燃料電池スタック
【課題】簡単な構成で、熱に起因するセパレータの歪みを可及的に抑制することができ、しかも発電性能、熱効率及び耐久性の向上を図ることを可能にする。
【解決手段】燃料電池スタック１２は、燃料電池１０を備える。燃料電池１０を構成するセパレータ３０は、電解質・電極接合体２６を挟持し、燃料ガス通路３８及び酸化剤ガス通路２８が設けられる挟持部３２と、燃料ガス供給通路６８、燃料ガス戻し通路７０及び酸化剤ガス供給通路７４が形成される橋架部３４と、燃料ガス供給連通孔４８、燃料ガス導出連通孔５０及び酸化剤ガス供給連通孔５２が形成される反応ガス供給部３６とを備え、前記橋架部３４は、前記反応ガス供給部３６と一体に前記挟持部３２の外周全周を周回している。
【解決手段】燃料電池スタック１２は、燃料電池１０を備える。燃料電池１０を構成するセパレータ３０は、電解質・電極接合体２６を挟持し、燃料ガス通路３８及び酸化剤ガス通路２８が設けられる挟持部３２と、燃料ガス供給通路６８、燃料ガス戻し通路７０及び酸化剤ガス供給通路７４が形成される橋架部３４と、燃料ガス供給連通孔４８、燃料ガス導出連通孔５０及び酸化剤ガス供給連通孔５２が形成される反応ガス供給部３６とを備え、前記橋架部３４は、前記反応ガス供給部３６と一体に前記挟持部３２の外周全周を周回している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電解質をアノード電極とカソード電極とで挟んで構成される電解質・電極接合体と、セパレータとが積層される燃料電池を設け、複数の前記燃料電池が積層される燃料電池スタックに関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、固体電解質形燃料電池（ＳＯＦＣ）は、電解質に酸化物イオン導電体、例えば、安定化ジルコニアを用いており、この電解質の両側にアノード電極及びカソード電極を配設した電解質・電極接合体（ＭＥＡ）を、セパレータ（バイポーラ板）によって挟持している。この燃料電池は、通常、電解質・電極接合体とセパレータとが所定数だけ積層された燃料電池スタックとして使用されている。
【０００３】
上記の燃料電池では、電解質・電極接合体を構成するアノード電極及びカソード電極に、それぞれ燃料ガス（例えば、水素ガス）及び酸化剤ガス（例えば、空気）を供給するために、セパレータの面方向に沿って燃料ガス通路及び酸化剤ガス通路が形成されている。
【０００４】
例えば、特許文献１に開示されている平板積層型の燃料電池は、図１７に示すように、発電セルに積層されるセパレータ１を備えている。セパレータ１は、発電セル及び各集電体が積層される中央部分のインターコネクト部２と、このインターコネクト部２の周方向に延設されて、該インターコネクト部２の対向縁部を２カ所で支持する一対のアーム部３ａ、３ｂとを備えている。各アーム部３ａ、３ｂは、インターコネクト部２との間に僅かな隙間を持って細長帯状に形成され、これにより、積層方向に変位可能となる可撓性を持たせている。
【０００５】
インターコネクト部２は、発電セルに対して酸化剤ガス及び燃料ガスを供給する機能を有し、内部に酸化剤ガス（空気）が流通する酸化剤ガス通路４と、燃料ガスが流通する燃料ガス通路５とが形成されている。
【０００６】
各アーム部３ａ、３ｂの端部には、板厚方向に貫通する酸化剤ガス孔６と燃料ガス孔７とが設けられている。酸化剤ガス孔６は、一方のアーム部３ａを通して酸化剤ガス通路４に連通するとともに、燃料ガス孔７は、他方のアーム部３ｂを通して燃料ガス通路５に連通している。
【０００７】
酸化剤ガス孔６及び燃料ガス孔７から酸化剤ガス通路４及び燃料ガス通路５を通して、インターコネクト部２の中央に設けられたガス通路末端のガス吐出口４ａ、５ａより各発電セルの各電極面の中央部に、酸化剤ガス及び燃料ガスが吐出されるように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００８−２５１２３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、上記の特許文献１では、各アーム部３ａ、３ｂは、挟持部であるインターコネクト部２の外周に沿って略９０度の角度範囲にだけ設けられている。このため、インターコネクト部２とマニホールド部である酸化剤ガス孔６及び燃料ガス孔７とには、それぞれ所望の荷重を独立して付与することができないという問題がある。
【００１０】
しかも、酸化剤ガス孔６及び燃料ガス孔７は、インターコネクト部２の対角位置（直径方向）に互いに離間している。従って、各アーム部３ａ、３ｂに熱による伸びが発生した際、酸化剤ガス孔６及び燃料ガス孔７の位置が固定されているため、インターコネクト部２に前記伸びが影響し易く、セパレータ１に歪み等が惹起されるという問題がある。
【００１１】
本発明はこの種の問題を解決するものであり、簡単な構成で、熱に起因するセパレータの歪みを可及的に抑制することができ、しかも発電性能、熱効率及び耐久性の向上を図ることが可能な燃料電池スタックを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、電解質をアノード電極とカソード電極とで挟んで構成される電解質・電極接合体と、セパレータとが積層される燃料電池を設け、複数の前記燃料電池が積層される燃料電池スタックに関するものである。
【００１３】
この燃料電池スタックでは、セパレータは、電解質・電極接合体を挟持するとともに、アノード電極の電極面に沿って燃料ガスを供給する燃料ガス通路、及びカソード電極の電極面に沿って酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス通路が個別に設けられる挟持部と、前記挟持部に連結され、前記燃料ガスを前記燃料ガス通路に供給するための燃料ガス供給通路、前記燃料ガス通路を流通した前記燃料ガスを戻すための燃料ガス戻し通路、及び前記酸化剤ガスを前記酸化剤ガス通路に供給するための酸化剤ガス供給通路が形成される橋架部と、前記橋架部に連結され、前記燃料ガスを前記燃料ガス供給通路に供給するための燃料ガス供給連通孔、前記燃料ガス戻し通路を流通した前記燃料ガスを導出するための燃料ガス導出連通孔、及び前記酸化剤ガスを前記酸化剤ガス供給通路に供給するための酸化剤ガス供給連通孔が、それぞれ積層方向に形成される反応ガス供給部とを備え、前記橋架部は、前記反応ガス供給部と一体に前記挟持部の外周全周を周回している。
【００１４】
また、この燃料電池スタックでは、挟持部には、燃料ガス通路と燃料ガス供給通路とを連通させる燃料ガス供給孔が少なくとも１つ以上設けられることが好ましい。燃料ガス供給孔の数は、電解質・電極接合体の面積に応じて設定可能であるため、前記電解質・電極接合体の電極面内における燃料ガス濃度を均等化して燃料枯渇を抑制することが可能になる。
【００１５】
さらに、この燃料電池スタックでは、挟持部には、酸化剤ガス通路と酸化剤ガス供給通路とを連通させる酸化剤ガス供給孔が少なくとも１つ以上設けられることが好ましい。酸化剤ガス供給孔の数は、電解質・電極接合体の面積に応じて設定されるため、前記電解質・電極接合体の電極面内における酸化剤ガス濃度が均等化されて空気枯渇を抑制することができる。
【００１６】
さらにまた、この燃料電池スタックでは、挟持部には、燃料ガス通路と燃料ガス戻し通路とを連通させる燃料ガス戻し孔が少なくとも１つ以上設けられるが好ましい。燃料ガス通路から燃料ガス戻し通路に燃料ガスを円滑且つ確実に戻すことが可能になり、電解質・電極接合体の電極面内における燃料ガス濃度の均等化を図ることができる。
【００１７】
また、この燃料電池スタックでは、挟持部には、燃料ガス通路と燃料ガス戻し通路とを連通させる燃料ガス戻し孔が少なくとも１つ以上設けられるとともに、前記燃料ガス戻し孔は、燃料ガス供給孔よりも前記挟持部の周縁側に配置されることが好ましい。燃料ガス供給孔からアノード電極に供給された燃料ガスは、前記アノード電極の中央側から外周側に流通した後、燃料ガス戻し孔に円滑に導入されるからである。
【００１８】
さらに、この燃料電池スタックでは、挟持部の外周と橋架部及び反応ガス供給部の内周との間に空間部が形成されるとともに、前記空間部は、酸化剤ガス通路を流通した酸化剤ガスを排出するための酸化剤ガス排出連通孔を構成することが好ましい。
【００１９】
このため、橋架部内のマニホールドである燃料ガス供給通路及び酸化剤ガス供給通路の伝熱面積を確保することができ、反応後の高温ガス（反応後の酸化剤ガス）が前記橋架部に強制的に吹き付けられて熱交換がなされる。従って、燃料ガス供給通路及び酸化剤ガス供給通路を流通する燃料ガス及び酸化剤ガスは、高温ガスにより良好に加熱され、熱自立（外部から熱を加えることなく自ら発生する熱のみで燃料電池の動作温度を維持すること）が促進され、熱効率の向上が図られる。
【００２０】
さらにまた、この燃料電池スタックでは、セパレータは、挟持部と橋架部とを連結する第１連結部と、前記橋架部と反応ガス供給部とを連結する第２連結部とを備え、前記第１連結部と前記第２連結部とは、前記挟持部を挟んで互いに対向する位置に設定されることが好ましい。これにより、橋架部を有効に長尺化させることができ、挟持部と反応ガス供給部との荷重切り（互いの荷重による影響がない状態）が確実に遂行される。
【００２１】
また、この燃料電池スタックでは、燃料ガス供給通路の少なくとも一部には、燃料ガスを改質するための改質触媒が配設されることが好ましい。このため、燃料ガス供給通路内で燃料ガスの改質反応が行われ、燃料電池及び複数の前記燃料電池が積層される燃料電池スタック全体のコンパクト化が容易に図られる。しかも、熱損失が低減されて熱自立の促進が可能になる。
【００２２】
さらに、この燃料電池スタックでは、反応ガス供給部は、燃料ガス供給連通孔と燃料ガス導出連通孔との間に、酸化剤ガス供給連通孔が設けられることが好ましい。従って、反応ガス供給部の構成が、簡素化及びコンパクト化される。
【００２３】
さらにまた、この燃料電池スタックでは、燃料ガス供給連通孔、酸化剤ガス供給連通孔及び燃料ガス導出連通孔は、挟持部の外形形状に沿って配列されることが好ましい。これにより、燃料電池全体の小型化が容易に図られる。
【００２４】
また、この燃料電池スタックでは、反応ガス供給部は、燃料ガス供給連通孔と酸化剤ガス供給連通孔との間に、燃料ガス導出連通孔が設けられることが好ましい。このため、供給ガスである燃料ガス及び酸化剤ガスは、燃料ガス通路を流通して燃料ガス導出連通孔を移動する高温の燃料ガスにより加熱される。従って、熱自立が促進され、熱効率の向上が図られる。
【００２５】
さらに、この燃料電池スタックでは、燃料ガス供給連通孔、燃料ガス導出連通孔及び酸化剤ガス供給連通孔は、挟持部の外形形状に交差する方向に沿って配列されることが好ましい。これにより、反応ガス供給部の構成が、簡素化及びコンパクト化される。
【００２６】
さらにまた、この燃料電池スタックでは、挟持部は、円形状乃至長円形状を有するとともに、橋架部は、反応ガス供給部と一体に円形リング状乃至長円形リング状を有することが好ましい。このため、橋架部の長尺化が容易に遂行されて荷重切りが可能になるとともに、熱による影響（例えば、熱応力の集中）を抑制することができる。
【００２７】
また、この燃料電池スタックでは、橋架部は、反応ガス供給部の一端に連結される第１辺部と、前記反応ガス供給部の他端に連結される第２辺部とを有し、セパレータは、前記第１辺部に燃料ガス供給通路が形成され且つ前記第２辺部に燃料ガス戻し通路が形成される第１セパレータと、前記第１辺部に前記燃料ガス戻し通路が形成され且つ前記第２辺部に前記燃料ガス供給通路が形成される第２セパレータとを備えることが好ましい。従って、燃料電池スタック全体が均温化され易くなり、耐久性が良好に向上する。
【００２８】
さらに、この燃料電池スタックでは、１以上の第１セパレータと１以上の第２セパレータとが、交互に積層されることが好ましい。これにより、第１セパレータ及び第２セパレータの積層数や積層状態を調整することによって、燃料電池スタック全体を一層確実に均温化することができる。
【００２９】
さらにまた、この燃料電池スタックでは、燃料電池が固体酸化物形燃料電池であることが好ましい。高温型燃料電池に適用することにより、特に懸念される熱応力による挟持部や電解質・電極接合体の熱歪等を良好に抑制することが可能になる。
【００３０】
また、この燃料電池スタックでは、燃料電池が平板積層型固体酸化物形燃料電池であることが好ましい。このため、特に、平板型ＳＯＦＣ（固体酸化物形燃料電池）のような高温型燃料電池に好適に適用することが可能になる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、各マニホールドである燃料ガス供給連通孔、燃料ガス導出連通孔及び酸化剤ガス供給連通孔が、単一の反応ガス供給部に集中して設けられている。従って、ガスシールのために高荷重が必要な各マニホールドは、互いに分散されることがなく、熱に起因する膨張や収縮によってセパレータに歪みが発生することを可及的に抑制することができる。
【００３２】
しかも、歪みによるセパレータと電解質・電極接合体との密着不良が抑制され、発電性能の向上が図られる。さらに、歪みによる電解質・電極接合体の損傷が抑制されるため、前記電解質・電極接合体の耐久性が良好に向上する。
【００３３】
さらに、反応ガスマニホールドである反応ガス供給部には、燃料ガス供給連通孔、燃料ガス導出連通孔及び酸化剤ガス供給連通孔が設けられるとともに、橋架部には、燃料ガス供給通路、燃料ガス戻し通路及び酸化剤ガス供給通路が形成されている。これにより、供給ガスである燃料ガス及び酸化剤ガスは、高温の燃料ガスによって加熱され易く、熱自立が促進されて熱効率の向上が図られる。
【００３４】
さらにまた、橋架部は、反応ガス供給部と一体に挟持部の外周全周を周回している。これにより、供給ガスである燃料ガス及び酸化剤ガスは、挟持部の外周に排出される反応後の高温排ガス（酸化剤ガス）により良好に加熱される。このため、熱自立が促進され、熱効率の向上が図られるとともに、橋架部全体を有効に長尺化させることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る燃料電池スタックの概略斜視説明図である。
【図２】前記燃料電池スタックの一部分解斜視説明図である。
【図３】前記燃料電池スタックを構成する燃料電池の分解斜視説明図である。
【図４】前記燃料電池のガス流れ状態を示す一部分解斜視説明図である。
【図５】前記燃料電池の、図３中、Ｖ−Ｖ線断面説明図である。
【図６】前記燃料電池のセパレータを構成する第１プレートの平面説明図である。
【図７】前記セパレータを構成する第２プレートの一方の平面説明図である。
【図８】前記第２プレートの他方の平面説明図である。
【図９】前記セパレータを構成する第３プレートの平面説明図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態に係る燃料電池スタックを構成するセパレータの平面説明図である。
【図１１】本発明の第３の実施形態に係る燃料電池スタックの一部分解斜視説明図である。
【図１２】前記燃料電池スタックを構成する燃料電池の分解斜視図である。
【図１３】前記燃料電池を構成するセパレータの一方の平面説明図である。
【図１４】前記セパレータの他方の平面説明図である。
【図１５】前記セパレータの別の構成を示す平面説明図である。
【図１６】本発明の第４の実施形態に係る燃料電池スタックの側面図である。
【図１７】特許文献１に開示されている燃料電池の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
図１及び図２に示すように、本発明の第１の実施形態に係る燃料電池スタック１２を構成する燃料電池１０は、固体酸化物形燃料電池であり、矢印Ａ方向に複数積層されて前記燃料電池スタック１２を構成する。燃料電池１０は、後述するように、平板積層型固体酸化物形燃料電池である。燃料電池スタック１２は、定置用の他、車載用等の種々の用途に用いられている。
【００３７】
図３〜図５に示すように、燃料電池１０は、例えば、安定化ジルコニア等の酸化物イオン導電体で構成される電解質（電解質板）２０の両面に、カソード電極２２及びアノード電極２４が設けられた電解質・電極接合体（ＭＥＡ）２６を備える。電解質・電極接合体２６は、長円形状（又は楕円形状）に形成されるとともに、カソード電極２２の外形寸法は、電解質２０及びアノード電極２４の外形寸法よりも小径に設定される。
【００３８】
電解質・電極接合体２６には、カソード電極２２に接して長円形状（又は楕円形状）のカソード集電体２２ａが配設される。カソード集電体２２ａは、例えば、発泡金属により構成され、内部空間により酸化剤ガス通路２８が形成される。
【００３９】
燃料電池１０は、一組のセパレータ３０間に単一の電解質・電極接合体２６を挟んで構成される。実際上、セパレータ３０と電解質・電極接合体２６とは、交互に積層される。
【００４０】
セパレータ３０は、電解質・電極接合体２６を挟持する挟持部３２と、第１連結部３３を介して前記挟持部３２に連結される幅狭な橋架部３４と、前記橋架部３４に第２連結部３５を介して一体に連結される反応ガス供給部３６とを備える。第１連結部３３と第２連結部３５とは、挟持部３２を挟んで互いに対向する位置に設定される。
【００４１】
橋架部３４は、反応ガス供給部３６と一体に挟持部３２の外周全周を周回する。橋架部３４と反応ガス供給部３６とは、全体として挟持部３２と同様に、長円形状（又は楕円形状）に形成される。
【００４２】
挟持部３２と電解質・電極接合体２６のカソード電極２２との間には、カソード集電体２２ａを介装して酸化剤ガス通路２８が形成されるとともに、前記電解質・電極接合体２６のアノード電極２４とセパレータ３０との間には、燃料ガス通路３８が形成される。橋架部３４には、反応ガス供給部３６と直交する方向に突出して位置決め部３９が設けられる。
【００４３】
セパレータ３０は、例えば、３枚のプレートである第１プレート４０、第２プレート４２及び第３プレート４４を備え、前記第１プレート４０、前記第２プレート４２及び前記第３プレート４４は、例えば、ステンレス合金等の板金で構成され、ろう付け、拡散接合やレーザ溶接等により互いに接合される。なお、セパレータ３０は、４枚以上のプレートを接合して構成してもよい。
【００４４】
図３及び図６に示すように、第１プレート４０は、反応ガス供給部３６を構成する長方形状又は長円形状の第１反応ガス供給部材４６を備える。この第１反応ガス供給部材４６には、積層方向（矢印Ａ方向）に沿って燃料ガスを供給するための燃料ガス供給連通孔４８、燃料ガス通路３８を流通した前記燃料ガスを導出するための燃料ガス導出連通孔５０、及び酸化剤ガスを供給するための酸化剤ガス供給連通孔５２が形成される。
【００４５】
反応ガス供給部３６は、燃料ガス供給連通孔４８と燃料ガス導出連通孔５０との間に、酸化剤ガス供給連通孔５２が設けられるとともに、前記燃料ガス供給連通孔４８、前記酸化剤ガス供給連通孔５２及び前記燃料ガス導出連通孔５０は、挟持部３２の外形形状に沿って配列される。
【００４６】
第１反応ガス供給部材４６には、第２連結部３５ａを介して橋架部３４を構成する幅狭な第１橋架部材５４が連結されるとともに、前記第１橋架部材５４には、第１連結部３３ａを介して比較的大径な第１挟持部材５６が一体に設けられる。
【００４７】
第１挟持部材５６は、挟持部３２を構成し、電解質・電極接合体２６の直径よりも大径な長円形状に設定される。第１挟持部材５６には、燃料ガス通路３８を形成するために複数の突起部５７が形成されるとともに、燃料ガスを供給するための燃料ガス供給孔５８が、例えば、前記第１挟持部材５６の長円の各中心に対応して、少なくとも２つ形成される。第１挟持部材５６の外周縁部には、燃料ガス通路３８を流通した燃料ガスを戻すための複数の燃料ガス戻し孔６０が、電解質・電極接合体２６の外形形状の外周を周回する長円形状（又は楕円形状）の仮想線上に形成される。
【００４８】
図７に示すように、第２プレート４２は、反応ガス供給部３６を構成する長方形状又は長円形状の第２反応ガス供給部材６２を備える。第２反応ガス供給部材６２には、燃料ガス供給連通孔４８、酸化剤ガス供給連通孔５２及び燃料ガス導出連通孔５０が設けられる。第２反応ガス供給部材６２には、第２連結部３５ｂを介して幅狭な第２橋架部材６４が連結されるとともに、前記第２橋架部材６４には、第１連結部３３ｂを介して比較的大径な第２挟持部材６６が一体に設けられる。
【００４９】
第２橋架部材６４の表面側（第１プレート４０との接合面側）には、第１及び第２連結部３３ｂ、３５ｂにより仕切られる各円弧状部分に燃料ガス供給通路６８と燃料ガス戻し通路７０とが設けられる。具体的には、橋架部３４の一方の辺部３４ａ側に燃料ガス供給通路６８が形成されるとともに、前記橋架部３４の他方の辺部３４ｂ側に燃料ガス戻し通路７０が形成される。
【００５０】
燃料ガス供給通路６８は、一端が燃料ガス供給連通孔４８に連通する一方、他端が第１連結部３３ｂを通って第２挟持部材６６内に延在し、前記第２挟持部材６６の中央部で長円状の燃料ガス室６８ａを形成する。この燃料ガス室６８ａには、必要に応じて燃料ガスを改質するための改質触媒（例えば、発泡ニッケルと触媒）７２が配設される。
【００５１】
燃料ガス戻し通路７０は、一端が燃料ガス導出連通孔５０に連通する一方、他端が第１連結部３３ｂを通って第２挟持部材６６内に延在する。この他端は、第１挟持部材５６の燃料ガス戻し孔６０の位置に対応しており、第２挟持部材６６の外周縁部に沿って長円形状（又は楕円形状）に形成される。
【００５２】
図８に示すように、第２橋架部材６４の裏面側（第３プレート４４との接合面側）には、酸化剤ガス供給連通孔５２に連通する酸化剤ガス供給通路７４が設けられる。この酸化剤ガス供給通路７４は、第１連結部３３ｂを通って第２挟持部材６６内に延在し、前記第２挟持部材６６の中央部で長円状の終端部７４ａを形成する。
【００５３】
図９に示すように、第３プレート４４は、反応ガス供給部３６を構成する長方形状又は長円形状の第３反応ガス供給部材７６を備える。第３反応ガス供給部材７６には、燃料ガス供給連通孔４８、酸化剤ガス供給連通孔５２及び燃料ガス導出連通孔５０が設けられる。第３反応ガス供給部材７６には、第２連結部３５ｃを介して幅狭な第２橋架部材７８が連結されるとともに、前記第２橋架部材７８には、第１連結部３３ｃを介して比較的大径な第３挟持部材８０が一体に設けられる。
【００５４】
第３挟持部材８０には、酸化剤ガスを供給するための酸化剤ガス供給孔８２が、例えば、前記第３挟持部材８０の長円の各中心に対応して、少なくとも２つ形成される。酸化剤ガス供給孔８２は、第２挟持部材６６の終端部７４ａに対応する位置に設けられる。
【００５５】
図３及び図５に示すように、挟持部３２には、前記挟持部３２と電解質・電極接合体２６のアノード電極２４側との間に形成される空間８４を封止する封止部材８６が設けられる。封止部材８６は、略リング形状を有し、第１挟持部材５６に複数の燃料ガス戻し孔６０を周回して固定されるフランジ部８６ａと、各電解質・電極接合体２６の電解質２０の外周縁部を、カソード電極２２の外方を周回して押圧する押圧部８６ｂとを一体に設ける。
【００５６】
封止部材８６は、先ず、押圧部８６ｂが電解質２０の外周縁部にガラスシール（図示せず）を介装して接合された後、フランジ部８６ａが第１挟持部材５６にレーザ溶接される。
【００５７】
図３に示すように、燃料電池１０では、挟持部３２の外周と橋架部３４及び反応ガス供給部３６の内周との間に、略リング状の空間部が形成される。この空間部は、酸化剤ガス通路２８を流通した酸化剤ガスを排出するための酸化剤ガス排出連通孔８８を構成する。
【００５８】
図１及び図２に示すように、燃料電池スタック１２は、複数の燃料電池１０の積層方向一端（下端）にエンドプレート９０を配置する。このエンドプレート９０は、燃料電池１０の外形形状と相似形状で且つ大きな寸法に設定される。エンドプレート９０には、燃料ガス供給連通孔４８、燃料ガス導出連通孔５０及び酸化剤ガス供給連通孔５２にそれぞれ連通する燃料ガス供給配管９２、燃料ガス導出配管９４及び酸化剤ガス供給配管９６が設けられる。
【００５９】
エンドプレート９０には、挟持部３２に積層方向に締め付け荷重を付与する第１荷重付与機構９８が設けられる。第１荷重付与機構９８は、最上位に配置される燃料電池１０を構成する反応ガス供給部３６上に配置される押圧部材１００を備える。エンドプレート９０上には、複数のボルト１０４が押圧部材１００に挿入されて前記エンドプレート９０にねじ込まれることにより、挟持部３２に所望の締め付け荷重が付与される。各挟持部３２間には、例えば、シール部材（セラミック）１０２が介装される。エンドプレート９０には、位置決めピン１０６が立設されており、この位置決めピン１０６が各セパレータ３０の位置決め部３９に係合する。
【００６０】
最上位に配置される燃料電池１０を構成する挟持部３２上には、第２荷重付与機構として、例えば、錘部材１０８が載置される。矢印Ａ方向に積層された反応ガス供給部３６には、積層方向に挟持部３２よりも大きな締付荷重が付与される。
【００６１】
このように構成される燃料電池スタック１２の動作について、以下に説明する。
【００６２】
図１及び図２に示すように、エンドプレート９０に設けられた燃料ガス供給配管９２から燃料ガス供給連通孔４８に燃料ガス（例えば、水素含有ガス）が供給されるとともに、酸化剤ガス供給配管９６から酸化剤ガス供給連通孔５２に酸化剤ガスである酸素含有ガス（以下、空気ともいう）が供給される。
【００６３】
図４及び図５に示すように、燃料ガスは、燃料電池スタック１２の燃料ガス供給連通孔４８に沿って積層方向（矢印Ａ方向）に移動しながら、各燃料電池１０に設けられる燃料ガス供給通路６８に沿ってセパレータ３０の面方向に移動する。
【００６４】
燃料ガスは、挟持部３２内に形成された燃料ガス室６８ａに導入され、この燃料ガス室６８ａに設けられた改質触媒７２により改質される。改質された燃料ガスは、水素リッチガスとして第１挟持部材５６に形成された一対の燃料ガス供給孔５８を通って燃料ガス通路３８に導入される。
【００６５】
一対の燃料ガス供給孔５８は、電解質・電極接合体２６のアノード電極２４の略中心位置に設定されている。このため、燃料ガスは、一対の燃料ガス供給孔５８からアノード電極２４の略中心に供給された後、燃料ガス通路３８に沿って前記アノード電極２４の外周部に向かって移動する。
【００６６】
燃料ガス通路３８を流通した燃料ガスは、電解質・電極接合体２６の外周外方に形成された複数の燃料ガス戻し孔６０に移動する。従って、燃料ガスは、燃料ガス戻し孔６０を通って燃料ガス戻し通路７０に供給され、前記燃料ガス戻し通路７０を通って燃料ガス導出連通孔５０に導出される。
【００６７】
一方、空気は、燃料電池スタック１２の酸化剤ガス供給連通孔５２に沿って積層方向（矢印Ａ方向）に移動しながら、各燃料電池１０に設けられる酸化剤ガス供給通路７４に沿ってセパレータ３０の面方向に移動する。
【００６８】
空気は、酸化剤ガス供給通路７４の終端部７４ａに流通した後、第３挟持部材８０に形成された一対の酸化剤ガス供給孔８２を通って酸化剤ガス通路２８に導入される。一対の酸化剤ガス供給孔８２は、電解質・電極接合体２６のカソード電極２２の略中心位置に設定されている。このため、空気は、酸化剤ガス供給孔８２からカソード電極２２の略中心に供給された後、酸化剤ガス通路２８に沿って前記カソード電極２２の外周部に向かって移動する。
【００６９】
従って、電解質・電極接合体２６では、アノード電極２４の電極面の中心側から周端部側に向かって燃料ガスが供給されるとともに、カソード電極２２の電極面の中心側から周端部側に向かって空気が供給される。その際、酸化物イオンが電解質２０を通ってアノード電極２４に移動し、化学反応により発電が行われる。
【００７０】
この場合、第１の実施形態では、各マニホールドである燃料ガス供給連通孔４８、燃料ガス導出連通孔５０及び酸化剤ガス供給連通孔５２が、単一の反応ガス供給部３６に集中して設けられている。従って、ガスシールのために高荷重が必要な各マニホールド（燃料ガス供給連通孔４８、燃料ガス導出連通孔５０及び酸化剤ガス供給連通孔５２）は、互いに分散されることがない。これにより、熱に起因する膨張や収縮によって、セパレータ３０に歪みが発生することを可及的に抑制することができるという効果が得られる。
【００７１】
しかも、歪みによるセパレータ３０と電解質・電極接合体２６との密着不良が抑制され、発電性能の向上が図られる。さらに、歪みによる電解質・電極接合体２６の損傷が抑制されるため、前記電解質・電極接合体２６の耐久性が良好に向上する。
【００７２】
さらにまた、反応ガスマニホールドである反応ガス供給部３６には、燃料ガス供給連通孔４８、燃料ガス導出連通孔５０及び酸化剤ガス供給連通孔５２が設けられるとともに、橋架部３４には、燃料ガス供給通路６８、燃料ガス戻し通路７０及び酸化剤ガス供給通路７４が形成されている。これにより、供給ガスである燃料ガス及び酸化剤ガスは、高温の燃料ガスによって加熱され易く、熱自立（外部から熱を加えることなく自ら発生する熱のみで燃料電池の動作温度を維持すること）が促進されて熱効率の向上が図られる。
【００７３】
また、第１の実施形態では、橋架部３４は、反応ガス供給部３６と一体に挟持部３２の外周全周を周回している。これにより、供給ガスである燃料ガス及び酸化剤ガスは、挟持部３２の外周に排出される反応後の高温排ガス（酸化剤ガス）により加熱される。このため、熱自立が促進され、熱効率の向上が図られるとともに、橋架部３４全体を有効に長尺化させることができるいう効果が得られる。
【００７４】
さらに、挟持部３２には、燃料ガス通路３８と燃料ガス供給通路６８とを連通させる複数、例えば、２つの燃料ガス供給孔５８が設けられている。燃料ガス供給孔５８の数は、電解質・電極接合体２６の面積に応じて設定可能であるため、前記電解質・電極接合体２６の電極面内における燃料ガス濃度を均等化して燃料枯渇を抑制することが可能になる。
【００７５】
さらにまた、挟持部３２には、酸化剤ガス通路２８と酸化剤ガス供給通路７４とを連通させる複数、例えば、２つの酸化剤ガス供給孔８２が設けられている。酸化剤ガス供給孔８２の数は、電解質・電極接合体２６の面積に応じて設定されるため、前記電解質・電極接合体２６の電極面内における酸化剤ガス濃度が均等化されて空気枯渇を抑制することができる。
【００７６】
また、挟持部３２には、燃料ガス通路３８と燃料ガス戻し通路７０とを連通させる複数の燃料ガス戻し孔６０が設けられている。燃料ガス通路３８から燃料ガス戻し通路７０に燃料ガスを円滑且つ確実に戻すことが可能になり、電解質・電極接合体２６の電極面内における燃料ガス濃度の均等化を図ることができる。
【００７７】
さらに、挟持部３２には、燃料ガス通路３８と燃料ガス戻し通路７０とを連通させる複数の燃料ガス戻し孔６０が設けられるとともに、前記燃料ガス戻し孔６０は、燃料ガス供給孔５８よりも前記挟持部３２の周縁側に配置されている。燃料ガス供給孔５８からアノード電極２４に供給された燃料ガスは、前記アノード電極２４の略中央側から外周側に流通した後、燃料ガス戻し孔６０に円滑に導入されるからである。
【００７８】
さらにまた、燃料電池１０では、挟持部３２の外周と橋架部３４及び反応ガス供給部３６の内周との間に、略リング状の空間部が形成される。この空間部は、酸化剤ガス通路２８を流通した酸化剤ガスを排出するための酸化剤ガス排出連通孔８８を構成している。
【００７９】
このため、橋架部３４内のマニホールドである燃料ガス供給通路６８及び酸化剤ガス供給通路７４の伝熱面積を確保することができ、反応後の高温ガス（反応後の酸化剤ガス）が前記橋架部３４に強制的に吹き付けられて熱交換がなされる。従って、燃料ガス供給通路６８及び酸化剤ガス供給通路７４を流通する燃料ガス及び酸化剤ガスは、高温ガスにより良好に加熱され、熱自立（外部から熱を加えることなく自ら発生する熱のみで燃料電池の動作温度を維持すること）が促進され、熱効率の向上が図られる。
【００８０】
また、セパレータ３０は、挟持部３２と橋架部３４とを連結する第１連結部３３と、前記橋架部３４と反応ガス供給部３６とを連結する第２連結部３５とを備えている。そして、第１連結部３３と第２連結部３５とは、挟持部３２を挟んで互いに対向する位置に設定されている。これにより、橋架部３４を有効に長尺化させることができ、挟持部３２と反応ガス供給部３６との荷重切り（互いの荷重による影響がない状態）が確実に遂行される。
【００８１】
さらに、図７に示すように、燃料ガス供給通路６８の端部は、第２挟持部材６６の中央部で長円状の燃料ガス室６８ａを形成するとともに、前記燃料ガス室６８ａには、燃料ガスを改質するための改質触媒７２が配設されている。このため、燃料ガス室６８ａ内で燃料ガスの改質反応が行われ、燃料電池１０及び複数の前記燃料電池１０が積層される燃料電池スタック１２全体のコンパクト化が容易に図られる。しかも、熱損失が低減されて熱自立の促進が可能になるという効果が得られる。
【００８２】
さらにまた、反応ガス供給部３６は、燃料ガス供給連通孔４８と燃料ガス導出連通孔５０との間に、酸化剤ガス供給連通孔５２が設けられている。従って、反応ガス供給部３６の構成が、簡素化及びコンパクト化される。その際、燃料ガス供給連通孔４８、酸化剤ガス供給連通孔５２及び燃料ガス導出連通孔５０は、挟持部３２の外形形状に沿って配列されている。これにより、燃料電池１０全体の小型化が容易に図られる。
【００８３】
また、挟持部３２は、円形状乃至長円形状を有するとともに、橋架部３４は、反応ガス供給部３６と一体に円形リング状乃至長円形リング状を有している。このため、橋架部３４の長尺化が容易に遂行されて荷重切りが可能になるとともに、熱による影響（例えば、熱応力の集中）を抑制することができる。
【００８４】
さらに、燃料電池１０は、平板積層型固体酸化物形燃料電池である。従って、特に、平板型ＳＯＦＣ（固体酸化物形燃料電池）のような高温型燃料電池に好適に適用することが可能になる。
【００８５】
図１０は、本発明の第２の実施形態に係る燃料電池スタックを構成するセパレータ１１０の平面説明図である。なお、第１の実施形態に係る燃料電池スタック１２と同一の構成要素には同一の参照符号を付して、その詳細な説明は省略する。また、以下に説明する第３以降の実施形態においても同様に、その詳細な説明は省略する。
【００８６】
セパレータ１１０は、挟持部１１２、橋架部１１４及び反応ガス供給部３６を備える。挟持部１１２は、円形状を有する一方、電解質・電極接合体（図示せず）は、同様に円形状に形成される。
【００８７】
橋架部１１４は、反応ガス供給部３６と一体に挟持部１１２の外周全周を周回する。橋架部１１４と反応ガス供給部３６とは、全体として挟持部１１２と同様に、円形状に形成される。燃料ガス供給孔５８及び酸化剤ガス供給孔８２は、挟持部１１２の中心に対応して１つずつ設けられる。
【００８８】
このように構成される第２の実施形態では、上記の第１の実施形態と同様の効果が得られる。なお、以下に説明する第３以降の実施形態では、第１の実施形態と同様に長円形状（又は楕円形状）に構成しているが、第２の実施形態と同様に円形状に構成してもよい。
【００８９】
図１１は、本発明の第３の実施形態に係る燃料電池スタック１２０の一部分解斜視説明図である。
【００９０】
燃料電池スタック１２０は、複数の燃料電池１２１を矢印Ａ方向に積層するとともに、前記燃料電池１２１は、一組のセパレータ１２２間に１個の電解質・電極接合体２６を挟んで構成される。
【００９１】
セパレータ１２２は、第１セパレータ１２２ａと第２セパレータ１２２ｂとを選択的に使用し、１以上の前記第１セパレータ１２２ａと１以上の前記第２セパレータ１２２ｂとが、交互に積層される。例えば、第１セパレータ１２２ａと第２セパレータ１２２ｂとを１枚ずつ交互に配設し、前記第１セパレータ１２２ａと前記第２セパレータ１２２ｂとにより電解質・電極接合体２６を挟んで燃料電池スタック１２０を構成することができる。
【００９２】
また、複数枚の第１セパレータ１２２ａを積層して前記第１セパレータ１２２ａ間に電解質・電極接合体２６を挟む一方、複数枚の第２セパレータ１２２ｂを積層して前記第２セパレータ１２２ｂ間に前記電解質・電極接合体２６を挟むとともに、複数枚の前記第１セパレータ１２２ａと複数枚の前記第２セパレータ１２２ｂとを積層して燃料電池スタック１２０を構成してもよい。
【００９３】
第１セパレータ１２２ａは、図１２〜図１４に示すように、１個の電解質・電極接合体２６を挟持する挟持部３２と、一端が前記挟持部３２に連結される幅狭な橋架部３４と、前記橋架部３４の他端が一体に連結される反応ガス供給部１２４とを備える。
【００９４】
反応ガス供給部１２４には、燃料ガス供給連通孔４８、燃料ガス導出連通孔５０及び酸化剤ガス供給連通孔５２が、セパレータ１２２の外方に向かって、順次、形成される。反応ガス供給部１２４は、燃料ガス供給連通孔４８と酸化剤ガス供給連通孔５２との間に、燃料ガス導出連通孔５０が設けられるとともに、前記燃料ガス供給連通孔４８、前記燃料ガス導出連通孔５０及び前記酸化剤ガス供給連通孔５２は、挟持部３２の外形形状に交差する方向に沿って配列される。
【００９５】
図１２に示すように、燃料ガス供給連通孔４８に一端が連通する燃料ガス供給通路６８は、橋架部３４の一方の辺部３４ａ内を延在して第１連結部３３から挟持部３２内で終端し、２つの燃料ガス供給孔５８に連通する。燃料ガス導出連通孔５０に一端が連通する燃料ガス戻し通路７０は、橋架部３４の他方の辺部３４ｂ内を延在して第１連結部３３から挟持部３２内で終端し、複数の燃料ガス戻し孔６０に連通する。
【００９６】
図１４に示すように、酸化剤ガス供給連通孔５２に一端が連通する酸化剤ガス供給通路７４は、橋架部３４の両方の辺部３４ａ、３４ｂ内を延在して第１連結部３３から挟持部３２内で終端し、２つの酸化剤ガス供給孔８２に連通する。
【００９７】
図１５に示すように、セパレータ１２２ｂでは、燃料ガス供給連通孔４８に一端が連通する燃料ガス供給通路６８は、橋架部３４の他方の辺部３４ｂ内を延在して第１連結部３３から挟持部３２内で終端し、２つの燃料ガス供給孔５８に連通する。燃料ガス導出連通孔５０に一端が連通する燃料ガス戻し通路７０は、橋架部３４の一方の辺部３４ａ内を延在して第１連結部３３か挟持部３２内で終端し、複数の燃料ガス戻し孔６０に連通する。
【００９８】
このように構成される第３の実施形態では、反応ガス供給部１２４は、燃料ガス供給連通孔４８と酸化剤ガス供給連通孔５２との間に、燃料ガス導出連通孔５０が設けられている。このため、供給ガスである燃料ガス及び酸化剤ガスは、燃料ガス通路３８を流通して燃料ガス導出連通孔５０を移動する高温の燃料ガスにより加熱される。従って、熱自立が促進され、熱効率の向上が図られるという効果が得られる。
【００９９】
さらに、燃料ガス供給連通孔４８、燃料ガス導出連通孔５０及び酸化剤ガス供給連通孔５２は、挟持部３２の外形形状に交差する方向に沿って配列されている。これにより、反応ガス供給部１２４の構成が、容易に簡素化及びコンパクト化される。
【０１００】
しかも、第３の実施形態では、セパレータ１２２として、第１セパレータ１２２ａと第２セパレータ１２２ｂとが選択的に使用されている。第１セパレータ１２２ａは、高温の燃料ガスが流通する燃料ガス戻し通路７０を、橋架部３４の他方の辺部３４ｂに形成する一方、第２セパレータ１２２ｂは、高温の燃料ガスが流通する前記燃料ガス戻し通路７０を、前記橋架部３４の一方の辺部３４ａに形成している。
【０１０１】
このため、第１セパレータ１２２ａでは、橋架部３４の他方の辺部３４ｂ側が高温になり易く、第２セパレータ１２２ｂでは、前記橋架部３４の一方の辺部３４ａ側が高温になり易い。従って、燃料電池スタック１２０は、１以上の第１セパレータ１２２ａと１以上の第２セパレータ１２２ｂとが、交互に積層されることにより、前記燃料電池スタック１２０全体を一層確実に均温化することができるという効果が得られる。
【０１０２】
図１６は、本発明の第４の実施形態に係る燃料電池スタック１３０の側面図である。
【０１０３】
燃料電池スタック１３０は、複数の燃料電池１０を矢印Ａ方向に積層するとともに、挟持部３２に積層方向に荷重を付与する第２荷重付与機構１３２を備える。第２荷重付与機構１３２は、第１の実施形態の錘部材１０８に代えて採用される。
【０１０４】
エンドプレート９０には、複数のボルト１３４及びナット１３６を介して固定プレート部材１３８が固定される。最上位の燃料電池１０上には、挟持部３２と同形状を有する押圧板１４０が配置され、前記押圧板１４０には、例えば、２個の第１受け部材１４２が装着される。第１受け部材１４２は、ピン１４４を介して押圧板１４０に位置決め支持される。
【０１０５】
第１受け部材１４２には、スプリング１４６の一端が当接する一方、前記スプリング１４６の他端は、第２受け部材１４８に当接する。第２受け部材１４８には、押圧ボルト１５０の先端が当接するとともに、前記押圧ボルト１５０は、固定プレート部材１３８に位置調整可能に固定される。
【０１０６】
このように構成される第４の実施形態では、第１荷重付与機構９８を構成する複数のボルト１０４が、押圧部材１００に挿入されてエンドプレート９０にねじ込まれることにより、挟持部３２に所望の締め付け荷重が付与される。一方、第２荷重付与機構１３２を構成する押圧ボルト１５０が、固定プレート部材１３８にねじ込まれることにより、スプリング１４６の弾性力を介して挟持部３２及び電解質・電極接合体２６に所望の締め付け荷重が付与される。
【０１０７】
なお、挟持部３２には、錘部材１０８や第２荷重付与機構１３２に代えて、例えば、熱により膨張する部材（アルミナ繊維とバーミュキュライトとの混合材等）を第２荷重付与機構として使用することができる。
【符号の説明】
【０１０８】
１０、１２１…燃料電池 １２、１２０、１３０…燃料電池スック
２０…電解質 ２２…カソード電極
２４…アノード電極 ２６…電解質・電極接合体
２８…酸化剤ガス通路
３０、１１０、１２２、１２２ａ、１２２ｂ…セパレータ
３２、１１２…挟持部 ３３、３５…連結部
３４、１１４…橋架部 ３６、１２４…反応ガス供給部
３８…燃料ガス通路 ４０、４２、４４…プレート
４６、６２、７６…反応ガス供給部材 ４８…燃料ガス供給連通孔
５０…燃料ガス導出連通孔 ５２…酸化剤ガス供給連通孔
５４、６４、７８…橋架部材 ５６、６６、８０…挟持部材
５８…燃料ガス供給孔 ６０…燃料ガス戻し孔
６８…燃料ガス供給通路 ７０…燃料ガス戻し通路
７２…改質触媒 ７４…酸化剤ガス供給通路
８２…酸化剤ガス供給孔 ８４…空間
８６…封止部材 ８８…酸化剤ガス排出連通孔
９０…エンドプレート ９８、１３２…荷重付与機構
１０８…錘部材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電解質をアノード電極とカソード電極とで挟んで構成される電解質・電極接合体と、セパレータとが積層される燃料電池を設け、複数の前記燃料電池が積層される燃料電池スタックに関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、固体電解質形燃料電池（ＳＯＦＣ）は、電解質に酸化物イオン導電体、例えば、安定化ジルコニアを用いており、この電解質の両側にアノード電極及びカソード電極を配設した電解質・電極接合体（ＭＥＡ）を、セパレータ（バイポーラ板）によって挟持している。この燃料電池は、通常、電解質・電極接合体とセパレータとが所定数だけ積層された燃料電池スタックとして使用されている。
【０００３】
上記の燃料電池では、電解質・電極接合体を構成するアノード電極及びカソード電極に、それぞれ燃料ガス（例えば、水素ガス）及び酸化剤ガス（例えば、空気）を供給するために、セパレータの面方向に沿って燃料ガス通路及び酸化剤ガス通路が形成されている。
【０００４】
例えば、特許文献１に開示されている平板積層型の燃料電池は、図１７に示すように、発電セルに積層されるセパレータ１を備えている。セパレータ１は、発電セル及び各集電体が積層される中央部分のインターコネクト部２と、このインターコネクト部２の周方向に延設されて、該インターコネクト部２の対向縁部を２カ所で支持する一対のアーム部３ａ、３ｂとを備えている。各アーム部３ａ、３ｂは、インターコネクト部２との間に僅かな隙間を持って細長帯状に形成され、これにより、積層方向に変位可能となる可撓性を持たせている。
【０００５】
インターコネクト部２は、発電セルに対して酸化剤ガス及び燃料ガスを供給する機能を有し、内部に酸化剤ガス（空気）が流通する酸化剤ガス通路４と、燃料ガスが流通する燃料ガス通路５とが形成されている。
【０００６】
各アーム部３ａ、３ｂの端部には、板厚方向に貫通する酸化剤ガス孔６と燃料ガス孔７とが設けられている。酸化剤ガス孔６は、一方のアーム部３ａを通して酸化剤ガス通路４に連通するとともに、燃料ガス孔７は、他方のアーム部３ｂを通して燃料ガス通路５に連通している。
【０００７】
酸化剤ガス孔６及び燃料ガス孔７から酸化剤ガス通路４及び燃料ガス通路５を通して、インターコネクト部２の中央に設けられたガス通路末端のガス吐出口４ａ、５ａより各発電セルの各電極面の中央部に、酸化剤ガス及び燃料ガスが吐出されるように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００８−２５１２３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、上記の特許文献１では、各アーム部３ａ、３ｂは、挟持部であるインターコネクト部２の外周に沿って略９０度の角度範囲にだけ設けられている。このため、インターコネクト部２とマニホールド部である酸化剤ガス孔６及び燃料ガス孔７とには、それぞれ所望の荷重を独立して付与することができないという問題がある。
【００１０】
しかも、酸化剤ガス孔６及び燃料ガス孔７は、インターコネクト部２の対角位置（直径方向）に互いに離間している。従って、各アーム部３ａ、３ｂに熱による伸びが発生した際、酸化剤ガス孔６及び燃料ガス孔７の位置が固定されているため、インターコネクト部２に前記伸びが影響し易く、セパレータ１に歪み等が惹起されるという問題がある。
【００１１】
本発明はこの種の問題を解決するものであり、簡単な構成で、熱に起因するセパレータの歪みを可及的に抑制することができ、しかも発電性能、熱効率及び耐久性の向上を図ることが可能な燃料電池スタックを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、電解質をアノード電極とカソード電極とで挟んで構成される電解質・電極接合体と、セパレータとが積層される燃料電池を設け、複数の前記燃料電池が積層される燃料電池スタックに関するものである。
【００１３】
この燃料電池スタックでは、セパレータは、電解質・電極接合体を挟持するとともに、アノード電極の電極面に沿って燃料ガスを供給する燃料ガス通路、及びカソード電極の電極面に沿って酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス通路が個別に設けられる挟持部と、前記挟持部に連結され、前記燃料ガスを前記燃料ガス通路に供給するための燃料ガス供給通路、前記燃料ガス通路を流通した前記燃料ガスを戻すための燃料ガス戻し通路、及び前記酸化剤ガスを前記酸化剤ガス通路に供給するための酸化剤ガス供給通路が形成される橋架部と、前記橋架部に連結され、前記燃料ガスを前記燃料ガス供給通路に供給するための燃料ガス供給連通孔、前記燃料ガス戻し通路を流通した前記燃料ガスを導出するための燃料ガス導出連通孔、及び前記酸化剤ガスを前記酸化剤ガス供給通路に供給するための酸化剤ガス供給連通孔が、それぞれ積層方向に形成される反応ガス供給部とを備え、前記橋架部は、前記反応ガス供給部と一体に前記挟持部の外周全周を周回している。
【００１４】
また、この燃料電池スタックでは、挟持部には、燃料ガス通路と燃料ガス供給通路とを連通させる燃料ガス供給孔が少なくとも１つ以上設けられることが好ましい。燃料ガス供給孔の数は、電解質・電極接合体の面積に応じて設定可能であるため、前記電解質・電極接合体の電極面内における燃料ガス濃度を均等化して燃料枯渇を抑制することが可能になる。
【００１５】
さらに、この燃料電池スタックでは、挟持部には、酸化剤ガス通路と酸化剤ガス供給通路とを連通させる酸化剤ガス供給孔が少なくとも１つ以上設けられることが好ましい。酸化剤ガス供給孔の数は、電解質・電極接合体の面積に応じて設定されるため、前記電解質・電極接合体の電極面内における酸化剤ガス濃度が均等化されて空気枯渇を抑制することができる。
【００１６】
さらにまた、この燃料電池スタックでは、挟持部には、燃料ガス通路と燃料ガス戻し通路とを連通させる燃料ガス戻し孔が少なくとも１つ以上設けられるが好ましい。燃料ガス通路から燃料ガス戻し通路に燃料ガスを円滑且つ確実に戻すことが可能になり、電解質・電極接合体の電極面内における燃料ガス濃度の均等化を図ることができる。
【００１７】
また、この燃料電池スタックでは、挟持部には、燃料ガス通路と燃料ガス戻し通路とを連通させる燃料ガス戻し孔が少なくとも１つ以上設けられるとともに、前記燃料ガス戻し孔は、燃料ガス供給孔よりも前記挟持部の周縁側に配置されることが好ましい。燃料ガス供給孔からアノード電極に供給された燃料ガスは、前記アノード電極の中央側から外周側に流通した後、燃料ガス戻し孔に円滑に導入されるからである。
【００１８】
さらに、この燃料電池スタックでは、挟持部の外周と橋架部及び反応ガス供給部の内周との間に空間部が形成されるとともに、前記空間部は、酸化剤ガス通路を流通した酸化剤ガスを排出するための酸化剤ガス排出連通孔を構成することが好ましい。
【００１９】
このため、橋架部内のマニホールドである燃料ガス供給通路及び酸化剤ガス供給通路の伝熱面積を確保することができ、反応後の高温ガス（反応後の酸化剤ガス）が前記橋架部に強制的に吹き付けられて熱交換がなされる。従って、燃料ガス供給通路及び酸化剤ガス供給通路を流通する燃料ガス及び酸化剤ガスは、高温ガスにより良好に加熱され、熱自立（外部から熱を加えることなく自ら発生する熱のみで燃料電池の動作温度を維持すること）が促進され、熱効率の向上が図られる。
【００２０】
さらにまた、この燃料電池スタックでは、セパレータは、挟持部と橋架部とを連結する第１連結部と、前記橋架部と反応ガス供給部とを連結する第２連結部とを備え、前記第１連結部と前記第２連結部とは、前記挟持部を挟んで互いに対向する位置に設定されることが好ましい。これにより、橋架部を有効に長尺化させることができ、挟持部と反応ガス供給部との荷重切り（互いの荷重による影響がない状態）が確実に遂行される。
【００２１】
また、この燃料電池スタックでは、燃料ガス供給通路の少なくとも一部には、燃料ガスを改質するための改質触媒が配設されることが好ましい。このため、燃料ガス供給通路内で燃料ガスの改質反応が行われ、燃料電池及び複数の前記燃料電池が積層される燃料電池スタック全体のコンパクト化が容易に図られる。しかも、熱損失が低減されて熱自立の促進が可能になる。
【００２２】
さらに、この燃料電池スタックでは、反応ガス供給部は、燃料ガス供給連通孔と燃料ガス導出連通孔との間に、酸化剤ガス供給連通孔が設けられることが好ましい。従って、反応ガス供給部の構成が、簡素化及びコンパクト化される。
【００２３】
さらにまた、この燃料電池スタックでは、燃料ガス供給連通孔、酸化剤ガス供給連通孔及び燃料ガス導出連通孔は、挟持部の外形形状に沿って配列されることが好ましい。これにより、燃料電池全体の小型化が容易に図られる。
【００２４】
また、この燃料電池スタックでは、反応ガス供給部は、燃料ガス供給連通孔と酸化剤ガス供給連通孔との間に、燃料ガス導出連通孔が設けられることが好ましい。このため、供給ガスである燃料ガス及び酸化剤ガスは、燃料ガス通路を流通して燃料ガス導出連通孔を移動する高温の燃料ガスにより加熱される。従って、熱自立が促進され、熱効率の向上が図られる。
【００２５】
さらに、この燃料電池スタックでは、燃料ガス供給連通孔、燃料ガス導出連通孔及び酸化剤ガス供給連通孔は、挟持部の外形形状に交差する方向に沿って配列されることが好ましい。これにより、反応ガス供給部の構成が、簡素化及びコンパクト化される。
【００２６】
さらにまた、この燃料電池スタックでは、挟持部は、円形状乃至長円形状を有するとともに、橋架部は、反応ガス供給部と一体に円形リング状乃至長円形リング状を有することが好ましい。このため、橋架部の長尺化が容易に遂行されて荷重切りが可能になるとともに、熱による影響（例えば、熱応力の集中）を抑制することができる。
【００２７】
また、この燃料電池スタックでは、橋架部は、反応ガス供給部の一端に連結される第１辺部と、前記反応ガス供給部の他端に連結される第２辺部とを有し、セパレータは、前記第１辺部に燃料ガス供給通路が形成され且つ前記第２辺部に燃料ガス戻し通路が形成される第１セパレータと、前記第１辺部に前記燃料ガス戻し通路が形成され且つ前記第２辺部に前記燃料ガス供給通路が形成される第２セパレータとを備えることが好ましい。従って、燃料電池スタック全体が均温化され易くなり、耐久性が良好に向上する。
【００２８】
さらに、この燃料電池スタックでは、１以上の第１セパレータと１以上の第２セパレータとが、交互に積層されることが好ましい。これにより、第１セパレータ及び第２セパレータの積層数や積層状態を調整することによって、燃料電池スタック全体を一層確実に均温化することができる。
【００２９】
さらにまた、この燃料電池スタックでは、燃料電池が固体酸化物形燃料電池であることが好ましい。高温型燃料電池に適用することにより、特に懸念される熱応力による挟持部や電解質・電極接合体の熱歪等を良好に抑制することが可能になる。
【００３０】
また、この燃料電池スタックでは、燃料電池が平板積層型固体酸化物形燃料電池であることが好ましい。このため、特に、平板型ＳＯＦＣ（固体酸化物形燃料電池）のような高温型燃料電池に好適に適用することが可能になる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、各マニホールドである燃料ガス供給連通孔、燃料ガス導出連通孔及び酸化剤ガス供給連通孔が、単一の反応ガス供給部に集中して設けられている。従って、ガスシールのために高荷重が必要な各マニホールドは、互いに分散されることがなく、熱に起因する膨張や収縮によってセパレータに歪みが発生することを可及的に抑制することができる。
【００３２】
しかも、歪みによるセパレータと電解質・電極接合体との密着不良が抑制され、発電性能の向上が図られる。さらに、歪みによる電解質・電極接合体の損傷が抑制されるため、前記電解質・電極接合体の耐久性が良好に向上する。
【００３３】
さらに、反応ガスマニホールドである反応ガス供給部には、燃料ガス供給連通孔、燃料ガス導出連通孔及び酸化剤ガス供給連通孔が設けられるとともに、橋架部には、燃料ガス供給通路、燃料ガス戻し通路及び酸化剤ガス供給通路が形成されている。これにより、供給ガスである燃料ガス及び酸化剤ガスは、高温の燃料ガスによって加熱され易く、熱自立が促進されて熱効率の向上が図られる。
【００３４】
さらにまた、橋架部は、反応ガス供給部と一体に挟持部の外周全周を周回している。これにより、供給ガスである燃料ガス及び酸化剤ガスは、挟持部の外周に排出される反応後の高温排ガス（酸化剤ガス）により良好に加熱される。このため、熱自立が促進され、熱効率の向上が図られるとともに、橋架部全体を有効に長尺化させることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る燃料電池スタックの概略斜視説明図である。
【図２】前記燃料電池スタックの一部分解斜視説明図である。
【図３】前記燃料電池スタックを構成する燃料電池の分解斜視説明図である。
【図４】前記燃料電池のガス流れ状態を示す一部分解斜視説明図である。
【図５】前記燃料電池の、図３中、Ｖ−Ｖ線断面説明図である。
【図６】前記燃料電池のセパレータを構成する第１プレートの平面説明図である。
【図７】前記セパレータを構成する第２プレートの一方の平面説明図である。
【図８】前記第２プレートの他方の平面説明図である。
【図９】前記セパレータを構成する第３プレートの平面説明図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態に係る燃料電池スタックを構成するセパレータの平面説明図である。
【図１１】本発明の第３の実施形態に係る燃料電池スタックの一部分解斜視説明図である。
【図１２】前記燃料電池スタックを構成する燃料電池の分解斜視図である。
【図１３】前記燃料電池を構成するセパレータの一方の平面説明図である。
【図１４】前記セパレータの他方の平面説明図である。
【図１５】前記セパレータの別の構成を示す平面説明図である。
【図１６】本発明の第４の実施形態に係る燃料電池スタックの側面図である。
【図１７】特許文献１に開示されている燃料電池の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
図１及び図２に示すように、本発明の第１の実施形態に係る燃料電池スタック１２を構成する燃料電池１０は、固体酸化物形燃料電池であり、矢印Ａ方向に複数積層されて前記燃料電池スタック１２を構成する。燃料電池１０は、後述するように、平板積層型固体酸化物形燃料電池である。燃料電池スタック１２は、定置用の他、車載用等の種々の用途に用いられている。
【００３７】
図３〜図５に示すように、燃料電池１０は、例えば、安定化ジルコニア等の酸化物イオン導電体で構成される電解質（電解質板）２０の両面に、カソード電極２２及びアノード電極２４が設けられた電解質・電極接合体（ＭＥＡ）２６を備える。電解質・電極接合体２６は、長円形状（又は楕円形状）に形成されるとともに、カソード電極２２の外形寸法は、電解質２０及びアノード電極２４の外形寸法よりも小径に設定される。
【００３８】
電解質・電極接合体２６には、カソード電極２２に接して長円形状（又は楕円形状）のカソード集電体２２ａが配設される。カソード集電体２２ａは、例えば、発泡金属により構成され、内部空間により酸化剤ガス通路２８が形成される。
【００３９】
燃料電池１０は、一組のセパレータ３０間に単一の電解質・電極接合体２６を挟んで構成される。実際上、セパレータ３０と電解質・電極接合体２６とは、交互に積層される。
【００４０】
セパレータ３０は、電解質・電極接合体２６を挟持する挟持部３２と、第１連結部３３を介して前記挟持部３２に連結される幅狭な橋架部３４と、前記橋架部３４に第２連結部３５を介して一体に連結される反応ガス供給部３６とを備える。第１連結部３３と第２連結部３５とは、挟持部３２を挟んで互いに対向する位置に設定される。
【００４１】
橋架部３４は、反応ガス供給部３６と一体に挟持部３２の外周全周を周回する。橋架部３４と反応ガス供給部３６とは、全体として挟持部３２と同様に、長円形状（又は楕円形状）に形成される。
【００４２】
挟持部３２と電解質・電極接合体２６のカソード電極２２との間には、カソード集電体２２ａを介装して酸化剤ガス通路２８が形成されるとともに、前記電解質・電極接合体２６のアノード電極２４とセパレータ３０との間には、燃料ガス通路３８が形成される。橋架部３４には、反応ガス供給部３６と直交する方向に突出して位置決め部３９が設けられる。
【００４３】
セパレータ３０は、例えば、３枚のプレートである第１プレート４０、第２プレート４２及び第３プレート４４を備え、前記第１プレート４０、前記第２プレート４２及び前記第３プレート４４は、例えば、ステンレス合金等の板金で構成され、ろう付け、拡散接合やレーザ溶接等により互いに接合される。なお、セパレータ３０は、４枚以上のプレートを接合して構成してもよい。
【００４４】
図３及び図６に示すように、第１プレート４０は、反応ガス供給部３６を構成する長方形状又は長円形状の第１反応ガス供給部材４６を備える。この第１反応ガス供給部材４６には、積層方向（矢印Ａ方向）に沿って燃料ガスを供給するための燃料ガス供給連通孔４８、燃料ガス通路３８を流通した前記燃料ガスを導出するための燃料ガス導出連通孔５０、及び酸化剤ガスを供給するための酸化剤ガス供給連通孔５２が形成される。
【００４５】
反応ガス供給部３６は、燃料ガス供給連通孔４８と燃料ガス導出連通孔５０との間に、酸化剤ガス供給連通孔５２が設けられるとともに、前記燃料ガス供給連通孔４８、前記酸化剤ガス供給連通孔５２及び前記燃料ガス導出連通孔５０は、挟持部３２の外形形状に沿って配列される。
【００４６】
第１反応ガス供給部材４６には、第２連結部３５ａを介して橋架部３４を構成する幅狭な第１橋架部材５４が連結されるとともに、前記第１橋架部材５４には、第１連結部３３ａを介して比較的大径な第１挟持部材５６が一体に設けられる。
【００４７】
第１挟持部材５６は、挟持部３２を構成し、電解質・電極接合体２６の直径よりも大径な長円形状に設定される。第１挟持部材５６には、燃料ガス通路３８を形成するために複数の突起部５７が形成されるとともに、燃料ガスを供給するための燃料ガス供給孔５８が、例えば、前記第１挟持部材５６の長円の各中心に対応して、少なくとも２つ形成される。第１挟持部材５６の外周縁部には、燃料ガス通路３８を流通した燃料ガスを戻すための複数の燃料ガス戻し孔６０が、電解質・電極接合体２６の外形形状の外周を周回する長円形状（又は楕円形状）の仮想線上に形成される。
【００４８】
図７に示すように、第２プレート４２は、反応ガス供給部３６を構成する長方形状又は長円形状の第２反応ガス供給部材６２を備える。第２反応ガス供給部材６２には、燃料ガス供給連通孔４８、酸化剤ガス供給連通孔５２及び燃料ガス導出連通孔５０が設けられる。第２反応ガス供給部材６２には、第２連結部３５ｂを介して幅狭な第２橋架部材６４が連結されるとともに、前記第２橋架部材６４には、第１連結部３３ｂを介して比較的大径な第２挟持部材６６が一体に設けられる。
【００４９】
第２橋架部材６４の表面側（第１プレート４０との接合面側）には、第１及び第２連結部３３ｂ、３５ｂにより仕切られる各円弧状部分に燃料ガス供給通路６８と燃料ガス戻し通路７０とが設けられる。具体的には、橋架部３４の一方の辺部３４ａ側に燃料ガス供給通路６８が形成されるとともに、前記橋架部３４の他方の辺部３４ｂ側に燃料ガス戻し通路７０が形成される。
【００５０】
燃料ガス供給通路６８は、一端が燃料ガス供給連通孔４８に連通する一方、他端が第１連結部３３ｂを通って第２挟持部材６６内に延在し、前記第２挟持部材６６の中央部で長円状の燃料ガス室６８ａを形成する。この燃料ガス室６８ａには、必要に応じて燃料ガスを改質するための改質触媒（例えば、発泡ニッケルと触媒）７２が配設される。
【００５１】
燃料ガス戻し通路７０は、一端が燃料ガス導出連通孔５０に連通する一方、他端が第１連結部３３ｂを通って第２挟持部材６６内に延在する。この他端は、第１挟持部材５６の燃料ガス戻し孔６０の位置に対応しており、第２挟持部材６６の外周縁部に沿って長円形状（又は楕円形状）に形成される。
【００５２】
図８に示すように、第２橋架部材６４の裏面側（第３プレート４４との接合面側）には、酸化剤ガス供給連通孔５２に連通する酸化剤ガス供給通路７４が設けられる。この酸化剤ガス供給通路７４は、第１連結部３３ｂを通って第２挟持部材６６内に延在し、前記第２挟持部材６６の中央部で長円状の終端部７４ａを形成する。
【００５３】
図９に示すように、第３プレート４４は、反応ガス供給部３６を構成する長方形状又は長円形状の第３反応ガス供給部材７６を備える。第３反応ガス供給部材７６には、燃料ガス供給連通孔４８、酸化剤ガス供給連通孔５２及び燃料ガス導出連通孔５０が設けられる。第３反応ガス供給部材７６には、第２連結部３５ｃを介して幅狭な第２橋架部材７８が連結されるとともに、前記第２橋架部材７８には、第１連結部３３ｃを介して比較的大径な第３挟持部材８０が一体に設けられる。
【００５４】
第３挟持部材８０には、酸化剤ガスを供給するための酸化剤ガス供給孔８２が、例えば、前記第３挟持部材８０の長円の各中心に対応して、少なくとも２つ形成される。酸化剤ガス供給孔８２は、第２挟持部材６６の終端部７４ａに対応する位置に設けられる。
【００５５】
図３及び図５に示すように、挟持部３２には、前記挟持部３２と電解質・電極接合体２６のアノード電極２４側との間に形成される空間８４を封止する封止部材８６が設けられる。封止部材８６は、略リング形状を有し、第１挟持部材５６に複数の燃料ガス戻し孔６０を周回して固定されるフランジ部８６ａと、各電解質・電極接合体２６の電解質２０の外周縁部を、カソード電極２２の外方を周回して押圧する押圧部８６ｂとを一体に設ける。
【００５６】
封止部材８６は、先ず、押圧部８６ｂが電解質２０の外周縁部にガラスシール（図示せず）を介装して接合された後、フランジ部８６ａが第１挟持部材５６にレーザ溶接される。
【００５７】
図３に示すように、燃料電池１０では、挟持部３２の外周と橋架部３４及び反応ガス供給部３６の内周との間に、略リング状の空間部が形成される。この空間部は、酸化剤ガス通路２８を流通した酸化剤ガスを排出するための酸化剤ガス排出連通孔８８を構成する。
【００５８】
図１及び図２に示すように、燃料電池スタック１２は、複数の燃料電池１０の積層方向一端（下端）にエンドプレート９０を配置する。このエンドプレート９０は、燃料電池１０の外形形状と相似形状で且つ大きな寸法に設定される。エンドプレート９０には、燃料ガス供給連通孔４８、燃料ガス導出連通孔５０及び酸化剤ガス供給連通孔５２にそれぞれ連通する燃料ガス供給配管９２、燃料ガス導出配管９４及び酸化剤ガス供給配管９６が設けられる。
【００５９】
エンドプレート９０には、挟持部３２に積層方向に締め付け荷重を付与する第１荷重付与機構９８が設けられる。第１荷重付与機構９８は、最上位に配置される燃料電池１０を構成する反応ガス供給部３６上に配置される押圧部材１００を備える。エンドプレート９０上には、複数のボルト１０４が押圧部材１００に挿入されて前記エンドプレート９０にねじ込まれることにより、挟持部３２に所望の締め付け荷重が付与される。各挟持部３２間には、例えば、シール部材（セラミック）１０２が介装される。エンドプレート９０には、位置決めピン１０６が立設されており、この位置決めピン１０６が各セパレータ３０の位置決め部３９に係合する。
【００６０】
最上位に配置される燃料電池１０を構成する挟持部３２上には、第２荷重付与機構として、例えば、錘部材１０８が載置される。矢印Ａ方向に積層された反応ガス供給部３６には、積層方向に挟持部３２よりも大きな締付荷重が付与される。
【００６１】
このように構成される燃料電池スタック１２の動作について、以下に説明する。
【００６２】
図１及び図２に示すように、エンドプレート９０に設けられた燃料ガス供給配管９２から燃料ガス供給連通孔４８に燃料ガス（例えば、水素含有ガス）が供給されるとともに、酸化剤ガス供給配管９６から酸化剤ガス供給連通孔５２に酸化剤ガスである酸素含有ガス（以下、空気ともいう）が供給される。
【００６３】
図４及び図５に示すように、燃料ガスは、燃料電池スタック１２の燃料ガス供給連通孔４８に沿って積層方向（矢印Ａ方向）に移動しながら、各燃料電池１０に設けられる燃料ガス供給通路６８に沿ってセパレータ３０の面方向に移動する。
【００６４】
燃料ガスは、挟持部３２内に形成された燃料ガス室６８ａに導入され、この燃料ガス室６８ａに設けられた改質触媒７２により改質される。改質された燃料ガスは、水素リッチガスとして第１挟持部材５６に形成された一対の燃料ガス供給孔５８を通って燃料ガス通路３８に導入される。
【００６５】
一対の燃料ガス供給孔５８は、電解質・電極接合体２６のアノード電極２４の略中心位置に設定されている。このため、燃料ガスは、一対の燃料ガス供給孔５８からアノード電極２４の略中心に供給された後、燃料ガス通路３８に沿って前記アノード電極２４の外周部に向かって移動する。
【００６６】
燃料ガス通路３８を流通した燃料ガスは、電解質・電極接合体２６の外周外方に形成された複数の燃料ガス戻し孔６０に移動する。従って、燃料ガスは、燃料ガス戻し孔６０を通って燃料ガス戻し通路７０に供給され、前記燃料ガス戻し通路７０を通って燃料ガス導出連通孔５０に導出される。
【００６７】
一方、空気は、燃料電池スタック１２の酸化剤ガス供給連通孔５２に沿って積層方向（矢印Ａ方向）に移動しながら、各燃料電池１０に設けられる酸化剤ガス供給通路７４に沿ってセパレータ３０の面方向に移動する。
【００６８】
空気は、酸化剤ガス供給通路７４の終端部７４ａに流通した後、第３挟持部材８０に形成された一対の酸化剤ガス供給孔８２を通って酸化剤ガス通路２８に導入される。一対の酸化剤ガス供給孔８２は、電解質・電極接合体２６のカソード電極２２の略中心位置に設定されている。このため、空気は、酸化剤ガス供給孔８２からカソード電極２２の略中心に供給された後、酸化剤ガス通路２８に沿って前記カソード電極２２の外周部に向かって移動する。
【００６９】
従って、電解質・電極接合体２６では、アノード電極２４の電極面の中心側から周端部側に向かって燃料ガスが供給されるとともに、カソード電極２２の電極面の中心側から周端部側に向かって空気が供給される。その際、酸化物イオンが電解質２０を通ってアノード電極２４に移動し、化学反応により発電が行われる。
【００７０】
この場合、第１の実施形態では、各マニホールドである燃料ガス供給連通孔４８、燃料ガス導出連通孔５０及び酸化剤ガス供給連通孔５２が、単一の反応ガス供給部３６に集中して設けられている。従って、ガスシールのために高荷重が必要な各マニホールド（燃料ガス供給連通孔４８、燃料ガス導出連通孔５０及び酸化剤ガス供給連通孔５２）は、互いに分散されることがない。これにより、熱に起因する膨張や収縮によって、セパレータ３０に歪みが発生することを可及的に抑制することができるという効果が得られる。
【００７１】
しかも、歪みによるセパレータ３０と電解質・電極接合体２６との密着不良が抑制され、発電性能の向上が図られる。さらに、歪みによる電解質・電極接合体２６の損傷が抑制されるため、前記電解質・電極接合体２６の耐久性が良好に向上する。
【００７２】
さらにまた、反応ガスマニホールドである反応ガス供給部３６には、燃料ガス供給連通孔４８、燃料ガス導出連通孔５０及び酸化剤ガス供給連通孔５２が設けられるとともに、橋架部３４には、燃料ガス供給通路６８、燃料ガス戻し通路７０及び酸化剤ガス供給通路７４が形成されている。これにより、供給ガスである燃料ガス及び酸化剤ガスは、高温の燃料ガスによって加熱され易く、熱自立（外部から熱を加えることなく自ら発生する熱のみで燃料電池の動作温度を維持すること）が促進されて熱効率の向上が図られる。
【００７３】
また、第１の実施形態では、橋架部３４は、反応ガス供給部３６と一体に挟持部３２の外周全周を周回している。これにより、供給ガスである燃料ガス及び酸化剤ガスは、挟持部３２の外周に排出される反応後の高温排ガス（酸化剤ガス）により加熱される。このため、熱自立が促進され、熱効率の向上が図られるとともに、橋架部３４全体を有効に長尺化させることができるいう効果が得られる。
【００７４】
さらに、挟持部３２には、燃料ガス通路３８と燃料ガス供給通路６８とを連通させる複数、例えば、２つの燃料ガス供給孔５８が設けられている。燃料ガス供給孔５８の数は、電解質・電極接合体２６の面積に応じて設定可能であるため、前記電解質・電極接合体２６の電極面内における燃料ガス濃度を均等化して燃料枯渇を抑制することが可能になる。
【００７５】
さらにまた、挟持部３２には、酸化剤ガス通路２８と酸化剤ガス供給通路７４とを連通させる複数、例えば、２つの酸化剤ガス供給孔８２が設けられている。酸化剤ガス供給孔８２の数は、電解質・電極接合体２６の面積に応じて設定されるため、前記電解質・電極接合体２６の電極面内における酸化剤ガス濃度が均等化されて空気枯渇を抑制することができる。
【００７６】
また、挟持部３２には、燃料ガス通路３８と燃料ガス戻し通路７０とを連通させる複数の燃料ガス戻し孔６０が設けられている。燃料ガス通路３８から燃料ガス戻し通路７０に燃料ガスを円滑且つ確実に戻すことが可能になり、電解質・電極接合体２６の電極面内における燃料ガス濃度の均等化を図ることができる。
【００７７】
さらに、挟持部３２には、燃料ガス通路３８と燃料ガス戻し通路７０とを連通させる複数の燃料ガス戻し孔６０が設けられるとともに、前記燃料ガス戻し孔６０は、燃料ガス供給孔５８よりも前記挟持部３２の周縁側に配置されている。燃料ガス供給孔５８からアノード電極２４に供給された燃料ガスは、前記アノード電極２４の略中央側から外周側に流通した後、燃料ガス戻し孔６０に円滑に導入されるからである。
【００７８】
さらにまた、燃料電池１０では、挟持部３２の外周と橋架部３４及び反応ガス供給部３６の内周との間に、略リング状の空間部が形成される。この空間部は、酸化剤ガス通路２８を流通した酸化剤ガスを排出するための酸化剤ガス排出連通孔８８を構成している。
【００７９】
このため、橋架部３４内のマニホールドである燃料ガス供給通路６８及び酸化剤ガス供給通路７４の伝熱面積を確保することができ、反応後の高温ガス（反応後の酸化剤ガス）が前記橋架部３４に強制的に吹き付けられて熱交換がなされる。従って、燃料ガス供給通路６８及び酸化剤ガス供給通路７４を流通する燃料ガス及び酸化剤ガスは、高温ガスにより良好に加熱され、熱自立（外部から熱を加えることなく自ら発生する熱のみで燃料電池の動作温度を維持すること）が促進され、熱効率の向上が図られる。
【００８０】
また、セパレータ３０は、挟持部３２と橋架部３４とを連結する第１連結部３３と、前記橋架部３４と反応ガス供給部３６とを連結する第２連結部３５とを備えている。そして、第１連結部３３と第２連結部３５とは、挟持部３２を挟んで互いに対向する位置に設定されている。これにより、橋架部３４を有効に長尺化させることができ、挟持部３２と反応ガス供給部３６との荷重切り（互いの荷重による影響がない状態）が確実に遂行される。
【００８１】
さらに、図７に示すように、燃料ガス供給通路６８の端部は、第２挟持部材６６の中央部で長円状の燃料ガス室６８ａを形成するとともに、前記燃料ガス室６８ａには、燃料ガスを改質するための改質触媒７２が配設されている。このため、燃料ガス室６８ａ内で燃料ガスの改質反応が行われ、燃料電池１０及び複数の前記燃料電池１０が積層される燃料電池スタック１２全体のコンパクト化が容易に図られる。しかも、熱損失が低減されて熱自立の促進が可能になるという効果が得られる。
【００８２】
さらにまた、反応ガス供給部３６は、燃料ガス供給連通孔４８と燃料ガス導出連通孔５０との間に、酸化剤ガス供給連通孔５２が設けられている。従って、反応ガス供給部３６の構成が、簡素化及びコンパクト化される。その際、燃料ガス供給連通孔４８、酸化剤ガス供給連通孔５２及び燃料ガス導出連通孔５０は、挟持部３２の外形形状に沿って配列されている。これにより、燃料電池１０全体の小型化が容易に図られる。
【００８３】
また、挟持部３２は、円形状乃至長円形状を有するとともに、橋架部３４は、反応ガス供給部３６と一体に円形リング状乃至長円形リング状を有している。このため、橋架部３４の長尺化が容易に遂行されて荷重切りが可能になるとともに、熱による影響（例えば、熱応力の集中）を抑制することができる。
【００８４】
さらに、燃料電池１０は、平板積層型固体酸化物形燃料電池である。従って、特に、平板型ＳＯＦＣ（固体酸化物形燃料電池）のような高温型燃料電池に好適に適用することが可能になる。
【００８５】
図１０は、本発明の第２の実施形態に係る燃料電池スタックを構成するセパレータ１１０の平面説明図である。なお、第１の実施形態に係る燃料電池スタック１２と同一の構成要素には同一の参照符号を付して、その詳細な説明は省略する。また、以下に説明する第３以降の実施形態においても同様に、その詳細な説明は省略する。
【００８６】
セパレータ１１０は、挟持部１１２、橋架部１１４及び反応ガス供給部３６を備える。挟持部１１２は、円形状を有する一方、電解質・電極接合体（図示せず）は、同様に円形状に形成される。
【００８７】
橋架部１１４は、反応ガス供給部３６と一体に挟持部１１２の外周全周を周回する。橋架部１１４と反応ガス供給部３６とは、全体として挟持部１１２と同様に、円形状に形成される。燃料ガス供給孔５８及び酸化剤ガス供給孔８２は、挟持部１１２の中心に対応して１つずつ設けられる。
【００８８】
このように構成される第２の実施形態では、上記の第１の実施形態と同様の効果が得られる。なお、以下に説明する第３以降の実施形態では、第１の実施形態と同様に長円形状（又は楕円形状）に構成しているが、第２の実施形態と同様に円形状に構成してもよい。
【００８９】
図１１は、本発明の第３の実施形態に係る燃料電池スタック１２０の一部分解斜視説明図である。
【００９０】
燃料電池スタック１２０は、複数の燃料電池１２１を矢印Ａ方向に積層するとともに、前記燃料電池１２１は、一組のセパレータ１２２間に１個の電解質・電極接合体２６を挟んで構成される。
【００９１】
セパレータ１２２は、第１セパレータ１２２ａと第２セパレータ１２２ｂとを選択的に使用し、１以上の前記第１セパレータ１２２ａと１以上の前記第２セパレータ１２２ｂとが、交互に積層される。例えば、第１セパレータ１２２ａと第２セパレータ１２２ｂとを１枚ずつ交互に配設し、前記第１セパレータ１２２ａと前記第２セパレータ１２２ｂとにより電解質・電極接合体２６を挟んで燃料電池スタック１２０を構成することができる。
【００９２】
また、複数枚の第１セパレータ１２２ａを積層して前記第１セパレータ１２２ａ間に電解質・電極接合体２６を挟む一方、複数枚の第２セパレータ１２２ｂを積層して前記第２セパレータ１２２ｂ間に前記電解質・電極接合体２６を挟むとともに、複数枚の前記第１セパレータ１２２ａと複数枚の前記第２セパレータ１２２ｂとを積層して燃料電池スタック１２０を構成してもよい。
【００９３】
第１セパレータ１２２ａは、図１２〜図１４に示すように、１個の電解質・電極接合体２６を挟持する挟持部３２と、一端が前記挟持部３２に連結される幅狭な橋架部３４と、前記橋架部３４の他端が一体に連結される反応ガス供給部１２４とを備える。
【００９４】
反応ガス供給部１２４には、燃料ガス供給連通孔４８、燃料ガス導出連通孔５０及び酸化剤ガス供給連通孔５２が、セパレータ１２２の外方に向かって、順次、形成される。反応ガス供給部１２４は、燃料ガス供給連通孔４８と酸化剤ガス供給連通孔５２との間に、燃料ガス導出連通孔５０が設けられるとともに、前記燃料ガス供給連通孔４８、前記燃料ガス導出連通孔５０及び前記酸化剤ガス供給連通孔５２は、挟持部３２の外形形状に交差する方向に沿って配列される。
【００９５】
図１２に示すように、燃料ガス供給連通孔４８に一端が連通する燃料ガス供給通路６８は、橋架部３４の一方の辺部３４ａ内を延在して第１連結部３３から挟持部３２内で終端し、２つの燃料ガス供給孔５８に連通する。燃料ガス導出連通孔５０に一端が連通する燃料ガス戻し通路７０は、橋架部３４の他方の辺部３４ｂ内を延在して第１連結部３３から挟持部３２内で終端し、複数の燃料ガス戻し孔６０に連通する。
【００９６】
図１４に示すように、酸化剤ガス供給連通孔５２に一端が連通する酸化剤ガス供給通路７４は、橋架部３４の両方の辺部３４ａ、３４ｂ内を延在して第１連結部３３から挟持部３２内で終端し、２つの酸化剤ガス供給孔８２に連通する。
【００９７】
図１５に示すように、セパレータ１２２ｂでは、燃料ガス供給連通孔４８に一端が連通する燃料ガス供給通路６８は、橋架部３４の他方の辺部３４ｂ内を延在して第１連結部３３から挟持部３２内で終端し、２つの燃料ガス供給孔５８に連通する。燃料ガス導出連通孔５０に一端が連通する燃料ガス戻し通路７０は、橋架部３４の一方の辺部３４ａ内を延在して第１連結部３３か挟持部３２内で終端し、複数の燃料ガス戻し孔６０に連通する。
【００９８】
このように構成される第３の実施形態では、反応ガス供給部１２４は、燃料ガス供給連通孔４８と酸化剤ガス供給連通孔５２との間に、燃料ガス導出連通孔５０が設けられている。このため、供給ガスである燃料ガス及び酸化剤ガスは、燃料ガス通路３８を流通して燃料ガス導出連通孔５０を移動する高温の燃料ガスにより加熱される。従って、熱自立が促進され、熱効率の向上が図られるという効果が得られる。
【００９９】
さらに、燃料ガス供給連通孔４８、燃料ガス導出連通孔５０及び酸化剤ガス供給連通孔５２は、挟持部３２の外形形状に交差する方向に沿って配列されている。これにより、反応ガス供給部１２４の構成が、容易に簡素化及びコンパクト化される。
【０１００】
しかも、第３の実施形態では、セパレータ１２２として、第１セパレータ１２２ａと第２セパレータ１２２ｂとが選択的に使用されている。第１セパレータ１２２ａは、高温の燃料ガスが流通する燃料ガス戻し通路７０を、橋架部３４の他方の辺部３４ｂに形成する一方、第２セパレータ１２２ｂは、高温の燃料ガスが流通する前記燃料ガス戻し通路７０を、前記橋架部３４の一方の辺部３４ａに形成している。
【０１０１】
このため、第１セパレータ１２２ａでは、橋架部３４の他方の辺部３４ｂ側が高温になり易く、第２セパレータ１２２ｂでは、前記橋架部３４の一方の辺部３４ａ側が高温になり易い。従って、燃料電池スタック１２０は、１以上の第１セパレータ１２２ａと１以上の第２セパレータ１２２ｂとが、交互に積層されることにより、前記燃料電池スタック１２０全体を一層確実に均温化することができるという効果が得られる。
【０１０２】
図１６は、本発明の第４の実施形態に係る燃料電池スタック１３０の側面図である。
【０１０３】
燃料電池スタック１３０は、複数の燃料電池１０を矢印Ａ方向に積層するとともに、挟持部３２に積層方向に荷重を付与する第２荷重付与機構１３２を備える。第２荷重付与機構１３２は、第１の実施形態の錘部材１０８に代えて採用される。
【０１０４】
エンドプレート９０には、複数のボルト１３４及びナット１３６を介して固定プレート部材１３８が固定される。最上位の燃料電池１０上には、挟持部３２と同形状を有する押圧板１４０が配置され、前記押圧板１４０には、例えば、２個の第１受け部材１４２が装着される。第１受け部材１４２は、ピン１４４を介して押圧板１４０に位置決め支持される。
【０１０５】
第１受け部材１４２には、スプリング１４６の一端が当接する一方、前記スプリング１４６の他端は、第２受け部材１４８に当接する。第２受け部材１４８には、押圧ボルト１５０の先端が当接するとともに、前記押圧ボルト１５０は、固定プレート部材１３８に位置調整可能に固定される。
【０１０６】
このように構成される第４の実施形態では、第１荷重付与機構９８を構成する複数のボルト１０４が、押圧部材１００に挿入されてエンドプレート９０にねじ込まれることにより、挟持部３２に所望の締め付け荷重が付与される。一方、第２荷重付与機構１３２を構成する押圧ボルト１５０が、固定プレート部材１３８にねじ込まれることにより、スプリング１４６の弾性力を介して挟持部３２及び電解質・電極接合体２６に所望の締め付け荷重が付与される。
【０１０７】
なお、挟持部３２には、錘部材１０８や第２荷重付与機構１３２に代えて、例えば、熱により膨張する部材（アルミナ繊維とバーミュキュライトとの混合材等）を第２荷重付与機構として使用することができる。
【符号の説明】
【０１０８】
１０、１２１…燃料電池 １２、１２０、１３０…燃料電池スック
２０…電解質 ２２…カソード電極
２４…アノード電極 ２６…電解質・電極接合体
２８…酸化剤ガス通路
３０、１１０、１２２、１２２ａ、１２２ｂ…セパレータ
３２、１１２…挟持部 ３３、３５…連結部
３４、１１４…橋架部 ３６、１２４…反応ガス供給部
３８…燃料ガス通路 ４０、４２、４４…プレート
４６、６２、７６…反応ガス供給部材 ４８…燃料ガス供給連通孔
５０…燃料ガス導出連通孔 ５２…酸化剤ガス供給連通孔
５４、６４、７８…橋架部材 ５６、６６、８０…挟持部材
５８…燃料ガス供給孔 ６０…燃料ガス戻し孔
６８…燃料ガス供給通路 ７０…燃料ガス戻し通路
７２…改質触媒 ７４…酸化剤ガス供給通路
８２…酸化剤ガス供給孔 ８４…空間
８６…封止部材 ８８…酸化剤ガス排出連通孔
９０…エンドプレート ９８、１３２…荷重付与機構
１０８…錘部材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解質をアノード電極とカソード電極とで挟んで構成される電解質・電極接合体と、セパレータとが積層される燃料電池を設け、複数の前記燃料電池が積層される燃料電池スタックであって、
前記セパレータは、前記電解質・電極接合体を挟持するとともに、前記アノード電極の電極面に沿って燃料ガスを供給する燃料ガス通路、及び前記カソード電極の電極面に沿って酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス通路が個別に設けられる挟持部と、
前記挟持部に連結され、前記燃料ガスを前記燃料ガス通路に供給するための燃料ガス供給通路、前記燃料ガス通路を流通した前記燃料ガスを戻すための燃料ガス戻し通路、及び前記酸化剤ガスを前記酸化剤ガス通路に供給するための酸化剤ガス供給通路が形成される橋架部と、
前記橋架部に連結され、前記燃料ガスを前記燃料ガス供給通路に供給するための燃料ガス供給連通孔、前記燃料ガス戻し通路を流通した前記燃料ガスを導出するための燃料ガス導出連通孔、及び前記酸化剤ガスを前記酸化剤ガス供給通路に供給するための酸化剤ガス供給連通孔が、それぞれ積層方向に形成される反応ガス供給部と、
を備え、
前記橋架部は、前記反応ガス供給部と一体に前記挟持部の外周全周を周回することを特徴とする燃料電池スタック。
【請求項２】
請求項１記載の燃料電池スタックにおいて、前記挟持部には、前記燃料ガス通路と前記燃料ガス供給通路とを連通させる燃料ガス供給孔が少なくとも１つ以上設けられることを特徴とする燃料電池スタック。
【請求項３】
請求項１又は２記載の燃料電池スタックにおいて、前記挟持部には、前記酸化剤ガス通路と前記酸化剤ガス供給通路とを連通させる酸化剤ガス供給孔が少なくとも１つ以上設けられることを特徴とする燃料電池スタック。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の燃料電池スタックにおいて、前記挟持部には、前記燃料ガス通路と前記燃料ガス戻し通路とを連通させる燃料ガス戻し孔が少なくとも１つ以上設けられることを特徴とする燃料電池スタック。
【請求項５】
請求項２記載の燃料電池スタックにおいて、前記挟持部には、前記燃料ガス通路と前記燃料ガス戻し通路とを連通させる燃料ガス戻し孔が少なくとも１つ以上設けられるとともに、
前記燃料ガス戻し孔は、前記燃料ガス供給孔よりも前記挟持部の周縁側に配置されることを特徴とする燃料電池スタック。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の燃料電池スタックにおいて、前記挟持部の外周と前記橋架部及び前記反応ガス供給部の内周との間に空間部が形成されるとともに、
前記空間部は、前記酸化剤ガス通路を流通した前記酸化剤ガスを排出するための酸化剤ガス排出連通孔を構成することを特徴とする燃料電池スタック。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の燃料電池スタックにおいて、前記セパレータは、前記挟持部と前記橋架部とを連結する第１連結部と、
前記橋架部と前記反応ガス供給部とを連結する第２連結部と、
を備え、
前記第１連結部と前記第２連結部とは、前記挟持部を挟んで互いに対向する位置に設定されることを特徴とする燃料電池スタック。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の燃料電池スタックにおいて、前記燃料ガス供給通路の少なくとも一部には、前記燃料ガスを改質するための改質触媒が配設されることを特徴とする燃料電池スタック。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の燃料電池スタックにおいて、前記反応ガス供給部は、前記燃料ガス供給連通孔と前記燃料ガス導出連通孔との間に、前記酸化剤ガス供給連通孔が設けられることを特徴とする燃料電池スタック。
【請求項１０】
請求項９記載の燃料電池スタックにおいて、前記燃料ガス供給連通孔、前記酸化剤ガス供給連通孔及び前記燃料ガス導出連通孔は、前記挟持部の外形形状に沿って配列されることを特徴とする燃料電池スタック。
【請求項１１】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の燃料電池スタックにおいて、前記反応ガス供給部は、前記燃料ガス供給連通孔と前記酸化剤ガス供給連通孔との間に、前記燃料ガス導出連通孔が設けられることを特徴とする燃料電池スタック。
【請求項１２】
請求項１１記載の燃料電池スタックにおいて、前記燃料ガス供給連通孔、前記燃料ガス導出連通孔及び前記酸化剤ガス供給連通孔は、前記挟持部の外形形状に交差する方向に沿って配列されることを特徴とする燃料電池スタック。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか１項に記載の燃料電池スタックにおいて、前記挟持部は、円形状乃至長円形状を有するとともに、
前記橋架部は、前記反応ガス供給部と一体に円形リング状乃至長円形リング状を有することを特徴とする燃料電池スタック。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれか１項に記載の燃料電池スタックにおいて、前記橋架部は、前記反応ガス供給部の一端に連結される第１辺部と、
前記反応ガス供給部の他端に連結される第２辺部と、
を有し、
前記セパレータは、前記第１辺部に前記燃料ガス供給通路が形成され且つ前記第２辺部に前記燃料ガス戻し通路が形成される第１セパレータと、
前記第１辺部に前記燃料ガス戻し通路が形成され且つ前記第２辺部に前記燃料ガス供給通路が形成される第２セパレータと、
を備えることを特徴とする燃料電池スタック。
【請求項１５】
請求項１４記載の燃料電池スタックにおいて、１以上の前記第１セパレータと１以上の前記第２セパレータとが、交互に積層されることを特徴とする燃料電池スタック。
【請求項１６】
請求項１〜１５のいずれか１項に記載の燃料電池スタックにおいて、前記燃料電池は、固体酸化物形燃料電池であることを特徴とする燃料電池スタック。
【請求項１７】
請求項１６記載の燃料電池スタックにおいて、前記固体酸化物形燃料電池は、平板積層型固体酸化物形燃料電池であることを特徴とする燃料電池スタック。
【請求項１】
電解質をアノード電極とカソード電極とで挟んで構成される電解質・電極接合体と、セパレータとが積層される燃料電池を設け、複数の前記燃料電池が積層される燃料電池スタックであって、
前記セパレータは、前記電解質・電極接合体を挟持するとともに、前記アノード電極の電極面に沿って燃料ガスを供給する燃料ガス通路、及び前記カソード電極の電極面に沿って酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス通路が個別に設けられる挟持部と、
前記挟持部に連結され、前記燃料ガスを前記燃料ガス通路に供給するための燃料ガス供給通路、前記燃料ガス通路を流通した前記燃料ガスを戻すための燃料ガス戻し通路、及び前記酸化剤ガスを前記酸化剤ガス通路に供給するための酸化剤ガス供給通路が形成される橋架部と、
前記橋架部に連結され、前記燃料ガスを前記燃料ガス供給通路に供給するための燃料ガス供給連通孔、前記燃料ガス戻し通路を流通した前記燃料ガスを導出するための燃料ガス導出連通孔、及び前記酸化剤ガスを前記酸化剤ガス供給通路に供給するための酸化剤ガス供給連通孔が、それぞれ積層方向に形成される反応ガス供給部と、
を備え、
前記橋架部は、前記反応ガス供給部と一体に前記挟持部の外周全周を周回することを特徴とする燃料電池スタック。
【請求項２】
請求項１記載の燃料電池スタックにおいて、前記挟持部には、前記燃料ガス通路と前記燃料ガス供給通路とを連通させる燃料ガス供給孔が少なくとも１つ以上設けられることを特徴とする燃料電池スタック。
【請求項３】
請求項１又は２記載の燃料電池スタックにおいて、前記挟持部には、前記酸化剤ガス通路と前記酸化剤ガス供給通路とを連通させる酸化剤ガス供給孔が少なくとも１つ以上設けられることを特徴とする燃料電池スタック。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の燃料電池スタックにおいて、前記挟持部には、前記燃料ガス通路と前記燃料ガス戻し通路とを連通させる燃料ガス戻し孔が少なくとも１つ以上設けられることを特徴とする燃料電池スタック。
【請求項５】
請求項２記載の燃料電池スタックにおいて、前記挟持部には、前記燃料ガス通路と前記燃料ガス戻し通路とを連通させる燃料ガス戻し孔が少なくとも１つ以上設けられるとともに、
前記燃料ガス戻し孔は、前記燃料ガス供給孔よりも前記挟持部の周縁側に配置されることを特徴とする燃料電池スタック。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の燃料電池スタックにおいて、前記挟持部の外周と前記橋架部及び前記反応ガス供給部の内周との間に空間部が形成されるとともに、
前記空間部は、前記酸化剤ガス通路を流通した前記酸化剤ガスを排出するための酸化剤ガス排出連通孔を構成することを特徴とする燃料電池スタック。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の燃料電池スタックにおいて、前記セパレータは、前記挟持部と前記橋架部とを連結する第１連結部と、
前記橋架部と前記反応ガス供給部とを連結する第２連結部と、
を備え、
前記第１連結部と前記第２連結部とは、前記挟持部を挟んで互いに対向する位置に設定されることを特徴とする燃料電池スタック。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の燃料電池スタックにおいて、前記燃料ガス供給通路の少なくとも一部には、前記燃料ガスを改質するための改質触媒が配設されることを特徴とする燃料電池スタック。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の燃料電池スタックにおいて、前記反応ガス供給部は、前記燃料ガス供給連通孔と前記燃料ガス導出連通孔との間に、前記酸化剤ガス供給連通孔が設けられることを特徴とする燃料電池スタック。
【請求項１０】
請求項９記載の燃料電池スタックにおいて、前記燃料ガス供給連通孔、前記酸化剤ガス供給連通孔及び前記燃料ガス導出連通孔は、前記挟持部の外形形状に沿って配列されることを特徴とする燃料電池スタック。
【請求項１１】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の燃料電池スタックにおいて、前記反応ガス供給部は、前記燃料ガス供給連通孔と前記酸化剤ガス供給連通孔との間に、前記燃料ガス導出連通孔が設けられることを特徴とする燃料電池スタック。
【請求項１２】
請求項１１記載の燃料電池スタックにおいて、前記燃料ガス供給連通孔、前記燃料ガス導出連通孔及び前記酸化剤ガス供給連通孔は、前記挟持部の外形形状に交差する方向に沿って配列されることを特徴とする燃料電池スタック。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか１項に記載の燃料電池スタックにおいて、前記挟持部は、円形状乃至長円形状を有するとともに、
前記橋架部は、前記反応ガス供給部と一体に円形リング状乃至長円形リング状を有することを特徴とする燃料電池スタック。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれか１項に記載の燃料電池スタックにおいて、前記橋架部は、前記反応ガス供給部の一端に連結される第１辺部と、
前記反応ガス供給部の他端に連結される第２辺部と、
を有し、
前記セパレータは、前記第１辺部に前記燃料ガス供給通路が形成され且つ前記第２辺部に前記燃料ガス戻し通路が形成される第１セパレータと、
前記第１辺部に前記燃料ガス戻し通路が形成され且つ前記第２辺部に前記燃料ガス供給通路が形成される第２セパレータと、
を備えることを特徴とする燃料電池スタック。
【請求項１５】
請求項１４記載の燃料電池スタックにおいて、１以上の前記第１セパレータと１以上の前記第２セパレータとが、交互に積層されることを特徴とする燃料電池スタック。
【請求項１６】
請求項１〜１５のいずれか１項に記載の燃料電池スタックにおいて、前記燃料電池は、固体酸化物形燃料電池であることを特徴とする燃料電池スタック。
【請求項１７】
請求項１６記載の燃料電池スタックにおいて、前記固体酸化物形燃料電池は、平板積層型固体酸化物形燃料電池であることを特徴とする燃料電池スタック。
【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１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【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１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２０１２−１２９０３６（Ｐ２０１２−１２９０３６Ａ）
【公開日】平成２４年７月５日（２０１２．７．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２７８７２６（Ｐ２０１０−２７８７２６）
【出願日】平成２２年１２月１５日（２０１０．１２．１５）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月５日（２０１２．７．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月１５日（２０１０．１２．１５）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
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