(57)【要約】  燃料電池セルは、固体電解質層と、これを介して積層された空気極層および燃料極層と、空気極層および燃料極層にそれぞれ積層された空気極側導体層および燃料極側導体層とを有する。燃料電池セルにはまた、積層方向に直交する方向に延在して小燃料極ＳＡＮ１〜ＳＡＮ４に燃料極ガスを供給する燃料極ガス流路ＦＰｆ１〜ＦＰｆ４が形成される。積層方向から眺めたとき、燃料極ガス流路ＦＰｆ１〜ＦＰｆ４の各々は蛇行状に延在する。また、燃料極ガス流路ＦＰｆ１〜ＦＰｆ４の上流区間は燃料極ガス流路ＦＰｆ１〜ＦＰｆ４の下流区間よりも外側に配される。
2016129316.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気極層と、燃料極層と、前記空気極層に積層された空気極導体層と、前記燃料極層に積層された燃料極導体層と、前記空気極層および前記燃料極層の間に設けられた固体電解質層とを備え、
積層方向に直交する方向に延在して燃料極に燃料極ガスを供給する燃料極ガス流路が形成された固体酸化物形の燃料電池ユニットであって、
前記燃料極ガス流路の上流区間は前記積層方向から眺めて前記燃料極ガス流路の下流区間よりも外側に配される、燃料電池ユニット。
【請求項２】
前記燃料極ガス流路は互いに平行に延在する複数の微細流路と前記複数の微細流路の少なくとも２つを互いに結合する結合流路とを有する、請求項１記載の燃料電池ユニット。
【請求項３】
前記積層方向から眺めて前記燃料極ガス流路の吸気口と繋がる位置を前記積層方向に延びる吸気用燃料極ガスマニホールドと、
前記積層方向から眺めて前記燃料極ガス流路の排気口と繋がる位置を前記積層方向に延びる排気用燃料極ガスマニホールドと、
がさらに形成される、請求項１または２記載の燃料電池ユニット。
【請求項４】
前記燃料極層は前記積層方向から眺めて矩形をなし、
前記吸気用燃料極ガスマニホールドおよび前記吸気用燃料極ガスマニホールドは前記積層方向から眺めたとき前記矩形の一辺に沿って並ぶ、請求項３記載の燃料電池ユニット。
【請求項５】
前記積層方向に直交する方向に延在して空気極に空気極ガスを供給する空気極ガス流路がさらに形成され、
前記空気極ガス流路の上流区間は前記積層方向から眺めて前記空気極ガス流路の下流区間よりも内側に設けられる、請求項１ないし４のいずれかに記載の燃料電池ユニット。
【請求項６】
前記積層方向から眺めて前記空気極ガス流路の吸気口と繋がる位置を前記積層方向に延びる吸気用空気極ガスマニホールドと、
前記積層方向から眺めて前記空気極ガス流路の排気口と繋がる位置を前記積層方向に延びる排気用空気極ガスマニホールドと、
がさらに形成される、請求項１ないし５のいずれかに記載の燃料電池ユニット。
【請求項７】
セラミック製のセパレータをさらに備える、請求項１ないし６のいずれかに記載の燃料電池ユニット。
【請求項８】
ユニット本体は直方体をなす、請求項１ないし７のいずれかに記載の燃料電池ユニット。
【請求項９】
空気極層と、燃料極層と、前記空気極層に積層された空気極導体層と、前記燃料極層に積層された燃料極導体層と、前記空気極層および前記燃料極層の間に設けられた固体電解質層とを備え、
積層方向に直交する方向に延在して空気極に空気極ガスを供給する空気極ガス流路が形成された固体酸化物形の燃料電池ユニットであって、
前記空気極ガス流路の上流区間は前記積層方向から眺めて前記空気極ガス流路の下流区間よりも内側に設けられる、燃料電池ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、固体酸化物形の燃料電池ユニットに関し、特に、燃料極ガス流路を経て燃料極に供給された燃料極ガスと空気極ガス流路を経て空気極に供給された空気極ガスとに基づいて電力を発生する、燃料電池ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の燃料電池は、一般的に、電解質，空気極および燃料極からなる発電部と、空気極ガスおよび燃料極ガスを互いに分離して空気極および燃料極にそれぞれ供給するインターコネクタ（セパレータ）とによって構成される。セパレータの構造としては、多様なものが存在する。【０００３】
特許文献１では、薄円板からなる固体電解質基板の軸中心に燃料ガス通路用の中心貫通孔が設けられ、かつこれを中心として対称位置に酸化剤ガス通路用の複数の周囲貫通孔が設けられる。すなわち、ガス通路孔部は、軸中心にある１つの中心貫通孔と、その周囲に軸対称に配置された２つ以上の周囲貫通孔とによって構成される。燃料ガスは中心貫通孔から燃料ガス通路に供給され、酸化剤ガスは複数の周囲貫通孔から酸化剤ガス通路に供給される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２００３／０１２９０３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
燃料ガスの濃度は発電反応とともに低下するため、燃料ガス通路の下流での発電反応によって生じる熱量は、燃料ガス通路の上流での発電反応によって生じる熱量よりも小さくなる。また、燃料電池セルの中心部は端部ないし縁部に比べて放熱性に劣るため、中心部に熱が籠り易い。【０００６】
このような特性があるにも拘わらず、特許文献１のガス通路構造によれば、燃料ガス通路用の中心貫通孔と酸化剤ガス通路用の周期貫通孔とが、燃料電池セルの中心近くに近接して配置される。この結果、特許文献１のガス通路構造では、燃料電池セルの中心部と端部との温度差ひいては熱膨張差が増大し、これによって燃料電池セルにクラックが発生するおそれがある。【０００７】
それゆえに、この発明の主たる目的は、燃料電池セルにクラックが生じる懸念を軽減することができる、燃料電池ユニットを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明の燃料電池ユニットは、空気極層と、燃料極層と、空気極層に積層された空気極導体層と、燃料極層に積層された燃料極導体層と、空気極層および燃料極層の間に設けられた固体電解質層とを備え、積層方向に直交する方向に延在して燃料極に燃料極ガスを供給する燃料極ガス流路が形成された固体酸化物形の燃料電池ユニットであって、燃料極ガス流路の上流区間は積層方向から眺めて燃料極ガス流路の下流区間よりも外側に配される。【０００９】
好ましくは、燃料極ガス流路は互いに平行に延在する複数の微細流路と複数の微細流路の少なくとも２つを互いに結合する結合流路とを有する。【００１０】
好ましくは、積層方向から眺めて燃料極ガス流路の吸気口と繋がる位置を積層方向に延びる吸気用燃料極ガスマニホールドと、積層方向から眺めて燃料極ガス流路の排気口と繋がる位置を積層方向に延びる排気用燃料極ガスマニホールドと、がさらに形成される。【００１１】
さらに好ましくは、燃料極層は積層方向から眺めて矩形をなし、吸気用燃料極ガスマニホールドおよび吸気用燃料極ガスマニホールドは積層方向から眺めたとき矩形の一辺に沿って並ぶ。【００１２】
好ましくは、積層方向に直交する方向に延在して空気極に空気極ガスを供給する空気極ガス流路がさらに形成され、空気極ガス流路の上流区間は積層方向から眺めて空気極ガス流路の下流区間よりも内側に設けられる。【００１３】
好ましくは、積層方向から眺めて空気極ガス流路の吸気口と繋がる位置を積層方向に延びる吸気用空気極ガスマニホールドと、積層方向から眺めて空気極ガス流路の排気口と繋がる位置を積層方向に延びる排気用空気極ガスマニホールドと、がさらに形成される。【００１４】
好ましくは、セラミック製のセパレータがさらに備えられる。【００１５】
好ましくは、ユニット本体は直方体をなす。【００１６】
この発明に係る燃料電池ユニットは、空気極層と、燃料極層と、空気極層に積層された空気極導体層と、燃料極層に積層された燃料極導体層と、空気極層および燃料極層の間に設けられた固体電解質層とを備え、積層方向に直交する方向に延在して空気極に空気極ガスを供給する空気極ガス流路が形成された固体酸化物形の燃料電池ユニットであって、空気極ガス流路の上流区間は積層方向から眺めて空気極ガス流路の下流区間よりも内側に設けられる。
【発明の効果】
【００１７】
燃料極ガス流路の上流区間は積層方向から眺めて燃料極ガス流路の下流区間よりも外側に配される。こうすることで、発電反応によって生じる熱量は、燃料電池セルの内側よりもむしろ外側において増大する。これによって、燃料電池セルの中心部と外縁部との温度差に起因して燃料電池セルにクラックが発生する懸念を軽減することができる。【００１８】
この発明の上述の目的，その他の目的，特徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳細な説明から一層明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】この実施例の燃料電池ユニットの外観を示す斜視図である。
【図２】分解された燃料電池ユニットの一部を示す分解斜視図である。
【図３】分解された燃料電池ユニットの他の一部を示す分解斜視図である。
【図４】燃料電池セルの側面および下面を示す斜視図である。
【図５】燃料電池セルに設けられた空気極側導体層の上面を示す上面図である。
【図６】燃料極層の上面に配された燃料極ガス流路の一例を示す図解図である。
【図７】空気極層の上面に配された空気極ガス流路の一例を示す図解図である。
【図８】（Ａ）は他の実施例の燃料電池セルに形成された燃料極ガス流路の一例を示す図解図であり、（Ｂ）は他の実施例の燃料電池セルに形成された空気極ガス流路の一例を示す図解図である。
【図９】（Ａ）はその他の実施例の燃料電池セルに形成された燃料極ガス流路の一例を示す図解図であり、（Ｂ）はその他の実施例の燃料電池セルに形成された空気極ガス流路の一例を示す図解図である。
【図１０】（Ａ）はさらにその他の実施例の燃料電池セルに形成された燃料極ガス流路の一例を示す図解図であり、（Ｂ）はさらにその他の実施例の燃料電池セルに形成された空気極ガス流路の一例を示す図解図である。
【図１１】（Ａ）は他の実施例の燃料電池セルに形成された燃料極ガス流路の一例を示す図解図であり、（Ｂ）は他の実施例の燃料電池セルに形成された空気極ガス流路の一例を示す図解図である。
【図１２】（Ａ）はその他の実施例の燃料電池セルに形成された燃料極ガス流路の一例を示す図解図であり、（Ｂ）はその他の実施例の燃料電池セルに形成された空気極ガス流路の一例を示す図解図である。
【図１３】燃料極ガス流路または空気極ガス流路の一部を拡大した拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図１〜図５を参照して、この実施例の燃料電池ユニット１０は、固体酸化物形の燃料電池ユニットであり、直方体状の燃料電池スタック１２を含む。燃料電池スタック１２の上面には、燃料極ＡＮと電気的に接続されたビア導体ＶＨｆ，ＶＨｆ，…が露出する。また、燃料電池スタック１２の下面には、空気極ＣＴと電気的に接続されたビア導体ＶＨａ，ＶＨａ，…が露出する。燃料極ガスおよび空気極ガスに基づいて発生した電流は、燃料極ＡＮ側のビア導体ＶＨｆ，ＶＨｆ，…と空気極ＣＴ側のビア導体ＶＨａ，ＶＨａ，…とによって外部に取り出される。
【００２１】
なお、この実施例では、燃料電池スタック１２をなす直方体の幅方向，奥行き方向および高さ方向に、Ｘ軸，Ｙ軸およびＺ軸がそれぞれ割り当てられる。
【００２２】
特に図５を参照して、燃料電池スタック１２にはまた、吸気用の４つの燃料極ガスマニホールドＭＦｆｉｎ１〜ＭＦｆｉｎ４と、排気用の４つの燃料極ガスマニホールドＭＦｆｏｕｔ１〜ＭＦｆｏｕｔ４とが設けられ、さらには吸気用の４つの空気極ガスマニホールドＭＦａｉｎ１〜ＭＦａｉｎ４と、排気用の４つの空気極ガスマニホールドＭＦａｏｕｔ１〜ＭＦａｏｕｔ４とが設けられる。
【００２３】
燃料極ガスマニホールドＭＦｆｉｎ１〜ＭＦｆｉｎ４，ＭＦｆｏｕｔ１〜ＭＦｆｏｕｔ４，空気極ガスマニホールドＭＦａｉｎ１〜ＭＦａｉｎ４，ＭＦａｏｕｔ１〜ＭＦａｏｕｔ４はいずれも、Ｚ軸に沿って燃料電池スタック１２を貫通し、燃料電池スタック１２の上面および下面に開口する。
【００２４】
Ｚ軸方向から眺めると、燃料極ガスマニホールドＭＦｆｉｎ１〜ＭＦｆｉｎ４，ＭＦｆｏｕｔ１〜ＭＦｆｏｕｔ４，空気極ガスマニホールドＭＦａｉｎ１〜ＭＦａｉｎ４，ＭＦａｏｕｔ１〜ＭＦａｏｕｔ４は、燃料電池スタック１２の上面中央を原点として、ＭＦｆｏｕｔ４，ＭＦａｉｎ４，ＭＦｆｉｎ１，ＭＦａｏｕｔ１の順でＸ軸の正方向に並び、ＭＦｆｏｕｔ１，ＭＦａｉｎ１，ＭＦｆｉｎ２，ＭＦａｏｕｔ２の順でＹ軸の正方向に並び、ＭＦｆｏｕｔ２，ＭＦａｉｎ２，ＭＦｆｉｎ３，ＭＦａｏｕｔ３の順でＸ軸の負方向に並び、ＭＦｆｏｕｔ３，ＭＦａｉｎ３，ＭＦｆｉｎ４，ＭＦａｏｕｔ４の順でＹ軸の負方向に並ぶ。
【００２５】
つまり、Ｚ軸方向から眺めたとき、燃料極ガスマニホールドＭＦｆｉｎ１〜ＭＦｆｉｎ４，ＭＦｆｏｕｔ１〜ＭＦｆｏｕｔ４，空気極ガスマニホールドＭＦａｉｎ１〜ＭＦａｉｎ４，ＭＦａｏｕｔ１〜ＭＦａｏｕｔ４は、原点から放射状に広がる。
【００２６】
空気極ＣＴ側のビア導体ＶＨａ，ＶＨａ，…は、燃料極ガスマニホールドＭＦｆｉｎ１〜ＭＦｆｉｎ４，ＭＦｆｏｕｔ１〜ＭＦｆｏｕｔ４，空気極ガスマニホールドＭＦａｉｎ１〜ＭＦａｉｎ４，ＭＦａｏｕｔ１〜ＭＦａｏｕｔ４を基準に４分割される。同様に、燃料極ＡＮ側のビア導体ＶＨｆ，ＶＨｆ，…も、燃料極ガスマニホールドＭＦｆｉｎ１〜ＭＦｆｉｎ４，ＭＦｆｏｕｔ１〜ＭＦｆｏｕｔ４，空気極ガスマニホールドＭＦａｉｎ１〜ＭＦａｉｎ４，ＭＦａｏｕｔ１〜ＭＦａｏｕｔ４を基準に４分割される。
【００２７】
集電板１６ａは、各々の上面または下面が矩形をなす４つの小集電板１６１ａ〜１６４ａによって形成される。小集電板１６１ａ〜１６４ａの各々の上面または下面の面積は、燃料電池スタック１２の上面または下面の面積の１／４をやや下回る。同様に、集電板１６ｂは、各々の上面または下面が矩形をなす４つの小集電板１６１ｂ〜１６４ｂによって形成される。小集電板１６１ｂ〜１６４ｂの各々の上面または下面の面積も、燃料電池スタック１２の上面または下面の面積の１／４をやや下回る。
【００２８】
小集電板１６１ａは、その下面がビア導体ＶＨｆ，ＶＨｆ，…の一部と対向するように、燃料電池スタック１２の上面のＸ軸方向正側でかつＹ軸方向正側の位置に配される。小集電板１６２ａは、その下面がビア導体ＶＨｆ，ＶＨｆ，…の他の一部と対向するように、燃料電池スタック１２の上面のＸ軸方向負側でかつＹ軸方向正側の位置に配される。
【００２９】
小集電板１６３ａは、その下面がビア導体ＶＨｆ，ＶＨｆ，…のその他の一部と対向するように、燃料電池スタック１２の上面のＸ軸方向負側でかつＹ軸方向負側の位置に配される。小集電板１６４ａは、その下面がビア導体ＶＨｆ，ＶＨｆ，…のさらにその他の一部と対向するように、燃料電池スタック１２の上面のＸ軸方向正側でかつＹ軸方向負側の位置に配される。
【００３０】
小集電板１６１ｂは、その上面がビア導体ＶＨａ，ＶＨａ，…の一部と対向するように、燃料電池スタック１２の下面のＸ軸方向正側でかつＹ軸方向正側の位置に配される。小集電板１６２ｂは、その上面がビア導体ＶＨａ，ＶＨａ，…の他の一部と対向するように、燃料電池スタック１２の下面のＸ軸方向負側でかつＹ軸方向正側の位置に配される。
【００３１】
小集電板１６３ｂは、その上面がビア導体ＶＨａ，ＶＨａ，…のその他の一部と対向するように、燃料電池スタック１２の下面のＸ軸方向負側でかつＹ軸方向負側の位置に配される。小集電板１６４ｂは、その上面がビア導体ＶＨａ，ＶＨａ，…のさらにその他の一部と対向するように、燃料電池スタック１２の下面のＸ軸方向正側でかつＹ軸方向負側の位置に配される。
【００３２】
こうして配された小集電板１６１ａ〜１６４ａおよび１６１ｂ〜１６４ｂのいずれについても、上面または下面がなす矩形の各辺はＸ軸またはＹ軸に沿って延びる。小集電板１６１ａ〜１６４ａつまり集電板１６ａはビア導体ＶＨｆ，ＶＨｆ，…と電気的に接続され、小集電板１６１ｂ〜１６４ｂつまり集電板１６ｂはビア導体ＶＨａ，ＶＨａ，…と電気的に接続される。
【００３３】
なお、集電板１６ａとしては、その上面または下面の中央に十字形状の貫通穴を設けたものとしてもよい。同様に、集電板１６ｂとしても、その上面または下面の中央に十字形状の貫通穴を設けたものとしてもよい。この場合、集電板１６ａおよび１６ｂの各々は単一の板状体をなす。
【００３４】
固定板１４ａの上面または下面は燃料電池スタック１２の上面の面積と一致する面積を有し、固定板１４ｂの上面または下面は燃料電池スタック１２の下面の面積と一致する面積を有する。固定板１４ａは、その下面の一部が集電板１６ａの上面と対向するように集電板１６ａの上面に配される。固定板１４ｂは、その上面の一部が集電板１６ｂの下面と対向するように集電板１６ｂの下面に配される。
【００３５】
また、固定板１４ｂについては、燃料極ガスマニホールドＭＦｆｉｎ１〜ＭＦｆｉｎ４，ＭＦｆｏｕｔ１〜ＭＦｆｏｕｔ４，空気極ガスマニホールドＭＦａｉｎ１〜ＭＦａｉｎ４，ＭＦａｏｕｔ１〜ＭＦａｏｕｔ４をなす１６個の貫通孔が形成される。集電板１６ａおよび１６ｂは、こうして配された固定板１４ａおよび１４ｂによって固定される。
【００３６】
スペーサ１８ａは、燃料電池スタック１２の上面から固定板１４ａの下面までの距離を集電板１６ａの厚みと同等の距離に調整するべく、集電板１６ａが欠落する位置で、燃料電池スタック１２と固定板１４ａとの間に配される。スペーサ１８ｂは、燃料電池スタック１２の下面から固定板１４ｂの上面までの距離を集電板１６ｂの厚みと同等の距離に調整するべく、集電板１６ｂが欠落する位置で、燃料電池スタック１２と固定板１４ｂとの間に配される。
【００３７】
また、集電板１６ａおよび１６ｂの各々が上述のように配されることから、スペーサ１８ａおよび１８ｂの各々の上面または下面は十字をなす。また、スペーサ１８ｂについては、燃料極ガスマニホールドＭＦｆｉｎ１〜ＭＦｆｉｎ４，ＭＦｆｏｕｔ１〜ＭＦｆｏｕｔ４，空気極ガスマニホールドＭＦａｉｎ１〜ＭＦａｉｎ４，ＭＦａｏｕｔ１〜ＭＦａｏｕｔ４をなす１６個の貫通孔が形成される。
【００３８】
燃料電池スタック１２は、各々が直方体状に形成されてＺ軸方向に積層された２つの燃料電池セル２０ａおよび２０ｂを含む。なお、燃料電池セル２０ａおよび２０ｂは同じ構造を有するため、共通の部材に共通の参照符号を付すことで、燃料電池セル２０ｂの構造に関する説明は省略する。
【００３９】
燃料電池セル２０ａは、空気極側導体層１２１，空気極層１２２，固体電解質層１２３，燃料極層１２４および燃料極側導体層１２５がこの順でＺ軸方向の正側に積層されてなる。空気極側導体層１２１は、セパレータＳＰ１を基材としてビア導体ＶＨａ，ＶＨａ，…が埋め込まれた層であり、空気極層１２２は、セパレータＳＰ２を基材として空気極ＣＴが埋め込まれた層であり、固体電解質層１２３は、電解質ＥＬを基材とする層である。また、燃料極層１２４は、セパレータＳＰ４を基材として燃料極ＡＮが埋め込まれた層であり、燃料極側導体層１２５は、セパレータＳＰ５を基材としてビア導体ＶＨｆ，ＶＨｆ，…が埋め込まれた層である。
【００４０】
燃料電池セル２０ａおよび２０ｂの間には、金属板２２が配される。金属板２２もまた、各々の上面または下面が矩形をなす４つの小金属板２２１〜２２４によって形成される。小金属板２２１〜２２４の各々の上面または下面の面積は、燃料電池セル２０ａまたは２０ｂの上面または下面の面積の１／４をやや下回る。
【００４１】
小金属板２２１は、その上面がビア導体ＶＨａ，ＶＨａ，…の一部と対向しかつその下面がビア導体ＶＨｆ，ＶＨｆ，…の一部と対向するように、燃料電池セル２０ａおよび２０ｂの間のＸ軸方向正側でかつＹ軸方向正側の位置に配される。小金属板２２２は、その上面がビア導体ＶＨａ，ＶＨａ，…の他の一部と対向しかつその下面がビア導体ＶＨｆ，ＶＨｆ，…の他の一部と対向するように、燃料電池セル２０ａおよび２０ｂの間のＸ軸方向負側でかつＹ軸方向正側の位置に配される。
【００４２】
小金属板２２３は、その上面がビア導体ＶＨａ，ＶＨａ，…のその他の一部と対向しかつその下面がビア導体ＶＨｆ，ＶＨｆ，…のその他の一部と対向するように、燃料電池セル２０ａおよび２０ｂの間のＸ軸方向負側でかつＹ軸方向負側の位置に配される。小金属板２２４は、その上面がビア導体ＶＨａ，ＶＨａ，…のさらにその他の一部と対向しかつその下面がビア導体ＶＨｆ，ＶＨｆ，…のさらにその他の一部と対向するように、燃料電池セル２０ａおよび２０ｂの間のＸ軸方向正側でかつＹ軸方向負側の位置に配される。
【００４３】
こうして配された小金属板２２１〜２２３のいずれについても、上面または下面がなす矩形の各辺はＸ軸またはＹ軸に沿って延びる。燃料電池セル２０ａに設けられたビア導体ＶＨａ，ＶＨａ，…は、このような金属板２２を介して、燃料電池セル２０ｂに設けられたビア導体ＶＨｆ，ＶＨｆ，…と電気的に接続される。
【００４４】
スペーサ２４は、燃料電池セル２０ａの下面から燃料電池セル２０ｂの上面までの距離を金属板２２の厚みと同等の距離に調整するべく、金属板２２が欠落する位置で燃料電池セル２０ａおよび２０ｂの間に配される。このとき、スペーサ２４の上面は燃料電池セル２０ａの下面と対向し、スペーサ２４の下面は燃料電池セル２０ｂの上面と対向する。
【００４５】
また、金属板２２が上述のように配されることから、スペーサ２４の上面または下面は十字をなす。スペーサ２４にはさらに、燃料極ガスマニホールドＭＦｆｉｎ１〜ＭＦｆｉｎ４，ＭＦｆｏｕｔ１〜ＭＦｆｏｕｔ４，空気極ガスマニホールドＭＦａｉｎ１〜ＭＦａｉｎ４，ＭＦａｏｕｔ１〜ＭＦａｏｕｔ４をなす１６個の貫通孔が形成される。
【００４６】
図６を参照して、燃料極層１２４に設けられた燃料極ＡＮは、セパレータＳＰ４の厚みと一致する厚みを有し、かつ各々の上面または下面の輪郭が矩形を描く４つの小燃料極ＳＡＮ１〜ＳＡＮ４によって形成される。
【００４７】
小燃料極ＳＡＮ１はＺ軸方向から眺めて小金属板２２１ａと重なる位置に配され、小燃料極ＳＡＮ２はＺ軸方向から眺めて小金属板２２２ａと重なる位置に配される。また、小燃料極ＳＡＮ３はＺ軸方向から眺めて小金属板２２３ａと重なる位置に配され、小燃料極ＳＡＮ４はＺ軸方向から眺めて小金属板２２４ａと重なる位置に配される。
【００４８】
こうして配された小燃料極ＳＡＮ１〜ＳＡＮ４のいずれについても、上面または下面がなす矩形の各辺はＸ軸またはＹ軸に沿って延びる。小燃料極ＳＡＮ１の上面はビア導体ＶＨｆ，ＶＨｆ，…の一部と対向し、小燃料極ＳＡＮ２の上面はビア導体ＶＨｆ，ＶＨｆ，…の他の一部と対向し、小燃料極ＳＡＮ３の上面はビア導体ＶＨｆ，ＶＨｆ，…のその他の一部と対向し、小燃料極ＳＡＮ４の上面はビア導体ＶＨｆ，ＶＨｆ，…のさらにその他の一部と対向する。
【００４９】
セパレータＳＰ４は、このような小燃料極ＳＡＮ１〜ＳＡＮ４が欠落する位置に配される。また、セパレータＳＰ４には、燃料極ガスマニホールドＭＦｆｉｎ１〜ＭＦｆｉｎ４，ＭＦｆｏｕｔ１〜ＭＦｆｏｕｔ４，空気極ガスマニホールドＭＦａｉｎ１〜ＭＦａｉｎ４，ＭＦａｏｕｔ１〜ＭＦａｏｕｔ４をなす１６個の貫通孔が形成される。
【００５０】
燃料極層１２４にはまた、燃料極ガス流路ＦＰｆ１〜ＦＰｆ４が形成される。燃料極ガス流路ＦＰｆ１はセパレータＳＰ４の一部と小燃料極ＳＡＮ１とを加工して形成され、燃料極ガス流路ＦＰｆ２はセパレータＳＰ４の他の一部と小燃料極ＳＡＮ２とを加工して形成される。燃料極ガス流路ＦＰｆ３はセパレータＳＰ４のその他の一部と小燃料極ＳＡＮ３とを加工して形成され、燃料極ガス流路ＦＰｆ４はセパレータＳＰ４のさらにその他の一部と小燃料極ＳＡＮ４とを加工して形成される。
【００５１】
なお、燃料極ガス流路ＦＰｆ１〜ＦＰｆ４の加工形成は、焼成前のカーボンおよびグリーンシートの段階で行われる。
【００５２】
燃料極ガス流路ＦＰｆ１〜ＦＰｆ４はいずれも、Ｚ軸方向から眺めて蛇行状に延在する。また、燃料極ガス流路ＦＰｆ１の吸気口および排気口は燃料極ガスマニホールドＭＦｆｉｎ１およびＭＦｆｏｕｔ１にそれぞれ接続され、燃料極ガス流路ＦＰｆ２の吸気口および排気口は燃料極ガスマニホールドＭＦｆｉｎ２およびＭＦｆｏｕｔ２にそれぞれ接続され、燃料極ガス流路ＦＰｆ３の吸気口および排気口は燃料極ガスマニホールドＭＦｆｉｎ３およびＭＦｆｏｕｔ３にそれぞれ接続され、燃料極ガス流路ＦＰｆ４の吸気口および排気口は燃料極ガスマニホールドＭＦｆｉｎ４およびＭＦｆｏｕｔ４にそれぞれ接続される。
【００５３】
したがって、燃料極ガス流路ＦＰｆ１の吸気口および排気口がＸ軸またはＹ軸に平行に並ぶことはなく、燃料極ガス流路ＦＰｆ２の吸気口および排気口がＸ軸またはＹ軸に平行に並ぶこともない。同様に、燃料極ガス流路ＦＰｆ３の吸気口および排気口がＸ軸またはＹ軸に平行に並ぶことはなく、燃料極ガス流路ＦＰｆ４の吸気口および排気口がＸ軸またはＹ軸に平行に並ぶこともない。
【００５４】
また、Ｚ軸方向から眺めたとき、燃料極ガス流路ＦＰｆ１の上流区間は燃料極ガス流路ＦＰｆ１の下流区間よりも外側に配され、燃料極ガス流路ＦＰｆ２の上流区間は燃料極ガス流路ＦＰｆ２の下流区間よりも外側に配され、燃料極ガス流路ＦＰｆ３の上流区間は燃料極ガス流路ＦＰｆ３の下流区間よりも外側に配され、燃料極ガス流路ＦＰｆ４の上流区間は燃料極ガス流路ＦＰｆ４の下流区間よりも外側に配される。
【００５５】
換言すれば、燃料極層１２４の上面の中央を基点としたとき、燃料極ガス流路ＦＰｆ１の吸気口の位置は燃料極ガス流路ＦＰｆ１の排気口の位置よりも遠く、燃料極ガス流路ＦＰｆ２の吸気口の位置は燃料極ガス流路ＦＰｆ２の排気口の位置よりも遠く、燃料極ガス流路ＦＰｆ３の吸気口の位置は燃料極ガス流路ＦＰｆ３の排気口の位置よりも遠く、燃料極ガス流路ＦＰｆ４の吸気口の位置は燃料極ガス流路ＦＰｆ４の排気口の位置よりも遠い。
【００５６】
図７を参照して、空気極層１２２に設けられた空気極ＣＴは、セパレータＳＰ２の厚みと一致する厚みを有し、かつ各々の上面または下面の輪郭が矩形を描く４つの小空気極ＳＣＴ１〜ＳＣＴ４によって形成される。
【００５７】
小空気極ＳＣＴ１はＺ軸方向から眺めて小金属板２２１ａと重なる位置に配され、小空気極ＳＣＴ２はＺ軸方向から眺めて小金属板２２２ａと重なる位置に配される。また、小空気極ＳＣＴ３はＺ軸方向から眺めて小金属板２２３ａと重なる位置に配され、小空気極ＳＣＴ４はＺ軸方向から眺めて小金属板２２４ａと重なる位置に配される。
【００５８】
こうして配された小空気極ＳＣＴ１〜ＳＣＴ４のいずれについても、上面または下面がなす矩形の各辺はＸ軸またはＹ軸に沿って延びる。小空気極ＳＣＴ１の下面はビア導体ＶＨａ，ＶＨａ，…の一部と対向し、小空気極ＳＣＴ２の下面はビア導体ＶＨａ，ＶＨａ，…の他の一部と対向し、小空気極ＳＣＴ３の下面はビア導体ＶＨａ，ＶＨａ，…のその他の一部と対向し、小空気極ＳＣＴ４の下面はビア導体ＶＨａ，ＶＨａ，…のさらにその他の一部と対向する。
【００５９】
セパレータＳＰ２は、このような小空気極ＳＣＴ１〜ＳＣＴ４が欠落する位置に配される。また、セパレータＳＰ２には、燃料極ガスマニホールドＭＦｆｉｎ１〜ＭＦｆｉｎ４，ＭＦｆｏｕｔ１〜ＭＦｆｏｕｔ４，空気極ガスマニホールドＭＦａｉｎ１〜ＭＦａｉｎ４，ＭＦａｏｕｔ１〜ＭＦａｏｕｔ４をなす１６個の貫通孔が形成される。
【００６０】
空気極層１２２にはまた、空気極ガス流路ＦＰａ１〜ＦＰａ４が形成される。空気極ガス流路ＦＰａ１はセパレータＳＰ２の一部と小空気極ＳＣＴ１とを切削して形成され、空気極ガス流路ＦＰａ２はセパレータＳＰ２の他の一部と小空気極ＳＣＴ２とを切削して形成される。空気極ガス流路ＦＰａ３はセパレータＳＰ２のその他の一部と小空気極ＳＣＴ３とを切削して形成され、空気極ガス流路ＦＰａ４はセパレータＳＰ２のさらにその他の一部と小空気極ＳＣＴ４とを切削して形成される。
【００６１】
なお、空気極ガス流路ＦＰａ１〜ＦＰａ４の加工形成は、焼成前のカーボンおよびグリーンシートの段階で行われる。
【００６２】
空気極ガス流路ＦＰａ１〜ＦＰａ４はいずれも、Ｚ軸方向から眺めて蛇行状に延在する。また、空気極ガス流路ＦＰａ１の吸気口および排気口は空気極ガスマニホールドＭＦａｉｎ１およびＭＦａｏｕｔ１にそれぞれ接続され、空気極ガス流路ＦＰａ２の吸気口および排気口は空気極ガスマニホールドＭＦａｉｎ２およびＭＦａｏｕｔ２にそれぞれ接続され、空気極ガス流路ＦＰａ３の吸気口および排気口は空気極ガスマニホールドＭＦａｉｎ３およびＭＦａｏｕｔ３にそれぞれ接続され、空気極ガス流路ＦＰａ４の吸気口および排気口は空気極ガスマニホールドＭＦａｉｎ４およびＭＦａｏｕｔ４にそれぞれ接続される。
【００６３】
したがって、空気極ガス流路ＦＰａ１の吸気口および排気口がＸ軸またはＹ軸に平行に並ぶことはなく、空気極ガス流路ＦＰａ２の吸気口および排気口がＸ軸またはＹ軸に平行に並ぶことはない。同様に、空気極ガス流路ＦＰａ３の吸気口および排気口がＸ軸またはＹ軸に平行に並ぶことはなく、空気極ガス流路ＦＰａ４の吸気口および排気口がＸ軸またはＹ軸に平行に並ぶことはない。
【００６４】
また、Ｚ軸方向から眺めたとき、空気極ガス流路ＦＰａ１の上流区間は空気極ガス流路ＦＰａ１の下流区間よりも外側に配され、空気極ガス流路ＦＰａ２の上流区間は空気極ガス流路ＦＰａ２の下流区間よりも外側に配され、空気極ガス流路ＦＰａ３の上流区間は空気極ガス流路ＦＰａ３の下流区間よりも外側に配され、空気極ガス流路ＦＰａ４の上流区間は空気極ガス流路ＦＰａ４の下流区間よりも外側に配される。
【００６５】
換言すれば、空気極層１２２の上面の中央を基点としたとき、空気極ガス流路ＦＰａ１の吸気口の位置は空気極ガス流路ＦＰａ１の排気口の位置よりも遠く、空気極ガス流路ＦＰａ２の吸気口の位置は空気極ガス流路ＦＰａ２の排気口の位置よりも遠く、空気極ガス流路ＦＰａ３の吸気口の位置は空気極ガス流路ＦＰａ３の排気口の位置よりも遠く、空気極ガス流路ＦＰａ４の吸気口の位置は空気極ガス流路ＦＰａ４の排気口の位置よりも遠い。
【００６６】
燃料極ガスは、燃料極ガスマニホールドＭＦｆｉｎ１〜ＭＦｆｉｎ４をＺ軸方向の負側から正側に伝搬された後、燃料極ガス流路ＦＰｆ１〜ＦＰｆ４つまりは小燃料極ＳＡＮ１〜ＳＡＮ４に供給される。同様に、空気極ガスは、空気極ガスマニホールドＭＦａｉｎ１〜ＭＦａｉｎ４をＺ軸方向の負側から正側に伝搬された後、空気極ガス流路ＦＰａ１〜ＦＰａ４つまりは小空気極ＳＣＴ１〜ＳＣＴ４に供給される。
【００６７】
燃料極ガスおよび空気極ガスには化学式１および２に従う発電反応が生じ、この結果、プラス電圧およびマイナス電圧が電解質ＥＬの両面に現れる。
［化１］
１／２Ｏ２＋２ｅ−→Ｏ２−
［化２］
Ｈ２＋Ｏ２−→Ｈ２Ｏ＋２ｅ−
【００６８】
燃料極ガスおよび空気極ガスの一部は、発電反応を起こすことなく、燃料電池スタック１２の外部に排出される。燃料極ガスは、燃料極ガスマニホールドＭＦｆｏｕｔ１〜ＭＦｆｏｕｔ４をＺ軸方向の負側から正側に伝搬されて、外部に排出される。同様に、空気極ガスは、空気極ガスマニホールドＭＦａｏｕｔ１〜ＭＦａｏｕｔ４をＺ軸方向の負側から正側に伝搬されて、外部に排出される。こうして排出された燃料極ガスおよび空気極ガスは互いに反応して熱を発生し、これによって熱自立が図られる。
【００６９】
なお、上述したように、燃料極ガスマニホールドＭＦｆｉｎ１〜ＭＦｆｉｎ４，ＭＦｆｏｕｔ１〜ＭＦｆｏｕｔ４，空気極ガスマニホールドＭＦａｉｎ１〜ＭＦａｉｎ４，ＭＦａｏｕｔ１〜ＭＦａｏｕｔ４は、Ｚ軸に沿って燃料電池スタック１２を貫通する。したがって、隣り合う層ないし板の間には、燃料極ガスまたは空気極ガスの漏洩を防止するためのガスシール（図示せず）が設けられる。
【００７０】
また、燃料電池セル２０ａおよび２０ｂの各々をなすセパレータＳＰ１〜ＳＰ５は、セラミック（たとえば、添加量３モル％のイットリア（Ｙ２Ｏ３）で安定化されたジルコニア（ＺｒＯ２）（イットリア安定化ジルコニア：ＹＳＺ）、添加量１２モル％のセリア（ＣｅＯ２）で安定化されたジルコニア（ＺｒＯ２）（セリア安定化ジルコニア：ＣｅＳＺ）、添加量１０モル％のスカンジア（Ｓｃ２Ｏ３）と添加量１モル％のセリア（ＣｅＯ２）で安定化されたジルコニア（ＺｒＯ２）（スカンジアセリア安定化ジルコニア：ＳｃＣｅＳＺ）、添加量１１モル％のスカンジア（Ｓｃ２Ｏ３）で安定化されたジルコニア（ＺｒＯ２）（スカンジア安定化ジルコニア：ＳｃＳＺ））を材料とする。
【００７１】
固定板１４ａ〜１４ｂおよびスペーサ１８ａ〜１８ｂも、同様のセラミックを材料とする。したがって、熱膨張係数は、セパレータＳＰ１〜ＳＰ５，固定板１４ａ〜１４ｂおよびスペーサ１８ａ〜１８ｂの間で互いに一致する。また、集電板１６ａ〜１６ｂおよび金属板２２は、フェライト系ステンレスを材料とする。
【００７２】
以上の説明から分かるように、燃料電池セル２０ａおよび２０ｂの各々は、固体電解質層１２３と、固体電解質層を介して積層された空気極層１２２および燃料極層１２４と、空気極層１２２および燃料極層１２４にそれぞれ積層された空気極側導体層１２１および燃料極側導体層１２５とを有する。燃料電池セル２０ａおよび２０ｂの各々にはまた、Ｚ軸に直交する方向に延在して小空気極ＳＣＴ１〜ＳＣＴ４に空気極ガスを供給する空気極ガス流路ＦＰａ１〜ＦＰａ４と、Ｚ軸に直交する方向に延在して小燃料極ＳＡＮ１〜ＳＡＮ４に燃料極ガスを供給する燃料極ガス流路ＦＰｆ１〜ＦＰｆ４とが形成される。
【００７３】
ここで、Ｚ軸方向から眺めたとき、燃料極ガス流路ＦＰｆ１〜ＦＰｆ４の各々は蛇行状に延在する。また、燃料極ガス流路ＦＰｆ１の上流区間は燃料極ガス流路ＦＰｆ１の下流区間よりも外側に配され、燃料極ガス流路ＦＰｆ２の上流区間は燃料極ガス流路ＦＰｆ２の下流区間よりも外側に配され、燃料極ガス流路ＦＰｆ３の上流区間は燃料極ガス流路ＦＰｆ３の下流区間よりも外側に配され、燃料極ガス流路ＦＰｆ４の上流区間は燃料極ガス流路ＦＰｆ４の下流区間よりも外側に配される。
【００７４】
燃料極ガス流路ＦＰｆ１〜ＦＰｆ４の各々の下流での発電反応によって生じる熱量は、燃料極ガス流路ＦＰｆ１〜ＦＰｆ４の各々の上流での発電反応によって生じる熱量よりも小さくなる。また、燃料電池セル２０ａおよび２０ｂのいずれについても、放熱性は端部ないし縁部よりも中心部において劣り、中心部に熱が籠り易い。
【００７５】
これを踏まえて、燃料極ガス流路ＦＰｆ１〜ＦＰｆ４はＺ軸方向から眺めて蛇行状に延在し、燃料極ガス流路ＦＰｆ１〜ＦＰｆ４の上流区間は軸方向から眺めて燃料極ガス流路ＦＰｆ１〜ＦＰｆ４の下流区間よりも外側に配される。こうすることで、発電反応によって生じる熱量は、燃料電池セル２０ａまたは２０ｂの内側よりもむしろ外側において増大する。これによって、燃料電池セル２０ａまたは２０ｂの中心部と外縁部との温度差ひいては熱膨張度合いの差に起因して燃料電池セル２０ａまたは２０ｂにクラックが発生する懸念を軽減することができる。
【００７６】
この実施例ではまた、燃料電池セル２０ａまたは２０ｂを積層方法から眺めたとき、空気極ガス流路ＦＰａ１〜ＦＰａ４の各々は蛇行状に延在する。また、空気極ガス流路ＦＰａ１の上流区間は空気極ガス流路ＦＰａ１の下流区間よりも内側に配され、空気極ガス流路ＦＰａ２の上流区間は空気極ガス流路ＦＰａ２の下流区間よりも内側に配され、空気極ガス流路ＦＰａ３の上流区間は空気極ガス流路ＦＰａ３の下流区間よりも内側に配され、空気極ガス流路ＦＰａ４の上流区間は空気極ガス流路ＦＰａ４の下流区間よりも内側に配される。
【００７７】
空気極ガスの供給量は、燃料極ガスの供給量よりも多い。また、空気極ガスは、燃料電池セル２０ａまたは２０ｂの温度よりも低い温度で燃料電池セル２０ａまたは２０ｂの内部に供給される。したがって、空気極ガスは、冷却ガスとして機能する。
【００７８】
これを踏まえて、空気極ガス流路ＦＰａ１〜ＦＰａ４はＺ軸方向から眺めて蛇行状に延在し、空気極ガス流路ＦＰａ１〜ＦＰａ４の上流区間は軸方向から眺めて空気極ガス流路ＦＰａ１〜ＦＰａ４の下流区間よりも内側に配される。こうすることで、燃料電池セル２０ａまたは２０ｂの中心部が冷却され、ひいては面内温度差ないし熱膨張度合いの差が抑制される。これによって、燃料電池セル２０ａまたは２０ｂにクラックが発生する懸念を軽減することができる。
【００７９】
また、セパレータＳＰ１〜ＳＰ５，固定板１４ａ〜１４ｂおよびスペーサ１８ａ〜１８ｂの材料はセラミックであるため、ＬＳＣＦを材料とする空気極ＣＴの被毒源となるＣｒを含まず、空気極ＣＴの劣化の進行を抑えることができる。さらに、燃料電池セル２０ａまたは２０ｂは直方体状に形成されるため、シートでの工法や打ち抜き工法において材料収率が向上し、コストダウンを図ることができる。
【００８０】
また、Ｚ軸方向から眺めたとき、燃料極ガスマニホールドＭＦｆｉｎ１〜ＭＦｆｉｎ４，ＭＦｆｏｕｔ１〜ＭＦｆｏｕｔ４，空気極ガスマニホールドＭＦａｉｎ１〜ＭＦａｉｎ４，ＭＦａｏｕｔ１〜ＭＦａｏｕｔ４はＸ軸およびＹ軸に沿って放射状に設けられる。これによって、ガスシールの面積が低減されるとともに、熱膨張に起因する応力を逃げやすくなり、ガスシールが破損する懸念を軽減することができる。
【００８１】
さらに、ガスシールの面積が小さいことから、燃料電池セル２０ａまたは２０ｂにおける有効電極面積が大きくなり、燃料電池セル２０ａまたは２０ｂの材料使用量の低減によるコストダウンやコンパクト化にも有効である。
【００８２】
また、この実施例では、燃料電池セル２０ａおよび２０ｂは、その上面または下面が正方形をなすように形成される。しかし、上面または下面が長方形，正円形または楕円形をなすように燃料電池セル２０ａおよび２０ｂを形成するようにしてもよい。
【００８３】
さらに、この実施例では、図６および図７に示すように、燃料極ガスマニホールドＭＦｆｉｎ１〜ＭＦｆｉｎ４，ＭＦｆｏｕｔ１〜ＭＦｆｏｕｔ４，空気極ガスマニホールドＭＦａｉｎ１〜ＭＦａｉｎ４，ＭＦａｏｕｔ１〜ＭＦａｏｕｔ４をなす１６個の貫通孔を燃料極層１２４および空気極層１２２の各々に形成し、蛇行状に延びる燃料極ガス流路ＦＰｆ１〜ＦＰｆ４を燃料極層１２４に形成する一方、蛇行状に延びる空気極ガス流路ＦＰａ１〜ＦＰａ４を空気極層１２２に形成するようにしている。
【００８４】
しかし、燃料極層１２４および空気極層１２２は、図８（Ａ）および図８（Ｂ），図９（Ａ）および図９（Ｂ），図１０（Ａ）および図１０（Ｂ），図１１（Ａ）および図１１（Ｂ）または図１２（Ａ）および図１２（Ｂ）に示すように形成してもよい。
【００８５】
いずれの場合でも、燃料極ガスマニホールドＭＦｆｉｎ１〜ＭＦｆｉｎ４，ＭＦｆｏｕｔ１〜ＭＦｆｏｕｔ４，空気極ガスマニホールドＭＦａｉｎ１〜ＭＦａｉｎ４，ＭＦａｏｕｔ１〜ＭＦａｏｕｔ４に代えて、燃料極ガスマニホールドＭＦｆｉｎ１４，ＭＦｆｉｎ２４，空気極ガスマニホールドＭＦａｉｎ１２，ＭＦａｉｎ３４が燃料電池スタック１２に形成される。
【００８６】
その上で、図８（Ａ）および図８（Ｂ）では、燃料極ガス流路ＦＰｆ１１１〜ＦＰｆ１４１が燃料極ガス流路ＦＰｆ１〜ＦＰｆ４に代えて燃料極層１２４に形成され、空気極ガス流路ＦＰａ１１１〜ＦＰａ１４１が空気極ガス流路ＦＰａ１〜ＦＰａ４に代えて空気極層１２２に形成される。また、図９（Ａ）および図９（Ｂ）では、燃料極ガス流路ＦＰｆ１１２〜ＦＰｆ１４２が燃料極ガス流路ＦＰｆ１〜ＦＰｆ４に代えて燃料極層１２４に形成され、空気極ガス流路ＦＰａ１１２〜ＦＰａ１４２が空気極ガス流路ＦＰａ１〜ＦＰａ４に代えて空気極層１２２に形成される。
【００８７】
さらに、図１０（Ａ）および図１０（Ｂ）では、燃料極ガス流路ＦＰｆ１１３〜ＦＰｆ１４３が燃料極ガス流路ＦＰｆ１〜ＦＰｆ４に代えて燃料極層１２４に形成され、空気極ガス流路ＦＰａ１１３〜ＦＰａ１４３が空気極ガス流路ＦＰａ１〜ＦＰａ４に代えて空気極層１２２に形成される。また、図１１（Ａ）および図１１（Ｂ）では、燃料極ガス流路ＦＰｆ１１４〜ＦＰｆ１４４が燃料極ガス流路ＦＰｆ１〜ＦＰｆ４に代えて燃料極層１２４に形成され、空気極ガス流路ＦＰａ１１４〜ＦＰａ１４４が空気極ガス流路ＦＰａ１〜ＦＰａ４に代えて空気極層１２２に形成される。
【００８８】
さらに、図１２（Ａ）および図１２（Ｂ）では、燃料極ガス流路ＦＰｆ１１５〜ＦＰｆ１４５が燃料極ガス流路ＦＰｆ１〜ＦＰｆ４に代えて燃料極層１２４に形成され、空気極ガス流路ＦＰａ１１５〜ＦＰａ１４５が空気極ガス流路ＦＰａ１〜ＦＰａ４に代えて空気極層１２２に形成される。
【００８９】
この場合、燃料極ガスの一部は、燃料極ガスマニホールドＭＦｆｉｎ１４から吸気され、燃料極ガス流路ＦＰｆ１１１およびＦＰｆ１４１，ＦＰｆ１１２およびＦＰｆ１４２，ＦＰｆ１１３およびＦＰｆ１４３，ＦＰｆ１１４およびＦＰｆ１４４，或いはＦＰｆ１１５およびＦＰｆ１４５を経た後に、燃料極ガスマニホールドＭＦｆｏｕｔ１４から排気される。
【００９０】
また、燃料極ガスの他の一部は、燃料極ガスマニホールドＭＦｆｉｎ２３から吸気され、燃料極ガス流路ＦＰｆ１２１およびＦＰｆ１３１，ＦＰｆ１２２およびＦＰｆ１３２，ＦＰｆ１２３およびＦＰｆ１３３，ＦＰｆ１２４およびＦＰｆ１３４，或いはＦＰｆ１２５およびＦＰｆ１３５を経た後に、燃料極ガスマニホールドＭＦｆｏｕｔ２３から排気される。
【００９１】
空気極ガスの一部は、空気極ガスマニホールドＭＦａｉｎ１２から吸気され、空気極ガス流路ＦＰａ１１１およびＦＰａ１２１，ＦＰａ１１２およびＦＰａ１２２，ＦＰａ１１３およびＦＰａ１２３，ＦＰａ１１４およびＦＰａ１２４，或いはＦＰａ１１５およびＦＰａ１２５を経た後に、空気極ガスマニホールドＭＦａｏｕｔ１２から排気される。
【００９２】
また、空気極ガスの他の一部は、空気極ガスマニホールドＭＦａｉｎ３４から吸気され、空気極ガス流路ＦＰａ１３１およびＦＰａ１４１，ＦＰａ１３２およびＦＰａ１４２，ＦＰａ１３３およびＦＰａ１４３，ＦＰａ１３４およびＦＰａ１４４，或いはＦＰａ１３５およびＦＰａ１４５を経た後に、空気極ガスマニホールドＭＦａｏｕｔ３４から排気される。
【００９３】
図８（Ａ）〜図８（Ｂ）によれば、燃料極ガス流路ＦＰｆ１１１〜ＦＰｆ１４１および空気極ガス流路ＦＰａ１１１〜ＦＰａ１４１の各々は、Ｚ軸方向から眺めて各々が略Ｕ字をなす複数の微細流路によって形成される。
【００９４】
図９（Ａ）〜図９（Ｂ）によれば、燃料極ガス流路ＦＰｆ１１２〜ＦＰｆ１４２および空気極ガス流路ＦＰａ１１２〜ＦＰａ１４２の各々は、Ｚ軸方向から眺めて各々が略Ｗ字をなして蛇行状に延在する複数の微細流路によって形成される。
【００９５】
つまり、各々の微細流路は、図８（Ａ）〜図８（Ｂ）に示す流路構造において１回折り返され、図９（Ａ）〜図９（Ｂ）に示す流路構造において３回折り返される。ただし、折り返し回数は、奇数回である限り５回以上であってもよい。また、微細流路の本数も、折り返し回数の増大に応じて少なくするなどのように、任意に設定することができる。
【００９６】
図１０（Ａ）〜図１０（Ｂ）によれば、燃料極ガス流路ＦＰｆ１１３〜ＦＰｆ１４３および空気極ガス流路ＦＰａ１１３〜ＦＰａ１４３の各々は、Ｚ軸方向から眺めて各々が略Ｕ字をなす複数の微細流路を略Ｕ字の屈曲部の一部が互いに重なり合うように配した構造を有する。図１１（Ａ）〜図１１（Ｂ）によれば、燃料極ガス流路ＦＰｆ１１４〜ＦＰｆ１４４および空気極ガス流路ＦＰａ１１４〜ＦＰａ１４３の各々は、Ｚ軸方向から眺めて各々が略Ｗ字をなす複数の微細流路を略Ｗ字の屈曲部の一部が互いに重なり合うように配した構造を有する。
【００９７】
図１０（Ａ）〜図１０（Ｂ）および図１１（Ａ）〜図１１（Ｂ）のいずれにおいても、重合領域は微細流路間での圧力の偏りを緩和するバッファ領域となり、これによって圧力損失の低減と流量配分の均一化とが図られる。
【００９８】
図１２（Ａ）〜図１２（Ｂ）によれば、燃料極ガス流路ＦＰｆ１１５〜ＦＰｆ１４５および空気極ガス流路ＦＰａ１１５〜ＦＰａ１４５の各々は、Ｚ軸方向から眺めて各々が略Ｗ字をなす複数の微細流路ＭＰ，ＭＰ，…を複数の結合流路ＣＰ，ＣＰ，…によって互いに結合させた構造を有する（図１３参照）。微細流路間での圧力の偏りは結合流路によって緩和され、この結果、圧力損失の低減と流量配分の均一化とが図られる。
【００９９】
なお、上述したいずれの流路構造においても、各流路の幅は約２ｍｍ以下０．５ｍｍ以上の範囲で任意に変更することができる。また、流量配分が均等となるように複数の流路幅を組み合わせることができる。また、上述した流路構造は例示であり、異なる実施例で示した構成の部分的な置換または組み合わせが可能であることは言うまでもない。
【符号の説明】
【０１００】
１０  …燃料電池ユニット
１２１  …空気極側導体層
１２２  …空気極層
１２３  …固体電解質層
１２４  …燃料極層
１２５  …燃料極側導体層
２０ａ，２０ｂ  …燃料電池セル
ＳＰ１〜ＳＰ５  …セパレータ
ＡＮ  …燃料極
ＣＴ  …空気極
ＭＦｆｉｎ１〜ＭＦｆｉｎ４，ＭＦｆｏｕｔ１〜ＭＦｆｏｕｔ４，ＭＦｆｉｎ１４，ＭＦｆｉｎ２３，ＭＦｆｏｕｔ１４，ＭＦｆｏｕｔ２３  …燃料極ガスマニホールド
ＭＦａｉｎ１〜ＭＦａｉｎ４，ＭＦａｏｕｔ１〜ＭＦａｏｕｔ４，ＭＦｆａｉｎ１２，ＭＦａｉｎ３４，ＭＦａｏｕｔ１２，ＭＦａｏｕｔ３４  …空気極ガスマニホールド
ＦＰｆ１〜ＦＰｆ４，ＦＰｆ１１２〜ＦＰｆ１１５，ＦＰｆ１２２〜ＦＰｆ１２５，ＦＰｆ１３２〜ＦＰｆ１３５，ＦＰｆ１４２〜ＦＰｆ１４５  …燃料極ガス流路
ＦＰａ１〜ＦＰａ４，ＦＰａ１１２〜ＦＰａ１１５，ＦＰａ１２２〜ＦＰａ１２５，ＦＰａ１３２〜ＦＰａ１３５，ＦＰａ１４２〜ＦＰａ１４５  …空気極ガス流路
ＭＰ  …微細流路
ＣＰ  …結合流路
【図１】
2016129316.tif 000003
【図２】
2016129316.tif 000004
【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】
2016129316.tif 000015
【国際調査報告】
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2016129316.tif 000017
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