JP6467681B2

JP6467681B2 - 固体酸化物型燃料電池

Info

Publication number: JP6467681B2
Application number: JP2014264156A
Authority: JP
Inventors: 明宜樫本; 宏孝茂木; 正樹安倍; 友喜吉田
Original assignee: MAGNEX CO., LTD.
Current assignee: MAGNEX CO., LTD.
Priority date: 2014-12-26
Filing date: 2014-12-26
Publication date: 2019-02-13
Anticipated expiration: 2034-12-26
Also published as: JP2016126833A

Description

本発明は、固体酸化物型燃料電池に係り、特に、ＭＥＡセルからなる単セルスタックを積層してセルスタックを形成し、ボルト及びナットにより積層方向に圧縮力を導入する平板型の固体酸化物型燃料電池に関する。

固体酸化物型燃料電池は、ＳＯＦＣ（ＳｏｌｉｄＯｘｉｄｅｎＦｕｅｌＣｅｌｌ）とも称され、アノード（燃料極）、電解質、及びカソード(空気極)を重ね合わせた平板状のＭＥＡセルに、燃料として水素や一酸化炭素を使用して電極反応を起こして発電する型式の燃料電池である。そして、このＭＥＡセルをセパレータよりに挟み込んで何層にも積層したセルスタックとすることで高出力が得られる燃料電池である。この固体酸化物型燃料電池のセルスタックにおいて、セルスタックに供給される燃料ガスや酸化ガスのガスシール性を高めて発電性能を向上させること、及びＭＥＡセルとセパレータの間の電気的接触性を十分に確保して集電効率を向上させることが要求されている。

また、この固体酸化物型燃料電池は、７００℃〜９００℃という高温で動作する燃料電池である。そこで、この高温域においてセルスタックの発電性能や発電効率を向上させるために、ボルト及びナットなどによる圧縮力導入機構を設け、セルスタックの積層方向に圧縮力を導入することが提案されている。

例えば、特許文献１には、平板型の固体酸化物形燃料電池モジュールの荷重機構が開示されている。この荷重機構は、ベースプレート上に立設した複数本のボルトの上部に上下動自在に配設された押圧板と、この押圧板とトッププレートとの間に弾装された加圧手段としての高温仕様に耐え得るセラミックスばねと、各ボルトの上部にそれぞれ螺合されたナットとを備え、押圧板には、ボルトが貫通する挿通孔が形成されている。

この特許文献１に示されるように、ボルト及びナットに圧縮バネを加えた圧縮力導入機構が提案されている。すなわち、ナットを回転してボルトに張力を導入し、セルスタックにその反力となる圧縮力を加える機構である。この機構により、セルスタックには圧縮力が確実に導入され、ボルトに生じた張力によりナットとの係合の緩みが減少し、良好なガスシール性及び電気的接触性が確保できる。

しかし、固体酸化物型燃料電池は、動作環境温度が７００℃〜９００℃という高温下で行われるため、セルスタックに使用される材料には高い耐熱性能が要求される。特に、高温下で圧縮応力が発生する圧縮バネについては、一般的な金属材料では温度上昇と共に強度低下が著しく使用に適さないことが知られている。一方、セラミック製の圧縮バネは、１０００℃という高温下であっても強度低下が少なく、圧縮バネとして十分に機能する。しかし、セラミックは、一般的な金属材料と比べると捩じりに対する耐力、及び最大荷重を超えた使用による撓みに対する耐力が低いことが知られている。

特開第２０１２-３８６４６号公報

上述したように、高温下で行われるＳＯＦＣの発電において、圧縮力が加わる圧縮バネには、下記に示す４つの課題を解決する工夫が重要となる。

第１の課題は、ボルト及びナットにおける断面の中心点と圧縮バネの断面の中心点との距離を最小限にすることである。つまり、ボルト及びナットにより導入される圧縮力の加力点と圧縮バネに発生する反力点とが偏芯しているとボルトと圧縮バネを連結する部材に曲げモーメントが発生する虞がある。そして、この曲げモーメントが発生するとボルト及び圧縮バネに傾射角などの変形が発生し、圧縮バネに圧縮力が精度良く導入されず、ボルト及びナットによる締付けが十分に管理できなくなる虞がある。

第２の課題は、圧縮バネに発生する捩り応力を最小限にすることである。つまり、ボルトに張力を導入する際に、ナットと圧縮バネとの間に一般的に設けられるワッシャが、ナットの回転に伴って共回りをしてしまう場合がある。これは、ワッシャと圧縮バネとの間で滑りが生じるためである。この共回りにより圧縮バネが捩られて捩れ応力が発生する。この捩れ応力が過大になると圧縮バネ自体の破損の原因になってしまう虞がある。

第３の課題は、圧縮バネに発生する撓み量を規制することである。圧縮バネは、ボルト及びナットによる圧縮力の導入により全長が圧縮バネの軸方向に撓むが、この撓み量が限界値を超えるまでナットを回転すると圧縮バネ自体の破損の原因になってしまう虞がある。また、セルスタックには一対のボルト及びナットが複数組設けられるが、この撓み量について全てのボルト及びナットの組に対して同様な規制をしなければならない。

第４の課題は、圧縮バネに圧縮時の面外座屈を生じさせないことである。圧縮バネは、その形状の複雑さからある程度の初期不正（ＩｎｉｔｉａｌＩｍｐｅｒｆｅｃｔｉｏｎ）は避けられないが、圧縮時の捩れ座屈により圧縮バネ自体の破損の原因になってしまう虞がある。すなわち、ボルト及びナットによる圧縮力の導入により圧縮バネに、いわゆる[孕み出し]や「暴れ」が発生し、圧縮バネの高さ方向において、円形の断面形状が乱れて捩れ座屈が生じる場合がある。この状態では、上述した撓み量の限界値が極端に低下してしまい、圧縮バネ自体が崩壊する虞がある。

本願の目的は、かかる課題を解決し、高温下においてボルト及びナットによりセルスタックを締め込む際に精度良く圧縮力を導入し、高性能なガスシール性及び電気的接触性を保持する固体酸化物型燃料電池を提供することである。

上記目的を達成するため、本発明に係る固体酸化物型燃料電池は、ＭＥＡセルを積層してセルスタックを形成し、一対のボルト及びナットにより積層方向に圧縮力を導入する平板型の固体酸化物型燃料電池において、圧縮バネは、セラミック製であり、ボルトにより導入される圧縮力の加力点と、発生する反力点との偏芯を最小限とするボルト周りの位置に設けられ、圧縮バネは、ナットとの間に圧縮バネ捩れ防止部材が設けられることを特徴とする。

このように、圧縮バネにはセラミック製の圧縮バネを使用する。これにより、固体酸化物型燃料電池における高温の動作環境温度に対して、圧縮バネの強度低下の問題は解決する。以下、高温下で行われるＳＯＦＣの発電において圧縮力が加わる圧縮バネの４つの課題に対する解決方法を説明する。

上記第１の課題に対しては、セルスタックに圧縮力が導入されるボルト周りに、例えば螺旋状である圧縮バネを設けることで、導入される圧縮力の加力点と圧縮バネに発生する反力点との偏芯が最小限に抑えられる。これにより、ボルト及び圧縮バネに有害な変形が発生するのを最小限に抑えられ、ボルト及びナットに圧縮バネを加えてセルスタックを締め込む際に精度良く圧縮力を導入することができる。

また、上記第２の課題に対しては、圧縮バネとナットとの間に板状の圧縮バネ捩れ防止部材が設けられ、この圧縮バネ捩れ防止部材は、ナットを回転してボルトに張力を導入する際に、ナットの回転方向に共回りしない機構を有する。一般的には、圧縮バネとナットとの間にはワッシャが設けられる。圧縮バネは、ボルトに通した後、必要な圧縮力を受けるまでナットにより締め込まれる。従って、圧縮バネの下端部は圧縮力による摩擦で回転しないが、上端はナットの回転方向に共回りするワッシャにより直接捩じられる場合がある。この場合には、圧縮バネには捩れ応力が発生して破損の原因になってしまう。このナットの回転方向に共回りしない機構を有する圧縮バネ捩れ防止部材を設けることで、圧縮バネに発生する捩り荷重を最小限にすることができる。

また、固体酸化物型燃料電池は、上記第３の課題に対し、前記一対のボルト及びナットにより圧縮力が導入される際に、前記圧縮バネの高さ方向の可動範囲を規定する圧縮バネ高さ規定部材を備えることが好ましい。これにより、ナットの回転により圧縮バネが高さ方向に撓んでも圧縮バネ捩れ防止部材が圧縮バネ高さ規定部材に衝突し、それ以上高さ方向に撓まない。つまり、圧縮バネはストッパー機能を有して過大な撓みを阻止する。このように、圧縮バネ高さ規定部材は圧縮バネに発生する撓み量を規制することができる。また、全ての圧縮バネは同じ高さの圧縮バネ高さ規定部材により同じ高さで留まるため、セルスタックの締め付けがどの位置でも同じとなり、精度良く圧縮力を導入することができる。

また、固体酸化物型燃料電池は、上記第４の課題に対し、前記圧縮バネの内側又は外側に設けられ、圧縮バネの半径方向の形状の乱れを規制する圧縮バネ形状規制部材を備えることが好ましい。圧縮バネに圧縮力が加わると、圧縮バネは、いわゆる「孕み出し」や「暴れ」などの圧縮バネの半径方向の形状の乱れが生じる場合がある。これは、圧縮バネの初期不正、荷重点と反力点との偏芯などによる。この圧縮バネ形状規制部材は、圧縮バネを内側又は外側から形状保持するスリーブとして機能する。、圧縮バネに圧縮力が導入される際に、螺旋状の圧縮バネが外側や内側に孕み出すことや暴れることを防止し、精度良く圧縮力を導入することができる。

また、固体酸化物型燃料電池は、前記圧縮バネ捩れ防止部材が、一対のボルト及びナットのうち少なくとも２箇所を連結することが好ましい。固体酸化物型燃料電池のセルスタックは、一般的に４箇所のボルト及びナットにより締め付けられる。そのうち少なくとも２箇所のボルト及びナットを圧縮バネ捩れ防止部材により連結すると、一方のボルトが他方のボルト周りの回転を阻止する。この原理により、圧縮バネ捩れ防止部材がナットの回転により共回りするのを防止できる。

また、固体酸化物型燃料電池は、前記圧縮バネ捩れ防止部材には、前記ナットの回転により圧縮力が導入される際に、前記圧縮バネ捩れ防止部材の共回りを防ぐための圧縮バネ捩れ防止治具が取付けられることが好ましい。これにより、ボルトごとに設けられた圧縮バネ捩れ防止部材にボルトごとに転用される施工用の圧縮バネ捩れ防止治具を取り付け、個別にナットを回転することで個々の圧縮バネ捩れ防止部材の共回りを防止することができ、簡易な部品により効果を上げることができる。

また、固体酸化物型燃料電池は、前記圧縮バネ捩れ防止部材が、一対のボルト及びナットに対して取り付けられるワッシャであり、前記ワッシャには、前記ナットの回転により圧縮力が導入される際に、共回りを防ぐためのワッシャ回転防止治具が設けられることが好ましい。これにより、回転するナットに設けられるワッシャに対してワッシャ回転防止治具を用いて固定し、ワッシャの共回りを防止することができ、簡易な施工工具だけで効果を上げることができる。

また、固体酸化物型燃料電池は、前記圧縮バネ捩れ防止部材の圧縮バネ側の面には、前記圧縮バネの端部の形状を保持する圧縮バネ形状保持溝部が設けられることが好ましい。これにより、圧縮バネ捩れ防止部材は、圧縮バネの端部の、例えば螺旋が嵌め込まれる溝部を有する。この溝部により圧縮バネの端部の円形の断面形状が適切に保持され、第１の課題である、ボルト及びナットにおける断面の中心点と圧縮バネの断面の中心点との距離を最小限にすることができる。

以上のように、本発明に係る固体酸化物型燃料電池によれば、高温下においてボルト及びナットによりセルスタックを締め込む際に適切に圧縮力を導入し、高性能なガスシール性及び電気的接触性を保持することができる。

本発明に係る固体酸化物型燃料電池の一つの実施形態の概略構成を示す斜視図である。図１に示す固体酸化物型燃料電池の平面図及び側面図である。一般的なセルスタックの構成を示す斜視図である。図１に示す固体酸化物型燃料電池のナットを回転して圧縮バネに圧縮力を導入する前後の状況を示す断面図である。圧縮バネ捩れ防止部材の一つの実施例を示す平面図である。ワッシャ回転防止治具を示す側面図及び正面図である。圧縮バネ高さ規定部材の一つの実施例を示す断面図である。圧縮バネ高さ規定部材の他の実施例を示す断面図である。

（固体酸化物型燃料電池の構成）
以下に、図面を用いて本発明に係る固体酸化物型燃料電池１の実施形態につき、詳細に説明する。図１に固体酸化物型燃料電池１の一つの実施形態の概略構成を斜視図で示す。また、図２に、図１に示す固体酸化物型燃料電池１の平面図及び側面図を示す。本発明に係る固体酸化物型燃料電池１は、セルスタック１０、蓋板２、底板３、一対のボルト４及びナット５、圧縮バネ捩れ防止部材７、圧縮バネ制御部材８、及び圧縮バネ９から構成される。

この固体酸化物型燃料電池１は、後述する単セルスタック（図３符号２０）が積層されたセルスタック１０の上下両面が蓋板２及び底板３により挟み込まれている。また、ボルト４が、圧縮バネ捩れ防止部材穴６ａ、蓋板穴６ｂ，セルスタック穴６ｃ，及び底板穴６ｄを上下方向に貫通する。また、ボルト４の下端部は底板３にねじ込まれて固定される。そして、ボルト４にはボルトネジ部１２が設けられてナット５に係合する。このナット５が回転することでボルト４に張力が導入され、その反力としてセルスタック１０の積層方向に圧縮力が導入される。このナット５の回転によりボルト４に張力を発生させて蓋板２及び底板３を引き寄せてセルスタック１０に圧縮力を導入する機構を、以下、圧縮力導入機構と称する。本発明の特徴は、ボルト４及びナット５による従来の圧縮力導入機構に圧縮バネ９を加え、さらに圧縮バネ捩れ防止部材７及び圧縮バネ制御部材８を備える点である。

（セルスタックの構成及び機能）
次に、図３を用いて固体酸化物型燃料電池１の一般的な単セルスタック２０の構成について説明する。固体酸化物型燃料電池１の単セルスタック２０は、電解質２１、一対の電極である燃料極（アノード）２２及び空気極(カソード)２３、燃料極側セパレータ２５、及び空気極側セパレータ２６から構成される。そして、一組の電解質２１、燃料極２２、及び空気極２３は、ＭＥＡセル２４（ＭｅｍｂｒａｎｅａｎｄＥｌｅｃｔｒｏｄｅＡｓｓｅｍｌｙ）と称される。一個の単セルスタック２０自体の発電量は、０．３Ｖ〜１．０Ｖ程度なので、必要な電力とするために単セルスタック２０が数十枚から数百枚積層されて図１に示すセルスタック１０が形成される。そして、図３に示すように、燃料極側セパレータ２５には燃料ガス供給路２７が設けられ、空気極側セパレータ２６には酸化ガス供給路２８が設けられる。そして、これらのガス供給路２７，２８には、図３の矢印が示す方向に、燃料ガスである水素、及び酸化ガスである空気が供給されて発電が行われるる。

(セルスタックのガスシール性)
固体酸化物型燃料電池１の燃料極側セパレータ２５及び燃料極側セパレータ２６は、セルスタック１０中の個々の単セルスタック２０間を仕切っている。すなわち、固体酸化物型燃料電池１のセパレータ２５，２６は、その表面及び裏面の両面がそれぞれ燃料極２２側に面した燃料極側セパレータ２５、及び空気極２３側に面した空気極側セパレータ２６となる。これらのセパレータ２５，２６の役割は、燃料ガスと酸化ガスとを分離し、燃料ガス及び酸化ガスを燃料極２２或いは空気極２３にそれぞれ供給して収容することである。そのため、セパレータ２５，２６のそれぞれの表面には、溝加工により燃料ガス供給路２７及び酸化ガス供給路２８が設けられている。セルスタック１０においては、燃料ガス供給路２７により燃料極２２へと供給される燃料ガス、及び酸化ガス供給路２８により空気極２３へと供給される酸化ガスについて十分なガスシール性を備え、ガス供給効率を向上させることが要求されている。

(セルスタックの電気的接触性)
また、これらの燃料極側セパレータ２５及び燃料極側セパレータ２６は、ＭＥＡセル２４において発電された電気を集電するという役割も担っている。このため、ＭＥＡセル２４とセパレータ２５，２６との間には集電効率を上げるために集電材(図示せず)が設けられるのが一般的である。このように、セルスタック１０においては、ＭＥＡセル２４とセパレータ２５，２６との間に設けられた集電材による電気的接触性を高めて集電効率を向上させることが要求されている。

（セルスタックの圧縮力導入機構）
図１に示すように、平板型の固体酸化物型燃料電池１において、セルスタック１０のガスシール性及び電気的接触性を向上させるために、ボルト４及びナット５によりセルスタック１０の積層方向に圧縮力を導入する。セルスタック１０の積層方向に精度良く圧縮力を導入することで、燃料ガス供給路２７及び酸化ガス供給路２８の密封性が向上し、燃料ガス供給路２７から燃料極２２へと供給される燃料ガス、及び酸化ガス供給路２８から空気極２３へと供給される酸化ガスの漏れが減少してガスシール性が向上する。また、セルスタック１０の積層方向に精度良く圧縮力を導入することで、集電材がＭＥＡセル２４とセパレータ２５，２６との間により密着し、集電材により電気的接触性が高まる。

（圧縮バネの導入）
本実施形態では、セルスタック１０の圧縮力導入機構として、ボルト４及びナット５に更に圧縮バネ９を組み合わせる機構を採用する。この圧縮力導入機構は、図２(ａ)に示すように、平板型のセルスタック１０の四隅にそれぞれ一対のボルト４及びナット５が設けられるのが一般的であり、これらの複数のボルト４それぞれに均等に圧縮力が加えられ、セルスタック１０全体が一様に圧縮される。

また、本実施形態では、この圧縮バネ９には窒化ケイ素セラミック製スプリングが用いられる。例えば、ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）などの一般的な金属バネの場合には、雰囲気温度の上昇に伴って強度が著しく低下してしまい、圧縮力が加わった状態でクリープや応力緩和が発生するという問題がある。一方、窒化ケイ素セラミックの場合には、略１０００℃までは強度低下はあまり生じなく、室温と同様な条件で使用できる。また、窒化ケイ素セラミックは、耐食性が高く水素や不活性ガスなどの雰囲気下で加熱しても問題がない。さらに、窒化ケイ素セラミックは、金属成分を含んでいないので電気絶縁性が高いという特性がある。しかし、この窒化ケイ素セラミックは、捩れ応力、及び撓みにより発生する引張応力には脆弱であり、それらにより破損の原因となる。そこで、圧縮バネ９に窒化ケイ素セラミックを用いると共に、下記の実施案を実施して圧縮バネ９により適切に圧縮力を導入させることが重要である。

（圧縮バネの偏芯）
図２(ｂ)に示すように、本発明では、ボルト４周りに螺旋状の圧縮バネ９が設けられる。すなわち、ボルト４及びナット５における断面の中心点と圧縮バネ９の断面の中心点との距離を最小限とする。これにより、荷重の偏芯が最小限に抑えられ、ボルト４及び圧縮バネに発生する傾きなどの変形を最小限に抑えることができる。そのため、圧縮力が圧縮バネ９に精度良く導入され、ボルト３及びナット５による締付けが十分に管理できる。

図４に、固体酸化物型燃料電池１のナット５を回転して圧縮バネ９に圧縮力をかける前後の状況を断面図で示す。図４（ａ）は、圧縮力が導入される前の状態であり、図４（ｂ）は、圧縮力が導入された後の状態である。ボルト４の下端部は、底板３に設けられた底板穴６ｄにねじ込まれてボルト４は固定されている。上部のナット５を回転させることで圧縮バネ捩れ防止部材７は下方に低下する。ナット５の回転によりボルト４に張力が導入され、その反力としてセルスタック１０は圧縮される。そして、圧縮バネ捩れ防止部材７は圧縮バネ制御部材８に当設することで圧縮時の高さ位置が規制できる。また、図４に示すように、４箇所の圧縮バネ９は、圧縮バネ捩れ防止部材７により同じ圧縮量に規制される。

（圧縮バネ捩れ防止部材）
図６を用いて、一組のボルト４、ナット５、及びワッシャ１４に、更に圧縮バネ９を組み合わせた一般的な圧縮力導入機構を説明する。このボルト４に張力を導入する際に、ナット５の回転に伴ってナット５と圧縮バネ９との間のワッシャ１４が共回りをしてしまう場合がある。これは、ワッシャ１４と圧縮バネ９との間で滑りが生じるためである。この共回りにより圧縮バネ９自体に直接「捩れ」が導入され、捩れ応力が過大になると圧縮バネ９自体の破損の原因になる。

図１、図２(ａ)に圧縮バネ捩れ防止部材７の一つの実施例を示す。図１、図２(ａ)に示す圧縮バネ捩れ防止部材７は、帯状の板が「ロ」の字のように四角に接続されており、４箇所のボルト４を全て連結する。これにより、各ボルト４に張力を導入するためにそれぞれ対応する個々のナット５を回転させても、圧縮バネ捩れ防止部材７は共回りしない。

図５（ａ），（ｂ）に、圧縮バネ捩れ防止部材７の他の実施例を示す。図５(ａ)は、交差するように配置された帯状の圧縮バネ捩れ防止部材７ａ，７ｂを用いた実施例を示す。この圧縮バネ捩れ防止部材７は、少なくとも２箇所のボルト４及びナット５を連結すればよい。そこで、図５（ａ）の圧縮バネ捩れ防止部材７ａは、一方の対角に位置するボルト４ａ，４ｃを連結し、圧縮バネ捩れ防止部材７ｂは、他方の対角に位置するボルト４ｂ，４ｄを連結する。そして、圧縮バネ捩れ防止部材７ａ，７ｂは、それぞれ独立させて良く、ビス１３で接合されても良い。図５(ｂ)は、同じ方向に配置された帯状の圧縮バネ捩れ防止部材７ａ，７ｂを用いた実施例を示す。この圧縮バネ捩れ防止部材７ａは、一方の隣接するボルト４ａ，４ｂを連結し、圧縮バネ捩れ防止部材７ｂは、他方の隣接するボルト４ｃ，４ｄを連結する。このように、圧縮バネ捩れ防止部材７は、少なくとも２箇所のボルト４及びナット５を連結すれば、それらのボルト４に対応する圧縮バネ９の捩れが防止できる。

（ワッシャ回転防止治具）
図６に、圧縮バネ捩れ防止部材７と同様な機能を有するワッシャ回転防止治具１６を側面図及び断面図で示す。図６(ａ)は、ワッシャ回転防止治具１６の側面図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）のＡ−Ａ断面図である。上述したように、ナット５の回転により圧縮力が導入される際に圧縮ばね９が捩れるのを防止するために圧縮バネ捩れ防止部材７が取付けられる。しかし、図６に示すように、ワッシャ１４に対して施工治具としてワッシャ回転防止治具１６を圧縮力導入の際にだけ取り付けても良い。ワッシャ回転防止治具１６は、例えば、図６(ｂ)に示すようにワッシャ１４自体をペンチのように丸く囲んで挟み込み、ワッシャ１４を抑え込む取手１７が付いたプレート１６であっても良い。或いは、円形のワッシャ１４を図６（ｂ）に破線で示すように切り取り、ペンチなどの工具でワッシャ１４の回転を防止しても良い。

（圧縮バネ高さ規定部材）
図７に、圧縮バネ制御部材８の一つの実施例を断面図で示す。また、図８に、圧縮バネ制御部材８の他の実施例を断面図で示す。本実施例では、圧縮バネ制御部材８は、筒状の部材であって圧縮バネ９の内側又は外側に設けられる。そして、この筒状の圧縮バネ制御部材８が、圧縮力が導入される際に圧縮バネ９の高さ方向の可動範囲を規定する圧縮バネ高さ規定部材８ａともなり、圧縮バネ９の半径方向の所謂「孕み出し」や「暴れ」を規制する圧縮バネ形状規制部材８ｂともなるが、勿論、それらの機能を同時に有しても良い。

図７は、内径が（ｄ）であり外径が（Ｄ）である圧縮バネ制御部材８が圧縮バネ９の内側に設けられる場合である。この高さ（Ｌ）の圧縮バネ制御部材８は、圧縮バネ高さ規定部材８ａとして圧縮バネ９の使用高さＬという可動範囲を規定し、圧縮バネ捩れ防止部材７がそれ以上低くならないようにストッパーとしての機能を発揮する。一方、圧縮バネ制御部材８は、圧縮バネ形状規制部材８ｂとして、圧縮バネ９を内側から支持するガイドとしての機能を発揮する。

図８は、内径が（ｄ）であり外径が（Ｄ）である圧縮バネ制御部材８が圧縮バネ９の外側に設けられる場合である。この高さ（Ｌ）の圧縮バネ制御部材８は、圧縮バネ高さ規定部材８ａとして圧縮バネ９の使用高さＬという可動範囲を規定し、圧縮バネ捩れ防止部材７がそれ以上低くならないようにストッパーとしての機能を発揮する。一方、圧縮バネ制御部材８は、圧縮バネ形状規制部材８ｂとして、圧縮バネ９を外側から支持するガイドとしての機能を発揮する。

（圧縮バネ形状保持溝部）
図８(ｂ)に示すように、圧縮バネ捩れ防止部材７の圧縮バネ９側の面には、圧縮バネ９の端部の螺旋形状を保持する圧縮バネ形状保持溝部１５が設けられても良い。すなわち、この溝部１５に圧縮バネ９の端部が嵌め込まれ、この溝部１５により、圧縮バネ９の端部の断面形状が保持される。そして、この圧縮バネ形状保持溝部１５は蓋板２の表側にも設けられ、圧縮バネ９の端部の螺旋形状が保持されても良い。また、この圧縮バネ形状保持溝部１５は、図８の蓋板２だけではなく、図８の底板３に設けられても良い。また、この圧縮バネ形状保持溝部１５は、図７の蓋板２又は底板３にも設けられても良い。また、

１固体酸化物型燃料電池、２蓋板、３底板、４，４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄボルト、５ナット、６ボルト穴，６ａ圧縮バネ捩れ防止部材穴，６ｂ蓋板穴，６ｃセルスタック穴，６ｄ底板穴、７圧縮バネ捩れ防止部材、８圧縮バネ制御部材、８ａ圧縮バネ高さ規定部材、８ｂ圧縮バネ形状規制部材、９圧縮バネ、１０セルスタック、１２ボルトネジ部、１３ビス、１４ワッシャ、１５圧縮バネ形状保持溝部、１６ワッシャ回転防止治具、１７ワッシャ回転防止治具の取手、２０単セルスタック、２１電解質、２２燃料極（アノード）、２３空気極（カソード）、２４ＭＥＡセル、２５（アノード側）セパレータ、２６（カソード側）セパレータ、２７燃料ガス供給路、２８酸化ガス供給路。

Claims

ＭＥＡセルを積層してセルスタックを形成し、一対のボルト及びナットにより積層方向に圧縮力を導入する平板型の固体酸化物型燃料電池において、
圧縮バネは、セラミック製であり、ボルトにより導入される圧縮力の加力点と、発生する反力点との偏芯を最小限とするボルト周りの位置に設けられ、
前記圧縮バネは、前記ナットとの間に圧縮バネ捩れ防止部材が設けられることを特徴とする固体酸化物型燃料電池。
請求項１に記載の固体酸化物型燃料電池であって、前記一対のボルト及びナットにより前記圧縮力が導入される際に、前記圧縮バネの高さ方向の可動範囲を規定する圧縮バネ高さ規定部材を備えることを特徴とする固体酸化物型燃料電池。
請求項１に記載の固体酸化物型燃料電池であって、前記圧縮バネの内側又は外側に設けられ、前記圧縮バネの半径方向の形状の乱れを規制する圧縮バネ形状規制部材を備えることを特徴とする固体酸化物型燃料電池。
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の固体酸化物型燃料電池であって、圧縮バネ捩れ防止部材は、一対のボルト及びナットのうち少なくとも２箇所を連結することを特徴とする固体酸化物型燃料電池
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の固体酸化物型燃料電池であって、圧縮バネ捩れ防止部材には、ナットの回転により圧縮力が導入される際に、前記圧縮バネ捩れ防止部材の共回りを防ぐための圧縮バネ捩れ防止治具が取付けられることを特徴とする固体酸化物型燃料電池。
請求項５に記載の固体酸化物型燃料電池であって、前記圧縮バネ捩れ防止部材は、一対のボルト及びナットに対して取り付けられるワッシャであり、前記ワッシャには、前記ナットの回転により圧縮力が導入される際に、共回りを防ぐためのワッシャ回転防止治具が設けられることを特徴とする固体酸化物型燃料電池。
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の固体酸化物型燃料電池であって、圧縮バネ捩れ防止部材の圧縮バネ側の面には、前記圧縮バネの端部の形状を保持する圧縮バネ形状保持溝部が設けられることを特徴とする固体酸化物型燃料電池。