JP6393849B1 - Manifold and cell stack equipment - Google Patents

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Abstract

【課題】燃料電池セルを安定的に支持できるマニホールドを提供する。燃料電池セルとマニホールドとを接合する接合材におけるクラックを抑制できるセルスタック装置を提供する。
【解決手段】本発明のマニホールド（１００）は、台座（Ｂ）に配置され、燃料電池セル（２００）に反応ガスを供給するためのマニホールドであって、底壁（１１０）と、この底壁（１１０）から上方に延びる側壁（１２０）と、この側壁（１２０）の上端部を塞ぎ、燃料電池セル（２００）が接合される上壁（１３０）と、底壁（１１０）に取り付けられるとともに、台座（Ｂ）に接する複数の突起部（１５０）と、を備えている。突起部（１５０）は、底壁（１１０）を構成する材料と異なる材料で構成されている。
【選択図】図３A manifold capable of stably supporting a fuel cell is provided. Provided is a cell stack device capable of suppressing cracks in a bonding material for bonding a fuel cell and a manifold.
A manifold (100) of the present invention is a manifold for supplying a reaction gas to a fuel cell (200) disposed on a pedestal (B), comprising a bottom wall (110) and the bottom wall. A side wall (120) extending upward from (110), an upper end portion of the side wall (120), an upper wall (130) to which the fuel cell (200) is joined, and a bottom wall (110) are attached. And a plurality of protrusions (150) in contact with the base (B). The protrusion (150) is made of a material different from that of the bottom wall (110).
[Selection] Figure 3

Description

本発明は、マニホールド及びセルスタック装置に関する。   The present invention relates to a manifold and a cell stack apparatus.

従来、マニホールドと、このマニホールドから上方に延びる複数の燃料電池セルとを備えるセルスタック装置が知られている。このようなセルスタック装置として、例えば、国際公開第２０１６／１５８６８４号（特許文献１）が挙げられる。   Conventionally, a cell stack device including a manifold and a plurality of fuel cells extending upward from the manifold is known. An example of such a cell stack apparatus is International Publication No. 2016/158684 (Patent Document 1).

特許文献１のセルスタック装置は、内側においてシール材によって燃料電池セルの一端を固定している枠体と、この枠体の一端部に接合されており、かつ枠体より剛性が低い板状体とを有するマニホールドを備えることが開示されている。   The cell stack device of Patent Document 1 includes a frame body in which one end of a fuel cell is fixed by a sealing material on the inside, and a plate-like body that is joined to one end portion of the frame body and has a lower rigidity than the frame body Is disclosed.

国際公開第２０１６／１５８６８４号International Publication No. 2016/158684

しかしながら、上記特許文献１のセルスタック装置を台座に載置し、動作させると、燃料電池セルの発熱により燃料電池セルに近い側のマニホールドの上壁は高温となる。一方で、台座は燃料電池セルよりも低温となるため、台座に直接接している底壁から台座への熱の伝熱が起こる。すなわち、マニホールドは、底壁からの熱損失があり低温化してしまう。そのため、燃料電池セルとマニホールドの間には温度差が生じ、両者の接合材となるシール材には熱応力が発生し、シール材にクラックが発生する場合がある。シール材にクラックが発生すると、クラックがマニホールドの内部空間とマニホールドの外部空間とを繋ぐ通路となり、内部空間に導入された燃料ガスが、内部空間から外部空間へと漏れ出してしまうおそれがある。   However, when the cell stack device of Patent Document 1 is placed on a pedestal and operated, the upper wall of the manifold near the fuel cell becomes hot due to heat generated by the fuel cell. On the other hand, since the pedestal has a lower temperature than the fuel cell, heat transfer from the bottom wall directly in contact with the pedestal to the pedestal occurs. That is, the manifold has a heat loss from the bottom wall and is lowered in temperature. For this reason, a temperature difference is generated between the fuel cell and the manifold, a thermal stress is generated in the sealing material serving as a bonding material between them, and a crack may be generated in the sealing material. When a crack occurs in the sealing material, the crack serves as a passage connecting the internal space of the manifold and the external space of the manifold, and fuel gas introduced into the internal space may leak from the internal space to the external space.

そこで、本発明は、セルスタック装置に用いたときに接合材から反応ガスが漏れ出すことを抑制することができるマニホールドを提供することを一の課題とする。また、本発明は、燃料電池セルとマニホールドとを接合する接合材から反応ガスが漏れ出すことを抑制することができるセルスタック装置を提供することを他の課題とする。   Then, this invention makes it one subject to provide the manifold which can suppress that a reactive gas leaks from a joining material, when it uses for a cell stack apparatus. Another object of the present invention is to provide a cell stack device capable of suppressing leakage of a reaction gas from a bonding material for bonding a fuel cell and a manifold.

本発明のマニホールドは、台座に配置され、燃料電池セルに反応ガスを供給するためのマニホールドであって、底壁と、この底壁から上方に延びる側壁と、この側壁の上端部を塞ぎ、かつ燃料電池セルが接合される上壁と、底壁に取り付けられ、かつ台座に接する複数の突起部と、を備え、突起部は、底壁を構成する材料と異なる材料で構成されている。   The manifold of the present invention is a manifold that is disposed on a pedestal and supplies reaction gas to a fuel cell, and covers a bottom wall, a side wall extending upward from the bottom wall, and an upper end portion of the side wall, and An upper wall to which the fuel cell is joined and a plurality of protrusions attached to the bottom wall and in contact with the pedestal are provided, and the protrusions are made of a material different from the material constituting the bottom wall.

本発明によれば、接合材を用いてマニホールドの上壁に燃料電池セルが接合されたセルスタック装置の動作時において、燃料電池セルがマニホールドよりも高温になる場合に、底壁から台座に高温の熱を伝達する経路は、複数の突起部になる。複数の突起部と台座とが接触しているため、マニホールドと台座との接触面積を低減できる。このため、マニホールドから台座への熱損失を抑制できる。また、突起部及び底壁を構成する材料は異なるので、底壁に取り付ける突起部の自由度が高い。このため、仕様に応じて、マニホールドから台座への熱損失を効果的に抑制できる位置に突起部を設けることができる。したがって、マニホールドの温度低下を効果的に抑制できるため、燃料電池セルを接合する接合材に加えられる応力を抑制できる。よって、接合材におけるクラックを抑制できるので、セルスタック装置に用いたときに接合材から反応ガスが漏れ出すことを抑制することができる。   According to the present invention, when the fuel cell is heated to a temperature higher than that of the manifold during operation of the cell stack device in which the fuel cell is bonded to the upper wall of the manifold using the bonding material, the temperature increases from the bottom wall to the pedestal. The path for transferring the heat is a plurality of protrusions. Since the plurality of protrusions and the pedestal are in contact, the contact area between the manifold and the pedestal can be reduced. For this reason, the heat loss from a manifold to a base can be suppressed. Moreover, since the material which comprises a projection part and a bottom wall differs, the freedom degree of the projection part attached to a bottom wall is high. For this reason, according to a specification, a protrusion part can be provided in the position which can suppress effectively the heat loss from a manifold to a base. Therefore, since the temperature drop of the manifold can be effectively suppressed, the stress applied to the bonding material for bonding the fuel cells can be suppressed. Therefore, since cracks in the bonding material can be suppressed, leakage of the reaction gas from the bonding material when used in the cell stack device can be suppressed.

本発明のマニホールドにおいて好ましくは、底壁において台座と対向する面の表面粗さＲｚは、０．０１ｚ以上である。   In the manifold of the present invention, the surface roughness Rz of the surface facing the pedestal on the bottom wall is preferably 0.01 z or more.

この場合、底壁と台座との接触面積をより低減できるので、マニホールドの温度低下をより抑制できる。このため、燃料電池セルを接合する接合材に加えられる応力をより抑制でき、接合材におけるクラックをより抑制できる。   In this case, since the contact area between the bottom wall and the pedestal can be further reduced, the temperature drop of the manifold can be further suppressed. For this reason, the stress added to the joining material which joins a fuel cell can be suppressed more, and the crack in a joining material can be suppressed more.

本発明のマニホールドにおいて、底壁の下面の面積に対して、突起部と台座とが接触する面積の比（接触する面積／下面の面積）は、１５％以下、より好ましくは１０％以下である。   In the manifold of the present invention, the ratio of the area where the protrusion and the pedestal are in contact with the area of the lower surface of the bottom wall (the area of contact / the area of the lower surface) is 15% or less, more preferably 10% or less. .

この場合、底壁と台座との接触面積が小さいので、マニホールドの温度低下をより抑制できる。このため、燃料電池セルを接合する接合材に加えられる応力をより抑制でき、接合材におけるクラックをより抑制できる。   In this case, since the contact area between the bottom wall and the pedestal is small, the temperature drop of the manifold can be further suppressed. For this reason, the stress added to the joining material which joins a fuel cell can be suppressed more, and the crack in a joining material can be suppressed more.

本発明のマニホールドにおいて好ましくは、突起部は、無機材料で構成される。   In the manifold of the present invention, preferably, the protrusion is made of an inorganic material.

マニホールドを備えるセルスタック装置は高温で作動するとともに、突起部にはセルスタック装置全体の荷重がかかるが、無機材料では金属材料と比較して高温クリープ現象に対する耐性が高い。したがって、突起部の材料として、無機材料で構成されることが好ましい。   A cell stack apparatus including a manifold operates at a high temperature and a load of the entire cell stack apparatus is applied to the protrusions. However, an inorganic material is more resistant to a high temperature creep phenomenon than a metal material. Therefore, it is preferable that the material of the protrusion is made of an inorganic material.

本発明のマニホールドにおいて好ましくは、突起部は、底壁を構成する材料の熱伝導率よりも小さい熱伝導率を有する材料で構成されている。   Preferably, in the manifold of the present invention, the protrusion is made of a material having a thermal conductivity smaller than that of the material constituting the bottom wall.

これにより、台座と接触する突起部は、底壁よりも熱伝導率が小さいので、マニホールドから台座への熱損失をより抑制できる。このため、マニホールドの温度の低下をより抑制できるので、燃料電池セルを接合する接合材におけるクラックをより抑制できる。   Thereby, since the protrusion part which contacts a base has a thermal conductivity smaller than a bottom wall, the heat loss from a manifold to a base can be suppressed more. For this reason, since the fall of the temperature of a manifold can be suppressed more, the crack in the joining material which joins a fuel cell can be suppressed more.

本発明のマニホールドにおいて、突起部を構成する材料の熱伝導率は、好ましくは４０Ｗ／ｍ・Ｋ以下、より好ましくは２０Ｗ／ｍ・Ｋ以下である。   In the manifold of the present invention, the thermal conductivity of the material constituting the protrusion is preferably 40 W / m · K or less, more preferably 20 W / m · K or less.

この場合、マニホールドから台座への熱伝導によるマニホールドの温度低下をより抑制できる。このため、燃料電池セルをより安定的に支持できる。   In this case, the temperature drop of the manifold due to heat conduction from the manifold to the pedestal can be further suppressed. For this reason, a fuel cell can be supported more stably.

本発明のマニホールドにおいて好ましくは、突起部は、鉱物またはセラミックスで構成される。   In the manifold of the present invention, preferably, the protrusion is made of mineral or ceramic.

鉱物またはセラミックスで構成される突起部は、底壁に容易に取り付けることができる。   The protrusions made of mineral or ceramic can be easily attached to the bottom wall.

本発明のマニホールドにおいて好ましくは、底壁の下面に形成された第１のコーティング膜をさらに備え、突起部は、コーティング膜を介して底壁に取り付けられている。   Preferably, the manifold of the present invention further includes a first coating film formed on the lower surface of the bottom wall, and the protrusion is attached to the bottom wall via the coating film.

コーティング膜により、突起部を底壁に容易に取り付けることができる。なお、突起部とコーティング膜とは同じ材料で形成してもよく、コーティング膜の一部を突起状に形成してもよい。   The protrusion can be easily attached to the bottom wall by the coating film. Note that the protrusion and the coating film may be formed of the same material, or a part of the coating film may be formed in a protrusion shape.

本発明のマニホールドにおいて好ましくは、上壁は、クロムを含む材料で構成され、上壁の表面全体に形成されたコーティング膜をさらに備える。   In the manifold of the present invention, the upper wall is preferably made of a material containing chromium, and further includes a coating film formed on the entire surface of the upper wall.

コーティング膜により、上壁を構成するクロムが揮発することを防止できる。   The coating film can prevent the chromium constituting the upper wall from volatilizing.

本発明のマニホールドにおいて好ましくは、上方または下方が開口する箱状のマニホールド本体と、開口を塞ぐ板状部材と、を備え、マニホールド本体は、複数の平板部と、平板部を連結する角部と、を有し、角部の厚さは、平板部の厚さよりも小さい。   Preferably, the manifold of the present invention includes a box-shaped manifold body that opens upward or downward, and a plate-like member that closes the opening, and the manifold body includes a plurality of flat plate portions and corner portions that connect the flat plate portions. , And the thickness of the corner portion is smaller than the thickness of the flat plate portion.

箱状のマニホールド本体において平板部の厚さよりも角部の厚さが小さい。このため、セルスタック装置の動作時に、高温になり温度分布が生じると、角部が優先的に変形する。角部が歪みを吸収できるので、燃料電池セルとマニホールドとの接合領域の変形を抑制できる。したがって、マニホールドと燃料電池セルとを接合する接合材に、マニホールドの変形に起因したクラックを抑制することができる。   In the box-shaped manifold body, the thickness of the corner portion is smaller than the thickness of the flat plate portion. For this reason, when the cell stack apparatus operates and the temperature becomes high and a temperature distribution occurs, the corner portion is preferentially deformed. Since the corners can absorb the distortion, deformation of the joining region between the fuel cell and the manifold can be suppressed. Therefore, cracks due to the deformation of the manifold can be suppressed in the bonding material for bonding the manifold and the fuel battery cell.

本発明のセルスタック装置は、上記いずれかのマニホールドと、このマニホールドから反応ガスが供給される燃料電池セルと、マニホールドと燃料電池セルとを接合する接合材と、を備える。   The cell stack device of the present invention includes any one of the above manifolds, a fuel battery cell to which a reaction gas is supplied from the manifold, and a joining material that joins the manifold and the fuel battery cell.

本発明のセルスタック装置によれば、台座との接触面積を低減するとともに、設計上の自由度が高い突起部を含むマニホールドを備えている。このため、セルスタック装置の動作時において、燃料電池セルがマニホールドよりも高温になっても、マニホールドから台座への熱損失を低減できるため、燃料電池セルとマニホールドとの温度差を低減できる。したがって、燃料電池セルとマニホールドとを接合する接合材に加えられる応力を抑制できる。よって、接合材におけるクラックを抑制できるので、燃料電池セルとマニホールドとを接合する接合材から反応ガスが漏れ出すことを抑制することができる。   According to the cell stack device of the present invention, the manifold includes a protrusion that reduces the contact area with the base and has a high degree of freedom in design. For this reason, even when the fuel cell becomes higher than the manifold during the operation of the cell stack apparatus, the heat loss from the manifold to the pedestal can be reduced, so that the temperature difference between the fuel cell and the manifold can be reduced. Therefore, the stress applied to the bonding material for bonding the fuel battery cell and the manifold can be suppressed. Therefore, since cracks in the bonding material can be suppressed, leakage of the reaction gas from the bonding material for bonding the fuel cell and the manifold can be suppressed.

以上説明したように、本発明は、セルスタック装置に用いたときに接合材から反応ガスが漏れ出すことを抑制することができるマニホールドを提供することができる。また、本発明は、燃料電池セルとマニホールドとを接合する接合材から反応ガスが漏れ出すことを抑制できるセルスタック装置を提供することができる。   As described above, the present invention can provide a manifold capable of suppressing leakage of reaction gas from the bonding material when used in a cell stack device. Moreover, this invention can provide the cell stack apparatus which can suppress that a reactive gas leaks out from the joining material which joins a fuel cell and a manifold.

実施の形態１のセルスタック装置を示す斜視図である。1 is a perspective view showing a cell stack device of Embodiment 1. FIG. 実施の形態１のセルスタック装置を示す断面図である。1 is a cross-sectional view showing a cell stack device according to a first embodiment. 実施の形態１のセルスタック装置を示す断面図である。1 is a cross-sectional view showing a cell stack device according to a first embodiment. 実施の形態１のマニホールドを構成する上壁を示す平面図である。FIG. 3 is a plan view showing an upper wall constituting the manifold of the first embodiment. 実施の形態１の燃料電池セルを示す斜視図である。1 is a perspective view showing a fuel battery cell according to Embodiment 1. FIG. 実施の形態１の燃料電池セルを示す断面図である。1 is a cross-sectional view showing a fuel battery cell according to Embodiment 1. FIG. 実施の形態１のセルスタック装置を示す拡大断面図である。FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view showing the cell stack device of the first embodiment. 実施の形態１のセルスタック装置の製造方法を示す断面図である。5 is a cross-sectional view showing the method for manufacturing the cell stack device of the first embodiment. FIG. 実施の形態１のセルスタック装置の製造方法を示す断面図である。5 is a cross-sectional view showing the method for manufacturing the cell stack device of the first embodiment. FIG. 実施の形態２のセルスタック装置を示す断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view showing a cell stack device according to a second embodiment. 実施の形態２のセルスタック装置を示す断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view showing a cell stack device according to a second embodiment. 実施の形態３のセルスタック装置を示す断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view showing a cell stack device according to a third embodiment. 比較例のセルスタック装置を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the cell stack apparatus of a comparative example. 変形例３のセルスタック装置を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the cell stack apparatus of the modification 3. 変形例４のセルスタック装置を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the cell stack apparatus of the modification 4.

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照符号を付しその説明は繰り返さない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and description thereof will not be repeated.

（実施の形態１）
図１〜図７を参照して、本発明の一実施の形態であるセルスタック装置及びマニホールドについて説明する。セルスタック装置及びマニホールドは、固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ：Ｓｏｌｉｄ Ｏｘｉｄｅ Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ）に用いられる。各図におけるｘ軸方向、ｙ軸方向、及びｚ軸方向のそれぞれは、各燃料電池セル及び支持基板の長手方向、短手方向（幅方向）、及び厚さ方向に対応する。 (Embodiment 1)
With reference to FIGS. 1-7, the cell stack apparatus and the manifold which are one embodiment of this invention are demonstrated. The cell stack device and the manifold are used for a solid oxide fuel cell (SOFC). Each of the x-axis direction, the y-axis direction, and the z-axis direction in each figure corresponds to the longitudinal direction, the lateral direction (width direction), and the thickness direction of each fuel cell and the support substrate.

［セルスタック装置］
図１〜図３に示すように、セルスタック装置１は、マニホールド１００と、複数の燃料電池セル２００と、第１接合材３とを備えている。各燃料電池セル２００は、マニホールド１００によって支持されている。第１接合材３は、マニホールド１００と、各燃料電池セル２００とを接合する。 [Cell stack equipment]
As shown in FIGS. 1 to 3, the cell stack device 1 includes a manifold 100, a plurality of fuel cells 200, and a first bonding material 3. Each fuel cell 200 is supported by the manifold 100. The first bonding material 3 joins the manifold 100 and each fuel cell 200.

図３に示すように、セルスタック装置１及びマニホールド１００は、台座Ｂに配置される。台座Ｂは、セルスタック装置１及びマニホールド１００を下方から支持する。   As shown in FIG. 3, the cell stack device 1 and the manifold 100 are arranged on the base B. The base B supports the cell stack device 1 and the manifold 100 from below.

［マニホールド］
図１〜図３に示すように、マニホールド１００は、燃料電池セル２００に反応ガスを供給する。マニホールド１００は、中空状であり、内部空間を有している。図１に示すように、マニホールド１００の内部空間には、導入配管１０１を介して燃料ガスなどのガスが供給される。図２に示すように、マニホールド１００は、この内部空間と外部とを連通する複数の挿入孔１３１を有している。 [Manifold]
As shown in FIGS. 1 to 3, the manifold 100 supplies a reaction gas to the fuel cell 200. The manifold 100 is hollow and has an internal space. As shown in FIG. 1, a gas such as fuel gas is supplied to the internal space of the manifold 100 through an introduction pipe 101. As shown in FIG. 2, the manifold 100 has a plurality of insertion holes 131 that allow the internal space to communicate with the outside.

マニホールド１００は、実質的に直方体状である。マニホールド１００は、図３に示すように、上方が開口する箱状のマニホールド本体と、開口を塞ぐ板状部材とを備えている。詳細には、マニホールド本体は、底壁１１０と、側壁１２０と、第１フランジ部１４０と、突起部１５０とを備えている。マニホールド本体の開口を塞ぐ板状部材は、上壁１３０である。   The manifold 100 has a substantially rectangular parallelepiped shape. As shown in FIG. 3, the manifold 100 includes a box-shaped manifold body that opens upward, and a plate-like member that closes the opening. Specifically, the manifold body includes a bottom wall 110, a side wall 120, a first flange portion 140, and a protrusion 150. A plate-like member that closes the opening of the manifold body is the upper wall 130.

底壁１１０、側壁１２０、及び第１フランジ部１４０は、一体成形されている。一体成形された底壁１１０、側壁１２０及び第１フランジ部１４０と、上壁１３０とは、互いに別部材であり、接合されている。   The bottom wall 110, the side wall 120, and the first flange portion 140 are integrally formed. The integrally formed bottom wall 110, side wall 120, first flange portion 140, and upper wall 130 are separate members and are joined to each other.

底壁１１０、側壁１２０、上壁１３０、及び第１フランジ部１４０は、例えば、耐熱性を有するような金属で構成されている。このような金属は、例えばクロム及び鉄を含む金属であり、具体的にはステンレス鋼などである。   The bottom wall 110, the side wall 120, the top wall 130, and the first flange portion 140 are made of, for example, a metal having heat resistance. Such a metal is, for example, a metal containing chromium and iron, specifically stainless steel.

底壁１１０は、台座Ｂに当接する。底壁１１０は、平面視（ｘ軸方向視）が矩形状である。底壁１１０は、平面視において、長手方向（ｚ軸方向）と幅方向（ｙ軸方向）を有している。   The bottom wall 110 abuts on the base B. The bottom wall 110 has a rectangular shape in plan view (viewed in the x-axis direction). The bottom wall 110 has a longitudinal direction (z-axis direction) and a width direction (y-axis direction) in plan view.

底壁１１０は、上面１１１と、下面１１２とを有している。上面１１１は、鉛直方向上側の面であり、上壁１３０と対向する。下面１１２は、鉛直方向下側の面であり、台座Ｂと対向する。上面１１１及び下面１１２は、平坦な面である。   The bottom wall 110 has an upper surface 111 and a lower surface 112. The upper surface 111 is a surface on the upper side in the vertical direction and faces the upper wall 130. The lower surface 112 is a lower surface in the vertical direction and faces the base B. The upper surface 111 and the lower surface 112 are flat surfaces.

側壁１２０は、底壁１１０から上方に延びる。側壁１２０は、図１に示すように、一対の第１側壁１２１と、一対の第２側壁１２２とを有している。   The side wall 120 extends upward from the bottom wall 110. As shown in FIG. 1, the side wall 120 has a pair of first side walls 121 and a pair of second side walls 122.

一対の第１側壁１２１は、底壁１１０の対向する一対の縁部のそれぞれから上方に延びている。詳細には、各第１側壁１２１は、底壁１１０の縁部のうち、長手方向（ｚ軸方向）に延びる一対の縁部から上方に延びている。第１側壁１２１は、マニホールド１００の長手方向（ｚ軸方向）に延びている。すなわち、複数の燃料電池セル２００の並ぶ方向に延びている。一対の第１側壁１２１は、マニホールド１００の幅方向（ｙ軸方向）において、互いに対向している。   The pair of first side walls 121 extends upward from each of the pair of opposed edges of the bottom wall 110. Specifically, each first side wall 121 extends upward from a pair of edges extending in the longitudinal direction (z-axis direction) among the edges of the bottom wall 110. The first side wall 121 extends in the longitudinal direction (z-axis direction) of the manifold 100. That is, it extends in the direction in which the plurality of fuel cells 200 are arranged. The pair of first side walls 121 oppose each other in the width direction (y-axis direction) of the manifold 100.

一対の第２側壁１２２は、底壁１１０の残りの対向する縁部から上方に延びている。詳細には、各第２側壁１２２は、底壁１１０の縁部のうち、幅方向（ｙ軸方向）に延びる一対の縁部から上方に延びている。また、各第２側壁１２２は、マニホールド１００の幅方向（ｙ軸方向）に延びている。すなわち、各第２側壁１２２は、燃料電池セル２００の幅方向に延びている。各第２側壁１２２は、マニホールド１００の長手方向（ｚ軸方向）において、互いに対向している。一対の第２側壁１２２のうち、一方の第２側壁１２２に導入配管１０１が接続されている。このため、一方の第２側壁１２２は、導入配管１０１が接続されるための貫通孔を有している。   The pair of second side walls 122 extends upward from the remaining opposing edges of the bottom wall 110. Specifically, each second side wall 122 extends upward from a pair of edges extending in the width direction (y-axis direction) among the edges of the bottom wall 110. Each second side wall 122 extends in the width direction (y-axis direction) of the manifold 100. That is, each second side wall 122 extends in the width direction of the fuel cell 200. The second side walls 122 oppose each other in the longitudinal direction (z-axis direction) of the manifold 100. The introduction pipe 101 is connected to one second side wall 122 of the pair of second side walls 122. For this reason, one second side wall 122 has a through-hole for connecting the introduction pipe 101.

第１フランジ部１４０は、側壁１２０の上端部から外方に延びている。詳細には、第１フランジ部１４０は、各第１側壁１２１及び各第２側壁１２２の上端から外方に延びている。第１フランジ部１４０は、環状である。   The first flange portion 140 extends outward from the upper end portion of the side wall 120. Specifically, the first flange portion 140 extends outward from the upper ends of the first side walls 121 and the second side walls 122. The first flange portion 140 is annular.

第１側壁１２１と第２側壁１２２との第１境界部１０２は、Ｒ形状である。具体的には、第１側壁１２１と、第２側壁１２２との第１境界部１０２の内側面及び外側面は、Ｒ形状である。この第１境界部１０２の内側面及び外側面の曲率半径は、例えば３〜３０ｍｍである。４つの第１境界部１０２は、マニホールド１００の高さ方向に延びる。   The first boundary portion 102 between the first side wall 121 and the second side wall 122 has an R shape. Specifically, the inner side surface and the outer side surface of the first boundary portion 102 between the first side wall 121 and the second side wall 122 are R-shaped. The curvature radius of the inner surface and the outer surface of the first boundary portion 102 is, for example, 3 to 30 mm. The four first boundary portions 102 extend in the height direction of the manifold 100.

図３に示すように、底壁１１０と側壁１２０との第２境界部１０３は、Ｒ形状である。具体的には、底壁１１０と、第１側壁１２１及び第２側壁１２２との第２境界部１０３の内側面及び外側面は、Ｒ形状である。この第２境界部１０３の内側面及び外側面の曲率半径は、例えば２〜２０ｍｍである。第２境界部１０３は、環状である。   As shown in FIG. 3, the second boundary portion 103 between the bottom wall 110 and the side wall 120 has an R shape. Specifically, the inner side surface and the outer side surface of the second boundary portion 103 between the bottom wall 110 and the first side wall 121 and the second side wall 122 have an R shape. The curvature radius of the inner side surface and the outer side surface of the second boundary portion 103 is, for example, 2 to 20 mm. The second boundary portion 103 is annular.

側壁１２０と第１フランジ部１４０との第３境界部１０４は、Ｒ形状である。具体的には、第１側壁１２１及び第２側壁１２２と、第１フランジ部１４０との第３境界部１０４の内側面及び外側面は、Ｒ形状である。この第３境界部１０４の内側面及び外側面の曲率半径は、例えば１〜１０ｍｍである。第３境界部１０４は、環状である。   The third boundary portion 104 between the side wall 120 and the first flange portion 140 has an R shape. Specifically, the inner side surface and the outer side surface of the third boundary portion 104 between the first side wall 121 and the second side wall 122 and the first flange portion 140 have an R shape. The curvature radius of the inner side surface and the outer side surface of the third boundary portion 104 is, for example, 1 to 10 mm. The third boundary portion 104 is annular.

なお、本明細書における「Ｒ形状」とは、円弧状に湾曲している形状である。また、第１〜第３境界部１０２〜１０４の内側面とは、マニホールド１００の内部空間を臨む面である。第１〜第３境界部１０２〜１０４の外側面とは、マニホールド１００の外側を臨む面である。   In addition, the “R shape” in the present specification is a shape curved in an arc shape. Further, the inner side surfaces of the first to third boundary portions 102 to 104 are surfaces that face the internal space of the manifold 100. The outer surfaces of the first to third boundary portions 102 to 104 are surfaces that face the outside of the manifold 100.

上壁１３０は、側壁１２０の上端部を塞ぐように構成されている。具体的には、上壁１３０は、側壁１２０の上面を閉じる。上壁１３０の外周縁部は、第１フランジ部１４０上に配置されており、第１フランジ部１４０に接合されている。上壁１３０は、例えば、接合材、溶接などによって、第１フランジ部１４０に接合されている。   The upper wall 130 is configured to close the upper end portion of the side wall 120. Specifically, the upper wall 130 closes the upper surface of the side wall 120. An outer peripheral edge portion of the upper wall 130 is disposed on the first flange portion 140 and joined to the first flange portion 140. The upper wall 130 is joined to the first flange portion 140 by, for example, a joining material or welding.

上壁１３０には、燃料電池セル２００が接合される。本実施の形態では、図４に示すように、上壁１３０は、複数の挿入孔１３１を有している。各挿入孔１３１には、各燃料電池セル２００の下端部が挿入される。各挿入孔１３１は、マニホールド１００の幅方向（ｙ軸方向）に延びている。また、各挿入孔１３１は、マニホールド１００の長手方向において、互いに間隔をあけて配置されている。   The fuel cell 200 is joined to the upper wall 130. In the present embodiment, as shown in FIG. 4, the upper wall 130 has a plurality of insertion holes 131. The lower end of each fuel cell 200 is inserted into each insertion hole 131. Each insertion hole 131 extends in the width direction (y-axis direction) of the manifold 100. Further, the insertion holes 131 are arranged at intervals in the longitudinal direction of the manifold 100.

図３に示すように、マニホールド１００の内部空間の高さ方向（ｘ軸方向）において、第３境界部１０４と上壁１３０との間に隙間部が形成されている。すなわち、上壁１３０の下面と第１フランジ部１４０の上面とは接触している一方、上壁１３０の下面と第３境界部１０４の内側面とは接触していない。隙間部は、全周に亘って形成されている。   As shown in FIG. 3, a gap portion is formed between the third boundary portion 104 and the upper wall 130 in the height direction (x-axis direction) of the internal space of the manifold 100. That is, the lower surface of the upper wall 130 and the upper surface of the first flange portion 140 are in contact with each other, while the lower surface of the upper wall 130 and the inner surface of the third boundary portion 104 are not in contact with each other. The gap is formed over the entire circumference.

突起部１５０は、底壁１１０に複数取り付けられている。詳細には、複数の突起部１５０は、底壁１１０の下面１１２に取り付けられている。このため、図３に示すように、台座Ｂにマニホールド１００を配置すると、複数の突起部１５０が台座Ｂに接する。複数の突起部１５０は、底壁１１０の下面１１２に、偏析せずに、分散している。このため、マニホールド１００は、安定して台座Ｂに配置される。   A plurality of protrusions 150 are attached to the bottom wall 110. Specifically, the plurality of protrusions 150 are attached to the lower surface 112 of the bottom wall 110. For this reason, as shown in FIG. 3, when the manifold 100 is disposed on the base B, the plurality of protrusions 150 are in contact with the base B. The plurality of protrusions 150 are dispersed on the lower surface 112 of the bottom wall 110 without being segregated. For this reason, the manifold 100 is stably arranged on the base B.

複数の突起部１５０の少なくとも１つは、中央部に取り付けられている。つまり、複数の突起部１５０は、周縁部または角部のみに取り付けられているのではない。   At least one of the plurality of protrusions 150 is attached to the central portion. That is, the plurality of protrusions 150 are not attached only to the peripheral edge or the corner.

詳細には、突起部１５０は、底壁１１０の下面１１２を長手方向（ｚ軸方向）に３等分したときに、３つの領域のそれぞれに、少なくとも１つの突起部１５０が取り付けられている。また、突起部１５０は、下面１１２を幅方向（ｙ軸方向）に３等分したときに、３つの領域のそれぞれに、少なくとも１つの突起部１５０が取り付けられている。   Specifically, the protrusion 150 is provided with at least one protrusion 150 attached to each of the three regions when the lower surface 112 of the bottom wall 110 is equally divided into three in the longitudinal direction (z-axis direction). Further, the protrusion 150 has at least one protrusion 150 attached to each of the three regions when the lower surface 112 is equally divided into three in the width direction (y-axis direction).

また、突起部１５０の個数は複数であれば限定されないが、５個以上であることが好ましく、１０個以上であることがより好ましい。   Further, the number of protrusions 150 is not limited as long as it is plural, but is preferably 5 or more, more preferably 10 or more.

突起部１５０を構成する材料は、底壁１１０を構成する材料と異なる材料で構成されていれば特に限定されないが、金属を除く材料で構成されていることが好ましく、無機材料で構成されていることがより好ましい。無機材料としては、セラミックスであることが好ましい。ＳＯＦＣは高温で作動するが、金属材料は高温環境下で一定応力を連続的に与えられると高温クリープ変形が発生し、形状が変わってしまう恐れがある。マニホールド１００の底壁１１０に取り付けられて台座に接する突起部１５０には、セルスタック装置１全体の荷重がかかるため、高温クリープ変形が懸念される。一方、無機材料では金属材料と比較して高温クリープ現象に対する耐性が高いため、台座と接する突起部１５０として無機材料を用いることが好ましい。   The material constituting the protrusion 150 is not particularly limited as long as it is made of a material different from the material constituting the bottom wall 110, but is preferably made of a material excluding metal, and is made of an inorganic material. It is more preferable. The inorganic material is preferably ceramic. The SOFC operates at a high temperature. However, when a constant stress is continuously applied to a metal material in a high temperature environment, high temperature creep deformation may occur and the shape may change. The protrusion 150 attached to the bottom wall 110 of the manifold 100 and in contact with the pedestal is subjected to a load of the entire cell stack device 1, so there is a concern about high-temperature creep deformation. On the other hand, since an inorganic material has higher resistance to a high temperature creep phenomenon than a metal material, it is preferable to use an inorganic material as the protrusion 150 in contact with the pedestal.

また、突起部１５０は、底壁１１０を構成する材料の熱伝導率よりも小さい熱伝導率を有する材料で構成されていることが好ましい。このような材料として、例えば、鉱物、セラミックス、ガラス、または繊維が挙げられる。鉱物としては、例えば、マイカ（雲母）、バーミキュライト、石英などが挙げられる。セラミックスとしては、例えば、アルミナ、ジルコニア、シリカ、酸化鉄、酸化クロムなどが挙げられる。ガラスとしては、例えば、結晶化ガラスなどが挙げられる。結晶化ガラスとしては、例えば、ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３系、ＳｉＯ２−ＣａＯ系、またはＳｉＯ２−ＭｇＯ系が採用され得る。なお、本明細書では、結晶化ガラスとは、全体積に対する「結晶相が占める体積」の割合（結晶化度）が６０％以上であり、全体積に対する「非晶質相及び不純物が占める体積」の割合が４０％未満のガラスを指す。繊維としては、例えば、石英ウール、アルミナ、シリカアルミナなどが挙げられる。 In addition, the protrusion 150 is preferably made of a material having a thermal conductivity smaller than that of the material constituting the bottom wall 110. Examples of such materials include minerals, ceramics, glass, or fibers. Examples of the mineral include mica (mica), vermiculite, and quartz. Examples of the ceramic include alumina, zirconia, silica, iron oxide, and chromium oxide. Examples of the glass include crystallized glass. As the crystallized glass, for example, a SiO 2 —B 2 O 3 system, a SiO 2 —CaO system, or a SiO 2 —MgO system can be employed. In this specification, crystallized glass means that the ratio (crystallinity) of “volume occupied by crystal phase” to the total volume is 60% or more, and “volume occupied by amorphous phase and impurities relative to the total volume”. "Indicates a glass having a ratio of less than 40%. Examples of the fibers include quartz wool, alumina, silica alumina, and the like.

突起部１５０を構成する材料の熱伝導率は、４０Ｗ／ｍ・Ｋ以下であることが好ましく、２０Ｗ／ｍ・Ｋ以下であることがより好ましい。底壁１１０から台座Ｂへの熱伝導を低減できるので、熱伝導率は低いほど好ましいが、容易に実現できる観点から、下限値は、例えば０．０１Ｗ／ｍ・Ｋである。   The thermal conductivity of the material constituting the protrusion 150 is preferably 40 W / m · K or less, and more preferably 20 W / m · K or less. Since heat conduction from the bottom wall 110 to the pedestal B can be reduced, the lower the thermal conductivity, the better. However, from the viewpoint that it can be easily realized, the lower limit is, for example, 0.01 W / m · K.

上記熱伝導率は、レーザーフラッシュ法により７５０℃で測定される値である。   The thermal conductivity is a value measured at 750 ° C. by a laser flash method.

台座Ｂと対向する面の表面粗さＲｚは、０．０１ｚ以上であることが好ましく、０．０５ｚ以上であることがより好ましい。底壁１１０と台座Ｂとの接触面積を低減できるので、表面粗さＲｚは高いほど好ましいが、セルスタック装置１の高さを考慮すると、上限値は、例えば１０ｚである。   The surface roughness Rz of the surface facing the base B is preferably 0.01 z or more, and more preferably 0.05 z or more. Since the contact area between the bottom wall 110 and the pedestal B can be reduced, the surface roughness Rz is preferably as high as possible. However, considering the height of the cell stack device 1, the upper limit is, for example, 10z.

上記「台座Ｂと対向する面」とは、実施の形態１では、底壁１１０の下面１１２と突起部１５０とで構成される面である。上記表面粗さＲｚは、ＪＩＳ Ｂ０６０１に準拠して測定される値である。   In the first embodiment, the “surface facing the base B” is a surface constituted by the lower surface 112 of the bottom wall 110 and the protrusion 150. The surface roughness Rz is a value measured according to JIS B0601.

底壁１１０の下面１１２の面積に対する、突起部１５０と台座Ｂとが接触する面積の比は、１５％以下であることが好ましく、１０％以下であることがより好ましい。   The ratio of the area where the protrusion 150 and the pedestal B are in contact with the area of the lower surface 112 of the bottom wall 110 is preferably 15% or less, and more preferably 10% or less.

突起部１５０は、下方に突出する凸形状である。突起部１５０は、例えば、下方（下面１１２から台座Ｂに）に向けて幅が小さい。突起部１５０は、部材として設けられる突起部と、粒子からなる突起部とを含む。突起部１５０と台座Ｂとの接触は、点接触であってもよい。また、突起部１５０が部材である場合には、例えば、平面視において矩形の片状であってもよく、繊維の切片であってもよい。   The protrusion 150 has a convex shape that protrudes downward. For example, the protrusion 150 has a small width downward (from the lower surface 112 to the base B). The protrusion 150 includes a protrusion provided as a member and a protrusion made of particles. The contact between the protrusion 150 and the base B may be a point contact. Further, when the protrusion 150 is a member, for example, the protrusion 150 may be a rectangular piece in plan view or a fiber piece.

［燃料電池セル］
図１〜図３に示すように、各燃料電池セル２００は、マニホールド１００から上方に延びている。詳細には、各燃料電池セル２００は、マニホールド１００の上壁１３０から上方に延びている。燃料電池セル２００の下端部２０１は、マニホールド１００の挿入孔１３１内に挿入されている。なお、燃料電池セル２００の下端部２０１が挿入孔１３１内に挿入された状態において、燃料電池セル２００の下端部２０１の外周面と挿入孔１３１の内壁面との間には隙間が形成されている。この隙間に第１接合材３が充填されている。 [Fuel battery cell]
As shown in FIGS. 1 to 3, each fuel cell 200 extends upward from the manifold 100. Specifically, each fuel cell 200 extends upward from the upper wall 130 of the manifold 100. The lower end 201 of the fuel cell 200 is inserted into the insertion hole 131 of the manifold 100. In the state where the lower end 201 of the fuel cell 200 is inserted into the insertion hole 131, a gap is formed between the outer peripheral surface of the lower end 201 of the fuel cell 200 and the inner wall surface of the insertion hole 131. Yes. This gap is filled with the first bonding material 3.

各燃料電池セル２００は、マニホールド１００の長手方向（ｚ軸方向）に沿って、互いに間隔をあけて配置されている。図２に示すように、各燃料電池セル２００は、第１集電部材４を介して互いに電気的に接続されている。第１集電部材４は、各燃料電池セル２００の間に配置されており、隣り合う各燃料電池セル２００を接続している。なお、第１集電部材４は、第２接合材５によって各燃料電池セル２００に接合されている。第１集電部材４は、導電性を有する材料から形成されている。例えば、第１集電部材４は、酸化物セラミックスの焼成体または金属などによって形成されている。   The fuel cells 200 are arranged at intervals from each other along the longitudinal direction (z-axis direction) of the manifold 100. As shown in FIG. 2, the fuel cells 200 are electrically connected to each other via the first current collecting member 4. The 1st current collection member 4 is arranged between each fuel cell 200, and connects each adjacent fuel cell 200. The first current collecting member 4 is joined to each fuel cell 200 by the second joining material 5. The first current collecting member 4 is formed from a conductive material. For example, the first current collecting member 4 is formed of a sintered body of oxide ceramics or a metal.

図５に示すように、燃料電池セル２００は、支持基板２１０と、複数の発電素子部２２０とを備えている。各発電素子部２２０は、支持基板２１０の両面に支持されている。なお、各発電素子部２２０は、支持基板２１０の片面のみに支持されていてもよい。各発電素子部２２０は、燃料電池セル２００の長手方向において、互いに間隔をあけて配置されている。すなわち、本実施の形態に係る燃料電池セル２００は、いわゆる横縞型の燃料電池セルである。   As shown in FIG. 5, the fuel battery cell 200 includes a support substrate 210 and a plurality of power generation element portions 220. Each power generation element unit 220 is supported on both surfaces of the support substrate 210. Each power generation element unit 220 may be supported only on one side of the support substrate 210. The respective power generation element portions 220 are arranged at intervals in the longitudinal direction of the fuel cell 200. That is, the fuel cell 200 according to the present embodiment is a so-called horizontal stripe type fuel cell.

各発電素子部２２０は、電気的接続部２６０（図６参照）によって互いに電気的に接続されている。また、燃料電池セル２００の上端部２０２側において、支持基板２１０の一方面に形成された発電素子部２２０と他方面に形成された発電素子部２２０とが第２集電部材６（図２参照）によって電気的に接続されている。なお、各発電素子部２２０は、直列に接続されている。   The power generating element portions 220 are electrically connected to each other by an electrical connection portion 260 (see FIG. 6). Further, on the upper end portion 202 side of the fuel cell 200, the power generation element portion 220 formed on one surface of the support substrate 210 and the power generation element portion 220 formed on the other surface are the second current collecting member 6 (see FIG. 2). ) Is electrically connected. Each power generating element unit 220 is connected in series.

支持基板２１０は、燃料電池セル２００の長手方向に延びる複数のガス流路２１１を内部に有している。ガス流路２１１は、マニホールド１００の挿入孔１３１を介して、マニホールド１００の内部空間と連通している。   The support substrate 210 has a plurality of gas passages 211 extending in the longitudinal direction of the fuel cell 200 inside. The gas flow path 211 communicates with the internal space of the manifold 100 through the insertion hole 131 of the manifold 100.

支持基板２１０の長手方向（ｘ軸方向）は、燃料電池セル２００の長手方向と同じ方向である。各ガス流路２１１は、互いに実質的に平行に延びている。各ガス流路２１１は、燃料電池セル２００の長手方向の両端部において開口している。   The longitudinal direction (x-axis direction) of the support substrate 210 is the same direction as the longitudinal direction of the fuel cell 200. Each gas flow path 211 extends substantially parallel to each other. Each gas flow path 211 is open at both ends in the longitudinal direction of the fuel cell 200.

図６に示すように、支持基板２１０は、複数の第１凹部２１２を有している。各第１凹部２１２は、支持基板２１０の両面に形成されている。各第１凹部２１２は支持基板２１０の長手方向において互いに間隔をあけて配置されている。   As shown in FIG. 6, the support substrate 210 has a plurality of first recesses 212. Each first recess 212 is formed on both surfaces of the support substrate 210. The first recesses 212 are arranged at intervals in the longitudinal direction of the support substrate 210.

支持基板２１０は、絶縁性である。すなわち、支持基板２１０は、電子伝導性を有していない。支持基板２１０は、例えば、セラミックスで形成される。具体的には、支持基板２１０は、ＣＳＺ（カルシア安定化ジルコニア）から構成されてもよいし、ＮｉＯ（酸化ニッケル）とＹＳＺ（８ＹＳＺ）（イットリア安定化ジルコニア）とから構成されてもよいし、ＮｉＯ（酸化ニッケル）とＹ２Ｏ３（イットリア）とから構成されてもよいし、ＭｇＯ（酸化マグネシウム）とＭｇＡｌ２Ｏ４（マグネシアアルミナスピネル）とから構成されてもよい。支持基板２１０は、多孔質である。支持基板２１０の気孔率は、例えば、２０〜６０％である。 The support substrate 210 is insulative. That is, the support substrate 210 does not have electronic conductivity. The support substrate 210 is made of, for example, ceramics. Specifically, the support substrate 210 may be composed of CSZ (calcia stabilized zirconia), NiO (nickel oxide) and YSZ (8YSZ) (yttria stabilized zirconia), It may be composed of NiO (nickel oxide) and Y 2 O 3 (yttria), or may be composed of MgO (magnesium oxide) and MgAl 2 O 4 (magnesia alumina spinel). The support substrate 210 is porous. The porosity of the support substrate 210 is, for example, 20 to 60%.

各発電素子部２２０は、燃料極２３０、電解質２４０、及び空気極２５０を有している。また、各発電素子部２２０は、反応防止膜２２１をさらに有している。   Each power generation element unit 220 includes a fuel electrode 230, an electrolyte 240, and an air electrode 250. Each power generation element unit 220 further includes a reaction preventing film 221.

燃料極２３０は、電子伝導性を有する多孔質の材料から構成される焼成体である。燃料極２３０は、燃料極集電部２３１と、燃料極活性部２３２とを有する。燃料極集電部２３１は、第１凹部２１２内に配置されている。各燃料極集電部２３１は、第２凹部２３１ａ及び第３凹部２３１ｂを有している。燃料極活性部２３２は、第２凹部２３１ａ内に配置されている。   The fuel electrode 230 is a fired body made of a porous material having electron conductivity. The fuel electrode 230 includes a fuel electrode current collector 231 and a fuel electrode active unit 232. The fuel electrode current collector 231 is disposed in the first recess 212. Each fuel electrode current collector 231 has a second recess 231a and a third recess 231b. The anode active portion 232 is disposed in the second recess 231a.

燃料極集電部２３１は、例えば、ＮｉＯ（酸化ニッケル）とＹＳＺ（８ＹＳＺ）（イットリア安定化ジルコニア）とから構成されてもよいし、ＮｉＯ（酸化ニッケル）とＹ２Ｏ３（イットリア）とから構成されてもよいし、ＮｉＯ（酸化ニッケル）とＣＳＺ（カルシア安定化ジルコニア）とから構成されてもよい。燃料極集電部２３１の厚さ、すなわち第１凹部２１２の深さは、５０〜５００μｍである。 The fuel electrode current collector 231 may be composed of, for example, NiO (nickel oxide) and YSZ (8YSZ) (yttria-stabilized zirconia), or from NiO (nickel oxide) and Y 2 O 3 (yttria). It may be composed of NiO (nickel oxide) and CSZ (calcia stabilized zirconia). The thickness of the fuel electrode current collector 231, that is, the depth of the first recess 212 is 50 to 500 μm.

燃料極活性部２３２は、例えば、ＮｉＯ（酸化ニッケル）とＹＳＺ（８ＹＳＺ）（イットリア安定化ジルコニア）とから構成されてもよいし、ＮｉＯ（酸化ニッケル）とＧＤＣ（ガドリニウムドープセリア）とから構成されてもよい。燃料極活性部２３２の厚さは、５〜３０μｍである。   The anode active portion 232 may be composed of, for example, NiO (nickel oxide) and YSZ (8YSZ) (yttria-stabilized zirconia), or composed of NiO (nickel oxide) and GDC (gadolinium-doped ceria). May be. The thickness of the fuel electrode active part 232 is 5 to 30 μm.

電解質２４０は、燃料極２３０上を覆うように配置されている。詳細には、電解質２４０は、あるインターコネクタ２６１から他のインターコネクタ２６１まで燃料電池セル２００の長手方向に延びている。すなわち、燃料電池セル２００の長手方向において、電解質２４０とインターコネクタ２６１とが交互に配置されている。   The electrolyte 240 is disposed so as to cover the fuel electrode 230. Specifically, the electrolyte 240 extends in the longitudinal direction of the fuel cell 200 from one interconnector 261 to another interconnector 261. That is, the electrolyte 240 and the interconnector 261 are alternately arranged in the longitudinal direction of the fuel cell 200.

電解質２４０は、イオン伝導性を有し、かつ電子伝導性を有さない緻密な材料から構成される焼成体である。電解質２４０は、例えば、ＹＳＺ（８ＹＳＺ）（イットリア安定化ジルコニア）から構成されてもよいし、ＬＳＧＭ（ランタンガレート）から構成されてもよい。電解質２４０の厚さは、例えば、３〜５０μｍである。   The electrolyte 240 is a fired body made of a dense material that has ionic conductivity and does not have electronic conductivity. The electrolyte 240 may be made of, for example, YSZ (8YSZ) (yttria stabilized zirconia) or LSGM (lanthanum gallate). The thickness of the electrolyte 240 is, for example, 3 to 50 μm.

反応防止膜２２１は、緻密な材料から構成される焼成体であり、平面視（ｚ軸方向視）において、燃料極活性部２３２と略同一の形状であり、燃料極活性部２３２と略同じ位置に配置されている。反応防止膜２２１は、電解質２４０内のＹＳＺと空気極２５０内のＳｒとが反応して電解質２４０と空気極２５０との界面に電気抵抗が大きい反応層が形成される現象の発生を抑制するために設けられている。反応防止膜２２１は、例えば、ＧＤＣ＝（Ｃｅ，Ｇｄ）Ｏ２（ガドリニウムドープセリア）から構成される。反応防止膜２２１の厚さは、例えば、３〜５０μｍである。 The reaction preventing film 221 is a fired body made of a dense material, has substantially the same shape as the fuel electrode active part 232 in a plan view (viewed in the z-axis direction), and is substantially the same position as the fuel electrode active part 232. Is arranged. The reaction preventing film 221 suppresses the occurrence of a phenomenon in which YSZ in the electrolyte 240 reacts with Sr in the air electrode 250 to form a reaction layer having a large electric resistance at the interface between the electrolyte 240 and the air electrode 250. Is provided. The reaction preventing film 221 is made of, for example, GDC = (Ce, Gd) O 2 (gadolinium-doped ceria). The thickness of the reaction preventing film 221 is, for example, 3 to 50 μm.

空気極２５０は、反応防止膜２２１上に配置されている。空気極２５０は、電子伝導性を有する多孔質の材料から構成される焼成体である。空気極２５０は、例えば、ＬＳＣＦ＝（Ｌａ，Ｓｒ）（Ｃｏ，Ｆｅ）Ｏ３（ランタンストロンチウムコバルトフェライト）から構成されてもよいし、ＬＳＦ＝（Ｌａ，Ｓｒ）ＦｅＯ３（ランタンストロンチウムフェライト）、ＬＮＦ＝Ｌａ（Ｎｉ，Ｆｅ）Ｏ３（ランタンニッケルフェライト）、ＬＳＣ＝（Ｌａ，Ｓｒ）ＣｏＯ３（ランタンストロンチウムコバルタイト）等から構成されてもよい。また、空気極２５０は、ＬＳＣＦから構成される第１層（内側層）とＬＳＣから構成される第２層（外側層）との２層によって構成されてもよい。空気極２５０の厚さは、例えば、１０〜１００μｍである。 The air electrode 250 is disposed on the reaction preventing film 221. The air electrode 250 is a fired body made of a porous material having electron conductivity. The air electrode 250 may be made of, for example, LSCF = (La, Sr) (Co, Fe) O 3 (lanthanum strontium cobalt ferrite), LSF = (La, Sr) FeO 3 (lanthanum strontium ferrite), LNF = La (Ni, Fe) O 3 (lanthanum nickel ferrite), LSC = (La, Sr) CoO 3 (lanthanum strontium cobaltite), or the like may be used. The air electrode 250 may be composed of two layers, a first layer (inner layer) made of LSCF and a second layer (outer layer) made of LSC. The thickness of the air electrode 250 is, for example, 10 to 100 μm.

電気的接続部２６０は、隣り合う発電素子部２２０を電気的に接続するように構成されている。電気的接続部２６０は、インターコネクタ２６１及び空気極集電膜２６２を有する。インターコネクタ２６１は、第３凹部２３１ｂ内に配置されている。インターコネクタ２６１は、電子伝導性を有する緻密な材料から構成される焼成体である。インターコネクタ２６１は、例えば、ＬａＣｒＯ３（ランタンクロマイト）から構成されてもよいし、（Ｓｒ，Ｌａ）ＴｉＯ３（ストロンチウムチタネート）から構成されてもよい。インターコネクタ２６１の厚さは、例えば、１０〜１００μｍである。 The electrical connection portion 260 is configured to electrically connect adjacent power generation element portions 220. The electrical connection unit 260 includes an interconnector 261 and an air electrode current collector film 262. The interconnector 261 is disposed in the third recess 231b. The interconnector 261 is a fired body composed of a dense material having electronic conductivity. The interconnector 261 may be made of, for example, LaCrO 3 (lanthanum chromite) or (Sr, La) TiO 3 (strontium titanate). The thickness of the interconnector 261 is, for example, 10 to 100 μm.

空気極集電膜２６２は、隣り合う発電素子部２２０のインターコネクタ２６１と空気極２５０との間を延びるように配置される。空気極集電膜２６２は、電子伝導性を有する多孔質の材料から構成される焼成体である。空気極集電膜２６２は、例えば、ＬＳＣＦ＝（Ｌａ，Ｓｒ）（Ｃｏ，Ｆｅ）Ｏ３（ランタンストロンチウムコバルトフェライト）から構成されてもよいし、ＬＳＣ＝（Ｌａ，Ｓｒ）ＣｏＯ３（ランタンストロンチウムコバルタイト）から構成されてもよいし、Ａｇ（銀）、Ａｇ−Ｐｄ（銀パラジウム合金）から構成されてもよい。空気極集電膜２６２の厚さは、例えば、５０〜５００μｍである。 The air electrode current collector film 262 is disposed so as to extend between the interconnector 261 of the adjacent power generation element unit 220 and the air electrode 250. The air electrode current collector film 262 is a fired body made of a porous material having electron conductivity. The air electrode current collector film 262 may be made of, for example, LSCF = (La, Sr) (Co, Fe) O 3 (lanthanum strontium cobalt ferrite) or LSC = (La, Sr) CoO 3 (lanthanum strontium). Cobaltite) or Ag (silver) or Ag-Pd (silver palladium alloy). The thickness of the air electrode current collector film 262 is, for example, 50 to 500 μm.

図７に示すように、燃料電池セル２００の下端部２０１は、緻密膜２２２によって覆われている。詳細には、緻密膜２２２は、支持基板２１０を覆っている。緻密膜２２２は、下端部側に形成された発電素子部２２０と電気的に接続されている。詳細には、緻密膜２２２は、電気的接続部２６０と電気的に接続されている。緻密膜２２２は、空気極集電膜２６２と支持基板２１０との間から近位側に向かって延びている。   As shown in FIG. 7, the lower end 201 of the fuel cell 200 is covered with a dense film 222. Specifically, the dense film 222 covers the support substrate 210. The dense film 222 is electrically connected to the power generation element unit 220 formed on the lower end side. Specifically, the dense film 222 is electrically connected to the electrical connection portion 260. The dense film 222 extends toward the proximal side from between the air electrode current collector film 262 and the support substrate 210.

緻密膜２２２は、緻密膜２２２の内側の空間を流れる燃料ガスと緻密膜２２２の外側の空間を流れる空気との混合を防止するガスシール機能を発揮する。このガスシール機能を発揮するため、この緻密膜２２２の気孔率は、例えば、１０％以下である。また、緻密膜２２２は、絶縁性セラミックスで構成されている。   The dense membrane 222 exhibits a gas seal function that prevents mixing of the fuel gas flowing in the space inside the dense membrane 222 and the air flowing in the space outside the dense membrane 222. In order to exhibit this gas sealing function, the porosity of the dense film 222 is, for example, 10% or less. The dense film 222 is made of insulating ceramics.

具体的には、緻密膜２２２は、上述した電解質２４０と反応防止膜２２１とによって構成することができる。緻密膜２２２を構成する電解質２４０は、支持基板２１０を覆っており、インターコネクタ２６１から支持基板２１０の下端近傍まで延びている。また、緻密膜２２２を構成する反応防止膜２２１は、電解質２４０と空気極集電膜２６２との間に配置されている。なお、緻密膜２２２は、電解質２４０のみで構成されていてもよいし、電解質２４０及び反応防止膜２２１以外の材料によって構成されていてもよい。   Specifically, the dense film 222 can be constituted by the electrolyte 240 and the reaction preventing film 221 described above. The electrolyte 240 constituting the dense film 222 covers the support substrate 210 and extends from the interconnector 261 to the vicinity of the lower end of the support substrate 210. Further, the reaction preventing film 221 constituting the dense film 222 is disposed between the electrolyte 240 and the air electrode current collecting film 262. Note that the dense film 222 may be composed of only the electrolyte 240 or may be composed of a material other than the electrolyte 240 and the reaction preventing film 221.

［第１接合材］
第１接合材３は、燃料電池セル２００をマニホールド１００に固定する。詳細には、第１接合材３は、燃料電池セル２００の下端部２０１とマニホールド１００の上壁１３０とを接合している。また、第１接合材３は、緻密膜２２２と接触している。なお、燃料電池セル２００がマニホールド１００に固定された状態において、挿入孔１３１とガス流路２１１とが連通している。 [First bonding material]
The first bonding material 3 fixes the fuel battery cell 200 to the manifold 100. Specifically, the first bonding material 3 joins the lower end portion 201 of the fuel cell 200 and the upper wall 130 of the manifold 100. The first bonding material 3 is in contact with the dense film 222. In the state where the fuel cell 200 is fixed to the manifold 100, the insertion hole 131 and the gas flow path 211 are in communication.

第１接合材３は、例えば、結晶化ガラスである。結晶化ガラスとしては、例えば、ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３系、ＳｉＯ２−ＣａＯ系、またはＳｉＯ２−ＭｇＯ系が採用され得る。なお、第１接合材３の材料として、非晶質ガラス、ろう材、またはセラミックス等が採用されてもよい。具体的には、第１接合材３は、ＳｉＯ２−ＭｇＯ−Ｂ２Ｏ５−Ａｌ２Ｏ３系及びＳｉＯ２−ＭｇＯ−Ａｌ２Ｏ３−ＺｎＯ系よりなる群から選ばれる少なくとも一種である。 The first bonding material 3 is, for example, crystallized glass. As the crystallized glass, for example, a SiO 2 —B 2 O 3 system, a SiO 2 —CaO system, or a SiO 2 —MgO system can be employed. Note that amorphous glass, brazing material, ceramics, or the like may be employed as the material of the first bonding material 3. Specifically, the first bonding material 3 is at least one selected from the group consisting of SiO 2 —MgO—B 2 O 5 —Al 2 O 3 and SiO 2 —MgO—Al 2 O 3 —ZnO. .

［製造方法］
続いて、本実施の形態のセルスタック装置１及びマニホールド１００の製造方法について図１〜図９を参照して説明する。 [Production method]
Then, the manufacturing method of the cell stack apparatus 1 and the manifold 100 of this Embodiment is demonstrated with reference to FIGS.

まず、底壁１１０と、この底壁１１０から上方に延びる側壁１２０と、この側壁１２０の上端部を塞ぎ、挿入孔１３１を有する上壁１３０とを含むマニホールド本体を準備する。   First, a manifold body including a bottom wall 110, a side wall 120 extending upward from the bottom wall 110, and an upper wall 130 that closes an upper end portion of the side wall 120 and has an insertion hole 131 is prepared.

次に、突起部１５０を底壁１１０の下面１１２に取り付ける。この工程では、例えば以下のように実施する。底壁１１０を構成する材料の熱伝導率よりも小さい熱伝導率を有する材料で構成されている突起部１５０となる材料を準備する。突起部１５０となる材料として、例えば、結晶化ガラスなどのガラスとなる材料などを準備する。この材料を、底壁１１０の下面１１２に接するように配置して、焼き付ける。この場合、下面１１２に突起部１５０が直接取り付けられる。なお、焼付けは、後述する第１接合材３及び第２接合材５の熱処理と同時に実施してもよい。あるいは、突起部１５０となる材料として、マイカなどの鉱物、アルミナなどのセラミックスを準備する。この材料の一部に接着部材（図示せず）を形成し、この接着部材を底壁１１０の下面１１２に取り付ける。この場合、下面１１２に接着部材を介して突起部１５０が取り付けられる。   Next, the protrusion 150 is attached to the lower surface 112 of the bottom wall 110. This step is performed as follows, for example. A material to be the projection 150 made of a material having a thermal conductivity smaller than that of the material constituting the bottom wall 110 is prepared. As a material for forming the projection 150, for example, a material for forming glass such as crystallized glass is prepared. This material is placed in contact with the lower surface 112 of the bottom wall 110 and baked. In this case, the protrusion 150 is directly attached to the lower surface 112. Note that the baking may be performed simultaneously with the heat treatment of the first bonding material 3 and the second bonding material 5 described later. Alternatively, minerals such as mica and ceramics such as alumina are prepared as materials for the protrusions 150. An adhesive member (not shown) is formed on a part of this material, and this adhesive member is attached to the lower surface 112 of the bottom wall 110. In this case, the protrusion 150 is attached to the lower surface 112 via an adhesive member.

上記工程を実施することによって、突起部１５０を備えるマニホールド１００を製造できる。また、複数の燃料電池セル２００を準備する。   By performing the above steps, the manifold 100 including the protrusions 150 can be manufactured. Also, a plurality of fuel cells 200 are prepared.

そして、図８に示すように、第１集電部材４、及び第２接合材５によって、各燃料電池セル２００を互いに接続し、セル集合体３００を作製する。なお、この段階では第２接合材５は焼成されておらず、各燃料電池セル２００は互いに仮止めの状態である。   Then, as shown in FIG. 8, each fuel cell 200 is connected to each other by the first current collecting member 4 and the second bonding material 5, and the cell assembly 300 is manufactured. At this stage, the second bonding material 5 is not fired, and the fuel cells 200 are temporarily fixed to each other.

次に、図９に示すように、セル集合体３００の各燃料電池セル２００の下端部２０１をマニホールド１００の各挿入孔１３１に挿入する。なお、各燃料電池セル２００が厚さ方向に沿って所定の間隔を保持するための治具を用いてもよい。   Next, as shown in FIG. 9, the lower end portion 201 of each fuel cell 200 of the cell assembly 300 is inserted into each insertion hole 131 of the manifold 100. In addition, you may use the jig | tool for each fuel cell 200 holding a predetermined space | interval along the thickness direction.

次に、図２及び図３に示すように、挿入孔１３１に挿入された燃料電池セル２００とマニホールドの上壁１３０とを接合するように第１接合材３を塗布する。なお、第１接合材３は、燃料電池セル２００の付け根に沿って塗布されている。また、第１接合材３は、燃料電池セル２００の下端部２０１の外周面と挿入孔１３１の内壁面との隙間に充填されていてもよい。   Next, as shown in FIGS. 2 and 3, the first bonding material 3 is applied so as to bond the fuel cell 200 inserted into the insertion hole 131 and the upper wall 130 of the manifold. The first bonding material 3 is applied along the root of the fuel cell 200. Further, the first bonding material 3 may be filled in a gap between the outer peripheral surface of the lower end portion 201 of the fuel battery cell 200 and the inner wall surface of the insertion hole 131.

次に、第１接合材３及び第２接合材５を熱処理する。この熱処理によって、第１接合材３及び第２接合材５が固化され、セルスタック装置１が完成する。詳細には、第２接合材５が焼成されることによって、各燃料電池セル２００と第１集電部材４とが固定される。また、第１接合材３が焼成されることによって、非晶質材料の温度が結晶化温度まで到達する。そして、結晶化温度下にて材料の内部で結晶相が生成されて、結晶化が進行していく。この結果、非晶質材料が固化・セラミックス化されて、結晶化ガラスとなる。これにより、結晶化ガラスで構成される第１接合材３が機能を発揮し、各燃料電池セル２００の下端部２０１がマニホールド１００の上壁１３０に固定される。   Next, the first bonding material 3 and the second bonding material 5 are heat-treated. By this heat treatment, the first bonding material 3 and the second bonding material 5 are solidified, and the cell stack device 1 is completed. Specifically, each fuel cell 200 and the first current collecting member 4 are fixed by firing the second bonding material 5. Further, by firing the first bonding material 3, the temperature of the amorphous material reaches the crystallization temperature. Then, a crystal phase is generated inside the material at the crystallization temperature, and crystallization proceeds. As a result, the amorphous material is solidified and ceramicized to become crystallized glass. Accordingly, the first bonding material 3 made of crystallized glass exhibits a function, and the lower end portion 201 of each fuel cell 200 is fixed to the upper wall 130 of the manifold 100.

［動作］
本実施の形態のセルスタック装置１の動作について、図１〜図７を参照して説明する。セルスタック装置１は、例えば以下のように動作する。 [Operation]
The operation of the cell stack device 1 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. The cell stack device 1 operates as follows, for example.

マニホールド１００を介して各燃料電池セル２００のガス流路２１１内に燃料ガス（水素ガス等）を流すとともに、支持基板２１０の両面を酸素を含むガス（空気等）に曝すことにより、電解質２４０の両側面間に生じる酸素分圧差によって起電力が発生する。このセルスタック装置１を外部の負荷に接続すると、空気極２５０において下記の式１に示す電気化学反応が起こり、燃料極２３０において下記の式２に示す電気化学反応が起こる。
（１／２）Ｏ２＋２ｅ−→Ｏ２− ・・・（式１）
Ｈ２＋Ｏ２−→Ｈ２Ｏ＋２ｅ− ・・・（式２）
さらに、支持基板２１０のガス流路２１１を流れる燃料ガスのうち発電に使用されなかった余剰燃料ガスは、ガス流路２１１の他端側に位置する排出口から外部に排出される。そして、排出口から排出される余剰燃料ガスと、酸素を含むガスとを混合して、燃焼する。 By flowing a fuel gas (hydrogen gas or the like) through the manifold 100 into the gas flow path 211 of each fuel cell 200 and exposing both surfaces of the support substrate 210 to a gas (air or the like) containing oxygen, An electromotive force is generated by a difference in oxygen partial pressure generated between the two side surfaces. When the cell stack device 1 is connected to an external load, an electrochemical reaction represented by the following formula 1 occurs in the air electrode 250 and an electrochemical reaction represented by the following formula 2 occurs in the fuel electrode 230.
(1/2) O 2 + 2e − → O 2− (Formula 1)
H 2 + O 2− → H 2 O + 2e − (Formula 2)
Further, surplus fuel gas that has not been used for power generation out of the fuel gas flowing through the gas flow path 211 of the support substrate 210 is discharged to the outside from a discharge port located on the other end side of the gas flow path 211. And the surplus fuel gas discharged | emitted from a discharge port and the gas containing oxygen are mixed and combusted.

［作用］
続いて、本実施の形態のマニホールド１００及びセルスタック装置１の作用について、図１３に示す比較例と比較して説明する。なお、図１３に示す比較例のマニホールド４０９及びセルスタック装置９は、本実施の形態の突起部１５０を備えていない。 [Action]
Next, the operation of the manifold 100 and the cell stack device 1 of the present embodiment will be described in comparison with the comparative example shown in FIG. Note that the manifold 409 and the cell stack device 9 of the comparative example shown in FIG. 13 do not include the protrusion 150 of the present embodiment.

比較例のセルスタック装置９を台座Ｂに配置して、発電すると、セルスタック装置９の上部の温度が高くなる場合がある。また、余剰の反応ガスを燃焼させる場合には、燃焼時には、セルスタック装置９の上部の温度が高くなる。つまり、セルスタック装置９の動作時に、燃料電池セルがマニホールドよりも高温になる場合がある。この場合、マニホールド４０９から台座Ｂに向けての熱伝導により、マニホールド４０９の温度がさらに低下してしまう。その結果、燃料電池セル２００とマニホールド４０９との温度分布が大きくなり、マニホールド４０９と燃料電池セル２００とを接合している第１接合材３に応力が加えられる。その結果、第１接合材３にクラックが発生してしまう。   When the cell stack device 9 of the comparative example is disposed on the base B and generates power, the temperature of the upper portion of the cell stack device 9 may increase. In addition, when surplus reaction gas is burned, the temperature of the upper portion of the cell stack device 9 becomes high during combustion. That is, when the cell stack device 9 is operated, the fuel cell may become hotter than the manifold. In this case, the temperature of the manifold 409 further decreases due to heat conduction from the manifold 409 toward the base B. As a result, the temperature distribution between the fuel cell 200 and the manifold 409 is increased, and stress is applied to the first bonding material 3 that joins the manifold 409 and the fuel cell 200. As a result, a crack occurs in the first bonding material 3.

一方、本実施の形態では、図３に示すように、マニホールド１００の底壁１１０の下面１１２に、底壁１１０を構成する材料と異なる材料で構成される複数の突起部１５０を設けて、台座Ｂと接触させている。これにより、マニホールド１００から台座Ｂへの伝熱経路を突起部１５０に限定できるので、マニホールド１００の下面１１２と台座Ｂとの接触面積を低減できる。それに加えて、突起部１５０は、底壁１１０と異なる材料で形成されているので、突起部１５０の種々の形態を実施でき、突起部１５０の設置位置の制約が小さい。このため、燃料電池セル２００の加熱度合などを考慮して、マニホールド１００の底壁１１０からの熱損失を生じさせにくい位置に突起部１５０を設けることができる。このため、マニホールド１００から台座Ｂに向けての熱損失を効果的に低減できるので、マニホールド１００の底壁１１０の温度の低下を効果的に抑制できる。その結果、マニホールド１００の温度の低下を抑制できるので、セルスタック装置１の温度分布が小さくなる。したがって、マニホールド１００と燃料電池セル２００とを接合している第１接合材３に加えられる応力を抑制できる。第１接合材３の応力集中を緩和することによって、第１接合材３におけるクラックを抑制できる。よって、マニホールド１００を備えるセルスタック装置１は、第１接合材３から反応ガスが漏れ出すことを抑制することができる。   On the other hand, in the present embodiment, as shown in FIG. 3, a plurality of protrusions 150 made of a material different from the material constituting the bottom wall 110 are provided on the lower surface 112 of the bottom wall 110 of the manifold 100 to provide a base. B is in contact. Thereby, since the heat transfer path from the manifold 100 to the base B can be limited to the protrusion 150, the contact area between the lower surface 112 of the manifold 100 and the base B can be reduced. In addition, since the protruding portion 150 is formed of a material different from that of the bottom wall 110, various forms of the protruding portion 150 can be implemented, and restrictions on the installation position of the protruding portion 150 are small. Therefore, in consideration of the degree of heating of the fuel cell 200, the protrusion 150 can be provided at a position where heat loss from the bottom wall 110 of the manifold 100 is unlikely to occur. For this reason, since heat loss from the manifold 100 toward the base B can be effectively reduced, a decrease in the temperature of the bottom wall 110 of the manifold 100 can be effectively suppressed. As a result, a decrease in the temperature of the manifold 100 can be suppressed, and the temperature distribution of the cell stack device 1 becomes small. Therefore, the stress applied to the first bonding material 3 that joins the manifold 100 and the fuel cell 200 can be suppressed. By relaxing the stress concentration of the first bonding material 3, cracks in the first bonding material 3 can be suppressed. Therefore, the cell stack device 1 including the manifold 100 can suppress the reaction gas from leaking from the first bonding material 3.

さらに、突起部１５０により、熱損失を低減できるので、セルスタック装置１の発電効率を向上できる。   Furthermore, since the heat loss can be reduced by the protrusion 150, the power generation efficiency of the cell stack device 1 can be improved.

特に、マニホールド１００の底壁１１０の下面１１２に、底壁１１０を構成する材料よりも熱伝導率の低い材料で構成される突起部１５０を設けて、突起部１５０を台座Ｂと接触させることが好ましい。これにより、マニホールド１００から台座Ｂへの伝熱経路を低熱伝導材に限定できる。このため、マニホールド１００から台座Ｂに向けての熱損失をより低減できるので、マニホールド１００の底壁１１０の温度の低下を抑制できる。したがって、第１接合材３に加えられる応力を抑制できるので、第１接合材３におけるクラックを効果的に抑制できる。よって、セルスタック装置１は、第１接合材３から反応ガスが漏れ出すことを効果的に抑制することができる。   In particular, it is possible to provide a protrusion 150 made of a material having a lower thermal conductivity than the material forming the bottom wall 110 on the lower surface 112 of the bottom wall 110 of the manifold 100 so that the protrusion 150 contacts the base B. preferable. Thereby, the heat transfer path from the manifold 100 to the base B can be limited to the low heat conductive material. For this reason, since heat loss from the manifold 100 toward the base B can be further reduced, a decrease in the temperature of the bottom wall 110 of the manifold 100 can be suppressed. Therefore, since stress applied to the first bonding material 3 can be suppressed, cracks in the first bonding material 3 can be effectively suppressed. Therefore, the cell stack device 1 can effectively suppress the leakage of the reaction gas from the first bonding material 3.

（実施の形態２）
図１０及び図１１に示す実施の形態２のマニホールド１０７及びセルスタック装置７は、基本的には実施の形態１のマニホールド１００及びセルスタック装置１と同様の構成を備えているが、図１０及び図１１に示すようにコーティング膜１６０をさらに備えている点において異なる。 (Embodiment 2)
The manifold 107 and the cell stack device 7 of the second embodiment shown in FIGS. 10 and 11 basically have the same configuration as the manifold 100 and the cell stack device 1 of the first embodiment. As shown in FIG. 11, the coating film 160 is further provided.

図１０に示すように、コーティング膜１６０は、底壁１１０の下面１１２に形成されている。突起部１５０は、コーティング膜１６０を介して底壁１１０に取り付けられている。突起部１５０の少なくとも一部は、コーティング膜１６０から下方に突出している。なお、突起部１５０と同じ部材がコーティング膜１６０に埋設されていてもよい。   As shown in FIG. 10, the coating film 160 is formed on the lower surface 112 of the bottom wall 110. The protrusion 150 is attached to the bottom wall 110 via the coating film 160. At least a part of the protrusion 150 protrudes downward from the coating film 160. Note that the same member as the protrusion 150 may be embedded in the coating film 160.

また、図１０及び図１１に示すように、コーティング膜１６０は、露出する表面全体に形成されている。つまり、コーティング膜１６０が、外部に露出する。具体的には、コーティング膜１６０は、底壁１１０、側壁１２０、上壁１３０及び第１フランジ部１４０の表面全体に形成されている。つまり、コーティング膜１６０は、底壁１１０、側壁１２０、上壁１３０及び第１フランジ部１４０の外側面及び内側面の全体に形成されている。外側面とは、マニホールド１００の外部を臨む面であり、内側面とは、マニホールド１００の内部空間を臨む面である。   Further, as shown in FIGS. 10 and 11, the coating film 160 is formed on the entire exposed surface. That is, the coating film 160 is exposed to the outside. Specifically, the coating film 160 is formed on the entire surface of the bottom wall 110, the side wall 120, the upper wall 130, and the first flange portion 140. That is, the coating film 160 is formed on the entire outer surface and inner surface of the bottom wall 110, the side wall 120, the upper wall 130, and the first flange portion 140. The outer side surface is a surface facing the outside of the manifold 100, and the inner side surface is a surface facing the internal space of the manifold 100.

詳細には、コーティング膜１６０は、底壁１１０の上面１１１、下面１１２及び側面の全体に形成されている。また、コーティング膜１６０は、側壁１２０の内側面及び外側面の全体に形成されている。また、上壁１３０の上面、下面、側面、及び挿入孔１３１を構成する内壁面の全体に形成されている。また、コーティング膜１６０は、第１フランジ部１４０の上面、下面及び側面の全体に形成されている。なお、マニホールドの各部材を被覆するコーティング膜は、同じ材料であってもよく、異なる材料であってもよい。   Specifically, the coating film 160 is formed on the entire upper surface 111, lower surface 112, and side surfaces of the bottom wall 110. The coating film 160 is formed on the entire inner surface and outer surface of the side wall 120. Further, the upper wall 130 is formed on the entire upper surface, lower surface, side surface, and inner wall surface constituting the insertion hole 131. The coating film 160 is formed on the entire upper surface, lower surface, and side surfaces of the first flange portion 140. In addition, the same material may be sufficient as the coating film which coat | covers each member of a manifold, and a different material may be sufficient as it.

コーティング膜１６０は、例えばガラス、セラミックスなどで構成されており、ガラスで構成されていることがより好ましい。ガラスとしては、例えば結晶化ガラスを用いることができる。この結晶化ガラスは、第１接合材３と同様の材料であってもよい。セラミックスとしては、アルミナ、シリカ、ペロブスカイト系材料、スピネル系材料などを用いることができる。コーティング膜１６０は、複数の層で構成されてもよい。   The coating film 160 is made of, for example, glass or ceramics, and is more preferably made of glass. For example, crystallized glass can be used as the glass. This crystallized glass may be the same material as the first bonding material 3. As ceramics, alumina, silica, perovskite materials, spinel materials, and the like can be used. The coating film 160 may be composed of a plurality of layers.

コーティング膜１６０の厚みは、例えば３〜２００μｍである。コーティング膜１６０の気孔率は、例えば０〜３０％である。   The thickness of the coating film 160 is, for example, 3 to 200 μm. The porosity of the coating film 160 is, for example, 0 to 30%.

なお、実施の形態２における「台座Ｂと対向する面」は、下面１１２に形成されたコーティング膜１６０と突起部１５０とで形成される面である。   The “surface facing the base B” in the second embodiment is a surface formed by the coating film 160 formed on the lower surface 112 and the protrusion 150.

また、突起部１５０は、コーティング膜１６０と同じ材料であってもよく、異なる材料であってもよい。   The protrusion 150 may be the same material as the coating film 160 or may be a different material.

実施の形態２のマニホールドの製造方法は、基本的には実施の形態１と同様であるが、突起部１５０を形成する工程に先立って、コーティング膜１６０を形成する工程を備えている点において異なる。   The manufacturing method of the manifold of the second embodiment is basically the same as that of the first embodiment, but differs in that it includes a step of forming the coating film 160 prior to the step of forming the protrusions 150. .

具体的には、まず、実施の形態１と同様に、底壁１１０、側壁１２０及び上壁１３０を備えるマニホールド本体を準備する。次に、マニホールド本体の表面全体、つまり露出する面全体に、コーティング膜１６０となるペーストを形成する。ペーストは、例えばガラス粉末を含み、クロムは含まない。ペーストは、例えば、塗布、ディッピング法などによって形成される。   Specifically, first, as in the first embodiment, a manifold body including a bottom wall 110, a side wall 120, and a top wall 130 is prepared. Next, a paste to be the coating film 160 is formed on the entire surface of the manifold body, that is, the entire exposed surface. The paste includes, for example, glass powder and does not include chromium. The paste is formed by, for example, coating or dipping.

次に、底壁１１０の下面に形成されたペーストに、突起部１５０となる材料を付着して、この状態で焼成する。この工程では、焼成容器（セッター）に突起部となる材料を配置し、次いで、この材料上に底壁１１０の下面１１２を配置し、この状態で焼成してもよい。   Next, a material for forming the protrusion 150 is attached to the paste formed on the lower surface of the bottom wall 110 and fired in this state. In this step, a material to be a protrusion may be disposed on the firing container (setter), and then the lower surface 112 of the bottom wall 110 may be disposed on this material and fired in this state.

上記工程を実施することによって、実施の形態２のマニホールド１０７を製造できる。なお、コーティング膜１６０と突起部１５０とは同じ材料で形成してもよく、コーティング膜１６０の一部を下方に突出するように突起部１５０を形成してもよい。   By performing the above steps, the manifold 107 of the second embodiment can be manufactured. Note that the coating film 160 and the protrusion 150 may be formed of the same material, or the protrusion 150 may be formed so that a part of the coating film 160 protrudes downward.

以上説明したように、実施の形態２のマニホールド１０７及びセルスタック装置７は、コーティング膜１６０を介して突起部１５０が底壁１１０に取り付けられている。コーティング膜１６０によって、突起部１５０を容易に下面１１２から突出させる構造を容易に実現できる。   As described above, in the manifold 107 and the cell stack device 7 according to the second embodiment, the protrusion 150 is attached to the bottom wall 110 via the coating film 160. With the coating film 160, a structure in which the protrusion 150 can easily protrude from the lower surface 112 can be easily realized.

また、マニホールド本体を構成する材料がクロムを含んでいる場合、コーティング膜１６０により、クロムが揮発することを防止できる。このため、燃料電池セル２００の発電素子部２２０及び第１接合材３にクロムが付着することを防止できる。したがって、燃料電池セル２００の発電素子部２２０及び第１接合材３の劣化を防止できる。   Further, when the material constituting the manifold body contains chromium, the coating film 160 can prevent the chromium from volatilizing. For this reason, chromium can be prevented from adhering to the power generation element portion 220 and the first bonding material 3 of the fuel battery cell 200. Therefore, it is possible to prevent deterioration of the power generation element portion 220 and the first bonding material 3 of the fuel battery cell 200.

このように、本発明の突起部は、実施の形態１のように底壁１１０の下面１１２に直接取り付けられてもよく、下面１１２の一部に接着部材を介して取り付けられていてもよく、実施の形態２のように下面１１２に形成されたコーティング膜１６０を介して取り付けられてもよい。   Thus, the protrusion of the present invention may be directly attached to the lower surface 112 of the bottom wall 110 as in the first embodiment, or may be attached to a part of the lower surface 112 via an adhesive member. It may be attached via the coating film 160 formed on the lower surface 112 as in the second embodiment.

また、コーティング膜１６０は、底壁１１０、側壁１２０及び上壁１３０の全体に形成されてもよく、一部に形成されてもよい。   Further, the coating film 160 may be formed on the entire bottom wall 110, the side wall 120, and the upper wall 130, or may be formed on a part thereof.

（実施の形態３）
図１２に示す実施の形態３のマニホールド１０８は、基本的には実施の形態１のマニホールド１００と同様の構成を備えているが、側壁１２０及び上壁１３０が一体である点において異なる。実施の形態１のマニホールド１００においては、側壁１２０の上面が開口し、その上面を上壁１３０が塞いでいる。実施の形態３のマニホールド１０８においては、側壁１２０の下面が開口し、その下面を底壁１１０が塞いでいる。 (Embodiment 3)
The manifold 108 of the third embodiment shown in FIG. 12 basically has the same configuration as the manifold 100 of the first embodiment, but differs in that the side wall 120 and the upper wall 130 are integrated. In the manifold 100 of the first embodiment, the upper surface of the side wall 120 is open, and the upper wall 130 is blocking the upper surface. In the manifold 108 of the third embodiment, the lower surface of the side wall 120 is open, and the bottom wall 110 is blocking the lower surface.

詳細には、マニホールド本体は、上壁１３０、側壁１２０、及び第２フランジ部１４１を有している。上壁１３０には、上述した複数の挿入孔１３１が形成されている。側壁１２０は、上壁１３０の周縁部から下方に延びている。第２フランジ部１４１は、側壁１２０の下端部から外方に延びている。   Specifically, the manifold body has an upper wall 130, a side wall 120, and a second flange portion 141. The upper wall 130 has the plurality of insertion holes 131 described above. The side wall 120 extends downward from the peripheral edge of the upper wall 130. The second flange portion 141 extends outward from the lower end portion of the side wall 120.

上壁１３０、側壁１２０及び第２フランジ部１４１は、一体成形されている。一体成形された上壁１３０、側壁１２０及び第２フランジ部１４１と、底壁１１０とは、互いに別部材である。底壁１１０は、第２フランジ部１４１に接合されている。   The upper wall 130, the side wall 120, and the second flange portion 141 are integrally formed. The integrally formed upper wall 130, side wall 120, second flange portion 141, and bottom wall 110 are separate members. The bottom wall 110 is joined to the second flange portion 141.

上壁１３０と側壁１２０との第４境界部１０５は、Ｒ形状である。具体的には、上壁１０と、第１側壁１２１及び第２側壁１２２との第４境界部１０５の内側面及び外側面は、Ｒ形状である。この第４境界部１０５の内側面及び外側面の曲率半径は、例えば２〜２０ｍｍである。第４境界部１０５は、環状である。   The fourth boundary portion 105 between the upper wall 130 and the side wall 120 has an R shape. Specifically, the inner side surface and the outer side surface of the fourth boundary portion 105 between the upper wall 10 and the first side wall 121 and the second side wall 122 have an R shape. The curvature radius of the inner side surface and the outer side surface of the fourth boundary portion 105 is, for example, 2 to 20 mm. The fourth boundary portion 105 is annular.

側壁１２０と、第２フランジ部１４１との第５境界部１０６は、Ｒ形状である。具体的には、第１側壁１２１及び第２側壁１２２と、第２フランジ部１４１との第５境界部１０６の内側面及び外側面は、Ｒ形状である。この第５境界部１０６の側面及び外側面の曲率半径は、例えば１〜１０ｍｍである。第５境界部１０６は、環状である。   The fifth boundary portion 106 between the side wall 120 and the second flange portion 141 has an R shape. Specifically, the inner side surface and the outer side surface of the fifth boundary portion 106 between the first side wall 121 and the second side wall 122 and the second flange portion 141 are R-shaped. The curvature radius of the side surface and the outer surface of the fifth boundary portion 106 is, for example, 1 to 10 mm. The fifth boundary portion 106 is annular.

なお、第４境界部１０５及び第５境界部１０６の内側面とは、マニホールド１００の内部空間を臨む面である。第４境界部１０５及び第５境界部１０６の外側面とは、マニホールド１００の外側を臨む面である。   The inner side surfaces of the fourth boundary portion 105 and the fifth boundary portion 106 are surfaces that face the internal space of the manifold 100. The outer surfaces of the fourth boundary portion 105 and the fifth boundary portion 106 are surfaces that face the outside of the manifold 100.

実施の形態３のマニホールド１０８及びセルスタック装置８は、実施の形態１と同様の効果を有する。   The manifold 108 and the cell stack device 8 of the third embodiment have the same effects as those of the first embodiment.

変形例１
ここで、上述した実施の形態１〜３のセルスタック装置は、支持基板２１０の１つの主面上に複数の発電素子部２２０が配置された横縞型を例に挙げて説明したが、本発明のセルスタック装置は、支持基板の１つの主面上に１つの発電素子が配置される縦縞型であってもよい。また、本実施の形態のセルスタック装置１は、円筒平板型の支持基板２１０を備えているが、本発明のセルスタック装置は、円筒型の支持基板を備えていてもよい。 Modification 1
Here, the above-described cell stack devices according to the first to third embodiments have been described by taking, as an example, a horizontal stripe type in which a plurality of power generation element units 220 are disposed on one main surface of the support substrate 210. The cell stack device may be a vertical stripe type in which one power generation element is disposed on one main surface of a support substrate. Moreover, although the cell stack apparatus 1 of this Embodiment is provided with the cylindrical flat plate-type support substrate 210, the cell stack apparatus of this invention may be provided with the cylindrical support substrate.

変形例２
また、導入配管１０１は、マニホールド１００の側壁１２０に取り付けられているが、導入配管１０１の取り付け位置はこれに限定されない。例えば、導入配管１０１は、マニホールド１００の上壁１３０に取り付けられていてもよい。 Modification 2
In addition, although the introduction pipe 101 is attached to the side wall 120 of the manifold 100, the attachment position of the introduction pipe 101 is not limited to this. For example, the introduction pipe 101 may be attached to the upper wall 130 of the manifold 100.

変形例３
図１４に示すように、マニホールド本体において、角部が他の部分よりも薄くなるように構成されていてもよい。詳細には、マニホールド本体は、複数の平板部と、この平板部を連結する角部とを有している。平板部は、平坦な板状の部分である。なお、角部は、角を形成する部分、すなわち、角近傍である。実施の形態では、複数の平板部は、底壁１１０の大部分を占める矩形状の平板部と、第１側壁１２１及び第２側壁１２２の大部分を占める４つの矩形状の平板部と、第１フランジ部１４０の大部分を占める環状の平板部とを有している。角部は、第１〜第３境界部１０２〜１０４であるので、環状の隅角部を含む。このように、本実施の形態のマニホールド本体は、複数の平板部と、複数の角部とからなる。 Modification 3
As shown in FIG. 14, the manifold body may be configured such that the corners are thinner than the other parts. Specifically, the manifold body has a plurality of flat plate portions and corner portions connecting the flat plate portions. The flat plate portion is a flat plate-like portion. In addition, a corner | angular part is the part which forms a corner | angular part, ie, the corner vicinity. In the embodiment, the plurality of flat plate portions include a rectangular flat plate portion that occupies most of the bottom wall 110, four rectangular flat plate portions that occupy most of the first side wall 121 and the second side wall 122, And an annular flat plate portion occupying most of the flange portion 140. Since the corner portion is the first to third boundary portions 102 to 104, the corner portion includes an annular corner portion. Thus, the manifold main body of the present embodiment is composed of a plurality of flat plate portions and a plurality of corner portions.

なお、角部はＲ形状であるが、角部の形状は特に限定されない。角部は、複数の平面部が直交してなる直角であってもよく、複数の平面部の交差部分を平面状に湾曲している形状（Ｃ面取りされた形状）であってもよい。   In addition, although a corner | angular part is R shape, the shape of a corner | angular part is not specifically limited. The corner portion may be a right angle formed by orthogonally intersecting a plurality of plane portions, or may have a shape (C chamfered shape) in which the intersecting portion of the plurality of plane portions is curved in a planar shape.

角部の厚さＴ２は、平板部の厚さＴ１よりも小さい。このため、角部は、平面部よりも優先して変形する部位であり、変形可能部である。複数の平板部の厚さが異なる場合には、最小の厚さを厚さＴ１とする。マニホールド本体は複数の角部を有し、複数の角部の厚さが異なる場合には、最小の厚さをＴ２とする。本実施の形態では、すべての角部の厚さＴ２が平板部の厚さＴ１よりも小さい。なお、厚さＴ１、Ｔ２は、板厚である。   The corner thickness T2 is smaller than the thickness T1 of the flat plate portion. For this reason, a corner | angular part is a site | part which deform | transforms with priority over a plane part, and is a deformable part. When the thicknesses of the plurality of flat plate portions are different, the minimum thickness is set as the thickness T1. The manifold body has a plurality of corners, and when the thicknesses of the plurality of corners are different, the minimum thickness is T2. In the present embodiment, the thickness T2 of all corner portions is smaller than the thickness T1 of the flat plate portion. The thicknesses T1 and T2 are plate thicknesses.

角部の厚さＴ２は、平板部の厚さＴ１の７０．０％以上９９．５％以下であることが好ましく、７５．０％以上９８．０％以下であることがより好ましい。７０．０％以上の場合、マニホールドの強度を向上でき、７５．０％以上の場合、マニホールドの強度をより向上できる。９９．５％以下の場合、変形しやすいので、第１接合材３の変形を抑制することで、第１接合材３におけるクラックを抑制でき、９８．０％以下の場合、第１接合材３におけるクラックを効果的に抑制できる。また、７０．０％以上の場合、加工時にマニホールドの角部が破断することを防止できる。   The corner thickness T2 is preferably 70.0% to 99.5% and more preferably 75.0% to 98.0% of the thickness T1 of the flat plate portion. When it is 70.0% or more, the strength of the manifold can be improved, and when it is 75.0% or more, the strength of the manifold can be further improved. If it is 99.5% or less, it is easy to deform. Therefore, it is possible to suppress cracks in the first bonding material 3 by suppressing the deformation of the first bonding material 3, and in the case of 98.0% or less, the first bonding material 3 The crack in can be effectively suppressed. Moreover, when it is 70.0% or more, the corners of the manifold can be prevented from being broken during processing.

平板部の厚さＴ１は、例えば、０．５ｍｍ以上４．０ｍｍ以下である。角部の厚さＴ２は、例えば、０．３５ｍｍ以上３．９ｍｍ以下である。   The thickness T1 of the flat plate portion is, for example, not less than 0.5 mm and not more than 4.0 mm. The corner thickness T2 is, for example, not less than 0.35 mm and not more than 3.9 mm.

なお、図１４のマニホールド本体は複数の角部を有しており、すべての角部の厚さＴ２が平板部の厚さＴ１よりも小さいが、本発明のマニホールドはこれに限定されない。マニホールドが複数の角部を有する場合には、複数の角部の少なくとも１つの角部が平板部の厚さよりも小さい。この場合であっても、厚さの小さい角部が優先的に変形するので、同様の効果を有する。   The manifold body in FIG. 14 has a plurality of corners, and the thickness T2 of all the corners is smaller than the thickness T1 of the flat plate portion, but the manifold of the present invention is not limited to this. When the manifold has a plurality of corner portions, at least one corner portion of the plurality of corner portions is smaller than the thickness of the flat plate portion. Even in this case, the corner portion having a small thickness is preferentially deformed, and thus has the same effect.

また、マニホールド１００が複数の角部を有する場合には、複数の角部の少なくとも１つの角部が平板部の厚さよりも小さければ、他の角部が平板部の厚さと同じであっても、大きくてもよい。マニホールド１００において、底壁１１０と側壁１２０との第２境界部２０３の厚さが平板部の厚さよりも小さいことが好ましい。この場合、側壁１２０と第１フランジ部１４０との第３境界部１０４の厚さは、平板部の厚さよりも大きくてもよい。   Further, when the manifold 100 has a plurality of corner portions, if at least one corner portion of the plurality of corner portions is smaller than the thickness of the flat plate portion, the other corner portions may have the same thickness as the flat plate portion. It can be big. In the manifold 100, it is preferable that the thickness of the second boundary portion 203 between the bottom wall 110 and the side wall 120 is smaller than the thickness of the flat plate portion. In this case, the thickness of the third boundary portion 104 between the side wall 120 and the first flange portion 140 may be larger than the thickness of the flat plate portion.

本変形例の製造方法において、上方が開口する箱状のマニホールド本体を準備する工程では、例えば、角部となる部分が平板部となる部分よりも薄い板状の材料を準備して、箱状にプレス成形する。具体的には、例えば以下のように実施する。マニホールド本体となる平板状の材料を準備する。この材料において、角部となる部分の厚さを他の部分よりも薄くなるように加工する。加工された材料に対して、深絞り加工を行って、底壁１１０と側壁１２０と第１フランジ部１４０とからなるマニホールド本体を形成する。なお、上方が開口する箱状のマニホールド本体を準備する工程において、プレス加工により箱状に成型した後に、切削加工により、角部となる部分の厚さを他の部分よりも薄くしてもよい。   In the manufacturing method of the present modification, in the step of preparing a box-shaped manifold body that opens upward, for example, a plate-shaped material is prepared in which a portion that becomes a corner is thinner than a portion that becomes a flat plate, Press molding. Specifically, for example, the following is performed. Prepare a flat plate material for the manifold body. In this material, the corner portion is processed so that the thickness of the portion becomes thinner than other portions. A deep drawing process is performed on the processed material to form a manifold body including the bottom wall 110, the side wall 120, and the first flange portion 140. In addition, in the step of preparing the box-shaped manifold body that opens upward, after forming into a box shape by pressing, the thickness of the corner portion may be made thinner than other portions by cutting. .

変形例４
図１４に示すように、側壁１２０及び上壁１３０が一体であって、側壁１２０の下面が開口し、その下面を底壁１１０が塞いでいる構造の場合であっても、マニホールド本体において、角部が他の部分よりも薄くなるように構成されていてもよい。 Modification 4
As shown in FIG. 14, even in the case where the side wall 120 and the upper wall 130 are integrated, the lower surface of the side wall 120 is open, and the bottom wall 110 is closed by the bottom wall 110, the manifold body has corners. You may be comprised so that a part may become thinner than another part.

具体的には、上壁１３０と側壁１２０との第４境界部２０５は、Ｒ形状であり、角部を構成する。すなわち、上壁１３０と側壁１２０との第４境界部１０５の厚さＴ２は、平板部の厚さＴ１よりも小さいことが好ましい。この場合、側壁１２０と第２フランジ部１４１との第５境界部１０６は、Ｒ形状であるが、平板部の厚さよりも小さくてもよく、大きくてもよい。   Specifically, the 4th boundary part 205 of the upper wall 130 and the side wall 120 is R shape, and comprises a corner | angular part. That is, the thickness T2 of the fourth boundary portion 105 between the upper wall 130 and the side wall 120 is preferably smaller than the thickness T1 of the flat plate portion. In this case, the fifth boundary portion 106 between the side wall 120 and the second flange portion 141 has an R shape, but may be smaller or larger than the thickness of the flat plate portion.

変形例５
また、本実施の形態では、第１側壁１２１及び第２側壁１２２は底壁１１０から略垂直に上方に延びているが、本発明のマニホールドは、これに限定されない。例えば、第１側壁１２１及び第２側壁１２２の少なくとも一方は、上方に向かって外方に広がるように傾斜していてもよい。また、例えば、第１側壁１２１及び第２側壁１２２の少なくとも一方は、下方に向かって外方に広がるように傾斜していてもよい。 Modification 5
In the present embodiment, the first side wall 121 and the second side wall 122 extend upward from the bottom wall 110 substantially vertically, but the manifold of the present invention is not limited to this. For example, at least one of the first side wall 121 and the second side wall 122 may be inclined so as to spread outward. Further, for example, at least one of the first side wall 121 and the second side wall 122 may be inclined so as to spread outwardly downward.

なお、実施の形態１、２及び変形例３のように上方が開口するマニホールド本体の側壁１２０は、底壁１１０から上方に向かって広がるように傾斜していることが好ましい。実施の形態３及び変形例４のように下方が開口するマニホールド本体の側壁１２０は、上壁１３０から下方に向かって広がるように傾斜していることが好ましい。   In addition, as in the first and second embodiments and the third modification, the side wall 120 of the manifold body that opens upward is preferably inclined so as to spread upward from the bottom wall 110. As in the third embodiment and the fourth modification, the side wall 120 of the manifold body that opens downward is preferably inclined so as to spread downward from the upper wall 130.

以上のように本発明の実施の形態について説明を行なったが、各実施の形態の特徴を適宜組み合わせることも当初から予定している。また、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した実施の形態ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   Although the embodiments of the present invention have been described as described above, it is also planned from the beginning to combine the features of each embodiment as appropriate. In addition, it should be considered that the embodiment disclosed this time is illustrative and not restrictive in all respects. The scope of the present invention is shown not by the above-described embodiment but by the scope of claims, and is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims.

１，７，８ ：セルスタック装置
３ ：第１接合材
４ ：第１集電部材
５ ：第２接合材
６ ：第２集電部材
１００，１０７，１０８：マニホールド
１０１ ：導入配管
１０２ ：第１境界部
１０３ ：第２境界部
１０４ ：第３境界部
１０５ ：第４境界部
１０６ ：第５境界部
１１０ ：底壁
１１１ ：上面
１１２ ：下面
１２０ ：側壁
１２１ ：第１側壁
１２２ ：第２側壁
１３０ ：上壁
１３１ ：挿入孔
１４０ ：第１フランジ部
１４１ ：第２フランジ部
１５０ ：突起部
１６０ ：コーティング膜
２００ ：燃料電池セル
２０１ ：下端部
２０２ ：上端部
２１０ ：支持基板
２１１ ：ガス流路
２１２ ：第１凹部
２２０ ：発電素子部
２２１ ：反応防止膜
２２２ ：緻密膜
２３０ ：燃料極
２３１ ：燃料極集電部
２３１ａ ：第２凹部
２３１ｂ ：第３凹部
２３２ ：燃料極活性部
２４０ ：電解質
２５０ ：空気極
２６０ ：電気的接続部
２６１ ：インターコネクタ
２６２ ：空気極集電膜
３００ ：セル集合体
Ｂ ：台座 1, 7, 8: Cell stack device 3: First bonding material 4: First current collecting member 5: Second bonding material 6: Second current collecting members 100, 107, 108: Manifold 101: Introducing pipe 102: First Boundary portion 103: second boundary portion 104: third boundary portion 105: fourth boundary portion 106: fifth boundary portion 110: bottom wall 111: upper surface 112: lower surface 120: side wall 121: first side wall 122: second side wall 130 : Upper wall 131: Insertion hole 140: 1st flange part 141: 2nd flange part 150: Projection part 160: Coating film 200: Fuel cell 201: Lower end part 202: Upper end part 210: Support substrate 211: Gas flow path 212 : First recess 220: power generation element part 221: reaction preventing film 222: dense film 230: fuel electrode 231: fuel electrode current collector 231a: second recess 231b: third recess 232: fuel Electrode active part 240: Electrolyte 250: Air electrode 260: Electrical connection part 261: Interconnector 262: Air electrode current collector film 300: Cell assembly B: Pedestal

Claims (11)

台座に配置され、燃料電池セルに反応ガスを供給するためのマニホールドであって、
底壁と、
前記底壁から上方に延びる側壁と、
前記側壁の上端部を塞ぎ、かつ前記燃料電池セルが接合される上壁と、
前記底壁に取り付けられ、かつ前記台座に接する複数の突起部と、
を備え、
前記突起部は、前記底壁を構成する材料と異なる材料で構成されている、マニホールド。 A manifold arranged on a pedestal for supplying a reaction gas to a fuel cell,
The bottom wall,
A side wall extending upward from the bottom wall;
An upper wall that closes the upper end of the side wall and to which the fuel cell is joined;
A plurality of protrusions attached to the bottom wall and in contact with the pedestal;
With
The said protrusion part is a manifold comprised with the material different from the material which comprises the said bottom wall. 前記台座と対向する面の表面粗さＲｚは、０．０１ｚ以上である、請求項１に記載のマニホールド。   The manifold according to claim 1, wherein the surface roughness Rz of the surface facing the pedestal is 0.01z or more. 前記底壁の下面の面積に対して、前記突起部と台座とが接触する面積の比は、１５％以下である、請求項１または２に記載のマニホールド。   3. The manifold according to claim 1, wherein a ratio of an area where the protrusion and the pedestal are in contact with an area of a lower surface of the bottom wall is 15% or less. 前記突起部は、無機材料で構成される、請求項１〜３のいずれか１項に記載のマニホールド。   The manifold according to claim 1, wherein the protrusion is made of an inorganic material. 前記突起部は、前記底壁を構成する材料の熱伝導率よりも小さい熱伝導率を有する材料で構成されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載のマニホールド。   The manifold according to any one of claims 1 to 4, wherein the protrusion is made of a material having a thermal conductivity smaller than that of the material constituting the bottom wall. 前記突起部を構成する材料の熱伝導率は、４０Ｗ／ｍ・Ｋ以下である、請求項１〜５のいずれか１項に記載のマニホールド。   The manifold according to any one of claims 1 to 5, wherein the material constituting the protrusion has a thermal conductivity of 40 W / m · K or less. 前記突起部は、鉱物またはセラミックスで構成される、請求項１〜６のいずれか１項に記載のマニホールド。   The manifold according to claim 1, wherein the protrusion is made of mineral or ceramic. 前記底壁の下面に形成されたコーティング膜をさらに備え、
前記突起部は、前記コーティング膜を介して前記底壁に取り付けられている、請求項１〜７のいずれか１項に記載のマニホールド。 A coating film formed on the bottom surface of the bottom wall;
The manifold according to claim 1, wherein the protrusion is attached to the bottom wall via the coating film. 前記上壁は、クロムを含む材料で構成され、
前記上壁の表面全体に形成されたコーティング膜をさらに備える、請求項１〜８のいずれか１項に記載のマニホールド。 The upper wall is made of a material containing chromium,
The manifold according to any one of claims 1 to 8, further comprising a coating film formed on the entire surface of the upper wall. 上方または下方が開口する箱状のマニホールド本体と、
前記開口を塞ぐ板状部材と、
を備え、
前記マニホールド本体は、
複数の平板部と、
前記平板部を連結する角部と、
を有し、
前記角部の厚さは、前記平板部の厚さよりも小さい、請求項１〜９のいずれか１項に記載のマニホールド。 A box-shaped manifold body that opens upward or downward, and
A plate-like member that closes the opening;
With
The manifold body is
A plurality of flat plate portions;
A corner portion connecting the flat plate portions;
Have
The manifold according to any one of claims 1 to 9, wherein a thickness of the corner portion is smaller than a thickness of the flat plate portion. 請求項１〜１０のいずれか１項に記載のマニホールドと、
前記マニホールドから反応ガスが供給される燃料電池セルと、
前記マニホールドと、前記燃料電池セルとを接合する接合材と、
を備える、セルスタック装置。
The manifold according to any one of claims 1 to 10,
A fuel battery cell to which reaction gas is supplied from the manifold;
A bonding material for bonding the manifold and the fuel battery cell;
A cell stack device.
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