JP7186208B2 - Electrochemical reaction cell stack - Google Patents

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JP7186208B2 JP2020192704A JP2020192704A JP7186208B2 JP 7186208 B2 JP7186208 B2 JP 7186208B2 JP 2020192704 A JP2020192704 A JP 2020192704A JP 2020192704 A JP2020192704 A JP 2020192704A JP 7186208 B2 JP7186208 B2 JP 7186208B2
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Description

本明細書によって開示される技術は、電気化学反応セルスタックに関する。 The technology disclosed by this specification relates to an electrochemical reaction cell stack.

水素と酸素との電気化学反応を利用して発電を行う燃料電池の種類の１つとして、固体酸化物形の燃料電池（以下、「ＳＯＦＣ」という）が知られている。ＳＯＦＣの構成単位である燃料電池発電単位（以下、単に「発電単位」という）は、固体酸化物を含む電解質層と、電解質層を挟んで所定の方向（以下、「第１の方向」という）に互いに対向する空気極および燃料極とを含む燃料電池単セル（以下、単に「単セル」という）を有している。 A solid oxide fuel cell (hereinafter referred to as "SOFC") is known as one type of fuel cell that generates power using an electrochemical reaction between hydrogen and oxygen. A fuel cell power generation unit (hereinafter simply referred to as "power generation unit"), which is a structural unit of SOFC, is composed of an electrolyte layer containing a solid oxide and a predetermined direction (hereinafter referred to as "first direction") across the electrolyte layer. has a fuel cell single cell (hereinafter simply referred to as "single cell") including an air electrode and a fuel electrode facing each other.

ＳＯＦＣは、一般に、複数の発電単位を第１の方向に並べて配置された構造体（以下、「発電ブロック」という）と、発電ブロックを挟んで第１の方向に互いに対向する一対のエンド部材とを備える燃料電池スタックの形態で利用される。発電単位は、例えば、単セルと、フレーム部分を有する周辺部材と、を備える。 An SOFC generally includes a structure (hereinafter referred to as a "power generation block") in which a plurality of power generation units are arranged in a first direction, and a pair of end members facing each other in the first direction with the power generation block interposed therebetween. is utilized in the form of a fuel cell stack comprising A power generation unit, for example, comprises a single cell and a peripheral member having a frame portion.

一般に、燃料電池スタックには、複数の発電単位にわたって第１の方向に延びる複数の連通孔が形成されており、複数の連通孔のそれぞれに挿入されたボルトと、各ボルトに嵌められたナットとによって締結される。また、この燃料電池スタックでは、ナットと、燃料電池スタックを構成する部材（例えばエンド部材）との間に、金属により形成された円環状の平板部材である座金が配置されている（例えば特許文献１参照）。 In general, a fuel cell stack is formed with a plurality of communication holes extending in a first direction over a plurality of power generation units. is concluded by Further, in this fuel cell stack, a washer, which is an annular flat plate member made of metal, is arranged between the nut and a member (for example, an end member) constituting the fuel cell stack (see, for example, Patent Documents 1).

特開２０１８－１４７７０９号公報JP 2018-147709 A

ところで、上述した燃料電池スタックでは、エンド部材は、単に平板状の部材であり、剛性が低いため、変形を抑制しにくいという課題がある。また、エンド部材の剛性が低いことにより、エンド部材における締結部材の締結力による変形であって、上記第１の方向における変形（例えば、締結部材における締結部（頭部やナット）のエンド部材表面への沈み込み等による変形）が生じ、締結力をエンド部材の面方向へ伝達することが困難であり、ひいては、例えば燃料電池スタックの性能が低下するおそれがある。 By the way, in the fuel cell stack described above, the end member is simply a plate-shaped member and has low rigidity, so there is a problem that it is difficult to suppress deformation. In addition, due to the low rigidity of the end member, deformation due to the fastening force of the fastening member in the end member, deformation in the first direction (for example, deformation of the end member surface of the fastening portion (head or nut) of the fastening member) It is difficult to transmit the fastening force in the planar direction of the end member, which may lead to deterioration in the performance of the fuel cell stack, for example.

なお、このような課題は、水の電気分解反応を利用して水素の生成を行う固体酸化物形の電解セル（以下、「ＳＯＥＣ」という。）の構成単位である電解単セルを複数備える電解セルスタックにも共通の課題である。なお、本明細書では、燃料電池単セルと電解単セルとをまとめて電気化学反応単セルと呼び、燃料電池スタックと電解セルスタックとをまとめて電気化学反応セルスタックと呼ぶ。また、このような課題は、ＳＯＦＣやＳＯＥＣに限らず、他のタイプの電気化学反応セルスタックにも共通の課題である。 It should be noted that such a problem is solved by an electrolytic cell comprising a plurality of electrolytic single cells, which are constituent units of a solid oxide type electrolytic cell (hereinafter referred to as "SOEC") that generates hydrogen using the electrolysis reaction of water. This is also a common issue for cell stacks. In this specification, the fuel cell single cell and the electrolysis single cell are collectively referred to as an electrochemical reaction single cell, and the fuel cell stack and the electrolysis cell stack are collectively referred to as an electrochemical reaction cell stack. Moreover, such a problem is not limited to SOFCs and SOECs, but is common to other types of electrochemical reaction cell stacks.

本明細書では、上述した課題を解決することが可能な技術を開示する。 This specification discloses a technology capable of solving the above-described problems.

本明細書に開示される技術は、例えば、以下の形態として実現することが可能である。 The technology disclosed in this specification can be implemented, for example, in the following forms.

（１）本明細書に開示される電気化学反応セルスタックは、第１の方向に並べて配置された複数の電気化学反応単位から構成される電気化学反応ブロックであって、各前記電気化学反応単位は、電解質層と、前記電解質層を挟んで前記第１の方向に互いに対向する空気極および燃料極とを含む電気化学反応単セルと、前記第１の方向視において、前記電解質層と、前記空気極と、前記燃料極とが互いに重なる領域を取り囲むフレーム部分を有する周辺部材と、を有する、電気化学反応ブロックと、前記電気化学反応ブロックを挟んで前記第１の方向に互いに対向する一対のエンド部材であって、前記第１の方向視で少なくとも一部が前記フレーム部分に重なるように配置された一対のエンド部材と、前記第１の方向に延びる軸部と、前記軸部の両端部に連結された一対の締結部とを有する締結部材と、を備える電気化学反応セルスタックにおいて、前記一対のエンド部材のうちの少なくとも一方である特定エンド部材は、前記第１の方向に垂直な面方向に沿った平面部分であって、前記軸部が挿入される貫通孔が形成された平面部分と、前記面方向に沿って延び、かつ、前記平面部分より前記第１の方向に突出した凸部分と、を有し、前記特定エンド部材における前記平面部分と、前記第１の方向において、前記電気化学反応ブロックに対して前記特定エンド部材と同じ側に位置する前記締結部としての特定締結部との間に配置された板状部材、を備え、前記第１の方向における前記板状部材の表面のうち、前記特定エンド部材の前記平面部分に対向する表面である特定表面の外縁は、前記特定表面の前記外縁における一部分である部分外縁を有し、前記部分外縁は、前記第１の方向視において、前記部分外縁に対向する前記凸部分の外縁に沿った形状を有する。 (1) An electrochemical reaction cell stack disclosed in this specification is an electrochemical reaction block composed of a plurality of electrochemical reaction units arranged side by side in a first direction, each of the electrochemical reaction units is an electrochemical reaction unit cell including an electrolyte layer, and an air electrode and a fuel electrode facing each other in the first direction with the electrolyte layer interposed therebetween; when viewed in the first direction, the electrolyte layer; An electrochemical reaction block having a peripheral member having a frame portion surrounding a region where the air electrode and the fuel electrode overlap with each other; a pair of end members arranged so that at least a portion thereof overlaps the frame portion when viewed in the first direction; a shaft portion extending in the first direction; and both end portions of the shaft portion. and a fastening member having a pair of fastening portions coupled to the electrochemical reaction cell stack, wherein at least one of the pair of end members, the specific end member, has a surface perpendicular to the first direction A planar portion extending along a direction, the planar portion having a through hole into which the shaft portion is inserted, and a projection extending along the planar direction and protruding from the planar portion in the first direction. the flat portion of the specific end member; and the specific fastening portion as the fastening portion located on the same side of the electrochemical reaction block as the specific end member in the first direction. and a plate-shaped member disposed between the It has a partial outer edge that is a portion of the outer edge of the specific surface, and the partial outer edge has a shape along the outer edge of the convex portion facing the partial outer edge when viewed in the first direction.

本電気化学反応セルスタックでは、特定エンド部材が凸部分を備えることにより、特定エンド部材における凸部分付近の剛性が向上し、ひいては、エンド部材が凸部分を備えない構成と比較して、面方向における変形を抑制することができる。また、本電気化学反応セルスタックでは、第１の方向において、特定エンド部材における平面部分と、特定締結部との間に板状部材が配置されている。このため、締結部材による締結力は、板状部材を介して、特定エンド部材の平面部分における板状部材の外縁付近、更には、板状部材の外縁付近に連続する平面部分に伝達される傾向がある。本電気化学反応セルスタックでは、板状部材における特定表面の外縁における一部分である部分外縁は、第１の方向視において、当該部分外縁に対向する特定エンド部材の凸部分の外縁に沿った形状を有している。換言すれば、第１の方向視において、板状部材における特定表面の部分外縁と、特定エンド部材の凸部分の外縁との間の間隔が略均一である。このため、第１の方向視において、板状部材における特定表面の部分外縁と、特定エンド部材の凸部分の外縁との間に位置する特定エンド部材の平面部分における、板状部材を介して伝達される締結部材の締結力は、凸部分の延伸方向において、略均一となる。すなわち、特定エンド部材の平面部分にかかる締結力が、特定箇所に集中することに起因して、凸部分の延伸方向、ひいては、特定エンド部材の面方向において変形することを抑制することができる。従って、本電気化学反応セルスタックによれば、特定エンド部材の面方向における変形を抑制することにより、電気化学反応セルスタックの性能の低下を抑制することができる。 In the present electrochemical reaction cell stack, since the specific end member has the convex portion, the rigidity in the vicinity of the convex portion of the specific end member is improved. deformation in can be suppressed. Further, in the present electrochemical reaction cell stack, the plate-like member is arranged between the plane portion of the specific end member and the specific fastening portion in the first direction. Therefore, the fastening force of the fastening member tends to be transmitted via the plate-shaped member to the vicinity of the outer edge of the plate-shaped member in the planar portion of the specific end member, and further to the planar portion continuous to the vicinity of the outer edge of the plate-shaped member. There is In the present electrochemical reaction cell stack, the partial outer edge, which is a part of the outer edge of the specific surface of the plate member, has a shape along the outer edge of the convex portion of the specific end member facing the partial outer edge when viewed in the first direction. have. In other words, when viewed from the first direction, the distance between the partial outer edge of the specific surface of the plate member and the outer edge of the convex portion of the specific end member is substantially uniform. Therefore, when viewed from the first direction, transmission is carried out via the plate-like member in the planar portion of the specific end member located between the partial outer edge of the specific surface of the plate-like member and the outer edge of the convex portion of the specific end member. The fastening force of the fastening member is substantially uniform in the extending direction of the convex portion. That is, it is possible to suppress deformation in the extending direction of the convex portion, and thus in the planar direction of the specific end member, due to the fastening force applied to the plane portion of the specific end member being concentrated on the specific location. Therefore, according to the present electrochemical reaction cell stack, by suppressing the deformation of the specific end member in the plane direction, it is possible to suppress deterioration of the performance of the electrochemical reaction cell stack.

（２）上記電気化学反応セルスタックにおいて、前記第１の方向視において、前記板状部材の前記部分外縁と、前記凸部分の外縁との間の間隙距離は、前記第１の方向における前記特定エンド部材の前記平面部分の厚みと比較して、小さい構成としてもよい。本構成の電気化学反応セルスタックでは、板状部材の部分外縁と、凸部分の外縁との間の間隙距離が、第１の方向における特定エンド部材の平面部分の厚みと比較して、小さい。換言すれば、板状部材の部分外縁と、凸部分の外縁とが、極めて近い。本電気化学反応セルスタックによれば、締結部材の締結力が集中しやすい板状部材の部分外縁を、剛性の比較的高い凸部分付近に近づけることによって、特定エンド部材の面方向における変形をより効率的に抑制することができる。 (2) In the above electrochemical reaction cell stack, when viewed in the first direction, the gap distance between the partial outer edge of the plate-like member and the outer edge of the convex portion is the specified It may be configured to be smaller than the thickness of the planar portion of the end member. In the electrochemical reaction cell stack of this configuration, the gap distance between the partial outer edge of the plate member and the outer edge of the convex portion is smaller than the thickness of the planar portion of the specific end member in the first direction. In other words, the partial outer edge of the plate member and the outer edge of the convex portion are extremely close. According to this electrochemical reaction cell stack, by bringing the partial outer edge of the plate-shaped member, on which the fastening force of the fastening member tends to concentrate, closer to the vicinity of the convex portion with relatively high rigidity, the deformation in the plane direction of the specific end member can be further reduced. can be effectively suppressed.

（３）上記電気化学反応セルスタックにおいて、前記第１の方向における前記板状部材の厚みは、前記特定エンド部材の前記平面部分の厚みと比較して、大きい構成としてもよい。本構成の電気化学反応セルスタックによれば、板状部材の剛性が、特定エンド部材の平面部分における剛性と比較して大きいことにより、板状部材を介して特定エンド部材へと伝達される締結部材の締結力が緩和され、ひいては、特定エンド部材の面方向における変形をより効率的に抑制することができる。 (3) In the above electrochemical reaction cell stack, the thickness of the plate member in the first direction may be larger than the thickness of the plane portion of the specific end member. According to the electrochemical reaction cell stack of this configuration, the rigidity of the plate-shaped member is greater than the rigidity of the plane portion of the specific end member, so that the fastening is transmitted to the specific end member via the plate-shaped member. The fastening force of the member is relaxed, and thus the deformation in the plane direction of the specific end member can be suppressed more efficiently.

なお、本明細書に開示される技術は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、電気化学反応単セル（燃料電池単セルまたは電解単セル）、電気化学反応単セルを有する電気化学反応単位（燃料電池発電単位または電解セル単位）、複数の電気化学反応単位を備える電気化学反応セルスタック（燃料電池スタックまたは電解セルスタック）、それらの製造方法等の形態で実現することが可能である。 The technology disclosed in this specification can be implemented in various forms. It can be realized in the form of chemical reaction units (fuel cell power generation units or electrolysis cell units), electrochemical reaction cell stacks (fuel cell stacks or electrolysis cell stacks) comprising a plurality of electrochemical reaction units, manufacturing methods thereof, etc. is.

本実施形態における燃料電池スタック１００の外観構成を示す斜視図1 is a perspective view showing the external configuration of a fuel cell stack 100 according to this embodiment; FIG. 図１のＩＩ－ＩＩの位置における燃料電池スタック１００のＸＺ断面構成を示す説明図Explanatory drawing showing the XZ cross-sectional configuration of the fuel cell stack 100 at the position II-II in FIG. 図１のＩＩＩ－ＩＩＩの位置における燃料電池スタック１００のＸＺ断面構成を示す説明図Explanatory diagram showing the XZ cross-sectional configuration of the fuel cell stack 100 at the position III-III in FIG. 図１のＩＶ－ＩＶの位置における燃料電池スタック１００のＹＺ断面構成を示す説明図Explanatory drawing showing the YZ cross-sectional configuration of the fuel cell stack 100 at the position IV-IV in FIG. 図２に示す断面と同一の位置における互いに隣接する２つの発電単位１０２のＸＺ断面構成を示す説明図Explanatory diagram showing the XZ cross-sectional configuration of two power generation units 102 adjacent to each other at the same position as the cross section shown in FIG. 図３に示す断面と同一の位置における互いに隣接する２つの発電単位１０２のＸＺ断面構成を示す説明図Explanatory diagram showing the XZ cross-sectional configuration of two power generation units 102 adjacent to each other at the same position as the cross section shown in FIG. 図４に示す断面と同一の位置における互いに隣接する２つの発電単位１０２のＹＺ断面構成を示す説明図Explanatory diagram showing the YZ cross-sectional configuration of two power generation units 102 adjacent to each other at the same position as the cross section shown in FIG. 燃料電池スタック１００のＺ軸方向視における外観構成を示す説明図Explanatory drawing showing the external configuration of the fuel cell stack 100 as viewed in the Z-axis direction. 第２実施形態における燃料電池スタック１００のＺ軸方向視における外観構成を示す説明図Explanatory drawing showing the external configuration of the fuel cell stack 100 according to the second embodiment as viewed in the Z-axis direction. 第３実施形態における燃料電池スタック１００のＺ軸方向視における外観構成を示す説明図Explanatory diagram showing the external configuration of the fuel cell stack 100 according to the third embodiment as viewed in the Z-axis direction.

Ａ．第１実施形態：
Ａ－１．構成：
（燃料電池スタック１００の構成）
図１は、本実施形態における燃料電池スタック１００の外観構成を示す斜視図であり、図２は、図１のＩＩ－ＩＩの位置における燃料電池スタック１００のＸＺ断面構成を示す説明図であり、図３は、図１のＩＩＩ－ＩＩＩの位置における燃料電池スタック１００のＸＺ断面構成を示す説明図であり、図４は、図１のＩＶ－ＩＶの位置における燃料電池スタック１００のＹＺ断面構成を示す説明図である。各図には、方向を特定するための互いに直交するＸＹＺ軸が示されている。本明細書では、便宜的に、Ｚ軸正方向を上方向と呼び、Ｚ軸負方向を下方向と呼ぶものとするが、燃料電池スタック１００は実際にはそのような向きとは異なる向きで設置されてもよい。図５以降についても同様である。 A. First embodiment:
A-1. Constitution:
(Configuration of fuel cell stack 100)
FIG. 1 is a perspective view showing the external configuration of the fuel cell stack 100 in this embodiment, and FIG. 2 is an explanatory diagram showing the XZ cross-sectional configuration of the fuel cell stack 100 at the position II-II in FIG. 3 is an explanatory diagram showing the XZ cross-sectional configuration of the fuel cell stack 100 at the position III-III in FIG. 1, and FIG. 4 is the YZ cross-sectional configuration of the fuel cell stack 100 at the position IV-IV in FIG. It is an explanatory diagram showing. Each figure shows mutually orthogonal XYZ axes for specifying directions. In this specification, for the sake of convenience, the positive Z-axis direction is referred to as the upward direction, and the negative Z-axis direction is referred to as the downward direction. may be installed. The same applies to FIG. 5 and subsequent figures.

燃料電池スタック１００は、複数の（本実施形態では７つの）燃料電池発電単位（以下、単に「発電単位」という。）１０２と、末端セパレータ２１０、上端プレート２２０、下端プレート１８９と、一対のターミナルプレート４１０，４２０、絶縁部２００、一対のエンドプレート１０４，１０６とを備える。７つの発電単位１０２は、所定の配列方向（本実施形態では上下方向）に並べて配置されている。一対のターミナルプレート４１０，４２０のうちの一方（以下、「上側ターミナルプレート４１０」という。）は、７つの発電単位１０２から構成される集合体（以下、「発電ブロック１０３」という。）の上側に配置されており、一対のターミナルプレート４１０，４２０のうちの他方（以下、「下側ターミナルプレート４２０」という。）は、発電ブロック１０３の下側に配置されている。末端セパレータ２１０は、上側ターミナルプレート４１０の上側に配置されており、下端プレート１８９は、下側ターミナルプレート４２０の下側に配置されている。絶縁部２００は、末端セパレータ２１０の上側に配置されている。一対のエンドプレート１０４，１０６のうちの一方（以下、「上側エンドプレート１０４」という。）は、絶縁部２００の上側に配置されており、一対のエンドプレート１０４，１０６のうちの他方の（以下、「下側エンドプレート１０６」という。）は、下端プレート１８９の下側に配置されている。一対のエンドプレート１０４，１０６は、発電ブロック１０３と、末端セパレータ２１０と、下端プレート１８９と、一対のターミナルプレート４１０，４２０、絶縁部２００とを上下から挟むように配置されている。なお、上記配列方向（上下方向）は、特許請求の範囲における第１の方向に相当する。 The fuel cell stack 100 includes a plurality of (seven in this embodiment) fuel cell power generation units (hereinafter simply referred to as "power generation units") 102, terminal separators 210, upper end plates 220, lower end plates 189, and a pair of terminals. It includes plates 410 and 420, an insulating portion 200, and a pair of end plates 104 and 106. As shown in FIG. The seven power generation units 102 are arranged side by side in a predetermined arrangement direction (vertical direction in this embodiment). One of the pair of terminal plates 410 and 420 (hereinafter referred to as "upper terminal plate 410") is located above an assembly (hereinafter referred to as "power generation block 103") composed of seven power generation units 102. The other of the pair of terminal plates 410 , 420 (hereinafter referred to as “lower terminal plate 420 ”) is arranged below the power generation block 103 . End separator 210 is positioned above upper terminal plate 410 and lower end plate 189 is positioned below lower terminal plate 420 . The insulating portion 200 is positioned above the terminal separator 210 . One of the pair of end plates 104, 106 (hereinafter referred to as "upper end plate 104") is arranged above the insulating portion 200, and the other of the pair of end plates 104, 106 (hereinafter referred to as "upper end plate 104") , referred to as “lower end plate 106 ”) are disposed below the lower end plate 189 . The pair of end plates 104 and 106 are arranged to sandwich the power generation block 103, the terminal separator 210, the lower end plate 189, the pair of terminal plates 410 and 420, and the insulating portion 200 from above and below. The arrangement direction (vertical direction) corresponds to the first direction in the scope of claims.

図１および図４に示すように、燃料電池スタック１００を構成する各層（発電ブロック１０３と、末端セパレータ２１０と、下端プレート１８９と、一対のターミナルプレート４１０，４２０、絶縁部２００）のＺ軸方向回りの外周の４つの角部付近には、各層を上下方向に貫通する孔が形成されている。上側エンドプレート１０４のＺ軸方向回りの外周の４つの角部付近には、孔（ネジ孔）が貫通形成されており、下側エンドプレート１０６のＺ軸方向回りの外周の４つの角部付近には、孔（ネジ孔）が貫通形成されている。これらの各層に形成され互いに対応する孔同士が上下方向に連通して、上下方向に延びるボルト孔１０９を構成している。以下の説明では、ボルト孔１０９を構成するために燃料電池スタック１００の各層に形成された孔も、ボルト孔１０９と呼ぶ場合がある。 As shown in FIGS. 1 and 4, each layer (the power generation block 103, the terminal separator 210, the lower end plate 189, the pair of terminal plates 410 and 420, and the insulating portion 200) constituting the fuel cell stack 100 is shown in the Z-axis direction. Holes penetrating vertically through each layer are formed in the vicinity of the four corners of the outer circumference. Holes (screw holes) are formed through the upper end plate 104 in the vicinity of the four corners of the outer periphery around the Z-axis direction, and the lower end plate 106 near the four corners of the outer periphery of the lower end plate 106 around the Z-axis direction. A hole (screw hole) is formed through the . Corresponding holes formed in each layer communicate with each other in the vertical direction to form bolt holes 109 extending in the vertical direction. In the following description, the holes formed in each layer of the fuel cell stack 100 to constitute the bolt holes 109 may also be referred to as the bolt holes 109 .

各ボルト孔１０９には、上下方向に延びるボルト６００の軸部６１０が挿通されている。ボルト６００は、軸部６１０の上端部に、Ｚ軸方向視で軸部６１０よりも外側に張り出した部分を含む頭部６２０を有している。より具体的には、頭部６２０は、Ｚ軸方向において、発電ブロック１０３に対して、上側エンドプレート１０４と同じ側（すなわち、上方向側）に位置している。ボルト６００（具体的には、軸部６１０）の下端部は、下側エンドプレート１０６の孔を介してナット６３０のネジ孔に螺合している。このような構成のボルト６００およびナット６３０により、燃料電池スタック１００の各層が一体に締結されている。ボルト６００は、金属（例えば鉄やステンレス）により形成されている。ボルト６００は、特許請求の範囲における締結部材に相当する。軸部６１０は、特許請求の範囲における軸部に相当する。頭部６２０およびナット６３０は、それぞれ、特許請求の範囲における締結部に相当する。更には、頭部６２０は、特許請求の範囲における特定締結部に相当する。頭部６２０と上側エンドプレート１０４との締結部分の詳細構成については後述する。 A shaft portion 610 of a bolt 600 extending in the vertical direction is inserted through each bolt hole 109 . The bolt 600 has a head portion 620 at the upper end of the shaft portion 610 and includes a portion projecting outward from the shaft portion 610 as viewed in the Z-axis direction. More specifically, the head 620 is located on the same side as the upper end plate 104 (that is, on the upper side) with respect to the power generation block 103 in the Z-axis direction. A lower end portion of the bolt 600 (specifically, the shaft portion 610 ) is screwed into a threaded hole of the nut 630 via a hole of the lower end plate 106 . Each layer of the fuel cell stack 100 is integrally fastened by the bolts 600 and nuts 630 configured in this way. The bolt 600 is made of metal (such as iron or stainless steel). The bolt 600 corresponds to a fastening member in claims. The shaft portion 610 corresponds to the shaft portion in the claims. The head 620 and the nut 630 each correspond to a fastening portion in the claims. Furthermore, the head 620 corresponds to a specific fastening portion in the claims. A detailed configuration of the fastening portion between the head 620 and the upper end plate 104 will be described later.

また、図１から図３に示すように、燃料電池スタック１００を構成する各層（各発電単位１０２、下側ターミナルプレート４２０、下端プレート１８９、下側エンドプレート１０６）のＺ軸方向回りの周縁部には、各層を上下方向に貫通する４つの孔が形成されており、各層に形成され互いに対応する孔同士が上下方向に連通して、最上部の発電単位１０２から下側エンドプレート１０６にわたって上下方向に延びる連通孔１０８を構成している。以下の説明では、連通孔１０８を構成するために燃料電池スタック１００の各層に形成された孔も、連通孔１０８と呼ぶ場合がある。 Further, as shown in FIGS. 1 to 3, each layer (each power generation unit 102, lower terminal plate 420, lower end plate 189, lower end plate 106) constituting the fuel cell stack 100 has peripheral edges around the Z-axis direction. is formed with four holes vertically penetrating each layer, and the corresponding holes formed in each layer communicate with each other in the vertical direction, extending vertically from the uppermost power generation unit 102 to the lower end plate 106 A communication hole 108 extending in the direction is formed. In the following description, the holes formed in each layer of the fuel cell stack 100 to form the communication holes 108 may also be referred to as the communication holes 108 .

図１および図２に示すように、燃料電池スタック１００のＺ軸方向回りの外周を構成する１つの辺（Ｙ軸に平行な２つの辺の内のＸ軸正方向側の辺）の付近に位置する１つの連通孔１０８は、燃料電池スタック１００の外部から酸化剤ガスＯＧが導入され、その酸化剤ガスＯＧを各発電単位１０２の後述する空気室１６６に供給するガス流路である酸化剤ガス供給マニホールド１６１として機能し、該辺の反対側の辺（Ｙ軸に平行な２つの辺の内のＸ軸負方向側の辺）の付近に位置する１つの連通孔１０８は、各発電単位１０２の空気室１６６から排出されたガスである酸化剤オフガスＯＯＧを燃料電池スタック１００の外部へ排出するガス流路である酸化剤ガス排出マニホールド１６２として機能する。なお、酸化剤ガスＯＧとしては、例えば空気が使用される。 As shown in FIGS. 1 and 2, in the vicinity of one side (one of the two sides parallel to the Y-axis, the side on the positive side of the X-axis) that constitutes the outer circumference of the fuel cell stack 100 around the Z-axis direction. One communication hole 108 is a gas flow path through which an oxidant gas OG is introduced from the outside of the fuel cell stack 100 and supplies the oxidant gas OG to an air chamber 166 of each power generation unit 102, which will be described later. One communication hole 108 that functions as a gas supply manifold 161 and is located near the side opposite to the side (the side on the negative side of the X axis among the two sides parallel to the Y axis) is connected to each power generation unit. It functions as an oxidant gas discharge manifold 162 that is a gas flow path for discharging the oxidant offgas OOG, which is the gas discharged from the air chamber 166 of the fuel cell stack 102 , to the outside of the fuel cell stack 100 . For example, air is used as the oxidant gas OG.

また、図１および図３に示すように、燃料電池スタック１００のＺ軸方向回りの外周を構成する辺の内、上述した酸化剤ガス排出マニホールド１６２として機能する連通孔１０８に最も近い辺の付近に位置する他の１つの連通孔１０８は、燃料電池スタック１００の外部から燃料ガスＦＧが導入され、その燃料ガスＦＧを各発電単位１０２の後述する燃料室１７６に供給するガス流路である燃料ガス供給マニホールド１７１として機能し、上述した酸化剤ガス供給マニホールド１６１として機能する連通孔１０８に最も近い辺の付近に位置する他の１つの連通孔１０８は、各発電単位１０２の燃料室１７６から排出されたガスである燃料オフガスＦＯＧを燃料電池スタック１００の外部へ排出するガス流路である燃料ガス排出マニホールド１７２として機能する。なお、燃料ガスＦＧとしては、例えば都市ガスを改質した水素リッチなガスが使用される。 1 and 3, among the sides forming the outer circumference of the fuel cell stack 100 around the Z-axis direction, the vicinity of the side closest to the communication hole 108 functioning as the oxidant gas discharge manifold 162 described above. Another communication hole 108 located in the fuel cell stack 100 is a gas flow path for introducing the fuel gas FG from the outside of the fuel cell stack 100 and supplying the fuel gas FG to a fuel chamber 176 of each power generation unit 102, which will be described later. Another communication hole 108 located near the side closest to the communication hole 108 functioning as the gas supply manifold 171 and functioning as the oxidant gas supply manifold 161 described above discharges from the fuel chamber 176 of each power generation unit 102. It functions as a fuel gas discharge manifold 172 that is a gas flow path for discharging the fuel off-gas FOG, which is the gas that has been discharged, to the outside of the fuel cell stack 100 . As the fuel gas FG, for example, a hydrogen-rich gas obtained by reforming city gas is used.

図２および図３に示すように、燃料電池スタック１００には、４つのガス通路部材２７が設けられている。各ガス通路部材２７は、中空筒状の本体部２８と、本体部２８の側面から分岐した中空筒状の分岐部２９とを有している。分岐部２９の孔は本体部２８の孔と連通している。各ガス通路部材２７の分岐部２９には、ガス配管（図示せず）が接続される。図２に示すように、酸化剤ガス供給マニホールド１６１の位置に配置されたガス通路部材２７の本体部２８の孔は、酸化剤ガス供給マニホールド１６１に連通しており、酸化剤ガス排出マニホールド１６２の位置に配置されたガス通路部材２７の本体部２８の孔は、酸化剤ガス排出マニホールド１６２に連通している。また、図３に示すように、燃料ガス供給マニホールド１７１の位置に配置されたガス通路部材２７の本体部２８の孔は、燃料ガス供給マニホールド１７１に連通しており、燃料ガス排出マニホールド１７２の位置に配置されたガス通路部材２７の本体部２８の孔は、燃料ガス排出マニホールド１７２に連通している。なお、各ガス通路部材２７と下側エンドプレート１０６の表面との間には、絶縁シート２６が介在している。 As shown in FIGS. 2 and 3, the fuel cell stack 100 is provided with four gas passage members 27 . Each gas passage member 27 has a hollow tubular body portion 28 and a hollow tubular branch portion 29 branched from a side surface of the main body portion 28 . A hole in the branch portion 29 communicates with a hole in the main body portion 28 . A gas pipe (not shown) is connected to the branch portion 29 of each gas passage member 27 . As shown in FIG. 2, the hole in the body portion 28 of the gas passage member 27 arranged at the position of the oxidant gas supply manifold 161 communicates with the oxidant gas supply manifold 161, and the oxidant gas discharge manifold 162 is connected. The hole of the body portion 28 of the gas passage member 27 arranged at the position communicates with the oxidant gas discharge manifold 162 . Further, as shown in FIG. 3, the hole of the body portion 28 of the gas passage member 27 arranged at the position of the fuel gas supply manifold 171 communicates with the fuel gas supply manifold 171, and the position of the fuel gas discharge manifold 172 is communicated with the fuel gas supply manifold 171. The hole of the main body portion 28 of the gas passage member 27 arranged at 1 is in communication with the fuel gas discharge manifold 172 . An insulating sheet 26 is interposed between each gas passage member 27 and the surface of the lower end plate 106 .

（エンドプレート１０４，１０６の構成）
一対のエンドプレート１０４，１０６は、Ｚ軸方向視での外形が略矩形の平板状の部材であり、例えばステンレス等の導電材料により形成されている。一対のエンドプレート１０４，１０６の中央付近には、それぞれ、Ｚ軸方向に貫通する孔３２，３４が形成されている。Ｚ軸方向視で、一対のエンドプレート１０４，１０６のそれぞれに形成された孔３２，３４の内周線は、後述する各単セル１１０の少なくとも一部を内包している。各ボルト６００およびナット６３０による締結によって生じるＺ軸方向の圧縮力は、主として各発電単位１０２の周縁部（後述する各単セル１１０より外周側の部分）に作用する。なお、エンドプレート１０４，１０６は、特許請求の範囲におけるエンド部材に相当する。更には、上側エンドプレート１０４は、特許請求の範囲における特定エンド部材に相当する。エンドプレート１０４，１０６の具体的構成については後述する。 (Configuration of end plates 104, 106)
The pair of end plates 104 and 106 are plate-like members having a substantially rectangular outer shape when viewed in the Z-axis direction, and are made of a conductive material such as stainless steel. Holes 32 and 34 penetrating in the Z-axis direction are formed near the center of the pair of end plates 104 and 106, respectively. As viewed in the Z-axis direction, the inner peripheral lines of the holes 32, 34 formed in the pair of end plates 104, 106 respectively include at least a portion of each single cell 110, which will be described later. A compressive force in the Z-axis direction generated by tightening with each bolt 600 and nut 630 acts mainly on the peripheral portion of each power generation unit 102 (portion on the outer peripheral side from each unit cell 110 described later). The end plates 104 and 106 correspond to end members in the claims. Furthermore, the upper end plate 104 corresponds to a specific end member in the claims. A specific configuration of the end plates 104 and 106 will be described later.

（ターミナルプレート４１０，４２０の構成）
一対のターミナルプレート４１０，４２０は、Ｚ軸方向視での外形が略矩形の平板状の部材であり、例えばステンレス等の導電材料により形成されている。上側ターミナルプレート４１０の中央付近には、Ｚ軸方向に貫通する孔４１２が形成されている。Ｚ軸方向視で、上側ターミナルプレート４１０に形成された孔４１２の内周線は、後述する各単セル１１０を内包している。Ｚ軸方向視で、一対のターミナルプレート４１０，４２０のそれぞれの一方側（Ｘ軸正方向側）の端部は、発電ブロック１０３から側方に張り出している。本実施形態では、上側ターミナルプレート４１０の張り出し部分は、燃料電池スタック１００のプラス側の出力端子として機能し、下側ターミナルプレート４２０の張り出し部分は、燃料電池スタック１００のマイナス側の出力端子として機能する。 (Configuration of Terminal Plates 410, 420)
The pair of terminal plates 410 and 420 are plate-like members having a substantially rectangular outer shape when viewed in the Z-axis direction, and are made of a conductive material such as stainless steel. A hole 412 is formed near the center of the upper terminal plate 410 so as to penetrate in the Z-axis direction. As viewed in the Z-axis direction, the inner peripheral line of the hole 412 formed in the upper terminal plate 410 includes each single cell 110 described later. As viewed in the Z-axis direction, one end (positive X-axis direction side) of each of the pair of terminal plates 410 and 420 protrudes laterally from the power generation block 103 . In this embodiment, the projecting portion of the upper terminal plate 410 functions as a positive output terminal of the fuel cell stack 100 , and the projecting portion of the lower terminal plate 420 functions as a negative output terminal of the fuel cell stack 100 . do.

（上端プレート２２０の構成）
上端プレート２２０は、Ｚ軸方向視での外形が略矩形の平板状の部材であり、例えばステンレス等の導電材料により形成されている。上端プレート２２０は、発電ブロック１０３の上側に配置されており、発電ブロック１０３における上端に位置するインターコネクタ１９０に電気的に接続されている。本実施形態では、上端プレート２２０とインターコネクタ１９０とは、後述の燃料極側集電部材１４４と同一構造の接続部材を介して電気的に接続されている。 (Configuration of upper end plate 220)
The upper end plate 220 is a plate-like member having a substantially rectangular outer shape when viewed in the Z-axis direction, and is made of a conductive material such as stainless steel. The upper end plate 220 is arranged above the power generation block 103 and electrically connected to the interconnector 190 positioned at the upper end of the power generation block 103 . In this embodiment, the upper end plate 220 and the interconnector 190 are electrically connected via a connecting member having the same structure as the fuel electrode side collector member 144 described later.

（末端セパレータ２１０の構成）
末端セパレータ２１０は、中央付近に上下方向に貫通する略矩形の貫通孔２１１が形成されたフレーム状の部材であり、例えば、金属により形成されている。末端セパレータ２１０の板厚は、比較的薄く、例えば０．０５ｍｍ以上、０．２ｍｍ以下程度である。末端セパレータ２１０における貫通孔２１１を取り囲む部分（以下、「貫通孔周囲部」という。）は、上端プレート２２０の周縁部における上側の表面に例えば溶接により接合されている。末端セパレータ２１０は、上端プレート２２０と発電ブロック１０３との間の空間と燃料電池スタック１００の外部空間とを区画する。 (Structure of Terminal Separator 210)
The terminal separator 210 is a frame-shaped member having a substantially rectangular through-hole 211 penetrating vertically in the vicinity of the center thereof, and is made of metal, for example. The terminal separator 210 has a relatively thin plate thickness, for example, about 0.05 mm or more and 0.2 mm or less. A portion of the terminal separator 210 surrounding the through hole 211 (hereinafter referred to as a “through hole surrounding portion”) is joined to the upper surface of the peripheral portion of the upper end plate 220 by, for example, welding. The end separator 210 separates the space between the top plate 220 and the power generation block 103 and the space outside the fuel cell stack 100 .

末端セパレータ２１０は、末端セパレータ２１０の貫通孔周囲部（貫通孔２１１を取り囲む部分）を含む内側部２１６と、内側部２１６より外周側に位置する外側部２１７と、内側部２１６と外側部２１７とを連結する連結部２１８とを備える。本実施形態では、内側部２１６および外側部２１７は、Ｚ軸方向に略直交する方向に延びる略平板状である。また、連結部２１８は、内側部２１６と外側部２１７との両方に対して下側に突出するように湾曲した形状となっている。連結部２１８における下側（発電ブロック１０３側）の部分は凸部となっており、連結部２１８における上側（上側エンドプレート１０４側）の部分は凹部となっている。このため、連結部２１８は、Ｚ軸方向における位置が内側部２１６および外側部２１７とは異なる部分を含んでいる。 The end separator 210 has an inner portion 216 including a through-hole peripheral portion (a portion surrounding the through-hole 211) of the end separator 210, an outer portion 217 located on the outer peripheral side of the inner portion 216, and an inner portion 216 and an outer portion 217. and a connecting portion 218 that connects the In this embodiment, the inner portion 216 and the outer portion 217 are substantially flat plates extending in a direction substantially orthogonal to the Z-axis direction. Further, the connecting portion 218 has a curved shape that protrudes downward from both the inner portion 216 and the outer portion 217 . A lower portion (on the power generation block 103 side) of the connecting portion 218 is a convex portion, and an upper portion (on the upper end plate 104 side) of the connecting portion 218 is a concave portion. Therefore, the connecting portion 218 includes portions whose positions in the Z-axis direction are different from those of the inner portion 216 and the outer portion 217 .

（下端プレート１８９の構成）
下端プレート１８９は、Ｚ軸方向視での外形が略矩形の平板状の部材であり、例えば絶縁材料により形成されている。下端プレート１８９の周縁部は、下側ターミナルプレート４２０と下側エンドプレート１０６との間に挟み込まれており、これにより、各マニホールド１６１，１６２，１７１，１７２のシール性と、下側ターミナルプレート４２０と下側エンドプレート１０６との絶縁性とが確保されている。 (Configuration of lower end plate 189)
The lower end plate 189 is a plate-like member having a substantially rectangular outer shape when viewed in the Z-axis direction, and is made of an insulating material, for example. The peripheral edge of the lower end plate 189 is sandwiched between the lower terminal plate 420 and the lower end plate 106, thereby improving the sealing performance of the manifolds 161, 162, 171, 172 and the lower terminal plate 420. and insulation from the lower end plate 106 are ensured.

（絶縁部２００の構成）
絶縁部２００は、中央付近に上下方向に貫通する略矩形の貫通孔が形成されたフレーム状（具体的には、矩形枠状）の部材である。より具体的には、Ｚ軸方向視で、絶縁部２００の内周部は、全周にわたって、燃料極側フレーム１４０の内周部と同じ位置、または、該内周部の内周側に位置している。Ｚ軸方向視で、絶縁部２００の外周部は、全周にわたって、燃料極側フレーム１４０の外周部と同じ位置、または、該外周部の外周側に位置している。絶縁部２００は、例えばマイカシートや、バーミキュライトシート、セラミック繊維シート、セラミック圧粉シート、ガラスシート、ガラスセラミック複合剤等の絶縁材料により形成されている。絶縁部２００のＺ軸方向における厚さ（シート厚）は、０．１ｍｍ以上、５ｍｍ以下であり、好ましくは、１ｍｍ以上、５ｍｍ以下である。絶縁部２００は、上側エンドプレート１０４と末端セパレータ２１０との間に挟み込まれており、これにより、各マニホールド１６１，１６２，１７１，１７２のシール性と、上側エンドプレート１０４と末端セパレータ２１０との絶縁性とが確保されている。上述したボルト孔１０９を構成する孔は、絶縁部２００のＺ軸方向回りの周縁部に形成されている。なお、本明細書において、「導電性部材」とは、電気抵抗率が１００μΩ・ｍ以下である部材を意味し、「絶縁部材」とは、電気抵抗率が１０ＭΩ・ｍ以上である部材を意味している。 (Configuration of insulating portion 200)
The insulating part 200 is a frame-shaped (more specifically, rectangular frame-shaped) member having a substantially rectangular through-hole extending vertically through the vicinity of the center thereof. More specifically, as viewed in the Z-axis direction, the inner peripheral portion of the insulating portion 200 is located at the same position as the inner peripheral portion of the fuel electrode side frame 140 over the entire circumference, or is located on the inner peripheral side of the inner peripheral portion. is doing. As viewed in the Z-axis direction, the outer peripheral portion of the insulating portion 200 is positioned over the entire circumference at the same position as the outer peripheral portion of the fuel electrode side frame 140 or on the outer peripheral side of the outer peripheral portion. The insulating part 200 is made of an insulating material such as a mica sheet, a vermiculite sheet, a ceramic fiber sheet, a powdered ceramic sheet, a glass sheet, or a glass-ceramic composite. The thickness (sheet thickness) of the insulating portion 200 in the Z-axis direction is 0.1 mm or more and 5 mm or less, preferably 1 mm or more and 5 mm or less. The insulating portion 200 is sandwiched between the upper end plate 104 and the terminal separator 210 to provide sealing for each manifold 161 , 162 , 171 , 172 and insulation between the upper end plate 104 and the terminal separator 210 . is guaranteed. The holes forming the bolt holes 109 described above are formed in the peripheral edge portion around the Z-axis direction of the insulating portion 200 . In this specification, the term “conductive member” means a member having an electrical resistivity of 100 μΩ·m or less, and the term “insulating member” means a member having an electrical resistivity of 10 MΩ·m or more. is doing.

（発電単位１０２の構成）
図５は、図２に示す断面と同一の位置における互いに隣接する２つの発電単位１０２のＸＺ断面構成を示す説明図であり、図６は、図３に示す断面と同一の位置における互いに隣接する２つの発電単位１０２のＸＺ断面構成を示す説明図であり、図７は、図４に示す断面と同一の位置における互いに隣接する２つの発電単位１０２のＹＺ断面構成を示す説明図である。 (Configuration of power generation unit 102)
5 is an explanatory diagram showing the XZ cross-sectional configuration of two power generation units 102 adjacent to each other at the same position as the cross section shown in FIG. 2, and FIG. FIG. 7 is an explanatory diagram showing the XZ cross-sectional configuration of two power generation units 102, and FIG. 7 is an explanatory diagram showing the YZ cross-sectional configuration of two adjacent power generation units 102 at the same position as the cross section shown in FIG.

図５から図７に示すように、発電単位１０２は、燃料電池単セル（以下、「単セル」という。）１１０と、単セル用セパレータ１２０と、空気極側フレーム１３０と、燃料極側フレーム１４０と、燃料極側集電部材１４４と、発電単位１０２の最上層および最下層を構成する一対のインターコネクタ１９０および一対のＩＣ用セパレータ１８０とを備えている。単セル用セパレータ１２０、空気極側フレーム１３０、燃料極側フレーム１４０、ＩＣ用セパレータ１８０におけるＺ軸方向回りの周縁部には、各マニホールド１６１，１６２，１７１，１７２として機能する各連通孔１０８を構成する孔と、各ボルト孔１０９を構成する孔とが形成されている。 As shown in FIGS. 5 to 7, the power generation unit 102 includes a fuel cell single cell (hereinafter referred to as "single cell") 110, a single cell separator 120, an air electrode side frame 130, and a fuel electrode side frame. 140 , a fuel electrode side collector member 144 , and a pair of interconnectors 190 and a pair of IC separators 180 that constitute the uppermost and lowermost layers of the power generation unit 102 . Communicating holes 108 functioning as manifolds 161, 162, 171 and 172 are formed in the periphery of the unit cell separator 120, the air electrode side frame 130, the fuel electrode side frame 140, and the IC separator 180 around the Z-axis direction. Constituting holes and holes constituting each bolt hole 109 are formed.

単セル１１０は、電解質層１１２と、電解質層１１２のＺ軸方向の一方側（上側）に配置された空気極１１４と、電解質層１１２のＺ軸方向の他方側（下側）に配置された燃料極１１６と、電解質層１１２と空気極１１４との間に配置された反応防止層１１８とを備える。なお、本実施形態の単セル１１０は、燃料極１１６で単セル１１０を構成する他の層（電解質層１１２、空気極１１４、反応防止層１１８）を支持する燃料極支持形の単セルである。 The single cell 110 includes an electrolyte layer 112, an air electrode 114 arranged on one side (upper side) of the electrolyte layer 112 in the Z-axis direction, and an air electrode 114 arranged on the other side (lower side) of the electrolyte layer 112 in the Z-axis direction. It comprises an anode 116 and a reaction prevention layer 118 disposed between the electrolyte layer 112 and the cathode 114 . The single cell 110 of this embodiment is a fuel electrode supporting type single cell in which the fuel electrode 116 supports the other layers (electrolyte layer 112, air electrode 114, reaction prevention layer 118) that constitute the single cell 110. .

電解質層１１２は、Ｚ軸方向視で略矩形の平板形状部材であり、固体酸化物（例えば、ＹＳＺ（イットリア安定化ジルコニア））を含むように構成されている。すなわち、本実施形態の単セル１１０は、電解質として固体酸化物を用いる固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）である。空気極１１４は、Ｚ軸方向視で電解質層１１２より小さい略矩形の平板形状部材であり、例えばペロブスカイト型酸化物（例えば、ＬＳＣＦ（ランタンストロンチウムコバルト鉄酸化物））を含むように構成されている。燃料極１１６は、Ｚ軸方向視で電解質層１１２と略同じ大きさの略矩形の平板形状部材であり、例えば、Ｎｉ（ニッケル）、Ｎｉとセラミック粒子からなるサーメット、Ｎｉ基合金等により形成されている。反応防止層１１８は、Ｚ軸方向視で空気極１１４と略同じ大きさの略矩形の平板形状部材であり、例えばＧＤＣ（ガドリニウムドープセリア）とＹＳＺとを含むように構成されている。反応防止層１１８は、空気極１１４から拡散した元素（例えば、Ｓｒ）が電解質層１１２に含まれる元素（例えば、Ｚｒ）と反応して高抵抗な物質（例えば、ＳｒＺｒＯ３）が生成されることを抑制する機能を有する。 The electrolyte layer 112 is a substantially rectangular plate-shaped member when viewed in the Z-axis direction, and is configured to contain a solid oxide (for example, YSZ (yttria-stabilized zirconia)). That is, the single cell 110 of this embodiment is a solid oxide fuel cell (SOFC) using a solid oxide as an electrolyte. The air electrode 114 is a substantially rectangular plate-shaped member smaller than the electrolyte layer 112 when viewed in the Z-axis direction, and is configured to contain, for example, a perovskite oxide (for example, LSCF (lanthanum strontium cobalt iron oxide)). . The fuel electrode 116 is a substantially rectangular plate-shaped member having substantially the same size as the electrolyte layer 112 when viewed in the Z-axis direction, and is formed of, for example, Ni (nickel), a cermet made of Ni and ceramic particles, a Ni-based alloy, or the like. ing. The reaction prevention layer 118 is a substantially rectangular plate-shaped member having substantially the same size as the air electrode 114 when viewed in the Z-axis direction, and is configured to contain, for example, GDC (gadolinium-doped ceria) and YSZ. The reaction prevention layer 118 is formed by reacting an element (eg, Sr) diffused from the air electrode 114 with an element (eg, Zr) contained in the electrolyte layer 112 to generate a high-resistance substance (eg, SrZrO 3 ). has the function of suppressing

単セル用セパレータ１２０は、中央付近に上下方向に貫通する略矩形の貫通孔１２１が形成されたフレーム状の部材であり、例えば、金属により形成されている。単セル用セパレータ１２０の板厚は、比較的薄く、例えば０．０５ｍｍ以上、０．２ｍｍ以下程度である。単セル用セパレータ１２０における貫通孔１２１を取り囲む部分（以下、「貫通孔周囲部」という。）は、単セル１１０（電解質層１１２）の周縁部における上側の表面に対向している。単セル用セパレータ１２０は、その対向した部分に配置されたロウ材（例えばＡｇロウ）により形成された接合部１２４により、単セル１１０（電解質層１１２）と接合されている。単セル用セパレータ１２０により、空気極１１４に面する空気室１６６と燃料極１１６に面する燃料室１７６とが区画され、単セル１１０の周縁部における一方の電極側から他方の電極側へのガスのリーク（クロスリーク）が抑制される。 The single-cell separator 120 is a frame-shaped member having a substantially rectangular through-hole 121 penetrating vertically in the vicinity of the center thereof, and is made of metal, for example. The plate thickness of the single cell separator 120 is relatively thin, for example, about 0.05 mm or more and 0.2 mm or less. A portion of the single-cell separator 120 surrounding the through-hole 121 (hereinafter referred to as a “through-hole surrounding portion”) faces the upper surface of the peripheral portion of the single-cell 110 (electrolyte layer 112). The unit cell separator 120 is joined to the unit cell 110 (electrolyte layer 112) by a joining portion 124 formed of a brazing material (for example, Ag brazing) placed at the opposing portion. An air chamber 166 facing the air electrode 114 and a fuel chamber 176 facing the fuel electrode 116 are partitioned by the single cell separator 120, and gas flows from one electrode side to the other electrode side in the peripheral portion of the single cell 110. leak (cross leak) is suppressed.

単セル用セパレータ１２０は、単セル用セパレータ１２０の貫通孔周囲部（貫通孔１２１を取り囲む部分）を含む内側部１２６と、内側部１２６より外周側に位置する外側部１２７と、内側部１２６と外側部１２７とを連結する連結部１２８とを備える。本実施形態では、内側部１２６および外側部１２７は、Ｚ軸方向に略直交する方向に延びる略平板状である。また、連結部１２８は、内側部１２６と外側部１２７との両方に対して下側に突出するように湾曲した形状となっている。連結部１２８における下側（燃料室１７６側）の部分は凸部となっており、連結部１２８における上側（空気室１６６側）の部分は凹部となっている。このため、連結部１２８は、Ｚ軸方向における位置が内側部１２６および外側部１２７とは異なる部分を含んでいる。 The single-cell separator 120 has an inner portion 126 including the through-hole peripheral portion (the portion surrounding the through-hole 121) of the single-cell separator 120, an outer portion 127 located on the outer peripheral side of the inner portion 126, and an inner portion 126. A connecting portion 128 that connects with the outer portion 127 is provided. In this embodiment, the inner portion 126 and the outer portion 127 are substantially flat plates extending in a direction substantially orthogonal to the Z-axis direction. Moreover, the connecting portion 128 has a curved shape that protrudes downward from both the inner portion 126 and the outer portion 127 . The lower side (fuel chamber 176 side) of connecting portion 128 is a convex portion, and the upper side (air chamber 166 side) portion of connecting portion 128 is a concave portion. Therefore, the connecting portion 128 includes portions whose positions in the Z-axis direction are different from those of the inner portion 126 and the outer portion 127 .

単セル用セパレータ１２０における貫通孔１２１付近には、ガラスを含むガラスシール部１２５が配置されている。ガラスシール部１２５は、接合部１２４に対して空気室１６６側に位置しており、単セル用セパレータ１２０の貫通孔周囲部の表面と、単セル１１０（本実施形態では電解質層１１２）の表面との両方に接触するように形成されている。ガラスシール部１２５により、単セル１１０の周縁部における一方の電極側から他方の電極側へのガスのリーク（クロスリーク）が効果的に抑制される。 A glass seal portion 125 containing glass is arranged near the through hole 121 in the single cell separator 120 . The glass seal portion 125 is positioned on the air chamber 166 side with respect to the joint portion 124, and the surface of the unit cell separator 120 around the through hole and the surface of the unit cell 110 (the electrolyte layer 112 in this embodiment) is formed to contact both the The glass seal portion 125 effectively suppresses gas leak (cross leak) from one electrode side to the other electrode side in the peripheral portion of the unit cell 110 .

インターコネクタ１９０は、略矩形の平板形状の平板部１５０と、平板部１５０から空気極１１４側に突出した複数の略柱状の空気極側集電部１３４とを有する導電性の部材であり、金属（例えば、フェライト系ステンレス）により形成されている。本実施形態では、インターコネクタ１９０の表面（空気室１６６に面する表面）に、例えばスピネル型酸化物により構成された導電性の被覆層１９４が形成されている。以下では、被覆層１９４に覆われたインターコネクタ１９０を、単にインターコネクタ１９０という。各発電単位１０２において、上側のインターコネクタ１９０（の平板部１５０）は、単セル１１０に対して空気室１６６を挟んで上側に配置されている。上側のインターコネクタ１９０（の各空気極側集電部１３４）は、例えばスピネル型酸化物により構成された導電性接合材１９６を介して、単セル１１０の空気極１１４に接合されており、これにより単セル１１０の空気極１１４に電気的に接続されている。また、各発電単位１０２において、下側のインターコネクタ１９０は、単セル１１０に対して燃料室１７６を挟んで下側に配置されており、後述する燃料極側集電部材１４４を介して、単セル１１０の燃料極１１６に電気的に接続されている。インターコネクタ１９０は、発電単位１０２間の電気的導通を確保すると共に、発電単位１０２間での反応ガスの混合を抑制する。なお、本実施形態では、２つの発電単位１０２が隣接して配置されている場合、１つのインターコネクタ１９０は、隣接する２つの発電単位１０２に共有されている。すなわち、ある発電単位１０２における上側のインターコネクタ１９０は、その発電単位１０２の上側に隣接する他の発電単位１０２における下側のインターコネクタ１９０と同一部材である。また、燃料電池スタック１００は下側ターミナルプレート４２０および下端プレート１８９を備えているため、燃料電池スタック１００において最も下側に位置する発電単位１０２は下側のインターコネクタ１９０を備えていない（図２から図４参照）。 The interconnector 190 is a conductive member having a substantially rectangular flat plate-shaped flat plate portion 150 and a plurality of substantially columnar air electrode side current collectors 134 projecting from the flat plate portion 150 toward the air electrode 114 side. (for example, ferritic stainless steel). In this embodiment, the surface of the interconnector 190 (the surface facing the air chamber 166) is formed with a conductive coating layer 194 made of, for example, spinel oxide. Below, the interconnector 190 covered with the covering layer 194 is simply referred to as the interconnector 190 . In each power generation unit 102 , the upper interconnector 190 (the flat plate portion 150 thereof) is arranged above the single cell 110 with the air chamber 166 interposed therebetween. The upper interconnector 190 (each air electrode side current collector 134) is joined to the air electrode 114 of the unit cell 110 via a conductive joint material 196 made of, for example, spinel oxide. is electrically connected to the air electrode 114 of the single cell 110 by . In each power generation unit 102, the lower interconnector 190 is arranged below the unit cell 110 with the fuel chamber 176 interposed therebetween. It is electrically connected to the anode 116 of the cell 110 . The interconnector 190 ensures electrical continuity between the power generation units 102 and suppresses mixing of reaction gases between the power generation units 102 . In addition, in this embodiment, when two power generation units 102 are arranged adjacently, one interconnector 190 is shared by the two adjacent power generation units 102 . That is, the upper interconnector 190 in one power generation unit 102 is the same member as the lower interconnector 190 in another power generation unit 102 adjacent to the upper side of the power generation unit 102 . In addition, since the fuel cell stack 100 includes the lower terminal plate 420 and the lower end plate 189, the lowermost power generation unit 102 in the fuel cell stack 100 does not include the lower interconnector 190 (FIG. 2). to Figure 4).

ＩＣ用セパレータ１８０は、中央付近に上下方向に貫通する略矩形の貫通孔１８１が形成されたフレーム状の部材であり、例えば、金属により形成されている。ＩＣ用セパレータ１８０の板厚は、比較的薄く、例えば０．０５ｍｍ以上、０．２ｍｍ以下程度である。ＩＣ用セパレータ１８０における貫通孔１８１を取り囲む部分（以下、「貫通孔周囲部」という。）は、インターコネクタ１９０の平板部１５０の周縁部における上側の表面に例えば溶接により接合されている。ある発電単位１０２に含まれる一対のＩＣ用セパレータ１８０のうち、上側のＩＣ用セパレータ１８０は、該発電単位１０２の空気室１６６と、該発電単位１０２に対して上側に隣り合う他の発電単位１０２の燃料室１７６とを区画する。また、ある発電単位１０２に含まれる一対のＩＣ用セパレータ１８０のうち、下側のＩＣ用セパレータ１８０は、該発電単位１０２の燃料室１７６と、該発電単位１０２に対して下側に隣り合う他の発電単位１０２の空気室１６６とを区画する。このように、ＩＣ用セパレータ１８０により、発電単位１０２の周縁部における発電単位１０２間のガスのリークが抑制される。なお、燃料電池スタック１００において最も上側に位置する発電単位１０２の上側のインターコネクタ１９０に接合されたＩＣ用セパレータ１８０は、上側ターミナルプレート４１０に電気的に接続されている。 The IC separator 180 is a frame-shaped member having a substantially rectangular through-hole 181 extending vertically through the vicinity of the center thereof, and is made of metal, for example. The plate thickness of the IC separator 180 is relatively thin, for example, about 0.05 mm or more and 0.2 mm or less. A portion of the IC separator 180 surrounding the through-hole 181 (hereinafter referred to as “through-hole surrounding portion”) is joined to the upper surface of the periphery of the flat plate portion 150 of the interconnector 190 by, for example, welding. Among the pair of IC separators 180 included in a power generation unit 102, the upper IC separator 180 is connected to the air chamber 166 of the power generation unit 102 and the other power generation unit 102 adjacent to the power generation unit 102 on the upper side. and the fuel chamber 176 of the . Also, of the pair of IC separators 180 included in a certain power generation unit 102, the lower IC separator 180 is adjacent to the fuel chamber 176 of the power generation unit 102 and the power generation unit 102 on the lower side. and the air chamber 166 of the power generation unit 102 . In this manner, the IC separator 180 suppresses gas leakage between the power generation units 102 at the periphery of the power generation units 102 . Note that the IC separator 180 joined to the upper interconnector 190 of the power generation unit 102 located at the uppermost position in the fuel cell stack 100 is electrically connected to the upper terminal plate 410 .

ＩＣ用セパレータ１８０は、ＩＣ用セパレータ１８０の貫通孔周囲部（貫通孔１８１を取り囲む部分）を含む内側部１８６と、内側部１８６より外周側に位置する外側部１８７と、内側部１８６と外側部１８７とを連結する連結部１８８とを備える。本実施形態では、内側部１８６および外側部１８７は、Ｚ軸方向に略直交する方向に延びる略平板状である。また、連結部１８８は、内側部１８６と外側部１８７との両方に対して下側に突出するように湾曲した形状となっている。連結部１８８における下側（空気室１６６側）の部分は凸部となっており、連結部１８８における上側（燃料室１７６側）の部分は凹部となっている。このため、連結部１８８は、Ｚ軸方向における位置が内側部１８６および外側部１８７とは異なる部分を含んでいる。 The IC separator 180 has an inner portion 186 including the peripheral portion of the through-hole (the portion surrounding the through-hole 181) of the IC separator 180, an outer portion 187 located outside the inner portion 186, and the inner portion 186 and the outer portion. 187 is provided. In this embodiment, the inner portion 186 and the outer portion 187 are substantially flat plates extending in a direction substantially orthogonal to the Z-axis direction. Further, the connecting portion 188 has a curved shape that protrudes downward from both the inner portion 186 and the outer portion 187 . The lower side (air chamber 166 side) of the connecting portion 188 is a convex portion, and the upper side (fuel chamber 176 side) portion of the connecting portion 188 is a concave portion. Therefore, the connecting portion 188 includes portions whose positions in the Z-axis direction are different from those of the inner portion 186 and the outer portion 187 .

図５から図７に示すように、空気極側フレーム１３０は、中央付近にＺ軸方向に貫通する略矩形の孔１３１が形成されたフレーム部分を有する部材であり、例えば、マイカ等の絶縁体により形成されている。フレーム部分は、Ｚ軸方向視で、電解質層１１２と、空気極１１４と、燃料極１１６とが互いに重なる領域を取り囲む部分であり、上述の各マニホールド１６１，１６２，１７１，１７２として機能する各連通孔１０８を構成する孔（マニホールド用孔）は、フレーム部分に形成されている。空気極側フレーム１３０の孔１３１は、空気極１１４に面する空気室１６６を構成する。空気極側フレーム１３０は、単セル用セパレータ１２０の周縁部における上側の表面と、上側のＩＣ用セパレータ１８０の周縁部における下側の表面とに接触しており、両者の間のガスシール性（すなわち、空気室１６６のガスシール性）を確保するシール部材として機能する。また、空気極側フレーム１３０によって、発電単位１０２に含まれる一対のＩＣ用セパレータ１８０間（すなわち、一対のインターコネクタ１９０間）が電気的に絶縁される。また、空気極側フレーム１３０には、酸化剤ガス供給マニホールド１６１と空気室１６６とを連通する酸化剤ガス供給連通流路１３２と、空気室１６６と酸化剤ガス排出マニホールド１６２とを連通する酸化剤ガス排出連通流路１３３とが形成されている。 As shown in FIGS. 5 to 7, the air electrode side frame 130 is a member having a frame portion in which a substantially rectangular hole 131 penetrating in the Z-axis direction is formed near the center. formed by The frame portion is a portion surrounding the region where the electrolyte layer 112, the air electrode 114, and the fuel electrode 116 overlap each other when viewed in the Z-axis direction, and each communication functioning as each of the manifolds 161, 162, 171, and 172 described above. Holes (manifold holes) forming the holes 108 are formed in the frame portion. A hole 131 in the cathode-side frame 130 constitutes an air chamber 166 facing the cathode 114 . The air electrode side frame 130 is in contact with the upper surface of the periphery of the single cell separator 120 and the lower surface of the periphery of the upper IC separator 180, and the gas sealing property ( That is, it functions as a sealing member that secures the gas sealing property of the air chamber 166 . Also, the cathode-side frame 130 electrically insulates between the pair of IC separators 180 included in the power generation unit 102 (that is, between the pair of interconnectors 190). The air electrode side frame 130 also includes an oxidant gas supply communication passage 132 that communicates the oxidant gas supply manifold 161 and the air chamber 166, and an oxidant gas supply passage 132 that communicates the air chamber 166 and the oxidant gas discharge manifold 162. A gas discharge communication channel 133 is formed.

図５から図７に示すように、燃料極側フレーム１４０は、中央付近にＺ軸方向に貫通する略矩形の孔１４１が形成されたフレーム部分を有する部材であり、例えば、金属により形成されている。フレーム部分は、空気極側フレーム１３０におけるフレーム部分と同様に、Ｚ軸方向視で、上記領域を取り囲む部分である。また、燃料極側フレーム１４０においても、上述の各連通孔１０８を構成する孔（マニホールド用孔）は、フレーム部分に形成されている。燃料極側フレーム１４０の孔１４１は、燃料極１１６に面する燃料室１７６を構成する。燃料極側フレーム１４０は、単セル用セパレータ１２０の周縁部における下側の表面と、下側のＩＣ用セパレータ１８０の周縁部における上側の表面とに接触している。また、燃料極側フレーム１４０には、燃料ガス供給マニホールド１７１と燃料室１７６とを連通する燃料ガス供給連通流路１４２と、燃料室１７６と燃料ガス排出マニホールド１７２とを連通する燃料ガス排出連通流路１４３とが形成されている。 As shown in FIGS. 5 to 7, the anode-side frame 140 is a member having a frame portion in which a substantially rectangular hole 141 penetrating in the Z-axis direction is formed near the center, and is made of metal, for example. there is The frame portion, like the frame portion of the cathode-side frame 130, is a portion surrounding the above region when viewed in the Z-axis direction. Also in the anode-side frame 140, the holes (manifold holes) forming the communication holes 108 are formed in the frame portion. A hole 141 in the anode-side frame 140 constitutes a fuel chamber 176 facing the anode 116 . The fuel electrode-side frame 140 is in contact with the lower surface of the periphery of the single cell separator 120 and the upper surface of the periphery of the lower IC separator 180 . Further, the fuel electrode side frame 140 has a fuel gas supply communication passage 142 that communicates the fuel gas supply manifold 171 and the fuel chamber 176, and a fuel gas discharge communication passage that communicates the fuel chamber 176 and the fuel gas discharge manifold 172. A path 143 is formed.

図５から図７に示すように、燃料極側集電部材１４４は、燃料室１７６内に配置されている。燃料極側集電部材１４４は、インターコネクタ対向部１４６と、電極対向部１４５と、電極対向部１４５とインターコネクタ対向部１４６とをつなぐ連接部１４７とを備えており、例えば、ニッケルやニッケル合金、ステンレス等により形成されている。電極対向部１４５は、燃料極１１６の下側の表面に接触しており、インターコネクタ対向部１４６は、インターコネクタ１９０（の平板部１５０）の上側の表面に接触している。ただし、上述したように、燃料電池スタック１００において最も下側に位置する発電単位１０２は下側のインターコネクタ１９０を備えていないため、該発電単位１０２における燃料極側集電部材１４４のインターコネクタ対向部１４６は、下側ターミナルプレート４２０に接触している。燃料極側集電部材１４４は、このような構成であるため、燃料極１１６とインターコネクタ１９０（または下端プレート１８９）とを電気的に接続する。なお、燃料極側集電部材１４４の電極対向部１４５とインターコネクタ対向部１４６との間には、例えばマイカにより形成されたスペーサー１４９が配置されている。そのため、燃料極側集電部材１４４が温度サイクルや反応ガス圧力変動による発電単位１０２の変形に追随し、燃料極側集電部材１４４を介した燃料極１１６とインターコネクタ１９０（または下側ターミナルプレート４２０）との電気的接続が良好に維持される。 As shown in FIGS. 5 to 7 , the fuel electrode side collector member 144 is arranged inside the fuel chamber 176 . The fuel electrode-side current collecting member 144 includes an interconnector-facing portion 146, an electrode-facing portion 145, and a connecting portion 147 that connects the electrode-facing portion 145 and the interconnector-facing portion 146, and is made of, for example, nickel or a nickel alloy. , stainless steel or the like. The electrode facing portion 145 is in contact with the lower surface of the fuel electrode 116 , and the interconnector facing portion 146 is in contact with the upper surface of (the flat plate portion 150 of) the interconnector 190 . However, as described above, since the lowermost power generation unit 102 in the fuel cell stack 100 does not have the lower interconnector 190, the fuel electrode side current collecting member 144 of the power generation unit 102 faces the interconnector. Portion 146 contacts lower terminal plate 420 . Fuel electrode side current collecting member 144 having such a configuration electrically connects fuel electrode 116 and interconnector 190 (or lower end plate 189). A spacer 149 made of mica, for example, is arranged between the electrode facing portion 145 and the interconnector facing portion 146 of the fuel electrode side collector member 144 . Therefore, the fuel electrode side current collecting member 144 follows the deformation of the power generation unit 102 due to the temperature cycle and reaction gas pressure fluctuation, and the fuel electrode 116 and the interconnector 190 (or the lower terminal plate) via the fuel electrode side current collecting member 144. 420) is well maintained.

Ａ－２．燃料電池スタック１００の動作：
図２および図５に示すように、酸化剤ガス供給マニホールド１６１の位置に設けられたガス通路部材２７の分岐部２９に接続されたガス配管（図示せず）を介して酸化剤ガスＯＧが供給されると、酸化剤ガスＯＧは、ガス通路部材２７の分岐部２９および本体部２８の孔を介して酸化剤ガス供給マニホールド１６１に供給され、酸化剤ガス供給マニホールド１６１から各発電単位１０２の酸化剤ガス供給連通流路１３２を介して、空気室１６６に供給される。また、図３および図６に示すように、燃料ガス供給マニホールド１７１の位置に設けられたガス通路部材２７の分岐部２９に接続されたガス配管（図示せず）を介して燃料ガスＦＧが供給されると、燃料ガスＦＧは、ガス通路部材２７の分岐部２９および本体部２８の孔を介して燃料ガス供給マニホールド１７１に供給され、燃料ガス供給マニホールド１７１から各発電単位１０２の燃料ガス供給連通流路１４２を介して、燃料室１７６に供給される。 A-2. Operation of fuel cell stack 100:
As shown in FIGS. 2 and 5, the oxidant gas OG is supplied through a gas pipe (not shown) connected to the branch portion 29 of the gas passage member 27 provided at the position of the oxidant gas supply manifold 161. Then, the oxidizing gas OG is supplied to the oxidizing gas supply manifold 161 via the branch portion 29 of the gas passage member 27 and the hole of the main body portion 28, and the oxidizing gas OG is supplied from the oxidizing gas supply manifold 161 to each power generation unit 102. The agent gas is supplied to the air chamber 166 via the agent gas supply communication channel 132 . 3 and 6, the fuel gas FG is supplied through a gas pipe (not shown) connected to the branch portion 29 of the gas passage member 27 provided at the position of the fuel gas supply manifold 171. Then, the fuel gas FG is supplied to the fuel gas supply manifold 171 via the branch portion 29 of the gas passage member 27 and the hole of the main body portion 28, and the fuel gas supply communication of each power generation unit 102 from the fuel gas supply manifold 171. It is supplied to the fuel chamber 176 via the flow path 142 .

各発電単位１０２の空気室１６６に酸化剤ガスＯＧが供給され、燃料室１７６に燃料ガスＦＧが供給されると、単セル１１０において酸化剤ガスＯＧおよび燃料ガスＦＧの電気化学反応による発電が行われる。この発電反応は発熱反応である。各発電単位１０２において、単セル１１０の空気極１１４は上側のインターコネクタ１９０に電気的に接続され、燃料極１１６は燃料極側集電部材１４４を介して下側のインターコネクタ１９０（または、下側ターミナルプレート４２０）に電気的に接続されている。すなわち、燃料電池スタック１００に含まれる複数の発電単位１０２は、電気的に直列に接続されている。また、最も上側に位置する発電単位１０２の上側のインターコネクタ１９０およびＩＣ用セパレータ１８０は、上側ターミナルプレート４１０に電気的に接続されており、最も下側に位置する発電単位１０２の燃料極側集電部材１４４には、下側ターミナルプレート４２０が電気的に接続されている。そのため、燃料電池スタック１００の出力端子として機能するターミナルプレート４１０，４２０から、各発電単位１０２において生成された電気エネルギーが取り出される。なお、ＳＯＦＣは、比較的高温（例えば７００℃から１０００℃）で発電が行われることから、起動後、発電により発生する熱で高温が維持できる状態になるまで、燃料電池スタック１００が加熱器（図示せず）により加熱されてもよい。 When the oxidant gas OG is supplied to the air chamber 166 of each power generation unit 102 and the fuel gas FG is supplied to the fuel chamber 176, electric power is generated in the single cell 110 by the electrochemical reaction of the oxidant gas OG and the fuel gas FG. will be This power generation reaction is an exothermic reaction. In each power generation unit 102, the air electrode 114 of the single cell 110 is electrically connected to the upper interconnector 190, and the fuel electrode 116 is connected to the lower interconnector 190 (or the lower interconnector) via the fuel electrode current collecting member 144. side terminal plate 420). That is, the plurality of power generation units 102 included in the fuel cell stack 100 are electrically connected in series. The upper interconnector 190 and the IC separator 180 of the uppermost power generation unit 102 are electrically connected to the upper terminal plate 410, and the fuel electrode side collector of the lowermost power generation unit 102 is electrically connected to the upper terminal plate 410. A lower terminal plate 420 is electrically connected to the electrical member 144 . Therefore, the electrical energy generated in each power generation unit 102 is taken out from terminal plates 410 and 420 that function as output terminals of fuel cell stack 100 . Since the SOFC generates power at a relatively high temperature (for example, 700° C. to 1000° C.), the fuel cell stack 100 is heated by the heater ( (not shown).

図２および図５に示すように、各発電単位１０２の空気室１６６から酸化剤ガス排出連通流路１３３を介して酸化剤ガス排出マニホールド１６２に排出された酸化剤オフガスＯＯＧは、酸化剤ガス排出マニホールド１６２の位置に設けられたガス通路部材２７の本体部２８および分岐部２９の孔を経て、当該分岐部２９に接続されたガス配管（図示せず）を介して燃料電池スタック１００の外部に排出される。また、図３および図６に示すように、各発電単位１０２の燃料室１７６から燃料ガス排出連通流路１４３を介して燃料ガス排出マニホールド１７２に排出された燃料オフガスＦＯＧは、燃料ガス排出マニホールド１７２の位置に設けられたガス通路部材２７の本体部２８および分岐部２９の孔を経て、当該分岐部２９に接続されたガス配管（図示しない）を介して燃料電池スタック１００の外部に排出される。 As shown in FIGS. 2 and 5, the oxidant off-gas OOG discharged from the air chamber 166 of each power generation unit 102 to the oxidant gas discharge manifold 162 through the oxidant gas discharge communication channel 133 is Through the holes in the main body portion 28 and the branch portion 29 of the gas passage member 27 provided at the position of the manifold 162, the gas is supplied to the outside of the fuel cell stack 100 via a gas pipe (not shown) connected to the branch portion 29. Ejected. Further, as shown in FIGS. 3 and 6, the fuel off-gas FOG discharged from the fuel chamber 176 of each power generation unit 102 to the fuel gas discharge manifold 172 through the fuel gas discharge communication passage 143 is The gas is discharged to the outside of the fuel cell stack 100 via a gas pipe (not shown) connected to the branch portion 29 through the holes of the body portion 28 and the branch portion 29 of the gas passage member 27 provided at the position of .

なお、本実施形態の燃料電池スタック１００では、Ｚ軸方向視で、酸化剤ガス供給マニホールド１６１に連通する酸化剤ガス供給連通流路１３２と、燃料ガス排出マニホールド１７２に連通する燃料ガス排出連通流路１４３とが、単セルの一の辺に（同じ方向に）対向するように配置されており、かつ、酸化剤ガス排出マニホールド１６２に連通する酸化剤ガス排出連通流路１３３と、燃料ガス供給マニホールド１７１に連通する燃料ガス供給連通流路１４２とが、単セルの一の辺に対して単セル１１０の中心点を挟んで対向する他の辺に（同じ方向に）対向するように配置されている。すなわち、本実施形態の発電単位１０２（燃料電池スタック１００）は、空気室１６６における酸化剤ガスＯＧの主たる流れ方向（Ｘ軸正方向からＸ軸負方向へ向かう方向）と燃料室１７６における燃料ガスＦＧの主たる流れ方向（Ｘ軸負方向からＸ軸正方向へ向かう方向）とが略反対方向（互いに対向する方向）である、カウンターフロータイプのＳＯＦＣである。 In the fuel cell stack 100 of the present embodiment, as viewed in the Z-axis direction, the oxidant gas supply communication channel 132 communicating with the oxidant gas supply manifold 161 and the fuel gas discharge communication channel 132 communicating with the fuel gas discharge manifold 172 are arranged. The passage 143 is arranged so as to face one side of the unit cell (in the same direction), and communicates with the oxidizing gas discharge manifold 162 and the fuel gas supply. The fuel gas supply communication channel 142 communicating with the manifold 171 is arranged so as to face (in the same direction) the other side of the unit cell 110 that faces one side of the unit cell 110 with the center point of the unit cell 110 therebetween. ing. That is, the power generation unit 102 (fuel cell stack 100) of the present embodiment is configured such that the main flow direction of the oxidizing gas OG in the air chamber 166 (the direction from the positive direction of the X axis to the negative direction of the X axis) and the fuel gas in the fuel chamber 176 This is a counter-flow type SOFC in which the main flow direction of the FG (the direction from the negative direction of the X-axis to the positive direction of the X-axis) is substantially opposite (directions facing each other).

Ａ－３．エンドプレート１０４，１０６の詳細構成：
エンドプレート１０４，１０６の詳細構成について説明する。 A-3. Detailed Configuration of End Plates 104, 106:
A detailed configuration of the end plates 104 and 106 will be described.

（上側エンドプレート１０４の構成）
図２から図４に示すように、上側エンドプレート１０４は、平面部３１０と、凸部３２０と、隆起部３３０と、を含んでいる。平面部３１０は、Ｚ軸方向視で燃料極側フレーム１４０に重なり、かつ、Ｚ軸方向に垂直な面方向（ＸＹ平面に平行な方向）に沿っている。平面部３１０は、所定の領域（例えば締結部材（ボルト６００）が挿入される２つ以上のボルト孔１０９同士をつなぐ領域）を有して面方向に平行な平坦部分である。具体的には、平面部３１０のＺ軸方向視での形状は、全体として、矩形枠状である。Ｚ軸方向視で、平面部３１０の内周部（孔３２の輪郭線）は、全周にわたって、燃料極側フレーム１４０の孔１４１の輪郭線の内周側に位置している。Ｚ軸方向視で、平面部３１０の外周部は、全周にわたって、燃料極側フレーム１４０の外周部と同じ位置、または、該外周部の外周側に位置している。すなわち、Ｚ軸方向視で、平面部３１０の外周側が燃料極側フレーム１４０に重なっており、平面部３１０の内周側が燃料極側フレーム１４０より内側に張り出している。なお、上述したボルト孔１０９を構成する孔は、平面部３１０におけるＺ軸方向回りの周縁部に形成されている。燃料極側フレーム１４０または空気極側フレーム１３０は、特許請求の範囲における周辺部材に相当し、孔１４１は、特許請求の範囲におけるフレーム貫通孔に相当する。また、平面部３１０は、特許請求の範囲における平面部分に相当し、凸部３２０および隆起部３３０は、それぞれ、特許請求の範囲における凸部分に相当する。 (Configuration of upper end plate 104)
As shown in FIGS. 2-4, the upper end plate 104 includes a planar portion 310, a convex portion 320, and a raised portion 330. As shown in FIG. The planar portion 310 overlaps the fuel electrode side frame 140 when viewed in the Z-axis direction, and extends in a plane direction (direction parallel to the XY plane) perpendicular to the Z-axis direction. The plane portion 310 is a flat portion that has a predetermined area (for example, an area that connects two or more bolt holes 109 into which the fastening member (bolt 600) is inserted) and is parallel to the surface direction. Specifically, the shape of the planar portion 310 as viewed in the Z-axis direction is a rectangular frame shape as a whole. As viewed in the Z-axis direction, the inner peripheral portion of the flat portion 310 (the contour line of the hole 32 ) is located on the inner peripheral side of the contour line of the hole 141 of the fuel electrode side frame 140 over the entire circumference. As viewed in the Z-axis direction, the outer peripheral portion of the planar portion 310 is located at the same position as the outer peripheral portion of the fuel electrode side frame 140 or on the outer peripheral side of the outer peripheral portion over the entire circumference. That is, as viewed in the Z-axis direction, the outer peripheral side of the planar portion 310 overlaps the fuel electrode side frame 140 , and the inner peripheral side of the planar portion 310 protrudes inward from the fuel electrode side frame 140 . The holes forming the bolt holes 109 described above are formed in the peripheral edge portion of the flat portion 310 around the Z-axis direction. The fuel electrode side frame 140 or the air electrode side frame 130 corresponds to a peripheral member in the claims, and the hole 141 corresponds to a frame through hole in the claims. The flat portion 310 corresponds to the flat portion in the claims, and the convex portion 320 and the raised portion 330 respectively correspond to the convex portions in the claims.

凸部３２０は、面方向に沿って延び、かつ、平面部３１０よりＺ軸方向に突出している。凸部３２０は、所定の長さ（例えば凸部３２０の厚さより大きい長さ）を有して面方向（凸部３２０）に平行に延びているリブである。平面部３１０からの凸部３２０の立ち上がり長さ（Ｚ軸方向の長さ）は、平面部３１０の厚さより大きく、例えば、平面部３１０の厚さの３０倍以上の長さが好ましく、５０倍以上の長さがより好ましい。なお、凸部３２０は、例えば締結部材（ボルト６００）が挿入される２つ以上のボルト孔１０９同士をつなぐ領域（平面部３１０）の周縁部に形成されていることが好ましい。 The convex portion 320 extends along the surface direction and protrudes from the planar portion 310 in the Z-axis direction. The convex portion 320 is a rib that has a predetermined length (for example, a length greater than the thickness of the convex portion 320) and extends parallel to the surface direction (the convex portion 320). The length (the length in the Z-axis direction) of the convex portion 320 rising from the flat portion 310 is greater than the thickness of the flat portion 310, for example, preferably 30 times or more the thickness of the flat portion 310, and 50 times the thickness of the flat portion 310. A length equal to or greater than is more preferable. In addition, it is preferable that the convex portion 320 is formed at the peripheral portion of the area (flat portion 310) that connects two or more bolt holes 109 into which the fastening member (bolt 600) is inserted, for example.

具体的には、凸部３２０は、外側凸部３２２と、内側凸部３２４と、を有している。外側凸部３２２は、平面部３１０の外周部から上側（発電ブロック１０３とは反対側 Ｚ軸正方向側）に向かって突出している。外側凸部３２２は、平面部３１０の外周部の全周にわたって形成されている。Ｚ軸方向視で、外側凸部３２２は、空気極側フレーム１３０に重なる位置に配置されている。内側凸部３２４は、平面部３１０の内周部から上側（発電ブロック１０３とは反対側 Ｚ軸正方向側）に向かって突出している。内側凸部３２４は、平面部３１０の内周部の全周にわたって形成されている。すなわち、上側エンドプレート１０４のＺ軸方向に平行な少なくとも１つの断面において、凸部３２０（外側凸部３２２、内側凸部３２４）が複数形成されている（図２から図４参照）。 Specifically, the convex portion 320 has an outer convex portion 322 and an inner convex portion 324 . The outer convex portion 322 protrudes from the outer peripheral portion of the flat portion 310 toward the upper side (the side opposite to the power generation block 103, the Z-axis positive direction side). Outer convex portion 322 is formed along the entire circumference of the outer peripheral portion of flat portion 310 . As viewed in the Z-axis direction, the outer convex portion 322 is arranged at a position overlapping the air electrode side frame 130 . The inner convex portion 324 protrudes from the inner peripheral portion of the flat portion 310 toward the upper side (the side opposite to the power generation block 103, the Z-axis positive direction side). The inner convex portion 324 is formed along the entire circumference of the inner peripheral portion of the planar portion 310 . That is, a plurality of protrusions 320 (outer protrusions 322 and inner protrusions 324) are formed in at least one section parallel to the Z-axis direction of the upper end plate 104 (see FIGS. 2 to 4).

隆起部３３０は、上側エンドプレート１０４のＺ軸方向に平行な少なくとも１つの断面において、平面部３１０の部分同士を連結し、Ｚ軸方向に隆起した部分である。すなわち、隆起部３３０は、上側エンドプレート１０４の周縁部から離間した位置に形成されており、Ｚ軸方向における位置が平面部３１０とは異なる部分（隆起した先端部分）を有している。隆起部３３０は、所定の長さ（例えば凸部３２０の厚さより大きい長さ）を有して面方向（凸部３２０）に平行に延びている。隆起部３３０は、例えば締結部材（ボルト６００）が挿入される２つのボルト孔１０９同士の間に位置し、かつ、該２つのボルト孔１０９の並び方向に沿って延びていることが好ましい（図１参照）。 The raised portion 330 is a portion that connects portions of the planar portion 310 and rises in the Z-axis direction in at least one cross section of the upper end plate 104 parallel to the Z-axis direction. That is, the raised portion 330 is formed at a position spaced apart from the peripheral portion of the upper end plate 104 and has a portion (a raised tip portion) whose position in the Z-axis direction is different from that of the planar portion 310 . The raised portion 330 has a predetermined length (for example, a length greater than the thickness of the convex portion 320) and extends parallel to the surface direction (the convex portion 320). Preferably, the raised portion 330 is positioned between two bolt holes 109 into which the fastening member (bolt 600) is inserted, and extends along the direction in which the two bolt holes 109 are arranged (see FIG. 1).

具体的には、隆起部３３０は、上側エンドプレート１０４における外側凸部３２２と内側凸部３２４との間に配置されている。各隆起部３３０は、凸部３２０に平行に延びる一対の側壁３３２と、一対の側壁３３２同士の上端を連結する連結壁３３４と、一対の側壁３３２の長手方向の端同士を連結する封止壁３３６と、を有している。各側壁３３２は、平面部３１０に対して略垂直であり、連結壁３３４は、平面部３１０に略平行であり、各封止壁３３６は、連結壁３３４から平面部３１０に向かって傾斜している（図１参照）。 Specifically, ridge 330 is located between outer protrusion 322 and inner protrusion 324 on upper end plate 104 . Each raised portion 330 includes a pair of side walls 332 extending parallel to the protrusion 320, a connecting wall 334 connecting the upper ends of the pair of side walls 332, and a sealing wall connecting the longitudinal ends of the pair of side walls 332. 336 and . Each sidewall 332 is substantially perpendicular to the planar portion 310 , a connecting wall 334 is substantially parallel to the planar portion 310 , and each sealing wall 336 slopes from the connecting wall 334 toward the planar portion 310 . (see Figure 1).

（下側エンドプレート１０６の構成）
図２から図４に示すように、下側エンドプレート１０６は、平面部５１０と、凸部５２０と、を含んでいる。平面部５１０は、Ｚ軸方向視で燃料極側フレーム１４０に重なり、かつ、Ｚ軸方向に垂直な面方向（ＸＹ平面に平行な方向）に沿っている。平面部５１０は、所定の領域（例えば締結部材（ボルト６００）が挿入される２つ以上のボルト孔１０９同士をつなぐ領域）を有して面方向に平行な平坦部分である。具体的には、平面部５１０のＺ軸方向視での形状は、全体として、矩形枠状である。Ｚ軸方向視で、平面部５１０の内周部（孔３４の輪郭線）は、全周にわたって、燃料極側フレーム１４０の孔１４１の輪郭線の内周側に位置している。Ｚ軸方向視で、平面部５１０の外周部は、全周にわたって、燃料極側フレーム１４０の外周部と同じ位置、または、該外周部の外周側に位置している。すなわち、Ｚ軸方向視で、平面部５１０の外周側が燃料極側フレーム１４０に重なっており、平面部３１０の内周側が燃料極側フレーム１４０より内側に張り出している。なお、上述したボルト孔１０９を構成する孔は、平面部５１０におけるＺ軸方向回りの周縁部に形成されている。 (Configuration of lower end plate 106)
As shown in FIGS. 2-4, the lower end plate 106 includes a planar portion 510 and a convex portion 520. As shown in FIGS. The planar portion 510 overlaps the fuel electrode side frame 140 when viewed in the Z-axis direction, and extends in a plane direction (direction parallel to the XY plane) perpendicular to the Z-axis direction. The plane portion 510 is a flat portion that has a predetermined area (for example, an area that connects two or more bolt holes 109 into which the fastening member (bolt 600) is inserted) and is parallel to the surface direction. Specifically, the shape of the planar portion 510 as viewed in the Z-axis direction is a rectangular frame shape as a whole. As viewed in the Z-axis direction, the inner peripheral portion of the flat portion 510 (the contour line of the hole 34 ) is located on the inner peripheral side of the contour line of the hole 141 of the fuel electrode side frame 140 over the entire circumference. As viewed in the Z-axis direction, the outer peripheral portion of the planar portion 510 is positioned over the entire circumference at the same position as the outer peripheral portion of the fuel electrode side frame 140 or on the outer peripheral side of the outer peripheral portion. That is, as viewed in the Z-axis direction, the outer peripheral side of the planar portion 510 overlaps the fuel electrode side frame 140 , and the inner peripheral side of the planar portion 310 protrudes inward from the fuel electrode side frame 140 . In addition, the holes forming the bolt holes 109 described above are formed in the peripheral portion of the plane portion 510 around the Z-axis direction.

凸部５２０は、面方向に沿って延び、かつ、平面部５１０よりＺ軸方向に突出している。凸部５２０は、所定の長さ（例えば凸部５２０の厚さより大きい長さ）を有して面方向（凸部５２０）に平行に延びているリブである。平面部５１０からの凸部５２０の立ち上がり長さ（Ｚ軸方向の長さ）は、平面部５１０の厚さより大きく、例えば、平面部５１０の厚さの３０倍以上の長さが好ましく、５０倍以上の長さがより好ましい。なお、凸部５２０は、例えば締結部材（ボルト２２）が挿入される２つ以上のボルト孔１０９同士をつなぐ領域（平面部５１０）の周縁部に形成されていることが好ましい。 The convex portion 520 extends along the surface direction and protrudes from the planar portion 510 in the Z-axis direction. The convex portion 520 is a rib that has a predetermined length (for example, a length greater than the thickness of the convex portion 520) and extends parallel to the plane direction (the convex portion 520). The length (the length in the Z-axis direction) of the convex portion 520 rising from the flat portion 510 is greater than the thickness of the flat portion 510, for example, preferably 30 times or more the thickness of the flat portion 510, and 50 times the thickness of the flat portion 510. A length equal to or greater than is more preferable. In addition, it is preferable that the convex portion 520 is formed at the peripheral portion of the area (flat portion 510) that connects two or more bolt holes 109 into which the fastening member (bolt 22) is inserted, for example.

具体的には、凸部５２０は、外側凸部５２２と、内側凸部５２４と、を有している。外側凸部５２２は、平面部５１０の外周部から下側（発電ブロック１０３とは反対側 Ｚ軸負方向側）に向かって突出している。外側凸部５２２は、平面部５１０の外周部の全周にわたって形成されている。Ｚ軸方向視で、外側凸部５２２は、燃料極側フレーム１４０に重なる位置に配置されている。内側凸部５２４は、平面部５１０の内周部から下側（発電ブロック１０３とは反対側 Ｚ軸負方向側）に向かって突出している。内側凸部５２４は、平面部５１０の内周部の全周にわたって形成されている。すなわち、上側エンドプレート１０４のＺ軸方向に平行な少なくとも１つの断面において、凸部５２０（外側凸部５２２、内側凸部５２４）が複数形成されている（図２から図４参照）。 Specifically, the convex portion 520 has an outer convex portion 522 and an inner convex portion 524 . The outer convex portion 522 protrudes from the outer peripheral portion of the flat portion 510 toward the lower side (the side opposite to the power generation block 103, the Z-axis negative direction side). Outer convex portion 522 is formed along the entire circumference of the outer peripheral portion of flat portion 510 . As viewed in the Z-axis direction, the outer convex portion 522 is arranged at a position overlapping the fuel electrode side frame 140 . The inner convex portion 524 protrudes from the inner peripheral portion of the planar portion 510 toward the lower side (the side opposite to the power generation block 103, the Z-axis negative direction side). The inner convex portion 524 is formed along the entire circumference of the inner peripheral portion of the planar portion 510 . That is, a plurality of protrusions 520 (outer protrusions 522 and inner protrusions 524) are formed in at least one section parallel to the Z-axis direction of the upper end plate 104 (see FIGS. 2 to 4).

上記実施形態では、エンドプレート１０４，１０６のそれぞれの表面には、不動態被膜（例えばアルミナ被膜）が形成されている。また、凸部３２０，５２０と平面部３１０，５１０とがＲ部を介して連結されており、かつ、Ｒ部の内側面の半径は、平面部３１０，５１０の厚さより大きい。また、エンドプレート１０４，１０６は、それぞれ、１枚の板状部材をプレス加工（屈曲）して形成されたものである。したがって、平面部３１０，５１０の厚さと、凸部３２０，５２０の厚さと、隆起部３３０の厚さとは、互いに同じである。エンドプレート１０４，１０６の板厚（例えば、上側エンドプレート１０４の板厚Ｔ１０４）は、具体的には０．５ｍｍ以上、３ｍｍ以下程度である。 In the above embodiment, the surface of each of the end plates 104, 106 is formed with a passivation coating (for example, an alumina coating). Also, the projections 320 and 520 and the plane portions 310 and 510 are connected via the R portion, and the radius of the inner surface of the R portion is larger than the thickness of the plane portions 310 and 510 . Each of the end plates 104 and 106 is formed by pressing (bending) a plate member. Therefore, the thickness of the flat portions 310, 510, the thickness of the convex portions 320, 520, and the thickness of the raised portion 330 are the same. Specifically, the plate thickness of the end plates 104 and 106 (for example, the plate thickness T104 of the upper end plate 104) is about 0.5 mm or more and 3 mm or less.

なお、本実施形態では、各凸部３２０，５２０の先端部分は、面方向に折り曲げられている。これにより、各エンドプレート１０４，１０６の剛性がさらに向上している。また、各外側凸部３２２，５２２の先端部分は、外周側に折り曲げられており、Ｚ軸方向視で発電ブロック１０３より外側に突出している。このような構成により、燃料電池スタック１００を横向きに配置したときに発電ブロック１０３が床面に衝突することを抑制できる。 In addition, in this embodiment, the tip portion of each of the projections 320 and 520 is bent in the plane direction. Thereby, the rigidity of each end plate 104, 106 is further improved. Further, the tip portion of each of the outer convex portions 322 and 522 is bent toward the outer peripheral side and protrudes outward from the power generation block 103 as viewed in the Z-axis direction. With such a configuration, it is possible to prevent the power generation block 103 from colliding with the floor surface when the fuel cell stack 100 is placed horizontally.

Ａ－４．頭部６２０と上側エンドプレート１０４との締結部分の詳細構成：
図８は、燃料電池スタック１００のＺ軸方向視における外観構成を示す説明図である。図１，図４および図８に示すように、本実施形態の燃料電池スタック１００では、Ｚ軸方向において、上側エンドプレート１０４の平面部３１０と、各ボルト６００の頭部６２０との間に、それぞれ、座金５００が配置されている。座金５００は、特許請求の範囲における板状部材に相当する。 A-4. Detailed configuration of the fastening portion between the head 620 and the upper end plate 104:
FIG. 8 is an explanatory diagram showing the external configuration of the fuel cell stack 100 as viewed in the Z-axis direction. As shown in FIGS. 1, 4 and 8, in the fuel cell stack 100 of this embodiment, between the flat portion 310 of the upper end plate 104 and the head portion 620 of each bolt 600 in the Z-axis direction, A washer 500 is arranged respectively. The washer 500 corresponds to a plate member in the claims.

座金５００は、ボルト６００の軸部６１０が挿通可能なボルト孔が形成された平板部材であり、Ｚ軸方向視において、空気極側フレーム１３０および燃料極側フレーム１４０に重なるように配置されている。座金５００は、例えば、ボルト６００の形成材料と同様とすることができ、このような形成材料として、金属（例えば鉄やステンレス）を挙げることができる。Ｚ軸方向における座金５００の厚みＴ５００は、上側エンドプレート１０４の平面部３１０の板厚Ｔ１０４と比較して大きい（図４参照）。例えば、厚みＴ５００は、０．６ｍｍ以上、１５ｍｍ以下程度である。本実施形態において、座金５００の上側面Ｓｐ５００は、ボルト６００の頭部６２０における表面のうち、上側面Ｓｐ５００に対向する表面である下側面Ｓ６２０に接しており、座金５００の下側面Ｓｎ５００は、上側エンドプレート１０４の平面部３１０における表面のうち、下側面Ｓｎ５００に対向する表面である上側面Ｓ３１０に接している。また、Ｚ軸方向視において、座金５００の外縁Ｅ５００は、頭部６２０の外縁Ｅ６２０を取り囲んでいる（図８参照）。下側面Ｓｎ５００は、特許請求の範囲における特定表面に相当し、外縁Ｅ５００は、特許請求の範囲における特定表面の外縁に相当する。 The washer 500 is a flat plate member having a bolt hole through which the shaft portion 610 of the bolt 600 can be inserted. . The washer 500 can be made of, for example, the same material as the bolt 600, and examples of such a material include metals (eg, iron and stainless steel). A thickness T500 of the washer 500 in the Z-axis direction is larger than a plate thickness T104 of the planar portion 310 of the upper end plate 104 (see FIG. 4). For example, the thickness T500 is about 0.6 mm or more and 15 mm or less. In this embodiment, the upper surface Sp500 of the washer 500 is in contact with the lower surface S620, which is the surface of the head 620 of the bolt 600, facing the upper surface Sp500. Among the surfaces of the flat portion 310 of the end plate 104, it is in contact with the upper side surface S310, which is the surface facing the lower side surface Sn500. Further, when viewed in the Z-axis direction, the outer edge E500 of the washer 500 surrounds the outer edge E620 of the head 620 (see FIG. 8). The lower surface Sn500 corresponds to the specific surface in the claims, and the outer edge E500 corresponds to the outer edge of the specific surface in the claims.

座金５００の外縁Ｅ５００は、外縁Ｅ５００の一部分として、上側エンドプレート１０４の外側凸部３２２の外縁Ｅ３２２に対向する部分外縁Ｅｐ５０１と、隆起部３３０の外縁Ｅ３３０に対向する部分外縁Ｅｐ５０３とを有している。本実施形態において、部分外縁Ｅｐ５０１は、外縁Ｅ３２２のうちの部分外縁Ｅｐ５０１に対向する部分に平行な直線であり、Ｚ軸方向視において、部分外縁Ｅｐ５０１と外縁Ｅ３２２との間の間隙距離Ｔ１は、外縁Ｅ３２２の延伸方向において略均一である。換言すれば、Ｚ軸方向視において、部分外縁Ｅｐ５０１は、外縁Ｅ３２２のうちの部分外縁Ｅｐ５０１に対向する部分に沿った形状を有している。Ｚ軸方向視において、部分外縁Ｅｐ５０１と、外縁Ｅ３２２との間の間隙距離Ｔ１は、Ｚ軸方向における上側エンドプレート１０４の平面部３１０の板厚Ｔ１０４と比較して小さく、例えば、０．１ｍｍ以上、２．５ｍｍ以下程度である。また、本実施形態において、部分外縁Ｅｐ５０３は、外縁Ｅ３３０のうちの部分外縁Ｅｐ５０３に対向する部分に平行な直線であり、部分外縁Ｅｐ５０３と外縁Ｅ３３０との間の間隙距離Ｔ３は、外縁Ｅ３３０の延伸方向において略均一である。換言すれば、Ｚ軸方向視において、部分外縁Ｅｐ５０３は、外縁Ｅ３３０のうちの部分外縁Ｅｐ５０３に対向する部分に沿った形状を有している。Ｚ軸方向視において、部分外縁Ｅｐ５０３と、外縁Ｅ３３０との間の間隙距離Ｔ３は、例えば、０．１ｍｍ以上、２ｍｍ以下程度である。 The outer edge E500 of the washer 500 has, as part of the outer edge E500, a partial outer edge Ep501 facing the outer edge E322 of the outer convex portion 322 of the upper end plate 104 and a partial outer edge Ep503 facing the outer edge E330 of the raised portion 330. there is In the present embodiment, the partial outer edge Ep501 is a straight line parallel to a portion of the outer edge E322 facing the partial outer edge Ep501, and when viewed in the Z-axis direction, the gap distance T1 between the partial outer edge Ep501 and the outer edge E322 is It is substantially uniform in the extending direction of the outer edge E322. In other words, when viewed in the Z-axis direction, the partial outer edge Ep501 has a shape along the portion of the outer edge E322 facing the partial outer edge Ep501. As viewed in the Z-axis direction, the gap distance T1 between the partial outer edge Ep501 and the outer edge E322 is smaller than the plate thickness T104 of the flat portion 310 of the upper end plate 104 in the Z-axis direction, for example, 0.1 mm or more. , about 2.5 mm or less. Further, in the present embodiment, the partial outer edge Ep503 is a straight line parallel to a portion of the outer edge E330 facing the partial outer edge Ep503, and the gap distance T3 between the partial outer edge Ep503 and the outer edge E330 is the extension of the outer edge E330. It is substantially uniform in direction. In other words, when viewed in the Z-axis direction, the partial outer edge Ep503 has a shape along the portion of the outer edge E330 facing the partial outer edge Ep503. As viewed in the Z-axis direction, the gap distance T3 between the partial outer edge Ep503 and the outer edge E330 is, for example, about 0.1 mm or more and 2 mm or less.

なお、座金５００の外縁Ｅ５００における「上側エンドプレート１０４の外側凸部３２２の外縁Ｅ３２２に対向する部分外縁」において、「対向する」とは、面方向において、当該部分外縁と外側凸部３２２の外縁Ｅ３２２との間に、他のいずれの外縁も位置していない状態で両外縁が対向していることを意味する。より詳細には、「上側エンドプレート１０４の外側凸部３２２の外縁Ｅ３２２」は、図８に示す仮想線分ＶＳにおいて、部分外縁Ｅｐ５０１上の特定点Ｐに対して、座金５００が位置する側とは反対側（本実施形態において、外側）に位置する凸部の外縁である。ここで、仮想線分ＶＳは、Ｚ軸方向視において、部分外縁Ｅｐ５０１上の特定点Ｐを通り、かつ、外側凸部３２２との間の距離が最短となる仮想直線ＶＬのうち、部分ＦＰを除く部分である。なお、仮想直線ＶＬにおける部分ＦＰは、仮想直線ＶＬ上における特定点Ｐからの距離が、特定点Ｐと交点Ｐ１との間の距離より大きい部分である。領域ＯＡは、Ｚ軸方向視において、電解質層１１２と、空気極１１４と、燃料極１１６とが互いに重なる領域であり、交点Ｐ１は、Ｚ軸方向視において、仮想直線ＶＬと領域ＯＡとの交点Ｐ１，Ｐ２のうち、特定点Ｐからの距離が小さい方の交点である。 In addition, in the “partial outer edge facing the outer edge E322 of the outer convex portion 322 of the upper end plate 104” in the outer edge E500 of the washer 500, “opposing” means that the partial outer edge and the outer edge of the outer convex portion 322 are aligned in the plane direction. E322 means that both outer edges face each other with no other outer edge positioned between them. More specifically, the “outer edge E322 of the outer convex portion 322 of the upper end plate 104” is the side on which the washer 500 is positioned with respect to the specific point P on the partial outer edge Ep501 in the imaginary line segment VS shown in FIG. is the outer edge of the projection located on the opposite side (outside in this embodiment). Here, the virtual line segment VS is the virtual straight line VL that passes through the specific point P on the partial outer edge Ep501 and has the shortest distance from the outer convex portion 322 when viewed in the Z-axis direction. This is the part to exclude. A portion FP on the virtual straight line VL is a portion whose distance from the specific point P on the virtual straight line VL is greater than the distance between the specific point P and the intersection point P1. An area OA is an area where the electrolyte layer 112, the air electrode 114, and the fuel electrode 116 overlap each other when viewed in the Z-axis direction, and an intersection point P1 is an intersection point of the virtual straight line VL and the area OA when viewed in the Z-axis direction. This is the point of intersection with the smaller distance from the specific point P, out of P1 and P2.

Ａ－５．本実施形態の効果：
以上説明したように、本実施形態の燃料電池スタック１００では、各エンドプレート１０４，１０６は、３ｍｍ以下の薄板により形成されている。このため、従来の厚板のエンド部材を備える形態に比べて、燃料電池スタック１００全体の軽量化を図ることができる。また、燃料電池スタック１００全体の熱容量を低減できるため、燃料電池スタック１００の温度制御の応答遅れに起因する燃料電池スタック１００の起動と停止の動作遅れを抑制することができる。ただし、このような薄板のエンド部材を備える構成では、エンド部材の剛性が低いため、コンプレッションシール部材として機能する空気極側フレーム１３０等からの反発力に起因してエンド部材が変形しやすい。 A-5. Effect of this embodiment:
As described above, in the fuel cell stack 100 of this embodiment, each of the end plates 104, 106 is made of a thin plate with a thickness of 3 mm or less. As a result, compared to the conventional configuration including thick plate end members, the overall weight of the fuel cell stack 100 can be reduced. In addition, since the heat capacity of the entire fuel cell stack 100 can be reduced, it is possible to suppress operation delays in starting and stopping the fuel cell stack 100 due to response delays in the temperature control of the fuel cell stack 100 . However, in a configuration including such thin plate end members, the rigidity of the end members is low, so the end members are likely to be deformed due to repulsive force from the air electrode side frame 130 and the like functioning as compression seal members.

これに対して、本実施形態では、エンドプレート１０４，１０６には、凸部３２０（隆起部３３０）が形成されている。凸部３２０（隆起部３３０）は、面方向に沿って延び、かつ、平面部３１０よりＺ軸方向に突出している。このため、エンドプレート１０４，１０６の軽量化および熱容量の低減を図りつつ、エンドプレート１０４，１０６の剛性が向上する。具体的には、本実施形態の燃料電池スタック１００では、上側エンドプレート１０４が凸部３２０（隆起部３３０）を備えることにより、上側エンドプレート１０４における凸部３２０（隆起部３３０）付近の剛性が向上し、ひいては、上側エンドプレート１０４が凸部３２０（隆起部３３０）を備えない構成と比較して、空気極側フレーム１３０等からの反発力に起因して生じる面方向における変形を抑制することができる。 On the other hand, in the present embodiment, the end plates 104 and 106 are formed with convex portions 320 (protruding portions 330). The convex portion 320 (the raised portion 330) extends along the surface direction and protrudes from the flat portion 310 in the Z-axis direction. Therefore, the rigidity of the end plates 104, 106 is improved while reducing the weight and heat capacity of the end plates 104, 106. Specifically, in the fuel cell stack 100 of the present embodiment, the upper end plate 104 is provided with the convex portion 320 (the protruding portion 330), so that the rigidity of the upper end plate 104 near the protruding portion 320 (the protruding portion 330) is increased. In addition, compared to a configuration in which the upper end plate 104 does not include the convex portion 320 (the raised portion 330), the deformation in the surface direction caused by the repulsive force from the air electrode side frame 130 or the like can be suppressed. can be done.

本実施形態では、各エンドプレート１０４，１０６のＺ軸方向に平行な少なくとも１つの断面において、凸部３２０，５２０（外側凸部３２２，５２２、内側凸部３２４，５２４）が複数形成されている（図２から図４参照）。これにより、同断面において、凸部が１つだけ形成された構成に比べて、各エンドプレート１０４，１０６の剛性がさらに向上するため、空気極側フレーム１３０等からの反発力に起因してエンドプレート１０４，１０６が変形することを、より効果的に抑制することができる。 In the present embodiment, a plurality of projections 320, 520 (outer projections 322, 522, inner projections 324, 524) are formed in at least one section parallel to the Z-axis direction of each of the end plates 104, 106. (See Figures 2-4). As a result, the rigidity of each end plate 104, 106 is further improved in comparison with a configuration in which only one protrusion is formed in the same cross section, so that the repulsive force from the air electrode side frame 130 or the like causes the end plate 104, 106 to be stiffened. Deformation of the plates 104 and 106 can be suppressed more effectively.

本実施形態では、凸部３２０，５２０は、各エンドプレート１０４，１０６の外周部と内周部との両方に形成されている。これにより、凸部３２０，５２０が各エンドプレート１０４，１０６の外周部と内周部との一方だけに形成された形態に比べて、エンドプレート１０４，１０６の剛性がさらに向上するため、空気極側フレーム１３０等からの反発力に起因してエンドプレート１０４，１０６が変形することを、より効果的に抑制することができる。 In this embodiment, the convex portions 320, 520 are formed on both the outer peripheral portion and the inner peripheral portion of the end plates 104, 106, respectively. As a result, the rigidity of the end plates 104, 106 is further improved compared to the configuration in which the protrusions 320, 520 are formed only on one of the outer peripheral portion and the inner peripheral portion of each end plate 104, 106, so that the air electrode Deformation of the end plates 104 and 106 due to the repulsive force from the side frames 130 and the like can be suppressed more effectively.

凸部３２０，５２０は、各エンドプレート１０４，１０６の全周にわたって形成されている。これにより、凸部３２０，５２０が、エンドプレート１０４，１０６の外周部の一部分だけに形成された構成に比べて、エンドプレート１０４，１０６の剛性がさらに向上するため、空気極側フレーム１３０等からの反発力に起因してエンド部材が変形することを、より効果的に抑制することができる。 Protrusions 320 and 520 are formed over the entire circumference of each end plate 104 and 106 . As a result, the rigidity of the end plates 104, 106 is further improved compared to a configuration in which the projections 320, 520 are formed only on a part of the outer peripheral portions of the end plates 104, 106. deformation of the end member due to the repulsive force can be suppressed more effectively.

上側エンドプレート１０４には、隆起部３３０が形成されている。隆起部３３０は、上側エンドプレート１０４のＺ軸方向に平行な少なくとも１つの断面において、平面部３１０の部分同士を連結し、Ｚ軸方向に隆起した部分である。これにより、上側エンドプレート１０４の剛性がさらに向上し、空気極側フレーム１３０等からの反発力に起因して上側エンドプレート１０４が変形することを、より効果的に抑制することができる。 A raised portion 330 is formed on the upper end plate 104 . The raised portion 330 is a portion that connects portions of the planar portion 310 and rises in the Z-axis direction in at least one cross section of the upper end plate 104 parallel to the Z-axis direction. As a result, the rigidity of the upper end plate 104 is further improved, and deformation of the upper end plate 104 due to the repulsive force from the cathode-side frame 130 and the like can be more effectively suppressed.

平面部３１０，５１０からの凸部３２０，５２０の立ち上がり長さ（Ｚ軸方向の長さ）は、平面部３１０，５１０の厚さより大きい。これにより、該立ち上がり長さが平面部３１０，５１０の厚さ以下である構成に比べて、エンドプレート１０４，１０６の剛性がさらに向上するため、コンプレッションシール部材からの反発力に起因してエンドプレート１０４，１０６が変形することを、より効果的に抑制することができる。 The rising length (the length in the Z-axis direction) of the convex portions 320 and 520 from the flat portions 310 and 510 is greater than the thickness of the flat portions 310 and 510 . As a result, the rigidity of the end plates 104 and 106 is further improved compared to a configuration in which the rising length is equal to or less than the thickness of the flat portions 310 and 510, so that the repulsive force from the compression seal member causes the end plates to become stiff. Deformation of 104 and 106 can be suppressed more effectively.

Ｚ軸方向視で、外側凸部３２２，５２２は、空気極側フレーム１３０に重なる位置に配置されている。これにより、いずれの凸部３２０，５２０も空気極側フレーム１３０に重ならない位置に配置された構成に比べて、空気極側フレーム１３０によるシール性能を向上させることができる。 As viewed in the Z-axis direction, the outer protrusions 322 and 522 are arranged at positions overlapping the cathode-side frame 130 . As a result, the sealing performance of the cathode-side frame 130 can be improved compared to a configuration in which none of the projections 320 and 520 are arranged at positions that overlap the cathode-side frame 130 .

本実施形態では、エンドプレート１０４，１０６のそれぞれの表面には、不動態被膜（例えばアルミナ被膜）が形成されている。このような不動態被膜が形成される部材をエンドプレート１０４，１０６に用いる場合、エンドプレート１０４，１０６の肉厚を厚くすることが難しい。しかし、本実施形態のようにエンドプレート１０４，１０６に凸部３２０，５２０等を形成することにより、エンドプレート１０４，１０６の剛性を向上させることができるから特に有用である。 In this embodiment, each surface of the end plates 104 and 106 is formed with a passive coating (for example, an alumina coating). When a member on which such a passivation film is formed is used for the end plates 104, 106, it is difficult to increase the thickness of the end plates 104, 106. However, by forming the protrusions 320, 520 and the like on the end plates 104, 106 as in the present embodiment, the rigidity of the end plates 104, 106 can be improved, which is particularly useful.

凸部３２０，５２０と平面部３１０，５１０とがＲ部を介して連結されており、かつ、Ｒ部の内側面の半径は、平面部３１０，５１０の厚さより大きい。これにより、凸部３２０，５２０と平面部３１０，５１０との間のＲ面の半径が平面部３１０，５１０の厚さ以下である構成に比べて、凸部３２０，５２０と平面部３１０，５１０との境界部分に応力が集中することに起因して破損等することを抑制することができる。 The convex portions 320, 520 and the flat portions 310, 510 are connected via the R portion, and the radius of the inner surface of the R portion is larger than the thickness of the flat portions 310, 510. As a result, compared to a configuration in which the radius of the R surface between the convex portions 320, 520 and the flat portions 310, 510 is equal to or less than the thickness of the flat portions 310, 510, the convex portions 320, 520 and the flat portions 310, 510 It is possible to suppress damage or the like due to stress concentration on the boundary portion between.

また、本実施形態の燃料電池スタック１００では、Ｚ軸方向において、上側エンドプレート１０４における平面部３１０と、ボルト６００との間に座金５００が配置されている。このため、ボルト６００による締結力は、座金５００を介して、上側エンドプレート１０４の平面部３１０における座金５００の外縁Ｅ５００付近、更には、座金５００の外縁Ｅ５００付近に連続する平面部３１０に伝達される傾向がある。本実施形態における燃料電池スタック１００では、座金５００における下側面Ｓｎ５００の外縁Ｅ５００における一部分である部分外縁Ｅｐ５０１（部分外縁Ｅｐ５０３）は、Ｚ軸方向視において、部分外縁Ｅｐ５０１（部分外縁Ｅｐ５０３）に対向する上側エンドプレート１０４の外側凸部３２２の外縁Ｅ３２２（隆起部３３０の外縁Ｅ３３０）に沿った形状を有している。換言すれば、Ｚ軸方向視において、座金５００における下側面Ｓｎ５００の部分外縁Ｅｐ５０１（部分外縁Ｅｐ５０３）と、上側エンドプレート１０４の外側凸部３２２の外縁Ｅ３２２（隆起部３３０の外縁Ｅ３３０）との間の間隔が略均一である。このため、Ｚ軸方向視において、座金５００における下側面Ｓｎ５００の部分外縁Ｅｐ５０１（部分外縁Ｅｐ５０３）と、上側エンドプレート１０４の外側凸部３２２の外縁Ｅ３２２（隆起部３３０の外縁Ｅ３３０）との間に位置する上側エンドプレート１０４の平面部３１０における、座金５００を介して伝達されるボルト６００の締結力は、外側凸部３２２（隆起部３３０）の延伸方向において、略均一となる。すなわち、上側エンドプレート１０４の平面部３１０にかかる締結力が、特定箇所に集中することに起因して、外側凸部３２２（隆起部３３０）の延伸方向、ひいては、上側エンドプレート１０４の面方向において変形することを抑制することができる。従って、本実施形態の燃料電池スタック１００によれば、上側エンドプレート１０４の面方向における変形を抑制することにより、燃料電池スタック１００の性能（例えば、燃料電池スタック１００におけるシール性）の低下を抑制することができる。 Further, in the fuel cell stack 100 of this embodiment, the washer 500 is arranged between the flat portion 310 of the upper end plate 104 and the bolt 600 in the Z-axis direction. Therefore, the fastening force of the bolt 600 is transmitted via the washer 500 to the vicinity of the outer edge E500 of the washer 500 in the planar portion 310 of the upper end plate 104, and further to the planar portion 310 continuous to the vicinity of the outer edge E500 of the washer 500. tend to In the fuel cell stack 100 of the present embodiment, a partial outer edge Ep501 (partial outer edge Ep503), which is a part of the outer edge E500 of the lower surface Sn500 of the washer 500, faces the partial outer edge Ep501 (partial outer edge Ep503) when viewed in the Z-axis direction. It has a shape along the outer edge E322 of the outer convex portion 322 of the upper end plate 104 (the outer edge E330 of the raised portion 330). In other words, when viewed in the Z-axis direction, between the partial outer edge Ep501 (partial outer edge Ep503) of the lower surface Sn500 of the washer 500 and the outer edge E322 of the outer convex portion 322 of the upper end plate 104 (the outer edge E330 of the raised portion 330). are substantially uniform. Therefore, when viewed in the Z-axis direction, between the partial outer edge Ep501 (partial outer edge Ep503) of the lower surface Sn500 of the washer 500 and the outer edge E322 of the outer convex portion 322 of the upper end plate 104 (outer edge E330 of the raised portion 330). The tightening force of the bolt 600 transmitted via the washer 500 to the flat portion 310 of the upper end plate 104 is substantially uniform in the extending direction of the outer convex portion 322 (the raised portion 330). That is, due to the concentration of the fastening force applied to the flat portion 310 of the upper end plate 104 to a specific portion, the extension direction of the outer convex portion 322 (the raised portion 330), and thus the surface direction of the upper end plate 104 Deformation can be suppressed. Therefore, according to the fuel cell stack 100 of the present embodiment, deterioration of the performance of the fuel cell stack 100 (for example, the sealing performance of the fuel cell stack 100) is suppressed by suppressing deformation of the upper end plate 104 in the plane direction. can do.

本実施形態の燃料電池スタック１００では、Ｚ軸方向視において、座金５００の部分外縁Ｅｐ５０１と、外側凸部３２２の外縁Ｅ３２２との間の間隙距離Ｔ１と、座金５００の部分外縁Ｅｐ５０３と、隆起部３３０の外縁Ｅ３３０との間の間隙距離Ｔ３とは、Ｚ軸方向における上側エンドプレート１０４の平面部３１０の板厚Ｔ１０４と比較して小さい。本実施形態の燃料電池スタック１００では、間隙距離Ｔ１（間隙距離Ｔ３）が、Ｚ軸方向における上側エンドプレート１０４の平面部３１０の板厚Ｔ１０４と比較して、小さい。換言すれば、座金５００の部分外縁Ｅｐ５０１（部分外縁Ｅｐ５０３）と、外側凸部３２２の外縁Ｅ３２２（隆起部３３０の外縁Ｅ３３０）との間が、極めて近い。本実施形態の燃料電池スタック１００によれば、ボルト６００の締結力が集中しやすい座金５００の部分外縁Ｅｐ５０１（部分外縁Ｅｐ５０３）を、剛性の比較的高い外側凸部３２２（隆起部３３０）付近に近づけることによって、上側エンドプレート１０４の面方向における変形をより効率的に抑制することができる。 In the fuel cell stack 100 of the present embodiment, when viewed in the Z-axis direction, the gap distance T1 between the partial outer edge Ep501 of the washer 500 and the outer edge E322 of the outer convex portion 322, the partial outer edge Ep503 of the washer 500, and the raised portion The gap distance T3 between the outer edge E330 of the upper end plate 104 and the outer edge E330 is smaller than the plate thickness T104 of the flat portion 310 of the upper end plate 104 in the Z-axis direction. In the fuel cell stack 100 of this embodiment, the gap distance T1 (gap distance T3) is smaller than the plate thickness T104 of the planar portion 310 of the upper end plate 104 in the Z-axis direction. In other words, the partial outer edge Ep501 (partial outer edge Ep503) of the washer 500 and the outer edge E322 of the outer convex portion 322 (the outer edge E330 of the raised portion 330) are extremely close. According to the fuel cell stack 100 of the present embodiment, the partial outer edge Ep501 (partial outer edge Ep503) of the washer 500, on which the fastening force of the bolt 600 is likely to concentrate, is positioned near the outer convex portion 322 (the raised portion 330) having relatively high rigidity. By bringing the upper end plate 104 closer, deformation in the plane direction of the upper end plate 104 can be suppressed more efficiently.

本実施形態の燃料電池スタック１００では、Ｚ軸方向における座金５００の厚みＴ５００は、上側エンドプレート１０４の平面部３１０の板厚Ｔ１０４と比較して大きい。本実施形態の燃料電池スタック１００によれば、座金５００の剛性が、上側エンドプレート１０４の平面部３１０における剛性と比較して大きいことにより、座金５００を介して上側エンドプレート１０４へと伝達されるボルト６００の締結力が緩和され、ひいては、上側エンドプレート１０４の面方向における変形をより効率的に抑制することができる。 In the fuel cell stack 100 of this embodiment, the thickness T500 of the washer 500 in the Z-axis direction is larger than the plate thickness T104 of the planar portion 310 of the upper end plate 104 . According to the fuel cell stack 100 of this embodiment, the rigidity of the washer 500 is greater than the rigidity of the flat portion 310 of the upper end plate 104, so that the transmission is transmitted to the upper end plate 104 via the washer 500. The tightening force of the bolt 600 is relaxed, and thus the deformation of the upper end plate 104 in the plane direction can be suppressed more efficiently.

Ｂ．第２実施形態：
図９は、第２実施形態における燃料電池スタック１００ａのＺ軸方向視における外観構成を示す説明図である。図９に示すように、第２実施形態の燃料電池スタック１００ａは、上側エンドプレート１０４および座金５００に代えて、それぞれ、上側エンドプレート１０４ａおよび座金５００ａを備えている点で、上述した第１実施形態の燃料電池スタック１００の構成と異なる。以下では、第２実施形態の燃料電池スタック１００ａの構成のうち、上述した第１実施形態の燃料電池スタック１００の構成と同一の構成については、同一の符号を付すことによってその説明を適宜省略する。 B. Second embodiment:
FIG. 9 is an explanatory diagram showing the external configuration of the fuel cell stack 100a according to the second embodiment as viewed in the Z-axis direction. As shown in FIG. 9, the fuel cell stack 100a of the second embodiment has an upper end plate 104a and a washer 500a instead of the upper end plate 104 and the washer 500, respectively. It is different from the configuration of the fuel cell stack 100 in the form. In the following, of the configuration of the fuel cell stack 100a of the second embodiment, the same configurations as those of the fuel cell stack 100 of the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted as appropriate. .

上側エンドプレート１０４ａは、平面部３１０ａと、凸部３２０ａと、隆起部３３０ａと、を含んでいる。平面部３１０ａと、凸部３２０ａと、隆起部３３０ａは、Ｚ軸方向視において、それぞれ、平面部３１０と、凸部３２０と、隆起部３３０と異なる形状を有している。凸部３２０ａは、外側凸部３２２ａと内側凸部３２４ａとを有している。Ｚ軸方向視において、外側凸部３２２ａおよび内側凸部３２４ａは、それぞれ、角部にＲ形状を有している。平面部３１０ａは、特許請求の範囲における平面部分に相当し、凸部３２０ａおよび隆起部３３０ａは、それぞれ、特許請求の範囲における凸部分に相当する。 The upper end plate 104a includes a flat portion 310a, a convex portion 320a, and a raised portion 330a. The flat portion 310a, the convex portion 320a, and the raised portion 330a have shapes different from those of the flat portion 310, the convex portion 320, and the raised portion 330, respectively, when viewed in the Z-axis direction. The convex portion 320a has an outer convex portion 322a and an inner convex portion 324a. When viewed in the Z-axis direction, the outer convex portion 322a and the inner convex portion 324a each have rounded corners. The flat portion 310a corresponds to the flat portion in the claims, and the convex portion 320a and the raised portion 330a respectively correspond to the convex portions in the claims.

座金５００ａは、座金５００と同様に、ボルト６００の軸部６１０が挿通可能なボルト孔が形成された平板部材であり、Ｚ軸方向視において、空気極側フレーム１３０および燃料極側フレーム１４０に重なるように配置されている。座金５００ａは、金属（例えば鉄やステンレス）により形成されている。Ｚ軸方向における座金５００ａの厚みは、座金５００と同様に、上側エンドプレート１０４ａの平面部３１０ａの板厚と比較して大きく、例えば、０．６ｍｍ以上、１５ｍｍ以下程度である。Ｚ軸方向視において、座金５００ａの外縁Ｅ５００ａは、頭部６２０の外縁Ｅ６２０を取り囲んでいる。外縁Ｅ５００ａは、特許請求の範囲における特定表面の外縁に相当する。 Like the washer 500, the washer 500a is a flat plate member having a bolt hole through which the shaft portion 610 of the bolt 600 can be inserted. are arranged as The washer 500a is made of metal (for example, iron or stainless steel). Like the washer 500, the thickness of the washer 500a in the Z-axis direction is larger than the plate thickness of the flat portion 310a of the upper end plate 104a, and is, for example, about 0.6 mm or more and 15 mm or less. The outer edge E500a of the washer 500a surrounds the outer edge E620 of the head 620 when viewed in the Z-axis direction. The outer edge E500a corresponds to the outer edge of the specific surface in the claims.

座金５００ａは、基部５０１ａと２つの腕部５０３ａとを有している。座金５００ａにおいて、ボルト６００のボルト孔は、基部５０１ａに形成されている。腕部５０３ａは、基部５０１ａから外側凸部３２２ａの延伸方向へ延びている部分である。基部５０１ａと２つの腕部５０３ａとは、一体に形成されている。 The washer 500a has a base 501a and two arms 503a. In the washer 500a, bolt holes for the bolts 600 are formed in the base portion 501a. The arm portion 503a is a portion extending from the base portion 501a in the extending direction of the outer convex portion 322a. The base portion 501a and the two arm portions 503a are integrally formed.

座金５００ａの外縁Ｅ５００ａは、外縁Ｅ５００ａの一部分として、上側エンドプレート１０４ａの外側凸部３２２ａの外縁Ｅ３２２ａに対向する部分外縁Ｅｐ５０１ａと、隆起部３３０ａの外縁Ｅ３３０ａに対向する部分外縁Ｅｐ５０３ａとを有している。本実施形態において、部分外縁Ｅｐ５０１ａは、外縁Ｅ３２２ａのうちの部分外縁Ｅｐ５０１ａに対向する部分に平行な直線および当該部分に沿った曲線から構成され、部分外縁Ｅｐ５０１ａと外縁Ｅ３２２ａとの間の間隙距離Ｔ１は、略均一である。換言すれば、Ｚ軸方向視において、部分外縁Ｅｐ５０１ａは、外縁Ｅ３２２ａのうちの部分外縁Ｅｐ５０１ａに対向する部分に沿った形状を有している。間隙距離Ｔ１は、第１実施形態と同様に、Ｚ軸方向における上側エンドプレート１０４ａの平面部３１０ａの板厚と比較して小さく、例えば、０．１ｍｍ以上、２．５ｍｍ以下程度である。また、本実施形態において、部分外縁Ｅｐ５０３ａは、外縁Ｅ３３０ａのうちの部分外縁Ｅｐ５０３ａに対向する部分に平行な直線であり、部分外縁Ｅｐ５０３ａと外縁Ｅ３３０ａとの間の間隙距離Ｔ３は、外縁Ｅ３３０ａの延伸方向において略均一である。換言すれば、Ｚ軸方向視において、部分外縁Ｅｐ５０３ａは、外縁Ｅ３３０ａのうちの部分外縁Ｅｐ５０３ａに対向する部分に沿った形状を有している。間隙距離Ｔ３は、第１実施形態と同様に、例えば、０．１ｍｍ以上、２ｍｍ以下程度である。 The outer edge E500a of the washer 500a has, as part of the outer edge E500a, a partial outer edge Ep501a facing the outer edge E322a of the outer convex portion 322a of the upper end plate 104a and a partial outer edge Ep503a facing the outer edge E330a of the raised portion 330a. there is In this embodiment, the partial outer edge Ep501a is composed of a straight line parallel to a portion of the outer edge E322a facing the partial outer edge Ep501a and a curved line along the portion. is approximately uniform. In other words, the partial outer edge Ep501a has a shape along the portion of the outer edge E322a facing the partial outer edge Ep501a when viewed in the Z-axis direction. As in the first embodiment, the gap distance T1 is smaller than the plate thickness of the flat portion 310a of the upper end plate 104a in the Z-axis direction, and is, for example, about 0.1 mm or more and 2.5 mm or less. Further, in the present embodiment, the partial outer edge Ep503a is a straight line parallel to a portion of the outer edge E330a facing the partial outer edge Ep503a, and the gap distance T3 between the partial outer edge Ep503a and the outer edge E330a is the extension of the outer edge E330a. It is substantially uniform in direction. In other words, when viewed in the Z-axis direction, the partial outer edge Ep503a has a shape along a portion of the outer edge E330a facing the partial outer edge Ep503a. The gap distance T3 is, for example, about 0.1 mm or more and 2 mm or less, as in the first embodiment.

本実施形態の燃料電池スタック１００ａにおいても、第１実施形態の燃料電池スタック１００と同様の効果を奏する。すなわち、本実施形態における燃料電池スタック１００ａでは、座金５００ａにおける部分外縁Ｅｐ５０１ａ（部分外縁Ｅｐ５０３ａ）は、Ｚ軸方向視において、部分外縁Ｅｐ５０１ａ（部分外縁Ｅｐ５０３ａ）に対向する上側エンドプレート１０４ａの外側凸部３２２ａの外縁Ｅ３２２ａ（隆起部３３０ａの外縁Ｅ３３０ａ）に沿った形状を有している。このため、Ｚ軸方向視において、座金５００ａにおける下側面の部分外縁Ｅｐ５０１ａ（部分外縁Ｅｐ５０３ａ）と、上側エンドプレート１０４ａの外側凸部３２２ａの外縁Ｅ３２２ａ（隆起部３３０ａの外縁Ｅ３３０ａ）との間に位置する上側エンドプレート１０４ａの平面部３１０ａにおける、座金５００ａを介して伝達されるボルト６００の締結力は、外側凸部３２２ａ（隆起部３３０ａ）の延伸方向において、略均一となる。従って、本実施形態の燃料電池スタック１００ａにおいても、燃料電池スタック１００ａの性能（例えば、燃料電池スタック１００ａにおけるシール性）の低下を抑制することができる。 The fuel cell stack 100a of this embodiment also has the same effect as the fuel cell stack 100 of the first embodiment. That is, in the fuel cell stack 100a of the present embodiment, the partial outer edge Ep501a (partial outer edge Ep503a) of the washer 500a corresponds to the outer protrusion of the upper end plate 104a facing the partial outer edge Ep501a (partial outer edge Ep503a) when viewed in the Z-axis direction. 322a (outer edge E330a of raised portion 330a). Therefore, when viewed in the Z-axis direction, it is located between the partial outer edge Ep501a (partial outer edge Ep503a) of the lower surface of the washer 500a and the outer edge E322a of the outer convex portion 322a of the upper end plate 104a (outer edge E330a of the raised portion 330a). The fastening force of the bolt 600 transmitted via the washer 500a to the flat portion 310a of the upper end plate 104a becomes substantially uniform in the extending direction of the outer convex portion 322a (the raised portion 330a). Therefore, also in the fuel cell stack 100a of the present embodiment, it is possible to suppress deterioration of the performance of the fuel cell stack 100a (for example, the sealing performance of the fuel cell stack 100a).

Ｃ．第３実施形態：
図１０は、第３実施形態における燃料電池スタック１００ｂのＺ軸方向視における外観構成を示す説明図である。図１０に示すように、第３実施形態の燃料電池スタック１００ｂは、上側エンドプレート１０４および座金５００に代えて、それぞれ、上側エンドプレート１０４ｂおよび座金５００ｂを備えている点で、上述した第１実施形態の燃料電池スタック１００の構成と異なる。以下では、第３実施形態の燃料電池スタック１００ｂの構成のうち、上述した第１および第２実施形態の燃料電池スタック１００，１００ａの構成と同一の構成については、同一の符号を付すことによってその説明を適宜省略する。 C. Third embodiment:
FIG. 10 is an explanatory diagram showing the external configuration of the fuel cell stack 100b in the third embodiment as viewed in the Z-axis direction. As shown in FIG. 10, the fuel cell stack 100b of the third embodiment has an upper end plate 104b and a washer 500b instead of the upper end plate 104 and the washer 500, respectively. It is different from the configuration of the fuel cell stack 100 in the form. In the following description, of the configuration of the fuel cell stack 100b of the third embodiment, the configurations that are the same as those of the fuel cell stacks 100 and 100a of the above-described first and second embodiments are denoted by the same reference numerals. Description is omitted as appropriate.

上側エンドプレート１０４ｂは、平面部３１０ｂと、凸部３２０ａと、隆起部３３０ｂと、を含んでいる。平面部３１０ｂおよび隆起部３３０ｂは、Ｚ軸方向視において、それぞれ、平面部３１０，３１０ａおよび隆起部３３０，３３０ａと異なる形状を有している。平面部３１０ｂは、特許請求の範囲における平面部分に相当し、隆起部３３０ｂは、特許請求の範囲における凸部分に相当する。 The upper end plate 104b includes a planar portion 310b, a convex portion 320a, and a raised portion 330b. The flat portion 310b and the raised portion 330b have different shapes from the flat portions 310, 310a and the raised portions 330, 330a, respectively, when viewed in the Z-axis direction. The flat portion 310b corresponds to the flat portion in the claims, and the raised portion 330b corresponds to the convex portion in the claims.

座金５００ｂは、座金５００と同様に、ボルト６００の軸部６１０が挿通可能なボルト孔が形成された平板部材であり、Ｚ軸方向視において、空気極側フレーム１３０および燃料極側フレーム１４０に重なるように配置されている。座金５００ｂは、金属（例えば鉄やステンレス）により形成されている。Ｚ軸方向における座金５００ｂの厚みは、座金５００と同様に、上側エンドプレート１０４ｂの平面部３１０ｂの板厚と比較して大きく、例えば、０．６ｍｍ以上、１５ｍｍ以下程度である。Ｚ軸方向視において、座金５００ｂの外縁Ｅ５００ｂは、頭部６２０の外縁Ｅ６２０を取り囲んでいる。外縁Ｅ５００ｂは、特許請求の範囲における特定表面の外縁に相当する。 Like the washer 500, the washer 500b is a flat plate member having a bolt hole through which the shaft portion 610 of the bolt 600 can be inserted. are arranged as The washer 500b is made of metal (for example, iron or stainless steel). Like the washer 500, the thickness of the washer 500b in the Z-axis direction is greater than the plate thickness of the planar portion 310b of the upper end plate 104b, and is, for example, about 0.6 mm or more and 15 mm or less. The outer edge E500b of the washer 500b surrounds the outer edge E620 of the head 620 when viewed in the Z-axis direction. The outer edge E500b corresponds to the outer edge of the specific surface in the claims.

座金５００ｂの外縁Ｅ５００ｂは、外縁Ｅ５００ｂの一部分として、上側エンドプレート１０４ｂの外側凸部３２２ａの外縁Ｅ３２２ａに対向する部分外縁Ｅｐ５０１ｂと、隆起部３３０ｂの外縁Ｅ３３０ｂに対向する部分外縁Ｅｐ５０３ｂとを有している。本実施形態において、部分外縁Ｅｐ５０１ｂは、外縁Ｅ３２２ａのうちの部分外縁Ｅｐ５０１ｂに対向する部分に沿った曲線から構成され、部分外縁Ｅｐ５０１ｂと外縁Ｅ３２２ａとの間の間隙距離Ｔ１は、略均一である。換言すれば、Ｚ軸方向視において、部分外縁Ｅｐ５０１ｂは、外縁Ｅ３２２ａのうちの部分外縁Ｅｐ５０１ｂに対向する部分に沿った形状を有している。間隙距離Ｔ１は、第１実施形態と同様に、Ｚ軸方向における上側エンドプレート１０４ｂの平面部３１０ｂの板厚と比較して小さく、例えば、０．１ｍｍ以上、２．５ｍｍ以下程度である。また、本実施形態において、部分外縁Ｅｐ５０３ｂは、外縁Ｅ３３０ｂのうちの部分外縁Ｅｐ５０３ｂに対向する部分に平行な直線であり、部分外縁Ｅｐ５０３ｂと外縁Ｅ３３０ｂとの間の間隙距離Ｔ３は、外縁Ｅ３３０ｂの延伸方向において略均一である。換言すれば、Ｚ軸方向視において、部分外縁Ｅｐ５０３ｂは、外縁Ｅ３３０ｂのうちの部分外縁Ｅｐ５０３ｂに対向する部分に沿った形状を有している。間隙距離Ｔ３は、第１実施形態と同様に、例えば、０．１ｍｍ以上、２ｍｍ以下程度である。 The outer edge E500b of the washer 500b has, as part of the outer edge E500b, a partial outer edge Ep501b facing the outer edge E322a of the outer protrusion 322a of the upper end plate 104b and a partial outer edge Ep503b facing the outer edge E330b of the raised portion 330b. there is In this embodiment, the partial outer edge Ep501b is composed of a curved line along the portion of the outer edge E322a facing the partial outer edge Ep501b, and the gap distance T1 between the partial outer edge Ep501b and the outer edge E322a is substantially uniform. In other words, the partial outer edge Ep501b has a shape along the portion of the outer edge E322a facing the partial outer edge Ep501b when viewed in the Z-axis direction. As in the first embodiment, the gap distance T1 is smaller than the plate thickness of the flat portion 310b of the upper end plate 104b in the Z-axis direction, and is, for example, about 0.1 mm or more and 2.5 mm or less. Further, in the present embodiment, the partial outer edge Ep503b is a straight line parallel to a portion of the outer edge E330b facing the partial outer edge Ep503b, and the gap distance T3 between the partial outer edge Ep503b and the outer edge E330b is the extension of the outer edge E330b. It is substantially uniform in direction. In other words, when viewed in the Z-axis direction, the partial outer edge Ep503b has a shape along a portion of the outer edge E330b facing the partial outer edge Ep503b. The gap distance T3 is, for example, about 0.1 mm or more and 2 mm or less, as in the first embodiment.

本実施形態の燃料電池スタック１００ｂにおいても、第１実施形態の燃料電池スタック１００と同様の効果を奏する。すなわち、本実施形態における燃料電池スタック１００ｂでは、座金５００ｂにおける部分外縁Ｅｐ５０１ｂ（部分外縁Ｅｐ５０３ｂ）は、Ｚ軸方向視において、部分外縁Ｅｐ５０１ｂ（部分外縁Ｅｐ５０３ｂ）に対向する上側エンドプレート１０４ｂの外側凸部３２２ａの外縁Ｅ３２２ａ（隆起部３３０ｂの外縁Ｅ３３０ｂ）に沿った形状を有している。このため、Ｚ軸方向視において、座金５００ｂにおける下側面の部分外縁Ｅｐ５０１ｂ（部分外縁Ｅｐ５０３ｂ）と、上側エンドプレート１０４ａの外側凸部３２２ａの外縁Ｅ３２２ａ（隆起部３３０ｂの外縁Ｅ３３０ｂ）との間に位置する上側エンドプレート１０４ｂの平面部３１０ｂにおける、座金５００ｂを介して伝達されるボルト６００の締結力は、外側凸部３２２ａ（隆起部３３０ｂ）の延伸方向において、略均一となる。従って、本実施形態の燃料電池スタック１００ｂにおいても、燃料電池スタック１００ｂの性能（例えば、燃料電池スタック１００ｂにおけるシール性）の低下を抑制することができる。 The fuel cell stack 100b of this embodiment also has the same effect as the fuel cell stack 100 of the first embodiment. That is, in the fuel cell stack 100b of the present embodiment, the partial outer edge Ep501b (partial outer edge Ep503b) of the washer 500b corresponds to the outer protrusion of the upper end plate 104b facing the partial outer edge Ep501b (partial outer edge Ep503b) when viewed in the Z-axis direction. It has a shape along the outer edge E322a of 322a (the outer edge E330b of the raised portion 330b). Therefore, when viewed in the Z-axis direction, it is positioned between the partial outer edge Ep501b (partial outer edge Ep503b) of the lower surface of the washer 500b and the outer edge E322a of the outer convex portion 322a of the upper end plate 104a (outer edge E330b of the raised portion 330b). The tightening force of the bolt 600 transmitted via the washer 500b to the flat portion 310b of the upper end plate 104b becomes substantially uniform in the extending direction of the outer convex portion 322a (the raised portion 330b). Therefore, also in the fuel cell stack 100b of the present embodiment, it is possible to suppress deterioration in the performance of the fuel cell stack 100b (for example, the sealing performance of the fuel cell stack 100b).

Ｄ．変形例：
本明細書で開示される技術は、上述の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の形態に変形することができ、例えば次のような変形も可能である。 D. Variant:
The technology disclosed in this specification is not limited to the above-described embodiments, and can be modified in various forms without departing from the scope of the invention. For example, the following modifications are possible.

上記実施形態における燃料電池スタック１００の構成や燃料電池スタック１００を構成する各部分の構成は、あくまで一例であり、種々変形可能である。例えば、上記実施形態では、単セル用セパレータ１２０およびＩＣ用セパレータ１８０が、連結部１２８，１８８を有しているが、単セル用セパレータ１２０およびＩＣ用セパレータ１８０が、連結部１２８，１８８を有さなくてもよい。 The configuration of the fuel cell stack 100 and the configuration of each part that constitutes the fuel cell stack 100 in the above-described embodiment are merely examples, and various modifications are possible. For example, in the above embodiment, the single cell separator 120 and the IC separator 180 have the connecting portions 128 and 188, but the single cell separator 120 and the IC separator 180 have the connecting portions 128 and 188. You don't have to.

また、上記実施形態では、一対のエンドプレート１０４，１０６に孔３２，３４が形成されているが、一対のエンドプレート１０４，１０６の少なくとも一方について該孔３２，３４が形成されていなくてもよい。また、一対のエンドプレート１０４，１０６の少なくとも一方は、３ｍｍを超える厚さの厚板であってもよい。また、一対のエンドプレート１０４，１０６の少なくとも一方は、凸部３２０，５２０等を備えない全体として平板状であってもよい。また、上記実施形態では、一対のターミナルプレート４１０，４２０を備えていたが、一対のターミナルプレート４１０，４２０を備えずに、一対のエンドプレート１０４，１０６がターミナルプレートとして機能する形態であってもよい。この場合、末端セパレータは、発電ブロック１０３のＺ軸方向の上端に位置するＩＣ用セパレータ１８０であってもよい。 Further, in the above embodiment, the holes 32, 34 are formed in the pair of end plates 104, 106, but the holes 32, 34 may not be formed in at least one of the pair of end plates 104, 106. . At least one of the pair of end plates 104 and 106 may be a thick plate with a thickness exceeding 3 mm. Also, at least one of the pair of end plates 104, 106 may have a flat plate shape as a whole without the projections 320, 520 and the like. Further, in the above-described embodiment, the pair of terminal plates 410, 420 are provided. good. In this case, the end separator may be the IC separator 180 located at the upper end of the power generation block 103 in the Z-axis direction.

上記実施形態では、凸部３２０，５２０は、平面部３１０，５１０からＺ軸方向に突出していたが、凸部３２０，５２０は、平面部３１０，５１０に垂直な方向に対して傾斜していてもよい。平面部３１０，５１０に対する凸部３２０，５２０の傾斜角度は、７０度以上であることが好ましい。また、各凸部３２０，５２０は、各エンドプレート１０４，１０６における全周にわたって形成されていたが、各凸部３２０，５２０は、各エンドプレート１０４，１０６における全周における一部分だけに形成されていてもよい。また、凸部３２０，５２０が各エンドプレート１０４，１０６の外周部と内周部とのいずれか一方だけに形成された形態であってもよい。平面部３１０，５１０からの凸部３２０，５２０の立ち上がり長さ（Ｚ軸方向の長さ）は、平面部３１０，５１０の厚さ以下であってもよい。 In the above embodiment, the convex portions 320, 520 protrude from the flat portions 310, 510 in the Z-axis direction, but the convex portions 320, 520 are inclined with respect to the direction perpendicular to the flat portions 310, 510. good too. The inclination angle of the convex portions 320, 520 with respect to the flat portions 310, 510 is preferably 70 degrees or more. Also, each of the projections 320, 520 is formed over the entire circumference of each end plate 104, 106, but each projection 320, 520 is formed only part of the entire circumference of each of the end plates 104, 106. may Alternatively, the projections 320, 520 may be formed only on either the outer peripheral portion or the inner peripheral portion of each end plate 104, 106. FIG. The rising length (the length in the Z-axis direction) of the convex portions 320 and 520 from the flat portions 310 and 510 may be equal to or less than the thickness of the flat portions 310 and 510 .

上側エンドプレート１０４は、隆起部３３０を備えない構成であってもよい。また、下側エンドプレート１０６は、隆起部を備える構成であってもよい。また、いずれの凸部３２０，５２０も空気極側フレーム１３０に重ならない位置に配置された構成であってもよい。 Upper endplate 104 may be configured without raised portion 330 . Also, the lower end plate 106 may be configured with a raised portion. Moreover, the configuration may be such that none of the projections 320 and 520 is arranged at a position not overlapping the air electrode side frame 130 .

上記実施形態において、エンドプレート１０４，１０６の表面に不動態被膜が形成されていなくてもよい。また、凸部３２０，５２０と平面部３１０，５１０との間のＲ面の半径が平面部３１０，５１０の厚さ以下である構成であってもよい。 In the above embodiment, the surfaces of the end plates 104 and 106 may not be formed with a passivation film. Further, the radius of the R surface between the convex portions 320, 520 and the flat portions 310, 510 may be less than or equal to the thickness of the flat portions 310, 510.

また、上記実施形態では、インターコネクタ１９０は導電性の被覆層１９４を含んでいるが、インターコネクタ１９０が該被覆層１９４を含んでいなくてもよい。また、上記実施形態では、単セル１１０が反応防止層１１８を有しているが、単セル１１０が反応防止層１１８を有さないとしてもよい。また、上記実施形態において、燃料電池スタック１００に含まれる単セル１１０の個数（発電単位１０２の個数）は、あくまで一例であり、単セル１１０の個数は燃料電池スタック１００に要求される出力電圧等に応じて適宜決められる。また、上記実施形態における各部材を構成する材料は、あくまで例示であり、各部材が他の材料により構成されていてもよい。 Moreover, although the interconnector 190 includes the conductive coating layer 194 in the above embodiment, the interconnector 190 may not include the coating layer 194 . Further, although the unit cell 110 has the reaction prevention layer 118 in the above embodiment, the unit cell 110 may not have the reaction prevention layer 118 . In the above embodiment, the number of single cells 110 (the number of power generation units 102) included in the fuel cell stack 100 is merely an example, and the number of single cells 110 is the output voltage required for the fuel cell stack 100. can be determined as appropriate. In addition, the materials forming each member in the above-described embodiment are merely examples, and each member may be formed of another material.

上記実施形態において、軸部６１０と頭部６２０とを有するボルト６００およびナット６３０に代えて、例えば、軸部と、軸部の両端に螺合する一対のナットとを有していてもよい。 In the above-described embodiment, instead of the bolt 600 and the nut 630 having the shaft portion 610 and the head portion 620, for example, a shaft portion and a pair of nuts screwed onto both ends of the shaft portion may be provided.

上記実施形態において、座金５００，５００ａ，５００ｂの形状は、あくまで一例であり、凸部や隆起部３３０の外縁に沿った部分外縁を有する限りにおいて、種々変更可能である。また、座金５００，５００ａ，５００ｂの一部が空気極側フレーム１３０および／または燃料極側フレーム１４０に重ならない位置に配置された構成であってもよい。 In the above-described embodiment, the shape of the washers 500 , 500 a , 500 b is merely an example, and various modifications are possible as long as they have a partial outer edge along the outer edge of the convex portion or raised portion 330 . Also, a configuration may be adopted in which a part of the washers 500 , 500 a , 500 b is arranged at a position not overlapping the air electrode side frame 130 and/or the fuel electrode side frame 140 .

上記実施形態において、座金５００，５００ａ，５００ｂの外縁Ｅ５００，Ｅ５００ａ，Ｅ５００ｂは、頭部６２０の外縁Ｅ６２０の一部を取り囲んでいなくてもよい。 In the above embodiments, the outer edges E500, E500a, E500b of the washers 500, 500a, 500b may not surround part of the outer edge E620 of the head 620.

上記実施形態において、座金５００の厚みＴ５００は、Ｚ軸方向において一定でなくてもよい。例えば、座金５００の外縁Ｅ５００付近の厚みが、座金５００に形成されたボルト孔付近の厚みと比較して小さい構成とすることができる。 In the above embodiment, the thickness T500 of washer 500 may not be constant in the Z-axis direction. For example, the thickness near the outer edge E500 of the washer 500 may be smaller than the thickness near the bolt hole formed in the washer 500 .

上記実施形態において、座金５００と外側凸部３２２（隆起部３３０）との間の間隙距離Ｔ１（間隙距離Ｔ３）が、上側エンドプレート１０４の平面部３１０の板厚Ｔ１０４以上である構成を採用してもよい。また、座金５００の厚みＴ５００が、上側エンドプレート１０４の平面部３１０の板厚Ｔ１０４以下である構成を採用してもよい。 In the above embodiment, a configuration is adopted in which the gap distance T1 (gap distance T3) between the washer 500 and the outer convex portion 322 (the raised portion 330) is equal to or greater than the plate thickness T104 of the flat portion 310 of the upper end plate 104. may Further, a configuration in which the thickness T500 of the washer 500 is equal to or less than the plate thickness T104 of the planar portion 310 of the upper end plate 104 may be employed.

上記実施形態において、下側エンドプレート１０６とナット６０３との間に、下側エンドプレート１０６の凸部５２０の外縁に沿った部分外縁を有する、座金５００と同様の形状の座金が設けられる構成を採用してもよい。また、上側エンドプレート１０４側に設けられる座金５００が省略され、下側エンドプレート側にだけ座金５００が設けられる構成を採用してもよい。 In the above embodiment, a washer having a shape similar to that of the washer 500 and having a partial outer edge along the outer edge of the convex portion 520 of the lower end plate 106 is provided between the lower end plate 106 and the nut 603. may be adopted. Also, a configuration may be adopted in which the washer 500 provided on the upper end plate 104 side is omitted and the washer 500 is provided only on the lower end plate side.

また、上記実施形態の燃料電池スタック１００は、カウンターフロータイプのＳＯＦＣであるが、本明細書に開示される技術は、コフロータイプのＳＯＦＣにも同様に適用可能である。なお、コフロータイプのＳＯＦＣでは、Ｚ軸方向視で、燃料ガス供給連通流路１４２と酸化剤ガス供給連通流路１３２とは、単セル１１０の一の辺に対向するように配置され、かつ、燃料ガス排出連通流路１４３と酸化剤ガス排出連通流路１３３とは、単セル１１０の該一の辺に対して単セル１１０の中心点を挟んで対向する他の辺に対向するように配置されているような構成を有している。また、本明細書に開示される技術は、クロスフロータイプのＳＯＦＣにも同様に適用可能である。 Further, the fuel cell stack 100 of the above embodiment is a counterflow type SOFC, but the technology disclosed in this specification is similarly applicable to a coflow type SOFC. In the co-flow type SOFC, the fuel gas supply communication channel 142 and the oxidant gas supply communication channel 132 are arranged so as to face one side of the single cell 110 as viewed in the Z-axis direction, and , the fuel gas discharge communication channel 143 and the oxidizing gas discharge communication channel 133 are arranged so as to face the other side of the unit cell 110 with the center point of the unit cell 110 interposed therebetween. It has a configuration that is arranged. Also, the technology disclosed in this specification can be similarly applied to a cross-flow type SOFC.

また、上記実施形態では、燃料ガスに含まれる水素と酸化剤ガスに含まれる酸素との電気化学反応を利用して発電を行う燃料電池スタック１００を対象としているが、本明細書に開示される技術は、水の電気分解反応を利用して水素の生成を行う固体酸化物形電解セル（ＳＯＥＣ）の構成単位である電解単セルを複数備える電解セルスタックにも同様に適用可能である。なお、電解セルスタックの基本的な構成は、例えば特開２０１６－８１８１３号公報に記載されているように公知であるが、おおよそ以下の通りである。すなわち、電解セルスタックの構成は、上述した実施形態の燃料電池スタック１００の構成において、「発電単位」を「電解セル単位」と読み替え、「単セル」を「電解単セル」と読み替え、「酸化剤ガス供給マニホールド」を「空気排出マニホールド」と読み替え、「酸化剤ガス排出マニホールド」を「空気供給マニホールド」と読み替え、「燃料ガス供給マニホールド」を「水素排出マニホールド」と読み替え、「燃料ガス排出マニホールド」を「水蒸気供給マニホールド」と読み替え、「酸化剤ガス供給連通流路」を「空気排出連通流路」と読み替え、「酸化剤ガス排出連通流路」を「空気供給連通流路」と読み替え、「燃料ガス供給連通流路」を「水素排出連通流路」と読み替え、「燃料ガス排出連通流路」を「水蒸気供給連通流路」と読み替えた構成である。 Further, in the above-described embodiment, the target is the fuel cell stack 100 that generates power using the electrochemical reaction between hydrogen contained in the fuel gas and oxygen contained in the oxidant gas, but the present specification discloses The technology is equally applicable to electrolysis cell stacks comprising a plurality of electrolysis single cells, which are the building blocks of a solid oxide electrolysis cell (SOEC) that utilizes the electrolysis reaction of water to produce hydrogen. Note that the basic configuration of the electrolytic cell stack is publicly known as described, for example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2016-81813, and is approximately as follows. That is, in the configuration of the fuel cell stack 100 of the embodiment described above, the configuration of the electrolysis cell stack is such that the “power generation unit” is replaced with the “electrolysis cell unit”, the “single cell” is replaced with the “electrolysis single cell”, and the “oxidation "oxygen gas supply manifold" should be read as "air discharge manifold", "oxidant gas discharge manifold" should be read as "air supply manifold", "fuel gas supply manifold" should be read as "hydrogen discharge manifold", and "fuel gas discharge manifold" should be read. ” should be read as “water vapor supply manifold”, “oxidant gas supply communication passage” should be read as “air discharge communication passage”, and “oxidant gas discharge communication passage” should be read as “air supply communication passage”. In this configuration, "fuel gas supply communication channel" is read as "hydrogen discharge communication channel", and "fuel gas discharge communication channel" is read as "steam supply communication channel".

電解セルスタックの運転の際には、空気極１１４がプラス（陽極）で燃料極（水素極）１１６がマイナス（陰極）となるように、電解セルスタックに電圧が印加される。また、ガス通路部材２７を介して水蒸気供給マニホールドに原料ガスとしての水蒸気が供給される。なお、供給される水蒸気に、水素ガスが含まれていてもよい。水蒸気供給マニホールドに供給された水蒸気は、水蒸気供給マニホールドから各電解セル単位の水蒸気供給連通流路を介して燃料室１７６に供給され、各電解単セルにおける水の電気分解反応に供される。各電解単セルにおける水の電気分解反応により燃料室１７６で発生した水素ガスは、余った水蒸気と共に水素排出連通流路を介して水素排出マニホールドに排出され、水素排出マニホールドからガス通路部材２７を経て電解セルスタックの外部に取り出される。 During operation of the electrolytic cell stack, a voltage is applied to the electrolytic cell stack such that the air electrode 114 is positive (anode) and the fuel electrode (hydrogen electrode) 116 is negative (cathode). Also, steam as a raw material gas is supplied to the steam supply manifold through the gas passage member 27 . Hydrogen gas may be contained in the water vapor to be supplied. The water vapor supplied to the water vapor supply manifold is supplied from the water vapor supply manifold to the fuel chamber 176 through the water vapor supply communication channel of each electrolysis cell unit, and subjected to the electrolysis reaction of water in each electrolysis single cell. Hydrogen gas generated in the fuel chamber 176 by the electrolysis reaction of water in each electrolysis single cell is discharged to the hydrogen discharge manifold through the hydrogen discharge communication channel together with the surplus water vapor, and is discharged from the hydrogen discharge manifold through the gas passage member 27. It is taken out of the electrolytic cell stack.

また、電解セルスタックの運転の際には、電解セルスタックの温度の制御等のために、必要により空気が電解セルスタックの内部に供給される。この場合には、ガス通路部材２７を介して空気供給マニホールドに供給された空気が、空気供給マニホールドから各電解セル単位の空気供給連通流路を介して、空気室１６６に供給される。空気室１６６に供給された空気は、空気極１１４で生成される酸素とともに空気排出連通流路を介して空気排出マニホールドに排出され、空気排出マニホールドからガス通路部材２７を経て電解セルスタックの外部に排出される。 Further, during operation of the electrolytic cell stack, air is supplied to the inside of the electrolytic cell stack as necessary in order to control the temperature of the electrolytic cell stack. In this case, the air supplied to the air supply manifold through the gas passage member 27 is supplied to the air chamber 166 from the air supply manifold through the air supply communication channel of each electrolytic cell unit. The air supplied to the air chamber 166 is discharged to the air discharge manifold through the air discharge communication channel together with the oxygen generated at the air electrode 114, and is discharged from the air discharge manifold through the gas passage member 27 to the outside of the electrolytic cell stack. Ejected.

このような構成の電解セルスタックにおいても、上記実施形態における燃料電池スタック１００と同様の構成を採用することにより、上記実施形態における燃料電池スタック１００の作用効果と同様の作用効果を奏する。 Even in the electrolytic cell stack having such a configuration, by adopting a configuration similar to that of the fuel cell stack 100 in the above embodiment, the same effects as those of the fuel cell stack 100 in the above embodiment can be obtained.

また、上記実施形態では、固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）を例に説明したが、本明細書に開示される技術は、溶融炭酸塩形燃料電池（ＭＣＦＣ）といった他のタイプの燃料電池（または電解セル）にも適用可能である。 Further, in the above embodiments, a solid oxide fuel cell (SOFC) was described as an example, but the technology disclosed in this specification can be applied to other types of fuel cells (such as a molten carbonate fuel cell (MCFC)). or electrolytic cell).

２２：ボルト ２６：絶縁シート ２７：ガス通路部材 ２８：本体部 ２９：分岐部 ３２：孔 ３４：孔 １００：燃料電池スタック １００ａ：燃料電池スタック １００ｂ：燃料電池スタック １０２：発電単位 １０３：発電ブロック １０４：上側エンドプレート １０４ａ：上側エンドプレート １０４ｂ：上側エンドプレート １０６：下側エンドプレート １０８：連通孔 １０９：ボルト孔 １１０：単セル １１２：電解質層 １１４：空気極 １１６：燃料極 １１８：反応防止層 １２０：単セル用セパレータ １２１：貫通孔 １２４：接合部 １２５：ガラスシール部 １２６：内側部 １２７：外側部 １２８：連結部 １３０：空気極側フレーム １３１：孔 １３２：酸化剤ガス供給連通流路 １３３：酸化剤ガス排出連通流路 １３４：空気極側集電部 １４０：燃料極側フレーム １４１：孔 １４２：燃料ガス供給連通流路 １４３：燃料ガス排出連通流路 １４４：燃料極側集電部材 １４５：電極対向部 １４６：インターコネクタ対向部 １４７：連接部 １４９：スペーサー １５０：平板部 １６１：酸化剤ガス供給マニホールド １６２：酸化剤ガス排出マニホールド １６６：空気室 １７１：燃料ガス供給マニホールド １７２：燃料ガス排出マニホールド １７６：燃料室 １８０：ＩＣ用セパレータ １８１：貫通孔 １８６：内側部 １８７：外側部 １８８：連結部 １８９：下端プレート １９０：インターコネクタ １９４：被覆層 １９６：導電性接合材 ２００：絶縁部 ２１０：末端セパレータ ２１１：貫通孔 ２１６：内側部 ２１７：外側部 ２１８：連結部 ２２０：上端プレート ３１０：平面部 ３１０ａ：平面部 ３１０ｂ：平面部 ３２０：凸部 ３２０ａ：凸部 ３２２：外側凸部 ３２２ａ：外側凸部 ３２４：内側凸部 ３２４ａ：内側凸部 ３３０：隆起部 ３３０ａ：隆起部 ３３０ｂ：隆起部 ３３２：側壁 ３３４：連結壁 ３３６：封止壁 ４１０：上側ターミナルプレート ４１２：孔 ４２０：下側ターミナルプレート ５００：座金 ５００ａ：座金 ５００ｂ：座金 ５０１ａ：基部 ５０３ａ：腕部 ５１０：平面部 ５２０：凸部 ５２２：外側凸部 ５２４：内側凸部 ６００：ボルト ６１０：軸部 ６２０：頭部 ６３０：ナット Ｅ３２２：外縁 Ｅ３２２ａ：外縁 Ｅ３３０：外縁 Ｅ３３０ａ：外縁 Ｅ３３０ｂ：外縁 Ｅ５００：外縁 Ｅ５００ａ：外縁 Ｅ５００ｂ：外縁 Ｅ６２０：外縁 Ｅｐ５０１：部分外縁 Ｅｐ５０１ａ：部分外縁 Ｅｐ５０１ｂ：部分外縁 Ｅｐ５０３：部分外縁 Ｅｐ５０３ａ：部分外縁 Ｅｐ５０３ｂ：部分外縁 ＦＧ：燃料ガス ＦＯＧ：燃料オフガス ＦＰ：部分 ＯＡ：領域 ＯＧ：酸化剤ガス ＯＯＧ：酸化剤オフガス Ｓ３１０：上側面 Ｓ６２０：下側面 Ｓｎ５００：下側面 Ｓｐ５００：上側面 22: bolt 26: insulating sheet 27: gas passage member 28: main body 29: branch 32: hole 34: hole 100: fuel cell stack 100a: fuel cell stack 100b: fuel cell stack 102: power generation unit 103: power generation block 104 : Upper end plate 104a: Upper end plate 104b: Upper end plate 106: Lower end plate 108: Communication hole 109: Bolt hole 110: Single cell 112: Electrolyte layer 114: Air electrode 116: Fuel electrode 118: Reaction prevention layer 120 : Separator for single cell 121: Through hole 124: Joint portion 125: Glass seal portion 126: Inner portion 127: Outer portion 128: Connecting portion 130: Air electrode side frame 131: Hole 132: Oxidant gas supply communication channel 133: Oxidant gas discharge communication channel 134: air electrode side current collector 140: fuel electrode side frame 141: hole 142: fuel gas supply communication channel 143: fuel gas discharge communication channel 144: fuel electrode side current collector 145: Electrode facing portion 146: Interconnector facing portion 147: Connecting portion 149: Spacer 150: Flat plate portion 161: Oxidant gas supply manifold 162: Oxidant gas discharge manifold 166: Air chamber 171: Fuel gas supply manifold 172: Fuel gas discharge manifold 176: fuel chamber 180: IC separator 181: through hole 186: inner part 187: outer part 188: connecting part 189: lower end plate 190: interconnector 194: coating layer 196: conductive joint material 200: insulating part 210: end Separator 211: Through hole 216: Inner portion 217: Outer portion 218: Connecting portion 220: Upper end plate 310: Flat portion 310a: Flat portion 310b: Flat portion 320: Protruding portion 320a: Protruding portion 322: Outer protruding portion 322a: Outer protruding portion Part 324: Inner Protrusion 324a: Inner Protrusion 330: Raised Part 330a: Raised Part 330b: Raised Part 332: Side Wall 334: Connecting Wall 336: Sealing Wall 410: Upper Terminal Plate 412: Hole 420: Lower Terminal Plate 500 : Washer 500a: Washer 500b: Washer 501a: Base 503a: Arm 510: Plane 520: Convex 522: Outer convex 524: Inner convex 600: Bolt 610: Shaft 620: Head 630: Nut E322: Outer edge E322a: Outer edge E330: Outer edge E330a: Outer edge E330b: Outer edge E500 : Outer edge E500a: Outer edge E500b: Outer edge E620: Outer edge Ep501: Partial outer edge Ep501a: Partial outer edge Ep501b: Partial outer edge Ep503: Partial outer edge Ep503a: Partial outer edge Ep503b: Partial outer edge FG: Fuel gas FOG: Fuel off-gas FP: Part OA: Area OG : Oxidant gas OOG: Oxidant off-gas S310: Upper side S620: Lower side Sn500: Lower side Sp500: Upper side

Claims (3)

第１の方向に並べて配置された複数の電気化学反応単位から構成される電気化学反応ブロックであって、各前記電気化学反応単位は、電解質層と、前記電解質層を挟んで前記第１の方向に互いに対向する空気極および燃料極とを含む電気化学反応単セルと、前記第１の方向視において、前記電解質層と、前記空気極と、前記燃料極とが互いに重なる領域を取り囲むフレーム部分を有する周辺部材と、を有する、電気化学反応ブロックと、
前記電気化学反応ブロックを挟んで前記第１の方向に互いに対向する一対のエンド部材であって、前記第１の方向視で少なくとも一部が前記フレーム部分に重なるように配置された一対のエンド部材と、
前記第１の方向に延びる軸部と、前記軸部の両端部に連結された一対の締結部とを有する締結部材と、
を備える電気化学反応セルスタックにおいて、
前記一対のエンド部材のうちの少なくとも一方である特定エンド部材は、
前記第１の方向に垂直な面方向に沿った平面部分であって、前記軸部が挿入される貫通孔が形成された平面部分と、
前記面方向に沿って延び、かつ、前記平面部分より前記第１の方向に突出した凸部分と、を有し、
前記特定エンド部材における前記平面部分と、前記第１の方向において、前記電気化学反応ブロックに対して前記特定エンド部材と同じ側に位置する前記締結部としての特定締結部との間に配置された板状部材、を備え、
前記第１の方向における前記板状部材の表面のうち、前記特定エンド部材の前記平面部分に対向する表面である特定表面の外縁は、前記特定表面の前記外縁における一部分である部分外縁を有し、
前記部分外縁は、前記第１の方向視において、前記部分外縁に対向する前記凸部分の外縁に沿った形状を有する、
ことを特徴とする電気化学反応セルスタック。 An electrochemical reaction block composed of a plurality of electrochemical reaction units arranged side by side in a first direction, wherein each of the electrochemical reaction units includes an electrolyte layer and the first direction with the electrolyte layer interposed therebetween. an electrochemical reaction unit cell including an air electrode and a fuel electrode facing each other; and a frame portion surrounding a region where the electrolyte layer, the air electrode, and the fuel electrode overlap each other when viewed from the first direction. an electrochemical reaction block comprising a peripheral member comprising;
A pair of end members facing each other in the first direction with the electrochemical reaction block interposed therebetween, wherein the pair of end members are arranged such that at least a portion thereof overlaps the frame portion when viewed in the first direction. When,
a fastening member having a shaft portion extending in the first direction and a pair of fastening portions connected to both ends of the shaft portion;
In an electrochemical reaction cell stack comprising:
The specific end member, which is at least one of the pair of end members,
a plane portion along a plane direction perpendicular to the first direction, the plane portion having a through hole into which the shaft portion is inserted;
a convex portion extending along the surface direction and projecting in the first direction from the planar portion;
disposed between the planar portion of the specific end member and a specific fastening portion as the fastening portion located on the same side of the electrochemical reaction block as the specific end member in the first direction; a plate-shaped member,
Of the surfaces of the plate member in the first direction, the outer edge of the specific surface, which is the surface facing the flat portion of the specific end member, has a partial outer edge that is a part of the outer edge of the specific surface. ,
The partial outer edge has a shape along the outer edge of the convex portion facing the partial outer edge when viewed in the first direction,
An electrochemical reaction cell stack characterized by: 請求項１に記載の電気化学反応セルスタックにおいて、
前記第１の方向視において、前記板状部材の前記部分外縁と、前記凸部分の外縁との間の間隙距離は、前記第１の方向における前記特定エンド部材の前記平面部分の厚みと比較して、小さい、
ことを特徴とする電気化学反応セルスタック。 In the electrochemical reaction cell stack according to claim 1,
When viewed from the first direction, the gap distance between the outer edge of the portion of the plate member and the outer edge of the convex portion is compared with the thickness of the planar portion of the specific end member in the first direction. small,
An electrochemical reaction cell stack characterized by: 請求項１または請求項２に記載の電気化学反応セルスタックにおいて、
前記第１の方向における前記板状部材の厚みは、前記特定エンド部材の前記平面部分の厚みと比較して、大きい、
ことを特徴とする電気化学反応セルスタック。 In the electrochemical reaction cell stack according to claim 1 or claim 2,
the thickness of the plate member in the first direction is greater than the thickness of the plane portion of the specific end member;
An electrochemical reaction cell stack characterized by:
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