(57)【要約】      （修正有）【課題】単セル製造時の加熱プレスによるガス拡散層の弾性の消失を抑制し、電流横走り抵抗により発電電圧の低下を抑制する。【解決手段】円筒形の金属支持体を具える固体酸化物燃料電池であって、前記円筒形の軸に沿った割れ部１１６を有する金属支持体１１０と、前記金属支持体の外周面に配置される固体酸化物燃料電池本体１０５と、を備え、前記割れ部１１６は、前記円筒形の軸に沿ったジグザグ形状である。【選択図】図１３
2014049187.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体酸化物燃料電池であって、
円筒形の金属支持体であって、前記円筒形の軸に沿って開いた割れ部を有する金属支持体と、
前記金属支持体の外周面に配置される第１の電極と、
前記第１の電極の外周面に配置される電解質と、
前記電解質の外周面に配置される第２の電極と、
を備え、
前記割れ部は、前記円筒形の軸に沿ったジグザグ形状である、固体酸化物燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、円筒型のセルを有する固体酸化物燃料電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
支持体の外表面に第一の電極、電解質および第二の電極を順次積層した円筒型単セルを有する固体酸化物型燃料電池が知られている（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２８９２４９号公報
【特許文献２】特開２００３−３４６８４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、円筒型セルは、内面側の第１の電極の集電部が円筒の端部に設けられるため、電流横走り抵抗により発電電圧が低下しやすいという問題があった。また、外面側の第２の電極と集電部との間を接続するために多点での接触箇所が必要であるため、構成が複雑になるという問題もあった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。
【０００６】
（１）本発明の一形態によれば、固体酸化物燃料電池が提供される。この形態の固体酸化物燃料電池は、円筒形の金属支持体であって、前記円筒形の軸に沿って開いた割れ部を有する金属支持体と、前記金属支持体の外周面に配置される第１の電極と、前記第１の電極の外周面に配置される電解質と、前記電解質の外周面に配置される第２の電極と、を備え、前記割れ部は、前記円筒形の軸に沿ったジグザグ形状である。固体酸化物燃料電池に生じた電流は、第１の電極から金属支持体に流れる。金属支持体に割れ部があると、第１の電極の割れ部に相対する部分において生じた電流は、第１の電極が金属支持体と重なる部分まで円筒面に沿って第１の電極上を流れる。ここで、金属支持体の割れ部が円筒形の軸と平行な直線上であると、電流は、金属支持体との距離が最も近い方向である第１の電極上を円筒面の円周方向に、所謂横走り電流として流れてから、金属支持体に流れる。そのため、第１の電極上を流れる横走り電流の移動距離の増大による抵抗の増加と、電流の移動先である金属支持体における電流密度増大による通電抵抗増加をもたらす。一方、この形態の固体酸化物燃料電池によれば、割れ部の形状がジグザグ形状である。そのため、割れ部の円周方向の間隔が、割れ部が円筒形の軸と平行な直線上である場合と同じ間隔である場合、第１の電極の割れ部に相対する部分の場所において、金属支持体との距離が最も近い方向は、円筒面の円周方向ではなく、斜め方向となる。そして、この斜め方向の電流の流れる距離は、横走り電流の流れる距離よりも短い。そのため、第１の電極の電流の流れる距離を短くして、この部分の電圧降下を抑制し、発電電圧の低下を抑制できる。
【０００７】
なお、本発明は種々の形態で実現することが可能であり、例えば、固体酸化物燃料電池の他、固体酸化物燃料電池の製造方法等の形態で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本実施形態にかかる燃料電池の概略構成を示す平面断面図である。
【図２】本実施形態にかかる燃料電池の概略構成を示す正面断面図である。
【図３】図２の燃料ガス供給マニホールド近傍と燃料ガス排出マニホールド近傍の断面を拡大して示す説明図である。
【図４】固体酸化物燃料電池本体の断面図である。
【図５】固体酸化物燃料電池モジュールの側面図である。
【図６】図５に示す固体酸化物燃料電池モジュールのＸ−Ｘ矢視断面及びＹ−Ｙ矢視断面を示す説明図である。
【図７】固体酸化物燃料電池モジュールの製造工程を示す平面図である。
【図８】固体酸化物燃料電池モジュールの製造工程を示す側面図である。
【図９】燃料電池の上視図である。
【図１０】図９の状態から燃料ガス供給マニホールドを取り外した状態を示す説明図である。
【図１１】図１０に示す状態から絶縁性モジュール固定体を取り外した状態を示す説明図である。
【図１２】図１１に示す状態から絶縁性セル固定体を取り外した状態を示す説明図である。
【図１３】本実施例の効果を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１は、本実施形態にかかる燃料電池の概略構成を示す平面断面図である。燃料電池１０は、複数の固体酸化物燃料電池モジュール１００と、インターコネクター１４０と、集電板２００、２１０と、ケーシング３００と、を備える。固体酸化物燃料電池モジュール１００は、中空の円筒形をしており、２次元の三角格子状に配列されている。図１において、図の上下方向を「直列方向」、左右方向を「並列方向」と呼ぶ。また、直列方向の並びを「列」、並列方向の並びを「行」とも呼ぶ。燃料電池１０は、固体酸化物燃料電池モジュール１００を並列方向に連ねることにより大電流出力を可能とし、固体酸化物燃料電池モジュール１００を直列方向に連ねることにより、高電圧出力を可能としている。なお、各行の電流供給能力を同じにするために、並列方向の固体酸化物燃料電池モジュール１００の数は、各行とも同じ数であることが好ましい。直列方向の最端部である最上行の固体酸化物燃料電池モジュール１００には、インターコネクター１４０により、集電板２００が接続され、最下行の固体酸化物燃料電池モジュール１００には、インターコネクター１４０により、集電板２１０が接続されている。また、酸化物燃料電池モジュール１００は、インターコネクター１４０により、直列方向に接続されている。なお、図１では、図示の便宜上、集電板２００、２１０近傍のインターコネクター１４０のみを描き、中間のインターコネクター１４０の図示を省略している。固体酸化物燃料電池モジュール１００の中空の内部には、燃料ガス（例えば水素）が供給され、固体酸化物燃料電池モジュール１００の外部には、酸化剤ガス（例えば空気）が供給される。
【００１０】
図２は、本実施形態にかかる燃料電池の概略構成を示す正面断面図である。ケーシング３００は、酸化剤ガス供給マニホールド３１０と、酸化剤ガス排出マニホールド３２０と、燃料ガス供給マニホールド３３０と、燃料ガス排出マニホールド３４０と、空気分配板３５０と、背圧印加板３５５と、絶縁性モジュール固定体３７０と、を備える。酸化剤ガス供給マニホールド３１０と酸化剤ガス排出マニホールド３２０は、固体酸化物燃料電池モジュール１００の軸の方向と垂直な方向に設けられている。空気分配板３５０は、酸化剤ガス供給マニホールド３１０と、固体酸化物燃料電池モジュール１００と、の間に設けられている。空気分配板３５０は、酸化剤ガスが各モジュール間に均等に流れる様にするための多孔体部材である。背圧印加板３５５は、固体酸化物燃料電池モジュール１００と、酸化剤ガス排出マニホールド３２０と、の間に設けられている。背圧印加板３５５は、並列方向の最下流側の固体酸化物燃料電池モジュール１００（図１、２の右端列）における酸化剤ガスの圧力を所望の圧力以上に維持して発電性能を確保するための多孔体部材である。
【００１１】
酸化剤ガスは、酸化剤ガス供給マニホールド３１０から空気分配板３５０を通して、固体酸化物燃料電池モジュール１００に供給される。酸化剤ガスは固体酸化物燃料電池モジュール１００の外面側から内部に供給される。なお、高電流発電時の高発熱状態時には固体酸化物燃料電池モジュール１００の冷却も兼ねる様に空気ポンプ等の補機を用いてガス流量を調整可能に構成しても良い。また、空気分配板３５０や背圧印加板３５５は、それぞれ、酸化剤ガス供給マニホールド３１０、あるいは酸化剤ガス排出マニホールド３２０と一体に構成され、酸化剤ガスの適切な流量と圧力を確保し、スタック全体のケーシング機能をも兼ね部品点数と組付工程を削減するように構成されていても良い。
【００１２】
燃料ガス供給マニホールド３３０と、燃料ガス排出マニホールド３４０とは、固体酸化物燃料電池モジュール１００の軸に沿った方向の両端に配置されている。燃料ガスは、固体酸化物燃料電池モジュール１００の内部を通り、固体酸化物燃料電池モジュール１００に供給される。固体酸化物燃料電池モジュール１００の両端部は、絶縁性モジュール固定体３７０により、ケーシング３００に固定されている。
【００１３】
図３は、図２の燃料ガス供給マニホールド３３０近傍と、燃料ガス排出マニホールド３４０近傍の断面を拡大して示す説明図である。図４は、固体酸化物燃料電池本体の断面図である。固体酸化物燃料電池モジュール１００は、固体酸化物燃料電池本体１０５と、金属支持体１１０と、燃料ガスシール兼金属支持体固定スリーブ１２０とを備える。固体酸化物燃料電池本体１０５は、図４に示すように、内側から第１の電極１０１（アノード電極）、電解質１０２（酸化物）、第２の電極１０３（カソード電極）の３層構造となっている。但し、図３では、図示の便宜上、固体酸化物燃料電池本体１０５を一層として描いている。本実施例では、第１の電極１０１の材料として、ニッケル（Ｎｉ）とイットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）の混合体を用いている。また、第２の電極１０３の材料として、ランタンコバルト-セリア系材料ＬＳＣＦ（ＬａxＳｒ(1-x)ＣｏyＦｅ(1-y)Ｏ3）を用いている。なお、第２の電極１０３の材料として、ＬａxＳｒ(1-x)ＭｎＯ3を用いてもよい。電解質１０２の材料としてイットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）やスカンジア安定化ジルコニア(ＳｃＳｚ)などのジルコニア系セラミックスを用いることが可能である。なお、上記材料は一例であり、第１の電極１０１、第２の電極１０３の材料や電解質１０２の材料として、様々な材料を用いることが可能である。
【００１４】
第１の電極１０１で用いるアノード電極材(Ｎｉ／ＹＳＺ)の導電率σは、６５０℃で約１０００〜１１００Ｓ・ｃｍ-1であり、固体酸化物燃料電池で一般に使用される汎用のＳＵＳ材等(例:ＳＵＳ４３０)の６５０℃における導電率（σ＝８７００Ｓ・ｃｍ-1）と較べると約１／８であり、導電率が低い。本実施例では、固体酸化物燃料電池本体１０５を、平板形セルに較べ機械的、熱応力的に剛性が高いと想定される円筒形にて構成し、第１の電極１０１（アノード電極）の厚さを、平板形セルの一般的な膜厚（３００〜１０００μｍ）よりも薄い１００〜３００μｍに薄膜化して低コスト化を図る構成とした。第１の電極１０１を薄膜化すると、第１の電極１０１の電気抵抗が大きくなるので、本実施例では、第１の電極１０１の内周側にＳＵＳ等の金属支持体１１０を固体酸化物燃料電池本体１０５に装着し、固体酸化物燃料電池本体１０５のアノード電極表面からの良好な電流取り出しを実現し、電圧低下の回避、及び円筒軸長手方向端部での集電時の通電抵抗の低減を実施する構成とした。
【００１５】
第２の電極１０３で用いるＬＳＣＦは、導電率σが６５０℃で約２３０〜２８０Ｓ・ｃｍ-1であり、と第１の電極１０１の導電率σの約１／４である。ここで、第２の電極１０３を厚膜化すると酸化剤ガスの透過・拡散抵抗が大きくなる。そのため、本実施例では、後述するようにカソード側金属支持体１５０を用いて、第２の電極１０３の電極表面から電流を取り出すこととした。
【００１６】
図４に示すように、金属支持体１１０は、割れ部１１６を有する略円筒形をしており、固体酸化物燃料電池本体１０５の内周側に設けられている。金属支持体１１０は、ＳＵＳ材料（例えばＳＵＳ４３０）で形成された金属平板が略円筒形に丸められて形成されており、金属支持体１１０のバネ力により固体酸化物燃料電池本体１０５の内側に固定されている。金属支持体１１０の軸方向の長さは、固体酸化物燃料電池本体１０５の軸方向の長さよりも長く、金属支持体１１０の両端部は、固体酸化物燃料電池本体１０５から外側にはみ出ている。
【００１７】
図３に示すように、金属支持体１１０は、固体酸化物燃料電池本体１０５と重なる部分において、複数の孔１１２を有している。孔１１２は、金属支持体１１０の内部を流れる燃料ガスを固体酸化物燃料電池本体１０５に導く。ここで、孔１１２は、孔１１２の周囲の固体酸化物燃料電池本体１０５側に凸部１１０ｂを有するように形成されていても良い。この場合、凸部１１０ｂで固体酸化物燃料電池本体１０５と金属支持体１１０とが接触し、固体酸化物燃料電池本体１０５と金属支持体１１０との間に若干の隙間が生じる。燃料ガスは、この隙間を利用して拡散することが出来る。
【００１８】
金属支持体１１０の端部の内周側には、燃料ガスシール兼金属支持体固定スリーブ１２０が配置されている。以下、燃料ガスシール兼金属支持体固定スリーブ１２０を、「金属支持体固定スリーブ１２０」と呼ぶ。金属支持体固定スリーブ１２０は、金属平板を略円筒形に曲げることにより形成されており、金属支持体固定スリーブ１２０のバネ力により金属支持体１１０の内周側に固定されるとともに、金属支持体１１０の内側から金属支持体１１０の端部の割れ部を塞ぐ。
【００１９】
金属支持体１１０と、金属支持体固定スリーブ１２０には、バルジ加工部１１４、１２４がそれぞれ設けられている。バルジ加工部１１４、１２４は、金属支持体固定スリーブ１２０や後述するインターコネクターの装着の位置決め及び振動や熱膨張・収縮によるズレ防止に対応するために設けられている。なお、金属支持体１１０と金属支持体固定スリーブ１２０の間の隙間からの燃料ガス漏れに備えて金属含有の導電性ガラスシール剤等を塗布しても良い。また、金属支持体固定スリーブ１２０が熱膨張収縮等で動かぬ様にバルジ部形成にて、金属支持体１１０に嵌合させてもよい。金属支持体固定スリーブ１２０は、燃料ガス出入口部にカエシ部１２６を設けている。但しカエシ部１２６は省略しても良い。
【００２０】
固体酸化物燃料電池本体１０５の両端部には、絶縁性シール部１７０が設けられている。金属支持体１１０が、固体酸化物燃料電池本体１０５側が少し凸となった孔１１２を有していると、金属支持体１１０と固体酸化物燃料電池本体１０５との隙間から燃料ガスがリークする虞がある。絶縁性シール部１７０は、金属支持体１１０と、固体酸化物燃料電池モジュール１００との境界から燃料ガスがリークするのを抑制する。
【００２１】
固体酸化物燃料電池モジュール１００の両端部の外縁には、絶縁性シール部１７２が設けられている。絶縁性シール部１７２は、燃料ガス供給マニホールド３３０から供給された燃料ガスが、固体酸化物燃料電池モジュール１００の外側に流れないようにシールをする。
【００２２】
金属支持体１１０の外縁には、インターコネクター１４０が設けられている。インターコネクター１４０は、固体酸化物燃料電池モジュール１００の第２の電極１０３と集電板２００との接続あるいは、個々の固体酸化物燃料電池モジュール１００の第１の電極１０１と、直列方向に隣接する固体酸化物燃料電池モジュール１００の第２の電極１０３との接続に用いられる。なお、インターコネクター１４０は、集電板２１０に最も近い行の固体酸化物燃料電池モジュール１００の第１の電極と、集電板２１０と、の接続にも用いられる。また、インターコネクター１４０は、固体酸化物燃料電池モジュール１００同士を並列に接続する並列接続機能も保有している。具体的には、インターコネクター１４０は、所望の電流値を確保するために、並列方向に並ぶ複数の固体酸化物燃料電池モジュール１００を一体(一個)としてモジュール化する機能も有している。インターコネクター１４０は一枚の金属板から作成されてもよい。
【００２３】
ケーシング３００は、また、絶縁性セル固定体１６０と、モジュール締結シャフト３６０と、絶縁性モジュール固定体３７０と、を備える。絶縁性セル固定体１６０は、固体酸化物燃料電池モジュール１００を並列方向に固定して並列モジュールを形成する。本実施例では、絶縁性セル固定体１６０は、インターコネクター１４０が設けられている位置で、固体酸化物燃料電池モジュール１００を固定しているが、固定位置は、インターコネクター１４０が設けられている位置でなくてもよい。モジュール締結シャフト３６０は、並列モジュールを直列方向に固定する。なお、モジュール締結シャフト３６０には絶縁被膜３６５が形成されており、モジュール締結シャフト３６０を介した短絡を抑制している。絶縁性モジュール固定体３７０は、複数の並列モジュールを囲いつつ、囲った外周から並列モジュールを固定する。なお、絶縁性モジュール固定体３７０も、固体酸化物燃料電池モジュール１００を並列方向に固定する機能を有していても良い。絶縁性モジュール固定体３７０と燃料ガス供給マニホールド３３０との間及び絶縁性モジュール固定体３７０と燃料ガス排出マニホールド３４０との間には、燃料ガスのリークを抑制するためのガスケット３３５を備えてもよい。
【００２４】
図５は、固体酸化物燃料電池モジュール１００の側面図である。図６は、図５に示す固体酸化物燃料電池モジュール１００のＸ−Ｘ矢視断面及びＹ−Ｙ矢視断面を示す説明図である。上の２つがＸ−Ｘ矢視断面であり、下の２つがＹ−Ｙ矢視断面である。図５、６では、図３では示していなかったアノード電流取出部１３０と、カソード側金属支持体１５０ｖ〜１５０ｚを表示している。カソード側金属支持体１５０ｖ〜１５０ｚの符号末尾のｖ〜ｚは、個々のカソード側金属支持体１５０を区別するために付けた符号である。同様に、固体酸化物燃料電池本体１０５、金属支持体１１０についても、個々を区別するために符号末尾にｗ〜ｚの符号を加えている。また、図５においては、固体酸化物燃料電池本体１０５ｙ、１０５ｚ、及び金属支持体１１０ｙ、１１０ｚを取り外した状態を図示している。なお、金属支持体１１０ｙ、１１０ｚについては、破線にて配置位置を図示している。
【００２５】
アノード電流取出部１３０は、金属支持体１１０の両端部において、金属支持体１１０の外周に嵌合されており、金属支持体１１０に流れるアノード電流を集電する。カソード側金属支持体１５０ｗ〜１５０ｚは、それぞれ固体酸化物燃料電池本体１０５ｗ〜１０５ｚの外周側に設けられている金属製の部材であり、固体酸化物燃料電池本体１０５ｗ〜１０５ｚを保護するとともにカソード電流の集電を行う。カソード側金属支持体１５０ｗ〜１５０ｚは、ＳＵＳ材料（例えばＳＵＳ４３０）で形成された金属平板が半円筒形に丸められて形成されている。カソード側金属支持体１５０ｙは、丸められた金属平板が元の平板状態に戻ろうとするバネ力により、並列方向に隣接する固体酸化物燃料電池モジュール１００のカソード側金属支持体１５０ｚと接触する。また、カソード側金属支持体１５０ｗ〜１５０ｚは、固体酸化物燃料電池本体１０５ｗ〜１０５ｚと重なる部分において、孔１５５を有している。固体酸化物燃料電池モジュール１００の外側を流れる酸化剤ガスは、孔１５５を通って、固体酸化物燃料電池本体１０５ｗ〜１０５ｚに供給される。
【００２６】
金属支持体１１０ｗ〜１１０ｚの固体酸化物燃料電池本体１０５の両端部外側の外縁には、絶縁性シール部１７０が形成されており、絶縁性シール部１７０の外周側に、インターコネクター１４０が配置されている。インターコネクター１４０は、図６の上側の固体酸化物燃料電池モジュール１００の金属支持体１１０ｗ、１１０ｘと、図６の下側の固体酸化物燃料電池モジュール１００のカソード側金属支持体１５０ｖ、１５０ｙ、１５０ｚと、を接続して、固体酸化物燃料電池モジュール１００を電気的に直列接続する。
【００２７】
図７は、固体酸化物燃料電池モジュール１００の製造工程を示す平面図である。図８は、固体酸化物燃料電池モジュール１００の製造工程を示す側面図である。工程（ａ）では、略円筒形の金属支持体１１０が準備される。まず、金属支持体１１０の元となる金属平板に対して、例えば、プレス機により孔１１２及び対向する辺１１６ａ、１１６ｂにジグザグ形状を形成する。その後、金属平板に対して、プレス機を用いて対向する辺１１６ａ、１１６ｂが近づくように略円筒形に丸めることにより、金属支持体１１０を形成する。丸められた金属支持体１１０は、辺１１６ａ、１１６ｂの間に若干のジグザグ形状の隙間１１６を有している。この隙間１１６を「割れ部１１６」とも呼ぶ。金属支持体１１０の外周の大きさは、固体酸化物燃料電池本体１０５の内周の大きさとほぼ同じ大きさであることが好ましい。なお、割れ部１１６が蛇行（ジグザグ形状）していることの利点については後述する。
【００２８】
工程（ｂ）では、金属支持体１１０の辺１１６ａ、１１６ｂが近づくように荷重がかけられる。その結果、金属支持体１１０の外周の大きさは、固体酸化物燃料電池本体１０５の内周の大きさよりも少し小さくなる。なお、金属支持体１１０に荷重をかけても、辺１１６ａ、１１６ｂの間に隙間１１６があるため、辺１１６ａと辺１１６ｂとは重ならない。工程（ｃ）では、固体酸化物燃料電池本体１０５の内周側に、金属支持体１１０が挿入される。工程（ｄ）では、金属支持体１１０に加えられた荷重が開放される。その結果、金属支持体１１０は、バネ力により自由状態に戻り、固体酸化物燃料電池本体１０５の内周側に固定される。上述したように金属支持体１１０の外周の大きさが固体酸化物燃料電池本体１０５の内周とほぼ同じ大きさであれば、固体酸化物燃料電池本体１０５が金属支持体１１０から受ける応力は僅かである。
【００２９】
工程（ｅ）（ｆ）では、金属支持体固定スリーブ１２０が金属支持体１１０の内周側に挿入・固定される。金属支持体固定スリーブ１２０は金属支持体１１０と同様に割れ部１２２を有している。工程（ｅ）では、先ず、この割れ部１２２の間隔を狭めるように金属支持体固定スリーブ１２０を圧縮する。その結果、金属支持体固定スリーブ１２０の外周の大きさは、金属支持体１１０の内周の大きさよりも小さくなり、金属支持体固定スリーブ１２０は、金属支持体１１０の内周側に挿入可能となる。その後、金属支持体固定スリーブ１２０の割れ部１２２と金属支持体１１０の隙間１１６（割れ部１１６）とが反対側になるように、金属支持体固定スリーブ１２０を金属支持体１１０の内周側に挿入する。金属支持体固定スリーブ１２０は、割れ部１２２と反対側に凸部１２８を有し、凸部１２８が、金属支持体１１０の隙間１１６の間に入るように、金属支持体固定スリーブ１２０を金属支持体１１０の内周側に挿入してもよい。
【００３０】
工程（ｆ）では、金属支持体固定スリーブ１２０への荷重を開放する。その結果、金属支持体固定スリーブ１２０の外周の大きさは元の大きさに戻る。金属支持体固定スリーブ１２０は内周側から金属支持体１１０を押すことにより、金属支持体１１０の内周側に固定される。
【００３１】
工程（ｇ）では、固体酸化物燃料電池本体１０５の端部と金属支持体１１０との境界及び金属支持体１１０の隙間１１６に絶縁性シール部１７０を形成し、固体酸化物燃料電池モジュール１００を完成する。なお、図５、図６に示すカソード側金属支持体１５０やインターコネクター１４０は、固体酸化物燃料電池モジュール１００をケーシング３００内に配置するときに取り付けられる。
【００３２】
図７において、分岐している工程（ｅ’）〜（ｇ’）は、金属支持体固定スリーブ１２０が凸部１２８を有していない場合の工程を示すものであり、工程（ｅ）〜（ｇ）と同様の工程である。
【００３３】
図９は、燃料電池の上視図である。ケーシング３００の上部に燃料ガス供給マニホールド３３０が配置されており、ケーシング３００の左右には、それぞれ、酸化剤ガス供給マニホールド３１０、酸化剤ガス排出マニホールド３２０が配置されている。なお、燃料ガス排出マニホールド３４０は、ケーシング３００の裏側に配置されるため、図９に示す上視図では、ケーシング３００に隠れて見えない状態である。ケーシングの四隅には、ボルト３８０があり、ボルト３８０は、燃料ガス供給マニホールド３３０を締結するために用いられる。なお、燃料ガス排出マニホールド３４０を締結するためのボルトは、別途設けられているが、図９に示す上視図では、隠れている。ケーシング３００の右側からは、集電板２００、２１０が出ており、集電板２００、２１０はそれぞれバスバー２０５、２１５に接続されている。バスバー２０５、２１５から電力が取り出される。
【００３４】
図１０は、図９の状態から燃料ガス供給マニホールドを取り外した状態を示す説明図である。燃料電池１０の燃料ガス供給マニホールド３３０を取り外した最上部には、絶縁性モジュール固定体３７０が設けられている。絶縁性モジュール固定体３７０には、四隅にボルト３８０（図９）を通すための孔３７５が形成されている。絶縁性モジュール固定体３７０の上面は、燃料ガス供給マニホールド３３０との間の燃料ガスのリークを抑制するためのシール面３７２となっている。絶縁性モジュール固定体３７０の内側には、多数の固体酸化物燃料電池モジュール１００が、並列方向及び直列方向に並べられている。なお、図１０に示す状態では、固体酸化物燃料電池モジュール１００のうち、金属支持体１１０と、金属支持体固定スリーブ１２０のみが見える状態である。また、金属支持体１１０の外周側には、絶縁性シール部１７２が見えている。固体酸化物燃料電池モジュール１００の固体酸化物燃料電池本体１０５は、絶縁性シール部１７２に隠れている。
【００３５】
図１１は、図１０に示す状態から絶縁性モジュール固定体３７０を取り外した状態を示す説明図である。固体酸化物燃料電池モジュール１００の金属支持体１１０の内周側には、金属支持体固定スリーブ１２０が見え、金属支持体１１０の外周側にはインターコネクター１４０の一部が見えている。インターコネクター１４０は、隣接する固体酸化物燃料電池モジュール１００のカソード側金属支持体１５０（図１１では絶縁性セル固定体１６０により隠れているため見えない状態である。）との接続や、集電板２００との接続にも用いられる。
【００３６】
絶縁性セル固定体１６０は、インターコネクター１４０の外周に配置され、固体酸化物燃料電池モジュール１００が並列方向に並んだ並列モジュールを形成している。並列モジュールは直列方向に並べられており、モジュール締結シャフト３６０は並列モジュールを直列方向に固定している。また、モジュール締結シャフト３６０は、その両端部に集電板２００、２１０を固定している。なお、モジュール締結シャフト３６０には、図１１では図示していないが、絶縁被膜３６５が形成されているので、モジュール締結シャフト３６０の両端部に集電板２００、２１０を固定しても、集電板２００、２１０間は短絡しない。ケーシング３００と、集電板２００、２１０との間には、断熱保温材３９０が配置されている。
【００３７】
図１２は、図１１に示す状態から絶縁性セル固定体１６０を取り外した状態を示す説明図である。図１２では、図１１において絶縁性セル固定体１６０により一部しか見えていなかったインターコネクター１４０が見えている。最上行（第１行目）の固体酸化物燃料電池モジュール１００の金属支持体１１０に接続されたインターコネクター１４０は、集電板２００に接続されている。第ｎ行目の固体酸化物燃料電池モジュール１００の金属支持体１１０に接続されたインターコネクター１４０は、第（ｎ−１）行目の固体酸化物燃料電池モジュール１００のカソード側金属支持体１５０に接続されている。また、最下行の固体酸化物燃料電池モジュール１００のカソード側金属支持体１５０に接続されたインターコネクター１４０は、集電板２１０に接続されている。
【００３８】
インターコネクター１４０は、アノード側は金属支持体１１０の両端(片端でも可)付近のバルジ加工部１１４にバネ機能にて嵌合装着する。カソード側は隣接する固体酸化物燃料電池モジュール１００のカソード側金属支持体１５０の孔１５５の凸部が接して電気的な接続をする。なお、その際にインターコネクター１４０はバネ機能を保有しているのでカソード側金属支持体１５０とはある程度の荷重にて接触し良好な電気的接続を確保することが可能である。
【００３９】
図１３は、本実施例の効果を示す説明図である。比較例は、割れ部１１６が円筒形の軸と平行な方向に形成されているものであり、実施例は、割れ部１１６がジグザグ形状である。実施例、比較例のいずれも、アノード電流は、固体酸化物燃料電池本体１０５の第１の電極１０１（図４）の全面に生じる。この場合、第１の電極１０１の内周側に金属支持体１１０の金属部分がある領域では、アノード電流は、そのまま金属支持体１１０に流れ、金属支持体１１０上を軸方向に流れる。一方、第１の電極１０１の内周側が金属支持体１１０の割れ部１１６に当たる領域で生じたアノード電流は、直接、金属支持体１１０に流れることが出来ないので、第１の電極１０１中を流れた後、金属支持体１１０に流れる。この場合、比較例では、アノード電流が第１の電極１０１中を流れるとき、円筒形の軸と垂直方向に流れる、所謂、横流れ電流が生じる。第１の電極１０１の電気抵抗は、金属支持体１１０の電気抵抗よりも大きいので、アノード電流が流れる場合、第１の電極１０１中の電流が流れる距離を出来るだけ短くするように流れる。割れ部１１６が円筒形の軸と平行な直線形状に形成されている場合、第１の電極１０１中の電流が流れる距離を出来るだけ短くする方向は、割れ部１１６上のどこであっても円筒形の軸と垂直方向である。一方、本実施例では、割れ部上の場所により、第１の電極１０１中の電流が流れる距離を出来るだけ短くする方向は異なる。例えば、割れ部１１６が、軸と平行でなく、斜め方向の場合には、斜め方向と垂直な斜め方向に電流が流れ、第１の電極１０１中の電流が流れる距離を出来るだけ短くする。このとき、軸と垂直な方向の割れ部１１６の間隔Ｇの大きさが同じとすれば、斜めに電流が流れた方が、第１の電極１０１中の電流が流れる距離が短い。すなわち、電気抵抗を小さくすることが可能となる。したがって、割れ部１１６の形状を、軸と平行な直線形状ではなく、軸と平行な直線に対してジグザグ形状にすると、第１の電極１０１中の電流が流れる距離を短くし、全体として電気抵抗を小さくすることができる。
【００４０】
以上、いくつかの実施形態に基づいて本発明の実施の形態について説明してきたが、上記した発明の実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨並びに特許請求の範囲を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物が含まれることはもちろんである。
【符号の説明】
【００４１】
１０…燃料電池
１００…固体酸化物燃料電池モジュール
１０１…第１の電極
１０２…電解質
１０３…第２の電極
１０５、１０５ｗ〜１０５ｚ…固体酸化物燃料電池本体
１１０、１１０ｗ〜１１０ｚ…金属支持体
１１０ｂ…凸部
１１２…孔
１１４…バルジ加工部
１１６…隙間（割れ部）
１１６ａ、１１６ｂ…辺
１２０…燃料ガスシール兼金属支持体固定スリーブ（金属支持体固定スリーブ）
１２２…割れ部
１２４…バルジ加工部
１２６…カエシ部
１２８…凸部
１３０…アノード電流取出部
１４０…インターコネクター
１５０、１５０ｖ〜１５０ｚ…カソード側金属支持体
１５５…孔
１６０…絶縁性セル固定体
１７０…絶縁性シール部
１７２…絶縁性シール部
２００、２１０…集電板
２０５、２１５…バスバー
３００…ケーシング
３１０…酸化剤ガス供給マニホールド
３２０…酸化剤ガス排出マニホールド
３３０…燃料ガス供給マニホールド
３３５…ガスケット
３４０…燃料ガス排出マニホールド
３５０…空気分配板
３５５…背圧印加板
３６０…モジュール締結シャフト
３６５…絶縁被膜
３７０…絶縁性モジュール固定体
３７２…シール面
３７５…孔
３８０…ボルト
３９０…断熱保温材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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