１０における設計の自由度を高めることができる。
【0091】
Ａ－５．性能評価：
次に、本実施形態の性能評価について説明する。第１部材と第２部材とが接合部によって接合された複数のサンプルであって、第１部材と第２部材とが重複する方向視における接合部輪郭線の中心ＢＣと重複部輪郭線の中心ＤＣとの距離（以下、「ずれ量」という。）が互いに異なる複数のサンプル（Ｓ１～Ｓ２６）を作製し、各サンプルを用いた性能評価を行った。表１および表２は、性能評価の結果を示している。
次に、本実施形態の性能評価について説明する。第１部材と第２部材とが接合部によって接合された複数のサンプルであって、第１部材と第２部材とが重複する方向視における接合部輪郭線の中心ＢＣと重複部輪郭線の中心ＤＣとの距離（以下、「ずれ量」という。）が互いに異なる複数のサンプル（Ｓ１～Ｓ２６）を作製し、各サンプルを用いた性能評価を行った。表１および表２は、性能評価の結果を示している。
【0092】
（耐久評価（１））
耐久評価（１）では、接合部によって接合された第１部材と第２部材について、引き剥がし荷重に対する耐久性の評価を行った。具体的には、第１部材と第２部材とを接合部によって接合したサンプルを準備し、各サンプルについて、第１部材と第２部材とをそれぞれ治具によって固定し、治具を用いて、第１部材と第２部材とを引き剥がす方向に１５０Ｎの荷重を印加する動作を、第１部材と第２部材とが完全に剥がれるまで行った。評価基準は、ずれ量が０μｍのサンプルにおいて、初期損傷が観察されてから第１部材と第２部材とが完全に剥離するまでに荷重を印加した回数を基準印加回数としたとき、各サンプルにおいて、初期損傷が観察されてから第１部材と第２部材とが完全に剥離するまでに荷重を印加した回数が、基準印加回数の１．２倍以上、１．５倍未満のサンプルを可「△」とし、基準印加回数の１．５倍以上のサンプルを良「○」とした。なお、接合部が溶接によって形成されるサンプルについては、抵抗値の増大によって初期損傷を認定し、接合部がガラスによって形成されるサンプルについては、第１部材または第２部材と接合部との間からのガスのリークによって初期損傷を認定した。
耐久評価（１）では、接合部によって接合された第１部材と第２部材について、引き剥がし荷重に対する耐久性の評価を行った。具体的には、第１部材と第２部材とを接合部によって接合したサンプルを準備し、各サンプルについて、第１部材と第２部材とをそれぞれ治具によって固定し、治具を用いて、第１部材と第２部材とを引き剥がす方向に１５０Ｎの荷重を印加する動作を、第１部材と第２部材とが完全に剥がれるまで行った。評価基準は、ずれ量が０μｍのサンプルにおいて、初期損傷が観察されてから第１部材と第２部材とが完全に剥離するまでに荷重を印加した回数を基準印加回数としたとき、各サンプルにおいて、初期損傷が観察されてから第１部材と第２部材とが完全に剥離するまでに荷重を印加した回数が、基準印加回数の１．２倍以上、１．５倍未満のサンプルを可「△」とし、基準印加回数の１．５倍以上のサンプルを良「○」とした。なお、接合部が溶接によって形成されるサンプルについては、抵抗値の増大によって初期損傷を認定し、接合部がガラスによって形成されるサンプルについては、第１部材または第２部材と接合部との間からのガスのリークによって初期損傷を認定した。
【0093】
（ガス流れ評価）
ガス流れ評価では、第１部材にマニホールドの一部を構成する第１貫通孔が形成され、第２部材にマニホールドの一部を構成する第２貫通孔が形成され、接合部が第１貫通孔と第２貫通孔とのそれぞれを囲む構成における、マニホールドを流れるガスの分配性の評価を行った。図１２は、ガス流れ評価の評価方法を概略的に示す説明図である。図１２に示すように、ガス流れ評価は、２つの発電単位１００Ｕを積層したサンプルを用いて行った。具体的には、２つの発電単位１００Ｕに形成されたマニホールド（本性能評価では「マニホールドＭＡ」という。）の入口側（Ｚ軸負方向側）から出口側（Ｚ軸正方向側）にガスＧＡを送った。このとき、マニホールドＭＡにおける入口側と、出口側とを流れるガスＧＡの流量の差を測定することによって、マニホールドＭＡを流れるガスＧＡの分配性を評価した。すなわち、マニホールドＭＡにおける入口側と出口側とを流れるガスＧＡの流量の差が大きいほどガスＧＡの分配性が良好であり、マニホールドＭＡにおける入口側と出口側とを流れるガスＧＡの流量の差が小さいほどガスＧＡの分配性が良好でないと評価した。評価基準は、ずれ量が０μｍのサンプルのマニホールドＭＡにおける入口側と出口側とを流れるガスＧＡの流量の差を基準として、ガスＧＡの流れ性が向上したサンプルを良「○」とした。なお、図１２では図示を省略しているが、各サンプルにはマニホールドＭＡの出口側に絞りを設けており、マニホールドＭＡの出口側の流路を狭くすることによって、ガスＧＡが分配するように構成されている。各サンプルに設けられた絞りは、いずれも同一の孔径を有している。
ガス流れ評価では、第１部材にマニホールドの一部を構成する第１貫通孔が形成され、第２部材にマニホールドの一部を構成する第２貫通孔が形成され、接合部が第１貫通孔と第２貫通孔とのそれぞれを囲む構成における、マニホールドを流れるガスの分配性の評価を行った。図１２は、ガス流れ評価の評価方法を概略的に示す説明図である。図１２に示すように、ガス流れ評価は、２つの発電単位１００Ｕを積層したサンプルを用いて行った。具体的には、２つの発電単位１００Ｕに形成されたマニホールド（本性能評価では「マニホールドＭＡ」という。）の入口側（Ｚ軸負方向側）から出口側（Ｚ軸正方向側）にガスＧＡを送った。このとき、マニホールドＭＡにおける入口側と、出口側とを流れるガスＧＡの流量の差を測定することによって、マニホールドＭＡを流れるガスＧＡの分配性を評価した。すなわち、マニホールドＭＡにおける入口側と出口側とを流れるガスＧＡの流量の差が大きいほどガスＧＡの分配性が良好であり、マニホールドＭＡにおける入口側と出口側とを流れるガスＧＡの流量の差が小さいほどガスＧＡの分配性が良好でないと評価した。評価基準は、ずれ量が０μｍのサンプルのマニホールドＭＡにおける入口側と出口側とを流れるガスＧＡの流量の差を基準として、ガスＧＡの流れ性が向上したサンプルを良「○」とした。なお、図１２では図示を省略しているが、各サンプルにはマニホールドＭＡの出口側に絞りを設けており、マニホールドＭＡの出口側の流路を狭くすることによって、ガスＧＡが分配するように構成されている。各サンプルに設けられた絞りは、いずれも同一の孔径を有している。
【0094】
（耐久評価（２））
耐久評価（２）では、接合部によって接合された第１部材と第２部材とをそれぞれ含み、互いに積層する２つのユニットの引き剥がし荷重に対する耐久性の評価を行った。具体的には、第１部材と第２部材とを接合部とをそれぞれ有する２つの発電単位１００Ｕが積層したサンプルを準備し、各サンプルについて、一方の発電単位１００Ｕと他方の発電単位１００Ｕとをそれぞれ治具によって固定し、治具を用いて、一方の発電単位１００Ｕと他方の発電単位１００Ｕとを引き剥がす方向に１５０Ｎの荷重を印加する動作を、発電単位１００Ｕに含まれる第１部材と第２部材とが完全に剥がれるまで行った。評価基準は、２つの発電単位１００Ｕが積層する方向視における、一方の発電単位１００Ｕにおける組み合わせＣＭの接合部輪郭線の中心ＢＣと、他方の発電単位１００Ｕにおける組み合わせＣＭの接合部輪郭線の中心ＢＣとの距離（以下、「各中心ＢＣ間の距離」という。）が０μｍのサンプルにおいて、初期損傷が観察されてから第１部材と第２部材とが完全に剥離するまでに荷重を印加した回数を基準印加回数としたとき、各サンプルにおいて初期損傷が観察されてから第１部材と第２部材とが完全に剥離するまでに荷重を印加した回数が、基準印加回数よりも多いサンプルを良「○」とした。なお、各サンプルについては、第１部材または第２部材と接合部との間からのガスのリークによって初期損傷を認定した。
耐久評価（２）では、接合部によって接合された第１部材と第２部材とをそれぞれ含み、互いに積層する２つのユニットの引き剥がし荷重に対する耐久性の評価を行った。具体的には、第１部材と第２部材とを接合部とをそれぞれ有する２つの発電単位１００Ｕが積層したサンプルを準備し、各サンプルについて、一方の発電単位１００Ｕと他方の発電単位１００Ｕとをそれぞれ治具によって固定し、治具を用いて、一方の発電単位１００Ｕと他方の発電単位１００Ｕとを引き剥がす方向に１５０Ｎの荷重を印加する動作を、発電単位１００Ｕに含まれる第１部材と第２部材とが完全に剥がれるまで行った。評価基準は、２つの発電単位１００Ｕが積層する方向視における、一方の発電単位１００Ｕにおける組み合わせＣＭの接合部輪郭線の中心ＢＣと、他方の発電単位１００Ｕにおける組み合わせＣＭの接合部輪郭線の中心ＢＣとの距離（以下、「各中心ＢＣ間の距離」という。）が０μｍのサンプルにおいて、初期損傷が観察されてから第１部材と第２部材とが完全に剥離するまでに荷重を印加した回数を基準印加回数としたとき、各サンプルにおいて初期損傷が観察されてから第１部材と第２部材とが完全に剥離するまでに荷重を印加した回数が、基準印加回数よりも多いサンプルを良「○」とした。なお、各サンプルについては、第１部材または第２部材と接合部との間からのガスのリークによって初期損傷を認定した。
【0095】
（性能評価結果）
表１は、性能評価結果を表す表である。
表１は、性能評価結果を表す表である。
【表1】
【0096】
表１では、各サンプルについて、評価対象となっている第１部材、第２部材および接合部と、ずれ量と、各評価結果等が示されている。表中の「最長距離／最短距離」は、Ｚ軸方向視における接合部輪郭線ＢＯと重複部輪郭線ＤＯとの最短距離に対するＺ軸方向視における接合部輪郭線ＢＯと重複部輪郭線ＤＯとの最長距離の値を示しており、ずれ量が大きいほどこの値も大きくなる。
【0097】
サンプルＳ１～Ｓ４は、燃料電池スタック１０における組み合わせＣＭ１に相当し、サンプルＳ５～Ｓ８は、燃料電池スタック１０における組み合わせＣＭ２に相当し、サンプルＳ９～Ｓ１２は、燃料電池スタック１０における組み合わせＣＭ３に相当し、サンプルＳ１３～Ｓ１６は、燃料電池スタック１０における組み合わせＣＭ４に相当し、サンプルＳ１７～Ｓ２０は、燃料電池スタック１０における組み合わせＣＭ５に相当する。また、サンプルＳ２１～２４は、本実施形態の燃料電池スタック１０には示されていないが、第１部材として電解質層１１２を、第２部材としてインターコネクタ１９０を、接合部としてガラス接合材を用いている。
【0098】
耐久評価（１）において、各組み合わせＣＭにおける最長距離／最短距離が１．０１であって、ずれ量が５μｍのサンプル（サンプルＳ２，Ｓ６，Ｓ１０，Ｓ１４，Ｓ１８，Ｓ２２）の評価は、可「△」であった。また、各組み合わせＣＭにおける最長距離／最短距離が１．１であって、ずれ量が１０μｍのサンプル（サンプルＳ３，Ｓ７，Ｓ１１，Ｓ１５，Ｓ１９，Ｓ２３）および、各組み合わせＣＭにおける最長距離／最短距離が１０であって、ずれ量が５００μｍのサンプル（サンプルＳ４，Ｓ８，Ｓ１２，Ｓ１６，Ｓ２０，Ｓ２４）の評価は、良「○」であった。この結果から、ずれ量が比較的大きいサンプルにおいて、耐久性が向上することが確認された。
【0099】
ガス流れ評価において、組み合わせＣＭ３における最長距離／最短距離が１．０１以上であって、ずれ量が５μｍ以上のサンプル（サンプルＳ１０，Ｓ１１，Ｓ１２）の評価は、いずれも良「○」であった。この結果から、ずれ量が比較的大きいサンプルにおいて、ガス流れ性が向上することが確認された。
【0100】
表２は、性能評価結果を表す表である。
【表2】
【0101】
表２では、各サンプルについて、評価対象となっている第１部材、第２部材および接合部と、ずれ量と、耐久評価（２）の結果等が示されている。
【0102】
耐久評価（２）において、各中心ＢＣ間の距離が１０μｍのサンプル（サンプルＳ２６）の評価は、良「○」であった。この結果から、一方の発電単位１００Ｕにおける接合部輪郭線の中心ＢＣと、他方の発電単位１００Ｕにおける接合部輪郭線の中心ＢＣとが、２つの発電単位１００Ｕが積層する方向視において互いに位置が異なるサンプルにおいて、耐久性が向上することが確認された。
【0103】
Ｂ．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。
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。
【0104】
図１３は、変形例における図６のＶＩＩ－ＶＩＩの位置における燃料電池スタック１０ａのＸＹ断面構成を示す説明図である。以下では、変形例の燃料電池スタック１０ａのうち、上述した実施形態の燃料電池スタック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省略する。変形例の燃料電池スタック１０ａでは、溶接部１８２ａの構成が、実施形態の溶接部１８２と異なっている。
【0105】
図１３に示すように、溶接部１８２ａは、完全な環状のうちの一部が欠けている。このように、溶接部１８２ａは、必ずしも完全な環状でなくてもよく、完全な環状のうちの５０％未満が欠けていてもよい。具体的には、Ｚ軸方向視において、溶接部１８２ａの形状に、溶接部１８２ａをＺ軸方向まわりに１８０度以内の特定の角度で回転させた形状である仮想溶接部１８２ａｖを仮想的に結合し、または、重ね合わせることによって環状の図形が形成されればよい。このような場合には、溶接部１８２ａと重複部輪郭線ＤＯ１との組み合わせを組み合わせＣＭ１ａとしたとき、組み合わせＣＭ１ａが下記の条件を満たしていればよい。
条件（１）：Ｚ軸方向視において、溶接部１８２ａの輪郭線である接合部輪郭線ＢＯ１ａは、重複部輪郭線ＤＯ１の全周のうちの５０％以上の部分と形状と相似している。
条件（２）：Ｚ軸方向視において、重複部輪郭線の中心ＤＣ１から重複部輪郭線ＤＯ１に向かう各方向において、接合部輪郭線ＢＯ１ａは、重複部輪郭線ＤＯ１の全周のうちの５０％以上の部分を囲んでいる。
条件（３）：Ｚ軸方向視において、仮想溶接部１８２ａｖにおける重複部輪郭線ＤＯ１に近い側の輪郭線である仮想接合部輪郭線ＢＯ１ａｖとしたとき、接合部輪郭線ＢＯ１ａと仮想接合部輪郭線ＢＯ１ａｖとを結合した図形の中心ＢＣ１ａと、重複部輪郭線の中心ＤＣ１とは、互いに位置が異なっている。
条件（１）：Ｚ軸方向視において、溶接部１８２ａの輪郭線である接合部輪郭線ＢＯ１ａは、重複部輪郭線ＤＯ１の全周のうちの５０％以上の部分と形状と相似している。
条件（２）：Ｚ軸方向視において、重複部輪郭線の中心ＤＣ１から重複部輪郭線ＤＯ１に向かう各方向において、接合部輪郭線ＢＯ１ａは、重複部輪郭線ＤＯ１の全周のうちの５０％以上の部分を囲んでいる。
条件（３）：Ｚ軸方向視において、仮想溶接部１８２ａｖにおける重複部輪郭線ＤＯ１に近い側の輪郭線である仮想接合部輪郭線ＢＯ１ａｖとしたとき、接合部輪郭線ＢＯ１ａと仮想接合部輪郭線ＢＯ１ａｖとを結合した図形の中心ＢＣ１ａと、重複部輪郭線の中心ＤＣ１とは、互いに位置が異なっている。
【0106】
上記変形例では、溶接部１８２が完全な環状ではない構成を示したが、他の接合部も同様に、必ずしも完全な環状でなくてもよい。
【0107】
上記実施形態において第１部材、第２部材および接合部として示された部材は、あくまで一例であり、第１部材、第２部材および接合部が、燃料電池スタック１０を構成する他の部材であってもよい。
【0108】
上記実施形態における燃料電池スタック１０や発電単位１００Ｕの構成は、あくまで一例であり、種々変形可能である。例えば、上記実施形態における燃料電池スタック１０に含まれる単セル１１０の個数（発電単位１００Ｕ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１０に要求される出力電圧に応じて適宜決められる。
【0109】
上記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。
【0110】
上記実施形態の燃料電池スタック１０は、コフロータイプのＳＯＦＣであるが、本明細書に開示される技術は、カウンターフロータイプのＳＯＦＣにも適用可能である。
【0111】
上記実施形態では、単セル１１０は、燃料極支持型の単セルであるが、電解質支持型や金属支持型等の他のタイプの単セルであってもよい。
【0112】
上記実施形態では、電気化学反応セルスタックが、固体酸化物形の燃料電池（ＳＯＦＣ）に用いられるセルスタックであったが、上記の構成は、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に用いられるセルスタック、あるいは、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を単セルとして備える電解セルスタックにも適用可能である。
【符号の説明】
【0113】
１０，１０ａ：燃料電池スタック ９６：ガラスシール部 １００：発電ブロック １００Ｕ：発電単位 １００Ａ：第１の発電単位 １００Ｂ：第２の発電単位 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 １２２：溶接部 １２４：接続部材 １２５：貫通孔 １２６：貫通孔周囲部 １３０：空気極フレーム １３１：貫通孔 １３２：酸化剤ガス供給連通流路 １３３：酸化剤ガス排出連通流路 １４０：燃料極フレーム １４１：貫通孔 １４２：燃料ガス供給連通流路 １４３：燃料ガス排出連通流路 １４４：燃料極集電部材 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 １８０：ＩＣ用セパレータ １８１：貫通孔 １８２，１８２ａ：溶接部 １８２ａｖ：仮想溶接部 １８４：溶接部 １８５：貫通孔 １８６：貫通孔周囲部 １９０：インターコネクタ １９１：平板部 １９２：空気極集電部 １９３：被覆層 １９６：導電性接合材 ２１０：第１エンドプレート ２２０：絶縁部 ２３０：末端セパレータ ２３１：貫通孔 ２３２：第１プレート ２４０：第１ターミナルプレート ２４１：貫通孔 ２４２：第１バスバー ２４３：溶接部 ２５０：第２ターミナルプレート ２５２：第２バスバー ２５３：溶接部 ２６０：第２プレート ２７０：第２エンドプレート ２８０：ガス通路部材 ２８１：本体部 ２８２：フランジ部 ２８４：ボルト孔 ３１１：酸化剤ガス供給マニホールド ３１２：酸化剤ガス排出マニホールド ３１３：空気室 ３２１：燃料ガス供給マニホールド ３２２：燃料ガス排出マニホールド ３２３：燃料室 Ｂ：ボルト ＢＨ：ボルト孔 Ｎ：ナット ＦＧ：燃料ガス ＦＯＧ：燃料オフガス ＯＧ：酸化剤ガス ＯＯＧ：酸化剤オフガス ＣＭ：組み合わせ ＢＯ：接合部輪郭線 ＤＯ：重複部輪郭線 ＤＰ：重複部
【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】