平板型燃料電池装置
【課題】熱膨張差に起因して接続導体における界面が損傷するのを抑制させるのに有利な燃料電池装置を提供する。
【解決手段】燃料電池装置は、電解質膜２１をこれの厚み方向に挟むアノード２２およびカソード２３を有するセル２と、セル２をこれの厚み方向に挟む位置に設けられたセパレータ３とを備える。セパレータ３とアノード２２との間、および／または、セパレータ３とカソード２３との間には、接続導体５が設けられている。接続導体５は、セル使用温度域において導電性を有する導電材料で形成された複数の導片５１からなる導片群５９を備える。接続導体５の表面５ｓに対して垂直方向から透視するとき、導片群５９を構成する複数の導片５１は、接続導体５の表面５ｓにおける中心域５ｃに向けてほぼ放射方向に沿って配列されており、中心域５ｃに向けてほぼ放射方向に変形可能とされている。
【解決手段】燃料電池装置は、電解質膜２１をこれの厚み方向に挟むアノード２２およびカソード２３を有するセル２と、セル２をこれの厚み方向に挟む位置に設けられたセパレータ３とを備える。セパレータ３とアノード２２との間、および／または、セパレータ３とカソード２３との間には、接続導体５が設けられている。接続導体５は、セル使用温度域において導電性を有する導電材料で形成された複数の導片５１からなる導片群５９を備える。接続導体５の表面５ｓに対して垂直方向から透視するとき、導片群５９を構成する複数の導片５１は、接続導体５の表面５ｓにおける中心域５ｃに向けてほぼ放射方向に沿って配列されており、中心域５ｃに向けてほぼ放射方向に変形可能とされている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は平板型燃料電池装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
平板型燃料電池装置の従来技術について、中温領域または高温領域に加熱された状態で使用される固体酸化物形燃料電池装置を例にとって説明する。この燃料電池装置は、固体酸化物の電解質膜と電解質膜をこれの厚み方向に挟むアノードおよびカソードを有するセルと、セルをこれの厚み方向に挟む位置に設けられたセパレータと、セパレータとカソードとの間に設けられた導電材料で形成された集電機能をもつインターコネクタとも呼ばれる接続導体とを備える（特許文献１）。固体酸化物形燃料電池の使用温度は固体高分子形燃料電池に比較して高温である。更に、接続導体とカソードとが広い面積で密着しているため、両者の間における熱膨張差を効率よく吸収できず、使用期間が長期にわたると、接続導体とカソードとの接合界面が劣化するおそれがある。
【０００３】
そこで熱膨張差を吸収できる固体酸化物形燃料電池装置として、多数の突状部が形成された一対の電極板を酸素イオン伝導性固体電解質膜の表裏面の多孔性電極に当接させた構造をもつものが知られている（特許文献２）。更に、セパレータに断面で波状とされた波状部を形成し、波状部をセルのカソードやアノードにあてがう構造をもつものが知られている（特許文献３）。また、セルのカソードとカソード側のセパレータとの間に断面波状部の導片を複数個、ろう付けで結合させた燃料電池スタックが知られている（特許文献４）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−９９３０８号公報
【特許文献２】特開２００６−３３１９４４号公報
【特許文献３】特開２００５−３１７２４１号公報
【特許文献４】国際公開２００５−０１３４０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記した従来技術によれば、接続導体とセルとは材料が相違するため、燃料電池装置の発電運転時には、接続導体とセルとの熱膨張差が発生するが、この熱膨張差を解消させるには、必ずしも充分ではなく、燃料電池装置が長期にわたり使用されると、熱膨張差に起因して接続導体における界面が損傷するおそれがある。本発明は上記した実情に鑑みてなされたものであり、熱膨張差に起因して接続導体における界面が損傷するのを抑制させるのに有利な燃料電池装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（１）本発明の様相１に係る燃料電池装置は、（ｉ）イオン伝導性をもつ電解質膜と電解質膜をこれの厚み方向に挟むアノードおよびカソードを有するセルと、（ｉｉ）セルをこれの厚み方向に挟む位置に設けられたセパレータと、（ｉｉｉ）アノード側のセパレータとアノードとの間、および／または、カソード側のセパレータとカソードとの間に設けられ、導電材料で形成された接続導体とを具備しており、（ｉｖ）接続導体は、セル使用温度域において導電性を有する導電材料で形成された断面板状をなす複数の導片からなる導片群を備えており、接続導体の表面に対して垂直方向から透視するとき、導片群を構成する複数の導片は、接続導体の表面における中心域に向けてほぼ放射方向に沿って配列されている。
【０００７】
本様相によれば、接続導体の表面に対して垂直方向から透視するとき、導片群を構成する複数の導片は、接続導体の表面における中心域に向けてほぼ放射方向に沿って配列されている。各導片は、接続導体の表面における中心域に向けてほぼ放射方向に変形可能とされている。熱膨張差に起因する変形を抑制できる。従って、熱膨張差に起因して接続導体とセル（アノードまたはカソード）とにおける界面が損傷するのを抑制させるのに、更に有利となる。燃料電池は、中温域または高温域で使用される固体酸化物形燃料電池が好ましいが、場合によっては、固体高分子形燃料電池でも良い。ほぼ放射方向とは、接続導体の表面における中心域に向けて基本的には放射する方向に指向する方向を意味する。中心域はＸ方向およびＹ方向の中心域をいい、必ずしも中心点でなくても良い。
【０００８】
（２）本発明の様相２に係る燃料電池装置によれば、上記様相において、導片は、セルの厚み方向に沿った断面において導片の可撓性を高める曲成部を備えている。導片の曲成部は可撓性を示す。従って、各導片は、接続導体の表面における中心域に向けてほぼ放射方向に高い変形可能性を発揮する。このため、熱膨張差に起因して接続導体とセルとの界面が損傷するのを抑制させるのに更に有利となる。
【０００９】
（３）本発明の様相２に係る燃料電池装置によれば、上記様相において、接続導体は、複数のスリットを有する導板部材と、導板部材に各スリットを介して導板部材の部位を導板部材から部分的に立起させて形成された複数の導片からなる導片群とを備えている。立起した導片は高い変形性を示す。このため、熱膨張差に起因して接続導体とセルとの界面が損傷するのを抑制させるのに更に有利となる。
【００１０】
（４）本発明の様相２に係る燃料電池装置によれば、上記様相において、接続導体は、導板部材と、導板部材に結合された複数の導片からなる導片群とを備えている。導片は高い変形性を示す。従って、各導片は、接続導体の表面における中心域に向けてほぼ放射方向に高い変形可能性を発揮する。このため、熱膨張差に起因して接続導体とセルとの界面が損傷するのを抑制させるのに更に有利となる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る燃料電池装置によれば、導片群を構成する複数の導片は、接続導体の表面における中心域に向けてほぼ放射方向に沿って配列されている。各導片は、中心域に向けてほぼ放射方向に変形可能とされている。従って、燃料電池装置の使用期間が長期にわたったとしても、接続導体とセル（アノードまたはカソード）との熱膨張差が吸収される。従って熱膨張差に起因して接続導体とセル（アノードまたはカソード）とにおける界面が損傷するのを抑制させるのに更に有利となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】固体酸化物形燃料電池を示す斜視図である。
【図２】固体酸化物形燃料電池の１つのセル付近を示す断面図である。
【図３】接続導体を示す平面図である。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ線に沿った接続導体の断面図である。
【図５】接続導体の作製過程を示す斜視図である。
【図６】実施形態２に係り、接続導体を示す平面図である。
【図７】図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿った接続導体の断面図である。
【図８】実施形態３に係り、導片を示す断面図である。
【図９】実施形態４に係り、導片を示す断面図である。
【図１０】実施形態５に係り、導片を示す断面図である。
【図１１】実施形態６に係り、導片を示す断面図である。
【図１２】実施形態７に係り、導片を示す断面図である。
【図１３】実施形態８に係り、導片を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（実施形態１）
以下、本発明の実施形態１について図１〜図５を参照して説明する。図１に示す燃料電池装置は平板型の固体酸化物形燃料電池であり、多数のセルを厚み方向に積層した平板型のセル積層体１と、セル積層体１を厚み方向つまり積層方向において挟む平板型の第１エンドプレート１１および第２エンドプレート１２と、セル積層体１、第１エンドプレート１１および第２エンドプレート１２を締結するボルトを備える締結具１３とを有する。第１エンドプレート１１は、燃料ガス入口１４、燃料オフガス出口１５と、空気であるカソードガスが供給されるカソードガス入口１６、空気オフガスであるカソードオフガスが排出されるカソードオフガス出口１７とをもつ。オフガスとは発電反応を経たガスを意味する。セル２は四角形をなし、Ｘ方向およびＹ方向の双方に延びる。
【００１４】
図２はセル積層体１を構成する一つのセル構造を示す。図２に示すように、セル構造は、固体酸化物形の電解質膜２１と電解質膜２１をこれの厚み方向に挟むアノード２２（燃料極）およびカソード２３（酸化剤極）を有する平板型のセル２と、セル２をこれの厚み方向に挟む位置に設けられたセパレータ３（材質：鉄−クロム系合金等の金属）と、セパレータ３とアノード２２との間に設けられた多孔質体４と、セパレータ３とカソード２３との間に設けられた導電材料で形成されたインターコネクタとも呼ばれる接続導体５とを備えている。セパレータ３は、燃料ガスを分配させる流路３ｘをもつ。
【００１５】
アノード２２を形成する材料としては、金属酸化物および安定化ジルコニア系が例示される。金属酸化物としては酸化ニッケルが例示できる。カソード２３を形成する材料としては、ＬａおよびＳｒを含有する酸化物セラミックスが挙げられる。かかるセラミックスとしてはＬＳＣＦ（Ｌａ０．６Ｓｒ０．４Ｃｏ０．２Ｆｅ０．８Ｏ３）が例示されるが、これに限定されるものではない。
【００１６】
図２に示すように、互いに対向するセパレータ３間の周縁には、ガスケット６０が介在しており、シールされている。セル構造は、厚み方向に貫通するように形成されたカソードガスマニホルド通路６１と、カソードガスマニホルド通路６１のカソードガスをカソード２３に向けて供給させるカソードガス連通孔６２と、発電反応に使用されたカソードオフガスをカソード２３から排出させるカソードオフガス連通孔６３と、厚み方向に貫通するように形成されたカソードオフガスマニホルド通路６４とをもつ。同様に、セル構造は、図示しないものの、厚み方向に貫通するように形成された燃料ガスマニホルド通路と、燃料ガスマニホルド通路の燃料ガスをアノード２２に向けて供給させる燃料ガス連通孔と、発電反応に使用された燃料オフガスであるアノードオフガスをアノード２２から排出させるアノードオフガス連通孔と、厚み方向に貫通するように形成されたアノードオフガスマニホルド通路とをもつ。多孔質体４は連続的な細孔をもつ導電材料で形成されており、集電性機能と、燃料ガスをアノード２２に分配させて供給させる機能を有する。
【００１７】
接続導体５は、セル使用温度域において導電性を有する導電材料で形成されている。導電材料としては鉄系合金、クロム系合金、ニッケル系合金が挙げられる。鉄系合金としては鉄−クロム合金、鉄−クロム−ニッケル合金、鉄−ニッケル合金が挙げられる。接続導体５は、セラミックスで形成されているセル２（特にカソード２３）よりも熱膨張係数が大きく、燃料電池の発電運転時において接続導体５はセル２よりも延びる。
【００１８】
図３は接続導体５の平面を示し、接続導体５の表面５ｓに対して垂直方向から透視した状態を示す。図４は図３のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面を示す。図３および図４に示すように、一枚の接続導体５は、互いに対向するようにＸ方向に延びる辺５ａと、互いに対向するようにＹ方向に延びる辺５ｂとを有する。一枚の接続導体５は、板状の導板部材５０と、導板部材５０に保持された断面板状をなす複数の導片５１からなる導片群５９を備えている。
【００１９】
接続導体５の表面５ｓに対して垂直方向から透視するとき（図３）、導片群５９を構成する複数の導片５１は、それぞれ、接続導体５の表面５ｓにおける中心域５ｃに向けてほぼ放射方向（矢印Ｒ方向）に沿って配列されている。導片群５９を構成する複数の導片５１は、それぞれ、中心域５ｃに向けてほぼ放射方向（矢印Ｒ方向）に沿って変形可能とされている。
【００２０】
図４および図５によれば、各導片５１は、板状の接続導体５の厚み方向に延びるように第１曲成部５２を介して曲成されて立起された立起部５３と、立起部５３の先端に第２曲成部５４を介して板状の接続導体５の面方向（表面５ｓの面方向）とほぼ平行に延びる受けフランジ部５５とを有する。図４に示すように、中心域５ｃの一方側（矢印Ａ１側）においては、導片５１の受けフランジ部５５の先端面５５ｅは中心域５ｃに向けて指向する。中心域５ｃの他方側（矢印Ａ２側）においては、導片５１の受けフランジ部５５の先端面５５ｅは中心域５ｃに向けて指向しており、中心域５ｃの一方側（矢印Ａ１側）における導片５１の受けフランジ部５５の指向方向と反対方向に指向する。図３に示すように、接続導体５の表面５ｓにおける中心域５ｃは、接続導体５の表面５ｓにおけるＸ方向における中心域とＹ方向の中心域とが交差する領域である。
【００２１】
図２に示すように、各導片５１の先端の受けフランジ部５５は、導電性接着剤５６を介してカソード２３の表面２３ｓに接着されており、導片５１の受けフランジ部５５は導電性接着剤５６を介してカソード２３と電気的に導通可能とされている。導電性接着剤５６としては、白金ペースト、銀パラジウム合金などが例示される。なお、導片５１がセル積層方向におけるバネ性を有するときには、導片５１の受けフランジ部５５をカソード２３の表面２３ｓに電気的に導通可能に圧着させることにしても良い。
【００２２】
導片５１の作製過程について説明を加える。図５に示すように、板状の接続導体５にスリット５００をコの字形状に形成する。スリット５００は板状の接続導体５の導板部材５０の厚み方向に貫通しており、互いに平行に沿って並走する平行なスリット５０１，５０１’と、スリット５０１，５０１’の端同士をつなぐ中間スリット５０２とをもつ。スリット５００で区画された片部５０８を、第１曲成部５２を介して曲成させて接続導体５の厚み方向（矢印Ｔ方向）に立起させ、板状の接続導体５の導板部材５０の厚み方向に延びるように立起された立起部５３と、立起部５３の先端に第２曲成部５４を介して曲成させて板状の接続導体５の面方向とほぼ平行に延びる受けフランジ部５５とを形成する。これにより開口５０９をもつ１個の導片５１が形成される。受けフランジ部５５は中間スリット５０２に基づく。スリット５０１，５０１’の長さに基づいて、立起部５３の長さが基本的には決定される。スリット５０１，５０１’の長さを調整すれば、立起部５３の長さが基本的には調整される。他の導片５１についても同様に形成する。このような導片５１の作製はプレス成形により簡単に実行できる。このような導片５１の一端部５１ｅが板状の接続導体５に支持されている片持ち構造となる。
【００２３】
実施形態１では、スリット５０１，５０１’がほぼ中心域５ｃに向いているが、詳細にはスリット５０１とスリット５０１’との中間の仮想線が中心域５ｃに向いている。但し、スリット５０１とスリット５０１’とは互いに平行である場合に限らず、中心域５ｃに近づくにつれてスリット５０１，５０１’が並走しつつ、スリット５０１，５０１’の間隔が狭くなったり、広くなったりしても良い。すなわちスリット５０１，５０１’で区画される片部５０８の形状が台形状となっていても良い。この場合、スリット５０１，５０１’の間の中間の仮想線が中心域５ｃに向いていることが好ましい。
【００２４】
ところで燃料電池装置の発電運転時において、セル２は高温（例えば４００〜１０００℃、５００〜８００℃）に維持される。このとき、セル２や接続導体５の熱膨張は面方向に発生する。ここで、セル２や接続導体５の表面５ｓにおける中心域５ｃを中心としてＸ方向およびＹ方向の双方に熱膨張すると考えることができる。すなわち、燃料電池や接続導体５の表面５ｓにおける中心域５ｃを中心としてほぼ放射方向（図３に示す矢印Ｒ方向）に熱膨張を吸収させることが好ましい。厚み方向の熱膨張は無視できる。
【００２５】
そこで本実施形態によれば、前述したように、接続導体５の表面５ｓに対して垂直方向から透視するとき（図３参照）、導片群５９を構成する複数の導片５１は、接続導体５の表面５ｓにおける中心域５ｃに向けてほぼ放射方向（矢印Ｒ方向）に配列されている。各導片５１は、接続導体５の表面５ｓにおける中心域５ｃに向けてほぼ放射方向（矢印Ｒ方向）に容易に変形可能とされている。
【００２６】
このような本実施形態によれば、接続導体５とセル２のカソード２３との間における熱膨張差による変形を吸収できる。従って、燃料電池装置が長期にわたり使用されるときであっても、接続導体５とセル２のカソード２３との間における熱膨張差が吸収される。かかる熱膨張差の吸収が得られるため、接続導体５の受けフランジ部５５とカソード２３との間における界面が損傷するのを抑制させるのに有利となる。各導片５１は、板状の接続導体５の厚み方向に延びるように立起された立起部５３と、立起部５３の先端に第２曲成部５４を介して板状の接続導体５の面方向とほぼ平行に延びる受けフランジ部５５とを有する。曲成部５２，５４は放射方向（矢印Ｒ方向）において可撓性を高める。このため、熱膨張差に起因して接続導体５とカソード２３とにおける界面が損傷するのを抑制させるのに更に有利となる。
【００２７】
なお図２から理解できるように、アノード２２と多孔質体４との界面、多孔質体４とセパレータ３との界面については、接合されていないため、滑りが期待できる。よって、アノード２２と多孔質体４との界面における熱膨張差を吸収できる。同様に、多孔質体４とセパレータ３との界面における熱膨張差を吸収できる。セル２の積層の締結加重により多孔質体４の厚み方向に圧縮されるため、アノード２２と多孔質体４との界面における接触抵抗、多孔質体４とセパレータ３との界面における接触抵抗も抑制できる。
【００２８】
（実施形態２）
図６および図７は実施形態２を示す。本実施形態は前記した実施形態１と基本的には同様の構成および作用効果を有する。図６は固体酸化物形燃料電池の平面視を示す。図７は図６のＶＩＩ−ＶＩＩに沿った断面を示す。図６に示すように、セル２は円形状の外輪郭２ｆをもち、平面視において円形状をなしている。燃料電池装置の発電運転時において、燃料電池は高温（例えば４００〜１０００℃）に維持される。セル２や接続導体５の熱膨張は基本的には面方向に発生する（厚み方向は無視できる）。このときセル２や接続導体５の表面５ｓにおける中心域５ｃを中心としてＸ方向およびＹ方向の双方に熱膨張すると考えることができる。従って、燃料電池や接続導体５の表面５ｓにおける中心域５ｃを中心としてほぼ放射方向（図６に示す矢印Ｒ方向）に熱膨張を吸収させることが好ましい。
【００２９】
この点本実施形態によれば、前述したように、接続導体５の表面５ｓに対して垂直方向から透視するとき、導片群５９を構成する複数の導片５１は、接続導体５の表面５ｓにおける中心域５ｃに向けてほぼ放射方向（図６に示す矢印Ｒ方向）に沿って配列されている。各導片５１は、接続導体５の表面５ｓにおける中心域５ｃに向けてほぼ放射方向（矢印Ｒ方向）に沿って容易に変形可能とされている。熱膨張差に起因して接続導体５の受けフランジ部５５とカソード２３との間における界面が損傷するのを抑制させるのに有利となる。
【００３０】
図７に示すように、各導片５１は、板状の接続導体５の厚み方向に延びるようにセル２に向けて立起された立起部５３と、立起部５３の先端に第２曲成部５４を介して板状の接続導体５の面方向とほぼ平行に延びる受けフランジ部５５とを有する。導体の第２曲成部５４は放射方向（図６に示す矢印Ｒ方向）において可撓性を高める。このため、熱膨張差に起因して接続導体５とカソード２３とにおける界面が損傷するのを抑制させるのに更に有利となる。
【００３１】
（実施形態３）
図８は実施形態３を示す。本実施形態は前記した実施形態１，２と基本的には同様の構成および作用効果を有する。図８に示すように、各導片５１は、板状の接続導体５の厚み方向に延びるように第１曲成部５２を介してカソード２３に向けて曲成されて立起された立起部５３と、立起部５３の先端に第２曲成部５４を介して曲成されて板状の接続導体５の面方向とほぼ平行に延びる受けフランジ部５５とを有する。平板状の接続導体５に対して第１曲成部５２を介して曲成させた角度θ１は、９５〜１６０°内の任意値とされている。立起部５３に対して第２曲成部５４を介して受けフランジ部５５を曲成させた角度θ２は、８５°内の任意値とされている。立起部５３は、接続導体５の表面５ｓ、カソード２３の表面２３ｓに対して傾斜している。図８に示すように、導片５１は、厚み方向の断面で、ほぼＺ形状とされている。このような導片５１は放射方向（矢印Ｒ方向）において可撓変位量を高めることができる。このため、熱膨張差に起因して接続導体５とカソード２３とにおける熱膨張差に起因する変形を吸収できる。接続導体５とカソード２３とにおける界面が損傷するのを抑制させるのに更に有利となる。カソード２３と受けフランジ部５５との間には、導電性接着剤５６が介在しており、強固に接着され導通性が確保されている。導片５１の立起部５３はセル２のカソード２３に向けて矢印Ｆ１方向の付勢力（接続導体５１の厚み方向の付勢力）を発揮するバネ性を示すため、バネ性により導片５１の受けフランジ部５５をカソード２３の表面２３ｓに圧着させることができる。このためカソード２３と受けフランジ部５５との間における導電性接着剤５６を廃止させることもできる。
【００３２】
（実施形態４）
図９は実施形態４を示す。本実施形態は前記した実施形態１，２と基本的には同様の構成および作用効果を有する。図９に示すように、各導片５１は、板状の接続導体５の厚み方向に延びるように第１曲成部５２を介して立起された立起部５３と、立起部５３の先端に第２曲成部５４を介して板状の接続導体５の面方向とほぼ平行に延びる受けフランジ部５５とを有する。平板状の接続導体５に対して第１曲成部５２を介して立起部５３をカソード２３に向けて曲成させ、更に、立起部５３に対して第２曲成部５４を介して受けフランジ部５５を曲成させている。このような導片５１は放射方向（矢印Ｒ方向）において可撓変位量を高めることができる。このため、熱膨張差に起因して接続導体５とカソード２３とにおける界面が損傷するのを抑制させるのに更に有利となる。導片５１は、厚み方向の断面で、ほぼＳ形状とされている。このような導片５１は放射方向（矢印Ｒ方向）において可撓変位量を高めることができる。このため、熱膨張差に起因して接続導体５とカソード２３とにおける界面が損傷するのを抑制させるのに更に有利となる。導片５１の立起部５３は矢印Ｆ１方向（接続導体５の厚み方向）におけるバネ性を示すため、バネ性により導片５１の受けフランジ部５５をカソード２３の表面２３ｓに圧着させることができる。このためカソード２３と受けフランジ部５５との間における導電性接着剤５６を廃止させることもできる。
【００３３】
（実施形態５）
図１０は実施形態５を示す。本実施形態は前記した実施形態１，２と基本的には同様の構成および作用効果を有する。図１０に示すように、各導片５１は、板状の接続導体５の厚み方向に延びるように第１曲成部５２を介してほぼ垂直方向に立起された立起部５３と、立起部５３の先端に第２曲成部５４を介して板状の接続導体５の面方向とほぼ平行に延びる受けフランジ部５５とを有する。受けフランジ部５５の先端面５５ｅは中心域５ｃとは反対側に指向している。但し、受けフランジ部５５の先端面５５ｅは中心域５ｃ側に指向していても良い。導片５１はプレス成形等により形成できる。このような導体は放射方向（矢印Ｒ方向）において可撓変位量を高めることができる。導片５１の立起部５３は蛇腹部５７をもち、矢印Ｆ１方向のバネ性を示すため、バネ性により導片５１の受けフランジ部５５をカソード２３の表面２３ｓに圧着させることができる。このためカソード２３と受けフランジ部５５との間における導電性接着剤５６を廃止させている。但し導電性接着剤５６をもちいても良い。
【００３４】
（実施形態６）
図１１は実施形態６を示す。本実施形態は前記した実施形態１，２と基本的には同様の構成および作用効果を有する。図１１に示すように、各導片５１の立起部５３はプレス成形等により蛇腹構造とされている。受けフランジ部５５の先端面５５ｅは中心域５ｃとは反対側に指向している。導片５１の立起部５３は、山谷が交互に繰り返される蛇腹構造をもち、バネ性を示すため、バネ性により導片５１の受けフランジ部５５をカソード２３の表面２３ｓに圧着させることができる。このためカソード２３と受けフランジ部５５との間における導電性接着剤５６を廃止させている。但し導電性接着剤５６をもちいても良い。
【００３５】
（実施形態７）
図１２は実施形態７を示す。本実施形態は前記した実施形態１，２と基本的には同様の構成および作用効果を有する。図１２に示すように、接続導体５は、板状をなす導板部材５０と、導板部材５０に溶接部などの結合部５８で結合された断面でほぼＺ形状の複数の導片５１とを備えている。スリットは形成されていない。
【００３６】
（実施形態８）
図１３は実施形態８を示す。本実施形態は前記した実施形態１，２と基本的には同様の構成および作用効果を有する。図１３に示すように、接続導体５は、導板部材５０と、導板部材５０のうちセル２側の表面に溶接部などの結合部５８で結合された断面でほぼＳ形状の複数の導片５１とを備えている。スリットは形成されていない。
【００３７】
（その他）
実施形態１によれば、アノード２２と多孔質体４との界面、多孔質体４とセパレータ３との界面については、接続導体５が設けられていないが、設けることにしても良い。燃料電池装置は固体酸化物形燃料電池に限定されず、高温領域や中温領域で発電する燃料電池に適用できる。場合によっては、固体高分子形燃料電池に適用を排除するものではない。本発明は上記し且つ図面に示した実施形態のみに限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施できる。
【００３８】
（付記項）
（ｉ）イオン伝導性をもつ電解質膜と電解質膜をこれの厚み方向に挟むアノードおよびカソードを有するセルと、（ｉｉ）セルをこれの厚み方向に挟む位置に設けられたセパレータと、（ｉｉｉ）アノード側のセパレータとアノードとの間、および／または、カソード側のセパレータとカソードとの間に設けられ、導電材料で形成された接続導体とを具備しており、（ｉｖ）接続導体は、セル使用温度域において導電性を有する導電材料で形成された断面板状をなす複数の導片からなる導片群を備えており、導片群を構成する複数の導片は、それぞれ、接続導体をこれの厚み方向に貫通するように形成されたスリットを介して接続導体の厚み方向において立起され且つセルのカソードまたはアノードに対面可能な立起部を備えている燃料電池装置。導電性を有する接続導体と導片の立起部とを一体的に形成でき、導片の強度が確保され易い。各導片にバネ性を持たせることもできる。
【符号の説明】
【００３９】
１はセル積層体、１１，１２はエンドプレート、１３は締結具、２はセル、２１は電解質膜、２２はアノード、２３はカソード、３はセパレータ、４は多孔質体、５は接続導体、５ｃは中心域、５００はスリット、５０は導板部材、５１は導片、５２，５４は曲成部、５６は導電性接着剤、５９は導片群を示す。
【技術分野】
【０００１】
本発明は平板型燃料電池装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
平板型燃料電池装置の従来技術について、中温領域または高温領域に加熱された状態で使用される固体酸化物形燃料電池装置を例にとって説明する。この燃料電池装置は、固体酸化物の電解質膜と電解質膜をこれの厚み方向に挟むアノードおよびカソードを有するセルと、セルをこれの厚み方向に挟む位置に設けられたセパレータと、セパレータとカソードとの間に設けられた導電材料で形成された集電機能をもつインターコネクタとも呼ばれる接続導体とを備える（特許文献１）。固体酸化物形燃料電池の使用温度は固体高分子形燃料電池に比較して高温である。更に、接続導体とカソードとが広い面積で密着しているため、両者の間における熱膨張差を効率よく吸収できず、使用期間が長期にわたると、接続導体とカソードとの接合界面が劣化するおそれがある。
【０００３】
そこで熱膨張差を吸収できる固体酸化物形燃料電池装置として、多数の突状部が形成された一対の電極板を酸素イオン伝導性固体電解質膜の表裏面の多孔性電極に当接させた構造をもつものが知られている（特許文献２）。更に、セパレータに断面で波状とされた波状部を形成し、波状部をセルのカソードやアノードにあてがう構造をもつものが知られている（特許文献３）。また、セルのカソードとカソード側のセパレータとの間に断面波状部の導片を複数個、ろう付けで結合させた燃料電池スタックが知られている（特許文献４）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−９９３０８号公報
【特許文献２】特開２００６−３３１９４４号公報
【特許文献３】特開２００５−３１７２４１号公報
【特許文献４】国際公開２００５−０１３４０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記した従来技術によれば、接続導体とセルとは材料が相違するため、燃料電池装置の発電運転時には、接続導体とセルとの熱膨張差が発生するが、この熱膨張差を解消させるには、必ずしも充分ではなく、燃料電池装置が長期にわたり使用されると、熱膨張差に起因して接続導体における界面が損傷するおそれがある。本発明は上記した実情に鑑みてなされたものであり、熱膨張差に起因して接続導体における界面が損傷するのを抑制させるのに有利な燃料電池装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（１）本発明の様相１に係る燃料電池装置は、（ｉ）イオン伝導性をもつ電解質膜と電解質膜をこれの厚み方向に挟むアノードおよびカソードを有するセルと、（ｉｉ）セルをこれの厚み方向に挟む位置に設けられたセパレータと、（ｉｉｉ）アノード側のセパレータとアノードとの間、および／または、カソード側のセパレータとカソードとの間に設けられ、導電材料で形成された接続導体とを具備しており、（ｉｖ）接続導体は、セル使用温度域において導電性を有する導電材料で形成された断面板状をなす複数の導片からなる導片群を備えており、接続導体の表面に対して垂直方向から透視するとき、導片群を構成する複数の導片は、接続導体の表面における中心域に向けてほぼ放射方向に沿って配列されている。
【０００７】
本様相によれば、接続導体の表面に対して垂直方向から透視するとき、導片群を構成する複数の導片は、接続導体の表面における中心域に向けてほぼ放射方向に沿って配列されている。各導片は、接続導体の表面における中心域に向けてほぼ放射方向に変形可能とされている。熱膨張差に起因する変形を抑制できる。従って、熱膨張差に起因して接続導体とセル（アノードまたはカソード）とにおける界面が損傷するのを抑制させるのに、更に有利となる。燃料電池は、中温域または高温域で使用される固体酸化物形燃料電池が好ましいが、場合によっては、固体高分子形燃料電池でも良い。ほぼ放射方向とは、接続導体の表面における中心域に向けて基本的には放射する方向に指向する方向を意味する。中心域はＸ方向およびＹ方向の中心域をいい、必ずしも中心点でなくても良い。
【０００８】
（２）本発明の様相２に係る燃料電池装置によれば、上記様相において、導片は、セルの厚み方向に沿った断面において導片の可撓性を高める曲成部を備えている。導片の曲成部は可撓性を示す。従って、各導片は、接続導体の表面における中心域に向けてほぼ放射方向に高い変形可能性を発揮する。このため、熱膨張差に起因して接続導体とセルとの界面が損傷するのを抑制させるのに更に有利となる。
【０００９】
（３）本発明の様相２に係る燃料電池装置によれば、上記様相において、接続導体は、複数のスリットを有する導板部材と、導板部材に各スリットを介して導板部材の部位を導板部材から部分的に立起させて形成された複数の導片からなる導片群とを備えている。立起した導片は高い変形性を示す。このため、熱膨張差に起因して接続導体とセルとの界面が損傷するのを抑制させるのに更に有利となる。
【００１０】
（４）本発明の様相２に係る燃料電池装置によれば、上記様相において、接続導体は、導板部材と、導板部材に結合された複数の導片からなる導片群とを備えている。導片は高い変形性を示す。従って、各導片は、接続導体の表面における中心域に向けてほぼ放射方向に高い変形可能性を発揮する。このため、熱膨張差に起因して接続導体とセルとの界面が損傷するのを抑制させるのに更に有利となる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る燃料電池装置によれば、導片群を構成する複数の導片は、接続導体の表面における中心域に向けてほぼ放射方向に沿って配列されている。各導片は、中心域に向けてほぼ放射方向に変形可能とされている。従って、燃料電池装置の使用期間が長期にわたったとしても、接続導体とセル（アノードまたはカソード）との熱膨張差が吸収される。従って熱膨張差に起因して接続導体とセル（アノードまたはカソード）とにおける界面が損傷するのを抑制させるのに更に有利となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】固体酸化物形燃料電池を示す斜視図である。
【図２】固体酸化物形燃料電池の１つのセル付近を示す断面図である。
【図３】接続導体を示す平面図である。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ線に沿った接続導体の断面図である。
【図５】接続導体の作製過程を示す斜視図である。
【図６】実施形態２に係り、接続導体を示す平面図である。
【図７】図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿った接続導体の断面図である。
【図８】実施形態３に係り、導片を示す断面図である。
【図９】実施形態４に係り、導片を示す断面図である。
【図１０】実施形態５に係り、導片を示す断面図である。
【図１１】実施形態６に係り、導片を示す断面図である。
【図１２】実施形態７に係り、導片を示す断面図である。
【図１３】実施形態８に係り、導片を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（実施形態１）
以下、本発明の実施形態１について図１〜図５を参照して説明する。図１に示す燃料電池装置は平板型の固体酸化物形燃料電池であり、多数のセルを厚み方向に積層した平板型のセル積層体１と、セル積層体１を厚み方向つまり積層方向において挟む平板型の第１エンドプレート１１および第２エンドプレート１２と、セル積層体１、第１エンドプレート１１および第２エンドプレート１２を締結するボルトを備える締結具１３とを有する。第１エンドプレート１１は、燃料ガス入口１４、燃料オフガス出口１５と、空気であるカソードガスが供給されるカソードガス入口１６、空気オフガスであるカソードオフガスが排出されるカソードオフガス出口１７とをもつ。オフガスとは発電反応を経たガスを意味する。セル２は四角形をなし、Ｘ方向およびＹ方向の双方に延びる。
【００１４】
図２はセル積層体１を構成する一つのセル構造を示す。図２に示すように、セル構造は、固体酸化物形の電解質膜２１と電解質膜２１をこれの厚み方向に挟むアノード２２（燃料極）およびカソード２３（酸化剤極）を有する平板型のセル２と、セル２をこれの厚み方向に挟む位置に設けられたセパレータ３（材質：鉄−クロム系合金等の金属）と、セパレータ３とアノード２２との間に設けられた多孔質体４と、セパレータ３とカソード２３との間に設けられた導電材料で形成されたインターコネクタとも呼ばれる接続導体５とを備えている。セパレータ３は、燃料ガスを分配させる流路３ｘをもつ。
【００１５】
アノード２２を形成する材料としては、金属酸化物および安定化ジルコニア系が例示される。金属酸化物としては酸化ニッケルが例示できる。カソード２３を形成する材料としては、ＬａおよびＳｒを含有する酸化物セラミックスが挙げられる。かかるセラミックスとしてはＬＳＣＦ（Ｌａ０．６Ｓｒ０．４Ｃｏ０．２Ｆｅ０．８Ｏ３）が例示されるが、これに限定されるものではない。
【００１６】
図２に示すように、互いに対向するセパレータ３間の周縁には、ガスケット６０が介在しており、シールされている。セル構造は、厚み方向に貫通するように形成されたカソードガスマニホルド通路６１と、カソードガスマニホルド通路６１のカソードガスをカソード２３に向けて供給させるカソードガス連通孔６２と、発電反応に使用されたカソードオフガスをカソード２３から排出させるカソードオフガス連通孔６３と、厚み方向に貫通するように形成されたカソードオフガスマニホルド通路６４とをもつ。同様に、セル構造は、図示しないものの、厚み方向に貫通するように形成された燃料ガスマニホルド通路と、燃料ガスマニホルド通路の燃料ガスをアノード２２に向けて供給させる燃料ガス連通孔と、発電反応に使用された燃料オフガスであるアノードオフガスをアノード２２から排出させるアノードオフガス連通孔と、厚み方向に貫通するように形成されたアノードオフガスマニホルド通路とをもつ。多孔質体４は連続的な細孔をもつ導電材料で形成されており、集電性機能と、燃料ガスをアノード２２に分配させて供給させる機能を有する。
【００１７】
接続導体５は、セル使用温度域において導電性を有する導電材料で形成されている。導電材料としては鉄系合金、クロム系合金、ニッケル系合金が挙げられる。鉄系合金としては鉄−クロム合金、鉄−クロム−ニッケル合金、鉄−ニッケル合金が挙げられる。接続導体５は、セラミックスで形成されているセル２（特にカソード２３）よりも熱膨張係数が大きく、燃料電池の発電運転時において接続導体５はセル２よりも延びる。
【００１８】
図３は接続導体５の平面を示し、接続導体５の表面５ｓに対して垂直方向から透視した状態を示す。図４は図３のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面を示す。図３および図４に示すように、一枚の接続導体５は、互いに対向するようにＸ方向に延びる辺５ａと、互いに対向するようにＹ方向に延びる辺５ｂとを有する。一枚の接続導体５は、板状の導板部材５０と、導板部材５０に保持された断面板状をなす複数の導片５１からなる導片群５９を備えている。
【００１９】
接続導体５の表面５ｓに対して垂直方向から透視するとき（図３）、導片群５９を構成する複数の導片５１は、それぞれ、接続導体５の表面５ｓにおける中心域５ｃに向けてほぼ放射方向（矢印Ｒ方向）に沿って配列されている。導片群５９を構成する複数の導片５１は、それぞれ、中心域５ｃに向けてほぼ放射方向（矢印Ｒ方向）に沿って変形可能とされている。
【００２０】
図４および図５によれば、各導片５１は、板状の接続導体５の厚み方向に延びるように第１曲成部５２を介して曲成されて立起された立起部５３と、立起部５３の先端に第２曲成部５４を介して板状の接続導体５の面方向（表面５ｓの面方向）とほぼ平行に延びる受けフランジ部５５とを有する。図４に示すように、中心域５ｃの一方側（矢印Ａ１側）においては、導片５１の受けフランジ部５５の先端面５５ｅは中心域５ｃに向けて指向する。中心域５ｃの他方側（矢印Ａ２側）においては、導片５１の受けフランジ部５５の先端面５５ｅは中心域５ｃに向けて指向しており、中心域５ｃの一方側（矢印Ａ１側）における導片５１の受けフランジ部５５の指向方向と反対方向に指向する。図３に示すように、接続導体５の表面５ｓにおける中心域５ｃは、接続導体５の表面５ｓにおけるＸ方向における中心域とＹ方向の中心域とが交差する領域である。
【００２１】
図２に示すように、各導片５１の先端の受けフランジ部５５は、導電性接着剤５６を介してカソード２３の表面２３ｓに接着されており、導片５１の受けフランジ部５５は導電性接着剤５６を介してカソード２３と電気的に導通可能とされている。導電性接着剤５６としては、白金ペースト、銀パラジウム合金などが例示される。なお、導片５１がセル積層方向におけるバネ性を有するときには、導片５１の受けフランジ部５５をカソード２３の表面２３ｓに電気的に導通可能に圧着させることにしても良い。
【００２２】
導片５１の作製過程について説明を加える。図５に示すように、板状の接続導体５にスリット５００をコの字形状に形成する。スリット５００は板状の接続導体５の導板部材５０の厚み方向に貫通しており、互いに平行に沿って並走する平行なスリット５０１，５０１’と、スリット５０１，５０１’の端同士をつなぐ中間スリット５０２とをもつ。スリット５００で区画された片部５０８を、第１曲成部５２を介して曲成させて接続導体５の厚み方向（矢印Ｔ方向）に立起させ、板状の接続導体５の導板部材５０の厚み方向に延びるように立起された立起部５３と、立起部５３の先端に第２曲成部５４を介して曲成させて板状の接続導体５の面方向とほぼ平行に延びる受けフランジ部５５とを形成する。これにより開口５０９をもつ１個の導片５１が形成される。受けフランジ部５５は中間スリット５０２に基づく。スリット５０１，５０１’の長さに基づいて、立起部５３の長さが基本的には決定される。スリット５０１，５０１’の長さを調整すれば、立起部５３の長さが基本的には調整される。他の導片５１についても同様に形成する。このような導片５１の作製はプレス成形により簡単に実行できる。このような導片５１の一端部５１ｅが板状の接続導体５に支持されている片持ち構造となる。
【００２３】
実施形態１では、スリット５０１，５０１’がほぼ中心域５ｃに向いているが、詳細にはスリット５０１とスリット５０１’との中間の仮想線が中心域５ｃに向いている。但し、スリット５０１とスリット５０１’とは互いに平行である場合に限らず、中心域５ｃに近づくにつれてスリット５０１，５０１’が並走しつつ、スリット５０１，５０１’の間隔が狭くなったり、広くなったりしても良い。すなわちスリット５０１，５０１’で区画される片部５０８の形状が台形状となっていても良い。この場合、スリット５０１，５０１’の間の中間の仮想線が中心域５ｃに向いていることが好ましい。
【００２４】
ところで燃料電池装置の発電運転時において、セル２は高温（例えば４００〜１０００℃、５００〜８００℃）に維持される。このとき、セル２や接続導体５の熱膨張は面方向に発生する。ここで、セル２や接続導体５の表面５ｓにおける中心域５ｃを中心としてＸ方向およびＹ方向の双方に熱膨張すると考えることができる。すなわち、燃料電池や接続導体５の表面５ｓにおける中心域５ｃを中心としてほぼ放射方向（図３に示す矢印Ｒ方向）に熱膨張を吸収させることが好ましい。厚み方向の熱膨張は無視できる。
【００２５】
そこで本実施形態によれば、前述したように、接続導体５の表面５ｓに対して垂直方向から透視するとき（図３参照）、導片群５９を構成する複数の導片５１は、接続導体５の表面５ｓにおける中心域５ｃに向けてほぼ放射方向（矢印Ｒ方向）に配列されている。各導片５１は、接続導体５の表面５ｓにおける中心域５ｃに向けてほぼ放射方向（矢印Ｒ方向）に容易に変形可能とされている。
【００２６】
このような本実施形態によれば、接続導体５とセル２のカソード２３との間における熱膨張差による変形を吸収できる。従って、燃料電池装置が長期にわたり使用されるときであっても、接続導体５とセル２のカソード２３との間における熱膨張差が吸収される。かかる熱膨張差の吸収が得られるため、接続導体５の受けフランジ部５５とカソード２３との間における界面が損傷するのを抑制させるのに有利となる。各導片５１は、板状の接続導体５の厚み方向に延びるように立起された立起部５３と、立起部５３の先端に第２曲成部５４を介して板状の接続導体５の面方向とほぼ平行に延びる受けフランジ部５５とを有する。曲成部５２，５４は放射方向（矢印Ｒ方向）において可撓性を高める。このため、熱膨張差に起因して接続導体５とカソード２３とにおける界面が損傷するのを抑制させるのに更に有利となる。
【００２７】
なお図２から理解できるように、アノード２２と多孔質体４との界面、多孔質体４とセパレータ３との界面については、接合されていないため、滑りが期待できる。よって、アノード２２と多孔質体４との界面における熱膨張差を吸収できる。同様に、多孔質体４とセパレータ３との界面における熱膨張差を吸収できる。セル２の積層の締結加重により多孔質体４の厚み方向に圧縮されるため、アノード２２と多孔質体４との界面における接触抵抗、多孔質体４とセパレータ３との界面における接触抵抗も抑制できる。
【００２８】
（実施形態２）
図６および図７は実施形態２を示す。本実施形態は前記した実施形態１と基本的には同様の構成および作用効果を有する。図６は固体酸化物形燃料電池の平面視を示す。図７は図６のＶＩＩ−ＶＩＩに沿った断面を示す。図６に示すように、セル２は円形状の外輪郭２ｆをもち、平面視において円形状をなしている。燃料電池装置の発電運転時において、燃料電池は高温（例えば４００〜１０００℃）に維持される。セル２や接続導体５の熱膨張は基本的には面方向に発生する（厚み方向は無視できる）。このときセル２や接続導体５の表面５ｓにおける中心域５ｃを中心としてＸ方向およびＹ方向の双方に熱膨張すると考えることができる。従って、燃料電池や接続導体５の表面５ｓにおける中心域５ｃを中心としてほぼ放射方向（図６に示す矢印Ｒ方向）に熱膨張を吸収させることが好ましい。
【００２９】
この点本実施形態によれば、前述したように、接続導体５の表面５ｓに対して垂直方向から透視するとき、導片群５９を構成する複数の導片５１は、接続導体５の表面５ｓにおける中心域５ｃに向けてほぼ放射方向（図６に示す矢印Ｒ方向）に沿って配列されている。各導片５１は、接続導体５の表面５ｓにおける中心域５ｃに向けてほぼ放射方向（矢印Ｒ方向）に沿って容易に変形可能とされている。熱膨張差に起因して接続導体５の受けフランジ部５５とカソード２３との間における界面が損傷するのを抑制させるのに有利となる。
【００３０】
図７に示すように、各導片５１は、板状の接続導体５の厚み方向に延びるようにセル２に向けて立起された立起部５３と、立起部５３の先端に第２曲成部５４を介して板状の接続導体５の面方向とほぼ平行に延びる受けフランジ部５５とを有する。導体の第２曲成部５４は放射方向（図６に示す矢印Ｒ方向）において可撓性を高める。このため、熱膨張差に起因して接続導体５とカソード２３とにおける界面が損傷するのを抑制させるのに更に有利となる。
【００３１】
（実施形態３）
図８は実施形態３を示す。本実施形態は前記した実施形態１，２と基本的には同様の構成および作用効果を有する。図８に示すように、各導片５１は、板状の接続導体５の厚み方向に延びるように第１曲成部５２を介してカソード２３に向けて曲成されて立起された立起部５３と、立起部５３の先端に第２曲成部５４を介して曲成されて板状の接続導体５の面方向とほぼ平行に延びる受けフランジ部５５とを有する。平板状の接続導体５に対して第１曲成部５２を介して曲成させた角度θ１は、９５〜１６０°内の任意値とされている。立起部５３に対して第２曲成部５４を介して受けフランジ部５５を曲成させた角度θ２は、８５°内の任意値とされている。立起部５３は、接続導体５の表面５ｓ、カソード２３の表面２３ｓに対して傾斜している。図８に示すように、導片５１は、厚み方向の断面で、ほぼＺ形状とされている。このような導片５１は放射方向（矢印Ｒ方向）において可撓変位量を高めることができる。このため、熱膨張差に起因して接続導体５とカソード２３とにおける熱膨張差に起因する変形を吸収できる。接続導体５とカソード２３とにおける界面が損傷するのを抑制させるのに更に有利となる。カソード２３と受けフランジ部５５との間には、導電性接着剤５６が介在しており、強固に接着され導通性が確保されている。導片５１の立起部５３はセル２のカソード２３に向けて矢印Ｆ１方向の付勢力（接続導体５１の厚み方向の付勢力）を発揮するバネ性を示すため、バネ性により導片５１の受けフランジ部５５をカソード２３の表面２３ｓに圧着させることができる。このためカソード２３と受けフランジ部５５との間における導電性接着剤５６を廃止させることもできる。
【００３２】
（実施形態４）
図９は実施形態４を示す。本実施形態は前記した実施形態１，２と基本的には同様の構成および作用効果を有する。図９に示すように、各導片５１は、板状の接続導体５の厚み方向に延びるように第１曲成部５２を介して立起された立起部５３と、立起部５３の先端に第２曲成部５４を介して板状の接続導体５の面方向とほぼ平行に延びる受けフランジ部５５とを有する。平板状の接続導体５に対して第１曲成部５２を介して立起部５３をカソード２３に向けて曲成させ、更に、立起部５３に対して第２曲成部５４を介して受けフランジ部５５を曲成させている。このような導片５１は放射方向（矢印Ｒ方向）において可撓変位量を高めることができる。このため、熱膨張差に起因して接続導体５とカソード２３とにおける界面が損傷するのを抑制させるのに更に有利となる。導片５１は、厚み方向の断面で、ほぼＳ形状とされている。このような導片５１は放射方向（矢印Ｒ方向）において可撓変位量を高めることができる。このため、熱膨張差に起因して接続導体５とカソード２３とにおける界面が損傷するのを抑制させるのに更に有利となる。導片５１の立起部５３は矢印Ｆ１方向（接続導体５の厚み方向）におけるバネ性を示すため、バネ性により導片５１の受けフランジ部５５をカソード２３の表面２３ｓに圧着させることができる。このためカソード２３と受けフランジ部５５との間における導電性接着剤５６を廃止させることもできる。
【００３３】
（実施形態５）
図１０は実施形態５を示す。本実施形態は前記した実施形態１，２と基本的には同様の構成および作用効果を有する。図１０に示すように、各導片５１は、板状の接続導体５の厚み方向に延びるように第１曲成部５２を介してほぼ垂直方向に立起された立起部５３と、立起部５３の先端に第２曲成部５４を介して板状の接続導体５の面方向とほぼ平行に延びる受けフランジ部５５とを有する。受けフランジ部５５の先端面５５ｅは中心域５ｃとは反対側に指向している。但し、受けフランジ部５５の先端面５５ｅは中心域５ｃ側に指向していても良い。導片５１はプレス成形等により形成できる。このような導体は放射方向（矢印Ｒ方向）において可撓変位量を高めることができる。導片５１の立起部５３は蛇腹部５７をもち、矢印Ｆ１方向のバネ性を示すため、バネ性により導片５１の受けフランジ部５５をカソード２３の表面２３ｓに圧着させることができる。このためカソード２３と受けフランジ部５５との間における導電性接着剤５６を廃止させている。但し導電性接着剤５６をもちいても良い。
【００３４】
（実施形態６）
図１１は実施形態６を示す。本実施形態は前記した実施形態１，２と基本的には同様の構成および作用効果を有する。図１１に示すように、各導片５１の立起部５３はプレス成形等により蛇腹構造とされている。受けフランジ部５５の先端面５５ｅは中心域５ｃとは反対側に指向している。導片５１の立起部５３は、山谷が交互に繰り返される蛇腹構造をもち、バネ性を示すため、バネ性により導片５１の受けフランジ部５５をカソード２３の表面２３ｓに圧着させることができる。このためカソード２３と受けフランジ部５５との間における導電性接着剤５６を廃止させている。但し導電性接着剤５６をもちいても良い。
【００３５】
（実施形態７）
図１２は実施形態７を示す。本実施形態は前記した実施形態１，２と基本的には同様の構成および作用効果を有する。図１２に示すように、接続導体５は、板状をなす導板部材５０と、導板部材５０に溶接部などの結合部５８で結合された断面でほぼＺ形状の複数の導片５１とを備えている。スリットは形成されていない。
【００３６】
（実施形態８）
図１３は実施形態８を示す。本実施形態は前記した実施形態１，２と基本的には同様の構成および作用効果を有する。図１３に示すように、接続導体５は、導板部材５０と、導板部材５０のうちセル２側の表面に溶接部などの結合部５８で結合された断面でほぼＳ形状の複数の導片５１とを備えている。スリットは形成されていない。
【００３７】
（その他）
実施形態１によれば、アノード２２と多孔質体４との界面、多孔質体４とセパレータ３との界面については、接続導体５が設けられていないが、設けることにしても良い。燃料電池装置は固体酸化物形燃料電池に限定されず、高温領域や中温領域で発電する燃料電池に適用できる。場合によっては、固体高分子形燃料電池に適用を排除するものではない。本発明は上記し且つ図面に示した実施形態のみに限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施できる。
【００３８】
（付記項）
（ｉ）イオン伝導性をもつ電解質膜と電解質膜をこれの厚み方向に挟むアノードおよびカソードを有するセルと、（ｉｉ）セルをこれの厚み方向に挟む位置に設けられたセパレータと、（ｉｉｉ）アノード側のセパレータとアノードとの間、および／または、カソード側のセパレータとカソードとの間に設けられ、導電材料で形成された接続導体とを具備しており、（ｉｖ）接続導体は、セル使用温度域において導電性を有する導電材料で形成された断面板状をなす複数の導片からなる導片群を備えており、導片群を構成する複数の導片は、それぞれ、接続導体をこれの厚み方向に貫通するように形成されたスリットを介して接続導体の厚み方向において立起され且つセルのカソードまたはアノードに対面可能な立起部を備えている燃料電池装置。導電性を有する接続導体と導片の立起部とを一体的に形成でき、導片の強度が確保され易い。各導片にバネ性を持たせることもできる。
【符号の説明】
【００３９】
１はセル積層体、１１，１２はエンドプレート、１３は締結具、２はセル、２１は電解質膜、２２はアノード、２３はカソード、３はセパレータ、４は多孔質体、５は接続導体、５ｃは中心域、５００はスリット、５０は導板部材、５１は導片、５２，５４は曲成部、５６は導電性接着剤、５９は導片群を示す。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオン伝導性をもつ電解質膜と前記電解質膜をこれの厚み方向に挟むアノードおよびカソードを有するセルと、
前記セルをこれの厚み方向に挟む位置に設けられたセパレータと、
前記アノード側の前記セパレータと前記アノードとの間、および／または、前記カソード側の前記セパレータと前記カソードとの間に設けられ、導電材料で形成された接続導体とを具備しており、
前記接続導体は、セル使用温度域において導電性を有する導電材料で形成された複数の導片からなる導片群を備えており、
前記接続導体の表面に対して垂直方向から透視するとき、前記導片群を構成する複数の前記導片は、前記接続導体の表面における中心域に向けてほぼ放射方向に沿って配列されている平板型燃料電池装置。
【請求項２】
請求項１において、前記導片は、前記セルの厚み方向に沿った断面において導片の可撓性を高める曲成部を備えている平板型燃料電池装置。
【請求項３】
請求項１または２において、前記接続導体は、複数のスリットを有する導板部材と、前記導板部材に各前記スリットを介して前記導板部材の部位を前記導板部材から部分的に立起させて形成された複数の前記導片からなる前記導片群とを備えている平板型燃料電池装置。
【請求項４】
請求項１または２において、前記接続導体は、前記導板部材と、前記導板部材に結合された複数の前記導片からなる前記導片群とを備えている平板型燃料電池装置。
【請求項１】
イオン伝導性をもつ電解質膜と前記電解質膜をこれの厚み方向に挟むアノードおよびカソードを有するセルと、
前記セルをこれの厚み方向に挟む位置に設けられたセパレータと、
前記アノード側の前記セパレータと前記アノードとの間、および／または、前記カソード側の前記セパレータと前記カソードとの間に設けられ、導電材料で形成された接続導体とを具備しており、
前記接続導体は、セル使用温度域において導電性を有する導電材料で形成された複数の導片からなる導片群を備えており、
前記接続導体の表面に対して垂直方向から透視するとき、前記導片群を構成する複数の前記導片は、前記接続導体の表面における中心域に向けてほぼ放射方向に沿って配列されている平板型燃料電池装置。
【請求項２】
請求項１において、前記導片は、前記セルの厚み方向に沿った断面において導片の可撓性を高める曲成部を備えている平板型燃料電池装置。
【請求項３】
請求項１または２において、前記接続導体は、複数のスリットを有する導板部材と、前記導板部材に各前記スリットを介して前記導板部材の部位を前記導板部材から部分的に立起させて形成された複数の前記導片からなる前記導片群とを備えている平板型燃料電池装置。
【請求項４】
請求項１または２において、前記接続導体は、前記導板部材と、前記導板部材に結合された複数の前記導片からなる前記導片群とを備えている平板型燃料電池装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１３−４４６６（Ｐ２０１３−４４６６Ａ）
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１３７４４１（Ｐ２０１１−１３７４４１）
【出願日】平成２３年６月２１日（２０１１．６．２１）
【出願人】（０００００００１１）アイシン精機株式会社 (5,421)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月２１日（２０１１．６．２１）
【出願人】（０００００００１１）アイシン精機株式会社 (5,421)
【Ｆターム（参考）】
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