JP2006100091A - 燃料電池セルスタック及び燃料電池 - Google Patents

Abstract

【課題】一列に配列された複数の燃料電池セル３の間に集電部材２０を配置することにより、前記燃料電池セル３同士を、前記集電部材２０を介して電気的に接続してなる燃料電池セルスタックにおいて、燃料電池セル３間の集電を低くする。
【解決手段】集電部材２０の外周部に、前記燃料電池セル３に引掛けて固定するためのカギ形状に加工されたフック部２０ｃが備えられている。
【効果】 前記フック部２０ｃを、前記燃料電池セル３に引掛けて固定することができるため、燃料電池運転中に集電部材が緩む、または外れることが無くなり、接触抵抗を低減することができる。
【選択図】図５

Description

本発明は、複数の燃料電池セルを電気的に連結して構成した燃料電池セルスタック及びその燃料電池セルスタックを備えた燃料電池に関するものである。

次世代エネルギーとして、近年、種々の形式の燃料電池が提案されている。このような燃料電池には、固体高分子形、リン酸形、溶融炭酸塩形、固体電解質形など、各種のものが知られているが、中でも固体電解質形燃料電池(ＳＯＦＣ；Solid Oxide Fuel Cell)は、作動温度が８００〜１０００℃と高いものの、発電効率が高く、また排熱利用ができるなどの利点を有しており、その研究開発が推し進められている。

固体電解質形燃料電池に用いられる燃料電池セルは、平板形燃料電池セル（特許文献１参照）と環状燃料電池セル（特許文献２参照）とに大別され、さらに環状燃料電池セルは、円筒型燃料電池セルと円筒平板形燃料電池セルとに分類される。環状燃料電池は、内側電極、固体電解質、外側電極とが一体化されており、熱衝撃に強いという利点がある。
いずれの形態においても、燃料電池では、一般的に、これらの燃料電池セルを複数、電気的に連結して発電装置を形成している。

これらの燃料電池セルの連結には、導電材からなる集電部材が用いられ、一方の燃料電池セルの外側電極と、他方の燃料電池セルの内側電極に連結されたインターコネクタとが集電部材を介して電気的に連結されている。
前記平板形燃料電池セルの場合には、熱衝撃に弱いという欠点はあるものの、空気極、燃料極ともにガスを流通させる流路が形成されており、電極に十分にガスが供給できるため、集電部材は、ガスの供給を特別に考慮したものではなく、また、その必要もなかった。

一方、前記環状燃料電池セルの場合には、熱衝撃に強いという利点はあるものの、外側電極の周辺に十分なガスを供給することが難しく、外側電極と集電部材が接触する部分にもガスを供給するため、例えば、金属繊維を編み込んだフェルト状の集電部材を用いることが一般的であった。
特開２００１−６８１３２号公報 特開２００２−３６７６３３号公報

しかしながら、集電部材として金属フェルトを用いた場合には、燃料電池セルとは点又は線接触となるために電気的な抵抗が高く、その結果集電ロスが生じ、燃料電池セルの発電量の取り出し効率が低下し、燃料電池としての性能が極端に低くなるという問題があった。
また、金属フェルトを接触させる方法では、燃料電池運転中に接触部が緩む、または外れることにより接触抵抗が増大するという問題があった。

本発明は、燃料電池セル間の集電抵抗が低く、接触抵抗の増大を防いだ燃料電池セルスタック及びその燃料電池セルスタックを備えた燃料電池を提供することを目的とする。
また本発明は、長期間にわたって優れた発電性能を維持できる燃料電池セルスタック及びその燃料電池セルスタックを備えた燃料電池を提供することを目的とする。

（１）本発明の燃料電池セルスタックは、配列された複数の燃料電池セルの間に集電部材を配置することにより、前記燃料電池セル同士を、前記集電部材を介して電気的に接続してなる燃料電池セルスタックにおいて、前記集電部材の一部に、前記燃料電池セルを固定するためのフック部が備えられていることを特徴とする。
この構成によれば、前記フック部を、前記燃料電池セルに引掛けて固定することができるため、燃料電池運転中に集電部材が緩む、または外れることが無くなり、接触抵抗を低減することができる。

前記集電部材は、一方の燃料電池セルに接続される第一の集電片と、これに隣接する他方の燃料電池セルに接続される第二の集電片とを有する。第一の集電片及び第二の集電片を備えることにより、隣接しあう燃料電池セル同士を電気的に接続することができる。前記フック部は、前記隣接しあう燃料電池セルのうちいずれか又は両方を固定するものである。

前記集電部材は板状体から形成され、前記フック部は断面視して、集電部材の主面両側部から同一方向に向かって形成されているものであれば、前記隣接しあう燃料電池セルのうち一方を固定することができる。
前記集電部材は板状体から形成され、前記フック部は断面視して、集電部材の主面一側部から一方向に向かって形成され、集電部材の主面他側部から逆方向に向かって形成されているものであれば、フック部をＳ字状に形成することができ、隣接しあう燃料電池セルの両方を、それぞれ一側面から固定することができる。

また、前記集電部材は板状体から形成され、前記フック部は断面視して、集電部材の主面両側部から互いに逆方向に向かって形成されている構造であれば、隣接しあう燃料電池セルの両方を、それぞれ左右側面から固定することができる。
前記集電部材は板状体から形成され、前記第一の集電片、第二の集電片のいずれか又は両方は、前記板状体を、当該板状体と燃料電池セルとの間に空間が存在するように加工・形成したものであることが望ましい。板状体と燃料電池セルとの間に空間を空気または燃料ガスが流通して、電極に十分にガスを供給することができる。

具体的に板状体と燃料電池セルとの間に空間を形成した構造として、前記板状体の一部を折り返して形成した構造、前記板状体の一部を持ち上げて形成した構造、前記板状体の一部を櫛歯状に形成した構造、前記板状体の一部を網状に形成した構造、前記板状体の一部を多数の孔を設けた構造、前記板状体の一部に多数の凸部を設けた構造、などをあげることができる。

また、前記燃料電池セルの前記フック部が当接する部分には、短絡防止のため、絶縁層が形成されていることが望ましい。
本発明の燃料電池セルスタックは、配列された複数の燃料電池セルと、前記燃料電池セル列の両側に配置された端部導電部材が形成されたセル押え部材と、前記燃料電池セル間及び前記燃料電池セルと前記セル押え部材との間にそれぞれ配置された集電部材とを備える燃料電池セルスタックであって、前記セルスタックの最も外側に配置された燃料電池セルと前記セル押え部材との間に配置された集電部材の一部に、前記燃料電池セルを固定するためのフック部が備えられていることを特徴とする。

この構成によれば、前記フック部を、前記セルスタックの最も外側に配置された燃料電池セルに引掛けて固定することができるため、燃料電池運転中に集電部材が緩む、または外れることが無くなり、接触抵抗を低減することができる。
前記集電部材は、前記端部導電部材に接続される第一の集電片と、燃料電池セルに接続される第二の集電片とを有するものである。第一の集電片及び第二の集電片を備えることにより、前記端部導電部材と燃料電池セルとを電気的に接続することができる。

前記集電部材は板状体から形成され、前記フック部は断面視して、集電部材の主面両側部から同一方向に向かって形成されているものであることが好ましい。この構造により、前記セルスタックの最も外側に配置された燃料電池セルを固定することができる。
前記集電部材は、さらにセルスタックで発生した電力を取り出すための電極端子を有することが好ましい。この構造であれば、前記端部導電部材に電極端子を設けなくても、簡単にセルスタックで発生した電力を取り出すことができる。また、端部導電部材の電気的な抵抗を低くでき、燃料電池としての性能低下を防ぐことができる。

前記燃料電池セルとして、内側電極、固体電解質及び外側電極が形成され、前記固体電解質及び外側電極が形成されていない部位の表面には前記内側電極とつながるインターコネクタが形成されている、いわゆる円筒平板形燃料電池セルを適用することができる。
また、本発明の燃料電池は、前記燃料電池セルスタックを、ハウジング内に収容してなるものであり、長期間にわたって優れた発電性能を維持できる。

以下、本発明の燃料電池の構造を添付図面を参照して詳述する。
図１は、燃料電池に使用される発電ユニット１ａ〜１ｄの集合体を示す斜視図である。
発電ユニット１ａ〜１ｄは、一方向（図１において紙面左上から右下の方向）に細長く延びる直方体形状の燃料ガスマニホールド２ａ〜２ｄを具備している。
燃料ガスマニホールド２ａ〜２ｄの上壁には、複数の燃料電池セル３からなる燃料電池セルスタック４ａ〜４ｄが装着されている。一枚の燃料電池セル３は、上下方向に細長く延びた中空平板状をなしている。燃料電池セルスタック４ａ〜４ｄは、このような燃料電池セル３を、燃料ガスマニホールドの一方向に沿って複数個縦列配置して構成されている。

燃料電池セル３の各々は、図２に断面を示すように、導電性支持体１０の表面に、内側電極である燃料極１１、固体電解質１２、外側電極である空気極１３を積層したものである。
導電性支持体１０は、平坦な表裏両面と断面半円形状の両側面とを有する。導電性支持体１０にはこれを、図２の紙面垂直方向に貫通する複数個（図示の場合は６個）の燃料ガス通路１６が形成されている。

前記燃料ガスマニホールド２ａ〜２ｄの上壁は、耐熱性のガラス等で形成されている。この燃料ガスマニホールド２ａ〜２ｄの上壁には短手方向に延びる複数個のスリットが形成されており、導電性支持体１０の各々に形成されている燃料ガス通路１６がスリットを介して燃料ガスマニホールド２ａ〜２ｄの燃料ガス室に連通している。前記導電性支持体１０の各々は、燃料ガスマニホールド２ａ〜２ｄの上壁を構成する前記耐熱ガラスに対して、耐熱性に優れたセラミック接着剤などによって接合される。前記耐熱ガラスの材料として、例えばホウケイ酸ガラスを用いる。

図２に示すように、燃料極１１は導電性支持体１０の片面及び両側面を覆う部分に配設されており、その両端はインターコネクタ１４に接触している。固体電解質１２は燃料極１１の全体を覆うように配設されている。空気極１３は、固体電解質１２の下面の一部を覆うよう配置されている。
前記導電性支持体１０は、燃料ガスを燃料極１１まで透過させるためにガス透過性であること、そしてまたインターコネクタ１４を介して集電するために導電性であることが要求される。かかる要求を満足するために多孔質の導電性セラミック（若しくはサーメット）が用いられる。

導電性支持体１０は、鉄属金属成分と特定希土類酸化物とから形成することが好ましい。所要のガス透過性を備えるために開気孔率が３０％以上、特に３５％から５０％の範囲にあるのが好適である。また、その導電率は３００Ｓ／ｃｍ以上、特に４４０Ｓ／ｃｍ以上であるのが好ましい。
燃料極１１は、多孔質の導電性セラミック、例えば希土類元素が固溶しているＺｒＯ₂（安定化ジルコニアと称される）とＮｉ及び／又はＮｉＯとの混合体から形成することができる。

固体電解質１２は、電極間の電子の橋渡しをする電解質としての機能を有していると同時に、燃料ガスと空気とのリークを防止するためにガス遮断性を有するものであることが必要であり、通常、３〜１５モル％の希土類元素が固溶したＺｒＯ₂から形成される。
空気極１３は所謂ＡＢＯ₃型のペロブスカイト型酸化物からなる導電セラミックにより形成することができる。空気極１３はガス透過性を有していることが必要であり、開気孔率が２０％以上、特に３０〜５０％の範囲にあることが好ましい。

インターコネクタ１４は、導電性セラミックから形成することができる。水素を含む燃料ガス及び空気と接触するため、耐還元性及び耐酸化性を有することが必要であり、このためにランタンクロマイト系のペロブスカイト型酸化物（ＬａＣｒＯ₃系酸化物）が好適に使用される。インターコネクタ１４は、導電性支持体１０に形成された燃料ガス通路１６を通る燃料ガス及び導電性支持体１０の外側を流動する空気のリークを防止するために緻密質でなければならず、９３％以上、特に９５％以上の相対密度を有していることが望まれる。

隣接する燃料電池セル３同士の間には、１つの燃料電池セル３の空気極１３と他の燃料電池セル３のインターコネクタ１４とを電気的に接続するための集電部材２０が配置されている。この集電部材２０によって、上下に隣接した燃料電池セル３を直列に接続することができ、燃料電池セルスタック４ａ〜４ｄの１つを構成することができる。
燃料電池セルスタック４ａ〜４ｄは、燃料電池セルスタック４ａ〜４ｄの両端に位置するセル押さえ部材２９によって両側面から抑えられ、固定される。セル押さえ部材２９は、燃料ガスマニホールド２ａ〜２ｄの両側面に支持固定された中実棒状の剛体壁であり、耐熱性を有し、酸化還元に強いセラミックスや合金から形成されている。

隣接する燃料電池セルスタック４ａ〜４ｄどうしは、セル押さえ部材２９の内側面に形成された端部導電部材２２によって相互に直列に接続される。端部導電部材２２は、導電性の高いものであれば特に制限されないが、一般的には、Ａｇ、Ｐｄなどの貴金属、或いは所謂ＡＢＯ₃型のペロブスカイト型酸化物からなる導電性セラミックスから形成される。

前記燃料電池セルスタック４ａ〜４ｄには、図１に示すように、それぞれ改質ケース２７ａ〜２７ｄが設けられて、これらにより、発電ユニット１ａ〜１ｄが構成されている。このセルスタック４ａ〜４ｄに、セルスタック４ａ〜４ｄで発生した電力を燃料電池外に取り出すための導電電極（例えば図２５，２７に示す電極端子２１ｄ）を取り付けて、ハウジング内に収容して、燃料電池を製作する。

図３（ａ）、図４（ａ）は、一枚の燃料電池セル３の断面図であり、図３（ｂ）、図４（ｂ）は燃料電池セル３の端面を見た斜視図である。
図３（ａ），（ｂ）において、インターコネクタ１４は、導電性支持体１０の一方の平坦部の表面に、接触層１５を介して設けられている。燃料極１１は、導電性支持体１０の他方の平坦部の表面に積層されており、反対側表面に形成されているインターコネクタ１４の両側端部にまで延びている。さらに、燃料極１１の全面を覆うように、固体電解質１２が積層され、その両端面は、インターコネクタ１４の両側端部に接触されている。空気極１３は、導電性支持体１０のインターコネクタ１４が形成されていない平坦部の表面において、固体電解質１２上に積層されている。インターコネクタ１４の上面には、集電部材２０との接触をオーム接触として抵抗を下げるためのＰ型半導体１７を形成してもよい。このようなＰ型半導体としては、遷移金属ペロブスカイト型酸化物を例示することができる。

図４（ａ），（ｂ）は、他のタイプの燃料電池セル３を示し、図３（ａ），（ｂ）の燃料電池セル３と異なるところは、インターコネクタ１４上の、集電部材２０の外周部が接触する部分に、短絡防止用の絶縁層１８を設けていることである。絶縁層１８の材料は、セルを構成する材料と熱膨張係数が類似するものであればどのようなセラミック材料であってもよいが、固体電解質１２を構成する材料、例えば希土類元素が固溶したＺｒＯ₂から形成されることが望ましい。

燃料電池セル３の表裏面には、隣接する燃料電池セル３との電気的接続、燃料電池セル３と端部導電部材２２との電気的接続を図るために前述した集電部材２０が配置されている。この集電部材２０は、一方の燃料電池セル３の空気極１３と、これに隣接する燃料電池セル３のインターコネクタ１４とを接続する。インターコネクタ１４は、図２〜図４に示すように、燃料極１１に接続しているので、これにより、一方の燃料電池セル３の空気極１３と、他方の燃料電池セル３の燃料極１１とがインターコネクタ１４を介して接続されることになる。すなわち、一方の燃料電池セル３の正極と他方の燃料電池セル３の負極とが接続された形になり、燃料電池セルスタックを構成するすべての燃料電池セル３が直列に接続され、高電圧が取り出せる。

集電部材２０は、耐熱性、耐酸化性、電気伝導性という観点から、Ｐｔ、Ａｇ、Ｎｉ合金、Ｆｅ−Ｃｒ鋼合金、ＳＵＳの少なくとも一種を含むことが望ましい。また、後述するように、集電部材２０は、燃料電池セル３を挟持するために、一定以上の弾性が必要である。さらに、弾性が強すぎると、燃料電池セル３に損傷を与えてしまう。この意味から、好ましい弾性の範囲が規定される。

なお、この集電部材２０とインターコネクタ１４の接続部、集電部材２０と空気極１３の接続部に、ＡｇやＰｔ等の貴金属やＮｉ等の金属を含有するペーストを導電性接着剤として用いて、接続信頼性を向上させることもできる。
以下、本発明の集電部材２０の形状を、図５〜図７を用いて説明する。
本発明の燃料電池に用いられる集電部材２０は、集電ロスを低減させることが重要である。このために、空気極１３との接触面積が広いほうが望ましいが、接触面積が広くなるほど空気の流通が悪くなる。そこで、例えば、図５、図６、図７に示すように燃料電池セル３の縦長方向に沿って、空気極１３に当接する部分と当接しない部分が交互に存在する、いわゆる櫛歯形状の集電片２０ａが形成された集電部材２０を用いることが望ましい。

また、集電部材２０は、一方の燃料電池セル３のインターコネクタ１４の表面と、空気極１３の表面に接するように機械的に接触して燃料電池セル３同士を電気的に接続するものであるから、集電部材２０が、燃料電池運転中に接触部が緩む、または外れることがないように、適度な弾性を有することが重要である。このため、集電部材２０の板厚は、前述した適切な弾性を確保するために、０．２〜２．０ｍｍの範囲であることが望ましく、さらに、０．５〜１．０ｍｍの範囲とすることが望ましい。さらに、燃料電池運転中に接触部が緩んだり、または外れたりすることがないように、集電部材２０の外周部２０ｃが、隣接する燃料電池セルを引掛けるためフック形状に加工されている。

図５〜図１２は、下に隣接する燃料電池セル３を引っ掛けるため、集電部材２０にＵ字状のフック部２０ｃが設けられている形状を示す。カギ状に変形されたフック部２０ｃによって、隣接する燃料電池セル３を固定し、スタック化する。
図５（ａ）は、長方形状の板状体の前部及び後部に、左右から板状体の前後辺に平行に、中央部分２０ｂを残してそれぞれ切込み２０ｄを入れ、切込み２０ｄに挟まれた内側部分を櫛歯形状に加工して上方側に折り返して、上側に隣接する燃料電池セル３に当接する集電片２０ａとし、切込み２０ｄの外側部分を反対方向にアール状に折り返して、当該燃料電池セル３を抱えるフック部２０ｃとした集電部材２０を示す。フック部２０ｃの曲率半径は、燃料電池セル３の両側面に整合するように、燃料電池セル３の両側面の半径とほぼ等しくなるように設定されている。

図５（ｂ）は、この集電部材２０を燃料電池セル３に機械的に接触させた状態を示す。燃料電池セル３のインターコネクタ１４の上に形成されたＰ型半導体層１７が、前記フック部２０ｃ及び集電部材２０の中央部分２０ｂの下面に接触しているとともに、前記フック部２０ｃによって、燃料電池セル３が抱えられている。この燃料電池セル３の空気極１３は、図示しないが、この燃料電池セル３の下側に設置される燃料電池セル３の集電部材２０の集電片２０ａに当接される。集電片２０ａは、櫛歯形状に加工された上で折り返されているから、空気極１３には空気が供給される。なお、フック部２０ｃの長さは、当該燃料電池セル３の空気極１３と接触して短絡しないように、所定の長さに設定されている。

図５（ｃ）は、燃料電池セル３を上下反対にして、この集電部材２０に接触させた状態を示す。燃料電池セル３の空気極１３が、集電部材２０の中央部分２０ｂ及びフック部２０ｃの下面に接触しているとともに、前記フック部２０ｃによって、燃料電池セル３が抱えられている。この設置例では、フック部２０ｃが、当該燃料電池セル３のインターコネクタ１４と接触して短絡しないようにする必要がある。そのため、図４に示したように、インターコネクタ１４上の、集電部材２０のフック部２０ｃが接触する部分に、短絡防止用の絶縁層１８が形成されたタイプの燃料電池セル３を用いる必要がある。

図６（ａ）は、長方形状の板状体の前部及び後部に、左右から板状体の前後辺に平行に、中央部分２０ｂを残してそれぞれ切込み２０ｄを入れ、切込み２０ｄに挟まれた内側部分をさらに短いピッチで切れ込み加工し、その切り込まれた部分を１本おきに一方側に折り曲げて集電片２０ａを形成し、切込みの外側部分を反対方向にアール状に折り返してフック部２０ｃとした集電部材２０を示す。

図６（ｂ）は、この集電部材２０を燃料電池セル３に機械的に接触させた状態を示す。燃料電池セル３のインターコネクタ１４の上に形成されたＰ型半導体層１７には、集電部材２０の中央部分２０ｂ、フック部２０ｃの下面及び前記短いピッチで切り込まれた部分で折り曲げられなかった部分が接触している。また、前記フック部２０ｃによって、燃料電池セル３が抱えられている。この燃料電池セル３の空気極１３は、図示しないが、この燃料電池セル３の下側に設置される燃料電池セル３の集電部材２０の集電片２０ａに当接される。集電片２０ａは、交互に１本ずつ折り返されているから、隙間があり、空気極１３には十分な空気が供給される。なお、フック部２０ｃの長さは、当該燃料電池セル３の空気極１３と接触して短絡しないように、所定の長さに設定されている。

図６（ｃ）は、燃料電池セル３を上下反対にした設置例を示す。燃料電池セル３の空気極１３が、集電部材２０の中央部分２０ｂの下面に接触しているとともに、前記フック部２０ｃによって、燃料電池セル３が抱えられている。この設置例では、集電部材２０の中央部分２０ｂの前記短いピッチで切り込まれて折り曲げられなかった部分が空気極１３に接触しているので、隙間が多くあり、空気極１３への空気の供給が十分に行われる。なお、フック部２０ｃが、当該燃料電池セル３のインターコネクタ１４と接触して短絡しないようにするため、図５（ｃ）と同様、図４に示したような、インターコネクタ１４上の、集電部材２０のフック部２０ｃが接触する部分に、短絡防止用の絶縁層１８が形成されたタイプの燃料電池セル３を用いる必要がある。

図７（ａ）は、長方形状の板状体の中央に、前から後にかけてリッジ状の部分２０ｂを形成しておき、その後図６（ａ）と同様の加工を施した集電部材２０を示す。
図７（ｂ）は、この集電部材２０を燃料電池セル３に接触させた状態を示す。燃料電池セル３のインターコネクタ１４の上に形成されたＰ型半導体層１７には、集電部材２０のフック部２０ｃの下面及び前記短いピッチで切り込まれた部分で下に折り曲げられた部分が接触している。また、前記フック部２０ｃによって、燃料電池セル３が抱えられている。この燃料電池セル３の空気極１３は、図示しないが、この燃料電池セル３の下側に設置される燃料電池セル３の集電部材２０の集電片２０ａに当接される。集電片２０ａは、交互に１本ずつ折り返されているから、隙間があり、空気極１３には十分な空気が供給される。なお、フック部２０ｃの長さは、当該燃料電池セル３の空気極１３と接触して短絡しないように、所定の長さに設定されている。

図７（ｃ）は、燃料電池セル３を上下反対にした設置例を示す。燃料電池セル３の空気極１３が、集電部材２０のフック部２０ｃの下面及び前記短いピッチで切り込まれた部分で折り曲げられなかった部分の下面に接触しているとともに、前記フック部２０ｃによって、燃料電池セル３が抱えられている。この設置例では、集電部材２０の中央部分２０ｂの前記短いピッチで切り込まれて折り曲げられなかった部分が空気極１３に接触しているとともに、長方形状の板状体の中央に形成されたリッジ状の部分２０ｂによってできた空洞２０ｆが燃料電池セル３の空気極１３に対向して存在しているので、隙間がさらに多く形成され、空気極１３への空気の供給がいっそう十分に行われる。なお、フック部２０ｃが、当該燃料電池セル３のインターコネクタ１４と接触して短絡しないようにするため、図４に示したような、インターコネクタ１４上の、集電部材２０のフック部２０ｃが接触する部分に、短絡防止用の絶縁層１８が形成されたタイプの燃料電池セル３を用いる必要がある。

図８（ａ）は、長方形状の板状体の前部及び後部に、一方側から板状体の前後辺に平行に切込み２０ｄを入れ、切込み２０ｄに挟まれた内側部分を切り取り、切込み２０ｄのない右側部分を櫛歯形状に加工して上方側に折り返し、切込み２０ｄのフック部２０ｃを反対方向にアール状に折り返した集電部材２０を示す。なお、前記切込み２０ｄに挟まれた内側部分を切り取らないで、これも櫛歯形状に加工し、下方側に折り返して集電片としてもよい。以下、櫛形の集電片が下方側に折り返されているものとして説明を進める。

図８（ｂ）は、この集電部材２０を燃料電池セル３に接触させた状態を示す。燃料電池セル３のインターコネクタ１４の上に形成されたＰ型半導体層１７には、集電部材２０のフック部２０ｃの下面及び前記板状体の中央の下に折り返された部分が接触している。また、前記フック部２０ｃによって、燃料電池セル３が片側から抱えられている。この燃料電池セル３の空気極１３は、図示しないが、この燃料電池セル３の下側に設置される燃料電池セル３の集電部材２０の折り返された集電片２０ａに当接される。集電片２０ａは、櫛歯状をしているから、隙間があり、空気極１３には十分な空気が供給される。なお、フック部２０ｃの長さは、当該燃料電池セル３の空気極１３と接触して短絡しないように、所定の長さに設定されている。

図８（ｃ）は、燃料電池セル３を上下反対にした設置例を示す。燃料電池セル３の空気極１３が、集電部材２０のフック部２０ｃの下面及び前記板状体の中央の折り返されなかった部分の下面に接触しているとともに、前記フック部２０ｃによって、燃料電池セル３が片側から抱えられている。なお、フック部２０ｃが、当該燃料電池セル３のインターコネクタ１４と接触して短絡しないようにするため、図４に示したような、インターコネクタ１４上の、集電部材２０のフック部２０ｃが接触する部分に、短絡防止用の絶縁層１８が形成されたタイプの燃料電池セル３を用いる必要がある。

図９（ａ）は、長方形状の板状体の左右から板状体の前後辺に平行に、中央部分２０ｂを残して複数の（図では８つの）切込み２０ｅを入れ、切込み２０ｅに挟まれた部分を交互に上下に折り曲げた集電部材２０を示す。上側に折り曲げた部分は、空気極１３に当接する集電片２０ａとなり、下側にアール状に折り返した部分はフック部２０ｃとなる。
図９（ｂ）は、この集電部材２０を燃料電池セル３に接触させた状態を示す。燃料電池セル３のインターコネクタ１４の上に形成されたＰ型半導体層１７には、集電部材２０のフック部２０ｃ及び前記中央部分２０ｂの下面が接触している。また、前記フック部２０ｃによって、燃料電池セル３が両側から抱えられている。この燃料電池セル３の空気極１３は、図示しないが、この燃料電池セル３の下側に設置される集電部材２０の折り返された集電片２０ａに当接される。集電片２０ａは、中央部分２０ｂから少し上に持ち上げられているから、上側のセルの空気極１３との間に隙間があり、空気極１３には十分な空気が供給される。なお、フック部２０ｃの長さは、当該燃料電池セル３の空気極１３と接触して短絡しないように、所定の長さに設定されている。

図１０（ａ）は、長方形状の板状体の前部及び後部に、左右から板状体の前後辺に平行に、中央部分を残してそれぞれ切込み２０ｄを入れ、切込み２０ｄに挟まれた内側部分に網目を形成して上側に折り返して空気極１３に当接する集電片２０ａとし、切込み２０ｄのフック部２０ｃを反対方向にアール状に折り返した集電部材２０を示す。
図１０（ｂ）は、この集電部材２０を燃料電池セル３に接触させた状態を示す。燃料電池セル３のインターコネクタ１４の上に形成されたＰ型半導体層１７に、集電部材２０のフック部２０ｃ及び前記中央部分の下面が接触している。また、前記フック部２０ｃによって、燃料電池セル３が両側から抱えられている。この燃料電池セル３の空気極１３は、図示しないが、この燃料電池セル３の下側に設置される燃料電池セル３の集電部材２０の折り返された集電片２０ａに当接される。集電片２０ａは、多数の網目が形成されているから、隙間があり、上側のセルの空気極１３には十分な空気が供給される。なお、フック部２０ｃの長さは、当該燃料電池セル３の空気極１３と接触して短絡しないように、所定の長さに設定されている。なお、この例においても、集電部材２０のフック部２０ｃが前後両端にあるだけなので、前記短絡防止用の絶縁層１８が両端に形成されたタイプの燃料電池セル３を用いれば、燃料電池セル３を上下反対にした設置が可能である。

図１１（ａ）は、長方形状の板状体の前部及び後部に、左右から板状体の前後辺に平行に、中央部分を残してそれぞれ切込み２０ｄを入れ、切込み２０ｄに挟まれた内側部分に多数の孔あけ加工をして上側に折り返して空気極１３に当接する集電片２０ａを形成し、切込み２０ｄのフック部２０ｃを反対方向にアール状に折り返した集電部材２０を示す。
図１１（ｂ）は、この集電部材２０を燃料電池セル３に接触させた状態を示す。燃料電池セル３のインターコネクタ１４の上に形成されたＰ型半導体層１７に、集電部材２０のフック部２０ｃ及び前記中央部分の下面が接触している。また、前記フック部２０ｃによって、燃料電池セル３が両側から抱えられている。この燃料電池セル３の空気極１３は、図示しないが、この燃料電池セル３の下側に設置される燃料電池セル３の集電部材２０の折り返された集電片２０ａに当接される。集電片２０ａは、多数の孔が形成されているから、隙間があり、上側のセルの空気極１３には十分な空気が供給される。なお、フック部２０ｃの長さは、当該燃料電池セル３の空気極１３と接触して短絡しないように、所定の長さに設定されている。なお、この例においても、集電部材２０のフック部２０ｃが前後両端にあるだけなので、前記短絡防止用の絶縁層１８が両端に形成されたタイプの燃料電池セル３を用いれば、燃料電池セル３を上下反対にした設置が可能である。

図１２（ａ）は、長方形状の板状体の前部及び後部に、左右から板状体の前後辺に平行に、中央部分を残してそれぞれ切込み２０ｄを入れ、切込み２０ｄに挟まれた内側分を切り取り、多数の凸部を形成して空気極１３に当接する集電片２０ａとし、切込み２０ｄのフック部２０ｃを反対方向にアール状に折り返した集電部材２０を示す。
図１２（ｂ）は、この集電部材２０を燃料電池セル３に接触させた状態を示す。燃料電池セル３のインターコネクタ１４の上に形成されたＰ型半導体層１７に、集電部材２０のフック部２０ｃ及び前記中央部分の下面が接触している。また、前記フック部２０ｃによって、燃料電池セル３が両側から抱えられている。この燃料電池セル３の空気極１３は、図示しないが、この燃料電池セル３の下側に設置される燃料電池セル３の集電部材２０の集電片２０ａに当接される。集電片２０ａは、多数の凸部が形成されているから、上側のセルの空気極１３に当接しても隙間が生じて、空気極１３には十分な空気が供給される。なお、フック部２０ｃの長さは、当該燃料電池セル３の空気極１３と接触して短絡しないように、所定の長さに設定されている。なお、この例においても、集電部材２０のフック部２０ｃが前後両端にあるだけなので、前記短絡防止用の絶縁層１８が両端に形成されたタイプの燃料電池セル３を用いれば、燃料電池セル３を上下反対にした設置が可能である。

図１３〜図２０は、上下に隣接する燃料電池セル３を引っ掛けるため、集電部材２０にＳ字状のフック部２０ｃが設けられている形状を示す。
図１３（ａ）は、長方形状の板状体の前部及び後部に、左右から板状体の前後辺と平行に、中央部分２０ｂを残してそれぞれ切込み２０ｄを入れ、切込み２０ｄに挟まれた内側部分を櫛歯形状に加工して上方側に折り返して、上側に隣接する燃料電池セル３に当接する集電片２０ａとし、切込み２０ｄの外側部分の一方を反対方向にアール状に折り返し、他方を集電片２０ａの折り返し方向と同一方向にて折り返し、当該燃料電池セル３を抱えるフック部２０ｃとした集電部材２０を示す。フック部２０ｃの曲率半径は、燃料電池セル３の両側面に整合するように、燃料電池セル３の両側面の半径とほぼ等しくなるように設定されている。

図１３（ｂ）は、この集電部材２０を燃料電池セル３に機械的に接触させた状態を示す斜視図であり、図１３（ｃ）は同断面図である。燃料電池セル３のインターコネクタ１４が、集電部材２０の前記フック部２０ｃ及び中央部分２０ｂの下面に接触しているとともに、前記フック部２０ｃによって、上下の燃料電池セル３がそれぞれ抱えられている。この燃料電池セル３の空気極１３は、燃料電池セル３の下側に設置される集電部材２０の集電片２０ａに当接される。集電片２０ａは、櫛歯形状に加工された上で折り返されているから、空気極１３には空気が供給される。なお、フック部２０ｃの長さは、当該燃料電池セル３の空気極１３と接触して短絡しないように、また、上に隣接する燃料電池セル３のフック部２０ｃに接触して短絡しないように、所定の長さに設定されている。

なお、この例においても、集電部材２０のフック部２０ｃが前後両端に形成されているので、前記短絡防止用の絶縁層１８が両端に形成されたタイプの燃料電池セル３を用いれば、燃料電池セル３を上下反対にした設置が可能である。
図１４（ａ）は、長方形状の板状体の前部及び後部に、左右から板状体の前後辺に平行に、中央部分２０ｂを残してそれぞれ切込み２０ｄを入れ、切込み２０ｄに挟まれた内側部分をさらに短いピッチで切れ込み加工し、その切り込まれた部分を１本おきに一方側に折り曲げて集電片２０ａを形成し、切込み２０ｄの外側部分を同方向及び反対方向にそれぞれアール状に折り返してフック部２０ｃとした集電部材２０を示す。

図１４（ｂ）は、この集電部材２０を燃料電池セル３に機械的に接触させた状態を示す斜視図であり、図１４（ｃ）は同断面図である。燃料電池セル３のインターコネクタ１４には、集電部材２０の中央部分２０ｂ、フック部２０ｃの下面及び前記短いピッチで切り込まれた部分で折り曲げられなかった部分が接触している。また、前記フック部２０ｃによって、上下に隣接する燃料電池セル３が抱えられている。この燃料電池セル３の空気極１３は、この燃料電池セル３の下側に設置される集電部材２０の集電片２０ａに当接される。集電片２０ａは、交互に１本ずつ折り返されているから、隙間があり、空気極１３には十分な空気が供給される。なお、フック部２０ｃの長さは、当該燃料電池セル３の空気極１３と接触して短絡しないように、また、上に隣接する燃料電池セル３のフック部２０ｃに接触して短絡しないように、所定の長さに設定されている。

なお、この例においても、集電部材２０のフック部２０ｃが前後両端に形成されているので、前記短絡防止用の絶縁層１８が両端に形成されたタイプの燃料電池セル３を用いれば、燃料電池セル３を上下反対にした設置が可能である。
図１５（ａ）は、長方形状の板状体の中央に、前から後にかけてリッジ状の部分２０ｂを形成しておき、その後図１４（ａ）と同様の加工を施した集電部材２０を示す。

図１５（ｂ）は、この集電部材２０を燃料電池セル３に接触させた状態を示す斜視図であり、図１５（ｃ）は同断面図である。燃料電池セル３のインターコネクタ１４には、集電部材２０のフック部２０ｃの下面及び前記短いピッチで切り込まれた部分で下に折り曲げられた部分が接触している。また、前記フック部２０ｃによって、上下に隣接する燃料電池セル３が抱えられている。この燃料電池セル３の空気極１３は、この燃料電池セル３の下側に設置される集電部材２０の集電片２０ａに当接される。集電片２０ａは、交互に１本ずつ折り返されているから、隙間があり、空気極１３には十分な空気が供給される。なお、フック部２０ｃの長さは、当該燃料電池セル３の空気極１３と接触して短絡しないように、また、上に隣接する燃料電池セル３のフック部２０ｃに接触して短絡しないように、所定の長さに設定されている。

なお、この例においても、集電部材２０のフック部２０ｃが前後両端に形成されているので、前記短絡防止用の絶縁層１８が両端に形成されたタイプの燃料電池セル３を用いれば、燃料電池セル３を上下反対にした設置が可能である。上下反対にした場合、長方形状の板状体の中央に形成されたリッジ状の部分２０ｂによってできた空洞が燃料電池セル３の空気極１３に対向して存在するので、隙間がさらに多く形成され、空気極１３への空気の供給がいっそう十分に行われる。

図１６（ａ）は、長方形状の板状体の前部及び後部に、左右から板状体の前後辺に平行に切込み２０ｄを入れ、一方の切込み２０ｄに挟まれた内側部分を切り取り、他方の切込み２０ｄに挟まれた部分を櫛歯形状に加工して上方側に折り返して集電片２０ａとし、切込み２０ｄの外側を集電部２０ｂとし、集電部２０ｂの端部を同方向及び反対方向にそれぞれアール状に折り返してＳ字状のフック部２０ｃとした集電部材２０を示す。

図１６（ｂ）は、この集電部材２０を燃料電池セル３に接触させた状態を示す斜視図であり、図１６（ｃ）は同断面図である。燃料電池セル３のインターコネクタ１４には、前記集電部２０ｂの下面が接触している。また、前記Ｓ字状のフック部２０ｃによって、上下に隣接する燃料電池セル３が抱えられている。この燃料電池セル３の空気極１３は、この燃料電池セル３の下側に設置される折り返された集電片２０ａに当接される。集電片２０ａは、櫛歯状をしているから、隙間があり、空気極１３には十分な空気が供給される。なお、フック部２０ｃの長さは、当該燃料電池セル３の空気極１３と接触して短絡しないように、また、上に隣接する燃料電池セル３のフック部２０ｃに接触して短絡しないように、所定の長さに設定されている。

なお、この例においても、集電部材２０のフック部２０ｃが前後両端に形成されているので、前記短絡防止用の絶縁層１８が両端に形成されたタイプの燃料電池セル３を用いれば、燃料電池セル３を上下反対にした設置が可能である。
図１７は、長方形状の板状体の左右から板状体の前後辺に平行に、中央部分２０ｂを残して複数の（図では８つの）切込み２０ｅを入れ、切込み２０ｅに挟まれた部分を交互に折り曲げた集電部材２０を示す。中央部分２０ｂの右側において、上に折り曲げた部分は、空気極１３に当接する集電片２０ａとなり、下に折り曲げられた部分は下側に隣接する燃料電池セル３のインターコネクタ１４に当接する集電片となる。集電片２０ａは、中央部分２０ｂから少し上に持ち上げられているから、空気極１３との間に隙間があり、空気極１３には十分な空気が供給される。そして、前記上側に折り曲げられた集電片２０ａの先端は、アール状に上向きに折り返されフック部２０ｃを形成する。中央部分２０ｂの左側において、上に持ち上げられた部分は、空気極１３に当接する集電片２０ａとなり、下に折り曲げられた部分は下側に隣接する燃料電池セル３のインターコネクタ１４に当接する集電片となる。そして、前記下に折り曲げられた集電片の先端は、アール状に下向きに折り返されフック部２０ｃを形成する。この上向きのフック部２０ｃによって、燃料電池セル３を保持し、下向きのフック部２０ｃによって、下側に隣接する燃料電池セル３を保持する。

なお、この集電部材２０は、ほぼ上下回転対称形であるから、燃料電池セル３を上下反対にした設置が可能である。しかし、燃料電池セル３の上下の向きにかかわらず、上フック部２０ｃ′又は下フック部２０ｃのいずれかがインターコネクタ１４に当接する場合は、短絡防止用の絶縁層１８が、少なくともインターコネクタ１４の、フック部が当接する部分に形成された燃料電池セル３を用いる必要がある。

図１８は、長方形状の板状体の前部及び後部に、左右から板状体の前後辺に平行に、中央部分を残してそれぞれ切込み２０ｄを入れ、切込み２０ｄに挟まれた内側部分に網目を形成して上側に折り返して空気極１３に当接する集電片２０ａとし、切込み２０ｄのフック部２０ｃを同方向及び反対方向にそれぞれアール状に折り返した集電部材２０を示す。この燃料電池セル３の空気極１３は、この燃料電池セル３の下側に設置される集電部材２０の折り返された集電片２０ａに当接される。集電片２０ａは、多数の網目が形成されているから、隙間があり、空気極１３には十分な空気が供給される。なお、この例においても、集電部材２０のフック部２０ｃが前後両端に形成されているだけなので、前記短絡防止用の絶縁層１８が両端に形成されたタイプの燃料電池セル３を用いれば、燃料電池セル３を上下反対にした設置が可能である。

図１９は、長方形状の板状体の前部及び後部に、左右から板状体の前後辺に平行に、中央部分を残してそれぞれ切込み２０ｄを入れ、切込み２０ｄに挟まれた内側部分に多数の孔あけ加工をして上側に折り返して空気極１３に当接する集電片２０ａを形成し、切込み２０ｄのフック部２０ｃを同方向及び反対方向にそれぞれアール状に折り返した集電部材２０を示す。この燃料電池セル３の空気極１３は、この燃料電池セル３の下側に設置される集電部材２０の折り返された集電片２０ａに当接される。集電片２０ａは、多数の孔が形成されているから、隙間があり、空気極１３には十分な空気が供給される。なお、この例においても、集電部材２０のフック部２０ｃが前後両端にあるだけなので、前記短絡防止用の絶縁層１８が両端に形成されたタイプの燃料電池セル３を用いれば、燃料電池セル３を上下反対にした設置が可能である。

図２０は、長方形状の板状体の前部及び後部に、左右から板状体の前後辺に平行に、中央部分を残してそれぞれ切込み２０ｄを入れ、切込み２０ｄに挟まれた内側分を切り取り、中央部分に多数の凸部を形成して空気極１３に当接する集電片２０ａとし、切込み２０ｄのフック部２０ｃを同方向及び反対方向にそれぞれアール状に折り返した集電部材２０を示す。この燃料電池セル３の空気極１３は、この燃料電池セル３の下側に設置される集電部材２０の集電片２０ａに当接される。集電片２０ａは、多数の凸部が形成されているから、空気極１３に当接しても隙間が生じて、空気極１３には十分な空気が供給される。なお、この例においても、集電部材２０のフック部２０ｃが前後両端にあるだけなので、前記短絡防止用の絶縁層１８が両端に形成されたタイプの燃料電池セル３を用いれば、燃料電池セル３を上下反対にした設置が可能である。

図２１〜図２４は、上下に隣接する燃料電池セル３を引っ掛けるため、集電部材２０の上下にフック部２０ｃが設けられた形状を示す。
図２１（ａ）は、長方形状の板状体の前部及び後部に、左右から板状体の前後辺に平行に、中央部分２０ｂを残してそれぞれ切込み２０ｄを入れ、切込み２０ｄに挟まれた内側部分をさらに短いピッチで切れ込み加工し、その切り込まれた部分を１本おきに、上方に折り曲げて集電片２０ａを形成するとともに、上方にアール状に折り返して上フック部２０ｃ′を形成し、切込み２０ｄの外側部分を反対方向にアール状に折り返して下フック部２０ｃを形成した集電部材２０を示す。

図２１（ｂ）は、この集電部材２０を燃料電池セル３に機械的に接触させた状態を示す斜視図であり、図２１（ｃ）は同断面図である。燃料電池セル３のインターコネクタ１４には、集電部材２０の中央部分２０ｂ及び下フック部２０ｃの下面が接触している。また、前記上フック部２０ｃ′と下フック部２０ｃによって、上下に隣接する燃料電池セル３が抱えられている。この燃料電池セル３の空気極１３は、この燃料電池セル３の下側に設置される集電部材２０の集電片２０ａに当接される。集電片２０ａは、交互に１本ずつ折り返されているから、隙間があり、空気極１３には十分な空気が供給される。なお、下フック部２０ｃの長さは、当該燃料電池セル３の空気極１３と接触して短絡しないように、また、上フック部２０ｃ′の長さは、上に隣接する燃料電池セル３のフック部２０ｃに接触して短絡しないように、それぞれ所定の長さに設定されている。

なお、この例においても、集電部材２０の下フック部２０ｃが前後両端に形成されているので、前記短絡防止用の絶縁層１８が両端に形成されたタイプの燃料電池セル３を用いれば、燃料電池セル３を上下反対にした設置が可能である。
図２２（ａ）は、長方形状の板状体の前部及び後部に、左右から板状体の前後辺に平行に、中央部分２０ｂを残してそれぞれ切込み２０ｄを入れ、切込み２０ｄに挟まれた内側部分をさらに短いピッチで切れ込み加工し、その切り込まれた部分を１本おきに持ち上げて上方にアール状に折り返して上フック部２０ｃ′を形成し、切込み２０ｄの外側部分を反対方向にそれぞれアール状に折り返して下フック部２０ｃとした集電部材２０を示す。上方にアール状に折り返された上フック部２０ｃ′の基底部分は、集電片２０ａを兼ねている。

図２２（ｂ）は、この集電部材２０を燃料電池セル３に機械的に接触させた状態を示す斜視図であり、図２２（ｃ）は同断面図である。燃料電池セル３のインターコネクタ１４には、集電部材２０の中央部分２０ｂ、下フック部２０ｃの下面及び前記短いピッチで切り込まれた部分で折り曲げられなかった部分が接触している。また、前記下フック部２０ｃと上フック部２０ｃ′とによって、上下に隣接する燃料電池セル３が抱えられている。この燃料電池セル３の空気極１３は、この燃料電池セル３の下側に設置される集電部材２０の集電片２０ａに当接される。集電片２０ａは、交互に１本ずつ持ち上げられて形成されているから、隙間があり、空気極１３には十分な空気が供給される。なお、下フック部２０ｃの長さは、当該燃料電池セル３の空気極１３と接触して短絡しないように、また、上フック部２０ｃ′の長さは、上に隣接する燃料電池セル３のフック部２０ｃに接触して短絡しないように、それぞれ所定の長さに設定されている。

なお、この例においても、集電部材２０の下フック部２０ｃが集電部材２０の両端に形成されているので、前記短絡防止用の絶縁層１８が両端に形成されたタイプの燃料電池セル３を用いれば、燃料電池セル３を上下反対にした設置が可能である。
図２３（ａ）は、長方形状の板状体の中央に、前から後にかけてリッジ状の部分２０ｂを形成しておき、その後図２２（ａ）と同様の加工を施した集電部材２０を示す。

図２３（ｂ）は、この集電部材２０を燃料電池セル３に機械的に接触させた状態を示す斜視図であり、図２３（ｃ）は同断面図である。燃料電池セル３のインターコネクタ１４には、集電部材２０の中央部分２０ｂ、下フック部２０ｃの下面及び前記短いピッチで切り込まれた部分で下に折り曲げられた部分が接触している。また、前記下フック部２０ｃと上フック部２０ｃ′とによって、上下に隣接する燃料電池セル３が抱えられている。この燃料電池セル３の空気極１３は、この燃料電池セル３の下側に設置される集電部材２０の集電片２０ａに当接される。集電片２０ａは、交互に１本ずつ持ち上げられて形成されているから、隙間があり、空気極１３には十分な空気が供給される。なお、下フック部２０ｃの長さは、当該燃料電池セル３の空気極１３と接触して短絡しないように、また、上フック部２０ｃ′の長さは、上に隣接する燃料電池セル３のフック部２０ｃに接触して短絡しないように、それぞれ所定の長さに設定されている。

なお、この例においても、集電部材２０の下フック部２０ｃが前後両端に形成されているだけなので、前記短絡防止用の絶縁層１８が両端に形成されたタイプの燃料電池セル３を用いれば、燃料電池セル３を上下反対にした設置が可能である。上下反対にした場合、長方形状の板状体の中央に形成されたリッジ状の部分２０ｂによってできた空洞２０ｆが燃料電池セル３の空気極１３に対向して存在するので、隙間がさらに多く形成され、空気極１３への空気の供給がいっそう十分に行われる。

図２４は、長方形状の板状体の左右から板状体の前後辺に平行に、中央部分２０ｂを残して複数の（図では８つの）切込み２０ｅを入れ、切込み２０ｅに挟まれた部分を交互に上下に折り曲げた集電部材２０を示す。上側に折り曲げた部分は、空気極１３に当接する集電片２０ａとなり、下側に折り曲げられた部分は下側に隣接する燃料電池セル３のインターコネクタ１４に当接する集電片となる。集電片２０ａは、中央部分２０ｂから少し上に持ち上げられているから、空気極１３との間に隙間があり、空気極１３には十分な空気が供給される。そして、前記上側に折り曲げられた集電片２０ａの先端は、アール状に上向きに折り返され上フック部２０ｃ′を形成する。中央部分２０ｂから下側に折り曲げられた集電片の先端は、アール状に下向きに折り返され下フック部２０ｃを形成する。この上向きの下フック部２０ｃによって、上側に隣接する燃料電池セル３を保持し、下向きの下フック部２０ｃによって、下側に隣接する燃料電池セル３を保持する。

なお、この集電部材２０は、ほぼ上下対称形であるから、燃料電池セル３を上下反対にした設置が可能である。しかし、燃料電池セル３の上下の向きにかかわらず、上フック部２０ｃ′又は下フック部２０ｃのいずれかがインターコネクタ１４に当接する場合は、短絡防止用の絶縁層１８が、少なくともインターコネクタ１４の、フック部が当接する部分に形成された燃料電池セル３を用いる必要がある。

図２５、図２６は、セルスタック４ａ〜４ｄの端に設置される燃料電池セル３に適用される集電部材２１の形状を示す。
図２５（ａ）は、フック部２１ｃ及び電極端子２１ｄとなる突起部を有する長方形状の板状体の辺に近い部分に、中央部２１ｂを残して枠状の切り込みを入れ、枠２１ｅの内部にある板状体の左右から、前後辺に平行に複数の櫛歯を形成し、上側に持ち上げてセルスタック４ａ〜４ｄの端部導電部材２２に当接する集電片２１ａとした集電部材２１を示す。前記中央部２１ｂの基端部は、燃料電池セル３のインターコネクタ１４に当接する集電部となる。枠２１ｅに形成されている電極端子２１ｄは、セルスタック４ａ〜４ｄの取り出し電極となる。

図２５（ｂ）は、この集電部材２１を、セルスタック４ａ〜４ｄの一端に設置される燃料電池セル３に接触させた状態を示す斜視図であり、燃料電池セル３のインターコネクタ１４には、集電部材２１の前記中央部２１ｂの下面が接触している。前記フック部２１ｃによって、燃料電池セル３が抱えられている。なお、フック部２１ｃの長さは、当該燃料電池セル３の空気極１３と接触して短絡しないように、所定の長さに設定されている。

図２５（ｃ）は、この集電部材２１を、セルスタック４ａ〜４ｄの他端に設置される燃料電池セル３に接触させた状態を示す斜視図である。この配置では、燃料電池セル３の空気極１３に、集電部材２１の前記中央部２１ｂの下面が接触している。この例においては、集電部材２１のインターコネクタ１４のフック部２１ｃがあたるところに、短絡防止用の絶縁層１８を形成しておくことが好ましい。

図２６（ａ）は、フック部２１ｃ及び電極端子２１ｄとなる突起部を有する長方形状の板状体の辺に近い部分に、中央部２１ｂを残して枠状の切り込みを入れ、枠２１ｅの内部にある板状体の左右から、前後辺に平行に複数の櫛歯を形成し、それぞれの櫛歯を下側に下げて燃料電池セル３に当接する集電片２１ａとした集電部材２１を示す。前記中央部２１ｂ及び枠２１ｅは、セルスタック４ａ〜４ｄの端部導電部材２２に当接する集電部となる。枠２１ｅに形成されている電極端子２１ｄは、セルスタック４ａ〜４ｄの取り出し電極となる。

図２６（ｂ）は、この集電部材２１を、セルスタック４ａ〜４ｄの一端に設置される燃料電池セル３に接触させた状態を示す斜視図であり、燃料電池セル３のインターコネクタ１４には、集電部材２１の集電片２１ａが接触している。前記フック部２１ｃによって、燃料電池セル３が固定されている。なお、フック部２１ｃの長さは、当該燃料電池セル３の空気極１３と接触して短絡しないように、所定の長さに設定されている。

図２６（ｃ）は、この集電部材２１を、セルスタック４ａ〜４ｄの他端に設置される燃料電池セル３に接触させた状態を示す斜視図である。この配置では、燃料電池セル３の空気極１３に、集電部材２１の集電片２１ａが接触している。この例においては、集電部材２１のインターコネクタ１４のフック部２１ｃがあたるところに、短絡防止用の絶縁層１８を形成しておくことが好ましい。

以上のように、本発明では、集電部材２０，２１に折り返されたフック部２０ｃ，２１ｃを作り、フック部２０ｃ，２１ｃにより燃料電池セル３を固定することとした。これにより、燃料電池セル３の平坦部に集電部材２０，２１の集電片２０ａ，２１ａが確実に当接し、損失の少ない、長期的にも安定した電気的接続を行うことができる。
また、集電片２０ａ，２１ａを複数の切片（図５，６，７，１３，１４，１５，１７，２１，２２，２３，２４）、櫛歯（図８，１６，２５，２６）、又は網目（図１０，１８）、孔（図１１，１９）若しくは突起（図１２，２０）が形成された板片により形成しているため、燃料電池セル３とは面接触となり、従来のようなフェルト状の集電部材よりも燃料電池セル３に当接する面積が大きくなり、集電特性を向上できる。

さらに、集電部材２１の集電片２０ａ，２１ａには、隙間が形成されているので、この隙間へ空気を供給でき、発電特性を向上できる。
また、集電部材２１は板状体から形成されるため弾性定数も大きく、振動等が生じたとしても燃料電池セル３との十分な接触を長期間確保できる。さらに、収納容器内が高温となった場合でも、従来のフェルト状の集電部材と比べて焼結しにくい。

図２７は、発電ユニット１ａ〜１ｄをハウジング内に収容した状態を示す側断面図である。断面は、図２のＢ−Ｂで切っている。
図２７を参照して説明すると、燃料電池組立体は略直方体形状のハウジングＨを具備している。このハウジングＨの壁面には適宜の断熱材料から形成された断熱壁、すなわち上断熱壁２６、下断熱壁２８、右側断熱壁２３、左側断熱壁２４、前断熱壁（図示せず）及び後断熱壁（図示せず）が配設されている。

このハウジングＨ内には発電燃焼室２５が規定されている。
前断熱壁及び／又は後断熱壁は着脱自在あるいは開閉自在に装着されており、前断熱壁及び／又は後断熱壁を離脱あるいは開動することによって発電燃焼室２５内にアクセスすることができる。所望ならば、各断熱壁の外面に金属板などの外壁を配設することができる。

ハウジングＨ内の比較的上部には空気室３１が配設されている。空気室３１は上下方向寸法が比較的小さい直方体形状のケース３２内に規定されている。
ハウジングＨには、空気供給管５４が設けられており、この空気供給管５４は、上断熱壁２６を貫通し、外部から室温程度の空気を後述する熱交換器３４に取り込むようになっている。

空気室３１の下面には、発電燃焼室２５に向かって空気（酸素含有ガス）を送り込むための空気導入管３３が連通している。空気導入管３３は複数本あり、その形状は円筒や中空板構造などが考えられる。空気導入管３３は燃料電池セルスタック４ａ〜４ｄ間に配置されており、その下端部は燃料電池セル３の比較的下部まで伸びて開口し、この開口部から空気が噴出する構造となっている。空気導入管３３はセラミックスなどの耐熱性の高い材料で作製するのが好適である。

ハウジングＨの両側部、更に詳しくは右側断熱壁２３の内側及び左側断熱壁２４の内側には、全体として平板形状である熱交換器３４が配設されている。熱交換器３４の各々は実質上鉛直に延在する中空平板形態の熱交換室３６から構成されている。かかる熱交換室３６の内側壁の上端部には燃焼ガスの排出開口４２が形成されている。熱交換室３６の上壁における外側部には空気室３１に連通している空気流出開口４８が形成されている。熱交換室３６の内部は、排出開口４２に連通する燃焼ガス排出路及び空気流出開口４８に連通する空気導入路が複数の仕切り壁によってジグザグ形態に区画されている。

熱交換器３４の各々の後方には上下方向に細長く延びる二重筒体５０（図２７にその上端部のみを図示している）が配設されており、かかる二重筒体５０は外側筒部材５２と内側筒部材５４とから構成されている。外側筒部材５２と内側筒部材５４との間に規定されている燃焼ガス排出路の下端部は、熱交換室３６の下部に連通されており、内側筒部材５４内に規定されている空気供給路は、熱交換室３６の下端部に連通されている。内側筒部材５４内に規定されている空気供給路から入った空気は、熱交換室３６を空気導入路を通ってジグザグに上昇していき、流出開口４８を介して空気室３１に入る。一方、燃焼ガスの排出開口４２から入った燃焼ガスは、熱交換室３６の燃焼ガス排出路をジグザグに下降していき、外側筒部材５２と内側筒部材５４との間に規定されている燃焼ガス排出路から放出される。このように、空気と燃焼ガスとの混合を防ぎながら、空気が暖められ、燃焼ガスが冷やされ、両ガスの熱交換が行われる。

上述した発電燃焼室２５の下部には４個の発電ユニット１ａ〜１ｄが配置されている。発電ユニット１ａ〜１ｄは、夫々、上述した空気導入管３３の間に位置せしめられている。言い換えれば、発電ユニット１ａ〜１ｄ間に、空気導入管３３が配設されている。
一方、発電ユニット１ａ〜１ｄの上部には、改質ケース２７ａ？２７ｄが設けられている。改質ケース２７ａ〜２７ｄは、図１に示すように、燃料電池セルスタック４ａ〜４ｄの上方を細長く延びるほぼ直方体形状の管である。

改質ケース２７ａの後面（「前」「後」の定義は図１に示す）には、被改質ガス供給管８２ａの一端が接続されている。被改質ガス供給管８２ａは改質ケースから下方に延び、ハウジングＨの下を通ってハウジングＨの外に延出している。
被改質ガス供給管８２ａは都市ガス等の炭化水素ガスなどの被改質ガス供給源（図示していない）に接続されており、被改質ガス供給管８２ａを介して改質ケース２７ａに被改質ガスが供給される。改質ケース２７ａ内には燃料ガスを水素リッチな燃料ガスに改質するための適宜の改質触媒が収容されている。

改質ケース２７ａの前面には燃料ガス送給管８０ａの上端が接続されている。燃料ガス送給管８０ａは下方に延び、次いで湾曲して後方に延び、燃料ガス送給管８０ａの他端は上記燃料ガスマニホールド２ａの前面に接続されている。
被改質ガス供給管、燃料ガス送給管の配置に関しては、発電ユニット１ｃは上述した発電ユニット１ａと実質上同一であり、発電ユニット１ｂ及び１ｄは、発電ユニット１ａ及び１ｃに対して前後方向が逆に配置されているところが異なっている。すなわち、改質ケース２７ｂ及び２７ｄと燃料ガスマニホールド２ｂ及び２ｄとを接続する燃料ガス送給管（図示していない）が後側に配置され、被改質ガス供給管８２ｂ及び８２ｄが改質ケースから下方に延び、ハウジングＨの下を通ってハウジングＨ外に延出している。

上述した発電ユニット１ａ〜１ｄにおいて、被改質ガスが被改質ガス供給管８２ａ、８２ｂ、８２ｃ、８２ｄを介して改質ケース２７ａ、２７ｂ、２７ｃ及び２７ｄに供給され、改質ケース２７ａ、２７ｂ、２７ｃ及び２７ｄ内において水素リッチな燃料ガスに改質された後に、燃料ガス送給管８０ａ、８０ｂ、８０ｃ、８０ｄを通して燃料ガスマニホールド２ａ、２ｂ、２ｃ及び２ｄ内に規定されている燃料ガス室に供給され、次いで燃料電池セルスタック４ａ、４ｂ、４ｃ及び４ｄを構成する各燃料電池セル３に供給される。

燃料電池セル３においては、空気極において、
１／２Ｏ₂＋２ｅ^-→Ｏ^2-（固体電解質）
の電極反応が生成され、燃料極において、
Ｏ^2-（固体電解質）＋Ｈ₂→Ｈ₂Ｏ＋２ｅ^-
の電極反応が生成されて、発電される。

発電に使用されないで燃料電池セル３から上方に流動した燃料ガス及び空気は、点火手段（図示していない）によって点火され、発電燃焼室２５内で燃焼される。燃料電池セルスタック４ａ〜４ｄにおける発電で発生するジュール熱に起因して、そしてまた燃料ガスと空気との燃焼に起因して発電燃焼室２５内は、例えば８５０℃程度の高温になる。改質ケース２７ａ、２７ｂ、２７ｃ及び２７ｄは、発電燃焼室２５内の比較的上方、燃料電池セルスタック４ａ〜４ｄの直ぐ上方に位置されており、前記燃料ガスと空気との燃焼炎によって直接的にも加熱され、かくして発電燃焼室２５内に生成される高温の燃焼ガスが被改質ガスの改質に効果的に利用される。

発電燃焼室２５内に生成された燃焼ガスは、前述したように、熱交換器３４に形成されている排出開口４２から排出路３０に流入し、ジグザグ状に延在する熱交換室３６を流動した後に二重筒体５０の外側筒部材５２と内側筒部材５４との間に規定されている排出路を通して排出される。
そしてまた、燃焼ガスが熱交換器３４の排出路３０をジグザグ状に流動せしめられる際には、二重筒体５０から導入された空気が熱交換器３４の流入路をジグザグ状に流動せしめられる。かくして燃焼ガスと空気との間で効果的に熱交換されて空気が予熱される。

この予熱された空気は、流出開口４８を通過して、空気室３１に一旦貯留され、空気導入管３３を通って燃焼・発電室２５の燃料電池セルスタック間に供給される。この際、空気導入管３３は燃料電池セルスタック４ａ〜４ｄの燃料電池セル３の上端で燃焼する燃焼ガス雰囲気中を通過する際に加熱され、さらに高温に暖められ、燃焼・発電室２５内に供給される。

以上で、本発明の実施の形態を説明したが、本発明の実施は、前記の形態に限定されるものではない。上述した燃料電池セル３は、図３、図４に示す構造に限定されるものではなく、種々の構成を採り得る。例えば、上述した燃料極１１と空気極１３との位置関係を逆にすることができる。すなわち、内側電極として空気極を設け、内側電極として燃料極を設けることができる。この場合には、支持基板１０に形成されているガス通路１６内には、空気等の酸素含有ガスが供給され、燃料電池セル３の外側（燃料極の外側）に燃料ガスが供給されて発電されることとなり、電流の流れは、図３、図４の構造の燃料電池セル３とは逆になる。また、図３、図４に示されている燃料電池セル３では、支持基板１０と内側電極（燃料極１１）とが別個に形成されているが、支持基板１０そのものを内側電極として用いることもできる。さらには、支持基板１０は、平板形状のものに限定されず、例えば円筒型形状を有していてもよい。その他、本発明の範囲内で種々の変更を施すことが可能である。

燃料電池に使用される発電ユニット１ａ〜１ｄの集合体を示す斜視図である。 燃料電池セルスタック４ａ〜４ｄを示す断面図である。 （ａ）は燃料電池セル３の断面図である。（ｂ）は燃料電池セル３の端面を見た斜視図である。 （ａ）は燃料電池セル３の断面図である。（ｂ）は燃料電池セル３の端面を見た斜視図である。 （ａ）は下に隣接する燃料電池セル３を固定するためＵ字状のフック部２０ｃが設けられている集電部材２０の形状を示す斜視図である。（ｂ）は燃料電池セル３を固定した状態を示す斜視図、（ｃ）は燃料電池セル３を上下逆にして固定した状態を示す斜視図である。 燃料電池セル３を固定するためＵ字状のフック部２０ｃが設けられている集電部材２０の形状を示す斜視図である。（ｂ）は燃料電池セル３を固定した状態を示す斜視図、（ｃ）は燃料電池セル３を上下逆にして固定した状態を示す斜視図である。 燃料電池セル３を固定するためＵ字状のフック部２０ｃが設けられている集電部材２０の形状を示す斜視図である。（ｂ）は燃料電池セル３を固定した状態を示す斜視図、（ｃ）は燃料電池セル３を上下逆にして固定した状態を示す斜視図である。 燃料電池セル３を固定するためＵ字状のフック部２０ｃが設けられている集電部材２０の形状を示す斜視図である。（ｂ）は燃料電池セル３を固定した状態を示す斜視図、（ｃ）は燃料電池セル３を上下逆にして固定した状態を示す斜視図である。 燃料電池セル３を固定するためＵ字状のフック部２０ｃが設けられている集電部材２０の形状を示す斜視図である。（ｂ）は燃料電池セル３を固定した状態を示す斜視図である。 燃料電池セル３を固定するためＵ字状のフック部２０ｃが設けられている集電部材２０の形状を示す斜視図である。（ｂ）は燃料電池セル３を固定した状態を示す斜視図である。 燃料電池セル３を固定するためＵ字状のフック部２０ｃが設けられている集電部材２０の形状を示す斜視図である。（ｂ）は燃料電池セル３を固定した状態を示す斜視図である。 燃料電池セル３を固定するためＵ字状のフック部２０ｃが設けられている集電部材２０の形状を示す斜視図である。（ｂ）は燃料電池セル３を固定した状態を示す斜視図である。 （ａ）は上下に隣接する燃料電池セル３を固定するためＳ字状のフック部２０ｃが設けられている集電部材２０の形状を示す斜視図である。（ｂ）は集電部材２０を燃料電池セル３に機械的に接触させた状態を示す斜視図であり、（ｃ）は同断面図である。 （ａ）は上下に隣接する燃料電池セル３を固定するためＳ字状のフック部２０ｃが設けられている集電部材２０の形状を示す斜視図である。（ｂ）は集電部材２０を燃料電池セル３に機械的に接触させた状態を示す斜視図であり、（ｃ）は同断面図である。 （ａ）は上下に隣接する燃料電池セル３を固定するためＳ字状のフック部２０ｃが設けられている集電部材２０の形状を示す斜視図である。（ｂ）は集電部材２０を燃料電池セル３に機械的に接触させた状態を示す斜視図であり、（ｃ）は同断面図である。 （ａ）は上下に隣接する燃料電池セル３を固定するためＳ字状のフック部２０ｃが設けられている集電部材２０の形状を示す斜視図である。（ｂ）は集電部材２０を燃料電池セル３に機械的に接触させた状態を示す斜視図であり、（ｃ）は同断面図である。 上下に隣接する燃料電池セル３を固定するためＳ字状のフック部２０ｃが設けられている集電部材２０の形状を示す斜視図である。 上下に隣接する燃料電池セル３を固定するためＳ字状のフック部２０ｃが設けられている集電部材２０の形状を示す斜視図である。 上下に隣接する燃料電池セル３を固定するためＳ字状のフック部２０ｃが設けられている集電部材２０の形状を示す斜視図である。 上下に隣接する燃料電池セル３を固定するためＳ字状のフック部２０ｃが設けられている集電部材２０の形状を示す斜視図である。 （ａ）は上下に隣接する燃料電池セル３を固定するため、集電部材２０の上下にフック部２０ｃが設けられた集電部材２０の形状を示す斜視図である。（ｂ）はこの集電部材２０を燃料電池セル３に接触させた状態を示す斜視図であり、（ｃ）は同断面図である。 （ａ）は上下に隣接する燃料電池セル３を固定するため、集電部材２０の上下にフック部２０ｃが設けられた集電部材２０の形状を示す斜視図である。（ｂ）はこの集電部材２０を燃料電池セル３に接触させた状態を示す斜視図であり、（ｃ）は同断面図である。 （ａ）は上下に隣接する燃料電池セル３を固定するため、集電部材２０の上下にフック部２０ｃが設けられた集電部材２０の形状を示す斜視図である。（ｂ）はこの集電部材２０を燃料電池セル３に接触させた状態を示す斜視図であり、（ｃ）は同断面図である。 上下に隣接する燃料電池セル３を固定するため、集電部材２０の上下にフック部２０ｃが設けられた集電部材２０の形状を示す斜視図である。 （ａ）はセルスタック４ａ〜４ｄの端に設置される燃料電池セル３に適用される集電部材２１の形状を示す斜視図である。（ｂ）はこの集電部材２１をセルスタック４ａ〜４ｄの一端に設置される燃料電池セル３に接触させた状態を示す斜視図であり、（ｃ）はこの集電部材２１をセルスタック４ａ〜４ｄの他端に設置される燃料電池セル３に接触させた状態を示す斜視図である。 （ａ）はセルスタック４ａ〜４ｄの端に設置される燃料電池セル３に適用される集電部材２１の形状を示す斜視図である。（ｂ）はこの集電部材２１をセルスタック４ａ〜４ｄの一端に設置される燃料電池セル３に接触させた状態を示す斜視図であり、（ｃ）はこの集電部材２１をセルスタック４ａ〜４ｄの他端に設置される燃料電池セル３に接触させた状態を示す斜視図である。 発電ユニットをハウジング内に収容した状態を示す図２のＢ−Ｂ断面図である。

符号の説明

１ａ〜１ｄ 発電ユニット
２ａ〜２ｄ 燃料ガスマニホールド
３ 燃料電池セル３
４ａ〜４ｄ 燃料電池セルスタック
１０ 導電性支持体
１１ 内側電極、燃料極
１２ 固体電解質
１３ 外側電極、空気極
１４ インターコネクタ
１６ 内部ガス流路
１７ Ｐ型半導体
１８ 絶縁層
２０，２１ 集電部材
２０ａ 集電片
２０ｂ 中央部分
２０ｃ フック部
２０ｃ′ 上フック部
２０ｄ 切り込み
２０ｅ 切り込み
２０ｆ 空洞
２１ａ 板状集電部材の集電片
２１ｂ 板状集電部材の基部
２１ｃ フック部
２１ｄ 電極端子
２１ｅ 枠
２２ 端部導電部材
２９ セル押さえ部材

Claims (14)

1. 配列された複数の燃料電池セルの間に集電部材を配置することにより、前記燃料電池セル同士を、前記集電部材を介して電気的に接続してなる燃料電池セルスタックにおいて、
   前記集電部材の一部に、前記燃料電池セルを固定するためのフック部が備えられていることを特徴とする燃料電池セルスタック。
2. 前記集電部材は、一方の燃料電池セルに接続される第一の集電片と、これに隣接する他方の燃料電池セルに接続される第二の集電片とを有し、前記フック部は、前記一方又は他方の燃料電池セルのうちいずれか又は両方を固定するものである請求項１記載の燃料電池セルスタック。
3. 前記集電部材は板状体から形成され、前記フック部は断面視して、集電部材の主面両側部から同一方向に向かって形成されている請求項１又は請求項２記載の燃料電池セルスタック。
4. 前記集電部材は板状体から形成され、前記フック部は断面視して、集電部材の主面一側部から一方向に向かって形成され、集電部材の主面他側部から逆方向に向かって形成されている請求項１又は請求項２記載の燃料電池セルスタック。
5. 前記集電部材は板状体から形成され、前記フック部は断面視して、集電部材の主面両側部から互いに逆方向に向かって形成されている請求項１又は請求項２記載の燃料電池セルスタック。
6. 前記集電部材は板状体から形成され、前記第一の集電片、第二の集電片のいずれか又は両方は、前記板状体を、当該板状体と燃料電池セルとの間に空間が存在するように加工して形成されたものである請求項２記載の燃料電池セルスタック。
7. 前記第一の集電片、第二の集電片のいずれか又は両方は、次の（ａ）から（ｆ）のいずれかの方法により形成されたものである請求項６記載の燃料電池セルスタック。
   （ａ）前記板状体の一部を折り返して形成する。
   （ｂ）前記板状体の一部を持ち上げて形成する。
   （ｃ）前記板状体の一部を櫛歯状に形成する。
   （ｄ）前記板状体の一部を網状に形成する。
   （ｅ）前記板状体の一部を多数の孔を設ける。
   （ｆ）前記板状体の一部に多数の凸部を設ける。
8. 前記燃料電池セルの前記フック部が当接する部分には、絶縁層が形成されている請求項１から請求項７のいずれかに記載の燃料電池セルスタック。
9. 配列された複数の燃料電池セルと、前記燃料電池セル列の両側に配置された端部導電部材が形成されたセル押え部材と、前記燃料電池セル間及び前記燃料電池セルと前記セル押え部材との間にそれぞれ配置された集電部材とを備える燃料電池セルスタックであって、
   前記セルスタックの最も外側に配置された燃料電池セルと前記セル押え部材との間に配置された集電部材の一部に、前記燃料電池セルを固定するためのフック部が備えられていることを特徴とする燃料電池セルスタック。
10. 前記集電部材は、前記端部導電部材に接続される第一の集電片と、燃料電池セルに接続される第二の集電片とを有する請求項９記載の燃料電池セルスタック。
11. 前記集電部材は板状体から形成され、前記フック部は断面視して、集電部材の主面両側部から同一方向に向かって形成されている請求項９又は請求項１０記載の燃料電池セルスタック。
12. 前記集電部材は、さらにセルスタックで発生した電力を取り出すための電極端子を有する請求項１０記載又は請求項１１記載の燃料電池セルスタック。
13. 前記燃料電池セルには、内側電極、固体電解質及び外側電極が形成され、前記固体電解質及び外側電極が形成されていない部位の表面には前記内側電極とつながるインターコネクタが形成されている請求項１から請求項１２のいずれかに記載の燃料電池セルスタック。
14. 前記請求項１から請求項１３のいずれかに記載の燃料電池セルスタックを、ハウジング内に収容してなることを特徴とする燃料電池。

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