(57)【要約】      （修正有）【課題】発電セルとセパレータとの間の集電抵抗を低減できる燃料電池スタックおよび燃料電池スタックに用いられる絶縁部材の提供。【解決手段】セルユニットの積層方向Ｚにセパレータから離間した位置において、発電セルを支持するセルフレームＷと、セルフレームとセパレータとの間を電気的に絶縁しつつ、セルフレームとセパレータとの間の間隔を規制する絶縁部材１０４と、を有し、絶縁部材１０４は、セルフレームに接合される第１接合面１２１ａを備える第１部材１２１と、セパレータに接合される第２接合面を備える第２部材１２２と、第１部材１２１と第２部材１２２との間に配置され、第１部材１２１と第２部材１２２との間を絶縁する絶縁層１２３と、を有する燃料電池スタック。【選択図】図１８Ｄ
2019036444.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解質を両側から一対の電極で狭持してなり、供給されたガスによって発電する発電セルと、前記発電セルとの間に前記ガスの流通路である流路部を区画形成するとともに前記発電セルに導通接触するセパレータと、を有するセルユニットを複数積層した燃料電池スタックであって、
前記セルユニットの積層方向に前記セパレータから離間した位置において、前記発電セルを支持する支持部材と、
前記支持部材と前記セパレータとの間を電気的に絶縁しつつ、前記支持部材と前記セパレータとの間の間隔を規制する絶縁部材と、を有し、
前記絶縁部材は、前記支持部材に接合される第１接合面を備える第１部材と、前記セパレータに接合される第２接合面を備える第２部材と、前記第１部材と前記第２部材との間に配置され、前記第１部材と前記第２部材との間を絶縁する絶縁層と、を有する、燃料電池スタック。
【請求項２】
前記支持部材、前記セパレータ、前記第１部材および前記第２部材は、金属で構成されている、請求項１に記載の燃料電池スタック。
【請求項３】
前記第１接合面および前記第２接合面は、前記絶縁部材の平面視において互いにオフセットしている、請求項１または請求項２に記載の燃料電池スタック。
【請求項４】
前記第１接合面と前記第２部材との間および前記第２接合面と前記第１部材との間の少なくとも一方には、空隙がある、請求項１〜３のいずれか１項に記載の燃料電池スタック。
【請求項５】
前記接合面は、前記支持部材または前記セパレータに接合される一の接合領域と、前記一の接合領域とは異なる位置に配置され、前記支持部材または前記セパレータに接合される他の接合領域と、を有する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の燃料電池スタック。
【請求項６】
前記発電セルと前記セパレータとの間にある隙間を埋めることによって、前記発電セルと前記セパレータとの間の接触面積を増加させる接点材をさらに有し、
前記接点材は、粘性または弾性の少なくとも一方を備える第１状態と、前記第１状態において加熱されることによって固化された第２状態と、を備える、請求項１〜５のいずれか１項に記載の燃料電池スタック。
【請求項７】
前記絶縁部材は、前記セルユニットの積層方向に弾発力を発生させるばね構造を備える、請求項１〜６のいずれか１項に記載の燃料電池スタック。
【請求項８】
前記絶縁部材は、前記絶縁層に固定され、前記絶縁層と前記接合面とを接続する接続部を有し、
前記ばね構造は、前記接続部が曲げ変形することによって前記弾発力を発生させる、請求項７に記載の燃料電池スタック。
【請求項９】
前記絶縁部材は、前記第１部材の一部と前記第２部材の一部とを接触させることによって、前記第１部材と前記第２部材との間に反力を生じさせる干渉部をさらに有し、
前記ばね構造は、前記第１部材および前記第２部材が、前記干渉部において生じる前記反力によって弾性変形することによって前記弾発力を発生させる、請求項８に記載の燃料電池スタック。
【請求項１０】
前記干渉部は、前記第１部材の一部と前記第２部材の一部とが接触する接触領域と、前記接触領域において前記第１部材の前記一部と前記第２部材の前記一部とが接触した状態において、前記第１部材と前記第２部材との間に隙間が形成される非接触領域と、を有する、請求項９に記載の燃料電池スタック。
【請求項１１】
前記絶縁部材は、前記第１部材と前記第２部材とが前記絶縁層を介して接合される接合部を有し、
前記干渉部は、前記接合部に並行に配置されている、請求項１０に記載の燃料電池スタック。
【請求項１２】
前記絶縁部材は、前記第１部材と前記第２部材とが前記絶縁層を介して接合される接合部を有し、
前記干渉部は、前記接合部に交差する方向に配置されている、請求項１０に記載の燃料電池スタック。
【請求項１３】
前記絶縁部材は、前記支持部材および前記セパレータと前記接合面との間において前記ガスを封止する封止部材である、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の燃料電池スタック。
【請求項１４】
電解質を両側から一対の電極で狭持してなり、供給されたガスによって発電する発電セルと、前記発電セルとの間に前記ガスの流通路である流路部を区画形成するとともに前記発電セルの前記電極に導通接触するセパレータと、前記発電セルを支持する支持部材と、を有するセルユニットを複数積層した燃料電池スタックに用いられる絶縁部材であって、
前記支持部材に接合される第１接合面を備える第１部材と、前記セパレータに接合される第２接合面を備える第２部材と、前記第１部材と前記第２部材との間に配置され、前記第１部材と前記第２部材との間を絶縁する絶縁層と、を有し、
前記支持部材と前記セパレータとの間を電気的に絶縁しつつ、前記支持部材と前記セパレータとの間の間隔を規制する、絶縁部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池スタックおよび燃料電池スタックに用いられる絶縁部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、燃料電池スタックは、電解質を両側から一対の電極で狭持してなり、供給されたガスによって発電する発電セルと、発電セルとの間にガスの流通路である流路部を区画形成するとともに発電セルの電極に導通接触するセパレータと、を有するセルユニットを複数積層して構成される（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
上記燃料電池スタックは、セルユニットの積層方向にセパレータから離間した位置において、発電セルを支持する支持部材と、支持部材とセパレータとの間を電気的に絶縁しつつ、支持部材とセパレータとの間の間隔を規制する絶縁部材と、を有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４３３１７９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
発電セルとセパレータとの間には、接触抵抗に起因して集電抵抗が生じる。集電抵抗が大きいと内部抵抗が増加して燃料電池スタックの発電性能が低下するため、発電セルとセパレータとの間には十分な面圧が作用している必要がある。
【０００６】
上記燃料電池では、絶縁部材は、単一の部材で構成されているから、絶縁部材全体が電気的な絶縁性を備えた材料で構成されている必要がある。そのため、支持部材およびセパレータと絶縁部材との間の接合力を向上させるために、支持部材およびセパレータの材料との接合性を考慮して、絶縁部材において支持部材およびセパレータに接触する部位の構成材料を選択するといったことが難しい。
【０００７】
支持部材およびセパレータと絶縁部材との間の接合力が弱く、支持部材およびセパレータが絶縁部材にしっかりと固定されていないと、支持部材およびセパレータの撓み変形などを規制できず、発電セルとセパレータとの間に十分な面圧を作用させることができない。よって、上記燃料電池には、集電抵抗を低減させることが難しいという問題がある。
【０００８】
本発明の目的は、発電セルとセパレータとの間の集電抵抗を低減できる燃料電池スタックおよび燃料電池スタックに用いられる絶縁部材を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するための本発明の燃料電池スタックは、電解質を両側から一対の電極で狭持してなり、供給されたガスによって発電する発電セルと、前記発電セルとの間に前記ガスの流通路である流路部を区画形成するとともに前記発電セルに導通接触するセパレータと、を有するセルユニットを複数積層した燃料電池スタックである。当該燃料電池スタックは、前記セルユニットの積層方向に前記セパレータから離間した位置において、前記発電セルを支持する支持部材と、前記支持部材と前記セパレータとの間を電気的に絶縁しつつ、前記支持部材と前記セパレータとの間の間隔を規制する絶縁部材と、を有する。前記絶縁部材は、前記支持部材に接合される第１接合面を備える第１部材と、前記セパレータに接合される第２接合面を備える第２部材と、前記第１部材と前記第２部材との間に配置され、前記第１部材と前記第２部材との間を絶縁する絶縁層と、を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１実施形態の燃料電池スタックを示す斜視図である。
【図２】図１の燃料電池スタックをカバーとセルスタックアッセンブリーおよび外部マニホールドに分解した状態を示す斜視図である。
【図３】図２のセルスタックアッセンブリーをエアーシェルターと上部エンドプレートとスタックおよび下部エンドプレートに分解した状態を示す斜視図である。
【図４】図３のスタックを上部モジュールユニットと複数の中部モジュールユニットおよび下部モジュールユニットに分解した状態を示す斜視図である。
【図５】図４の上部モジュールユニットを分解して示す斜視図である。
【図６】図４の中部モジュールユニットを分解して示す斜視図である。
【図７】図４の下部モジュールユニットを分解して示す斜視図である。
【図８】図５〜図７の一のセルユニットを分解し、かつ、その一のセルユニットの下方に位置する他のセルユニット（メタルサポートセルアッセンブリー以外の構成）を分解して示す斜視図である。
【図９】図８のメタルサポートセルアッセンブリーを分解して示す斜視図である。
【図１０】図８の１０−１０線に沿うメタルサポートセルアッセンブリーの断面図である。
【図１１】図８のセパレータをカソード側（図８と同じくセパレータ１０２を上方から視認した側）から示す斜視図である。
【図１２】図１１のセパレータを部分的（図１１中の領域１２）に示す斜視図である。
【図１３】図８のセパレータをアノード側（図８と異なりセパレータ１０２を下方から視認した側）から示す斜視図である。
【図１４】図１３のセパレータを部分的（図１３中の領域１４）に示す斜視図である。
【図１５】図８のメタルサポートセルアッセンブリーとセパレータおよび集電補助層を積層した状態で部分的（図１１中の領域１５）に示す断面図である。
【図１６】図１５において破線１６によって囲む領域の拡大断面図である。
【図１７Ａ】実施形態に係るセルユニットの斜視図である。
【図１７Ｂ】実施形態に係るセルユニットの平面図である。
【図１７Ｃ】図１７Ｂの１７Ｃ−１７Ｃ線に沿う概略断面図である。
【図１８Ａ】実施形態に係る絶縁部材を分解して示す斜視図である。
【図１８Ｂ】実施形態に係る絶縁部材の平面図である。
【図１８Ｃ】実施形態に係る絶縁部材の断面図である。
【図１８Ｄ】図１８Ｃにおいて破線１８Ｄによって囲む領域の拡大図である。
【図１９Ａ】燃料電池スタックにおけるアノードガスおよびカソードガスの流れを模式的に示す斜視図である。
【図１９Ｂ】燃料電池スタックにおけるカソードガスの流れを模式的に示す斜視図である。
【図１９Ｃ】燃料電池スタックにおけるアノードガスの流れを模式的に示す斜視図である。
【図２０Ａ】実施形態に係る燃料電池スタックの製造方法を説明するためのフローチャートである。
【図２０Ｂ】実施形態に係るセルユニットを積層する工程を説明するためのフローチャートである。
【図２０Ｃ】実施形態に係る絶縁部材を接合する工程を説明するためのフローチャートである。
【図２１Ａ】実施形態に係る絶縁部材を形成する工程に使用される治具の斜視図である。
【図２１Ｂ】実施形態に係る絶縁部材を形成する工程に使用される治具の切断図である。
【図２１Ｃ】実施形態に係る絶縁部材を形成する工程に使用される治具の断面図である。
【図２１Ｄ】図２１Ｃにおいて破線２１Ｄによって囲む領域の拡大図である。
【図２２Ａ】改変例１に係る絶縁部材の分解図である。
【図２２Ｂ】改変例１に係る絶縁部材の断面図である。
【図２２Ｃ】図２２Ｂにおいて破線２２Ｃによって囲む領域の拡大図である。
【図２３Ａ】改変例２に係る絶縁部材の分解図である。
【図２３Ｂ】改変例２に係る絶縁部材の断面図である。
【図２３Ｃ】図２３Ｂにおいて破線２３Ｃによって囲む領域の拡大図である。
【図２４Ａ】改変例３に係るセルユニットの斜視図である。
【図２４Ｂ】改変例３に係るセルユニットの平面図である。
【図２５Ａ】改変例３に係る絶縁部材の斜視図である。
【図２５Ｂ】図２５Ａの２５Ｂ−２５Ｂ線に沿う断面図である。
【図２５Ｃ】図２５Ａの２５Ｃ−２５Ｃ線に沿う断面図である。
【図２６Ａ】改変例４に係る燃料電池の図１７Ｃの一部に対応する図である。
【図２６Ｂ】改変例４に係る燃料電池の図１７Ｃの一部に対応する図である。
【図２７Ａ】改変例５に係る燃料電池の図１７Ｃの一部に対応する図である。
【図２７Ｂ】改変例５に係る燃料電池の図１７Ｃの一部に対応する図である。
【図２８Ａ】改変例６に係る絶縁部材の概略断面図である。
【図２８Ｂ】改変例６に係る絶縁部材の概略断面図である。
【図２８Ｃ】改変例６に係る絶縁部材の概略断面図である。
【図２９Ａ】改変例７に係る絶縁部材の概略断面図である。
【図２９Ｂ】改変例７に係る絶縁部材の概略断面図である。
【図２９Ｃ】改変例７に係る絶縁部材の概略断面図である。
【図３０】改変例８に係る絶縁部材の概略断面図である。
【図３１】改変例９に係る絶縁部材の図２５Ｂの一部に対応する断面図である。
【図３２Ａ】改変例１０に係る絶縁部材の図２５Ｂの一部に対応する断面図である。
【図３２Ｂ】改変例１０に係る絶縁部材の図２５Ｂの一部に対応する断面図である。
【図３３】改変例１１に係る絶縁部材の図２５Ｂの一部に対応する断面図である。
【図３４】改変例１２に係る絶縁部材の図２５Ｂの一部に対応する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、添付した図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。図面において、同一の部材には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。図面において、各部材の大きさや比率は、実施形態の理解を容易にするために誇張し、実際の大きさや比率とは異なる場合がある。
【００１２】
各図において、Ｘ、Ｙ、およびＺで表す矢印を用いて、燃料電池スタックを構成する部材の方位を示している。Ｘによって表す矢印の方向は、燃料電池スタックの短手方向Ｘを示している。Ｙによって表す矢印の方向は、燃料電池スタックの長手方向Ｙを示している。Ｚによって表す矢印の方向は、燃料電池スタックの積層方向Ｚを示している。
【００１３】
（燃料電池１００の構成）
燃料電池１００は、図１および図２に示すように、セルスタックアッセンブリー１００Ｍを、外部からガスを供給する外部マニホールド１１１と、セルスタックアッセンブリー１００Ｍを保護するカバー１１２によって上下から挟み込んで、構成している。
【００１４】
セルスタックアッセンブリー１００Ｍは、図２および図３に示すように、燃料電池スタック１００Ｓを、下部エンドプレート１０８と上部エンドプレート１０９によって上下から挟み込み、カソードガスＣＧを封止するエアーシェルター１１０によって覆って、構成している。
【００１５】
燃料電池スタック１００Ｓは、図３および図４に示すように、上部モジュールユニット１００Ｐ、複数の中部モジュールユニット１００Ｑおよび下部モジュールユニット１００Ｒを積層して、構成している。
【００１６】
上部モジュールユニット１００Ｐは、図５に示すように、複数積層したセルユニット１００Ｔを、セルユニット１００Ｔで発電された電力を外部に出力する上部集電板１０６と、エンドプレートに相当するモジュールエンド１０５によって上下から挟み込んで構成している。
【００１７】
中部モジュールユニット１００Ｑは、図６に示すように、複数積層したセルユニット１００Ｔを、一対のモジュールエンド１０５によって上下から挟み込んで構成している。
【００１８】
下部モジュールユニット１００Ｒは、図７に示すように、複数積層したセルユニット１００Ｔを、モジュールエンド１０５と下部集電板１０７によって上下から挟み込んで構成している。
【００１９】
セルユニット１００Ｔは、図８および図９に示すように、供給されたガスによって発電する発電セル１０１Ｍを設けたメタルサポートセルアッセンブリー１０１、積層方向Ｚに沿って隣り合うメタルサポートセルアッセンブリー１０１の発電セル１０１Ｍを隔てるセパレータ１０２、セルフレーム１０１Ｗとセパレータ１０２との間を電気的に絶縁する絶縁部材１０４を含んでいる。
【００２０】
ここで、燃料電池１００の製造方法上、メタルサポートセルアッセンブリー１０１およびセパレータ１０２は、図８の中央に示すように、各々の外縁を接合ラインＶに沿って環状に接合して接合体１００Ｕを構成する。このため、積層方向Ｚに沿って隣り合う接合体１００Ｕ（メタルサポートセルアッセンブリー１０１およびセパレータ１０２）の間に、絶縁部材１０４を配置する構成としている。すなわち、絶縁部材１０４は、図８の下方に示すように、一の接合体１００Ｕのメタルサポートセルアッセンブリー１０１と、一の接合体１００Ｕと積層方向Ｚに沿って隣り合う他の接合体１００Ｕのセパレータ１０２との間に、配置している。セルユニット１００Ｔは、上下に隣り合う接合体１００Ｕと接合体１００Ｕの間に絶縁部材１０４を配置して構成している。
【００２１】
以下、燃料電池スタック１００Ｓを構成毎に説明する。
【００２２】
メタルサポートセルアッセンブリー１０１は、図９および図１０に示すように、供給されたガスによって発電する発電セル１０１Ｍを設けたものである。
【００２３】
メタルサポートセルアッセンブリー１０１において、発電セル１０１Ｍは、図９および図１０に示すように、電解質１０１Ｓを燃料極側の電極（アノード１０１Ｔ）と酸化剤極側の電極（カソード１０１Ｕ）で挟み込んで構成している。メタルサポートセル１０１Ｎは、発電セル１０１Ｍと、発電セル１０１Ｍを一方から支持するサポートメタル１０１Ｖによって構成している。メタルサポートセルアッセンブリー１０１は、一対のメタルサポートセル１０１Ｎと、一対のメタルサポートセル１０１Ｎを周囲から保持するセルフレーム１０１Ｗによって構成している。メタルサポートセルアッセンブリー１０１において、発電セル１０１Ｍは、図９および図１０に示すように、電解質１０１Ｓをアノード１０１Ｔとカソード１０１Ｕで挟み込んで構成している。
【００２４】
電解質１０１Ｓは、図９および図１０に示すように、カソード１０１Ｕからアノード１０１Ｔに向かって酸化物イオンを透過させるものである。電解質１０１Ｓは、酸化物イオンを通過させつつ、ガスと電子を通過させない。電解質１０１Ｓは、長方体形状から形成されている。電解質１０１Ｓは、例えば、イットリア、酸化ネオジム、サマリア、ガドリア、スカンジア等を固溶した安定化ジルコニアなどの固体酸化物セラミックスからなる。電解質１０１Ｓは、図９および図１０に示すように、薄板状であって、アノード１０１Ｔよりも若干大きい長方形状からなる。電解質１０１Ｓの外縁は、図１０に示すように、アノード１０１Ｔの側に向かって屈折して、アノード１０１Ｔの積層方向Ｚに沿った側面に接触している。電解質１０１Ｓの外縁の先端は、サポートメタル１０１Ｖに接触している。
【００２５】
アノード１０１Ｔは、図９および図１０に示すように、燃料極であって、アノードガスＡＧ（例えば水素）と酸化物イオンを反応させて、アノードガスＡＧの酸化物を生成するとともに電子を取り出す。アノード１０１Ｔは、還元雰囲気に耐性を有し、アノードガスＡＧを透過させ、電気伝導度が高く、アノードガスＡＧを酸化物イオンと反応させる触媒作用を有する。アノード１０１Ｔは、電解質１０１Ｓよりも大きい長方体形状から形成されている。アノード１０１Ｔは、例えば、ニッケル等の金属、イットリア安定化ジルコニア等の酸化物イオン伝導体を混在させた超硬合金からなる。アノード１０１Ｔは、図９および図１０に示すように、薄板状であって長方形状からなる。
【００２６】
カソード１０１Ｕは、図９および図１０に示すように、酸化剤極であって、カソードガスＣＧ（例えば空気に含まれる酸素）と電子を反応させて、酸素分子を酸化物イオンに変換する。カソード１０１Ｕは、酸化雰囲気に耐性を有し、カソードガスＣＧを透過させ、電気伝導度が高く、酸素分子を酸化物イオンに変換する触媒作用を有する。カソード１０１Ｕは、電解質１０１Ｓよりも小さい長方体形状から形成されている。カソード１０１Ｕは、例えば、ランタン、ストロンチウム、マンガン、コバルト等の酸化物からなる。カソード１０１Ｕは、図９および図１０に示すように、アノード１０１Ｔと同様に、薄板状であって長方形状からなる。カソード１０１Ｕは、電解質１０１Ｓを介して、アノード１０１Ｔと対向している。電解質１０１Ｓの外縁がアノード１０１Ｔ側に屈折していることから、カソード１０１Ｕの外縁は、アノード１０１Ｔの外縁と接触することがない。
【００２７】
サポートメタル１０１Ｖは、図９および図１０に示すように、発電セル１０１Ｍをアノード１０１Ｔの側から支持するものである。サポートメタル１０１Ｖは、ガス透過性を有し、電気伝導度が高く、十分な強度を有する。サポートメタル１０１Ｖは、アノード１０１Ｔよりも十分に大きい長方体形状から形成されている。サポートメタル１０１Ｖは、例えば、ニッケルやクロムを含有する耐食合金や耐食鋼、ステンレス鋼からなる。
【００２８】
セルフレーム１０１Ｗは、図９および図１０に示すように、メタルサポートセル１０１Ｎを周囲から保持するものである。セルフレーム１０１Ｗは、薄い長方形状から形成している。セルフレーム１０１Ｗは、一対の開口部１０１ｋを、長手方向Ｙに沿って設けている。セルフレーム１０１Ｗの一対の開口部１０１ｋは、それぞれ長方形状の貫通口からなり、サポートメタル１０１Ｖの外形よりも小さい。セルフレーム１０１Ｗは、金属からなり、絶縁材またはコーティングを用いて絶縁している。絶縁材は、例えば、セルフレーム１０１Ｗに酸化アルミニウムを固着させて構成する。セルフレーム１０１Ｗの開口部１０１ｋの内縁に、サポートメタル１０１Ｖの外縁を接合することによって、セルフレーム１０１Ｗにメタルサポートセルアッセンブリー１０１を接合している。
【００２９】
セルフレーム１０１Ｗは、図９および図１０に示すように、長手方向Ｙに沿った一辺の右端と中央と左端から、面方向に延ばした円形状の延在部（第１延在部１０１ｐ、第２延在部１０１ｑおよび第３延在部１０１ｒ）を設けている。セルフレーム１０１Ｗは、長手方向Ｙに沿った他辺の中央から離間した２箇所から、面方向に延ばした円形状の延在部（第４延在部１０１ｓおよび第５延在部１０１ｔ）を設けている。セルフレーム１０１Ｗにおいて、第１延在部１０１ｐ、第２延在部１０１ｑおよび第３延在部１０１ｒと、第４延在部１０１ｓおよび第５延在部１０１ｔは、一対の開口部１０１ｋを隔てて、長手方向Ｙに沿って交互に位置している。
【００３０】
セルフレーム１０１Ｗは、図９および図１０に示すように、アノードガスＡＧを通過（流入）させるアノード側第１流入口１０１ａ、アノード側第２流入口１０１ｂ、アノード側第３流入口１０１ｃを、第１延在部１０１ｐ、第２延在部１０１ｑおよび第３延在部１０１ｒに設けている。セルフレーム１０１Ｗは、アノードガスＡＧを通過（流出）させるアノード側第１流出口１０１ｄおよびアノード側第２流出口１０１ｅを、第４延在部１０１ｓおよび第５延在部１０１ｔに設けている。アノードガスＡＧのアノード側第１流入口１０１ａ、アノード側第２流入口１０１ｂ、アノード側第３流入口１０１ｃ、アノード側第１流出口１０１ｄおよびアノード側第２流出口１０１ｅは、いわゆる、マニホールドである。
【００３１】
セルフレーム１０１Ｗは、図９に示すように、カソードガスＣＧを通過（流入）させるカソード側第１流入口１０１ｆを、第１延在部１０１ｐと第２延在部１０１ｑの間の空間に設けている。セルフレーム１０１Ｗは、カソードガスＣＧを通過（流入）させるカソード側第２流入口１０１ｇを、第２延在部１０１ｑと第３延在部１０１ｒの間の空間に設けている。セルフレーム１０１Ｗは、カソードガスＣＧを通過（流出）させるカソード側第１流出口１０１ｈを、第４延在部１０１ｓよりも図９中の右側に設けている。セルフレーム１０１Ｗは、カソードガスＣＧを通過（流出）させるカソード側第２流出口１０１ｉを、第４延在部１０１ｓと第５延在部１０１ｔの間の空間に設けている。セルフレーム１０１Ｗは、カソードガスＣＧを通過（流出）させるカソード側第３流出口１０１ｊを、第５延在部１０１ｔよりも図９中の左側に設けている。セルフレーム１０１Ｗにおいて、カソード側第１流入口１０１ｆ、カソード側第２流入口１０１ｇ、カソード側第１流出口１０１ｈ、カソード側第２流出口１０１ｉおよびカソード側第３流出口１０１ｊは、セルフレーム１０１Ｗの外周面とエアーシェルター１１０の内側面との空間に相当する。
【００３２】
セパレータ１０２は、図１５および図１６に示すように、発電セル１０１Ｍとの間にアノードガスＡＧおよびカソードガスＣＧの流通路である流路部１０２Ｌを区画形成する。
【００３３】
セパレータ１０２は、発電セル１０１Ｍに導通接触する。セパレータ１０２は、集電補助層１０３を有する。セパレータ１０２は、集電補助層１０３を介して発電セル１０１Ｍに導通接触する。
【００３４】
セパレータ１０２は、メタルサポートセルアッセンブリー１０１と対向して配置している。セパレータ１０２は、メタルサポートセルアッセンブリー１０１と同様の外形形状からなる。セパレータ１０２は、金属からなり、発電セル１０１Ｍと対向する領域（流路部１０２Ｌ）を除いて、絶縁材またはコーティングを用いて絶縁している。絶縁材は、例えば、セパレータ１０２に酸化アルミニウムを固着させて構成する。セパレータ１０２は、一対の流路部１０２Ｌを、発電セル１０１Ｍと対向するように長手方向Ｙに並べて設けている。
【００３５】
セパレータ１０２において、流路部１０２Ｌは、図８および図１１〜図１５に示すように、ガスの流れの方向（短手方向Ｘ）に沿って延ばした流路を、ガスの流れの方向（短手方向Ｘ）と直交する方向（長手方向Ｙ）に並べることによって形成している。流路部１０２Ｌは、図１２、図１４および図１５に示すように、長手方向Ｙおよび短手方向Ｘの面内において平坦な平坦部１０２ｘから下方に突出するように、凸状のアノード側突起１０２ｙを一定の間隔で設けている。アノード側突起１０２ｙは、ガスの流れの方向（短手方向Ｘ）に沿って延びている。アノード側突起１０２ｙは、セパレータ１０２の下端から下方に向かって突出している。流路部１０２Ｌは、図１２、図１４および図１５に示すように、平坦部１０２ｘから上方に突出するように、凸状のカソード側突起１０２ｚを一定の間隔で設けている。カソード側突起１０２ｚは、ガスの流れの方向（短手方向Ｘ）に沿って延びている。カソード側突起１０２ｚは、セパレータ１０２の上端から上方に向かって突出している。流路部１０２Ｌは、アノード側突起１０２ｙと凸状のカソード側突起１０２ｚを、平坦部１０２ｘを隔てて、長手方向Ｙに沿って交互に設けている。
【００３６】
セパレータ１０２は、図１５に示すように、流路部１０２Ｌと、その下方（図１５中では右方）に位置するメタルサポートセルアッセンブリー１０１との隙間１７５を、アノードガスＡＧの流路として構成している。アノードガスＡＧは、図１３に示すセパレータ１０２のアノード側第２流入口１０２ｂ等から、図１３および図１４に示す複数の溝１０２ｑを通り、アノード側の流路部１０２Ｌに流入する。セパレータ１０２は、図１３および図１４に示すように、複数の溝１０２ｑを、アノード側第１流入口１０２ａ、アノード側第２流入口１０２ｂ、アノード側第３流入口１０２ｃから、それぞれアノード側の流路部１０２Ｌに向かって放射状に形成している。セパレータ１０２は、図１２および図１５に示すように、流路部１０２Ｌと、その上方（図１５中では左方）に位置するメタルサポートセルアッセンブリー１０１との隙間１７５を、カソードガスＣＧの流路として構成している。カソードガスＣＧは、図１１に示すセパレータ１０２のカソード側第１流入口１０２ｆおよびカソード側第２流入口１０２ｇから、図１１および図１２に示すセパレータ１０２のカソード側の外縁１０２ｐを越えて、カソード側の流路部１０２Ｌに流入する。セパレータ１０２は、図１２に示すように、カソード側の外縁１０２ｐを、他の部分よりも肉薄に形成している。
【００３７】
セパレータ１０２は、図８、図１１および図１３に示すように、メタルサポートセルアッセンブリー１０１と積層方向Ｚに沿って相対的な位置が合うように、アノードガスＡＧを通過させるアノード側第１流入口１０２ａ、アノード側第２流入口１０２ｂ、アノード側第３流入口１０２ｃ、アノード側第１流出口１０２ｄおよびアノード側第２流出口１０２ｅを設けている。セパレータ１０２は、メタルサポートセルアッセンブリー１０１と積層方向Ｚに沿って相対的な位置が合うように、カソードガスＣＧを通過させるカソード側第１流入口１０２ｆ、カソード側第２流入口１０２ｇ、カソード側第１流出口１０２ｈ、カソード側第２流出口１０２ｉおよびカソード側第３流出口１０２ｊを設けている。セパレータ１０２において、カソード側第１流入口１０２ｆ、カソード側第２流入口１０２ｇ、カソード側第１流出口１０２ｈ、カソード側第２流出口１０２ｉおよびカソード側第３流出口１０２ｊは、セパレータ１０２の外周面とエアーシェルター１１０の内側面との空間に相当する。
【００３８】
集電補助層１０３は、図８に示すように、発電セル１０１Ｍとセパレータ１０２との間にガスを通す空間を形成しつつ面圧を均等にして、発電セル１０１Ｍとセパレータ１０２との電気的な接触を補助するものである。
【００３９】
集電補助層１０３は、いわゆる、エキスパンドメタルである。集電補助層１０３は、発電セル１０１Ｍとセパレータ１０２の流路部１０２Ｌとの間に配置している。集電補助層１０３は、発電セル１０１Ｍと同様の外形形状からなる。集電補助層１０３は、菱形等の開口を格子状に設けた金網状からなる。
【００４０】
図１６に示すように、発電セル１０１Ｍと集電補助層１０３とは、接点材１１３を介して導通接触する。接点材１１３は、発電セル１０１Ｍと集電補助層１０３との間にある隙間を埋めることによって、発電セル１０１Ｍと集電補助層１０３との間の接触面積を増加させる。
【００４１】
接点材１１３は、粘性または弾性の少なくとも一方を備える第１状態と、第１状態において加熱されることによって固化された第２状態と、を備える。第１状態において、接点材１１３は、少なくとも積層方向Ｚに沿って弾性力を発揮する。
【００４２】
接点材１１３を構成する材料は特に限定されないが、融点６００℃以上の遷移金属を主成分とするもので、より具体的には、銀を主成分とするものを使用できる。接点材１１３は、第１状態においてペースト状である。接点材１１３は、第１状態において加熱されることによって焼結固化される。
【００４３】
図１７Ａ、図１７Ｂ、図１７Ｃを参照して、絶縁部材１０４は、セルフレーム１０１Ｗ（支持部材に相当）とセパレータ１０２との間を電気的に絶縁しつつ、セルフレーム１０１Ｗとセパレータ１０２との間の間隔を規制する。
【００４４】
絶縁部材１０４は、スペーサーとシールの機能を備える。
【００４５】
絶縁部材１０４は、セルフレーム１０１Ｗとセパレータ１０２との間に配置され、セルフレーム１０１Ｗとセパレータ１０２との隙間１７５を部分的に封止してガスの流れを制限する。
【００４６】
絶縁部材１０４は、セパレータ１０２のアノード側流入口（例えばアノード側第１流入口１０２ａ）およびアノード側流出口（例えばアノード側第１流出口１０２ｄ）から、セパレータ１０２のカソード側の流路に向かって、アノードガスＡＧが混入することを防止する。
【００４７】
モジュールエンド１０５は、図５〜図７に示すように、複数積層したセルユニット１００Ｔの下端または上端を保持するプレートである。
【００４８】
モジュールエンド１０５は、複数積層したセルユニット１００Ｔの下端または上端に配置している。モジュールエンド１０５は、セルユニット１００Ｔと同様の外形形状からなる。モジュールエンド１０５は、ガスを透過させない導電性材料からなり、発電セル１０１Ｍおよび他のモジュールエンド１０５と対向する一部の領域を除いて、絶縁材またはコーティングを用いて絶縁している。絶縁材は、例えば、モジュールエンド１０５に酸化アルミニウムを固着させて構成する。
【００４９】
モジュールエンド１０５は、セルユニット１００Ｔと積層方向Ｚに沿って相対的な位置が合うように、アノードガスＡＧを通過させるアノード側第１流入口１０５ａ、アノード側第２流入口１０５ｂ、アノード側第３流入口１０５ｃ、アノード側第１流出口１０５ｄおよびアノード側第２流出口１０５ｅを設けている。モジュールエンド１０５は、セルユニット１００Ｔと積層方向Ｚに沿って相対的な位置が合うように、カソードガスＣＧを通過させるカソード側第１流入口１０５ｆ、カソード側第２流入口１０５ｇ、カソード側第１流出口１０５ｈ、カソード側第２流出口１０５ｉおよびカソード側第３流出口１０５ｊを設けている。モジュールエンド１０５において、カソード側第１流入口１０５ｆ、カソード側第２流入口１０５ｇ、カソード側第１流出口１０５ｈ、カソード側第２流出口１０５ｉおよびカソード側第３流出口１０５ｊは、モジュールエンド１０５の外周面とエアーシェルター１１０の内側面との空間に相当する。
【００５０】
上部集電板１０６は、図５に示し、セルユニット１００Ｔで発電された電力を外部に出力するものである。
【００５１】
上部集電板１０６は、図５に示すように、上部モジュールユニット１００Ｐの上端に配置している。上部集電板１０６は、セルユニット１００Ｔと同様の外形形状からなる。上部集電板１０６は、外部の通電部材と接続される端子（不図示）を設けている。上部集電板１０６は、ガスを透過させない導電性材料からなり、セルユニット１００Ｔの発電セル１０１Ｍと対向する領域および端子の部分を除いて、絶縁材またはコーティングを用いて絶縁している。絶縁材は、例えば、上部集電板１０６に酸化アルミニウムを固着させて構成する。
【００５２】
下部集電板１０７は、図７に示し、セルユニット１００Ｔで発電された電力を外部に出力するものである。
【００５３】
下部集電板１０７は、図７に示すように、下部モジュールユニット１００Ｒの下端に配置している。下部集電板１０７は、上部集電板１０６と同様の外形形状からなる。下部集電板１０７は、外部の通電部材と接続される端子（不図示）を設けている。下部集電板１０７は、ガスを透過させない導電性材料からなり、セルユニット１００Ｔの発電セル１０１Ｍと対向する領域および端子の部分を除いて、絶縁材またはコーティングを用いて絶縁している。絶縁材は、例えば、下部集電板１０７に酸化アルミニウムを固着させて構成する。
【００５４】
下部集電板１０７は、セルユニット１００Ｔと積層方向Ｚに沿って相対的な位置が合うように、アノードガスＡＧを通過させるアノード側第１流入口１０７ａ、アノード側第２流入口１０７ｂ、アノード側第３流入口１０７ｃ、アノード側第１流出口１０７ｄおよびアノード側第２流出口１０７ｅを設けている。下部集電板１０７は、セルユニット１００Ｔと積層方向Ｚに沿って相対的な位置が合うように、カソードガスＣＧを通過させるカソード側第１流入口１０７ｆ、カソード側第２流入口１０７ｇ、カソード側第１流出口１０７ｈ、カソード側第２流出口１０７ｉおよびカソード側第３流出口１０７ｊを設けている。下部集電板１０７において、カソード側第１流入口１０７ｆ、カソード側第２流入口１０７ｇ、カソード側第１流出口１０７ｈ、カソード側第２流出口１０７ｉおよびカソード側第３流出口１０７ｊは、下部集電板１０７の外周面とエアーシェルター１１０の内側面との空間に相当する。
【００５５】
下部エンドプレート１０８は、図２および図３に示すように、燃料電池スタック１００Ｓを下方から保持するものである。
【００５６】
下部エンドプレート１０８は、燃料電池スタック１００Ｓの下端に配置している。下部エンドプレート１０８は、一部を除いて、セルユニット１００Ｔと同様の外形形状からなる。下部エンドプレート１０８は、カソードガスＣＧの流入口および排出口を形成するために、長手方向Ｙに沿った両端を直線状に伸長させて形成している。下部エンドプレート１０８は、セルユニット１００Ｔよりも十分に厚く形成している。下部エンドプレート１０８は、例えば、金属からなり、下部集電板１０７と接触する上面を、絶縁材またはコーティングを用いて絶縁している。絶縁材は、例えば、下部エンドプレート１０８に酸化アルミニウムを固着させて構成する。
【００５７】
下部エンドプレート１０８は、セルユニット１００Ｔと積層方向Ｚに沿って相対的な位置が合うように、アノードガスＡＧを通過させるアノード側第１流入口１０８ａ、アノード側第２流入口１０８ｂ、アノード側第３流入口１０８ｃ、アノード側第１流出口１０８ｄおよびアノード側第２流出口１０８ｅを設けている。下部エンドプレート１０８は、セルユニット１００Ｔと積層方向Ｚに沿って相対的な位置が合うように、カソードガスＣＧを通過させるカソード側第１流入口１０８ｆ、カソード側第２流入口１０８ｇ、カソード側第１流出口１０８ｈ、カソード側第２流出口１０８ｉおよびカソード側第３流出口１０８ｊを設けている。
【００５８】
上部エンドプレート１０９は、図２および図３に示すように、燃料電池スタック１００Ｓを上方から保持するものである。
【００５９】
上部エンドプレート１０９は、燃料電池スタック１００Ｓの上端に配置している。上部エンドプレート１０９は、下部エンドプレート１０８と同様の外形形状からなる。上部エンドプレート１０９は、下部エンドプレート１０８と異なり、ガスの流入口および排出口を設けていない。上部エンドプレート１０９は、例えば、金属からなり、上部集電板１０６と接触する下面を、絶縁材またはコーティングを用いて絶縁している。絶縁材は、例えば、上部エンドプレート１０９に酸化アルミニウムを固着させて構成する。
【００６０】
エアーシェルター１１０は、図２および図３に示すように、燃料電池スタック１００Ｓとの間において、カソードガスＣＧの流路を形成するものである。
【００６１】
エアーシェルター１１０は、図２および図３に示すように、下部エンドプレート１０８と上部エンドプレート１０９によって挟み込まれた燃料電池スタック１００Ｓを上方から覆っている。エアーシェルター１１０は、エアーシェルター１１０の内側面と燃料電池スタック１００Ｓの側面との隙間１７５の部分によって、燃料電池スタック１００Ｓの構成部材のカソードガスＣＧの流入口と流出口を形成する。エアーシェルター１１０は、箱形状からなり、下部の全てと側部の一部を開口している。エアーシェルター１１０は、例えば、金属からなり、内側面を絶縁材またはコーティングを用いて絶縁している。絶縁材は、例えば、エアーシェルター１１０に酸化アルミニウムを固着させて構成する。
【００６２】
外部マニホールド１１１は、図１および図２に示すように、外部から複数のセルユニット１００Ｔにガスを供給するものである。
【００６３】
外部マニホールド１１１は、セルスタックアッセンブリー１００Ｍの下方に配置している。外部マニホールド１１１は、下部エンドプレート１０８の形状を単純化した外形形状からなる。外部マニホールド１１１は、下部エンドプレート１０８よりも十分に厚く形成している。外部マニホールド１１１は、例えば、金属からなる。
【００６４】
外部マニホールド１１１は、セルユニット１００Ｔと積層方向Ｚに沿って相対的な位置が合うように、アノードガスＡＧを通過させるアノード側第１流入口１１１ａ、アノード側第２流入口１１１ｂ、アノード側第３流入口１１１ｃ、アノード側第１流出口１１１ｄおよびアノード側第２流出口１１１ｅを設けている。外部マニホールド１１１は、カソードガスＣＧを通過させるセルユニット１００Ｔと積層方向Ｚに沿って相対的な位置が合うように、カソード側第１流入口１１１ｆ、カソード側第２流入口１１１ｇ、カソード側第１流出口１１１ｈ、カソード側第２流出口１１１ｉおよびカソード側第３流出口１１１ｊを設けている。
【００６５】
カバー１１２は、図１および図２に示すように、セルスタックアッセンブリー１００Ｍを被覆して保護するものである。
【００６６】
カバー１１２は、セルスタックアッセンブリー１００Ｍを、外部マニホールド１１１とともに上下から挟み込んでいる。カバー１１２は、箱形状からなり、下部を開口させている。カバー１１２は、例えば、金属からなり、内側面を絶縁材によって絶縁している。
【００６７】
（絶縁部材１０４）
以下、絶縁部材１０４について詳説する。
【００６８】
図１７Ａ、図１７Ｂおよび図１７Ｃを参照して、絶縁部材１０４は、セルフレーム１０１Ｗ（支持部材に相当）に接合される第１接合面１２１ａと、セパレータ１０２に接合される第２接合面１２２ａと、第１接合面１２１ａと第２接合面１２２ａとの間に配置され、第１接合面１２１ａと第２接合面１２２ａとの間を絶縁する絶縁層１２３を有する。
【００６９】
第１接合面１２１ａとセルフレーム１０１Ｗおよび第２接合面１２２ａとセパレータ１０２は、例えば、レーザー溶接などの接合方法によって固着される。
【００７０】
第１接合面１２１ａは、セルフレーム１０１Ｗに面全体が接触した状態で接合される。第２接合面１２２ａは、セパレータ１０２に面全体が接触した状態で接合される。第１接合面１２１ａ、第２接合面１２２ａおよび絶縁層１２３は、互いに並行である。
【００７１】
図１８Ａ、図１８Ｂ、図１８Ｃおよび図１８Ｄを参照して、絶縁部材１０４は、第１接合面１２１ａを備える第１部材１２１と、第２接合面１２２ａを備える第２部材１２２と、を有する。絶縁層１２３は、第１部材１２１と第２部材１２２との間に配置される。
【００７２】
第１部材１２１および第２部材１２２は、絶縁層１２３を介して積層されている。
【００７３】
第１部材１２１および第２部材１２２は、金属で構成される。第１部材１２１および第２部材１２２を構成する金属の種類は特に限定されない。
【００７４】
絶縁層１２３を構成する材料は、第１接合面１２１ａと第２接合面１２２ａとの間を絶縁し得る限りにおいて特に限定されない。絶縁層１２３を構成する材料は、例えば、低融点ガラスである。
【００７５】
絶縁部材１０４は、リング状の形状を備える。絶縁部材１０４は、リング状の形状を備えた第１部材１２１および第２部材１２２を、絶縁層１２３を介して積層して構成される。
【００７６】
絶縁部材１０４は、第１部材１２１と第２部材１２２とが絶縁層１２３を介して接合される接合部１３０を有する。接合部１３０は、第１部材１２１と絶縁層１２３とが接合される第１接合部１３１と、第２部材１２２と絶縁層１２３とが接合される第２接合部１３２と、を有する。
【００７７】
第１接合面１２１ａおよび第２接合面１２２ａは、絶縁部材１０４の平面視において互いにオフセットしている。
【００７８】
第１接合面１２１ａおよび第２接合面１２２ａは、絶縁部材１０４の平面視において、絶縁部材１０４の径方向に互いにオフセットしている。第１接合面１２１ａは、接合部１３０よりも絶縁部材１０４の径方向の内方に配置されている。第２接合面１２２ａは、接合部１３０よりも絶縁部材１０４の径方向の外方に配置されている。
【００７９】
第１接合面１２１ａと第２部材１２２との間には、空隙ＳＰがある。
【００８０】
第２部材１２２は、絶縁部材１０４の平面視において、第１接合面１２１ａに重複する位置に配置され、セパレータ１０２に接触する補助部１２５を有する。空隙ＳＰは、積層方向Ｚにおいて、第１接合面１２１ａと補助部１２５との間に設けられている。
【００８１】
補助部１２５は、第２接合面１２２ａがセパレータ１０２に接合された状態においてセパレータ１０２に接触する接触面１２５ａを有する。
【００８２】
第１接合面１２１ａは、セルフレーム１０１Ｗに接合される第１接合領域ＡＲ１と、第１接合領域ＡＲ１とは異なる位置に配置され、セルフレーム１０１Ｗに接合される第２接合領域ＡＲ２と、を有する。第２接合面１２２ａは、セパレータ１０２に溶接される第１接合領域ＡＲ１と、第１接合領域ＡＲ１とは異なる位置に配置され、セパレータ１０２に接合される第２接合領域ＡＲ２と、を有する。
【００８３】
絶縁部材１０４は、第１部材１２１および第２部材１２２の積層方向Ｚに弾性力を発生させるばね構造１５０を備える。
【００８４】
絶縁部材１０４は、絶縁層１２３と第１接合面１２１ａとを接続する第１接続部１６１と、絶縁層１２３と第２接合面１２２ａとを接続する第２接続部１６２と、絶縁層１２３と接触面１２５ａとを接続する第３接続部１６３を有する。
【００８５】
ばね構造１５０は、接続部１６１、１６２、１６３が曲げ変形することによって、絶縁部材１０４の積層方向Ｚに弾性力を発生させる。
【００８６】
（燃料電池スタック１００Ｓにおけるガスの流れ）
図１９Ａは、燃料電池スタック１００ＳにおけるアノードガスＡＧおよびカソードガスＣＧの流れを模式的に示す斜視図である。図１９Ｂは、燃料電池スタック１００ＳにおけるカソードガスＣＧの流れを模式的に示す斜視図である。図１９Ｃは、燃料電池スタック１００ＳにおけるアノードガスＡＧの流れを模式的に示す斜視図である。
【００８７】
アノードガスＡＧは、外部マニホールド１１１、下部エンドプレート１０８、モジュールエンド１０５、セパレータ１０２、およびメタルサポートセルアッセンブリー１０１の各々の流入口を通過して、各々の発電セル１０１Ｍのアノード１０１Ｔに供給される。すなわち、アノードガスＡＧは、外部マニホールド１１１から終端の上部集電板１０６に至るまで、交互に積層されたセパレータ１０２とメタルサポートセルアッセンブリー１０１との隙間１７５に設けられたアノード側の流路に分配して供給される。その後、アノードガスＡＧは、発電セル１０１Ｍで反応し、上記の各構成部材の各々の流出口を通過して排ガスの状態で排出される。
【００８８】
アノードガスＡＧは、図１９Ａに示すように、セパレータ１０２を隔てて、カソードガスＣＧと交差するように、流路部１０２Ｌに供給される。アノードガスＡＧは、図１９Ｃにおいて、図１９Ｃの下方に位置するセパレータ１０２のアノード側第１流入口１０２ａ、アノード側第２流入口１０２ｂおよびアノード側第３流入口１０２ｃを通過し、メタルサポートセルアッセンブリー１０１のアノード側第１流入口１０１ａ、アノード側第２流入口１０１ｂおよびアノード側第３流入口１０１ｃを通過した後、図１９Ｃの上方に位置するセパレータ１０２の流路部１０２Ｌに流入して、メタルサポートセルアッセンブリー１０１の発電セル１０１Ｍのアノード１０１Ｔに供給される。アノード１０１Ｔで反応した後のアノードガスＡＧは、排気ガスの状態で、図１９Ｃの上方に位置するセパレータ１０２の流路部１０２Ｌから流出して、メタルサポートセルアッセンブリー１０１のアノード側第１流出口１０１ｄおよびアノード側第２流出口１０１ｅを通過し、図１９Ｃ中の下方に位置するセパレータ１０２のアノード側第１流出口１０２ｄおよびアノード側第２流出口１０２ｅを通過して外部に排出される。
【００８９】
カソードガスＣＧは、外部マニホールド１１１、下部エンドプレート１０８、モジュールエンド１０５、セパレータ１０２、およびメタルサポートセルアッセンブリー１０１の各々の流入口を通過して、発電セル１０１Ｍのカソード１０１Ｕに供給される。すなわち、カソードガスＣＧは、外部マニホールド１１１から終端の上部集電板１０６に至るまで、交互に積層されたメタルサポートセルアッセンブリー１０１とセパレータ１０２との隙間１７５に設けられたカソード側の流路に分配して供給される。その後、カソードガスＣＧは、発電セル１０１Ｍで反応し、上記の各構成部材の各々の流出口を通過して排ガスの状態で排出される。上記の各構成部材におけるカソードガスＣＧの流入口および流出口は、各々の構成部材の外周面と、エアーシェルター１１０の内側面との間の隙間１７５によって、構成している。
【００９０】
カソードガスＣＧは、図１９Ｂにおいて、図１９Ｂの下方に位置するセパレータ１０２のカソード側第１流入口１０２ｆおよびカソード側第２流入口１０２ｇを通過し、そのセパレータ１０２の流路部１０２Ｌに流入して、メタルサポートセルアッセンブリー１０１の発電セル１０１Ｍのカソード１０１Ｕに供給される。カソード１０１Ｕで反応した後のカソードガスＣＧは、排気ガスの状態で、図１９Ｂ中の下方に位置するセパレータ１０２の流路部１０２Ｌから流出して、そのセパレータ１０２のカソード側第１流出口１０２ｈ、カソード側第２流出口１０２ｉおよびカソード側第３流出口１０２ｊを通過して外部に排出される。
【００９１】
（燃料電池スタック１００Ｓの製造方法）
図２０Ａを参照して、実施形態に係る燃料電池スタック１００Ｓの製造方法は、接合体１００Ｕを形成する工程Ｓ１と、絶縁部材１０４を形成する工程Ｓ２と、セルユニット１００Ｔを積層する工程Ｓ３と、を有する。
【００９２】
接合体１００Ｕを形成する工程Ｓ１では、メタルサポートセルアッセンブリー１０１とセパレータ１０２とを組み付ける。メタルサポートセルアッセンブリー１０１とセパレータ１０２とを組み付ける際には、セルフレーム１０１Ｗ（支持部材に相当）の外周部とセパレータ１０２の外周部とを、発電セル１０１Ｍとセパレータ１０２とが接触した状態（図１５参照）において接合する。セルフレーム１０１Ｗの外周部とセパレータ１０２の外周部との接合は、例えば、レーザー溶接によって接合する。
【００９３】
絶縁部材１０４を形成する工程Ｓ２では、第１部材１２１と第２部材１２２とを絶縁層１２３を介して接合する。
【００９４】
図２０Ｂを参照して、セルユニット１００Ｔを積層する工程Ｓ３は、接合体１００Ｕに絶縁部材１０４を配置する工程Ｓ３１と、セパレータ１０２に絶縁部材１０４を接合する第１接合工程Ｓ３２と、接合体１００Ｕを積層する工程Ｓ３３と、セルフレーム１０１Ｗに絶縁部材１０４を接合する第２接合工程Ｓ３４と、を有する。
【００９５】
接合体１００Ｕに絶縁部材１０４を配置する工程Ｓ３１では、接合体１００Ｕのセパレータ１０２に絶縁部材１０４を配置する。
【００９６】
第１接合工程Ｓ３２では、セパレータ１０２に絶縁部材１０４を配置した状態において、セパレータ１０２に絶縁部材１０４を接合する。
【００９７】
接合体１００Ｕを積層する工程Ｓ３３では、セパレータ１０２に接合された絶縁部材１０４の第１接合面１２１ａとセルフレーム１０１Ｗとが接触するように、接合体１００Ｕを積層する。接合体１００Ｕを積層する工程では、発電セル１０１Ｍと集電補助層１０３との間に接点材１１３を配置する（図１６参照）。接合体１００Ｕを積層する工程では、接点材１１３が第１状態のときに、接合体１００Ｕを積層する。
【００９８】
第２接合工程Ｓ３４では、セパレータ１０２に接合された絶縁部材１０４の第１接合面１２１ａにセルフレーム１０１Ｗを接合する。
【００９９】
図２０Ｃを参照して、第１接合工程Ｓ３２（第２接合工程Ｓ３４）では、第１接合領域ＡＲ１（図１７Ｃ参照）において絶縁部材１０４をセパレータ１０２（セルフレーム１０１Ｗ）に接合し、第１接合領域ＡＲ１における絶縁部材１０４とセパレータ１０２（セルフレーム１０１Ｗ）との接合状態が良好か否かを判断する。そして、第１接合工程Ｓ３２（第２接合工程Ｓ３４）では、第１接合領域ＡＲ１における絶縁部材１０４とセパレータ１０２（セルフレーム１０１Ｗ）との接合状態が良好ではないと判断された場合、第２接合領域ＡＲ２（図１７Ｃ参照）において絶縁部材１０４をセパレータ１０２（セルフレーム１０１Ｗ）に接合する
第１接合工程Ｓ３２および第２接合工程Ｓ３４では、レーザー溶接によって、第１接合面１２１ａとセルフレーム１０１Ｗおよび第２接合面１２２ａとセパレータ１０２を接合する。
【０１００】
上述したように、第１接合面１２１ａおよび第２接合面１２２ａは、絶縁部材１０４の平面視において互いにオフセットしている。そのため、第１接合工程Ｓ３２におけるレーザーの照射および第２接合工程Ｓ３４におけるレーザーの照射は、セルユニット１００Ｔの積層方向Ｚにおいて同じ側、例えば、添付した図面において積層方向Ｚの正の側（積層方向Ｚにおける上部側）から行うことができる（図１７Ｃ等参照）。
【０１０１】
第１接合工程Ｓ３２（第２接合工程Ｓ３４）において、第１接合面１２１ａ（第２接合面１２２ａ）とセルフレーム１０１Ｗ（セパレータ１０２）は、貫通溶接によって溶接可能である（図１７Ｃにおいて、Ｍ１は、貫通溶接箇所を示している）。
【０１０２】
以下、絶縁部材１０４を形成する工程について詳説する。
【０１０３】
絶縁部材１０４を形成する工程は、第１部材１２１と第２部材１２２とを押し付ける工程と、第１部材１２１および第２部材１２２を接合する工程と、を有する。
【０１０４】
図２１Ａ、図２１Ｂ、図２１Ｃおよび図２１Ｄを参照して、第１部材１２１と第２部材１２２とを押し付ける工程では、治具２００を用いて、絶縁層１２３を介して第１接合部１３１と第２接合部１３２とを互いに押し付ける（加圧する）。このとき、絶縁部材１０４において、第１接合部１３１および第２接合部１３２以外の部分は加圧しない。これにより、第１部材１２１と絶縁層１２３および第２部材１２２と絶縁層１２３を接合する際に絶縁部材１０４を加熱した際に、第１接合部１３１および第２接合部１３２以外の部分の強度等が低下するなどの弊害を防止できる。
【０１０５】
治具２００は、リング状の押圧部材２１０と、押圧部材２１０との間に絶縁部材１０４を挟み込む基台２２０と、を有する。
【０１０６】
第１部材１２１と第２部材１２２とを押し付ける工程では、押圧部材２１０と基台２２０との間に第１接合部１３１と第２接合部１３２とを絶縁層１２３とともに挟み込んだ状態において、絶縁層１２３を介して第１接合部１３１と第２接合部１３２とを互いに押し付ける。
【０１０７】
第１部材１２１および第２部材１２２を接合する工程では、絶縁層１２３を介して第１接合部１３１と第２接合部１３２とを互いに押し付けた状態において、第１接合部１３１において第１部材１２１と絶縁層１２３を接合するとともに、第２接合部１３２において第２部材１２２と絶縁層１２３とを接合する。
【０１０８】
接合部１３０において、第１部材１２１と絶縁層１２３および第２部材１２２と絶縁層１２３を接合する方法は特に限定されず、例えば、低融点ガラスを用いた接合方法を選択できる。低融点ガラスを用いた場合には、当該低融点ガラスは、第１部材１２１と第２部材１２２とを接合するとともに、絶縁層としても機能する。
【０１０９】
実施形態に係る燃料電池スタック１００Ｓの製造方法では、絶縁部材１０４を形成する工程Ｓ２は、セルユニット１００Ｔを積層する工程Ｓ３とは独立して行われる。そのため、第１部材１２１と絶縁層１２３および第２部材１２２と絶縁層１２３を接合する方法として、ろう付けによる接合方法等のように高温処理が必要な接合方法を選択しても、発電セル１０１Ｍ、セルフレーム１０１Ｗおよびセパレータ１０２等に対して熱による悪影響が及ぶことを回避できる。
【０１１０】
以上説明した第１実施形態の作用効果を説明する。
【０１１１】
燃料電池スタック１００Ｓは、電解質１０１Ｓを両側からアノード１０１Ｔおよびカソード１０１Ｕで狭持してなり、供給されたアノードガスＡＧおよびカソードガスＣＧによって発電する発電セル１０１Ｍと、発電セル１０１Ｍとの間にアノードガスＡＧおよびカソードガスＣＧの流通路である流路部１０２Ｌを区画形成するとともに発電セル１０１Ｍのアノード１０１Ｔおよびカソード１０１Ｕに導通接触するセパレータ１０２と、を有するセルユニット１００Ｔを複数積層した燃料電池スタックである。セルユニット１００Ｔの積層方向Ｚにセパレータ１０２から離間した位置において、発電セル１０１Ｍを支持するセルフレーム１０１Ｗと、セルフレーム１０１Ｗとセパレータ１０２との間を電気的に絶縁しつつ、セルフレーム１０１Ｗとセパレータ１０２との間の間隔を規制する絶縁部材１０４と、を有する。絶縁部材１０４は、セルフレーム１０１Ｗに接合される第１接合面１２１ａを備える第１部材１２１と、セパレータ１０２に接合される第２接合面１２２ａを備える第２部材１２２と、第１部材１２１と第２部材１２２との間に配置され、第１部材１２１と第２部材１２２との間を絶縁する絶縁層１２３と、を有する。
【０１１２】
かかる燃料電池スタック１００Ｓによれば、絶縁層１２３によって第１部材１２１と第２部材１２２との間の電気的な絶縁が確保されるから、第１部材１２１および第２部材１２２を構成する材料を、セルフレーム１０１Ｗおよびセパレータ１０２との接合性を考慮して選択できる。これにより、第１接合面１２１ａとセルフレーム１０１Ｗとの間の接合力および第２接合面１２２ａとセパレータ１０２との間の接合力を向上させることができる。そのため、第１接合面１２１ａをセルフレーム１０１Ｗに対してより確実に固定できるとともに、第２接合面１２２ａをセパレータ１０２に対してより確実に固定できる。その結果、セルフレーム１０１Ｗおよびセパレータ１０２の撓み変形などをより確実に規制できるから、発電セル１０１Ｍとセパレータ１０２との間に、より確実に面圧を付与できる。従って、かかる燃料電池スタック１００Ｓによれば、発電セル１０１Ｍの発電セル１０１Ｍとセパレータ１０２との間の集電抵抗を低減できる。
【０１１３】
特に、本実施形態に係る燃料電池スタック１００Ｓは、電解質１０１Ｓとして固体酸化物セラミックスを用いた固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ：Ｓｏｌｉｄ  Ｏｘｉｄｅ  Ｆｕｅｌ  Ｃｅｌｌ）であるため、稼働温度が約７００〜１０００℃と非常に高い。このため、固体高分子膜形燃料電池に比べて、稼働時に構成部材が比較的変形し易い。上記構成により、燃料電池スタック１００Ｓは、高温状態での長期間の運転においても、セルフレーム１０１Ｗおよびセパレータ１０２の撓み変形などを規制して、発電性能を維持できる。
【０１１４】
また、上記構成によれば、燃料電池スタック１００Ｓに対して大きなスタッキング荷重をかけなくても、第１接合面１２１ａとセルフレーム１０１Ｗとの間および第２接合面１２２ａとセパレータ１０２との間に滑りが生じることはない。すなわち、上記構成によれば、スタッキング荷重が小さくて済むから、燃料電池スタック１００Ｓを構成する部材の剛性を小さくできる。これにより、燃料電池スタック１００Ｓを構成する部材の熱容量が小さくなるから、稼働時に、燃料電池スタック１００Ｓをより短時間に昇温できる。当該効果は、稼働温度が高い固体酸化物形燃料電池の場合において顕著である。
【０１１５】
また、かかる燃料電池スタック１００Ｓにおいては、セルフレーム１０１Ｗ、セパレータ１０２、第１部材１２１および第２部材１２２は、金属で構成されている。
【０１１６】
かかる燃料電池スタック１００Ｓによれば、第１部材１２１とセルフレーム１０１Ｗとを溶接によって接合できるとともに、第２部材１２２とセパレータ１０２とを溶接によって接合できる。これにより、第１接合面１２１ａをセルフレーム１０１Ｗに対してより確実に固定できるとともに、第２接合面１２２ａをセパレータ１０２に対してより確実に固定できる。そのため、セルフレーム１０１Ｗおよびセパレータ１０２の撓み変形などをさらに確実に規制できるから、発電セル１０１Ｍとセパレータ１０２との間に、さらに確実に面圧を付与できる。従って、かかる燃料電池セルユニットによれば、発電セル１０１Ｍの発電セル１０１Ｍとセパレータ１０２との間の集電抵抗をより確実に低減できる。
【０１１７】
また、かかる燃料電池スタック１００Ｓにおいて、第１接合面１２１ａおよび第２接合面１２２ａは、絶縁部材１０４の平面視において互いにオフセットしている。
【０１１８】
かかる燃料電池スタック１００Ｓによれば、絶縁部材１０４の平面視において、第１接合面１２１ａと第２接合面１２２ａとが重ならないから、第１接合面１２１ａとセルフレーム１０１Ｗとを接合する作業および第２接合面１２２ａとセパレータ１０２とを接合する作業を、絶縁部材１０４の積層方向Ｚにおける正の側（図１７Ｃ等参照）から行うことができる。そのため、かかる燃料電池セルユニットを用いることによって、燃料電池１００の製造が容易になる。
【０１１９】
また、かかる燃料電池スタック１００Ｓにおいて、第１接合面１２１ａと第２部材１２２との間または第２接合面１２２ａと第１部材１２１との間には、空隙ＳＰがある。
【０１２０】
かかる燃料電池スタック１００Ｓによれば、第１接合面１２１ａとセルフレーム１０１Ｗとを接合するためにセルフレーム１０１Ｗの側から照射したエネルギーを空隙ＳＰに吸収させることによって、当該エネルギーが第２部材１２２に到達することを防止できる。これにより、上記エネルギーのエネルギー量の調節を高精度に行うことなく、上記エネルギーが第２部材１２２に到達することを回避できる。そのため、かかる燃料電池スタック１００Ｓを用いることによって、燃料電池１００の製造がより容易になる。
【０１２１】
また、かかる燃料電池スタック１００Ｓにおいて、第１接合面１２１ａおよび第２接合面１２２ａは、セルフレーム１０１Ｗまたはセパレータ１０２に接合される第１接合領域ＡＲ１と、第１接合領域ＡＲ１とは異なる位置に配置され、セルフレーム１０１Ｗまたはセパレータ１０２に接合される第２接合領域ＡＲ２と、を有する。
【０１２２】
かかる燃料電池スタック１００Ｓによれば、第１接合領域ＡＲ１において第１接合面１２１ａとセルフレーム１０１Ｗとの間の接合が良好になされなかった場合であっても、第２接合領域ＡＲ２を使用して、第１接合面１２１ａとセルフレーム１０１Ｗとの間の接合を再度行うことができる。これにより、第１接合領域ＡＲ１において第１接合面１２１ａとセルフレーム１０１Ｗとの間の接合が良好になされなかった場合において、セルフレーム１０１Ｗを交換することなく、第１接合面１２１ａとセルフレーム１０１Ｗとを接合できる。そのため、かかる燃料電池スタック１００Ｓを用いることによって、燃料電池１００を製造する際の歩留まりが向上する。
【０１２３】
また、かかる燃料電池スタック１００Ｓにおいて、セパレータ１０２は、カソード１０１Ｕとの間に配置され、カソード１０１Ｕとの間にある隙間を埋めることによって、カソード１０１Ｕとの間の接触面積を増加させる接点材１１３をさらに有する。そして、接点材１１３は、粘性または弾性の少なくとも一方を備える第１状態と、焼結されることによって固化された第２状態と、を備える。
【０１２４】
かかる燃料電池スタック１００Ｓによれば、発電セル１０１Ｍとセパレータ１０２とを組み付ける際に、第１状態において粘性または弾性の少なくとも一方を備える接点材１１３が弾性力を発揮することによって、発電セル１０１Ｍとセパレータ１０２との間に過剰な面圧が作用することを防止できる。これにより、かかる燃料電池スタック１００Ｓは、発電セル１０１Ｍが損傷することを回避しつつ、発電セル１０１Ｍとセパレータ１０２との間に均一な面圧を付与できる。
【０１２５】
また、かかる燃料電池スタック１００Ｓにおいて、絶縁部材１０４は、第１部材１２１および第２部材１２２の積層方向Ｚに沿って弾発力を発生させるばね構造１５０を備える。
【０１２６】
かかる燃料電池スタック１００Ｓによれば、ばね構造１５０が、第１部材１２１および第２部材１２２の積層方向Ｚに沿って弾発力を発生させることによって、発電セル１０１Ｍとセパレータ１０２との間に過剰な面圧が作用することを防止できる。これにより、かかる燃料電池スタック１００Ｓは、発電セル１０１Ｍが損傷することを回避しつつ、発電セル１０１Ｍとセパレータ１０２との間に均一な面圧を付与できる。
【０１２７】
また、絶縁部材１０４がばね構造１５０を備えることによって、発電セル１０１Ｍと集電補助層１０３との間に配置される接点材１１３の厚みを減らすことができるため、接点材１１３の使用量を削減できる。
【０１２８】
また、ばね構造１５０が弾性変形することによって、燃料電池スタック１００Ｓの構成要素の寸法誤差を吸収できる。これにより、発電セル１０１Ｍとセパレータ１０２との間の流路部１０２Ｌの変形によって寸法誤差が吸収されることを回避できる。そのため、流路部１０２ＬにおいてアノードガスＡＧおよびカソードガスＣＧの圧力損失が生じることを防止できる。
【０１２９】
また、かかる燃料電池スタック１００Ｓにおいて、絶縁部材１０４は、絶縁層１２３に固定され、絶縁層１２３と接合面とを接続する接続部１６１、１６２、１６３を有する。そして、ばね構造１５０は、接続部１６１、１６２、１６３が曲げ変形することによって弾発力を発生させる。
【０１３０】
かかる燃料電池スタック１００Ｓによれば、接続部１６１、１６２、１６３を曲げ変形させるという簡便な方法によって、ばね構造１５０を製造できる。そのため、かかる燃料電池スタック１００Ｓによれば、燃料電池１００をより容易に製造できる。
【０１３１】
また、かかる燃料電池スタック１００Ｓにおいて、絶縁部材１０４は、セルフレーム１０１Ｗと第１接合面１２１ａとの間およびセパレータ１０２と第２接合面１２２ａとの間においてアノードガスＡＧおよびカソードガスＣＧを封止する機能を備えるである。
【０１３２】
かかる燃料電池スタック１００Ｓによれば、絶縁部材１０４が封止部材も兼ねることによって、部品点数を削減することができる。そのため、かかる燃料電池スタック１００Ｓによれば、燃料電池１００の製造コストを低減できる。
【０１３３】
（改変例１）
図２２Ａ、図２２Ｂおよび図２２Ｃに示すように、第２部材１２２は、補助部１２５を有していなくてもよい。かかる絶縁部材１０４によっても、上述した実施形態に係る絶縁部材１０４と同様に、アノード１０１Ｔおよびカソード１０１Ｕとセパレータ１０２との間の集電抵抗を低減できる。
【０１３４】
（改変例２）
上述した実施形態では、ばね構造１５０は、接続部１６１、１６２、１６３を曲げ変形させることによって弾発力を発生させた。
【０１３５】
しかしながら、図２３Ａ、図２３Ｂおよび図２３Ｃを参照して、絶縁部材１０４は、第１部材１２１の一部と第２部材１２２の一部とを接触させることによって、第１部材１２１と第２部材１２２との間に反力を生じさせる干渉部１７０をさらに有してもよい。そして、ばね構造１５０は、第１部材１２１および第２部材１２２が、干渉部１７０において生じる反力によって弾性変形することによって弾発力を発生させてもよい。
【０１３６】
第１部材１２１（第２部材１２２）の表面のうち、干渉部１７０において、第２部材１２２（第１部材１２１）と接触する部分には、絶縁材またはコーティングを用いて絶縁処理を施している。絶縁材は、例えば、第１部材１２１（第２部材１２２）に酸化アルミニウムを固着させて構成する。
【０１３７】
本改変例に係る絶縁部材１０４であっても、上述した実施形態１に係る絶縁部材１０４と同様に、ばね構造１５０が弾発力を発生させることによって、発電セル１０１Ｍとセパレータ１０２との間に過剰な面圧が作用することを防止できる。これにより、かかる燃料電池セルユニットは、発電セル１０１Ｍが損傷することを回避しつつ、発電セル１０１Ｍとセパレータ１０２との間に均一な面圧を付与できる。
【０１３８】
（改変例３）
上述した実施形態では、絶縁部材１０４は、セパレータ１０２のアノード側流入口（例えばアノード側第１流入口１０２ａ）およびアノード側流出口（例えばアノード側第１流出口１０２ｄ）に設けられた（図１９Ｃ参照）。
【０１３９】
しかしながら、図２４Ａ、図２４Ｂ、図２５Ａ、図２５Ｂおよび図２５Ｃを参照して、絶縁部材１０４は、セルフレーム１０１Ｗの外周部に設けられていてもよい。以下、本改変例に係る絶縁部材１０４について説明する。なお、上述した実施形態と同一の部材には同一の符号を付して説明を省略する。
【０１４０】
絶縁部材１０４は、セルフレーム１０１Ｗの外周に沿って延びている。
【０１４１】
第１接合面１２１ａおよび第２接合面１２２ａは、絶縁部材１０４がセルフレーム１０１Ｗおよびセパレータ１０２に接合された状態において、接合部１３０よりもセルフレーム１０１Ｗおよびセパレータ１０２の外周側に配置される。第２接合面１２２ａは、第２接合面１２２ａがセパレータ１０２に接合された状態において、第１接合面１２１ａよりも、セパレータ１０２の外周側に配置される。
【０１４２】
絶縁部材１０４は、第１部材１２１の一部と第２部材１２２の一部とを接触させることによって、第１部材１２１と第２部材１２２との間に反力を生じさせる干渉部１７０を有する。
【０１４３】
ばね構造１５０は、第１部材１２１および第２部材１２２が、干渉部１７０において生じる反力によって弾性変形することによって、弾性力を生じさせる。
【０１４４】
干渉部１７０は、第１部材１２１の一部と第２部材１２２の一部とが接触する接触領域１７１と、接触領域１７１において第１部材１２１の一部と第２部材１２２の一部とが接触した状態において、第１部材１２１と第２部材１２２との間に隙間１７５が形成される非接触領域１７２と、を有する。
【０１４５】
絶縁部材１０４は、セルフレーム１０１Ｗの面方向に沿って直線的に延びる直線部１０４Ａと、セルフレーム１０１Ｗの隅部の輪郭に沿って湾曲する湾曲部１０４Ｂと、を有する。接触領域１７１は、直線部１０４Ａに配置される。非接触領域１７２は、湾曲部１０４Ｂに配置される。
【０１４６】
干渉部１７０は、接合部１３０に並行に配置されている。干渉部１７０は、絶縁部材１０４がセルフレーム１０１Ｗおよびセパレータ１０２に接合された状態において、接合部１３０よりもセルフレーム１０１Ｗの外周側に配置される。干渉部１７０は、第１接合面１２１ａと第２接合面１２２ａとの間に配置される。
【０１４７】
本改変例に係る燃料電池スタック１００Ｓによっても、上述した実施形態１に係る燃料電池セルユニットと同様に、発電セル１０１Ｍとセパレータ１０２との間の集電抵抗を低減できる。
【０１４８】
また、燃料電池スタック１００Ｓにおいて、干渉部１７０は、第１部材１２１の一部と第２部材１２２の一部とが接触する接触領域１７１と、接触領域１７１において第１部材１２１の一部と第２部材１２２の一部とが接触した状態において、第１部材１２１と第２部材１２２との間に隙間１７５が形成される非接触領域１７２と、を有する。
【０１４９】
かかる燃料電池スタック１００Ｓによれば、第１部材１２１および第２部材１２２が、干渉部１７０において生じる反力によって弾性変形した際に、当該弾性変形の一部を、非接触領域１７２によって吸収できる。そのため、接触領域１７１において第１部材１２１と第２部材１２２との間に過剰な反力が作用することを防止できる。そのため、絶縁部材１０４の信頼性を向上させることができる。
【０１５０】
また、かかる燃料電池スタック１００Ｓにおいて、絶縁部材１０４は、第１部材１２１と第２部材１２２とが絶縁層１２３を介して接合される接合部１３０を有する。そして、干渉部１７０は、接合部１３０に並行に配置されている。
【０１５１】
また、かかる燃料電池スタック１００Ｓによれば、干渉部１７０が接合部１３０に並行に配置されていることによって、干渉部１７０に交差する方向において、第１部材１２１および第２部材１２２が過度に弾性変形することを防止できる。そのため、発電セル１０１Ｍとセパレータ１０２との間に過剰な面圧が作用することを防止できる。
【０１５２】
また、本改変例に係る燃料電池スタック１００Ｓによれば、絶縁部材１０４がセルフレーム１０１Ｗの外周部に設けられることによって、セルフレーム１０１Ｗの撓み変形をより効率的に防止できる。
【０１５３】
なお、干渉部１７０は、接合部１３０に交差する方向に配置されていてもよい。
【０１５４】
かかる燃料電池スタック１００Ｓによれば、干渉部１７０が接合部１３０に交差する方向に配置されていることによって、干渉部１７０に沿う方向において、第１部材１２１および第２部材１２２が過度に弾性変形することを防止できる。そのため、発電セル１０１Ｍの発電セル１０１Ｍとセパレータ１０２との間に過剰な面圧が作用することを防止できる。
【０１５５】
（改変例４）
上述した実施形態１では、第２部材１２２の内径は、第１部材１２１の内径よりも大きかった。しかしながら、図２６Ａおよび図２６Ｂに示すように、第２部材１２２の内径は、第１部材１２１の内径よりも小さくてもよい。
【０１５６】
図２６Ａに示すように、第１接合面１２１ａと第２部材１２２との間に絶縁層１２３が存在している場合には、第１接合面１２１ａとセルフレーム１０１Ｗとは非貫通溶接になる。図２６Ｂに示すように、第１接合面１２１ａと第２部材１２２との間に絶縁層１２３が存在していない場合には、絶縁層１２３の厚みを調節することによって、第１接合面１２１ａとセルフレーム１０１Ｗとを貫通溶接できる。なお、図２６Ａおよび図２６Ｂにおいて、貫通溶接箇所をＭ１で示し、非貫通溶接箇所をＭ２で示している。
【０１５７】
（改変例５）
また、図２７Ａおよび図２７Ｂに示すように、第１部材１２１の内径および第２部材１２２の内径を同じにして、第２部材１２２の外径を第１部材１２１の外径よりも大きくしてもよい。
【０１５８】
図２７Ａに示すように、第１接合面１２１ａと第２部材１２２との間に絶縁層１２３が存在している場合には、第１接合面１２１ａとセルフレーム１０１Ｗとは非貫通溶接になる。図２７Ｂに示すように、第１接合面１２１ａと第２部材１２２との間に絶縁層１２３が存在していない場合には、絶縁層１２３の厚みを調節することによって、第１接合面１２１ａとセルフレーム１０１Ｗとを貫通溶接できる。なお、図２７Ａおよび図２７Ｂにおいて、貫通溶接箇所をＭ１で示し、非貫通溶接箇所をＭ２で示している。
【０１５９】
（改変例６）
図２８Ａ、図２８Ｂおよび図２８Ｃに示すように、絶縁層１２３は、ガラスＧＳと、絶縁コートＣＴと、を有してもよい。
【０１６０】
絶縁コートＣＴは、例えば、酸化アルミニウムを固着させることによって形成できる。
【０１６１】
図２８Ａに示すように、絶縁コートＣＴは、第１部材１２１においてガラスＧＳに接合される部位に形成してもよい。また、図２８Ｂに示すように、絶縁コートＣＴは、第２部材１２２においてガラスＧＳに接合される部位に形成してもよい。また、図２８Ｂに示すように、絶縁コートＣＴは、第１部材１２１においてガラスＧＳに接合される部位および第２部材１２２においてガラスＧＳに接合される部位に形成してもよい。絶縁コートＣＴを施すことによって、ガラスＧＳの濡れ性が向上して、第１部材１２１および第２部材１２２の接合を容易にできる。
【０１６２】
（改変例７）
また、図２９Ａに示すように、絶縁層１２３は、第１部材１２１に絶縁コートＣＴを施して、絶縁コートＣＴと第２部材１２２とをろう付けすることによって形成してもよい。
【０１６３】
また、図２９Ｂに示すように、絶縁層１２３は、第２部材１２２に絶縁コートＣＴを施して、絶縁コートＣＴと第１部材１２１とをろう付けすることによって形成してもよい。
【０１６４】
また、図２９Ｃに示すように、絶縁層１２３は、第１部材１２１に絶縁コートＣＴを施すとともに第２部材１２２に絶縁コートＣＴを施して、第１部材１２１の絶縁コートＣＴと第２部材１２２の絶縁コートＣＴとの間をろう付けすることによって形成してもよい。
【０１６５】
（改変例８）
また、図３０に示すように、絶縁層１２３は、絶縁性のスペーサーＳＣを介して、第１部材１２１および第２部材１２２をろう付けすることによって形成してもよい。
【０１６６】
（改変例９）
図３１に示すように、干渉部１７０において、第１部材１２１および第２部材１２２は、絶縁層１２３を介して接触してもよい。
【０１６７】
（改変例１０）
また、図３２Ａおよび図３２Ｂに示すように、接合部１３０は、積層方向Ｚに向かって傾斜していてもよい。図３２Ｂに示すように、干渉部１７０において、第１部材１２１および第２部材１２２は、絶縁層１２３を介して接触してもよい。
【０１６８】
（改変例１１）
改変例４では、干渉部１７０は、接合部１３０よりもセルフレーム１０１Ｗの外周側に配置された。しかしながら、図３３に示すように、接合部１３０を、干渉部１７０よりもセルフレーム１０１Ｗの外周側に配置してもよい。
【０１６９】
（改変例１２）
また、図３４に示すように、干渉部１７０を２箇所設けてもよい。
【０１７０】
これにより、絶縁部材１０４に対して積層方向Ｚに力が作用した際に、絶縁部材１０４がせん断変形することを防止できる。そのため、絶縁部材１０４の積層方向Ｚにおける剛性が向上するから、発電セル１０１Ｍとセパレータ１０２との間の間隔を適正な間隔により確実に維持できる。その結果、当該発電セル１０１Ｍとセパレータ１０２との間を流動するカソードガスＣＧの圧力損失をより確実に減少させることができるから、燃料電池１００の発電性能をより向上させることができる。
【０１７１】
そのほか、本発明は、特許請求の範囲に記載された構成に基づき様々な改変が可能であり、それらについても本発明の範疇である。
【０１７２】
例えば、上述した実施形態および改変例では、燃料電池スタックは、固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ、Ｓｏｌｉｄ  Ｏｘｉｄｅ  Ｆｕｅｌ  Ｃｅｌｌ）に適用する燃料電池スタックとして説明したが、固体高分子膜形燃料電池（ＰＥＭＦＣ、Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ  Ｍｅｍｂｒａｎｅ  Ｆｕｅｌ  Ｃｅｌｌ）、リン酸形燃料電池（ＰＡＦＣ、Ｐｈｏｓｐｈｏｒｉｃ  Ａｃｉｄ  Ｆｕｅｌ  Ｃｅｌｌ）または溶融炭酸塩形燃料電池（ＭＣＦＣ、Ｍｏｌｔｅｎ  Ｃａｒｂｏｎａｔｅ  Ｆｕｅｌ  Ｃｅｌｌ）として構成してもよい。すなわち、燃料電池スタックは、固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）に加えて、固体高分子膜形燃料電池（ＰＥＭＦＣ）、リン酸形燃料電池（ＰＡＦＣ）または溶融炭酸塩形燃料電池（ＭＣＦＣ）に適用することができる。
【０１７３】
また、上述した実施形態および改変例では、第１接合面と第２部材との間に空隙が形成された。しかしながら、第２接合面と第１部材との間に空隙が形成されていてもよい。
【符号の説明】
【０１７４】
１００    燃料電池スタック、
１００Ｍ  セルスタックアッセンブリー、
１００Ｓ  スタック、
１００Ｔ  セルユニット、
１００Ｕ  接合体、
１００Ｐ  上部モジュールユニット、
１００Ｑ  中部モジュールユニット、
１００Ｒ  下部モジュールユニット、
１０１    メタルサポートセルアッセンブリー、
１０１Ｍ  発電セル、
１０１Ｎ  メタルサポートセル、
１０１Ｓ  電解質、
１０１Ｔ  アノード（燃料極）、
１０１Ｕ  カソード（酸化剤極）、
１０１Ｖ  サポートメタル、
１０１Ｗ  セルフレーム、
１０１ｋ  開口部、
１０２    セパレータ、
１０２Ｌ  流路部、
１０２ｐ  外縁、
１０２ｑ  溝、
１０２ｘ  平坦部、
１０２ｙ  アノード側突起、
１０２ｚ  カソード側突起、
１０３    集電補助層、
１０４    絶縁部材、
１０５    モジュールエンド、
１０６    上部集電板、
１０７    下部集電板、
１０８    下部エンドプレート、
１０９    上部エンドプレート、
１１０    エアーシェルター、
１１１    外部マニホールド、
１０１ａ，１０２ａ，１０５ａ，１０７ａ，１０８ａ，１１１ａ  アノード側第１流入口、
１０１ｂ，１０２ｂ，１０５ｂ，１０７ｂ，１１１ｂ，１０８ｂ  アノード側第２流入口、
１０１ｃ，１０２ｃ，１０５ｃ，１０７ｃ，１１１ｃ，１０８ｃ  アノード側第３流入口、
１０１ｄ，１０２ｄ，１０８ｄ，１０７ｄ，１１１ｄ，１０５ｄ  アノード側第１流出口、
１０１ｅ，１０２ｅ，１０５ｅ，１０７ｅ，１１１ｅ，１０８ｅ  アノード側第２流出口、
１０１ｆ，１０８ｆ，１０２ｆ，１０５ｆ，１０７ｆ，１１１ｆ  カソード側第１流入口、
１０１ｇ，１０２ｇ，１０５ｇ，１０７ｇ，１０８ｇ，１１１ｇ  カソード側第２流入口、
１０１ｈ，１０２ｈ，１１１ｈ，１０５ｈ，１０７ｈ，１０８ｈ  カソード側第１流出口、
１０１ｉ，１０２ｉ，１０５ｉ，１０７ｉ，１０８ｉ，１１１ｉ  カソード側第２流出口、
１０１ｊ，１０２ｊ，１０５ｊ，１０７ｊ，１０８ｊ，１１１ｊ  カソード側第３流出口、
１１２    カバー、
１１３    接点材、
１２１    第１部材、
１２１ａ  第１接合面、
１２２    第２部材、
１２２ａ  第２接合面、
１２３    絶縁層、
１３０    接合部、
１５０    ばね構造、
１６１    第１接続部、
１６２    第２接続部、
１７０    干渉部、
１７１    接触領域、
１７２    非接触領域、
１７５    隙間、
Ｖ        接合ライン、
ＡＧ      アノードガス、
ＣＧ      カソードガス、
ＡＲ１    第１接合領域、
ＡＲ２    第２接合領域、
Ｘ        （燃料電池スタックの）短手方向、
Ｙ        （燃料電池スタックの）長手方向、
Ｚ        （燃料電池スタックの）積層方向。
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【図１７Ｃ】
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【図１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
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【図１８Ｃ】
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【図１８Ｄ】
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【図１９Ａ】
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【図１９Ｂ】
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【図１９Ｃ】
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【図２０Ａ】
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【図２０Ｂ】
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【図２０Ｃ】
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【図２１Ａ】
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【図２１Ｂ】
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【図２１Ｃ】
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【図２１Ｄ】
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【図２２Ａ】
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【図２２Ｂ】
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【図２２Ｃ】
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【図２３Ａ】
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【図２３Ｂ】
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【図２３Ｃ】
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【図２４Ａ】
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【図２４Ｂ】
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【図２５Ａ】
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【図２５Ｂ】
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【図２５Ｃ】
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【図２６Ａ】
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【図２６Ｂ】
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【図２７Ａ】
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【図２７Ｂ】
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【図２８Ａ】
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【図２８Ｂ】
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【図２８Ｃ】
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【図２９Ａ】
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【図２９Ｂ】
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【図２９Ｃ】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２Ａ】
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【図３２Ｂ】
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【図３３】
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【図３４】
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