JP3059933B2 - 燃料電池 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一方の面に酸素極
を備え且つ他方の面に燃料極を備えた電解質層と、前記
酸素極に臨む側又は前記燃料極に臨む側のいずれか一方
にセル内流路を形成すべく配置される流路形成部材とか
ら矩形板状の燃料電池のセルが構成され、そのセルは、
前記流路形成部材によって、前記セルにおける一方の向
かい合う一対の端面が、前記セル内流路が開いた開口端
面となり、他方の向かい合う一対の端面が、前記セル内
流路が閉じた閉塞端面となるように構成され、前記セル
の複数が、隣接セル間にセル間流路を形成すべく、隣接
セル間において前記一対の開口端面側に各別に設けられ
る一対の間隔保持部材にて間隔を隔てられた状態で、積
層状態に並置され、前記セル間流路が、前記一対の開口
端面側において前記一対の間隔保持部材にて閉じられ、
且つ、前記一対の閉塞端面側において開けられるように
構成され、前記セル内流路夫々又は前記セル間流路夫々
に連通するガス通路が設けられた燃料電池に関する。

【０００２】

【従来の技術】かかる燃料電池において、セルの複数が
積層状態に並置されて形成されたセル積層体において
は、セル積層方向に沿う方向の４個の面部のうち、一方
の向かい合う一対の面部はセル内流路が開き、他方の向
かい合う一対の面部はセル間流路が開いた状態となり、
セル積層方向視において隣接する面部夫々に、互いに仕
切りした状態でガス通路を設けるようにしてある。

【０００３】従来は、図１４に示すように、間隔保持部
材Ｇを、セルＣの厚さと同一又は略同一の深さで、セル
Ｃにおけるセル内流路ｘが開いた開口端縁を入れる凹部
３１ａが形成されるとともに、その凹部３１ａに、その
凹部３１ａに入れられるセルＣの開口端縁の両端夫々に
隣接する閉塞端面に夫々密着させる一対の当て付け面３
１ｂが備えられたブロック状体３１にて構成していた。
そして、複数のセルＣを、夫々の開口端縁をブロック状
体３１の凹部３１ａに入れた状態で積層状態に並置する
ことにより、ブロック状体３１において、凹部３１ａが
形成された部分の厚さが薄い薄肉部分３１ｃにより隣接
セル間の間隔を保持し、且つ、凹部３１ａの外側の厚さ
が厚い厚肉部分３１ｄをセル積層方向に一連に連ならせ
て隔壁部を形成し、その隔壁部によって、セル内流路ｘ
の開口部とセル間流路ｙの開口部とを仕切るようにして
いた。そして、ガス通路を形成するガス通路形成部材を
前記隔壁部に連なる状態で設けることにより、セル積層
方向視において隣接する面部夫々に、互いに仕切りした
状態でガス通路を設けるようにしていた（例えば、本出
願人が先に提案した特願平７−２３１０６７号参照）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来では、ブロック状
体３１に、一対の当て付け面３１ｂを備えた凹部３１ａ
を形成していたので、ブロック状体３１の形状が複雑に
なるとともに、一対の当て付け面３１ｂをセルＣの閉塞
端面に夫々密着させる必要があるために、ブロック状体
３１を高精度に形成する必要があった。従って、間隔保
持部材のコストが高くなり、それが、燃料電池におい
て、コストアップの要因となっていた。

【０００５】本発明は、かかる実情に鑑みてなされたも
のであり、その目的は、合理的な改良により、燃料電池
のコストダウンを図ることにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の特徴構
成によれば、矩形状の当て付け部材を、その一端面をセ
ルの閉塞端面に当て付けた状態で、間隔保持部材におい
てセルの閉塞端面の外方側に突出した一対の矩形状の突
出部夫々に重ねる作業を、セル積層方向に積層状態で並
置する複数の間隔保持部材夫々に対して、繰り返し行
う。すると、複数の突出部及び複数の当て付け部材が、
突出部と当て付け部材が交互になる状態で、セル積層方
向に一連に連なった状態となり、セル積層方向に隣接す
る突出部及び当て付け部材により、セル内流路の開口部
とセル間流路の開口部とを仕切ることができる。この場
合、当て付け部材は、間隔保持部材とは別体となってい
るので、セルに寸法誤差があっても、当て付け部を確実
にセルの閉塞端面に当て付けることができるので、セル
内流路の開口部とセル間流路の開口部とを確実に仕切る
ことができる。そして、ガス通路を形成するガス通路形
成部材を、セル積層方向に隣接する突出部及び当て付け
部材に連なる状態で設けることにより、ガス通路を仕切
りした状態で設けることができる。

【０００７】間隔保持部材の形状は、厚さが均一な板状
であり、極めて単純であるので、間隔保持部材のコスト
を従来に比べて大幅に低減することができる。一方、新
たに当て付け部材を追加する必要があるものの、その当
て付け部材の形状は矩形状で極めて単純であるため、当
て付け部材の追加のためのコストアップを可及的に抑え
ることができる。従って、間隔保持部材の形状単純化に
よるコストダウンは、当て付け部材の追加によるコスト
アップを吸収しても余りがあり、結果として、燃料電池
のコストダウンを図ることができるようになった。

【０００８】ところで、セルとして、厚み方向視の大き
さを異ならせることにより、種々のサイズのものを用意
する場合がある。しかしながら、従来では、各サイズの
セル毎に、寸法が適応した間隔保持部材を用意する必要
がある。これに対して、本発明によれば、セルのサイズ
が異なっても、少なくとも当て付け部材は共用すること
ができる。従って、サイズが異なるセルを想定した場合
は、従来に比べて、更にコストダウンを図ることができ
る。

【０００９】請求項２に記載の特徴構成によれば、複数
の間隔保持部材の突出部及び複数の当て付け部材が積層
状態となって形成される隔壁部には、突出部及び当て付
け部材夫々の凹溝によって、セル積層方向にわたって一
連に連なる連続溝が形成される。そして、連続溝の全長
にわたる長さを有する隔壁部材を、その端縁部を連続溝
に嵌め込んだ状態で設けることにより、ガス通路を仕切
りした状態で設けることができる。従って、多数のセル
を積層するにしても、隔壁部材は、セル積層方向に対し
て１個だけ設けるだけでよいので、ガス通路を形成する
ための作業を簡略化することができるようになった。そ
の結果、更にコストダウンを図ることができるようにな
った。

【００１０】請求項３に記載の特徴構成によれば、複数
の枠形成部材を、一個ずつその両端部と突出部及び当て
付け部材との間を確実に気密状態を確保しながら設け
て、セル積層方向に並置することにより、ガス通路を形
成することができる。従って、枠形成部材と突出部及び
当て付け部材との間を確実に気密状態に封止することが
できるので、ガス通路からのガス漏洩に対する信頼性を
一層向上することができるようになった。

【００１１】請求項４に記載の特徴構成によれば、枠形
成部材に、間隔保持部材の突出部を嵌め込むための凹部
を形成して、枠形成部材を、その凹部に突出部を嵌め込
んだ状態で設けることにより、その凹部の内面を突出部
に密着させ、且つ、その先端面をセルの閉塞端面に密着
させることができる。つまり、枠形成部材において、凹
部が形成された部分に対応する薄肉部分を、当て付け部
材として機能させることができるのである。従って、部
品点数を減らすことができるとともに、当て付け部材の
設置作業を省略することができるので、請求項３に記載
の特徴構成により得られる効果に加えて、ガス通路形成
作業の簡略化という効果を奏することができる。

【００１２】請求項５に記載の特徴構成によれば、枠形
成部材が、間隔保持部材に密着接合される一対の接続部
分と、それら一対の接続部分を連結する連結部分とを分
離状態で備える状態で構成されている。従って、ガス通
路形成部材を構成する部品点数が多くなるにしても、夫
々の形状を単純化することができ、しかも、セルのサイ
ズが異なっても、少なくとも一対の接続部分は共用化す
ることができるので、それらの相乗効果により、部品点
数が多くなることによるコストアップを吸収しても余り
あり、コストダウンを更に図ることができるようになっ
た。

【００１３】請求項６に記載の特徴構成によれば、流路
形成部材が、酸素極に臨む側に配置されて、セル内流路
を酸素含有ガス流路として、セル間流路を燃料ガス流路
として夫々機能させるように構成され、枠形成部材が、
セルの閉塞端面の両端側の突出部及び当て付け部材に連
ねる状態で設けられることにより、ガス通路が燃料ガス
流路夫々に連通するように形成される。つまり、請求項
３〜５に記載の特徴構成を、特に燃料ガス供給用のガス
通路を対象にして実施することにより、燃料ガス漏洩に
対する信頼性を更に向上することができるようになっ
た。

【００１４】

【発明の実施の形態】

〔第１実施形態〕以下、図１ないし図６に基づいて、本
発明の第１の実施の形態を説明する。一方の面に酸素極
２を備え且つ他方の面に燃料極３を備えた電解質層１
と、酸素極２にセル内流路ｘとしての酸素含有ガス流路
ｓを形成すべく配置される流路形成部材としての導電性
セパレータ４とから矩形板状の燃料電池のセルＣを構成
してある。そのセルＣは、導電性セパレータ４によっ
て、セルＣにおける一方の向かい合う一対の端面が、酸
素含有ガス流路ｓが開いた開口端面となり、他方の向か
い合う一対の端面が、酸素含有ガス流路ｓが閉じた閉塞
端面となるように構成してある。そして、セルＣの複数
を、隣接セル間にセル間流路ｙとしての燃料ガス流路ｆ
を形成すべく、隣接セル間において一対の開口端面側に
各別に設けられる一対の間隔保持部材Ｇにて間隔を隔て
た状態で、積層状態に並置して、セル積層体ＮＣを形成
してある。燃料ガス流路ｆは、セルの一対の開口端面側
において一対の間隔保持部材Ｇにて閉じられ、且つ、セ
ルの一対の閉塞端面側において開けられるように構成し
てある。そして、酸素含有ガス流路ｓ夫々に連通する酸
素側ガス通路Ｓｉ，Ｓｏ、及び、燃料ガス流路ｆ夫々に
連通する燃料側ガス通路Ｆｉ，Ｆｏを設けてある。

【００１５】間隔保持部材Ｇは、セル積層方向視におい
て、セルＣにおける一対の閉塞端面夫々の外方側に矩形
状に突出する突出部６ａを備え、且つ、セル積層方向に
おける厚さが均一な板状に形成し、セル積層方向視にお
ける形状が矩形状で、且つ、セルＣの厚さと同一又は略
同一の厚さを有した一対の当て付け部材Ｐ夫々を、一対
の突出部６ａ夫々に重ね、且つ、一端面がセルＣの閉塞
端面に当て付ける状態で設けてある。酸素側ガス通路Ｓ
ｉ，Ｓｏを形成する酸素側ガス通路形成部材Ｍｓを、セ
ルＣの開口端面の両側に位置する突出部６ａ及び当て付
け部材Ｐに連なる状態で設け、燃料側ガス通路Ｆｉを形
成する燃料側ガス通路形成部材Ｍｆを、セルＣの閉塞端
面の両側に位置する突出部６ａ及び当て付け部材Ｐに連
なる状態で設けてある。

【００１６】尚、隣接するセルＣ間夫々には、気体の通
流を許容する状態に形成した柔軟性導電材５を充填し
て、隣接するＣ同士を導電状態に接続してある。

【００１７】先ず、図１に基づいて、燃料電池のセルＣ
について説明を加える。平面形状が矩形板状の固体電解
質層１の一方の面に、固体電解質層１における向かい合
う一対の側縁夫々に側縁全長にわたる電解質層露出部１
ａを形成する状態で、膜状又は板状の酸素極２を一体的
に付設し、且つ、他方の面に膜状又は板状の燃料極３
を、全面又はほぼ全面にわたって一体的に付設して、酸
素極２と燃料極３とから起電力を得るための矩形状の三
層板状体を形成してある。

【００１８】導電性セパレータ４は、板状部４ａと、そ
の板状部４ａの両端に夫々位置する一対の帯状突起部４
ｂと、それら一対の帯状突起部４ｂの間に位置する複数
の凸条部４ｃを備える状態で導電性材料にて一体形成し
てある。そして、その導電性セパレータ４を、複数の凸
条部４ｃ夫々が三層板状体の酸素極２と接触する状態
で、一対の帯状突起部４ｂ夫々を両電解質層露出部１ａ
夫々に貼り付けることにより、セルＣを構成してある。

【００１９】酸素極２と導電性セパレータ４とを導電状
態に接続するとともに、酸素極２と導電性セパレータ４
との間に、セルＣにおける一方の向かい合う一対の端面
において開いた酸素含有ガス流路ｓを形成してある。つ
まり、セルＣは、導電性セパレータ４によって、一方の
向かい合う一対の端面が酸素含有ガス流路ｓが開いた開
口端面となり、他方の向かい合う一対の端面が酸素含有
ガス流路ｓが閉じた閉塞端面となるように構成してあ
る。尚、以下の説明においては、セルＣにおいて、酸素
含有ガス流路ｓが開いた端縁を開口端縁、酸素含有ガス
流路ｓが開いた端面を開口端面、及び、酸素含有ガス流
路ｓが閉じた端面を閉塞端面と夫々略記する。

【００２０】固体電解質層１は、３モル％程度のＹｔを
固溶させた正方晶のＺｒＯ₂ 、その他適当なものから成
り、酸素極２はＬａＭｎＯ₃ 、その他適当なものから成
り、、燃料極３はＮｉとＺｒＯ₂ のサーメット、その他
適当なものから成る。又、導電性セパレータ４は、酸化
と還元とに対する耐性に優れたＬａＣｒＯ₃、その他適
当なものから成る。又、柔軟性導電材５は、耐熱性、耐
還元性に優れたＮｉのフェルト状材、その他適当なもの
から成り、気体の通流を許容する状態に形成してある。

【００２１】次に、図２ないし図６に基づいて、燃料電
池の全体構成について説明する。間隔保持部材Ｇは、突
出部６ａを備えることができるように、セルＣの開口端
縁の長さよりも長い長さを有し、且つ、セル積層方向に
おける厚さが均一で、セル積層方向視における形状が矩
形状の間隔保持用板状体６にて構成してある。当て付け
部材Ｐは、積層方向視における形状が突出部６ａと同一
形状で、セルＣの厚さと同一又は略同一の厚さの当て付
け用板状体７にて構成してある。突出部６ａにおけるセ
ルＣの閉塞端面側の端面には、一対の凹溝６ｍを形成し
てあり、当て付け用板状体７におけるセルＣの閉塞端面
側の端面にも、セル積層方向視において、突出部６ａの
一対の凹溝６ｍに重なる状態で、一対の凹溝７ｍを形成
してある。

【００２２】そして、複数のセルＣを、一対の間隔保持
用板状体６を用いて積層状態に並置するとともに、当て
付け用板状体７を、その一端面をセルＣの閉塞端面に当
て付けた状態で、間隔保持用板状体６の突出部６ａ夫々
に重ねて、セル積層体ＮＣを形成する。

【００２３】更に、セル積層方向の両端部夫々には、一
対の集電板保持部材８を設けるとともに、一対の集電板
保持部材８の間に、集電板９を、セルＣとの間に柔軟性
導電材５を介在させた状態で設ける。集電板保持部材８
におけるセルＣの閉塞端面側の端面にも、セル積層方向
視において、突出部６ａの一対の凹溝６ｍに重なる状態
で、一対の凹溝８ｍを形成してある。そして、突出部６
ａ夫々の凹溝６ｍ、当て付け用板状体７夫々の凹溝７
ｍ、及び、集電板保持部材８の凹溝８ｍをセル積層方向
に一連に連ならせることにより、連続溝Ｄ１をセル積層
体ＮＣの４つの角部夫々に一対ずつ形成してある。

【００２４】酸素側ガス通路形成部材Ｍｓを、連続溝Ｄ
１の全長にわたる長さを有し、一側面部及び底面部に相
当する部分が開口した箱形状の隔壁部材１０にて構成
し、その隔壁部材１０を、その開口側面の側縁部を、セ
ルＣの開口端面の両側に位置する連続溝Ｄ１に嵌め込ん
だ状態で設けることにより、隔壁部材１０の内部に酸素
側ガス通路Ｓｉ，Ｓｏを形成してある。又、燃料側ガス
通路形成部材Ｍｆを、連続溝Ｄ１の全長にわたる長さを
有し、一側面部及び底面部に相当する部分が開口した箱
形状の隔壁部材１１にて構成し、その隔壁部材１１を、
その開口側面の側縁部を、セルＣの閉塞端面の両側に位
置する連続溝Ｄ１に嵌め込んだ状態で設けることによ
り、隔壁部材１１の内部に供給用の燃料側ガス通路Ｆｉ
を形成してある。

【００２５】尚、セルＣ、間隔保持用板状体６、及び、
当て付け用板状体７を積層していく際には、各部材間の
接合部分、例えば、セルＣと間隔保持用板状体６との
間、当て付け用板状体７と間隔保持用板状体６及びセル
Ｃの閉塞端面夫々との間等の接合部分には、その接合部
分を気密状態に封止するシール部材を充填する。又、隔
壁部材１０，１１の側端縁と連続溝Ｄ１との間にも、同
様にシール部材を充填する。

【００２６】間隔保持用板状体６及び当て付け用板状体
７は、耐熱性及び電気絶縁性を備えたセラミック材から
成る。又、前記シール部材は、ガラス材あるいはセラミ
ック材を主成分として成り、耐熱性及び電気絶縁性を備
え、加熱処理することにより、接着作用するとともに気
密性を備えるように構成してある。又、隔壁部材１０，
１１は、耐熱性を備えた金属から成る。

【００２７】上述のように形成したセル積層体ＮＣを基
台１２上に載置し、更に、有底角筒状体１３を開口部を
下向きにして、セル積層体ＮＣを内装する状態で、基台
１２上に載置してある。つまり、基台１２と有底角筒状
体１３により箱状体Ｂを形成し、セル積層体ＮＣを箱状
体Ｂの内部に設けてある。燃料ガス流路ｆ夫々の一方の
開口部は、箱状体Ｂの内部に臨む状態であり、換言すれ
ば、燃料ガス流路ｆは箱状体Ｂの内部空間に対して開い
た状態となっている。そして、箱状体Ｂの内部空間を排
出用の燃料側ガス通路Ｆｏとして使用するように構成し
てある。

【００２８】供給用の酸素側ガス通路Ｓｉに酸素含有ガ
ス供給管１４を、排出用の酸素側ガス通路Ｓｏに酸素含
有ガス排出管１５を、供給用の燃料側ガス通路Ｆｉに燃
料ガス供給管１６を、及び、排出用の燃料側ガス通路Ｆ
ｏに燃料ガス供給管１７を夫々基台１２を介して連通接
続してある。

【００２９】〔第２実施形態〕以下、図７ないし図１０
に基づいて、本発明の第２の実施の形態を説明する。セ
ルＣは、上述の第１実施形態と同様に形成してある。そ
して、第１実施形態同様に、セルＣの複数を、隣接セル
間に燃料ガス流路ｆを形成すべく、隣接セル間において
一対の開口端面側に各別に設けられる一対の間隔保持部
材Ｇにて間隔を隔てた状態で、積層状態に並置して、セ
ル積層体ＮＣを形成してある。尚、隣接するセルＣ間夫
々には、第１実施形態と同様に、柔軟性導電材５を充填
してある。

【００３０】間隔保持部材Ｇは、第１実施形態と同様の
間隔保持用板状体６にて構成し、セル積層方向視におけ
る形状が矩形状で、且つ、セルＣの厚さと同一又は略同
一の厚さを有した一対の当て付け部材Ｐ夫々を、一対の
突出部６ａ夫々に重ね、且つ、一端面がセルＣの閉塞端
面に当て付ける状態で設けてある。酸素側ガス通路Ｓ
ｉ，Ｓｏを形成する酸素側ガス通路形成部材Ｍｓを、セ
ルＣの開口端面の両側に位置する突出部６ａ及び当て付
け部材Ｐに連なる状態で設け、燃料側ガス通路Ｆｉを形
成する燃料側ガス通路形成部材Ｍｆを、セルＣの閉塞端
面の両側に位置する突出部６ａ及び当て付け部材Ｐに連
なる状態で設けてある。

【００３１】燃料側ガス通路形成部材Ｍｆは、夫々の両
端部が、セルＣの閉塞端面の両側に位置する突出部６ａ
及び当て付け部材Ｐに連なる状態で、セル積層方向に積
層状態で並置され、且つ、セル積層方向における厚さが
突出部６ａ及び当て付け部材Ｐ夫々の厚さを加えた厚さ
と同一又は略同一の厚さを有する複数の枠形成部材Ｗに
て構成してある。

【００３２】枠形成部材Ｗの端部に、突出部６ａが嵌め
込まれる凹部２１ａを形成し、枠形成部材Ｗにおける凹
部２１ａが形成された部分に対応する薄肉部分を当て付
け部材Ｐとして機能させることにより、当て付け部材Ｐ
と枠形成部材Ｗとを一体的に形成してある。

【００３３】更に、枠形成部材Ｗを、突出部６ａ及び当
て付け部材Ｐに連なる一対の接続部分としての接続用角
棒状体２１と、それら一対の接続用角棒状体２１を連結
する連結部分としての連結用角棒状体２２とを分離状態
で備える状態に構成してある。連結用角棒状体２２は、
両端部夫々が接続用角棒状体２１夫々から突出する状態
で、一対の接続用角棒状体２１を連結するように、一対
の接続用角棒状体２１の設置幅よりも長い長さを有する
ように形成してある。

【００３４】接続用角棒状体２１の一端部には、間隔保
持用板状体６の突出部６ａを嵌め込むための凹部２１ａ
を形成してある。そして、接続用角棒状体２１を、その
凹部２１ａを突出部６ａに嵌め込んだ状態で設けること
により、接続用角棒状体２１の段々状の端面が、突出部
６ａ及びセルＣの閉塞端面に密着されるように構成して
ある。

【００３５】更に、接続用角棒状体２１の他端部及び連
結用角棒状体２２夫々には、互いに噛み合う状態で凹部
２１ｂ及び凹部２２ａを形成してある。尚、連結用角棒
状体２２には、一対の接続用角棒状体２１夫々の凹部２
１ｂに夫々噛み合わせるように、一対の凹部２２ａを形
成してある。

【００３６】酸素側ガス通路形成部材Ｍｓは、セルＣの
開口端面の一端側の突出部６ａ及び当て付け部材Ｐに連
なる状態で、セル積層方向に積層状態で並置され、且
つ、セル積層方向における厚さが突出部６ａ及び当て付
け部材Ｐ夫々の厚さを加えた厚さと同一又は略同一の厚
さを有する複数の連結用角棒状体２２と、セルＣの開口
端面の他端側の突出部６ａ及び当て付け部材Ｐに連なる
状態で、セル積層方向に積層状態で並置され、且つ、セ
ル積層方向における厚さが突出部６ａ及び当て付け部材
Ｐ夫々の厚さを加えた厚さと同一又は略同一の厚さを有
する複数のガス通路形成用角棒状体２３と、両側端縁夫
々が、積層状態の複数の連結用角棒状体２２及び積層状
態の複数のガス通路形成用角棒状体２３夫々に接続され
る隔壁板２４とから構成してある。

【００３７】ガス通路形成用角棒状体２３の先端部に
は、間隔保持用板状体６の突出部６ａを嵌め込むための
凹部２３ａを形成し、ガス通路形成用角棒状体２３にお
ける凹部２３ａが形成された部分に対応する薄肉部分を
当て付け部材Ｐとして機能させることにより、当て付け
部材Ｐとガス通路形成用角棒状体２３とを一体的に形成
してある。更に、連結用角棒状体２２及びガス通路形成
用角棒状体２３夫々には、互いに対向する端面夫々に、
互いに対向する位置に位置させて、凹溝２２ｍ及び２３
ｍ夫々を形成してある。

【００３８】そして、複数のセルＣを、一対の板状体６
を用いて積層状態に並置して、セル積層体ＮＣを形成す
る。セル積層体ＮＣを形成するのと並行して、セルＣを
１個設ける毎に、一対の接続用角棒状体２１及び連結用
角棒状２２を設けて、供給用の燃料側ガス通路Ｆｉを区
画形成する。又、セル積層体ＮＣを形成するのと並行し
て、セルＣを１個設ける毎に、一対のガス通路形成用角
棒状体２３を設ける。

【００３９】複数の連結用角棒状体２２をセル積層方向
に並置することにより、凹溝２２ｍによって、セル積層
方向に一連に連なる連続溝Ｄ２が形成される。又、複数
のガス通路形成用角棒状体２３をセル積層方向に並置す
ることにより、凹溝２３ｍによって、セル積層方向に一
連に連なる状態で、且つ、連続溝Ｄ２に対向する状態で
連続溝Ｄ３が形成される。そして、セル積層体ＮＣにお
けるセル積層方向の全長にわたる長さを有する隔壁板２
４を、その両側端縁夫々を、連続溝Ｄ２，Ｄ３夫々に嵌
め込んだ状態で設けて、供給用及び排出用の酸素側ガス
通路Ｓｉ，Ｓｏを形成する。

【００４０】尚、セルＣ、一対の間隔保持用板状体６、
一対の接続用角棒状体２１、連結用角棒状体２２、及
び、一対のガス通路形成用角棒状体２３を積層していく
際には、各部材間の接合部分、例えば、セルＣと間隔保
持用板状体６との間、接続用角棒状体２１の段々状の端
面と間隔保持用板状体６の突出部６ａ及びセルＣの閉塞
端面夫々との間、接続用角棒状体２１の凹部２１ｂと連
結用角棒状体２２の凹部２２ａとの間、ガス通路形成用
角棒状体２３の凹部２３ａと間隔保持用板状体６の突出
部６ａとの間、ガス通路形成用角棒状体２３の端面とセ
ルＣの閉塞端面との間、隣接する接続用角棒状体２１
間、隣接する連結用角棒状体２２間、及び、隣接するガ
ス通路形成用角棒状体２３間等の接合部分には、その接
合部分を気密状態に封止するシール部材を充填する。
又、隔壁板２４の側端縁と連続溝Ｄ２，Ｄ３夫々との間
にも、同様にシール部材を充填する。

【００４１】接続用角棒状体２１、連結用角棒状体２２
及びガス通路形成用角棒状体２３は、耐熱性及び電気絶
縁性を備えたセラミック材から成る。又、前記シール部
材は、ガラス材あるいはセラミック材を主成分として成
り、耐熱性及び電気絶縁性を備え、加熱処理することに
より、接着作用するとともに気密性を備えるように構成
してある。又、隔壁板２４は、耐熱性を備えた金属から
成る。

【００４２】続いて、上述のようにして形成したセル積
層体ＮＣを、箱状体Ｂの内部に設ける。燃料ガス流路ｆ
夫々の一方の開口部は、箱状体Ｂの内部に臨む状態であ
り、換言すれば、燃料ガス流路ｆは箱状体Ｂの内部空間
に対して開いた状態となっている。そして、箱状体Ｂの
内部空間を排出用の燃料側ガス通路Ｆｏとして使用する
ように構成してある。

【００４３】〔別実施形態〕次に別実施形態を説明す
る。 （イ） 上記の第２実施形態においては、枠形成部材Ｗ
を、突出部６ａ及び当て付け部材Ｐに連なる一対の接続
部分としての接続用角棒状体２１と、それら一対の接続
用角棒状体２１を連結する連結部分としての連結用角棒
状体２２とを分離状態で備える状態に構成する場合につ
いて例示した。これに代えて、図１１に示すように、枠
形成部材Ｗとして、前記接続部分と前記連結部分とを一
体的に備えた状態の枠部材２５にて構成してもよい。

【００４４】枠部材２５には、当て付け部材Ｐを一体的
に備えさせるべく、突出部６ａを嵌め込むための凹部２
５ａを形成してある。更に、枠部材２５を、セルＣの開
口端面の外方側にも延びる形状に形成して、枠部材２５
には、連続溝Ｄ２形成用の凹溝２５ｍを形成してある。
この場合、枠部材２３は、前記接続部分及び前記連結部
分を一体的に備えるように構成してあるので、燃料側ガ
ス通路Ｆｉ，Ｆｏを形成するための作業を一層簡略化す
ることができる。

【００４５】（ロ） 上記の第２実施形態においては、
燃料側ガス通路形成部材Ｍｆを、枠形成部材Ｗにて構成
する場合について例示した。これに代えて、図１２に示
すように、燃料側ガス通路形成部材Ｍｆを、セルＣの閉
塞端面の両端側夫々の突出部６ａ及び当て付け部材Ｐに
夫々連なる状態で、セル積層方向に積層状態で並置さ
れ、且つ、セル積層方向における厚さが突出部６ａ及び
当て付け部材Ｐ夫々の厚さを加えた厚さと同一又は略同
一の厚さを有する複数のガス通路形成用板状体２６と、
両側端縁夫々が、両側の積層状態の複数のガス通路形成
用板状体２６夫々に接続される隔壁板２７とから構成し
てもよい。

【００４６】ガス通路形成用板状体２６には、当て付け
部材Ｐを一体的に備えさせるべく、突出部６ａを嵌め込
むための凹部２６ａを形成してある。又、一対のガス通
路形成用板状体２６夫々のガス通路形成用角棒状体２３
に対向する端面には、連続溝Ｄ２形成用の凹溝２６ｍを
形成するとともに、一対のガス通路形成用板状体２６の
互いに対向する端面夫々には、セル積層方向にわたって
一連に連なる連続溝Ｄ４を形成すべく凹溝２６ｎを形成
してある。そして、隔壁板２７を、その両側端縁夫々
を、一対の連続溝Ｄ４夫々に嵌め込んだ状態で設けて、
供給用の燃料側ガス通路Ｆｉを形成する。

【００４７】（ハ） 上記の第２実施形態においては、
燃料側ガス通路形成部材Ｍｆにて、供給用の燃料側ガス
通路Ｆｉのみを形成する場合について例示したが、これ
に代えて、図１３に示すように、燃料側ガス通路形成部
材Ｍｆにて、供給用及び排出用の両方の燃料側ガス通路
Ｆｉ，Ｆｏを形成してもよい。又、上記の第１実施形
態、図１１及び図１２夫々にて示す各別実施形態におい
て、燃料側ガス通路形成部材Ｍｆにて、供給用の燃料側
ガス通路Ｆｉのみを形成する場合について例示したが、
これに代えて、燃料側ガス通路形成部材Ｍｆにて、供給
用及び排出用の両方の燃料側ガス通路Ｆｉ，Ｆｏを形成
してもよい。

【００４８】（ニ） 上記の第１実施形態においては、
一対の凹溝６ｍを、突出部６ａにおけるセルＣの閉塞端
面側の端面に形成する場合について例示したが、突出部
６ａにおいて、一対の凹溝６ｍを形成する端面は適宜変
更可能である。例えば、一対の凹溝６ｍを、突出部６ａ
におけるセルＣの開口端面側の端面に形成してもよい。
又、突出部６ａにおけるセルＣの閉塞端面側の端面、及
び、セルＣの開口端面側の端面夫々に、凹溝６ｍを１個
ずつ形成してもよい。

【００４９】（ホ） 上記の第１実施形態においては、
連続溝Ｄ１を、酸素側ガス通路形成部材Ｍｓ用、及び、
燃料側ガス通路形成部材Ｍｆ用として各別に形成する場
合について例示したが、１個の連続溝Ｄ１にて、酸素側
ガス通路形成部材Ｍｓ用、及び、燃料側ガス通路形成部
材Ｍｆ用として共用するようにしてもよい。 （ヘ） 上記の第１及び第２の各実施形態において、セ
ル積層体ＮＣをセル積層方向が上下方向に向くように設
置する場合について例示したが、セル積層体ＮＣを設置
する際のセル積層方向の向きは不問であり、例えば、セ
ル積層方向が横方向を向くように設置してもよい。

【００５０】（ト） 上記の第１及び第２の各実施形態
においては、導電性セパレータ４を三層板状体における
酸素極２に臨む側にセル内流路ｘとしての酸素含有ガス
流路ｓを区画形成すべく付設する場合について例示した
が、これに代えて、三層板状体におけるにおける燃料極
３に臨む側にセル内流路ｘとしての燃料ガス流路ｆを区
画形成すべく付設してもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施形態におけるセルの構成を示す斜視図

【図２】第１実施形態における燃料電池の要部の構成を
示す分解斜視図

【図３】第１実施形態における燃料電池の構成を示す斜
視図

【図４】第１実施形態における燃料電池の構成を示す横
断平面図

【図５】図４におけるイ−イ矢視図

【図６】図４におけるロ−ロ矢視図

【図７】第２実施形態における燃料電池の要部の構成を
示す分解斜視図

【図８】第２実施形態における燃料電池の構成を示す横
断平面図

【図９】図８におけるハ−ハ矢視図

【図１０】図８におけるニ−ニ矢視図

【図１１】別実施形態における燃料電池の構成を示す横
断平面図

【図１２】別実施形態における燃料電池の構成を示す横
断平面図

【図１３】別実施形態における燃料電池の構成を示す横
断平面図

【図１４】従来の燃料電池の要部の構成を示す分解斜視
図

【符号の説明】

１ 電解質層 ２ 酸素極 ３ 燃料極 ４ 流路形成部材 ６ａ 突出部 ６ｍ，７ｍ 凹溝 １０，１１ 隔壁部材 ２１ 接続部分 ２１ａ，２５ａ 凹部 ２２ 連結部分 ｆ 燃料ガス流路 ｓ 酸素含有ガス流路 ｘ セル内流路 ｙ セル間流路 Ｃ セル Ｄ１ 連続溝 Ｆｉ，Ｆｏ，Ｓｉ，Ｓｏ ガス通路 Ｇ 間隔保持部材 Ｍｆ，Ｍｓ ガス通路形成部材 Ｐ 当て付け部材 Ｗ 枠形成部材

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一方の面に酸素極を備え且つ他方の面に
   燃料極を備えた電解質層と、前記酸素極に臨む側又は前
   記燃料極に臨む側のいずれか一方にセル内流路を形成す
   べく配置される流路形成部材とから矩形板状の燃料電池
   のセルが構成され、 そのセルは、前記流路形成部材によって、前記セルにお
   ける一方の向かい合う一対の端面が、前記セル内流路が
   開いた開口端面となり、他方の向かい合う一対の端面
   が、前記セル内流路が閉じた閉塞端面となるように構成
   され、 前記セルの複数が、隣接セル間にセル間流路を形成すべ
   く、隣接セル間において前記一対の開口端面側に各別に
   設けられる一対の間隔保持部材にて間隔を隔てられた状
   態で、積層状態に並置され、 前記セル間流路が、前記一対の開口端面側において前記
   一対の間隔保持部材にて閉じられ、且つ、前記一対の閉
   塞端面側において開けられるように構成され、 前記セル内流路夫々又は前記セル間流路夫々に連通する
   ガス通路が設けられた燃料電池であって、 前記間隔保持部材は、前記セル積層方向視において、前
   記セルにおける一対の閉塞端面夫々の外方側に矩形状に
   突出する突出部を備え、且つ、セル積層方向における厚
   さが均一な板状に形成され、 前記セル積層方向視における形状が矩形状で、且つ、前
   記セルの厚さと同一又は略同一の厚さを有した一対の当
   て付け部材夫々が、前記一対の突出部夫々に重ねられ、
   且つ、一端面が前記閉塞端面に当て付けられる状態で設
   けられ、 前記ガス通路を形成するガス通路形成部材が、前記間隔
   保持部材の前記突出部及び前記当て付け部材に連なる状
   態で設けられている燃料電池。
2. 【請求項２】 前記セル積層方向に積層状態となる複数
   の前記突出部夫々及び前記当て付け部材夫々に、前記セ
   ル積層方向にわたって一連に連なる連続溝を形成すべ
   く、凹溝が備えられ、 前記ガス通路形成部材が、前記連続溝の全長にわたる長
   さを有し、且つ、端縁部を前記連続溝に嵌め込んだ状態
   で設けられる隔壁部材にて構成されている請求項１記載
   の燃料電池。
3. 【請求項３】 前記ガス通路形成部材は、夫々の両端部
   が、前記閉塞端面の両端側又は前記開口端面の両端側の
   前記突出部及び前記当て付け部材に連なる状態で、前記
   セル積層方向に積層状態に並置され、且つ、前記セル積
   層方向における厚さが前記突出部及び前記当て付け部材
   夫々の厚さを加えた厚さと同一又は略同一の厚さを有す
   る複数の枠形成部材にて構成されている請求項１記載の
   燃料電池。
4. 【請求項４】 前記枠形成部材の端部に、前記突出部が
   嵌め込まれる凹部が形成され、 前記枠形成部材における前記凹部が形成された部分に対
   応する薄肉部分を前記当て付け部材として機能させるこ
   とにより、前記当て付け部材と前記枠形成部材とが一体
   的に形成されている請求項３記載の燃料電池。
5. 【請求項５】 前記枠形成部材が、前記突出部及び前記
   当て付け部材に連なる一対の接続部分と、それら一対の
   接続部分を連結する連結部分とを分離状態で備える状態
   で構成されている請求項３又は４記載の燃料電池。
6. 【請求項６】 前記流路形成部材が前記酸素極に臨む側
   に付設されて、前記セル内流路を酸素含有ガス流路とし
   て、前記セル間流路を燃料ガス流路として夫々機能させ
   るように構成され、 前記枠形成部材が、前記閉塞端面の両端側の前記突出部
   及び前記当て付け部材に連なる状態で設けられることに
   より、前記ガス通路が前記燃料ガス流路夫々に連通する
   ように形成される請求項３〜５のいずれか１項に記載の
   燃料電池。