(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気電極層，固体電解質層，および燃料電極層を備え，発電機能を有する，第１の矩形の燃料電池セル本体と，
前記空気電極層または前記燃料電極層の一方の電極層と電気的に接続される，第２の矩形のインターコネクタと，
を具備する固体酸化物形燃料電池において，
前記燃料電池セル本体が，前記一方の電極層上に，この一方の電極層より，膨張係数の小さな材料からなり，かつ前記第１の矩形の一辺に沿った第１の方向での反り抑制量が，前記第１の矩形の他辺に沿った第２の方向での反り抑制量より，小さい，反り抑制層を有し，
前記インターコネクタの，前記第２の矩形の一辺に沿った第３の方向での変形容易性が，前記インターコネクタの，前記第２の矩形の他辺に沿った第４の方向での変形容易性より，大きく，
前記第１の方向と前記第３の方向が略平行で，前記第２の方向と前記第４の方向が略平行である，
ことを特徴とする固体酸化物形燃料電池。
【請求項２】
前記反り抑制層が，互いに分断または結合された複数の帯状の領域に区分され，
前記第１の方向での前記帯状の領域の幅の合計Ｓ１が，前記第２の方向での前記帯状の領域の幅の合計Ｓ２より，小さい，
ことを特徴とする請求項１記載の固体酸化物形燃料電池。
【請求項３】
前記複数の帯状の領域が，前記第１の方向に沿う帯状の領域と，前記第２の方向に沿う帯状の領域と，を有し，
前記第１の方向に沿う帯状の領域が，前記第１の矩形の中心を通過するように配置されている
ことを特徴とする請求項２に記載の固体酸化物形燃料電池。
【請求項４】
前記帯状の領域が，前記第１の矩形の４辺のうち一対の辺にのみ沿って形成される帯状の領域を有する
ことを特徴とする請求項２または３に記載の固体酸化物形燃料電池。
【請求項５】
前記インターコネクタが，平坦形状の平坦部と，前記平坦部の一方の面から突出して前記一方の電極層と電気的に接続される複数の凸部と，これら複数の凸部の間に形成され，前記第１および前記第２の方向にガスを流す，複数のガス流路と，を有する，
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の固体酸化物形燃料電池。
【請求項６】
空気電極層，固体電解質層，および燃料電極層を備え，発電機能を有する，第１の矩形の燃料電池セル本体において，
前記燃料電池セル本体が，前記空気電極層または前記燃料電極層の一方の電極層上に，この一方の電極層より，膨張係数の小さな材料からなり，かつ前記第１の矩形の一辺に沿った第１の方向での反り抑制量が，前記第１の矩形の他辺に沿った第２の方向での反り抑制量より，小さい，反り抑制層を有し，
前記一方の電極層と電気的に接続される，第２の矩形のインターコネクタであって，前記第２の矩形の一辺に沿った第３の方向での変形容易性が，前記第２の矩形の他辺に沿った第４の方向での変形容易性より，大きいインターコネクタに対して，
前記第１の方向と前記第３の方向が略平行で，前記第２の方向と前記第４の方向が略平行であるように，配置される，
ことを特徴とする燃料電池セル本体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，固体電解質層を備えた固体酸化物形燃料電池及びこの固体酸化物形燃料電池に用いられる燃料電池セル本体に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池として，固体電解質（固体酸化物）を用いた固体酸化物形燃料電池（以下，「ＳＯＦＣ」とも記す）が知られている。このＳＯＦＣは，例えば板状の固体電解質層の各面に燃料電極と空気電極とを備えた燃料電池セル本体（積層体）から構成される。燃料電極に燃料ガスを供給するとともに，空気電極に空気を供給し，固体電解質層を介して，燃料及び空気中の酸素を化学反応させることで，電力が発生する。
【０００３】
ここで，固体電解質層，燃料電極，空気電極間での膨張係数の相違等に起因して，製造時に燃料電池セル本体が反ることがある。このため，支持体の両面に固体電解質層を備えることで，燃料電池セル本体の反りを低減する技術が提案されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−９７３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら，特許文献１の技術では，次に示すように，インターコネクタの変形容易性に異方性がある場合への対応が必ずしも十分とは言えない。
インターコネクタは，燃料電池セル本体との電気的接続のためのものであり，燃料電池セル本体と対向，接触して配置される。一方，燃料電池セル本体へのガス（燃料ガス，空気）の供給のために，燃料電池セル本体とインターコネクタの間にガス流路を確保する必要がある。このため，インターコネクタは，燃料電池セル本体と電気的に接続される複数の凸部を有し，これら複数の凸部の間の空間がガス流路となる。この結果，複数の凸部はこの流路の方向を反映した形状（例えば，流路の方向を長辺とする長方形状）をしているのが通例である。この凸部の形状等に起因し，インターコネクタは変形容易性に異方性を有する（XY方向で（曲がり）変形し易い方向が異なる）ことがある。
【０００６】
このように，インターコネクタの変形容易性に異方性を有すると，方向によって，燃料電池セル本体での反りに対する，インターコネクタの追従変形（曲がり）が困難となる可能性がある。即ち，ある方向では燃料電池セル本体での反りに対してインターコネクタが追従して変形しても，別の方向では燃料電池セル本体での反りに対してインターコネクタが追従して変形するのが困難となる可能性がある。
【０００７】
以上のように，インターコネクタの変形容易性に異方性があり，インターコネクタの追従変形が充分でない場合，次のような問題が生じる可能性がある。即ち，燃料電池セル本体とインターコネクタ間での電気的接続の確保が不十分になったり（接触面積の減少），これら間での部分的な接触による不均一な応力（圧力）により，燃料電池セル本体が破損したりする可能性がある。
【０００８】
本発明は，上述した課題を解決するためになされたものであり，インターコネクタの変形容易性の異方性に対応容易な固体酸化物形燃料電池及び燃料電池セル本体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】
【０００９】
Ａ．本発明の一態様に係る固体酸化物形燃料電池は，空気電極層，固体電解質層，および燃料電極層を備え，発電機能を有する，第１の矩形の燃料電池セル本体と，前記空気電極層または前記燃料電極層の一方の電極層と電気的に接続される，第２の矩形のインターコネクタと，を具備する固体酸化物形燃料電池において，前記燃料電池セル本体が，前記一方の電極層上に，この一方の電極層より，膨張係数の小さな材料からなり，かつ前記第１の矩形の一辺に沿った第１の方向での反り抑制が，前記第１の矩形の他辺に沿った第２方向での反り抑制より，小さい，反り抑制層を有し，前記インターコネクタの，前記第２の矩形の一辺に沿った第３の方向での変形容易性が，前記インターコネクタの，前記矩形の他辺に沿った第４の方向での変形容易性より，大きく，前記第１の方向と前記第３の方向が略平行で，前記第２の方向と前記第４の方向が略平行である，ことを特徴とする。
【００１０】
「燃料電池セル本体が，前記一方の電極層上に，この一方の電極層より，膨張係数の小さな材料からなり，かつ前記第１の矩形の一辺に沿った第１の方向での反り抑制が，前記第１の矩形の他辺に沿った第２方向での反り抑制より，小さい，反り（選択的）抑制層を有する」ことで，燃料電池セル本体での第１の方向での反り抑制が，第２方向での反り抑制より，小さくなる（反り抑制が異方性を有する）。
【００１１】
また，「インターコネクタの，前記第２の矩形の一辺に沿った第３の方向での変形容易性が，前記インターコネクタの，前記矩形の他辺に沿った第４の方向での変形容易性より，大き」いことは，インターコネクタの変形容易性が異方性を有することを意味する。
【００１２】
そして，「前記第１の方向と前記第３の方向が略平行で，前記第２の方向と前記第４の方向が略平行である」ことで，燃料電池セル本体の反り抑制が，小さい方向（第１の方向）が，インターコネクタの変形容易性が大きい方向（第３の方向）が対応することになり，燃料電池セル本体の反り抑制の異方性と，インターコネクタの変形容易性の異方性とが適切に配置され，燃料電池セル本体の反り抑制とインターコネクタの変形容易性とがバランスして，インターコネクタとの関係において，燃料電池セル本体の反りが抑制されることになる。
【００１３】
前記反り抑制層が，互いに分断または結合された複数の帯状の領域に区分され，前記第１の方向での前記帯状の領域の幅の合計Ｓ１が，前記第２の方向での前記帯状の領域の幅の合計Ｓ２より，小さいことが好ましい。
【００１４】
「第１の方向での前記帯状の領域の幅の合計Ｓ１が，前記第２の方向での前記帯状の領域の幅の合計Ｓ２より，小さい」ことで，第１の方向での反り抑制が，第２方向での反り抑制より，小さくなる。
【００１５】
（２）前記複数の帯状の領域が，前記第１の方向に沿う帯状の領域と，前記第２の方向に沿う帯状の領域と，を有し，前記第１の方向に沿う帯状の領域が，前記第１の矩形の中心を通過するように配置されていることが好ましい。
【００１６】
「前記第１の方向に沿う帯状の領域が，前記第１の矩形の中心を通過するように配置」することで，反りによる応力をより抑制できる。
【００１７】
（３）前記帯状の領域が，前記第１の矩形の４辺のうち一対の辺にのみ沿って形成される帯状の領域を有することが好ましい。
【００１８】
「一対の辺にのみ沿って形成される帯状の領域を有する」ことで，反りによる応力をより抑制できる。
【００１９】
（４）前記インターコネクタが，平坦形状の平坦部と，前記平坦部の一方の面から突出して前記一方の電極層と電気的に接続される複数の凸部と，これら複数の凸部の間に形成され，前記第１および前記第２の方向にガスを流す，複数のガス流路と，を有しても良い。
【００２０】
インターコネクタが，複数の凸部と，前記第１および前記第２の方向にガスを流す，複数のガス流路を有することで，インターコネクタの変形容易性が異方性を有する可能性が大きくなり，この変形容易性の異方性への対応が必要となる。
【００２１】
（５）ここで，前記インターコネクタが，前記平坦部の他方の面から突出する複数の第２の凸部を有することがある。この場合，凸部と第２の凸部の関係が次のａ〜ｅとなる可能性が有る。
【００２２】
ａ．前記凸部および前記第２の凸部が，前記第１または前記第２の方向に沿って伸びた形状を有する。
即ち，凸部および第２の凸部が伸びた方向で，インターコネクタの変形容易性が低下し，変形容易性の異方性が生じる。
【００２３】
ｂ．前記凸部と前記第２の凸部が同一方向に沿って伸びた形状を有する。
この場合，凸部と第２の凸部の変形容易性の異方性が一致していることから，凸部と第２の凸部の一方のみの場合よりも，インターコネクタの変形容易性の異方性がより強くなる。
【００２４】
ｃ．前記凸部と前記複数の第２の凸部が異なる方向に沿って伸びた形状を有する。
凸部と前記複数の第２の凸部が異なる方向に沿って伸びた場合でも，例えば，次の（ｉ），（ｉｉ）の場合に，インターコネクタの変形容易性の異方性が生じ得る。
【００２５】
（ｉ）複数の凸部の間隔と前記複数の第２の凸部の間隔が異なる。
凸部と第２の凸部の間隔の相違は，インターコネクタの変形容易性の異方性の原因となる。即ち，凸部と第２の凸部の幅および変形容易性が同一であっても，間隔が異なれば，インターコネクタの変形容易性の異方性が生じ得る。
【００２６】
（ｉｉ）凸部と前記第２の凸部の変形容易性が異なる。
凸部と第２の凸部の変形容易性の相違は，インターコネクタの変形容易性の異方性の原因となる。即ち，凸部と第２の凸部の幅および間隔が同一であっても，変形容易性が異なれば，インターコネクタの変形容易性の異方性が生じ得る。
【００２７】
Ｂ．燃料電池セル本体は，空気電極層，固体電解質層，および燃料電極層を備え，発電機能を有する，第１の矩形の燃料電池セル本体において，前記燃料電池セル本体が，前記一方の電極層上に，この一方の電極層より，膨張係数の小さな材料からなり，かつ前記第１の矩形の一辺に沿った第１の方向での反り抑制が，前記第１の矩形の他辺に沿った第２方向での反り抑制より，小さい，反り抑制層を有する，ことを特徴とする。
【００２８】
「燃料電池セル本体が，前記一方の電極層上に，この一方の電極層より，膨張係数の小さな材料からなり，かつ前記第１の矩形の一辺に沿った第１の方向での反り抑制が，前記第１の矩形の他辺に沿った第２方向での反り抑制より，小さい，反り（選択的）抑制層を有する」ことで，燃料電池セル本体での第１の方向での反り抑制が，前記第１の矩形の他辺に沿った第２方向での反り抑制より，小さくなる（反り抑制が異方性を有する）。この結果，インターコネクタの変形容易性の異方性に対応する，燃料電池セル本体の反りの低減が可能となる
【００２９】
（１）前記空気電極層または前記燃料電極層の一方の電極層と電気的に接続される，第２の矩形のインターコネクタであって，前記第２の矩形の一辺に沿った第３の方向での変形容易性が，前記矩形の他辺に沿った第４の方向での変形容易性より，大きいインターコネクタコネクタに対して，前記第１の方向と前記第３の方向が略平行で，前記第２の方向と前記第４の方向が略平行であるように，配置される，ことが好ましい。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば，インターコネクタの変形容易性の異方性に対応容易な固体酸化物形燃料電池及び燃料電池セル本体を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の一実施形態に係る固体酸化物形燃料電池を表す斜視図である。
【図２】固体酸化物形燃料電池を図１のＸ軸方向に切断した状態を表す断面図である。
【図３】インターコネクタの正面図である。
【図４】燃料電池セル本体の正面図および断面図である。
【図５】比較例１，２に係る固体酸化物形燃料電池の燃料電池セル本体の正面図である。
【図６】変形例１〜３に係る固体酸化物形燃料電池の燃料電池セル本体の正面図である。
【図７】変形例４に係る固体酸化物形燃料電池のインターコネクタの正面図である。
【図８】変形例５に係る固体酸化物形燃料電池のインターコネクタの正面図である。
【図９】変形例６に係る固体酸化物形燃料電池のインターコネクタの正面図である。
【図１０】変形例７に係る固体酸化物形燃料電池のインターコネクタの正面図である。
【図１１】変形例８に係る固体酸化物形燃料電池のインターコネクタの正面図である。
【図１２】変形例９に係る固体酸化物形燃料電池のインターコネクタの正面図である。
【図１３】比較例３に係る固体酸化物形燃料電池のインターコネクタの正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下，図面を参照して，本発明の実施の形態を詳細に説明する。
（実施形態）
図１は本発明の一実施形態に係る固体酸化物形燃料電池（固体酸化物形燃料電池スタック）１０を表す斜視図である。図２は，固体酸化物形燃料電池１０を図１のＸ軸方向に切断した状態を表す断面図である。
【００３３】
固体酸化物形燃料電池１０は，略直方体形状をなし，上面１１，底面１２，支燃性ガス流路２１，２３，燃料ガス流路２２，２４，貫通孔２５〜２８を有し，連結部材（締結具であるボルト４１〜４８，ナット５１〜５８）が取り付けられる。
【００３４】
上面１１に，支燃性ガス流路２１，２３，燃料ガス流路２２，２４と対応して，部材６１，６３，６２，６４が配置される。部材６１，６３，６２，６４はそれぞれ，支燃性ガス流路２１，２３，燃料ガス流路２２，２４と連通する貫通孔を有する。部材６１〜６４にボルト４１〜４４が挿通され，ナット５１〜５４がねじ込まれる。
【００３５】
部材６１〜６４の貫通孔の径より，ボルト４１〜４４の軸の径が小さいことで，部材６１〜６４の貫通孔とボルト４１〜４４の軸間をガス（支燃性ガス（空気），発電後の残余の燃料ガス，発電後の残余の支燃性ガス，燃料ガス）が通過する。即ち，支燃性ガス（空気），燃料ガスがそれぞれ部材６１，６２から固体酸化物形燃料電池１０内に流入する。発電後の残余の支燃性ガス（空気），発電後の残余の燃料ガスが固体酸化物形燃料電池１０から部材６３，６４へと流出する。
【００３６】
固体酸化物形燃料電池１０は，発電単位である平板形の固体酸化物形燃料電池セル１００が複数個積層されて構成される。複数個の固体酸化物形燃料電池セル１００（１００（１）〜１００（３））が電気的に直列に接続される。なお，見易さのために，図２での固体酸化物形燃料電池セル１００の個数を３としている。多くの場合，より多く（例えば，２０個）の固体酸化物形燃料電池セル１００が積層されて固体酸化物形燃料電池１０が構成される。
【００３７】
固体酸化物形燃料電池セル１００は，直方体形状をなし，燃料電極層１１１，固体電解質層１１２，空気電極層１１３，および反り抑制層１１４が，順次積層されてなる積層体（燃料電池セル本体）１１０を有する。
【００３８】
燃料電極層１１１は，還元剤となる燃料ガス（例えば水素）と接触し，固体酸化物形燃料電池セルにおける負電極として機能する。
【００３９】
燃料電極層１１１の材料としては，例えば，Ｎｉ及びＦｅ等の金属と，Ｓｃ，Ｙ等の希土類元素のうちの少なくとも１種により安定化されたジルコニア等のＺｒＯ２系セラミック，ＣｅＯ２系セラミック及び酸化マンガン等のセラミックのうちの少なくとも１種との混合物などが挙げられる。また，Ｐｔ，Ａｕ，Ａｇ，Ｐｄ，Ｉｒ，Ｒｕ，Ｒｈ，Ｎｉ及びＦｅ等の金属が挙げられる。
【００４０】
これらの金属は１種のみでもよいし，２種以上の金属の合金でもよい。更に，これらの金属及び／又は合金と，上記セラミックの各々の少なくとも１種との混合物（サーメットを含む）が挙げられる。
また，Ｎｉ及びＦｅ等の金属の酸化物と，上記セラミックの各々の少なくとも１種との混合物などが挙げられる。
【００４１】
固体電解質層１１２は，電池の作動時に燃料電極に導入される燃料ガス又は空気電極に導入される支燃性ガスのうちの一方の一部をイオンとして移動させることができるイオン伝導性を有する。このイオンとしては，例えば酸素イオン及び水素イオン等が挙げられる。
【００４２】
固体電解質層の材料としては，例えばＺｒＯ2系セラミック，ＬａＧａＯ3系セラミック，ＢａＣｅＯ3系セラミック，ＳｒＣｅＯ3系セラミック，ＳｒＺｒＯ3系セラミック，及びＣａＺｒＯ3系セラミック等が挙げられる。
【００４３】
空気電極層１１３は，酸化剤となる支燃性ガス（例えば空気（詳しくは空気中の酸素））に接触し，固体酸化物形燃料電池セルにおける正電極として機能する。
【００４４】
空気電極層１１３の材料としては，例えば，各種の金属，金属の酸化物，金属の複酸化物等を用いることができる。金属としては，Ｐｔ，Ａｕ，Ａｇ，Ｐｄ，Ｉｒ，Ｒｕ及びＲｈ等の金属又は２種以上の金属を含有する合金が挙げられる。更に，金属の酸化物としては，Ｌａ，Ｓｒ，Ｃｅ，Ｃｏ，Ｍｎ及びＦｅ等の酸化物（Ｌａ２Ｏ３，ＳｒＯ，Ｃｅ２Ｏ３，Ｃｏ２Ｏ３，ＭｎＯ２及びＦｅＯ等）が挙げられる。また，複酸化物としては，少なくともＬａ，Ｐｒ，Ｓｍ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｃｏ，Ｆｅ及びＭｎ等を含有する複酸化物（Ｌａ１−ｘＳｒｘＣｏＯ３系複酸化物，Ｌａ１−ｘＳｒｘＦｅＯ３系複酸化物，Ｌａ１−ｘＳｒｘＣｏ１−ｙＦｅｙＯ３系複酸化物，Ｌａ１−ｘＳｒｘＭｎＯ３系複酸化物，Ｐｒ１−ｘＢａｘＣｏＯ３系複酸化物（ＬＳＣＦ（ランタンストロンチウムコバルト鉄酸化物））及びＳｍ１−ｘＳｒｘＣｏＯ３系複酸化物等）が挙げられる。
【００４５】
反り抑制層１１４は，空気電極層１１３より膨張係数の小さな材料から構成される，燃料電池セル本体１１０の反りを抑制するための層であり，帯状の領域に区分される。なお，この詳細は後述する。
【００４６】
燃料電池セル本体１１０を作成するには，例えば，燃料電極層１１１，固体電解質層１１２，空気電極層１１３，反り抑制層１１４の構成材料をそれぞれ含むシートを形成，積層し，焼成する。反り抑制層１１４は，帯状の領域に区分されるが（パターニング），このパターニングは種々の手法により実行できる。例えば，反り抑制層１１４の構成材料を含むシートを作成し，その後，打ち抜きによりパターニング後に，他のシートに積層し，焼成することができる。また，他の層上に印刷等で，反り抑制層１１４の構成材料を含む層をパターニングしても良い。
【００４７】
尚，本実施形態では，燃料電極層１１１が支持基体となるいわゆる支持膜式の固体酸化物形燃料電池セル１００を例に挙げているが，それに限定されるものではない。
また，燃料電池セル本体１１０の側方の周囲には四角形の枠体１５０が設けられ，燃料電池セル本体１１０の上下方向には，インターコネクタ１３０，集電体１４０が設けられている。
【００４８】
前記枠体１５０は，マイカ（雲母）からなる絶縁性枠体１５１，１５２と，その間に配置された例えばＳＵＳ４３０からなる金属フレーム１５３，１５４，セル内セパレータ１５５とから構成されている。
【００４９】
このセル内セパレータ１５５は，固体電解質層１１２の上面の外周にて全周にわたって接合されたものである。セル内セパレータ１５５によって，固体酸化物形燃料電池セル１００の内部の空間が，燃料ガスが供給される燃料室１１５と支燃性ガスが供給される空気室１１６とに分離されている。燃料室１１５内のＹ方向に燃料ガスが流通する。空気室１１６内のＸ方向に支燃性ガスが流通する。
【００５０】
枠体１５０には，枠体１５０を同図の上下方向に貫通する支燃性ガス流路２１，２３，燃料ガス流路２２，２４が設けられている。
【００５１】
図３は，インターコネクタ１３０の正面図である。
インターコネクタ１３０は，空気電極層１１３に接して電気的導通を得るように設けられたものである。インターコネクタ１３０は，外周部１３１，平坦部１３２，および凸部１３３を有し，例えば，Ｃｒｏｆｅｒ２２合金，またはＺＭＧ２３２Ｌ合金から一体的に構成される。
【００５２】
インターコネクタの材料としては，導電性及び耐熱性を有する，例えばステンレス鋼，ニッケル基合金，クロム基合金等の耐熱合金が挙げられる。尚，後述する金属フレームも同様である。
【００５３】
具体的には，ステンレス鋼としては，フェライト系ステンレス鋼，マルテンサイト系ステンレス鋼，オーステナイト系ステンレス鋼が挙げられる。フェライト系ステンレス鋼としては，ＳＵＳ４３０，ＳＵＳ４３４，ＳＵＳ４０５，ＳＵＳ４４４等が挙げられる。マルテンサイト系ステンレス鋼としては，ＳＵＳ４０３，ＳＵＳ４１０，ＳＵＳ４３１等が挙げられる。オーステナイト系ステンレス鋼としては，ＳＵＳ２０１，ＳＵＳ３０１，ＳＵＳ３０５等が挙げられる。
【００５４】
更に，ニッケル基合金としては，インコネル６００，インコネル７１８，インコロイ８０２等が挙げられる。クロム基合金としては，Ｄｕｃｒｌｌｏｙ  ＣＲＦ（９４Ｃｒ５Ｆｅ１Ｙ２Ｏ３）等が挙げられる。また，Ｃｒｏｆｅｒ２２合金，ＺＭＧ２３２Ｌなども挙げられる。
【００５５】
外周部１３１は，インターコネクタ１３０の外周に配置される。尚，外周部１３１には，Ｘ方向に支燃性ガス流路２１，２３が設けられ，Ｙ方向に燃料ガス流路２２，２４が設けられており，外周部１３１にはボルト４５〜４８が貫通する貫通孔２５〜２８が設けられている。
【００５６】
平坦部１３２は，外周部１３１内に配置される，四角形の平坦な領域である。なお，平坦部１３２は，外周部１３１と共に一つの平面を構成している。即ち，平坦部１３２，外周部１３１は明確には区分されない。このため，外周部１３１と平坦部１３２の境界を破線で表している。
凸部１３３は，平坦部１３２から突出し，その先端が空気電極層１１３の表面に接触するドーム形状の領域である。
【００５７】
凸部１３３の間をＸ方向に支燃性ガスが流れ，支燃性ガス流路２１，２３が配置されるＸ方向での支燃性ガスの流路が確保される。このため，凸部１３３は，Ｘ−Ｙ平面で見ると，支燃性ガスが流れるＸ方向を長辺とする略長方形状を有する。
【００５８】
図３に，Ｘ，Ｙ方向でのインターコネクタ１３０の変形容易性Ｆｘ，Ｆｙを示す。
【００５９】
平坦部１３２が凸部１３３よりも変形容易であることから，平坦部１３２と凸部１３３の配置と変更容易性が対応する。
【００６０】
インターコネクタ１３０（２），１３０（３）はそれぞれ，固体酸化物形燃料電池セル１００（１），１００（２），固体酸化物形燃料電池セル１００（２），１００（３）で共用される。
【００６１】
また，固体酸化物形燃料電池セル１００（２）の燃料電極層１１１は，集電体１４０，インターコネクタ１３０により固体酸化物形燃料電池セル１００（３）の空気電極層１１３に電気的に接続される。固体酸化物形燃料電池セル１００（２）の空気電極層１１３は，インターコネクタ１３０，集電体１４０，により固体酸化物形燃料電池セル１００（１）の燃料電極層１１１に電気的に接続されている。尚，固体酸化物形燃料電池セル１００の個数が４以上でも，最上部，最下部の固体酸化物形燃料電池セル１００を除き，接続関係は同様である。
【００６２】
集電体１４０は，ニッケル（Ｎｉ）等の金属から構成できる。
【００６３】
最上部の固体酸化物形燃料電池セル１００（１）の空気電極層１１３は，正極となる金属エンドプレート１２１に，最下部の固体酸化物形燃料電池セル１００（３）の燃料電極層１１１は，負極となる金属エンドプレート１２２に，それぞれ電気的に接続されている。
【００６４】
（反り抑制層１１４）
反り抑制層１１４は，燃料極層１１１より膨張係数の小さな材料，例えば，固体電解質層１１２と同様の材料（具体的には，ＺｒＯ2系セラミック，ＬａＧａＯ3系セラミック，ＢａＣｅＯ3系セラミック，ＳｒＣｅＯ3系セラミック，ＳｒＺｒＯ3系セラミック，及びＣａＺｒＯ3系セラミック等）を利用できる。反り抑制層１１４の膨張係数が，燃料極層１１１より小さいことで，燃料電池セル本体１１０の反りの抑制が可能となる。
【００６５】
なお，ここでいう膨張係数は，温度の変動に起因する熱膨張のみならず，酸化，還元に起因する膨張，収縮をも含むものとする。燃料電池セル本体１１０の構成要素（燃料電極層１１１，固体電解質層１１２，空気電極層１１３）は，温度変化のみならず，周囲の雰囲気（ガス）による酸化，還元によっても，膨張，収縮し，その膨張係数の相違によって，燃料電池セル本体１１０が反る可能性がある。
【００６６】
図４は，燃料電池セル本体１１０の正面図および断面図である。図４（Ａ）は，燃料電池セル本体１１０の正面図であり，図４（Ｂ），（Ｃ）がそれぞれ，燃料電池セル本体１１０を（Ａ）のＸ１−Ｘ１，Ｙ１−Ｙ１で切断した状態を表す断面図である。また，Ｘ，Ｙ方向での燃料電池セル本体１１０の変形（反り）Ｄｘ，Ｄｙを示す。
なお，図４（Ａ）では，判り易さのために，燃料電池セル本体１１０の最外周（セル内セパレータ１５５と接続される領域）は記載を省略している。
【００６７】
反り抑制層１１４は，Ｘ方向に５本の帯状の領域Ａｘ１〜Ａｘ５，Ｙ方向に３本の帯状の領域Ａｙ１〜Ａｙ３を有する。この帯状の領域Ａｘ１〜Ａｘ５，Ａｙ１〜Ａｙ３を有することで，反り抑制層１１４は，反り抑制に異方性を有する。具体的には，Ｙ方向がＸ方向より反り抑制が小さい（変形（反り）Ｄｙが変形（反り）Ｄｘより大きい（Ｄｙ＞Ｄｘ））。これは，反り抑制層１１４のパターンの異方性に起因する。即ち，反り抑制層１１４は帯状の領域Ａｘ１〜Ａｘ５，Ａｙ１〜Ａｙ３に区分され，Ｙ方向での帯状の領域の幅Ｓｙ１〜Ｓｙ３の合計Ｓｙが，Ｘ方向での帯状の領域の幅Ｓｘ１〜Ｓｘ５の合計Ｓｘよりも，小さいことによる（Ｓｙ＜Ｓｘ）。
【００６８】
このように，インターコネクタ１３０の変形容易性が大きい（変形容易性Ｆが大きい）方向（Ｙ方向）と反り抑制層１１４の反り抑制が小さい（変形（反り）Ｄが大きい）方向（Ｙ方向）とが一致する（略平行である）ことで，燃料電池セル本体１１０への負担（局所的圧力）が低減され，破損が防止される。また，燃料電池セル本体１１０とインターコネクタ１３０間の接続（電気的導通）を燃料電池セル本体１１０の全面で確保し易くなる。
【００６９】
（比較例１）
本発明の比較例１を説明する。図５（Ａ）は，比較例１に係る固体酸化物形燃料電池の燃料電池セル本体１１０ｘの正面模式図である。
【００７０】
燃料電池セル本体１１０ｘは，反り抑制層１１４を有しない。この結果，Ｘ，Ｙ方向いずれにおいても，燃料電池セル本体１１０ｘの反りに対して，インターコネクタ１３０の追随変形が不十分となる。この結果，固体酸化物形燃料電池セル１００ｘへの負担（局所的圧力）が増大し，破損し易くなる。また，燃料電池セル本体１１０ｘとインターコネクタ１３０間の接続（電気的導通）を燃料電池セル本体１１０ｘの全面で確保し難くなる。
【００７１】
（比較例２）
本発明の比較例２を説明する。図５（Ｂ）は，比較例２に係る固体酸化物形燃料電池の燃料電池セル本体１１０ｘ１の正面模式図である。
【００７２】
燃料電池セル本体１１０ｘ１は，Ｘ，Ｙ方向のいずれにも，幅が同一の３本の帯状の領域を有する反り抑制層１１４ｘ１を備える。インターコネクタ１３０のＸ方向での変形容易性Ｆｘが比較的小さいことを考慮すれば，Ｘ方向において，燃料電池セル本体１１０ｘの反りに対して，インターコネクタ１３０の追随変形が不十分となる。この結果，固体酸化物形燃料電池セル１００ｘへの負担（局所的圧力）が増大し，破損し易くなる。また，燃料電池セル本体１１０ｘとインターコネクタ１３０間の接続（電気的導通）を燃料電池セル本体１１０ｘの全面で確保し難くなる。
【００７３】
（変形例１〜３）
以下，変形例１〜３につき説明する。図６（Ａ）は，変形例１に係る固体酸化物形燃料電池セル１００ａの燃料電池セル本体１１０ａの正面模式図である。図６（Ａ）は，図４（Ａ）と同様，判り易さのために，燃料電池セル本体１１０の最外周（セル内セパレータ１５５と接続される領域）は記載を省略している。
なお，燃料電池セル本体１１０ａ以外は，実施形態に係る固体酸化物形燃料電池セル１００と同様とする。
【００７４】
変形例１の燃料電池セル本体１１０ａは，Ｘ方向に３本，Ｙ方向に２本の帯状の領域を有する反り抑制層１１４ａを備える。実施形態と同様，Ｘ方向，Ｙ方向での帯状の領域の本数が異なることで，反り抑制の異方性を確保できる。この結果，インターコネクタ１３０の変形容易性の異方性に対応し，電気的導通の確保等が可能となる。
【００７５】
図６（Ｂ），（Ｃ）は，変形例２，３に係る固体酸化物形燃料電池セル１００ｂ，１００ｃの燃料電池セル本体１１０ｂ，１１０ｃの正面模式図である。燃料電池セル本体１１０ｂ，１１０ｃ以外は，実施形態に係る固体酸化物形燃料電池セル１００と同様とする。
【００７６】
変形例２の燃料電池セル本体１１０ｂは，Ｘ方向に５本，Ｙ方向に２本の帯状の領域を有する反り抑制層１１４ｂを備える。変形例３の燃料電池セル本体１１０ｃは，Ｘ方向に５本，Ｙ方向に１本の帯状の領域を有する反り抑制層１１４ｃを備える。
【００７７】
変形例２，３においても，実施形態および変形例１と同様，Ｘ方向，Ｙ方向での帯状の領域の本数が異なることで，反り抑制の異方性を確保できる。この結果，インターコネクタ１３０の変形容易性の異方性に対応し，電気的導通の確保等が可能となる。
【００７８】
以上のように，Ｘ方向，Ｙ方向での反り抑制層１１４の帯状の領域の本数を異ならせることで，反り抑制の異方性を確保し，インターコネクタ１３０の変形容易性の異方性に対応できる。
【００７９】
（１）実施形態，変形例３では，反り抑制層１１４が，Ｘ方向に沿い，かつ燃料電池セル本体１１０の中心を通る帯状の領域を有する。
反り抑制層１１４が，Ｙ方向の幅を有することで，Ｙ方向での反りが抑制される。また，反り抑制層１１４がＹ方向の対称軸（中心）を通ることで，反り抑制層１１４が反りの拘束点として機能し，Ｙ方向でのうねり状態が変化する。このうねり状態の変化も，Ｙ方向での反りの抑制に寄与する。
反り抑制層１１４は，Ｘ方向に沿っていることで，Ｘ方向での反りの抑制にも寄与する。
【００８０】
（２）実施形態，変形例１〜３では，反り抑制層１１４が，Ｙ方向に沿い，かつ燃料電池セル本体１１０の中心を通る帯状の領域を有する。
反り抑制層１１４が，Ｘ方向の幅を有することで，Ｘ方向での反りが抑制される。また，反り抑制層１１４がＸ方向の対称軸（中心）を通ることで，反り抑制層１１４が反りの拘束点として機能し，Ｘ方向でのうねり状態が変化する。このうねり状態の変化も，Ｘ方向での反りの抑制に寄与する。
反り抑制層１１４は，Ｙ方向に沿っていることで，Ｙ方向での反りの抑制にも寄与する。
【００８１】
（３）実施形態，変形例３では，反り抑制層１１４が，Ｘ方向に沿い，かつ燃料電池セル本体１１０の中心を通る帯状の領域およびＹ方向に沿い，かつ燃料電池セル本体１１０の中心を通る帯状の領域を有する。
反り抑制層１１４が，Ｘ，Ｙ両方向の幅を有することで，Ｘ，Ｙ両方向での反りが抑制される。また，反り抑制層１１４がＸ，Ｙ両方向の対称軸（中心）を通ることで，反り抑制層１１４が反りの拘束点として機能し，Ｘ，Ｙ両方向でのうねり状態が変化する。このうねり状態の変化も，Ｘ，Ｙ両方向での反りの抑制に寄与する。
【００８２】
（４）実施形態，変形例１，２では，燃料電池セル本体１１０の外周近傍（既述のように，燃料電池セル本体１１０の最外周は記載を省略している）に反り抑制層１１４が配置されている。この結果，燃料電池セル本体１１０の外周近傍において，反りによる応力がより抑制される。
【００８３】
これに対して，変形例３に示すように，燃料電池セル本体１１０の外周近傍の対向する２辺に，反り抑制層１１４を配置しないことも可能である。変形例３ではＹ方向の対応する辺に，反り抑制層１１４を配置していないが，Ｙ方向およびＸ，Ｙ方向双方の対応する辺に，反り抑制層１１４を配置しないようにすることも可能である。
【００８４】
以上の変形例において，反り抑制層１１４の帯状の領域の幅は，Ｘ，Ｙ方向いずれにおいても，同一としている。このようにすることで，燃料電池セル本体１１０の面上での反り抑制の均一性が確保され，燃料電池セル本体１１０のうねりを低減できる。
【００８５】
これに対して，Ｘ，Ｙ方向において，反り抑制層１１４の帯状の領域の幅を異ならせることも可能である。このようにすると，Ｘ，Ｙ方向での反り抑制層１１４の帯状の領域の本数が同一の場合でも，反り抑制の異方性を確保できる。
【００８６】
（変形例４〜９）
以下，変形例４〜９につき説明する。図７（Ａ１），（Ａ２）はそれぞれ，変形例４に係る固体酸化物形燃料電池セル１００のインターコネクタ１３０ａの正面および側面の模式図である。
なお，インターコネクタ１３０ａ以外は，実施形態に係る固体酸化物形燃料電池セル１００と同様とする。
【００８７】
インターコネクタ１３０ａは，平坦部１３２ａ上に，Ｙ方向に５本（Ｘ方向に１本のみ）の凸部１３３ａを有する。凸部１３３ａの間をＹ方向にガス（支燃性ガス等）を流すことができる。
【００８８】
ここでは，板状の平坦部１３２ａ上に凸部１３３ａはが形成され，その結果，凸部１３３ａにおいて，インターコネクタ１３０ａは，平坦部１３２ａの厚さと，凸部１３３ａの厚さを合計した厚さを有することになる。これに対して，図２に示されるように，凸部１３３ａであるか否かに拘わらず，インターコネクタ１３０ａの厚さがほぼ一定としても良い。以下の変形例５〜９においても，この点は同様である。
【００８９】
凸部１３３ａがＹ方向の長手方向を有することから，実施形態のインターコネクタ１３０と同様，インターコネクタ１３０ａは，Ｘ方向での変形（曲がり）容易性ＦｘがＹ方向での変形（曲がり）容易性Ｆｘより小さい（Ｆｘ＜Ｆｙ）。
【００９０】
図８（Ｂ１），（Ｂ２）〜図１２（Ｆ１，Ｆ２）はそれぞれ，変形例５〜９に係る固体酸化物形燃料電池セル１００のインターコネクタ１３０ｂ〜１３０ｆの正面および側面の模式図である。
なお，インターコネクタ１３０ｂ〜１３０ｆ以外は，実施形態に係る固体酸化物形燃料電池セル１００と同様とする。
【００９１】
インターコネクタ１３０ｂは，Ｙ方向に５本，Ｘ方向に２本の凸部１３３ｂを有する。凸部１３３ｂの間をＹ方向にガス（支燃性ガス等）を流すことができる。
凸部１３３ｂがＹ方向の長手方向を有することから，実施形態のインターコネクタ１３０と同様，インターコネクタ１３０ｂは，Ｘ方向での変形（曲がり）容易性ＦｘがＹ方向での変形（曲がり）容易性Ｆｘより小さい（Ｆｘ＜Ｆｙ）。
【００９２】
インターコネクタ１３０ｃは，一面に，Ｙ方向に５本（Ｘ方向に１本のみ）の凸部１３３ｃを，他面に，Ｙ方向に４本（Ｘ方向に１本のみ）の凸部１３４ｃを有する。凸部１３３ｃの間をＹ方向にガス（支燃性ガス等）を流すことができる。また，凸部１３４ｃの間をＹ方向にガス（燃料ガス等）を流すことができる。
凸部１３３ｃ，１３４ｃが共にＹ方向の長手方向を有することから，実施形態のインターコネクタ１３０と同様，インターコネクタ１３０ｃは，Ｘ方向での変形（曲がり）容易性ＦｘがＹ方向での変形（曲がり）容易性Ｆｘより小さい（Ｆｘ＜Ｆｙ）。
【００９３】
インターコネクタ１３０ｄは，両面それぞれに，Ｙ方向に５本（Ｘ方向に１本のみ）の凸部１３３ｄ，１３４ｄを有する。凸部１３３ｄの間をＹ方向にガス（支燃性ガス等）を流すことができる。また，凸部１３４ｄの間をＹ方向にガス（燃料ガス等）を流すことができる。
凸部１３３ｄ，１３４ｄが共にＹ方向の長手方向を有することから，実施形態のインターコネクタ１３０と同様，インターコネクタ１３０ｄは，Ｘ方向での変形（曲がり）容易性ＦｘがＹ方向での変形（曲がり）容易性Ｆｘより小さい（Ｆｘ＜Ｆｙ）。
【００９４】
インターコネクタ１３０ｅは，一面に，Ｙ方向に４本（Ｘ方向に１本のみ）の凸部１３３ｅを，他面に，Ｘ方向に５本（Ｙ方向に１本のみ）の凸部１３４ｅを有する。凸部１３３ｅの間をＹ方向にガス（支燃性ガス等）を流すことができる。また，凸部１３４ｅの間をＸ方向にガス（燃料ガス等）を流すことができる。
凸部１３３ｅ，１３４ｅの長手方向が異なるが，この本数が異なることで，インターコネクタ１３０ｅは，Ｘ方向での変形（曲がり）容易性ＦｘがＹ方向での変形（曲がり）容易性Ｆｘより小さい（Ｆｘ＜Ｆｙ）。
【００９５】
インターコネクタ１３０ｆは，一面に，Ｙ方向に５本（Ｘ方向に１本のみ）の凸部１３３ｆを，他面に，Ｘ方向に５本（Ｙ方向に１本のみ）の凸部１３４ｆを有する。凸部１３３ｆの間をＹ方向にガス（支燃性ガス等）を流すことができる。また，凸部１３４ｆの間をＸ方向にガス（燃料ガス等）を流すことができる。
【００９６】
凸部１３３ｆ，１３４ｆの長手方向が異なり，かつその本数が同一で有るが，凸部１３３ｆ，１３４ｆ自体の変形（曲がり）容易性が異なることで，インターコネクタ１３０ｆは，Ｘ方向での変形（曲がり）容易性ＦｘがＹ方向での変形（曲がり）容易性Ｆｘより小さい（Ｆｘ＜Ｆｙ）。
【００９７】
以上に示したように，インターコネクタ１３０の変形容易性の異方性は種々の要因で生じ得る。インターコネクタ１３０が凸部１３３，１３４を有する場合，これを纏めると以下のようになる。
【００９８】
（１）変形例４〜９において，凸部１３３ａ〜１３３ｆ，凸部１３４ａ〜１３４ｆそれぞれがガスの流れる方向（例えば，Ｘ方向またはＹ方向）に沿って伸びた形状を有する。この結果，凸部１３３ａ〜１３３ｆ，凸部１３４ａ〜１３４ｆそれぞれに関し，インターコネクタ１３０ａ〜１３０ｆの変形容易性の異方性が生じ得る。
【００９９】
（２）変形例４〜７では，凸部１３３ａ〜１３３ｄ，凸部１３４ａ〜１３４ｄが同一方向に沿って伸びた形状を有することで，インターコネクタ１３０ａ〜１３０ｄの変形容易性が異方性を有している。この場合，凸部１３３ａ〜１３３ｄ，凸部１３４ａ〜１３４ｄの変形容易性の異方性が一致していることから，凸部１３３ａ〜１３３ｄ，凸部１３４ａ〜１３４ｄの一方のみの場合よりも，インターコネクタ１３０ａ〜１３０ｄの変形容易性の異方性がより強くなる。
【０１００】
（３）変形例８，９では，凸部１３３ｅ，１３３ｆ，凸部１３４ｅ，１３４ｆが異なる方向に沿って伸びた形状を有することで，凸部１３３ｅ，１３３ｆ，凸部１３４ｅ，１３４ｆそれぞれに起因する変形容易性の異方性がうち消し合う可能性が生じる。しかし，次のａ，ｂのような場合，インターコネクタ１３０ｅ，１３０ｆの変形容易性が異方性を有することになる。
【０１０１】
ａ．変形例８では，凸部１３３ｅ，１３４ｅそれぞれの間隔が異なることで，インターコネクタ１３０ｅの変形容易性が異方性を有している。
【０１０２】
ｂ．変形例９では，凸部１３３ｆ，１３４ｆの変形容易性が異なることで，インターコネクタ１３０ｆの変形容易性が異方性を有している。
【０１０３】
（比較例３）
以下，比較例３につき説明する。図１３（Ｘ１），（Ｘ２）はそれぞれ，比較例３に係る固体酸化物形燃料電池セル１００のインターコネクタ１３０ｘの正面および側面の模式図である。
【０１０４】
インターコネクタ１３０ｘは，一面に，Ｙ方向に５本（Ｘ方向に１本のみ）の凸部１３３ｘを，他面に，Ｘ方向に５本（Ｙ方向に１本のみ）の凸部１３４ｘを有する。凸部１３３ｘの間をＹ方向にガス（支燃性ガス等）を流すことができる。また，凸部１３４ｘの間をＸ方向にガス（燃料ガス等）を流すことができる。
【０１０５】
凸部１３３ｘ，１３４ｘの長手方向が異なり，かつその本数が同一で有り，凸部１３３ｘ，１３４ｘ自体の変形（曲がり）容易性が同一で有る。この結果，インターコネクタ１３０ｘは，Ｘ，Ｙ方向での変形（曲がり）容易性Ｆｘ，Ｆｙが一致する（Ｆｘ＝Ｆｙ）。
このように，変形（曲がり）容易性に異方性を有しないインターコネクタ１３０ｘの場合，反り抑制層１１４の反り抑制の異方性を確保する必要性が乏しくなる。
【０１０６】
（その他の実施形態）
本発明の実施形態は上記の実施形態に限られず拡張，変更可能であり，拡張，変更した実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
【０１０７】
例えば，変形例１〜３と変形例４〜９を組み合わせることができる。変形例１〜３は，燃料電池セル本体１１０の形態が異なる。変形例４〜９は，インターコネクタ１３０の形態が異なる。このように，異なる形態の燃料電池セル本体１１０とインターコネクタ１３０を適宜に組み合わせて，固体酸化物形燃料電池（固体酸化物形燃料電池スタック）１０を構成できる。
【０１０８】
上記実施形態では，空気電極層１１３側に反り抑制層１１４を配置している。これに対して，燃料電極層１１１側に反り抑制層１１４を配置しても良い。この場合，燃料電池セル本体１１０が，燃料電極層１１１上に，燃料電極層１１１より，膨張係数の小さな材料からなる反り抑制層１１４を有することになる。
【符号の説明】
【０１０９】
１０   固体酸化物形燃料電池
１１   上面
１２   底面
２１，２３    支燃性ガス流路
２２，２４    燃料ガス流路
２５-２８     貫通孔
４１-４８     ボルト
５１-５８     ナット
６１-６４     部材
１００ 固体酸化物形燃料電池セル
１１０ 燃料電池セル本体
１１１ 燃料電極層
１１２ 固体電解質層
１１３ 空気電極層
１１４ 反り抑制層
１１５ 燃料室
１１６ 空気室
１２１ 金属エンドプレート
１２２ 金属エンドプレート
１３０ インターコネクタ
１３１ 外周部
１３２ 平坦部
１３３ 凸部
１４０ 集電体
１５０ 枠体
１５１，１５２       絶縁性枠体
１５３，１５４       金属フレーム
１５５ セル内セパレータ
【図１】
0005869415.tif 000002
【図２】
0005869415.tif 000003
【図３】
0005869415.tif 000004
【図４】
0005869415.tif 000005
【図５】
0005869415.tif 000006
【図６】
0005869415.tif 000007
【図７】
0005869415.tif 000008
【図８】
0005869415.tif 000009
【図９】
0005869415.tif 000010
【図１０】
0005869415.tif 000011
【図１１】
0005869415.tif 000012
【図１２】
0005869415.tif 000013
【図１３】
0005869415.tif 000014