【事件の表示】
　特許第２８４１３４０号「固体電解質燃料電池」の請求項１に係る特許に対する特許異議の申立てについて、次のとおり決定する。
【結　論】
　訂正を認める。
　特許第２８４１３４０号の請求項１に係る特許を維持する。
【理　由】
１．手続の経緯
　本件特許第２８４１３４０号発明についての出願は、平成１年３月２５日になされ、平成１０年１０月２３日に、その発明について特許の設定登録がなされ、その後、その特許について特許異議の申立てがなされ、取消理由通知がなされ、その指定期間内である平成１２年８月８日に訂正請求がなされたものである。
２．訂正の要旨
　ａ．特許請求の範囲の
　「・・・を加工して突起構造体とし、前記突起構造体両面の各頂部に接するように集電材を設けてセルを構成・・・」を、
　特許請求の範囲の減縮を目的として、
　「・・・を加工して突起構造体とし、前記突起構造体の四辺には、互いに上下反対方向に延びて四隅において重なる端壁部が設けられるとともに、前記突起構造体の両面の各頂部に接するように集電材を設けてセルを構成・・・」
と訂正する。
３．訂正の適否についての判断
3-1.訂正の目的の適否、新規事項の有無及び拡張・変更の存否
　ａの訂正は、特許明細書第７頁第１５〜１９行の記載、及び第３図に基づいて、セルの構成を、突起構造体の四辺に互いに上下反対方向に延びて四隅において重なる端壁部を設けるように限定するものであるから、特許法第１２０条の４第２項ただし書第１号の特許請求の範囲の減縮に該当し、願書に添付した明細書に記載した事項の範囲内のものであり、実質上特許請求の範囲を拡張又は変更するものではない。
3-2.独立特許要件
（本件発明）
　訂正明細書の請求項１に係る発明（以下、「本件発明」という。）は、その特許請求の範囲の請求項１に記載された次のとおりのものである。
　「電極構成材料を塗布した固体電解質の一方の面に酸素を含むガスを、他方の面に燃料ガスを供給し、固体電解質を通して酸素と燃料とを化学的に反応させて電気的出力を発生させるセルを積層させるようにした燃料電池において、円錐状に、交互にかつ上下方向に向く突起が２次元的に分布するように固体電解質を加工して突起構造体とし、前記突起構造体の四辺には、互いに上下反対方向に延びて四隅において重なる端壁部が設けられるとともに、前記突起構造体の両面の各頂部に接するように集電材を設けてセルを構成したことを特徴とする固体電解質燃料電池。」
（取消理由の概要）
　取消理由は、本件発明は、刊行物１及び刊行物２に記載された発明に基づいて当業者が容易に発明をすることができたものであるから、本件発明の特許は、特許法第２９条第２項の規定に違反してなされたものであり、取り消されるべきものである、というものである。
（刊行物に記載された発明）
　取消理由に引用された刊行物１（FABRICATION　OF　PLANAR　SOLID-OXIDE　FUEL　CELLS，DOE/CH/10124−T1，第1〜11頁，Fig.3）には、平板型固体−酸化物燃料電池の製造に関し、
　「この研究の目的は、平板型固体酸化物燃料電池（ＳＯＦＣ）技術の確立である。そして、この研究の中心的課題は、薄いイットリア安定化ジルコニア電解質を支持構造物に結合する技術の確立である。」（第１頁２〜５行）
　「本プログラムで調査した平板状支持構造体は次の２タイプである。すなわち、膜自体から作られている一体形支持構造、および生の状態で平板状電解質に接着される、別に製造されている支持構造である。
　一体形支持構造は、アコーディオンプリーツ型板、リブ付き型板、或いは多数のドームや窪み状をひっくり返したパターンで構成されている。これらの一体形支持構造は、強化されるばかりでなく、与えられた単位面積当たりの活性電極面積を増加させるとともに、一体形対応ガス分岐合流の度合を増加するという追加利点をもっている。」（第５頁１〜９行）
　「イットリア安定化ジルコニアのテープにエンボス加工が施されたサンプルの写真２枚。薄いジルコニアの層はイットリア安定化ジルコニアの境界層に結合されており、このプロセスがより多くの構造を製造し得るという拡張可能性を実証した。この境界層は、電解質が〜30μm厚さで、1500μmある。」（Fig.３下部の説明文）
と記載されている。
  同じく引用された刊行物２（特開昭６０−１００３７８号公報）には、
　「本発明は、個々に単一性をもたせて形成した小さい多数の電池すなわち流路から構成された軽量のハニカム構造の芯を有し、流路を通して燃料とオキシダントを流してこれらを電気化学的転換させるようにした改良された固体電解質すなわち固体酸化物燃料電池を提供するものである。
　本発明の基本的目的は、陽極、陰極、電解質および相互接続物質の各々活性物質のみからなり、支持部材のために非活性物質を用いていない、単一性をもつハニカム構造の燃料電池芯を提供することである。
　本発明のより特定した目的は、電解質物質を挟み込んだ陽極物質と陰極物質、或いは相互接続物質を挟み込んだ陽極物質と陰極物質のみからなり、支持部材のために非活性物質を用いない、単一性をもつハニカム構造の芯をもつ燃料電池を提供することである。」（第３頁右下欄７行〜第４頁左上欄４行）
　「本発明の単一性芯は、従来の支持管型燃料電池の５０倍もの大きい出力密度をもたらす。これは、対応する流路容積に比較して燃料とオキシダントの活性露出面積が大きいこと、・・・に起因する。」（第４頁右上欄10〜15行）
　「第３図は芯114の互い違い構造を示しており、電解質壁136はサインカーブまたは他の繰返し形状のような波形をしており、通常平らな平行な相互接続壁138の対応する対の間に延びている。」（第７頁左下欄７〜11行）
　「すなわち、相互接続物質439と電解質物質437のみを用いて芯形状を作り、接合点455で両者が互いに直接接触するようにし、次ぎに陰極物質432と陽極物質430を加えて最終的な芯形状を作ることが望ましい。これは、キャリア・ガスまたは溶剤とともにこれらの物質を沈着することにより、および／またはかような混合物をチャンネル420aと426a（第6b図）内で逆洗（back　wash-
ing）することによって流路420と426（第６図）を形成することができる。その後、溶剤を蒸発させて陽極物質および／または陰極物質の薄層の背後へ除去する。そしてさらに、この複合芯を焼結させて寸法安定性と強度を付与させる。」（第９頁左上欄５〜18行）
と記載されている。
（対比・判断）
　本件発明と刊行物２に記載された発明とを対比すると、刊行物２に記載された発明における「陽極物質と陰極物質」、「電解質物質」、「燃料」、「オキシダント」、「電解質壁136」及び「相互接続壁138」は、本件発明における「電極構成材料」、「固体電解質」、「燃料ガス」、「酸素を含むガス」、「突起構造体」及び「集電材」に相当するから、両者は、「電極構成材料を塗布した固体電解質の一方の面に酸素を含むガスを、他方の面に燃料ガスを供給し、固体電解質を通して酸素と燃料とを化学的に反応させて電気的出力を発生させるセルを積層させるようにした燃料電池において、交互にかつ上下方向に向く突起があるように固体電解質を加工して突起構造体とし、前記突起構造体両面の各頂部に接するように集電材を設けてセルを構成したことを特徴とする固体電解質燃料電池。」である点で一致し、本件発明においては、突起構造体が、「円錐状に、交互にかつ上下方向に向く突起が２次元的に分布するように」加工されたものであり、「前記突起構造体の四辺には、互いに上下反対方向に延びて四隅において重なる端壁部が設けられる」ものであるのに対して、刊行物２に記載された発明においては、電解質壁136（突起構造体）は、「サインカーブまたは他の繰返し形状のような波形をしている」ものであり、「前記突起構造体の四辺には、互いに上下反対方向に延びて四隅において重なる端壁部が設けられる」ことが示されていない点で相違する。
　上記相違点について検討する。
　刊行物１には、固体電解質燃料電池において、固体電解質が、「多数のドームや窪み状をひっくり返したパターンで構成されている」ことが記載され、そのFig.３には、イットリア安定化ジルコニア電解質のテープにエンボス加工を施して、ドームや窪み状パターンを構成したもの（円錐状の突起が２次元的に分布する突起構造体）が示されているが、上記相違点に示した本件発明の構成である「前記突起構造体の四辺には、互いに上下反対方向に延びて四隅において重なる端壁部が設けられる」点については何ら示唆されていない。
　そして、本件明細書には、「突起構造と集電材は次々と集積されるので、その自重は主に端壁材の四隅に集中するため、端壁部、特に四隅は他の部分よりも厚くすることで補強するのが好ましい。」（本件特許公報第５欄５〜８行）と記載されており、本件発明は、上記構成を具備することにより、四隅を補強することができるという効果を奏するものである。
　以上のとおりであるから、本件発明は、刊行物１及び刊行物２に記載された発明に基づいて当業者が容易に発明をすることができたものとすることはできない。
（まとめ）
　したがって、本件発明は、特許出願の際独立して特許を受けることができない発明とすることはできない。
3-3.訂正の適否についての結論
　よって、上記訂正請求は、特許法第１２０条の４第２項、同条第３項で準用する第１２６条第２項〜第４項の規定に適合するので、当該訂正を認める。
４．特許異議申立てについての判断
4-1.申立て理由の概要
　特許異議申立人は、本件発明は、甲第１号証（刊行物２）及び甲第２号証（刊行物１）に記載された発明に基づいて当業者が容易に発明をすることができたものであるから、本件発明の特許は、特許法第２９条第２項の規定に違反してなされたものであり、取り消されるべきである、と主張している。
4-2.当審の判断
　上記3-2に述べたとおり、本件発明は、甲第１号証及び甲第２号証に記載された発明に基づいて当業者が容易に発明をすることができたものとはいえない。
５．むすび
　以上のとおりであるから、特許異議申立ての理由及び証拠によっては、本件発明の特許を取り消すことはできない。
　また、他に本件発明の特許を取り消すべき理由を発見しない。
　よって、結論のとおり決定する。
【異議決定日】
平成１３年３月９日（２００１．３．９）
【訂正の要旨】
　ａ．特許請求の範囲の
　「・・・を加工して突起構造体とし、前記突起構造体両面の各頂部に接するように集電材を設けてセルを構成・・・」を、
　特許請求の範囲の減縮を目的として、
　「・・・を加工して突起構造体とし、前記突起構造体の四辺には、互いに上下反対方向に延びて四隅において重なる端壁部が設けられるとともに、前記突起構造体の両面の各頂部に接するように集電材を設けてセルを構成・・・」
と訂正する。
（５４）【発明の名称】
固体電解質燃料電池
（５７）【特許請求の範囲】
（１）電極構成材料を塗布した固体電解質の一方の面に酸素を含むガスを、他方の面に燃料ガスを供給し、固体電解質を通して酸素と燃料とを化学的に反応させて電気的出力を発生させるセルを積層させるようにした燃料電池において、円錐状に、交互にかつ上下方向に向く突起が２次元的に分布するように固体電解質を加工して突起構造体とし、
前記突起構造体の四辺には、互いに上下反対方向に延びて四隅において重なる端壁部が設けられるとともに、
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
　本発明は固体電解質燃料電池に係わり、特に酸素や燃料ガスと固体電解質板との接触面積を大きくした高出力の燃料電池に関するものである。
〔従来の技術〕
　高温型固体電解質燃料電池は、電解質による周辺材料の腐食、電解質自体の分解、蒸発、逸散等がなく、液体物質を使用しないために電池構造が簡素化でき、８５０℃〜１０００℃程度で動作するため燃料として天然ガスや石炭ガスを改質することなくそのまま使用可能であり、内部抵抗が小さく、大出力を得ることが可能でエネルギー利用率の高い燃料電池として期待されている。そして、このような固体電解質燃料電池として、従来、ジルコニア電解質を平板型とすることにより体積当たりのパワー密度を向上させるようにしている。
　第４図はこのような従来の集積度の高い平板型燃料電池の例を示す図で、図中、２１、２２は外部端子、２３、２４は外部端子ガス通路、２５、２６は３層構造板、２７はインターコネクタ、２８、２９はガス通路である。
　図において、３層構造板２５、２６は、例えばジルコニア（ＺｒＯ２）からなる薄い固体電解質板で、その両面には空気極（カソード）、燃料極（アノード）を形成する多孔性電極材料が塗布してあり、外部端子２１、２２とインターコネクタ２７がこれをサンドイッチする形で積層されており、外部端子２１、３層構造板２５、インターコネクタ２７で単位セルを構成し、同様にインターコネクタ２７、３層構造板２６、外部端子２４で単位セルを構成し、これらが２段直列となっている。勿論、同様に単位セルの積層数を増やすことによりＮ段直列構成とすることができる。
　このような構成において、ガス通路２３、２９に酸素または空気を、ガス通路２４、２８に、例えば水素を流し、外部端子２１、２２を図示しない外部回路を通して接続すると、酸素は燃料と反応しようとしてイオン化して固体電解質板２５、２６を通して流れ、このとき、空気極では酸素が電子を取り込んで酸素イオンとなり、燃料極側ではこのイオンと燃料が反応して電子を放出するので、外部回路には空気極を（＋）極、燃料極を（−）極として外部端子２１から外部端子２２へ電流が流れる。これを化学式で示すと次のようになる。
　空気極：１／２Ｏ２＋２ｅ−→Ｏ２−
　燃料極：Ｈ２＋Ｏ２−→Ｈ２Ｏ＋２ｅ−
全体的な電極反応は、
　１／２Ｏ２＋Ｈ２→Ｈ２Ｏ
となる。また、燃料として一酸化炭素を用いた場合には、
　燃料極：ＣＯ＋Ｏ２−→ＣＯ２＋２ｅ−
となり、全体的な電極反応は、
　　　　　ＣＯ＋１／２Ｏ２→ＣＯ２
となる。
　また、電極物質と固体電解質からなる壁により区画してハニカム構造からなる断面矩形の複数の流路を形成し、このハニカム構造の隣り合う流路に燃料ガスと酸素ガスを流すことにより燃料ガスと固体電解質との接触面積を増加させて高出力を得るようにするものも米アルゴンヌ研究所からＭＯＤＥ１という構造の固体電解質燃料電池として提案されている（特開昭６１−２６９８６８号）。
　なお、平板型燃料電池は本出願人、米アルゴンヌ研究所（ＭＯＤＥ０）、Ｚ−Ｔｅｃｈ、Ｗ，Ｒ，Ｇｒａｃ等から運転結果が報告されているが、米アルゴンヌ研究所のＭＯＤＥ１については運転実績は報告されていない。
〔発明が解決すべき課題〕
　ところで、燃料電池の体積当たりのパワー密度を増加させるためには、固体電解質と燃料ガスとの接触面積を増やすことが必須要件であるが、従来の固体電解質燃料電池においては、燃料ガスと固体電解質との接触面は２次元的であるため、接触面積の増加には限界があり、そのため体積当たりのパワー密度を向上させるには必ずしも充分なものではなかった。
　本発明は上記問題点を解決するためのもので、燃料ガスと固体電解質との接触面積をさらに増加し、体積当たりのパワー密度を一層増加させることができる固体電解質燃料電池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〕
　本発明の固体電解質燃料電池は、正方晶を主体とする部分安定化ジルコニア（ＰＳＺ）の板を凹凸状に加工し、ＰＳＺの板の表裏両面を突起構造とした固体電解質を用いて燃料ガスとの接触面積を３次元的にして大幅に増加させるようにしたことを特徴としている。
　即ち、電極構成材料を塗布した固体電解質の一方の面に酸素を含むガスを、他方の面に燃料ガスを供給し、固体電解質板を通して酸素と燃料とを化学的に反応させて電気的出力を発生させるセルを積層させるようにした燃料電池において、固体電解質板に凹凸を設け、凹凸の各頂部に接するように固体電解質板の両面側に集電材を設けてセルを構成したことを特徴とする。
　第１図、第２図、第３図は本発明の固体電解質燃料電池を説明するための図である。図中、１、２は突起構造固体電解質、３、４は端壁部、１１、１２は集電材である。
　先ず、使用するＰＳＺとしては抵抗をなるべく小さくするために、例えば厚みｔ（第３図）を０．１〜０．３ｍｍ特に０．２ｍｍ、ドーパントとして３〜４ｍｏｌ％のＹ２Ｏ３を添加する。そして、第１図に示すように、固体電解質は玉子を所定個数単位で収納する玉子容器のようにＰＳＺの板の表裏両面を凹凸状にした突起構造とする。このように表裏両面に凹凸を設けた突起構造固体電解質１、２は、鋳込み成形、射出成形、冷間加圧成形された生の成形体の単品を焼成して構造体とすればよい。なお、焼成前の生の成形体を積み重ねる手法もあるが、積層段数を増そうとすると生の状態ではＰＳＺが非常に脆い材料で強度が弱く、下層が壊れてしまうので焼成する方が好ましい。また、突起構造の片面にアノード材料、例えばＮｉ／ＺｒＯ２サーメットを０．１〜１ｍｍの厚みで塗布作製し、他方の面にはカソード材料、例えばＬａ１−ｘＳｒｘＭｎＯ３を０．１〜１ｍｍの厚みで塗布作製する。このアノードとカソードの作製は突起の構造が生でも焼成後でも差しつかえがない。
　また、突起構造固体電解質の四辺には端壁部３、４を設ける。端壁部は固体電解質の両面側で互いに直交するガス流路を形成するために、端壁部３と、端壁部４とは互いに反対方向に延び、四隅において重なる構造とする。
　こうしてできあがった単位セルを、第２図に示すように集電材１１、１２により上下から挟み、集電材１１、１２と端壁部３、４との間（図の１３、１４）をガラスシールしてガスのリークが生じないようにする。この集電材１１、１２と単位セルとは第３図に示すように突起の頂部で電気的に接触する。この構造を繰返して積層することにより直列接続構造を作ることができる。集電材としては、耐熱合金やセラミックスに導電材を被覆したものが用いられ、特にクロムを含むニッケル基又はクロム基合金が好適である。
　なお、端壁部の材料は集電材料、ＰＳＺどちらでもよく、また、集電材、ＰＳＺのどちらかと一体に作製してもよい。そして、突起構造と集電材は次々と集積されるので、その自重は主に端壁材の四隅に集中するため、端壁部、特に四隅は他の部分よりも厚くすることで補強するのが好ましい。
　第３図に示すように、固体電解質板の両面における電流Ｊ１、Ｊ２の走る距離は最大で集電材１１、１２との接触部間の距離（図のＰ１Ｐ２間の距離）である。したがって、電極の抵抗による電力損失をできるだけ小さくするため、突起構造の高さｈは電流の走る距離が小さくなるように、また、突起の数はガスとの接触面積が最大となるように設計する。
〔作用〕
　本発明の固体電解質燃料電池は、固体電解質板を凹凸状に加工し、表裏両面を突起構造とすることにより、酸素や燃料ガスと固体電解質との接触面積を３次元的にして増やすことができるので、体積当たりのパワー密度を大幅に向上させることが可能となる。
〔実施例〕
　第１図は端壁部を突起構造材のＰＳＺと同じ材料で一体として作製した実施例を示すものである。
　本実施例においては、突起構造の高さｈは２ｍｍとし、突起部分の厚みｔは０．２ｍｍ、端壁部の四隅は２ｍｍの厚みをもたせた。さらに突起構造の辺ａおよびｂを５０ｍｍとした。
　集電材としてはＬａ０．８Ｃａ０．２ＣｒＯ３の１ｍｍの厚みの板を用い、第２図に示すように突起構造を上下から挟んだ。
　第１図に示す突起構造は以下のように作製した。
　３ｍｏｌ％Ｙ２Ｏ３ドープのジルコニア粉末を材料とし、通常ドクターブレード用として調製されるスラリーを用い、ドクターブレード法により０．２ｍｍ厚みのスリップを作り、このスリップを突起状金型に押し当て成形した。これを通常焼成条件で焼成することにより作製した。
　第２図中、突起構造の両面にそれぞれ電極が塗布してある。また、集電材と突起構造の間は１０００℃で液化するガラスでシールした。この構造のセルを１０００℃まで昇温し、アノード側にＨ２をカソード側にＯ２を流し、各集電材によりリード端子を取り出して出力を測定したところ、１０Ｗの出力が得られた。これを体積密度に直すと１ＫＷ／ｌと極めて高密度である。
〔発明の効果〕
　以上のように本発明によれば、固体電解質燃料電池の構造が極めて優れた三次元構造であり、従来主流の円筒、平板など二次元的構造の燃料電池より体積パワー密度を大幅に向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の固体電解質の突起構造を示す図、第２図は本発明の固体電解質燃料電池単位セルの斜視図、第３図は電解質壁の電流路を説明するための図、第４図は従来の平板型燃料電池の構成を示す図である。
　１、２…突起構造固体電解質、３、４…端壁部、１１、１２…集電材。