JP2017098025A - 燃料電池の積層体 - Google Patents

Abstract

【課題】積層部材の誤組み付けを防止できる燃料電池の積層体が提供される。
【解決手段】第１の積層部材５０Ａは第１の位置決め部５１Ａを有している。従って、一の第１の積層部材５０Ａの第１の位置決め部５１Ａと他の第１の積層部材５０Ａの第１の位置決め部５１Ａとの間で位置決めを行うことで、一の第１の積層部材５０Ａと他の第１の積層部材５０Ａとの間の位置決めを行うことができる。また、第１の積層部材５０Ａは、第１の位置決め部５１Ａを有することで非対称な形状に構成されている。従って、一の第１の積層部材５０Ａの第１の位置決め部５１Ａと他の第１の積層部材５０Ａの第１の位置決め部５１Ａと対応するときの第１の積層部材５０Ａの姿勢が、正しい姿勢に一義的に決められる。
【選択図】図６

Description

本発明は、燃料電池の積層体に関する。

従来の燃料電池としては、例えば特許文献１に記載されている技術が知られている。特許文献１に記載の燃料電池は、空気極、固体電解質体及び燃料極を積層して構成されたセル本体と、このセル本体を挟むように配置されたインターコネクタと、を備えている。このように、燃料電池は、複数の積層部材を積層することによって構成された積層体を備えている。

特開２０１０−１８６６４５号公報

上記従来技術においては、各積層部材の姿勢を正しい向きに揃えて積層する必要がある。しかしながら、作業時に積層部材を誤った姿勢で積層する可能性があった。従って、積層部材の誤組み付けを防止することが求められていた。

本発明の目的は、積層部材の誤組み付けを防止できる燃料電池の積層体を提供することである。

本発明の一態様の燃料電池の積層体は、複数の積層部材を積層することによって構成された燃料電池の積層体であって、第１の位置決め部を有する第１の積層部材を備え、第１の積層部材は、第１の位置決め部を有することで非対称な形状に構成される。

以上のような燃料電池の積層体において、第１の積層部材は第１の位置決め部を有している。従って、一の第１の積層部材の第１の位置決め部と他の第１の積層部材の第１の位置決め部との間で位置決めを行うことで、第１の積層部材と他の第１の積層部材との間の位置決めを行うことができる。また、第１の積層部材は、第１の位置決め部を有することで非対称な形状に構成されている。従って、一の第１の積層部材の第１の位置決め部と他の第１の積層部材の第１の位置決め部と対応するときの第１の積層部材の姿勢が、正しい姿勢に一義的に決められる。以上より、積層部材の誤組み付けを防止できる。

第１の積層部材は、燃料と空気とを発電反応させるセル本体の燃料極と対向する燃料流路形成部、及びセル本体の空気極と対向する空気流路形成部を有するインターコネクタである。インターコネクタは、積層時において、燃料極と空気極の表裏、及び燃料と空気の流れる方向が一義的に決められる積層部材であるため、誤組み付けが生じやすい積層部材である。従って、本発明を適用することによる効果が顕著となる。

インターコネクタは、第１の位置決め部が形成された三枚の部材を積層方向に互いに接合することによって構成されていてよい。この場合には、三枚の部材を積層方向に接合することでインターコネクタに形成される第１の位置決め部を形成することができる。

第２の位置決め部を複数有する第２の積層部材を更に備え、複数の第２の位置決め部は、第２の積層部材が複数の姿勢にある時に、積層方向から見て、第１の積層部材の第１の位置決め部に対応する位置にそれぞれ形成されていてよい。これにより、第２の積層部材の姿勢によらず、第１の位置決め部と第２の位置決め部とを対応させた位置に配置できる。

第１の位置決め部は、第１の積層部材の外周縁部に形成された切欠きによって構成されていてよい。これにより、第１の位置決め部の位置を外部から確認できる。

第２の位置決め部は、第２の積層部材の外周縁部に形成された切欠きによって構成され、第１の位置決め部と第２の位置決め部とでは、切欠き深さが異なってよい。これにより、第１の積層部材及び第２の積層部材が配置されていることを、第１の位置決め部及び第２位置決め部の切欠き深さを観察することで判断可能となる。

本発明によれば、積層部材の誤組み付けを防止できる燃料電池の積層体が提供される。

本発明の一実施形態に係る燃料電池の外観を示す斜視図である。 図１のＡ２−Ａ２線断面図及びＢ２−Ｂ２線断面図である。 図２に示されたインターコネクタの分解斜視図である。 図２に示されたインターコネクタの分解断面図である。 図３及び図４に示された第１枠状部材の裏面図及び第２枠状部材の平面図である。 本発明の一実施形態に係る燃料電池の積層体の積層部材を示す概念図である。 積層部材の位置決め部の構成を示す拡大図である。 変形例に係る積層部材の位置決め部の構成を示す拡大図である。 切欠き深さの異なる位置決め部を示す拡大図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、図面において、同一または同等の要素には同じ符号を付し、重複する説明を省略する。

図１は、本発明の一実施形態に係る燃料電池の外観を示す斜視図である。図１において、本実施形態の燃料電池１は、固体酸化物型燃料電池（ＳＯＦＣ）であり、燃料中の水素と空気中の酸素とを化学反応させて発電を行う。

燃料電池１は、スタック（積層体）２と、このスタック２を上下方向に挟むように配置されたエンドプレート３Ａ，３Ｂとを備えている。スタック２とエンドプレート３Ａ，３Ｂとの間には、絶縁プレート４が配置されている。エンドプレート３Ａ，３Ｂ及び絶縁プレート４は、平面視正方形状を呈している。スタック２とエンドプレート３Ａ，３Ｂとは、４つのボルト５により固定されている。

上側のエンドプレート３Ａには、スタック２内に燃料を導入するための燃料導入管６と、スタック２内から燃料を導出するための燃料導出管７と、スタック２内に空気を導入するための空気導入管８と、スタック２内から空気を導出するための空気導出管９とが取り付けられている。燃料導入管６及び燃料導出管７は、エンドプレート３Ａにおける一方の対向する２つの縁部近傍の中央部に取り付けられている。空気導入管８及び空気導出管９は、エンドプレート３Ａにおける他方の対向する２つの縁部近傍の中央部に取り付けられている。

図２（ａ）は、図１のＡ２−Ａ２線断面図であり、図２（ｂ）は、図１のＢ２−Ｂ２線断面図である。なお、図２（ａ）及び図２（ｂ）では、エンドプレート３Ａ，３Ｂ及び絶縁プレート４は省略している。

図２において、スタック２は、セル本体１０とインターコネクタ１１とが複数ずつ交互に積層された構造を有している。スタック２の最上層及び最下層は、インターコネクタ１１である。

セル本体１０は、積層方向に隣り合う２つのインターコネクタ１１間に配置されている。セル本体１０は、電解質１２と、この電解質１２の下面側（一面側）に配置された燃料極（アノード）１３と、電解質１２の上面側（他面側）に配置された空気極（カソード）１４とを有している。セル本体１０は、燃料と空気とを発電反応させる。

インターコネクタ１１は、セル本体１０を燃料極１３側及び空気極１４側から挟むように配置されている。インターコネクタ１１は、燃料極１３と対向する燃料流路形成部１５と、空気極１４と対向する空気流路形成部１６とを有している。燃料流路形成部１５は、燃料極１３に燃料を供給する流路を形成する。空気流路形成部１６は、空気極１４に空気を供給する流路を形成する。

燃料流路形成部１５及び空気流路形成部１６は、例えば複数の柱状または壁状の突起が設けられた構造を有している。突起は、プレス加工等により一体成形されていてもよいし、流路を形作る部材を介入させて形成されていてもよい。このとき、各突起間の空間が燃料及び空気の流路となる。なお、突起の代わりに金属メッシュ等を介入させてもよい。

インターコネクタ１１は、燃料導入管６から燃料を導入する燃料導入通路１７と、燃料導出管７に燃料を導出する燃料導出通路１８と、空気導入管８から空気を導入する空気導入通路１９と、空気導出管９に空気を導出する空気導出通路２０とを有している。燃料導入通路１７、燃料導出通路１８、空気導入通路１９及び空気導出通路２０は、何れも断面長穴形状を呈している（図３参照）。燃料導入通路１７と燃料導出通路１８とは、燃料流路形成部１５及び空気流路形成部１６を挟んで対向配置されている。空気導入通路１９と空気導出通路２０とは、燃料流路形成部１５及び空気流路形成部１６を挟んで燃料導入通路１７と燃料導出通路１８との対向方向に対して垂直な方向に対向配置されている。

また、インターコネクタ１１は、燃料導入通路１７と燃料流路形成部１５との間に配置されると共に、壁部１１ａによりセル本体１０に対して露出しないように形成された燃料用中空流路２１と、燃料導出通路１８と燃料流路形成部１５との間に配置されると共に、壁部１１ｂによりセル本体１０に対して露出しないように形成された燃料用中空流路２２と、空気導入通路１９と空気流路形成部１６との間に配置されると共に、壁部１１ｃによりセル本体１０に対して露出しないように形成された空気用中空流路２３と、空気導出通路２０と空気流路形成部１６との間に配置されると共に、壁部１１ｄによりセル本体１０に対して露出しないように形成された空気用中空流路２４とを有している。

燃料用中空流路２１は、燃料導入通路１７及び燃料流路形成部１５と連通されている。燃料用中空流路２２は、燃料導出通路１８及び燃料流路形成部１５と連通されている。燃料用中空流路２１，２２は、燃料導入通路１７から燃料導出通路１８に燃料を流すための流路である。空気用中空流路２３は、空気導入通路１９及び空気流路形成部１６と連通されている。空気用中空流路２４は、空気導出通路２０及び空気流路形成部１６と連通されている。空気用中空流路２３，２４は、空気導入通路１９から空気導出通路２０に空気を流すための流路である。

このようなインターコネクタ１１において、燃料導入通路１７から燃料導出通路１８に燃料が流れる方向と空気導入通路１９から空気導出通路２０に空気が流れる方向とは、垂直に交差している。

燃料導入管６から燃料導入通路１７に導入された燃料は、燃料用中空流路２１及び燃料流路形成部１５を通ってセル本体１０の燃料極１３に供給されると共に、燃料用中空流路２２及び燃料導出通路１８を通って燃料導出管７に導出される。空気導入管８から空気導入通路１９に導入された空気は、空気用中空流路２３及び空気流路形成部１６を通ってセル本体１０の空気極１４に供給されると共に、空気用中空流路２４及び空気導出通路２０を通って空気導出管９に導出される。

インターコネクタ１１は、図３及び図４に示されるように、枠状部材（第１枠状部材）２５、枠状部材（第２枠状部材）２６及び中間部材２７を備えている。中間部材２７は、枠状部材２５，２６間に配置されている。枠状部材２５，２６及び中間部材２７は、薄板で構成されている。枠状部材２５，２６及び中間部材２７の外形は、平面視略正方形状を呈している。中間部材２７の一面側には燃料流路形成部１５が設けられ、中間部材２７の他面側には空気流路形成部１６が設けられている。

枠状部材２５は、図５（ａ）にも示されるように、燃料用中空流路２１，２２をそれぞれ画成する１対の凹状部（第１凹状部）２８を有している。なお、図５（ａ）は、枠状部材２５の裏面図である。凹状部２８は、中間部材２７側に開口している。

枠状部材２５は、燃料導入通路１７及び燃料導出通路１８の一部をそれぞれ構成する１対の平面視長円形状の燃料用貫通孔（第１燃料用貫通孔）２９と、空気導入通路１９及び空気導出通路２０の一部をそれぞれ構成する１対の平面視長円形状の空気用貫通孔（第１空気用貫通孔）３０とを有している。空気用貫通孔３０の長手方向と燃料用貫通孔２９の長手方向とは直交している。枠状部材２５の内側領域Ｆ１には、中間部材２７の燃料流路形成部１５が貫入される。

枠状部材２６は、図５（ｂ）にも示されるように、空気用中空流路２３，２４をそれぞれ画成する１対の凹状部（第２凹状部）３１を有している。なお、図５（ｂ）は、枠状部材２６の平面図である。凹状部３１は、中間部材２７側に開口している。

枠状部材２６は、燃料導入通路１７及び燃料導出通路１８の一部をそれぞれ構成する１対の平面視長円形状の燃料用貫通孔（第２燃料用貫通孔）３２と、空気導入通路１９及び空気導出通路２０の一部をそれぞれ構成する１対の平面視長円形状の空気用貫通孔（第２空気用貫通孔）３３とを有している。空気用貫通孔３３の長手方向と燃料用貫通孔３２の長手方向とは直交している。枠状部材２６の内側領域Ｆ２には、中間部材２７の空気流路形成部１６が貫入される。

中間部材２７は、燃料導入通路１７及び燃料導出通路１８の一部をそれぞれ構成する１対の平面視長円形状の燃料用貫通孔（第３燃料用貫通孔）３４と、空気導入通路１９及び空気導出通路２０の一部をそれぞれ構成する１対の平面視長円形状の空気用貫通孔（第３空気用貫通孔）３５とを有している。空気用貫通孔３５の長手方向と燃料用貫通孔３４の長手方向とは直交している。

インターコネクタ１１の構成部品である枠状部材２５，２６及び中間部材２７は、金属材料から構成されている。金属材料としては、例えば耐熱ステンレス鋼であるＦｅ−Ｃｒフェライト系合金、Ｃｒ基合金またはＮｉ基合金等が用いられる。

また、枠状部材２５，２６と中間部材２７とは、図３に示されるように、ロウ材３６，３７を用いたロウ付けにより接合されている。ロウ材３６，３７としては、銀ロウまたはニッケルロウ等が用いられる。

ロウ材３６，３７は、枠体形状を呈している。ロウ材３６には、枠状部材２５の空気用貫通孔３０に対応する開口部３８が設けられているが、枠状部材２５の凹状部２８に隣接する燃料用貫通孔２９に対応する開口部は設けられていない。ロウ材３７には、枠状部材２６の燃料用貫通孔３２に対応する開口部３９が設けられているが、枠状部材２６の凹状部３１に隣接する空気用貫通孔３３に対応する開口部は設けられていない。

図２に戻り、積層方向に隣り合う２つのインターコネクタ１１間におけるセル本体１０の周囲には、１対の柱状部材４０及び１対の柱状部材４１がセル本体１０を取り囲むように配置されている。各柱状部材４０は、セル本体１０を挟んで対向配置されている。各柱状部材４１は、セル本体１０を挟んで各柱状部材４０の対向方向に対して垂直な方向に対向配置されている。

柱状部材４０，４１は、何れも環状を呈している。柱状部材４０，４１は、燃料と空気とが混合しないように隣り合う２つのインターコネクタ１１同士を繋ぐと共に、隣り合う２つのインターコネクタ１１同士を電気的に絶縁する部材である。柱状部材４０，４１は、電気絶縁性を有する材料から構成されている。柱状部材４０の内側領域Ｓ１は、燃料が通る通路となっている。柱状部材４１の内側領域Ｓ２は、空気が通る通路となっている。また、柱状部材４０，４１とインターコネクタ１１とが接触する面には、図示しない接着剤等が設けられている。

次に、図６を参照して、本実施形態のスタック（積層体）２の構成について説明する。図６は、スタック２が備える積層部材の構造の一例を示す概略図である。図６に示すように、スタック２は、複数の積層部材を積層することによって構成されており、第１の積層部材５０Ａと、第２の積層部材５０Ｂ，５０Ｃと、を備えている。なお、「第１の積層部材」はインターコネクタ１１を示し、「第２の積層部材」は、インターコネクタ以外の部材を示すものとする。

第１の積層部材５０Ａは、スタック２が備える複数の積層部材のうち、積層時における姿勢（向き、及び表裏）が一義的に定められる、いずれか一枚の積層部材であってよい。本実施形態では、インターコネクタ１１が第１の積層部材５０Ａに該当する。第１の積層部材５０Ａは、第１の位置決め部５１Ａを有している。第１の位置決め部５１Ａは、積層時において、第１の積層部材５０Ａの姿勢（向き、及び表裏）を予め定めたものに合わせるための部分である。第１の位置決め部５１Ａは、第１の積層部材５０Ａの一部の形状を変形させることによって構成される。従って、色等によってマーキングされた部分は、本発明における「位置決め部」には該当しない。本実施形態では、第１の位置決め部５１Ａは、第１の積層部材５０Ａの外周縁部５２Ａに形成された切欠きによって構成されている。第１の位置決め部５１Ａは、第１の積層部材５０Ａの内側へ向かって平行に延びる一対の辺部５１ａと、一対の辺部５１ａの先端部において湾曲する湾曲部５１ｂと、を有している（図７（ａ）参照）。

第１の積層部材５０Ａは、第１の位置決め部５１Ａを有することで非対称な形状に構成される。すなわち、第１の位置決め部５１Ａは、第１の積層部材５０Ａが非対称な形状となるような位置に形成される。ここで、「非対称な形状」とは、第１の積層部材５０Ａが、所定の基準点周りに点対称ではなく、且つ、所定の基準線に対して線対称ではない状態を示す。なお、第１の積層部材５０Ａのベース形状は、対称な形状となってよい。「対称な形状」とは、第１の積層部材５０Ａが、所定の基準点周りに点対称である状態、及び所定の基準線に対して線対称である状態の少なくとも一方に該当する状態である。本実施形態では、第１の積層部材５０Ａのベース形状が正方形である。従って、第１の積層部材５０Ａに対しては中央位置に基準点ＣＰが設定される。また、第１の積層部材５０Ａに対しては、各外周縁部５２Ａの中央部に設定される基準線ＣＬ１，ＣＬ２及び斜め方向に対向する角部に設定される基準線ＣＬ３，ＣＬ４が設定される。

第１の積層部材５０Ａのベース形状は、基準点ＣＰに対して点対称な形状であって、且つ、各基準線ＣＬ１，ＣＬ２，ＣＬ３，ＣＬ４に対して線対称な形状となる。そのようなベース形状に対し、第１の位置決め部５１Ａは、外周縁部５２Ａａにおける、基準線ＣＬ１よりも一方の外周縁部５２Ａｂ寄りの位置に形成されている。これによって、第１の積層部材５０Ａは、基準点ＣＰに対して点対称な形状ではなく、且つ、各基準線ＣＬ１，ＣＬ２，ＣＬ３，ＣＬ４に対して線対称な形状ではなくなる。例えば、図６の左側に示すように、第１の積層部材５０Ａが基準線ＣＬ１に対して裏返された場合、第１の位置決め部５１Ａの位置が、正しい姿勢（中央に示した第１の積層部材５０Ａの姿勢）と異なる位置に配置される。また、図６の右側に示すように、第１の積層部材５０Ａが基準点ＣＰ周りに反時計回りに９０°回転した場合、第１の位置決め部５１Ａの位置が、正しい姿勢（中央に示した第１の積層部材５０Ａの姿勢）と異なる位置に配置される。

第２の積層部材５０Ｂ，５０Ｃは、スタック２が備える複数の積層部材のうち、第１の積層部材５０Ａ以外の積層部材を示す。本実施形態では、インターコネクタ１１以外の積層部材が第２の積層部材５０Ｂ，５０Ｃに該当する。このうち、第２の積層部材５０Ｂは、スタック２が備えるインターコネクタ１１以外の複数の積層部材のうち、積層時における姿勢（向き、及び表裏）が一義的に定められる積層部材であってよく、積層時における姿勢が特に限定されない積層部材であってもよい。第２の積層部材５０Ｂのベース形状及び大きさは、第１の積層部材５０Ａと積層方向から見て同一であってよい。また、第２の位置決め部５１Ｂは、第１の位置決め部５１Ａと対応する位置に形成される。すなわち、第２の位置決め部５１Ｂは、第２の積層部材５０Ｂの外周縁部５２Ｂに形成された切欠きによって構成されている。これにより、第１の位置決め部５１Ａは、積層方向から見た時に、第２の位置決め部５１Ｂに対応する位置に形成される。「対応する位置」とは、第１の位置決め部５１Ａ及び第２の位置決め部５１Ｂが積層方向から見て一部又は全部が重なり合うことにより、同一の位置合わせ用の治具（詳細は後述）によって、互いに位置合わせ可能な位置に配置されていることである。従って、第１の位置決め部５１Ａ及び第２の位置決め部５１Ｂは、同一な形状であって、積層時に同一の位置に配置される。ただし、第１の位置決め部５１Ａ及び第２の位置決め部５１Ｂは、完全に同一な形状であって、同一の位置に配置されなくともよく、誤差等の範囲で異なっていてもよい。なお、第２の積層部材５０Ｂのベース形状及び大きさは、第１の積層部材５０Ａと積層方向から見て完全に同一でなくともよく、異なっていてよい。ただし、異なっている場合であっても、第１の積層部材５０Ａと第２の積層部材５０Ｂとを積層させた場合に、第１の位置決め部５１Ａと第２の位置決め部５１Ｂとが対応する位置に配置される必要がある。

また、第２の積層部材５０Ｃは、スタック２が備えるインターコネクタ１１以外の複数の積層部材のうち、積層時における姿勢が特に限定されない積層部材である。第２の積層部材５０Ｃのベース形状及び大きさは、第１の積層部材５０Ａと積層方向から見て同一であってよい。第２の積層部材５０Ｃは、第２の位置決め部５１Ｃを複数有する。複数の第２の位置決め部５１Ｃは、第２の積層部材５０Ｃが複数の姿勢にある時に、積層方向から見て、第１の積層部材５０Ａの第１の位置決め部５１Ａに対応する位置に形成されている。すなわち、正しい姿勢にある第１の積層部材５０Ａに対し、第２の積層部材５０Ｃの姿勢を様々に変化させたとしても、複数の第２の位置決め部５１Ｃの何れかが、第１の位置決め部５１Ａと対応する。複数の第２の位置決め部５１Ｃは、第２の積層部材５０Ｃの外周縁部５２Ｃに形成された切欠きによって構成されている。具体的には、第２の積層部材５０Ｃは、外周縁部５２Ｃａに互いに線対称に配置される第２の位置決め部５１Ｃ_１，５１Ｃ_２を有する。第２の積層部材５０Ｃは、外周縁部５２Ｃｂに互いに線対称に配置される第２の位置決め部５１Ｃ_３，５１Ｃ_４を有する。第２の積層部材５０Ｃは、外周縁部５２Ｃｃに互いに線対称に配置される第２の位置決め部５１Ｃ_５，５１Ｃ_６を有する。第２の積層部材５０Ｃは、外周縁部５２Ｃｄに互いに線対称に配置される第２の位置決め部５１Ｃ_７，５１Ｃ_８を有する。このような構成によれば、第２の積層部材５０Ｃがどのような姿勢になったとしても複数の第２の位置決め部５１Ｃ_１，５１Ｃ_２，５１Ｃ_３，５１Ｃ_４，Ｃ_５，５１Ｃ_６，５１Ｃ_７，５１Ｃ_８の何れかが、第１の位置決め部５１Ａと対応する位置に配置された状態となる。なお、第２の積層部材５０Ｃは、８つすべての第２の位置決め部５１Ｃを有していなくともよく、少なくとも２つ以上有していてもよい。

なお、「対応する位置」とは、第１の位置決め部５１Ａ及び第２の位置決め部５１Ｃが積層方向から見て一部又は全部が重なり合うことにより、同一の位置合わせ用の治具（詳細は後述）によって、互いに位置合わせ可能な位置に配置されていることである。従って、第１の位置決め部５１Ａ、及びそれに第２の位置決め部５１Ｃは、同一な形状であって、積層時に同一の位置に配置される。ただし、第１の位置決め部５１Ａ及び第２の位置決め部５１Ｃは、完全に同一な形状であって、同一の位置に配置されなくともよく、誤差等の範囲で異なっていてもよい。なお、第２の積層部材５０Ｃのベース形状及び大きさは、第１の積層部材５０Ａと積層方向から見て完全に同一でなくともよく、異なっていてよい。ただし、異なっている場合であっても、第１の積層部材５０Ａと第２の積層部材５０Ｃとを積層させた場合に、第１の位置決め部５１Ａと第２の位置決め部５１Ｃとが対応する位置に配置される必要がある。

上述のような構成を有する第１の積層部材５０Ａは、インターコネクタ１１であってよい。インターコネクタ１１は、燃料及び空気が流れる位置及び方向が予め一義的に決まるため、積層時における姿勢が一義的に決まるものである。具体的には、図３及び図５に示すように、インターコネクタ１１の外周縁部に第１の位置決め部５１Ａが形成される。第１の位置決め部５１Ａは、インターコネクタ１１の角部であって、燃料導入通路１７、燃料導出通路１８、空気導入通路１９、及び空気導出通路２０が形成されていない部分に形成されている。ここでは、第１の位置決め部５１Ａは、燃料導出通路１８と空気導出通路２０との間に形成されている。また、本実施形態では、インターコネクタ１１は、枠状部材２５，２６及び中間部材２７の三枚の部材によって構成されている。これらの部材には、互いに積層することでインターコネクタ１１を構成する前段階において、第１の位置決め部５１Ａが形成されていてよい。従って、インターコネクタ１１は、第１の位置決め部５１Ａが形成された三枚の部材を積層方向に互いに接合することによって構成されている。ただし、三枚の部材を積層方向に互いに接合した後で、第１の位置決め部５１Ａを形成してもよい。

第２の積層部材５０Ｂは、柱状部材４０，４１（例えば、スペーサやシール材）であってよい。第２の積層部材５０Ｃは、積層時における姿勢が特に限定されない積層部材であり、柱状部材４０，４１（例えば、スペーサやシール材）であってよい。

上述のように構成された積層部材５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃを積層することによって、図１に示すように、積層方向に沿って複数の位置決め部５１Ａ，５１Ｂ，５１Ｃが積層されることにより、スタック２の側面には積層方向に沿って延びる溝部が形成される。図７（ａ）に示すように、積層部材５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃを積層する際は、治具６０が用いられる。治具６０は、位置決め部５１Ａ，５１Ｂ，５１Ｃ内に挿入されるように構成された突出部による位置決め部６１を有する。これにより、スタック２の積層時においては、各積層部材５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃを積層する際に、位置決め部５１Ａ，５１Ｂ，５１Ｃを治具６０の位置決め部６１に沿わせながら積層する。これによって、各積層部材５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃを正しい姿勢（ただし、第２の積層部材５０Ｃの姿勢は問われない）に位置合わせした状態で積層することができる。

次に、本実施形態に係る燃料電池のスタック２の作用・効果について説明する。

従来の燃料電池においては、各積層部材の姿勢を正しい向きに揃えて積層する必要がある一方で、作業時に積層部材を誤った姿勢（表裏を逆にして積層する場合や、正しい姿勢から所定角度回転させた状態で積層する場合がある）で積層する可能性があった。これに対し、本実施形態に係る燃料電池１のスタック２において、第１の積層部材５０Ａは第１の位置決め部５１Ａを有している。従って、一の第１の積層部材５０Ａの第１の位置決め部５１Ａと他の第１の積層部材５０Ａの第１の位置決め部５１Ａとの間で位置決めを行うことで、一の第１の積層部材５０Ａと他の第１の積層部材５０Ａとの間の位置決めを行うことができる。また、第１の積層部材５０Ａは、第１の位置決め部５１Ａを有することで非対称な形状に構成されている。従って、一の第１の積層部材５０Ａの第１の位置決め部５１Ａと他の第１の積層部材５０Ａの第１の位置決め部５１Ａと対応するときの第１の積層部材５０Ａの姿勢が、正しい姿勢に一義的に決められる。以上より、積層部材の誤組み付けを防止できる。

また、スタック２が、第１の積層部材５０Ａ及び第２の積層部材５０Ｂ，５０Ｃ（５０Ｂと５０Ｃの一方でもよい）を備える場合について説明する。第１の積層部材５０Ａの第１の位置決め部５１Ａは、積層方向から見た時に、第２の積層部材５０Ｂ，５０Ｃの第２の位置決め部５１Ｂ，５１Ｃに対応する位置に形成されている。従って、第１の位置決め部５１Ａと第２の位置決め部５１Ｂ，５１Ｃとの間で位置決めを行うことで、第１の積層部材５０Ａと第２の積層部材５０Ｂ，５０Ｃとの間の位置決めを行うことができる。また、第１の積層部材５０Ａは、第１の位置決め部５１Ａを有することで非対称な形状に構成されている。従って、第１の位置決め部５１Ａが第２の位置決め部５１Ｂ，５１Ｃと対応するときの第１の積層部材の姿勢が、正しい姿勢に一義的に決められる。以上より、積層部材の誤組み付けを防止できる。

また、本実施形態に係る位置決め部５１Ａ，５１Ｂ，５１Ｃは、積層部材５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃの形状自体を変形することによって構成されたものである。従って、位置決め部５１Ａ，５１Ｂ，５１Ｃの形状に対応する位置決め部６１を有する治具６０を用いることで、簡便に、且つ正確に誤組み付けを防止しながら積層部材５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃを積層することができる。また、位置決め部５１Ａ，５１Ｂを視覚的に確認することで、積層部材５０Ａ，５０Ｂの姿勢が正しくないことを、作動検査によらず目視によって容易に確認することができる。

第１の積層部材５０Ａは、燃料と空気とを発電反応させるセル本体１０の燃料極１３と対向する燃料流路形成部１５とセル本体１０の空気極１４と対向する空気流路形成部１６とを有するインターコネクタ１１である。インターコネクタ１１は、積層時において、燃料極１３と空気極１４の表裏、及び燃料と空気の流れる方向が一義的に決められる積層部材であるため、誤組み付けが生じやすい積層部材である。従って、本発明を適用することによる効果が顕著となる。

インターコネクタ１１は、第１の位置決め部５１Ａが形成された三枚の部材を積層方向に互いに接合することによって構成されていている。この場合には、三枚の部材を積層方向に接合することでインターコネクタ１１に形成される第１の位置決め部５１Ａを形成することができる。また、三枚の部材、すなわちインターコネクタ１１を構成する枠状部材２５，２６及び中間部材２７は互いの組付け時の表裏を合わせなくてはならないものである。従って、三枚の部材を積層する際は、それぞれに形成された第１の位置決め部５１を用いて位置決めを行うことで、三枚の部材間の誤組み付けを防止することができる。

第２の積層部材５０Ｃは、第２の位置決め部５１Ｃを複数有し、複数の第２の位置決め部５１Ｃは、積層方向から見て、複数の相対的な姿勢に係る第１の積層部材５０Ａの第１の位置決め部５１Ａに対応する位置に形成されている。これにより、第２の積層部材５０Ｃの姿勢によらず、第１の位置決め部５１Ａと第２の位置決め部５１Ｃとを対応させた位置に配置できる。

第１の位置決め部５１Ａは、第１の積層部材５０Ａの外周縁部５２Ａに形成された切欠きによって構成されていている。これにより、第１の位置決め部５１Ａの位置を外部から確認できる。

なお、本発明は、上記実施形態には限定されない。例えば、図７（ｂ）に示すように、位置決め部５１Ａ，５１Ｂ，５１Ｃは、外周縁部から突出する突出部によって構成されてもよい。位置決め部５１Ａ，５１Ｂ，５１Ｃは、外周縁部から外側へ向かって平行に延びる一対の辺部５１ｄと、外周側の先端部において湾曲する湾曲部５１ｅと、を有している。この場合、治具６０は、突出部を受容するための溝部によって構成される位置決め部６１を有する。

また、位置決め部５１Ａ，５１Ｂ，５１Ｃは、図８に示すような形状としてもよい。例えば、図８（ａ）に示す例では、位置決め部５１Ａ，５１Ｂ，５１Ｃは矩形状に構成され、平行な辺部５１ａの先端部には、辺部５１ａと垂直な辺部５１ｃが形成されている。図８（ｂ）に示す例では、位置決め部５１Ａ，５１Ｂ，５１Ｃは三角形状に構成され、傾斜する一対の辺部５１ｆを有している。図８（ｃ）に示す例では、位置決め部５１Ａ，５１Ｂ，５１Ｃは、貫通孔５１ｇによって構成されている。この場合、治具として貫通孔５１ｇを貫通する棒状部材を用いてよい。ただし、図８（ｃ）の場合は、積層時には位置決め部５１Ａ，５１Ｂ，５１Ｃを外部から観察可能であるが、積層後は、外部から観察できない。

また、第１の位置決め部５１Ａと第２の位置決め部５１Ｂ，５１Ｃとでは、切欠き深さが異なってよい。これにより、第１の積層部材５０Ａ及び第２の積層部材５０Ｂ，５０Ｃが配置されていることを、第１の位置決め部５１Ａ及び第２位置決め部５１Ｂ，５１Ｃの切欠き深さを観察することで判断可能となる。例えば、スタック２の積層部材のうち、インターコネクタ１１の切欠き深さを図９の紙面左側に示すように切欠き深さを深くし、スペーサ等の他の種類の積層部材の切欠き深さを図９の紙面右側に示すように切欠き深さを浅くする（差はｔで示される）。この場合、積層時の様子をカメラ等で監視する際、インターコネクタ１１と他の積層部材が交互に配置されていることが、深い切欠き部と浅い切欠き部が交互に配置されていることに基づいて判断できる。例えば、深い切欠き部が連続したときは、他の積層部材が抜けていることを判断できる。

また、上述の積層部材の形状は略正方形であったが、形状は特に限定されず、例えば、長方形、円形、長円形、多角形等の形状であってよい。

また、スタック２は、複数の第２の位置決め部５１Ｃを有する第２の積層部材５０Ｃを有していなくてもよい。

また、上記実施形態では、枠状部材２５，２６と中間部材２７とがロウ付けにより接合されているが、枠状部材２５，２６と中間部材２７との接合手段としては、特にロウ付けには限られず、溶接または拡散接合等を用いてもよい。接合手段として溶接を用いる場合には、枠状部材２５，２６と中間部材２７との接合を安価に行うことができる。

また、上記実施形態では、枠状部材２５，２６及び中間部材２７という３つの部材でインターコネクタ１１を構成しているが、インターコネクタ１１を構成する部品の数としては、特に３つには限られず、複数あればよいし、或いは燃料用中空流路２１，２２及び空気用中空流路２３，２４を有するインターコネクタ１１を作ることが可能であれば、１つであってもよい。

さらに、上記実施形態では、インターコネクタ１１は金属材料から構成されているが、インターコネクタ１１の材料としては、特に金属には限られず、導電性セラミックであってもよい。導電性セラミックとしては、例えばＬａＣｒＯ_３基の酸化物固溶体（ランタンクロマイト）等が用いられる。導電性セラミック製のインターコネクタ１１は、複数枚の板を共焼結して作ってもよいし、或いは消失法を用いて作ってもよい。

また、上記実施形態の燃料電池１は、セル本体１０とインターコネクタ１１とが複数ずつ交互に積層されてなるスタック２を有しているが、本発明は、１つのセル本体１０と、このセル本体１０を燃料極１３側及び空気極１４側から挟むように配置された２つのインターコネクタ１１とを備えた単セル構造の燃料電池にも適用可能である。

１…燃料電池、１０…セル本体、１１…インターコネクタ、１２…電解質、１３…燃料極、１４…空気極、１５…燃料流路形成部、１６…空気流路形成部、５０Ａ…第１の積層部材、５０Ｂ，５０Ｃ…第２の積層部材、５１Ａ…第１の位置決め部、５１Ｂ，５１Ｃ…第２の位置決め部、５２Ａ，５２Ｂ，５２Ｃ…外周縁部。

Claims (6)

1. 複数の積層部材を積層することによって構成された燃料電池の積層体であって、
   第１の位置決め部を有する第１の積層部材を備え、
   前記第１の積層部材は、前記第１の位置決め部を有することで非対称な形状に構成される、燃料電池の積層体。
2. 前記第１の積層部材は、燃料と空気とを発電反応させるセル本体の燃料極と対向する燃料流路形成部、及び前記セル本体の空気極と対向する空気流路形成部を有するインターコネクタである、請求項１に記載の燃料電池の積層体。
3. 前記インターコネクタは、前記第１の位置決め部が形成された三枚の部材を積層方向に互いに接合することによって構成されている、請求項２に記載の燃料電池の積層体。
4. 第２の位置決め部を複数有する第２の積層部材を更に備え、
   複数の前記第２の位置決め部は、前記第２の積層部材が複数の姿勢にある時に、積層方向から見て、前記第１の積層部材の前記第１の位置決め部に対応する位置にそれぞれ形成されている、請求項１〜３の何れか一項に記載の燃料電池の積層体。
5. 前記第１の位置決め部は、前記第１の積層部材の外周縁部に形成された切欠きによって構成されている、請求項１〜４の何れか一項に記載の燃料電池の積層体。
6. 前記第２の位置決め部は、前記第２の積層部材の外周縁部に形成された切欠きによって構成され、
   前記第１の位置決め部と前記第２の位置決め部とでは、切欠き深さが異なる、請求項４に記載の燃料電池の積層体。

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