(57)【要約】【課題】セルスタック装置に用いたときに、接合材におけるクラックを抑制できるマニホールドを提供する。燃料電池セルとマニホールドとを接合する接合材におけるクラックを抑制できるセルスタック装置を提供する。【解決手段】本発明のマニホールド（１００）は、燃料電池セル（２００）に反応ガスを供給するためのマニホールドであって、上方または下方が開口する箱状のマニホールド本体（１０１）と、開口を塞ぐ板状部材と、を備えている。マニホールド本体（１０１）は、複数の平板部と、この平板部を連結する角部と、を有している。角部の厚さ（Ｔ２）は、平板部の厚さ（Ｔ１）よりも小さい。【選択図】図３
2019057491.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池セルに反応ガスを供給するためのマニホールドであって、
上方または下方が開口する箱状のマニホールド本体と、
前記開口を塞ぐ板状部材と、
を備え、
前記マニホールド本体は、
複数の平板部と、
前記平板部を連結する角部と、
を有し、
前記角部の厚さは、前記平板部の厚さよりも小さい、マニホールド。
【請求項２】
前記マニホールド本体は、
底壁と、
前記底壁から上方に延びる側壁と、
を含み、
前記底壁と前記側壁との境界部は、Ｒ形状であり、前記角部を構成する、請求項１に記載のマニホールド。
【請求項３】
前記側壁は、前記底壁から上方に向かって広がるように傾斜している、請求項２に記載のマニホールド。
【請求項４】
前記マニホールド本体は、前記側壁の上端部から外方に延びる第１フランジ部をさらに含む、請求項２または３に記載のマニホールド。
【請求項５】
前記マニホールド本体は、
上壁と、
前記上壁から下方に延びる側壁と、
を含み、
前記上壁と前記側壁との境界部は、Ｒ形状であり、前記角部を構成する、請求項１に記載のマニホールド。
【請求項６】
前記側壁は、前記上壁から下方に向かって広がるように傾斜している、請求項５に記載のマニホールド。
【請求項７】
前記マニホールド本体は、前記側壁の下端部から外方に延びる第２フランジ部をさらに含む、請求項５または６に記載のマニホールド。
【請求項８】
前記角部の厚さは、前記平板部の厚さの７０．０％以上９９．５％以下である、請求項１〜７のいずれか１項に記載のマニホールド。
【請求項９】
台座に配置されるマニホールドであって、
底壁に取り付けられ、かつ前記台座に接する複数の突起部をさらに備え、
前記突起部は、前記底壁を構成する材料と異なる材料で構成されている、請求項１〜８のいずれか１項に記載のマニホールド。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項に記載のマニホールドと、
前記マニホールドから反応ガスが供給される燃料電池セルと、
前記マニホールドと、前記燃料電池セルとを接合する接合材と、
を備える、セルスタック装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マニホールド及びセルスタック装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、マニホールドと、このマニホールドから上方に延びる複数の燃料電池セルと、マニホールドと燃料電池セルとを接合する接合材とを備えるセルスタック装置が知られている。このようなセルスタック装置として、例えば、国際公開第２０１６／１５８６８４号（特許文献１）が挙げられる。
【０００３】
特許文献１のセルスタック装置は、内側においてシール材によって燃料電池セルの一端を固定している枠体と、この枠体の一端部に接合されており、かつ枠体より剛性が低い板状体とを有するマニホールドを備えることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２０１６／１５８６８４号
【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、上記特許文献１のセルスタック装置を動作させると、マニホールドが全体的に変形することによって、シール材にクラックが発生する場合がある。
【０００６】
そこで、本発明は、セルスタック装置に用いたときに、接合材におけるクラックを抑制できるマニホールドを提供することを一の課題とする。また、本発明は、燃料電池セルとマニホールドとを接合する接合材におけるクラックを抑制できるセルスタック装置を提供することを他の課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のマニホールドは、燃料電池セルに反応ガスを供給するためのマニホールドであって、上方または下方が開口する箱状のマニホールド本体と、開口を塞ぐ板状部と、を備え、マニホールド本体は、複数の平板部と、この平板部を連結する角部と、を有し、角部の厚さは、平板部の厚さよりも小さい。
【０００８】
本発明のマニホールドによれば、箱状のマニホールド本体において平板部の厚さよりも角部の厚さが小さい。このため、マニホールドに接合材を用いて燃料電池セルが接合されたセルスタック装置の動作時に、高温になり温度分布が生じると、角部が優先的に変形する。角部が歪みを吸収できるので、燃料電池セルとマニホールドとの接合領域の変形を抑制できる。したがって、マニホールドと燃料電池セルとを接合する接合材に、マニホールドの変形に起因したクラックを抑制することができる。よって、本発明のマニホールドをセルスタック装置に用いたときに、接合材におけるクラックを抑制できる。
【０００９】
本発明のマニホールドにおいて好ましくは、マニホールド本体は、底壁と、この底壁から上方に延びる側壁と、を含み、底壁と側壁との境界部の境界部は、Ｒ形状であり、角部を構成する。
【００１０】
これにより、底壁と側壁との境界部が優先的に変形できるので、接合材の変形を抑制できる。このため、接合材におけるクラックを抑制できるマニホールドを実現できる。
【００１１】
上記マニホールドにおいて、側壁は、底壁から上方に向かって広がるように傾斜していることが好ましい。この場合、接合材におけるクラックを効果的に抑制できる。
【００１２】
本発明のマニホールドにおいて好ましくは、マニホールド本体は、側壁の上端部から外方に延びる第１フランジ部をさらに含む。この場合、第１フランジ部と板状部材とを接合することで、板状部材がマニホールド本体の開口を塞ぐ構造を容易に実現できる。
【００１３】
本発明のマニホールドにおいて好ましくは、マニホールド本体は、上壁と、この上壁から下方に延びる側壁と、を含み、上壁と側壁との境界部は、Ｒ形状であり、角部を構成する。
【００１４】
これにより、上壁と側壁との境界部が優先的に変形できるので、接合材の変形を抑制できる。このため、接合材におけるクラックを抑制できるマニホールドを実現できる。
【００１５】
上記マニホールドにおいて、側壁は、上壁から下方に向かって広がるように傾斜していることが好ましい。この場合、接合材におけるクラックを効果的に抑制できる。
【００１６】
本発明のマニホールドにおいて好ましくは、マニホールド本体は、側壁の下端部から外方に延びる第２フランジ部をさらに含む。この場合、第２フランジ部と板状部材とを接合することで、板状部材がマニホールド本体の開口を塞ぐ構造を容易に実現できる。
【００１７】
本発明のマニホールドにおいて好ましくは、角部の厚さは、平板部の厚さの７０．０％以上９９．５％以下である。
【００１８】
９９．５％以下の場合、角部がより変形しやすいので、接合材の変形をより抑制できるので、接合材におけるクラックをより抑制できる。７０．０％以上の場合、マニホールドの高い強度を維持できる。
【００１９】
本発明のマニホールドにおいて好ましくは、台座に配置されるマニホールドであって、底壁に取り付けられ、かつ台座に接する複数の突起部をさらに備え、突起部は、底壁を構成する材料と異なる材料で構成されている。
【００２０】
セルスタック装置の動作時において、燃料電池セルがマニホールドよりも高温になる場合に、底壁から台座に高温の熱を伝達する経路は、複数の突起部になる。複数の突起部と台座とが接触しているため、マニホールドと台座との接触面積を低減できる。このため、マニホールドから台座への熱損失を抑制できる。また、突起部及び底壁を構成する材料は異なるので、底壁に取り付ける突起部の自由度が高い。このため、仕様に応じて、マニホールドから台座への熱損失を効果的に抑制できる位置に突起部を設けることができる。したがって、マニホールドの温度低下を効果的に抑制できるため、燃料電池セルを接合する接合材に加えられる応力を抑制できる。よって、接合材におけるクラックを抑制できるので、接合材から反応ガスが漏れ出すことを抑制することができる。
【００２１】
本発明のセルスタック装置は、上記いずれかのマニホールドと、このマニホールドから反応ガスが供給される燃料電池セルと、マニホールドと燃料電池セルとを接合する接合材と、を備える。
【００２２】
本発明のセルスタック装置によれば、動作時に優先的に変形できる角部を有するマニホールドを備えている。このため、接合材の変形を抑制できるので、接合材におけるクラックを抑制できる。
【発明の効果】
【００２３】
以上説明したように、本発明は、セルスタック装置に用いたときに、接合材におけるクラックを抑制できるマニホールドを提供することができる。また、本発明は、燃料電池セルとマニホールドとを接合する接合材におけるクラックを抑制できるセルスタック装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】実施の形態１のセルスタック装置を示す斜視図である。
【図２】実施の形態１のセルスタック装置を示す断面図である。
【図３】実施の形態１のセルスタック装置を示す断面図である。
【図４】実施の形態１のセルスタック装置を示す拡大断面図である。
【図５】実施の形態１のマニホールドを構成する上壁を示す平面図である。
【図６】実施の形態１の燃料電池セルを示す斜視図である。
【図７】実施の形態１の燃料電池セルを示す断面図である。
【図８】実施の形態１のセルスタック装置を示す拡大断面図である。
【図９】実施の形態１のセルスタック装置の製造方法を示す断面図である。
【図１０】実施の形態１のセルスタック装置の製造方法を示す断面図である。
【図１１】実施の形態２のセルスタック装置を示す斜視図である。
【図１２】変形例６のセルスタック装置を示す断面図である。
【図１３】変形例７のセルスタック装置を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、各図におけるｘ軸方向、ｙ軸方向、及びｚ軸方向のそれぞれは、マニホールドの高さ方向、短手方向（幅方向）、及び長手方向に対応する。また、各図におけるｘ軸方向、ｙ軸方向、及びｚ軸方向のそれぞれは、各燃料電池セル及び支持基板の長手方向、短手方向（幅方向）、及び厚さ方向に対応する。また、本明細書の「上」及び「下」は、マニホールド及びセルスタック装置を水平面に載置したときのマニホールドの高さ方向（ｘ軸方向）を基準とする。
【００２６】
（実施の形態１）
図１〜図８を参照して、本発明の一実施の形態であるセルスタック装置及びマニホールドについて説明する。セルスタック装置及びマニホールドは、固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ：Ｓｏｌｉｄ  Ｏｘｉｄｅ  Ｆｕｅｌ  Ｃｅｌｌ）に用いられる。
【００２７】
［セルスタック装置］
図１〜図３に示すように、セルスタック装置１は、マニホールド１００と、複数の燃料電池セル２００と、第１接合材３とを備えている。各燃料電池セル２００は、マニホールド１００によって支持されている。第１接合材３は、マニホールド１００と、各燃料電池セル２００とを接合する。
【００２８】
［マニホールド］
図１〜図３に示すように、マニホールド１００は、燃料電池セル２００に反応ガスを供給する。図１に示すように、マニホールド１００の内部空間には、導入配管Ｐを介して燃料ガスなどのガスが供給される。図２に示すように、マニホールド１００は、この内部空間と外部とを連通する複数の挿入孔１３１を有している。
【００２９】
マニホールド１００は、実質的に直方体状であって、内部空間を有している。マニホールド１００は、図３及び図４に示すように、上方が開口する箱状のマニホールド本体１０１と、開口を塞ぐ板状部材とを備えている。詳細には、マニホールド本体１０１は、底壁１１０と、側壁１２０と、第１フランジ部１４０とを備えている。マニホールド本体１０１の開口を塞ぐ板状部材は、上壁１３０である。
【００３０】
底壁１１０、側壁１２０、及び第１フランジ部１４０は、一体成形されている。一体成形された底壁１１０、側壁１２０及び第１フランジ部１４０と、上壁１３０とは、互いに別部材であり、接合されている。
【００３１】
底壁１１０、側壁１２０、上壁１３０、及び第１フランジ部１４０は、例えば、耐熱性を有するような金属で構成されている。このような金属は、例えば、ステンレス鋼などである。
【００３２】
底壁１１０は、平面視（ｘ軸方向視）が矩形状である。底壁１１０は、平面視において、長手方向と幅方向とを有している。
【００３３】
側壁１２０は、底壁１１０から上方に延びる。側壁１２０は、図１に示すように、一対の第１側壁１２１と、一対の第２側壁１２２とを有している。
【００３４】
一対の第１側壁１２１は、底壁１１０の対向する一対の縁部のそれぞれから上方に延びている。詳細には、各第１側壁１２１は、底壁１１０の縁部のうち、長手方向に延びる一対の縁部から上方に延びている。第１側壁１２１は、マニホールド１００の長手方向に延びている。すなわち、複数の燃料電池セル２００の並ぶ方向に延びている。一対の第１側壁１２１は、マニホールド１００の幅方向において、互いに対向している。
【００３５】
一対の第２側壁１２２は、底壁１１０の残りの対向する縁部から上方に延びている。詳細には、各第２側壁１２２は、底壁１１０の縁部のうち、幅方向に延びる一対の縁部から上方に延びている。また、各第２側壁１２２は、マニホールド１００の幅方向に延びている。すなわち、各第２側壁１２２は、燃料電池セル２００の幅方向に延びている。各第２側壁１２２は、マニホールド１００の長手方向において、互いに対向している。一対の第２側壁１２２のうち、一方の第２側壁１２２に導入配管Ｐが接続されている。このため、一方の第２側壁１２２は、導入配管Ｐが接続されるための貫通孔を有している。
【００３６】
第１フランジ部１４０は、側壁１２０の上端部から外方に延びている。詳細には、第１フランジ部１４０は、各第１側壁１２１及び各第２側壁１２２の上端から外方に延びている。第１フランジ部１４０は、環状である。
【００３７】
第１側壁１２１と第２側壁１２２との第１境界部１０２は、Ｒ形状である。具体的には、第１側壁１２１と第２側壁１２２との第１境界部１０２の内側面及び外側面は、Ｒ形状である。この第１境界部１０２の内側面及び外側面の曲率半径は、例えば３〜３０ｍｍである。４つの第１境界部１０２は、マニホールド１００の高さ方向に延びる。
【００３８】
図３及び図４に示すように、底壁１１０と側壁１２０との第２境界部１０３は、Ｒ形状である。具体的には、底壁１１０と、第１側壁１２１及び第２側壁１２２との第２境界部１０３の内側面及び外側面は、Ｒ形状である。この第２境界部１０３の内側面及び外側面の曲率半径は、例えば２〜２０ｍｍである。第２境界部１０３は、環状である。
【００３９】
側壁１２０と第１フランジ部との第３境界部１０４は、Ｒ形状である。具体的には、第１側壁１２１及び第２側壁１２２と、第１フランジ部１４０との第３境界部１０４の内側面及び外側面は、Ｒ形状である。この第３境界部１０４の側面及び外側面の曲率半径は、例えば１〜１０ｍｍである。第３境界部１０４は、環状である。
【００４０】
なお、本明細書における「Ｒ形状」とは、円弧状に湾曲している形状である。また、第１〜第３境界部１０２〜１０４の内側面とは、マニホールド１００の内部空間を臨む面である。第１〜第３境界部１０２〜１０４の外側面とは、マニホールド１００の外側を臨む面である。
【００４１】
マニホールド本体１０１は、複数の平板部と、この平板部を連結する角部とを有している。平板部は、平坦な板状の部分である。なお、角部は、角を形成する部分、すなわち、角近傍である。本実施の形態では、複数の平板部は、底壁１１０の大部分を占める矩形状の平板部と、第１側壁１２１及び第２側壁１２２の大部分を占める４つの矩形状の平板部と、第１フランジ部１４０の大部分を占める環状の平板部とを有している。角部は、第１〜第３境界部１０２〜１０４であるので、環状の隅角部を含む。このように、本実施の形態のマニホールド本体１０１は、複数の平板部と、複数の角部とからなる。
【００４２】
なお、本実施の形態の角部はＲ形状であるが、角部の形状は特に限定されない。角部は、複数の平面部が直交してなる直角であってもよく、複数の平面部の交差部分を平面状に湾曲している形状（Ｃ面取りされた形状）であってもよい。
【００４３】
図３及び図４に示すように、角部の厚さＴ２は、平板部の厚さＴ１よりも小さい。このため、角部は、平面部よりも優先して変形する部位であり、変形可能部である。平板部の厚さＴ１は、一様な厚さの部分を任意に１０点測定した平均値である。角部の厚さＴ２は、１つの角部における最小の厚さである。マニホールド本体１０１は複数の角部を有し、複数の角部の厚さが異なる場合には、少なくとも１つの角部の厚さＴ２が平板部の厚さＴ１よりも小さい。本実施の形態では、すべての角部の厚さＴ２が平板部の厚さＴ１よりも小さい。なお、厚さＴ１、Ｔ２は、板厚である。
【００４４】
角部の厚さＴ２は、平板部の厚さＴ１の７０．０％以上９９．５％以下であることが好ましく、７５．０％以上９８．０％以下であることがより好ましく、８０．０％以上９５．０％以下であることがより一層好ましい。７０．０％以上の場合、マニホールドの強度を向上でき、７５．０％以上の場合、マニホールドの強度をより向上できる。９９．５％以下の場合、変形しやすいので、第１接合材３の変形を抑制することで、第１接合材３におけるクラックを抑制でき、９８．０％以下の場合、第１接合材３におけるクラックを効果的に抑制できる。また、７０．０％以上の場合、加工時にマニホールドの角部が破断することを防止できる。
【００４５】
平板部の厚さＴ１は、例えば、０．５ｍｍ以上４．０ｍｍ以下である。角部の厚さＴ２は、例えば、０．３５ｍｍ以上３．９ｍｍ以下である。
【００４６】
上壁１３０は、側壁１２０の上面を閉じる。上壁１３０は、平板の板状部材である。上壁１３０の外周部は、第１フランジ部１４０上に配置されており、第１フランジ部１４０に接合されている。上壁１３０は、例えば、接合材、溶接などによって、第１フランジ部１４０に接合されている。
【００４７】
上壁１３０には、燃料電池セル２００が接合される。本実施の形態では、図５に示すように、上壁１３０は、複数の挿入孔１３１を有している。各挿入孔１３１には、各燃料電池セル２００の下端部が挿入される。各挿入孔１３１は、マニホールド１００の幅方向（ｙ軸方向）に延びている。また、各挿入孔１３１は、マニホールド１００の長手方向において、互いに間隔をあけて配置されている。
【００４８】
図３及び図４に示すように、マニホールド１００の内部空間の高さ方向において、第３境界部１０４と上壁１３０との間に隙間部が形成されている。すなわち、上壁１３０の下面と第１フランジ部１４０の上面とは接触している一方、上壁１３０の下面と第３境界部１０４の内側面とは接触していない。隙間部は、全周に亘って形成されている。
【００４９】
なお、板状部材を構成する上壁１３０の厚さは、特に限定されないが、本実施の形態では、マニホールド本体１０１の角部の厚さＴ１よりも小さい。
【００５０】
［燃料電池セル］
図１〜図３に示すように、各燃料電池セル２００は、マニホールド１００から上方に延びている。詳細には、各燃料電池セル２００は、マニホールド１００の上壁１３０から上方に延びている。燃料電池セル２００の下端部２０１は、マニホールド１００の挿入孔１３１内に挿入されている。なお、燃料電池セル２００の下端部２０１が挿入孔１３１内に挿入された状態において、燃料電池セル２００の下端部２０１の外周面と挿入孔１３１の内壁面との間には隙間が形成されている。この隙間に第１接合材３が充填されている。
【００５１】
各燃料電池セル２００は、マニホールド１００の長手方向に沿って、互いに間隔をあけて配置されている。図２に示すように、各燃料電池セル２００は、第１集電部材４を介して互いに電気的に接続されている。第１集電部材４は、各燃料電池セル２００の間に配置されており、隣り合う各燃料電池セル２００を接続している。なお、第１集電部材４は、第２接合材５によって各燃料電池セル２００に接合されている。第１集電部材４は、導電性を有する材料から形成されている。例えば、第１集電部材４は、酸化物セラミックスの焼成体または金属などによって形成されている。
【００５２】
図６に示すように、燃料電池セル２００は、支持基板２１０と、複数の発電素子部２２０とを備えている。各発電素子部２２０は、支持基板２１０の両面に支持されている。なお、各発電素子部２２０は、支持基板２１０の片面のみに支持されていてもよい。各発電素子部２２０は、燃料電池セル２００の長手方向において、互いに間隔をあけて配置されている。すなわち、本実施の形態に係る燃料電池セル２００は、いわゆる横縞型の燃料電池セルである。
【００５３】
各発電素子部２２０は、電気的接続部２６０（図７参照）によって互いに電気的に接続されている。また、燃料電池セル２００の上端部２０２側において、支持基板２１０の一方面に形成された発電素子部２２０と他方面に形成された発電素子部２２０とが第２集電部材６（図２参照）によって電気的に接続されている。なお、各発電素子部２２０は、直列に接続されている。
【００５４】
支持基板２１０は、燃料電池セル２００の長手方向に延びる複数のガス流路２１１を内部に有している。ガス流路２１１は、マニホールド１００の挿入孔１３１を介して、マニホールド１００の内部空間と連通している。
【００５５】
支持基板２１０の長手方向は、燃料電池セル２００の長手方向と同じ方向である。各ガス流路２１１は、互いに実質的に平行に延びている。各ガス流路２１１は、燃料電池セル２００の長手方向の両端部において開口している。
【００５６】
図７に示すように、支持基板２１０は、複数の第１凹部２１２を有している。各第１凹部２１２は、支持基板２１０の両面に形成されている。各第１凹部２１２は、支持基板２１０の長手方向において互いに間隔をあけて配置されている。
【００５７】
支持基板２１０は、絶縁性であり、例えば、セラミックスで形成される。具体的には、支持基板２１０は、ＣＳＺ（カルシア安定化ジルコニア）から構成されてもよいし、ＮｉＯ（酸化ニッケル）とＹＳＺ（８ＹＳＺ）（イットリア安定化ジルコニア）とから構成されてもよいし、ＮｉＯとＹ２Ｏ３（イットリア）とから構成されてもよいし、ＭｇＯ（酸化マグネシウム）とＭｇＡｌ２Ｏ４（マグネシアアルミナスピネル）とから構成されてもよい。支持基板２１０は、多孔質である。支持基板２１０の気孔率は、例えば、２０〜６０％である。
【００５８】
各発電素子部２２０は、燃料極２３０、電解質２４０、及び空気極２５０を有している。また、各発電素子部２２０は、反応防止膜２２１をさらに有している。
【００５９】
燃料極２３０は、電子伝導性を有する多孔質の材料から構成される焼成体である。燃料極２３０は、燃料極集電部２３１と、燃料極活性部２３２とを有する。燃料極集電部２３１は、第１凹部２１２内に配置されている。各燃料極集電部２３１は、第２凹部２３１ａ及び第３凹部２３１ｂを有している。燃料極活性部２３２は、第２凹部２３１ａ内に配置されている。
【００６０】
燃料極集電部２３１は、例えば、ＮｉＯとＹＳＺ（８ＹＳＺ）とから構成されてもよいし、ＮｉＯとＹ２Ｏ３とから構成されてもよいし、ＮｉＯとＣＳＺとから構成されてもよい。燃料極集電部２３１の厚さ、すなわち第１凹部２１２の深さは、５０〜５００μｍである。
【００６１】
燃料極活性部２３２は、例えば、ＮｉＯとＹＳＺ（８ＹＳＺ）とから構成されてもよいし、ＮｉＯとＧＤＣ＝（Ｃｅ，Ｇｄ）Ｏ２（ガドリニウムドープセリア）とから構成されてもよい。燃料極活性部２３２の厚さは、５〜３０μｍである。
【００６２】
電解質２４０は、燃料極２３０上を覆うように配置されている。詳細には、電解質２４０は、あるインターコネクタ２６１から他のインターコネクタ２６１まで燃料電池セル２００の長手方向に延びている。すなわち、燃料電池セル２００の長手方向において、電解質２４０とインターコネクタ２６１とが交互に配置されている。
【００６３】
電解質２４０は、イオン伝導性を有し、かつ電子伝導性を有さない緻密な材料から構成される焼成体である。電解質２４０は、例えば、ＹＳＺ（８ＹＳＺ）から構成されてもよいし、ＬＳＧＭ（ランタンガレート）から構成されてもよい。電解質２４０の厚さは、例えば、３〜５０μｍである。
【００６４】
反応防止膜２２１は、緻密な材料から構成される焼成体であり、平面視（ｚ軸方向視）において、燃料極活性部２３２と略同一の形状であり、燃料極活性部２３２と略同じ位置に配置されている。反応防止膜２２１は、電解質２４０内のＹＳＺと空気極２５０内のＳｒとが反応して電解質２４０と空気極２５０との界面に電気抵抗が大きい反応層が形成される現象の発生を抑制するために設けられている。反応防止膜２２１は、例えば、ＧＤＣから構成される。反応防止膜２２１の厚さは、例えば、３〜５０μｍである。
【００６５】
空気極２５０は、反応防止膜２２１上に配置されている。空気極２５０は、電子伝導性を有する多孔質の材料から構成される焼成体である。空気極２５０は、例えば、ＬＳＣＦ＝（Ｌａ，Ｓｒ）（Ｃｏ，Ｆｅ）Ｏ３（ランタンストロンチウムコバルトフェライト）、ＬＳＦ＝（Ｌａ，Ｓｒ）ＦｅＯ３（ランタンストロンチウムフェライト）、ＬＮＦ＝Ｌａ（Ｎｉ，Ｆｅ）Ｏ３（ランタンニッケルフェライト）、ＬＳＣ＝（Ｌａ，Ｓｒ）ＣｏＯ３（ランタンストロンチウムコバルタイト）等から構成されてもよい。また、空気極２５０は、ＬＳＣＦから構成される第１層（内側層）とＬＳＣから構成される第２層（外側層）との２層によって構成されてもよい。空気極２５０の厚さは、例えば、１０〜１００μｍである。
【００６６】
電気的接続部２６０は、隣り合う発電素子部２２０を電気的に接続するように構成されている。電気的接続部２６０は、インターコネクタ２６１及び空気極集電膜２６２を有する。インターコネクタ２６１は、第３凹部２３１ｂ内に配置されている。インターコネクタ２６１は、電子伝導性を有する緻密な材料から構成される焼成体である。インターコネクタ２６１は、例えば、ＬａＣｒＯ３（ランタンクロマイト）から構成されてもよいし、（Ｓｒ，Ｌａ）ＴｉＯ３（ストロンチウムチタネート）から構成されてもよい。インターコネクタ２６１の厚さは、例えば、１０〜１００μｍである。
【００６７】
空気極集電膜２６２は、隣り合う発電素子部２２０のインターコネクタ２６１と空気極２５０との間を延びるように配置される。空気極集電膜２６２は、電子伝導性を有する多孔質の材料から構成される焼成体である。空気極集電膜２６２は、例えば、ＬＳＣＦから構成されてもよいし、ＬＳＣ＝（Ｌａ，Ｓｒ）ＣｏＯ３から構成されてもよいし、Ａｇ（銀）、Ａｇ−Ｐｄ（銀パラジウム合金）から構成されてもよい。空気極集電膜２６２の厚さは、例えば、５０〜５００μｍである。
【００６８】
図８に示すように、燃料電池セル２００の下端部２０１は、緻密膜２２２によって覆われている。詳細には、緻密膜２２２は、支持基板２１０を覆っている。緻密膜２２２は、下端部側に形成された発電素子部２２０と電気的に接続されている。詳細には、緻密膜２２２は、電気的接続部２６０と電気的に接続されている。緻密膜２２２は、空気極集電膜２６２と支持基板２１０との間から近位側に向かって延びている。
【００６９】
緻密膜２２２は、緻密膜２２２の内側の空間を流れる燃料ガスと緻密膜２２２の外側の空間を流れる空気との混合を防止するガスシール機能を発揮する。このガスシール機能を発揮するため、この緻密膜２２２の気孔率は、例えば、１０％以下である。また、緻密膜２２２は、絶縁性セラミックスで構成されている。
【００７０】
具体的には、緻密膜２２２は、上述した電解質２４０と反応防止膜２２１とによって構成することができる。緻密膜２２２を構成する電解質２４０は、支持基板２１０を覆っており、インターコネクタ２６１から支持基板２１０の下端近傍まで延びている。また、緻密膜２２２を構成する反応防止膜２２１は、電解質２４０と空気極集電膜２６２との間に配置されている。なお、緻密膜２２２は、電解質２４０のみで構成されていてもよいし、電解質２４０及び反応防止膜２２１以外の材料によって構成されていてもよい。
【００７１】
［第１接合材］
第１接合材３は、燃料電池セル２００をマニホールド１００に固定する。詳細には、第１接合材３は、燃料電池セル２００の下端部２０１とマニホールド１００の上壁１３０とを接合している。また、第１接合材３は、緻密膜２２２と接触している。なお、燃料電池セル２００がマニホールド１００に固定された状態において、挿入孔１３１とガス流路２１１とが連通している。
【００７２】
第１接合材３は、例えば、結晶化ガラスである。結晶化ガラスとしては、例えば、ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３系、ＳｉＯ２−ＣａＯ系、またはＳｉＯ２−ＭｇＯ系が採用され得る。なお、本明細書では、結晶化ガラスとは、全体積に対する「結晶相が占める体積」の割合（結晶化度）が６０％以上であり、全体積に対する「非晶質相及び不純物が占める体積」の割合が４０％未満のガラスを指す。なお、第１接合材３の材料として、非晶質ガラス、ろう材、またはセラミックス等が採用されてもよい。具体的には、第１接合材３は、ＳｉＯ２−ＭｇＯ−Ｂ２Ｏ５−Ａｌ２Ｏ３系及びＳｉＯ２−ＭｇＯ−Ａｌ２Ｏ３−ＺｎＯ系よりなる群から選ばれる少なくとも一種である。
【００７３】
［製造方法］
続いて、本実施の形態のセルスタック装置１及びマニホールド１００の製造方法について図１〜図１０を参照して説明する。
【００７４】
まず、上方が開口する箱状のマニホールド本体１０１を準備する。この工程では、例えば、角部となる部分が平板部となる部分よりも薄い板状の材料を準備して、箱状にプレス成形する。具体的には、例えば以下のように実施する。マニホールド本体１０１となる平板状の材料を準備する。この材料において、角部となる部分の厚さを他の部分よりも薄くなるように加工する。加工された材料に対して、深絞り加工を行って、底壁１１０と側壁１２０と第１フランジ部１４０とからなるマニホールド本体１０１を形成する。
【００７５】
また、上壁１３０を準備する。上壁１３０は、例えばプレス成形によって、板状に形成する。そして、上壁１３０と第１フランジ部１４０とを接合する。接合する方法は、特に限定されず、溶接してもよく、結晶化ガラスによって接合してもよい。
【００７６】
以上の工程を実施することにより、本実施の形態のマニホールド１００を製造できる。なお、上方が開口する箱状のマニホールド本体１０１を準備する工程において、プレス加工により箱状に成型した後に、切削加工により、角部となる部分の厚さを他の部分よりも薄くしてもよい。
【００７７】
また、複数の燃料電池セル２００を準備する。
【００７８】
そして、図９に示すように、第１集電部材４及び第２接合材５によって、各燃料電池セル２００を互いに接続し、セル集合体３００を作製する。なお、この段階では第２接合材５は焼成されておらず、各燃料電池セル２００は互いに仮止めの状態である。
【００７９】
次に、図１０に示すように、セル集合体３００の各燃料電池セル２００の下端部２０１をマニホールド１００の各挿入孔１３１に挿入する。なお、各燃料電池セル２００が厚さ方向に沿って所定の間隔を保持するための治具を用いてもよい。
【００８０】
次に、図２及び図３に示すように、挿入孔１３１に挿入された燃料電池セル２００とマニホールドの上壁１３０とを接合するように第１接合材３を塗布する。なお、第１接合材３は、燃料電池セル２００の付け根に沿って塗布されている。また、第１接合材３は、燃料電池セル２００の下端部２０１の外周面と挿入孔１３１の内壁面との隙間に充填されていてもよい。
【００８１】
次に、第１接合材３及び第２接合材５を熱処理する。この熱処理によって、第１接合材３及び第２接合材５が固化され、セルスタック装置１が完成する。詳細には、第２接合材５が焼成されることによって、各燃料電池セル２００と第１集電部材４とが固定される。また、第１接合材３が焼成されることによって、非晶質材料の温度が結晶化温度まで到達する。そして、結晶化温度下にて材料の内部で結晶相が生成されて、結晶化が進行していく。この結果、非晶質材料が固化・セラミックス化されて、結晶化ガラスとなる。これにより、結晶化ガラスで構成される第１接合材３が機能を発揮し、各燃料電池セル２００の下端部２０１がマニホールド１００の上壁１３０に固定される。
【００８２】
［動作］
本実施の形態のセルスタック装置１の動作について、図１〜図８を参照して説明する。セルスタック装置１は、例えば以下のように動作する。
【００８３】
マニホールド１００を介して各燃料電池セル２００のガス流路２１１内に燃料ガス（水素ガス等）を流すとともに、支持基板２１０の両面を酸素を含むガス（空気等）に曝すことにより、電解質２４０の両側面間に生じる酸素分圧差によって起電力が発生する。このセルスタック装置１を外部の負荷に接続すると、空気極２５０において下記の式１に示す電気化学反応が起こり、燃料極２３０において下記の式２に示す電気化学反応が起こり、電流が流れる。
（１／２）Ｏ２＋２ｅ−→Ｏ２−      ・・・（式１）
Ｈ２＋Ｏ２−→Ｈ２Ｏ＋２ｅ−        ・・・（式２）
さらに、支持基板２１０のガス流路２１１を流れる燃料ガスのうち発電に使用されなかった余剰燃料ガスは、ガス流路２１１の他端側に位置する排出口から外部に排出される。そして、排出口から排出される余剰燃料ガスと、酸素を含むガスとを混合して、燃焼する。
【００８４】
このように、本実施の形態のセルスタック装置１が発電すると、高温になり、温度分布が生じる。しかし、本実施の形態のマニホールド１００は、箱状のマニホールド本体１０１において平板部の厚さＴ１よりも角部の厚さＴ２が小さい。このため、角部が優先的に変形するので、角部が歪みを吸収できる。したがって、燃料電池セル２００とマニホールド１００との接合領域の変形を抑制できる。よって、第１接合材３の変形及び燃料電池セル２００の下端部の変形を抑制できるので、マニホールド１００の変形に起因した第１接合材３及び燃料電池セル２００におけるクラックを抑制することができる。
【００８５】
（実施の形態２）
図１１に示す実施の形態２のマニホールド１０８は、基本的には実施の形態１のマニホールド１００と同様の構成を備えているが、側壁１２０及び上壁１３０が一体である点において異なる。実施の形態２のマニホールド１０８は、下方が開口する箱状のマニホールド本体１０１と、この開口を塞ぐ板状部材とを備えている。
【００８６】
詳細には、マニホールド本体１０１は、上壁１３０、側壁１２０、及び第２フランジ部１４１を有している。上壁１３０には、上述した複数の挿入孔１３１が形成されている。側壁１２０は、上壁１３０の周縁部から下方に延びている。第２フランジ部１４１は、側壁１２０の下端部から外方に延びている。
【００８７】
上壁１３０、側壁１２０及び第２フランジ部１４１は、一体成形されている。一体成形された上壁１３０、側壁１２０及び第２フランジ部１４１と、底壁１１０とは、互いに別部材である。底壁１１０は、第２フランジ部１４１に接合されている。
【００８８】
上壁１３０と側壁１２０との第４境界部１０５は、Ｒ形状である。具体的には、上壁１３０と、第１側壁１２１及び第２側壁１２２との第４境界部１０５の内側面及び外側面は、Ｒ形状である。この第４境界部１０５の内側面及び外側面の曲率半径は、例えば２〜２０ｍｍである。第４境界部１０５は、環状である。
【００８９】
側壁１２０と、第２フランジ部１４１との第５境界部１０６は、Ｒ形状である。具体的には、第１側壁１２１及び第２側壁１２２と、第２フランジ部１４１との第５境界部１０６の内側面及び外側面は、Ｒ形状である。この第５境界部１０６の側面及び外側面の曲率半径は、例えば１〜１０ｍｍである。第５境界部１０６は、環状である。
【００９０】
なお、第４境界部１０５及び第５境界部１０６の内側面とは、マニホールド１００の内部空間を臨む面である。第４境界部１０５及び第５境界部１０６の外側面とは、マニホールド１００の外側を臨む面である。
【００９１】
マニホールド本体１０１は、複数の平板部と、この平板部を連結する角部とを有している。複数の平板部は、上壁１３０の挿入孔１３１が形成された矩形状の平板部と、第１側壁１２１及び第２側壁１２２の大部分を占める４つの矩形状の平板部と、第２フランジ部１４１の大部分を示す環状の平板部とを有している。角部は、第１境界部１０２、第４境界部１０５及び第５境界部１０６である。このため、角部は、環状である。
【００９２】
本実施の形態では、底壁１１０は、下方が開口する箱状のマニホールド本体１０１の開口を塞ぐ板状部材である。具体的には、底壁１１０は、側壁１２０の下面を塞ぐように、第２フランジ部１４１に固定されている。マニホールド本体１０１の内部空間を密閉するため、底壁１１０が全周に亘ってマニホールド本体１０１と接合されている。例えば、底壁１１０とマニホールド本体１０１とは、溶接されていてもよいし、結晶化ガラスによって接合されていてもよい。
【００９３】
マニホールド本体１０１の内部空間の高さ方向において、第５境界部１０６と底壁１１０との間に第２隙間部が形成されている。すなわち、底壁１１０の上面と第２フランジ部１４１の下面とは接触している一方、底壁１１０の上面と第５境界部１０６の内側面とは接触していない。第２隙間部は、全周に亘って形成されている。
【００９４】
以上説明したように、実施の形態２のマニホールド本体１０１は、上壁１３０と、この上壁１３０から下方に延びる側壁１２０と、この側壁１２０の下端部から外方に延びる第２フランジ部１４１と、を有し、上壁１３０と側壁１２０との第４境界部１０５、及び側壁１２０と第２フランジ部１４１との境界部は、Ｒ形状であり、角部を構成する。このため、実施の形態２のマニホールド１０８及びセルスタック装置８は、実施の形態１と同様の効果を有する。
【００９５】
変形例１
上述した実施の形態１及び２のマニホールドにおいて、マニホールド本体１０１は複数の角部を有しており、すべての角部の厚さＴ２が平板部の厚さＴ１よりも小さいが、本発明のマニホールドはこれに限定されない。本発明のマニホールドが複数の角部を有する場合には、複数の角部の少なくとも１つの角部が平板部の厚さよりも小さい。この場合であっても、厚さの小さい角部が優先的に変形するので、実施の形態１と同様の効果を有する。
【００９６】
また、本発明のマニホールドが複数の角部を有する場合には、複数の角部の少なくとも１つの角部が平板部の厚さよりも小さければ、他の角部が平板部の厚さと同じであっても、大きくてもよい。実施の形態１のマニホールドでは、底壁１１０と側壁１２０との第２境界部１０３の厚さが平板部の厚さよりも小さいことが好ましい。この場合、側壁１２０と第１フランジ部１４０との第３境界部１０４の厚さは、平板部の厚さよりも大きくてもよい。実施の形態２のマニホールドでは、上壁１３０と側壁１２０との第４境界部１０５の厚さが平板部の厚さよりも小さいことが好ましい。この場合、側壁１２０と第２フランジ部１４１との第５境界部１０６は、平板部の厚さよりも大きくてもよい。
【００９７】
変形例２
実施の形態１及び２のセルスタック装置は、支持基板２１０の１つの主面上に複数の発電素子部２２０が配置された横縞型を例に挙げて説明したが、本発明のセルスタック装置は、支持基板の１つの主面上に１つの発電素子が配置される縦縞型であってもよい。また、本実施の形態のセルスタック装置１は、円筒平板型の支持基板２１０を備えているが、本発明のセルスタック装置は、円筒型の支持基板を備えていてもよい。
【００９８】
変形例３
実施の形態１では、側壁１２０は、底壁１１０から上方に向かって広がるように傾斜している。実施の形態２では、側壁１２０は、上壁から下方に向かって広がるように傾斜している。しかし、本発明のマニホールド本体は、これに限定されない。例えば、側壁は、底壁から略垂直に上方に延びていてもよく、上壁から略垂直に下方に延びていてもよい。
【００９９】
ただし、側壁１２０が傾斜している場合には、内側に位置する角部の厚みが平板部の厚さよりも小さいことが好ましい。すなわち、実施の形態１のように、側壁１２０が底壁１１０から上方に向かって広がるように傾斜している場合には、底壁１１０と側壁１２０との第２境界部１０３の厚さが平板部の厚さよりも小さいことが好ましい。実施の形態２のように、側壁１２０が上壁１３０から下方に向かって広がるように傾斜している場合には、上壁１３０と側壁１２０との第４境界部１０５の厚さが平板部の厚さよりも小さいことが好ましい。
【０１００】
変形例４
実施の形態１のマニホールド１００は、第１フランジ部１４０を含んでおり、実施の形態２のマニホールド１０８は、第２フランジ部１４１を含んでいる。しかし、本発明のマニホールドにおいて、第１フランジ部または第２フランジ部は省略されてもよい。
【０１０１】
変形例５
導入配管Ｐは、マニホールド１００の側壁１２０に取り付けられているが、導入配管Ｐの取り付け位置はこれに限定されない。例えば、導入配管Ｐは、マニホールド１００の上壁１３０に取り付けられていてもよい。
【０１０２】
変形例６
図１２に示すように、マニホールド１００は、突起部１５０をさらに備えていてもよい。突起部１５０は、底壁１１０に複数取り付けられている。詳細には、複数の突起部１５０は、底壁１１０の下面１１２に取り付けられている。このため、台座Ｂにマニホールド１００を配置すると、複数の突起部１５０が台座Ｂに接する。複数の突起部１５０は、底壁１１０の下面１１２に、偏析せずに、分散している。このため、マニホールド１００は、安定して台座Ｂに配置される。
【０１０３】
なお、底壁１１０は、上面１１１と、下面１１２とを有している。上面１１１は、鉛直方向上側の面であり、上壁１３０と対向する。下面１１２は、鉛直方向下側の面であり、台座Ｂと対向する。上面１１１及び下面１１２は、平坦な面である。
【０１０４】
突起部１５０を構成する材料は、底壁１１０を構成する材料と異なる材料で構成されていれば特に限定されないが、金属を除く材料で構成されていることが好ましく、無機材料で構成されていることがより好ましい。無機材料としては、セラミックスであることが好ましい。ＳＯＦＣは高温で作動するが、金属材料は高温環境下で一定応力を連続的に与えられると高温クリープ変形が発生し、形状が変わってしまう恐れがある。マニホールド１００の底壁１１０に取り付けられて台座Ｂに接する突起部１５０には、セルスタック装置全体の荷重がかかるため、高温クリープ変形が懸念される。一方、無機材料では金属材料と比較して高温クリープ現象に対する耐性が高いため、台座Ｂと接する突起部１５０として無機材料を用いることが好ましい。
【０１０５】
また、突起部１５０は、底壁１１０を構成する材料の熱伝導率よりも小さい熱伝導率を有する材料で構成されていることが好ましい。このような材料として、例えば、鉱物、セラミックス、ガラス、または繊維が挙げられる。鉱物としては、例えば、マイカ（雲母）、バーミキュライト、石英などが挙げられる。セラミックスとしては、例えば、アルミナ、ジルコニア、シリカ、酸化鉄、酸化クロムなどが挙げられる。ガラスとしては、例えば、結晶化ガラスなどが挙げられる。結晶化ガラスとしては、例えば、ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３系、ＳｉＯ２−ＣａＯ系、またはＳｉＯ２−ＭｇＯ系が採用され得る。繊維としては、例えば、石英ウール、アルミナ、シリカアルミナなどが挙げられる。
【０１０６】
突起部１５０を構成する材料の熱伝導率は、４０Ｗ／ｍ・Ｋ以下であることが好ましく、２０Ｗ／ｍ・Ｋ以下であることがより好ましい。底壁１１０から台座Ｂへの熱伝導を低減できるので、熱伝導率は低いほど好ましいが、容易に実現できる観点から、下限値は、例えば０．０１Ｗ／ｍ・Ｋである。上記熱伝導率は、レーザーフラッシュ法により７５０℃で測定される値である。
【０１０７】
台座Ｂと対向する面の表面粗さＲｚは、０．０１ｚ以上であることが好ましく、０．０５ｚ以上であることがより好ましい。底壁１１０と台座Ｂとの接触面積を低減できるので、表面粗さＲｚは高いほど好ましいが、セルスタック装置１の高さを考慮すると、上限値は、例えば１０ｚである。
【０１０８】
上記「台座Ｂと対向する面」とは、本変形例では、底壁１１０の下面１１２と突起部１５０とで構成される面である。上記表面粗さＲｚは、ＪＩＳ  Ｂ０６０１に準拠して測定される値である。
【０１０９】
底壁１１０の下面１１２の面積に対する、突起部１５０と台座Ｂとが接触する面積の比（接触する面積／下面１１２の面積）は、１５％以下であることが好ましく、１０％以下であることがより好ましい。
【０１１０】
突起部１５０は、下方に突出する凸形状である。突起部１５０は、例えば、下方（下面１１２から台座Ｂに）に向けて幅が小さい。突起部１５０は、部材として設けられる突起部と、粒子からなる突起部とを含む。突起部１５０と台座Ｂとの接触は、点接触であってもよい。また、突起部１５０が部材である場合には、例えば、平面視において矩形の片状であってもよく、繊維の切片であってもよい。
【０１１１】
本変形例の製造方法において、突起部１５０を底壁１１０の下面１１２に取り付ける工程では、例えば以下のように実施する。結晶化ガラスなどの突起部１５０となる材料を準備する。この材料を、底壁１１０の下面１１２に接するように配置して、焼き付ける。
【０１１２】
変形例７
変形例６のように、突起部１５０を底壁１１０に取り付ける態様において、マニホールド１００は、コーティング膜１６０をさらに備えていてもよい。図１３に示すように、コーティング膜１６０は、底壁１１０の下面１１２に形成されている。突起部１５０は、コーティング膜１６０を介して底壁１１０に取り付けられている。突起部１５０の少なくとも一部は、コーティング膜１６０から下方に突出している。なお、突起部１５０と同じ部材がコーティング膜１６０に埋設されていてもよい。
【０１１３】
また、コーティング膜１６０は、露出する表面全体に形成されている。つまり、コーティング膜１６０が、外部に露出する。具体的には、コーティング膜１６０は、底壁１１０、第１側壁１２１、第２側壁１２２、上壁１３０、及び第１フランジ部１４０の表面全体に形成されている。なお、マニホールド１００の各部材を被覆するコーティング膜は、同じ材料であってもよく、異なる材料であってもよい。
【０１１４】
マニホールド１００の部材（例えば上壁１３０）を構成する材料がクロムを含んでいる場合、その部材の表面全体にコーティング膜１６０が形成されることにより、クロムが揮発することを防止できる。
【０１１５】
コーティング膜１６０は、例えばガラス、セラミックスなどで構成されており、ガラスで構成されていることがより好ましい。ガラスとしては、例えば結晶化ガラスを用いることができる。この結晶化ガラスは、第１接合材３と同様の材料であってもよい。セラミックスとしては、アルミナ、シリカ、ペロブスカイト系材料、スピネル系材料などを用いることができる。コーティング膜１６０は、複数の層で構成されてもよい。また、コーティング膜１６０は、突起部１５０と同じ材料であってもよく、異なる材料であってもよい。
【０１１６】
コーティング膜１６０の厚みは、例えば３〜２００μｍである。コーティング膜１６０の気孔率は、例えば０〜３０％である。
【０１１７】
本変形例の製造方法では、例えば、コーティング膜１６０を形成し、その後に突起部１５０を形成する。具体的には、まず、本体部の表面全体、つまり露出する面全体に、コーティング膜１６０となるペーストを形成する。ペーストは、例えばガラス粉末を含み、クロムは含まない。ペーストは、例えば、塗布、ディッピング法などによって形成される。
【０１１８】
次に、底壁１１０の下面１１２に形成されたペーストに、突起部１５０となる材料を付着して、この状態で焼成する。この工程では、焼成容器（セッター）に突起部となる材料を配置し、次いで、この材料上に底壁１１０の下面１１２を配置し、この状態で焼成してもよい。
【０１１９】
変形例８
変形例６及び７は、上方が開口するマニホールド本体について説明したが、下方が開口する実施の形態２のマニホールド本体についても、変形例６の突起部１５０及び変形例７の突起部１５０及びコーティング膜１６０を適用することができる。
【実施例】
【０１２０】
以下、実施例を挙げて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【０１２１】
（サンプルＮｏ．１〜６）
サンプルＮｏ．１〜６のマニホールドにおいて、図１〜図８に示すように、角部の厚さＴ２は、平板部の厚さＴ１よりも小さかった。各サンプルの平板部の厚みＴ２に対する角部の厚みＴ２の比（角部の厚み／平板部の厚み）を、下記の表１に記載する。なお、平板部の厚みＴ２は、底壁１１０、側壁１２０及び第１フランジ部１４０において一様な厚みの部分を合計１０点測定して、求めた平均値である。角部の厚みＴ２は、底壁１１０と側壁１２０との第２境界部１０３の最も薄い部分の厚みである。
【０１２２】
（サンプルＮｏ．７）
サンプルＮｏ．７のマニホールドは、角部の厚みと平板部の厚みが同じである点において、サンプルＮｏ．１〜６と異なっていた。
【０１２３】
（評価方法）
サンプルＮｏ．１〜７のマニホールドに、接合材を用いて１０個の燃料電池セルを接合したセルスタック装置において、熱サイクル試験により、クラックの発生頻度を調べた。具体的には、各セルスタック装置を電気炉内に設置し、室温から７５０℃まで４時間昇温、及び６時間降温の条件で、１０回の熱サイクル試験を実施した。それぞれの熱サイクル試験後に、電気炉からセルスタック装置を取り出して、クラック発生の有無及を調べた。クラックの有無は、上壁とマニホールド本体との接合部、及び第１接合材に浸透探傷剤を塗布し、マイクロスコープで観察することにより確認した。この結果を下記の表１に示す。
【０１２４】
【表１】
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【０１２５】
（測定結果）
表１に示すように、角部の厚さが平板部の厚さよりも小さいサンプルＮｏ．１〜６は、角部の厚さが平板部の厚さと同じサンプルＮｏ．７と比べてクラックの発生頻度を低減できた。このため、角部の厚さを平板部の厚さよりも小さくすることによって、接合材におけるクラックを抑制できることが確認できた。
【０１２６】
また、サンプルＮｏ．１〜６についてクリープ試験を実施した結果、サンプルＮｏ．２〜６は、サンプルＮｏ．１に比べて、高温クリープ耐性が優れていた。このため、角部の厚さが平板部の厚さの７０．０％以上９９．５％以下であることによって、クラックを効果的に抑制できるとともに、高温クリープ耐性に優れることが確認できた。
【０１２７】
以上のように本発明の実施の形態及び実施例について説明を行なったが、各実施の形態及び実施例の特徴を適宜組み合わせることも当初から予定している。また、今回開示された実施の形態及び実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した実施の形態及び実施例ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０１２８】
１，８  セルスタック装置、３  第１接合材、４  第１集電部材、５  第２接合材、６  第２集電部材、１００，１０８  マニホールド、１０１  マニホールド本体、１０２  第１境界部、１０３  第２境界部、１０４  第３境界部、１０５  第４境界部、１０６  第５境界部、１１０  底壁、１１１  上面、１１２  下面、１２０  側壁、１２１  第１側壁、１２２  第２側壁、１３０  上壁、１３１  挿入孔、１４０  第１フランジ部、１４１  第２フランジ部、１５０  突起部、１６０  コーティング膜、２００  燃料電池セル、２０１  下端部、２０２  上端部、２１０  支持基板、２１１  ガス流路、２１２  第１凹部、２２０  発電素子部、２２１  反応防止膜、２２２  緻密膜、２３０  燃料極、２３１  燃料極集電部、２３１ａ  第２凹部、２３１ｂ  第３凹部、２３２  燃料極活性部、２４０  電解質、２５０  空気極、２６０  電気的接続部、２６１  インターコネクタ、２６２  空気極集電膜、３００  セル集合体、Ｐ  導入配管。
【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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