(57)【要約】 【課題】強度の向上を実現することができると共に、応力集中が発生するのを抑制することが可能である固体電解質型燃料電池及びスタック構造体を提供する。【解決手段】単セル４と、円形薄板状を成し且つ中心部分にガス導入口２１及びガス排出口２２を有すると共に単セル４を固定するセル取付部２５を有する一方の金属製セパレータ２と、円形薄板状を成し且つ中心部分にガス導入口３１及びガス排出口３２を有する他方の金属製セパレータ３と、両セパレータ２，３間に形成される袋部分Ｓ内に収容されて両セパレータ２，３のガス導入口２１，３１及びガス排出口２２，３２と連通して袋部分Ｓ内に対するガス供給及びガス排出を行う流路部品５を備え、流路部品５を両セパレータ２，３のうちの少なくともいずれかのセパレータ２，３に袋部分Ｓの内部側で接合した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
単セルと、円形薄板状を成し且つ中心部分にガス導入口及びガス排出口を有すると共に上記単セルを固定するセル取付部を有する一方の金属製セパレータと、円形薄板状を成し且つ中心部分にガス導入口及びガス排出口を有する他方の金属製セパレータと、両セパレータ間に形成される空間内に収容されて両セパレータのガス導入口及びガス排出口と連通して上記空間内に対するガス供給及びガス排出を行う流路部品を備え、この流路部品を両セパレータのうちの少なくともいずれかのセパレータに空間の内部側で接合したことを特徴とする固体電解質型燃料電池。
【請求項２】
両セパレータ同士を互いに対向させて各々の外周縁部同士を接合した請求項１に記載の固体電解質型燃料電池。
【請求項３】
両セパレータのうちの少なくともいずれかのセパレータに、外周縁部と同心状を成す段差部を設けた請求項１又は２に記載の固体電解質型燃料電池。
【請求項４】
セパレータに段差部を少なくとも２つ設けた請求項３に記載の固体電解質型燃料電池。
【請求項５】
両セパレータのうちの少なくともいずれかのセパレータの中心部分及び外周縁部に段差部を設け、セパレータの中心部分に位置する段差部を両セパレータ間に形成される空間の外部方向に突出する円形凸状の段差部とすると共に、セパレータの外周縁部に位置する段差部を上記空間の内部方向に突出する環状の段差部とし、セパレータの中心部分に位置する円形凸状の段差部にガス導入口及びガス排出口を配置した請求項３又は４に記載の固体電解質型燃料電池。
【請求項６】
両セパレータのうちの少なくともいずれかのセパレータの中心部分には、ガス導入口及びガス排出口を有し且つ両セパレータ間の空間の外部方向に突出して流路部品を嵌合可能とした段差部を形成し、この段差部に流路部品を収容している請求項３又は４に記載の固体電解質型燃料電池。
【請求項７】
流路部品は、両セパレータが互いに接近する方向の荷重を負荷した状態で密着して一体化する二個以上の分割品から成っている請求項１〜６のいずれか一つの項に記載の固体電解質型燃料電池。
【請求項８】
セパレータに対して流路部品を拡散接合，溶接，ロウ付け及び接着剤のいずれかで接合してある請求項１〜７のいずれか一つの項に記載の固体電解質型燃料電池。
【請求項９】
一方のセパレータのセル取付部を中心部分と外周縁部との間のドーナツ状を成す領域に設定し、このドーナツ状を成す領域内のセル取付部に単セルを１つ以上固定してある請求項１〜８のいずれか一つの項に記載の固体電解質型燃料電池。
【請求項１０】
セパレータはＦｅを主成分とする合金又はＮｉを主成分とする合金を薄板状に形成して成り、段差部はプレス加工により形成して成っている請求項３〜１０のいずれか一つの項に記載の固体電解質型燃料電池。
【請求項１１】
薄板状を成すセパレータの肉厚を０．０５〜０．５ｍｍとした請求項１〜１０のいずれか一つの項に記載の固体電解質型燃料電池。
【請求項１２】
セパレータの外周縁部同士を拡散接合，溶接，ロウ付け及び接着剤のいずれかで接合してある請求項２〜１１のいずれか一つの項に記載の固体電解質型燃料電池。
【請求項１３】
他方のセパレータがセル取付部の部分を除いて一方のセパレータと同一形状を成している請求項１〜１２のいずれか一つの項に記載の固体電解質型燃料電池。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれかの固体電解質型燃料電池を積層して成ることを特徴とするスタック構造体。
【請求項１５】
請求項５〜１４のいずれかの固体電解質型燃料電池を積層して成り、互いに重なり合う固体電解質型燃料電池は、各々のセパレータの中心部分に位置する段差部同士の接合により固定してあることを特徴とするスタック構造体。
【請求項１６】
固体電解質型燃料電池を固体酸化物型燃料電池とした請求項１４又は１５に記載のスタック構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、積層して用いられるの固体電解質型燃料電池及びこれを積層して成るスタック構造体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、上記したような固体電解質型燃料電池としては、例えば、プレス加工により形成された段差を有するセパレータと、セル板とを互いに積層して成り、接合部分の一部を開放すると共にセパレータにプレス加工を施して渦状の流路を形成することによって、セル板に沿ってガスをスムーズに流すようにした固体電解質型燃料電池がある。
【０００３】
また、プレス加工により形成された段差を有するセパレータと、セル板を備え、各々の外周縁部同士を接合して袋部分を形成し、ディンプル状の集電体を兼ねる整流板を袋部分の内外に配置して、ガスを下から上に流すようにした固体電解質型燃料電池がある。この固体電解質型燃料電池では、セパレータにプレス加工による段差が２段形成されているので、スぺーサを用いずに積層することができる。
【０００４】
さらに、同一形状を成す皿状セル板を２枚備え、各々の外周縁部同士を接合して成る固体電解質型燃料電池があり、この固体電解質型燃料電池では、ガスが上下に拡散するようになっている。
【特許文献１】ＵＳ６３４４２９０ Ｂ１
【特許文献２】特開２００２−１５１１０６号公報
【特許文献３】特開２００２−８６８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、従来の固体電解質型燃料電池においては、セパレータに渦状の流路を設けた固体電解質型燃料電池の場合、積層に際してスぺーサを必要とするため部品点数が多くなってしまうこと、このスぺーサとの接合部分からガスリークが生じる可能性があること、ばねを用いて全体を押圧して固定しているので応力の開放ができないこと、といった問題を有している。
【０００６】
また、セパレータ及びセル板を接合して両者間に袋部分を形成した固体電解質型燃料電池の場合、セパレータ及びセル板の熱膨張率の違いにより応力集中が発生し易いうえ、その構造が複雑であること及びガスリークが生じ易いこと、といった問題があった。
【０００７】
さらに、同一形状を成す皿状セル板を２枚備えた固体電解質型燃料電池の場合、その構造上、製造が容易であるとは言い難く、加えて、セラミックの部分が多くなる分だけ重量が増加してしまい、強度の低下を招くという問題を有しており、これらの問題を解決することが従来の課題となっていた。
【０００８】
本発明は、上記した従来の課題に着目してなされたもので、接合方法や接合工程の自由度の拡大及び接合工程の歩留りの向上を実現したうえで、ガスリークが生じる懸念をほとんど皆無とすることが可能である固体電解質型燃料電池及びスタック構造体を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
ここで、固体電解質型燃料電池のスタック構造体を自動車に搭載する場合には、起動停止が頻繁に繰り返されることから、耐熱衝撃性を高める必要がある。また、容積や、重量や、熱容量の低減が大きな問題であり、これを解決するべく、金属製のセパレータを用いた固体電解質型燃料電池の導入が検討されている。
【００１０】
すなわち、本発明は、単セルと、円形薄板状を成し且つ中心部分にガス導入口及びガス排出口を有すると共に上記単セルを固定するセル取付部を有する一方の金属製セパレータと、円形薄板状を成し且つ中心部分にガス導入口及びガス排出口を有する他方の金属製セパレータと、両セパレータ間に形成される空間内に収容されて両セパレータのガス導入口及びガス排出口と連通して上記空間内に対するガス供給及びガス排出を行う流路部品を備え、この流路部品を両セパレータのうちの少なくともいずれかのセパレータに空間の内部側で接合した構成としたことを特徴としており、この固体電解質型燃料電池の構成を前述した従来の課題を解決するための手段としている。
【００１１】
本発明の固体電解質型燃料電池では、流路部品を両セパレータのうちの少なくともいずれかのセパレータに空間の内部側で接合するようにしているので、接合部分に完全なシール性を求めなくても、ガスの漏洩を危惧する必要がない。例えば、流路部品とセパレータとの間のシール性が不十分であったとしても、空間内に導入するガスと排出するガスとが混ざるだけであり、機能的な不具合が生じる可能性はほとんどない。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、上記した構成としているので、接合方法や接合工程の自由度を拡大することができると共に、接合工程の歩留りの向上をも実現することが可能であり、加えて、ガスリークが外部に漏洩する懸念をほとんど払拭することができるという非常に優れた効果がもたらされる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の固体電解質型燃料電池において、両セパレータ同士を互いに対向させて各々の外周縁部同士を接合した構成とすることができ、このように、金属製セパレータの外周縁部同士を全体的に接合すると、両者間の空間をガスが循環可能となり、このような袋構造の固体電解質型燃料電池を積層するタイプのスタック構造体では、自動車に搭載した場合において、外部衝撃が加わったとしても、ガス漏洩の可能性が少ないものとなる。なお、セパレータの外周縁部同士の接合には、拡散接合，溶接，ロウ付け及び接着剤のいずれかを用いることができる。
【００１４】
本発明の固体電解質型燃料電池のように、重量の軽減を図るためにセパレータを薄板状とすると、起動停止を繰り返すうちにセパレータが熱変形してしまうのに加えて、セパレータと単セルとの接合部分や温度差が生じた部分に応力が集中してしまうことから、強度の向上を図るうえで、金属製のセパレータにプレス加工を施して段差部を設けることが望ましい。
【００１５】
また、本発明のように、一対のセパレータを具備して、両セパレータ間に袋部分が形成されるようにした固体電解質型燃料電池の場合、一対のセパレータの形状が互いに異なると、熱膨張や応力分布の違いにより、応力集中が生じることがあるので、一対のセパレータに同一の形状のものを用いることが好ましい。
【００１６】
本発明の固体電解質型燃料電池において、セパレータの段差部は、プレス加工により形成することができ、この段差部の数が多いほどセパレータの強度が増すこととなる。例えば、両セパレータのうちの少なくともいずれかのセパレータの中心部分及び外周縁部に段差部を設け、セパレータの中心部分に位置する段差部を両セパレータ間に形成される空間の外部方向に突出する円形凸状の段差部とすると共に、セパレータの外周縁部に位置する段差部を上記空間の内部方向に突出する環状の段差部とし、セパレータの中心部分に位置する円形凸状の段差部にガス導入口及びガス排出口を配置した構成を採用することができる。
【００１７】
上記セパレータの中心部分に位置する円形凸状の段差部には、例えば、スペーサの機能を持たせることができ、一方、セパレータの外周縁部に位置する段差部には、両セパレータ間に袋状の空間を形成する機能を持たせることができる。
【００１８】
上記セパレータの外周縁部に位置する段差部の大きさは、小さすぎると空間にガスを流し難く、大きすぎるとパッキング密度が低下するので、０．１〜５ｍｍとすることが望ましいが、段差部の大きさは、プレスの加工性にも影響することから、例えば、ＳＵＳ４３０製のセパレータで板厚が０．１ｍｍの場合には、段差部を２ｍｍ以下とすることが望ましい。一方、セパレータの中心部分に位置する円形凸状の段差部の大きさもプレスの加工性に影響するので、例えば、ＳＵＳ４３０製のセパレータで板厚が０．１ｍｍの場合には、段差部を２ｍｍ以下とすることが望ましい。
【００１９】
上記セパレータの外周縁部に位置する段差部は、両セパレータのうちの少なくともいずれかのセパレータに形成すればよく、両セパレータに形成して互いに対称を成すようにすれば、上記したように、応力集中を抑制し得ることとなる。この際、両セパレータの各段差部の大きさを相互に変化させたとしても、段差部を設けたことによる強度の向上を期待でき、段差部を一方のセパレータに形成した場合には、単セルの搭載面積を拡大することができる。このように、耐熱衝撃性の向上や出力密度の向上など重視する特性に応じてセパレータの形状を変更し得る。
【００２０】
上記セパレータの中心部分に位置する円形凸状の段差部は、重なり合う固体電解質型燃料電池同士が短絡しないようにすると共に、カソード側の空気の流路を確保するのに必要である。固体電解質型燃料電池を積層する際に接着を用いる場合は、絶縁性及びシール性を兼ね備えたセラミック接着剤を使用すれば、燃料電池間の絶縁が可能となり、パッキング密度も向上する。重なり合う固体電解質型燃料電池に荷重を印加する場合は、中心部分に位置する円形凸状の段差部に溶射やスパッタリングにより絶縁性の高い材料（アルミナ、ジルコニアなど）をコーティングし、メタルガスケットなどを挟み込んだ状態で荷重をかける。この際、ばねを介して荷重を印加すると、熱膨張時のシール性を確保することができる。
【００２１】
上記セパレータの中心部分に位置する円形凸状の段差部は、固体電解質型燃料電池を積層する際に、隣接する固体電解質型燃料電池の円形凸状の段差部と接合することから、段差部の接合面は平坦であることが望ましい。また、段差部の接合面に、積層時の位置合わせ用の凹凸を設けることも可能である。
【００２２】
上記したように、セパレータの中心部分に円形凸状の段差部を設け、この段差部で重なり合う固体電解質型燃料電池同士を接合するようになすことにより、スペーサを不要なものとすることができると共に、接合部分でのガスリークをなくすことが可能であり、加えて、スタック構造体の構成部品点数を減らし得ることとなる。
【００２３】
また、本発明の固体電解質型燃料電池において、両セパレータのうちの少なくともいずれかのセパレータの中心部分には、ガス導入口及びガス排出口を有し且つ両セパレータ間の空間の外部方向に突出して流路部品を嵌合可能とした段差部を形成し、この段差部に流路部品を収容している構成を採用することができる。
【００２４】
このような構成の固体電解質型燃料電池では、例えば、流路部品とセパレータとの間のシール性が不十分であったとしても、固体電解質型燃料電池を積層して中心部分に荷重をかければ、接合部分でのガスリークを抑えることができ、加えて、燃料を外部で燃焼させなくても済むので、燃料利用率の向上を図ることができるうえ、循環型システムへの応用も可能になる。
【００２５】
この流路部品は、一方のセパレータ及び他方のセパレータの両方に接合してもよいし、いずれかのセパレータのみに接合してもよい。流路部品の往路及び復路の仕切り部分同士は、互いに接合されていることが望ましいが、加工の際に平坦度が出ていれば、スタック構造体全体の押付力のみで密着させる構成としてもよい。一方のセパレータに流路部品を接合し、他方のセパレータにスペーサのような平板を接合する場合、流路の断面積が狭くなるものの、機能上は問題ない。
【００２６】
なお、固体電解質型燃料電池の袋部分に燃料ガスを導入することを前提としているが、固体電解質型燃料電池の袋部分に空気を導入し、外側に燃料ガスを流すようにしても機能上問題ない。固体電解質型燃料電池の袋部分内のガスの流れは、セパレータにプレス加工を施してさらなる段差部を形成したり、充填する集合体の密度分布を変えたりすることで制御することが可能である。
【００２７】
さらに、本発明の固体電解質型燃料電池において、流路部品は、両セパレータが互いに接近する方向の荷重を負荷した状態で密着して一体化する二個以上の分割品から成っている構成を採用することができ、このように、流路部品が二個以上の分割品から成っている場合は、両セパレータにそれぞれ接合してあればよく、中心部分に十分な荷重がかけられてしかも十分な強度を有していれば、流路部品とセパレータとの接合や分割品同士の接合に点付け溶接を採用しても、機能的な不具合が生じるようなことはない。
【００２８】
さらにまた、本発明の固体電解質型燃料電池において、セパレータに対して流路部品を拡散接合，溶接，ロウ付け及び接着剤のいずれかで接合する構成を採用することができる。
【００２９】
なお、このような構成の固体電解質型燃料電池において、熱衝撃を受けた場合、構造によっては溶接を施した部分に応力が集中して、溶接部から破損する可能性がないとは言えないが、上述したように、流路部品を両セパレータのうちの少なくともいずれかのセパレータに空間の内部側で接合するようにしているので、上記破損に伴ってガス漏洩が発生するようなことはほとんどない。
【００３０】
上記セパレータのセル取付部に対する単セルの固定には、ロウ付け又は接着剤を採用することができ、ロウ付けの場合は、単セルの電解質の表面をＴｉでメタライズして、Ａｇロウで接合する。このメタライズは、ロウ材の塗布又はスパッタによって行う。接着剤の場合は、上記と同様にしてメタライズして、金属−金属面でセラミック系又はガラス系の接着剤を使用し、この際、気密性が要求されることから、荷重をかけながら接着することが望ましい。上記セパレータの外周縁部同士の接合には、レーザ溶接やアーク溶接を用いることができるほか、接着剤又はロウ付けを用いることができる。
【００３１】
さらに、本発明の固体電解質型燃料電池において、一方のセパレータのセル取付部を中心部分と外周縁部との間のドーナツ状を成す領域に設定し、このドーナツ状を成す領域内のセル取付部に単セルを１つ以上固定してある構成を採用することができ、単セルが小径の円板状を成す場合は、セパレータの中心に位置するガス導入口と同心状に規則正しく配置することが望ましい。単セルがドーナツ状を成す場合は、その内周縁部及び外周縁部にプレス加工済の内側リング及び外側リングをそれぞれ接合するが、接合時の作業性を考慮して、内側リング及び外側リングを連結してフレーム状をなすようにしてもよく、このフレームに扇形の単セルを貼り付けることも可能である。
【００３２】
単セルを複数固定する場合には、隣接する単セル間にプレスによる段差を設けて強度を高めることが望ましい。そして、単セルの肉厚が大きい場合には、その厚みを相殺するためにプレスによる凹部を設けることが望ましい。単セルを固定したセパレータのセル取付部以外の部分の形状は、単セルを固定していない他方のセパレータと同じにするが、セル取付部はその形状を適宜変更することが可能である。
【００３３】
上記したように、一方のセパレータのセル取付部を中心部分と外周縁部との間のドーナツ状を成す領域に設定するようになせば、単セルの形状の自由度が高くなり、応力がかかる外周縁部を金属−金属接合とすることにより、固体電解質型燃料電池の強度の向上が図られることとなる。
【００３４】
さらにまた、セパレータに用いる材料は、ＳＵＳ４３０やＳＵＳ３１６ＬやＺＭＧやＦｅＣｒＳｉやＦｅＣｒＷなどのＦｅ−Ｃｒ系合金が望ましい。インコネル７５０やインコネル７１８などのＮｉ−Ｃｒ系合金も採用することができるが、単セルに用いる材料との熱膨張係数のミスマッチが少なくなるような材料を選ぶ必要がある。そこで、本発明の固体電解質型燃料電池において、セパレータはＦｅを主成分とする合金又はＮｉを主成分とする合金を薄板状に形成して成り、段差部はプレス加工により形成して成っている構成としており、このように、耐熱性の高い合金材料を使用する構成とすることで、スタック構造体の長期耐久性を確保することができる。
【００３５】
さらにまた、軽量化を図るうえで、薄板状を成すセパレータの肉厚を０．０５〜０．５ｍｍとすることが望ましい。セパレータの肉厚が薄過ぎると、セパレータ自体の強度が低下し、水素脆化に対する耐久性も悪くなる。一方、セパレータの肉厚が大きすぎると、熱容量の増加、加工性の悪化、重量の増加、パッキング密度の低下など、かなりの弊害がある。最適板厚は、材料にもよるが、ＳＵＳ４３０の場合は、０．１ｍｍ程度であると考える。
【００３６】
動作温度が低い単セルを搭載した固体電解質型燃料電池を積層してスタック構造体を形成する場合、金属材料やシール材の自由度が高い。そして、単セルや固体電解質型燃料電池同士の接合に有機系の接着剤を使用することができ、組立てがきわめて簡単になる。
【００３７】
一方、固体酸化物型燃料電池を積層してスタック構造体を形成する場合、５００℃以上の高温作動となるため、セパレータには耐熱性を有する合金材料を使用する必要があるが、このように、セパレータに耐熱性を有する合金材料を用いることで、起動停止時の熱衝撃に強い構造とすることが可能となる。
【実施例】
【００３８】
以下、本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００３９】
図１〜図４は、本発明の固体電解質型燃料電池の一実施例を示しており、図１に半割状態で示すように、この固体電解質型燃料電池１は、円形薄板状を成し且つ中心部分にガス導入口２１及びガス排出口２２を有する一方の金属製セパレータ２と、この一方のセパレータ２と同じく円形薄板状を成し且つ中心部分にガス導入口３１及びガス排出口３２を有する他方の金属製セパレータ３を備えている。これらのセパレータ２，３は、互いに対向した状態で各々の外周縁部同士を接合させてあり、両セパレータ２，３間に形成される袋部分（空間）Ｓには、図示しない集電体が収容してある。
【００４０】
互いに対向した状態で接合する両セパレータ２，３の各中心部分には、外周縁部と同心状を成し且つ互いに離間する方向に突出する円形凸状段差部２３，３３がプレス加工によってそれぞれ形成してあり、両セパレータ２，３の各外周縁部には、この外周縁部と同心状を成し且つ互いに接近する方向に突出する環状段差部２４，３４がプレス加工によってそれぞれ形成してあり、上記したガス導入口２１，３１及びガス排出口２２，３２は、両セパレータ２，３の各円形凸状段差部２３，３３に配置してある。
【００４１】
また、図４に示すように、一方のセパレータ２の中心部分と外周縁部との間のドーナツ状を成す領域に設けたセル取付部２５には、すなわち、一方のセパレータ２の中心に位置するガス導入口２１周りの８箇所に設けたセル取付部２５には、円形状を成す単セル４が固定してある。
【００４２】
この場合、図２及び図３にも示すように、両セパレータ２，３の各中心部分に位置する円形凸状段差部２３，３３のうちのセパレータ３の円形凸状段差部３３には、ガス導入口３１と連通するガス導入流路５１を具備して両セパレータ２，３間に形成される袋部分Ｓ内に対するガス供給行う流路部品５が収容してあると共に、セパレータ２の円形凸状段差部２３には、ガス排出口２２と連通するガス排出流路５２を具備して上記袋部分Ｓからのガス排出を行う流路部品５が収容してある。
【００４３】
これらの流路部品５，５は、各々の往路及び復路の仕切り壁５ａ同士を突きあわせるようにして配置してあり、後述するように、この固体電解質型燃料電池１を積層してスタック構造体を形成した状態において、仕切り壁５ａ同士をスタック構造体全体の押付力のみで密着させる構成としている。
【００４４】
この実施例において、セパレータ２，３には、肉厚が０．１ｍｍのＳＵＳ４３０の圧延板を用いた。そして、この圧延板を超硬及びＳＫＤ１１から成る金型を装備したプレス装置にセットして、８０トンのプレス荷重をかけて２４の工程数でプレス加工を行った。このプレス加工により得られたセパレータ２，３の外径は１２５ｍｍ、円形凸状段差部２３，３３の径は５０ｍｍ、段差寸法は円形凸状段差部２３，３３及び環状段差部２４，３４ともに１ｍｍであり、両セパレータ２，３の各外周縁部同士の接合には、レーザ溶接を用いた。
【００４５】
一方、流路部品５にもＳＵＳ４３０を用い、セパレータ２，３に対しては、接合温度を１０００℃以下とした真空中での拡散接合により固定し、接合時の変形を防いでいる。なお、拡散接合に代えてＹＡＧレーザを用いたレーザ溶接による接合も可能であり、この際、セパレータ２，３が薄板状を成していることから、表側からレーザを照射しても接合することができる。また、流路部品５の流路パターンは、エッチングや研削加工やレーザ加工により形成することができるほか、エッチング部品を積層して接合することによっても形成することができる。
【００４６】
この固体電解質型燃料電池１では、両セパレータ２，３が互いにほぼ同一形状を成しているので、熱膨張や熱変形のアンバランスによる応力集中が発生するのを抑えることが可能である。加えて、両セパレータ２，３の各中心部分及び各外周縁部に、プレス加工による円形凸状段差部２３，３３及び環状段差部２４，３４をそれぞれ設けているので、熱変形が生じるのを防ぐことができる、すなわち、強度の向上を実現することができる。
【００４７】
また、この固体電解質型燃料電池１では、流路部品５，５を両セパレータ２，３の各中心部分に位置する円形凸状段差部２３，３３に袋部分Ｓの内部側で接合するようにしているので、接合部分に完全なシール性を求めなくても、ガスの漏洩を危惧する必要がなく、したがって、接合方法や接合工程の自由度を拡大し得ると共に、接合工程の歩留りの向上が図られることとなる。
【００４８】
この実施例では、単セル４が小径の円板状を成す場合を示したが、これに限定されるものではなく、例えば、図５に示すように、単セル４Ａがドーナツ状を成す場合には、その内周縁部及び外周縁部にプレス加工済の内側リング６及び外側リング７をそれぞれ接合してセパレータ２に取付けることができ、この際、接合時の作業性を考慮して、図６に示すように、内側リング６及び外側リング７を縦横の桟８で連結してフレーム９を形成するようにしてもよく、このフレーム９に扇形の単セル４Ｂを取付けることも可能である。
【００４９】
また、上記した実施例では、両セパレータ２，３の各中心部分に位置する円形凸状段差部２３，３３に流路部品５，５をそれぞれ収容した場合を示したが、これに限定されるものではなく、例えば、図７に示すように、流路部品５，５のうちの一方をスペーサ１０に代えたり、図８に示すように、２つの流路部品５，５を一体化して成る流路部品５Ａを採用したりすることが可能である。なお、流路部品５，５のうちの一方をスペーサ１０に代える場合、高い押付圧力が必要となる積層時には、メタルガスケットを用いることが望ましい。
【００５０】
図９及び図１０は、上記した固体電解質型燃料電池１を積層して成るスタック構造体１１を示している。このスタック構造体１１では、通気性のある集電体１２を介して固体電解質型燃料電池１を積層してあって、重なり合う固体電解質型燃料電池１の両セパレータ２，３の円形凸状段差部２３，３３同士をセラミック接着剤を使用して接着している
【００５１】
このスタック構造体１１では、重なり合う固体電解質型燃料電池１の両セパレータ２，３の円形凸状段差部２３，３３同士を接合しているので、重なり合う固体電解質型燃料電池１，１間の絶縁が可能となり、パッキング密度も向上するうえ、カソード側の空気の流路を確保することができ、組立てもきわめて簡単になる。
【００５２】
また、スペーサを不要なものとすることができると共に、接合部分でのガスリークをなくすことが可能であり、加えて、構成部品点数を減らし得ることとなる。
【００５３】
上記した実施例の固体電解質型燃料電池１では、両セパレータ２，３が互いにほぼ同一形状を成しているが、これに限定されるものではなく、例えば、図１１（ａ）及び図１１（ｂ）に示すように、単セル４を取り付ける一方のセパレータ２が円形凸状段差部２３のみを有する形状を成し且つ他方のセパレータ３が通常の約二倍の高さの環状段差部３４を有する形状を成していたり、図１１（ｃ）に示すように、一方のセパレータ２が平板状を成し且つ他方のセパレータ３が通常の約二倍の高さの円形凸状段差部３３及び環状段差部３４を有する形状を成していたり、図１１（ｄ）に示すように、一方のセパレータ２が通常の約二倍の高さの円形凸状段差部２３のみを有する形状を成し且つ他方のセパレータ３が通常の約二倍の高さの環状段差部３４のみを有する形状を成していたり、図１１（ｅ）に示すように、両セパレータ２，３が互いに高さの異なる環状段差部２４，３４を有する形状を成していたりしてもよい。
【００５４】
また、上記した実施例の固体電解質型燃料電池１では、両セパレータ２，３の各中心部分に位置する円形凸状段差部２３，３３に、互いに別体を成す流路部品５，５を収容するようにしているが、これに限定されるものではなく、例えば、図１２（ａ）及び図１２（ｂ）に示すように、ガス導入流路５１及びガス排出流路５２を具備した一体型の流路部品５Ｂを採用して、この流路部品５Ｂを一方のセパレータ２の円形凸状段差部２３に接合固定するようにしてもよい。
【００５５】
さらに上記した実施例の固体電解質型燃料電池１では、両セパレータ２，３同士を互いに対向させて各々の外周縁部同士を接合した場合を示したが、これに限定されるものではなく、金属製セパレータ２，３の外周縁部同士を部分的に接合した構成としてもよい。このように、金属製セパレータ２，３の外周縁部同士を部分的に接合すると、外周縁部に形成される隙間からガスを排気するタイプのスタック構造体に適応し得る。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の固体電解質型燃料電池の一実施例を示す半割斜視説明図（ａ）及び断面説明図（ｂ）である。（実施例１）
【図２】図１における固体電解質型燃料電池の分解斜視説明図である。（実施例１）
【図３】図１における固体電解質型燃料電池の断面説明図である。（実施例１）
【図４】図１における固体電解質型燃料電池の単セルの配置パターンを示すセパレータの平面説明図である。（実施例１）
【図５】図１における固体電解質型燃料電池の単セルの他の配置パターンを示すセパレータの平面説明図である。
【図６】図１における固体電解質型燃料電池の単セルのさらに他の配置パターンを示すセパレータの平面説明図である。
【図７】本発明の固体電解質型燃料電池の他の実施例を示す半割斜視説明図（ａ）及び断面説明図（ｂ）である。（実施例２）
【図８】本発明の固体電解質型燃料電池のさらに他の実施例を示す半割斜視説明図（ａ）及び断面説明図（ｂ）である。（実施例３）
【図９】本発明のスタック構造体の一実施例を示す全体斜視説明図である。（実施例４）
【図１０】図９におけるスタック構造体の断面説明図である。（実施例４）
【図１１】図１における固体電解質型燃料電池のセパレータの他の形状バリエーションを示す固体電解質型燃料電池の部分断面説明図（ａ）〜（ｅ）である。
【図１２】図１における固体電解質型燃料電池の流路部品として一体型流路部品を用いた場合の部分断面説明図（ａ）及び（ｂ）である。
【符号の説明】
【００５７】
１   固体電解質型燃料電池セパレータ
２   一方のセパレータ
３   他方のセパレータ
４   単セル
５，５Ａ，５Ｂ   流路部品
１１  スタック構造体
２１，３１  ガス導入口
２２，３２  ガス排出口
２３，３３  円形凸状段差部
２４，３４  環状段差部
２５ セル取付部
Ｓ   袋部分（空間）
【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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