(57)【要約】【課題】インターコネクタにおいて安定したロウ付けを実現することができる燃料電池を提供する。【解決手段】燃料電池１は、セル本体１０を挟むように配置されたインターコネクタ１１を備え、インターコネクタ１１には、燃料導入通路１７から燃料導出通路１８に燃料を流すための燃料用中空流路２１，２２と、空気導入通路１９から空気導出通路２０に空気を流すための空気用中空流路２３，２４とが設けられており、インターコネクタ１１は、燃料用中空流路２１，２２の一部を画成する凹状部２８を有する枠状部材２５と、空気用中空流路２３，２４の一部を画成する凹状部３１を有する枠状部材２６と、枠状部材２５，２６間に配置された中間部材２７とを備え、枠状部材２５，２６と中間部材２７とは、ロウ付けにより接合されており、凹状部２８の底面には突起部５０が突設され、凹状部３１の底面には突起部５１が突設されている。【選択図】図４
2017073346.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解質の一面側に配置された燃料極と前記電解質の他面側に配置された空気極とを有し、燃料と空気とを発電反応させるセル本体と、
前記セル本体を前記燃料極側及び前記空気極側から挟むように配置され、前記燃料極と対向する燃料流路形成部と前記空気極と対向する空気流路形成部とを有するインターコネクタとを備え、
前記インターコネクタには、燃料を導入する燃料導入通路と、燃料を導出する燃料導出通路と、空気を導入する空気導入通路と、空気を導出する空気導出通路と、前記燃料導入通路から前記燃料導出通路に燃料を流すための燃料流路と、前記空気導入通路から前記空気導出通路に空気を流すための空気流路とが設けられており、
前記インターコネクタは、前記燃料流路の一部を画成する第１凹状部を有する第１枠状部材と、前記空気流路の一部を画成する第２凹状部を有する第２枠状部材と、前記第１枠状部材と前記第２枠状部材との間に配置され、前記燃料流路形成部及び前記空気流路形成部を有する中間部材とを備え、
前記第１枠状部材及び前記第２枠状部材と前記中間部材とは、ロウ付けにより接合されており、
前記第１凹状部の底面には第１突起部が突設され、前記第２凹状部の底面には第２突起部が突設されていることを特徴とする燃料電池。
【請求項２】
前記燃料導入通路から前記燃料導出通路に燃料が流れる方向と前記空気導入通路から前記空気導出通路に空気が流れる方向とは交差しており、
前記空気導入通路側の領域に配置された前記第１突起部の総体積は、前記空気導出通路側の領域に配置された前記第１突起部の総体積よりも大きいことを特徴とする請求項１記載の燃料電池。
【請求項３】
前記燃料導入通路から前記燃料導出通路に燃料が流れる方向と前記空気導入通路から前記空気導出通路に空気が流れる方向とは交差しており、
前記燃料導入通路側の領域に配置された前記第２突起部の総体積は、前記燃料導出通路側の領域に配置された前記第２突起部の総体積よりも大きいことを特徴とする請求項１記載の燃料電池。
【請求項４】
前記燃料導入通路から前記燃料導出通路に燃料が流れる方向と前記空気導入通路から前記空気導出通路に空気が流れる方向とは交差しており、
前記空気導入通路側の領域に配置された前記第１突起部の総体積は、前記空気導出通路側の領域に配置された前記第１突起部の総体積よりも大きく、
前記燃料導入通路側の領域に配置された前記第２突起部の総体積は、前記燃料導出通路側の領域に配置された前記第２突起部の総体積よりも大きいことを特徴とする請求項１記載の燃料電池。
【請求項５】
前記空気導入通路側の領域に配置された前記第１突起部の数は、前記空気導出通路側の領域に配置された前記第１突起部の数よりも多く、
前記燃料導入通路側の領域に配置された前記第２突起部の数は、前記燃料導出通路側の領域に配置された前記第２突起部の数よりも多いことを特徴とする請求項４記載の燃料電池。
【請求項６】
前記第１突起部の側面は、前記第１突起部が前記燃料導入通路側から前記燃料導出通路側に向けて先細りとなるようなテーパ面となっており、
前記第２突起部の側面は、前記第２突起部が前記空気導入通路側から前記空気導出通路側に向けて先細りとなるようなテーパ面となっていることを特徴とする請求項１〜５の何れか一項記載の燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の燃料電池としては、例えば特許文献１に記載されている技術が知られている。特許文献１に記載の燃料電池は、上下一対のインターコネクタと、各インターコネクタ間に位置し、電解質の一方の面に空気極が形成されると共に電解質の他方の面に燃料極が形成されたセル本体と、空気極及び燃料極とインターコネクタとの間に配置され、空気極及び燃料極とインターコネクタとを電気的に接続する上下一対の集電部材とを備えている。燃料電池は、下のインターコネクタと燃料極絶縁フレームと燃料極フレームとセパレータと空気極絶縁フレームと上のインターコネクタとによって燃料室及び空気室を形成し、その燃料室及び空気室を電解質で仕切って相互に独立させた構造を有している。下のインターコネクタ、燃料極絶縁フレーム、燃料極フレーム、セパレータ、空気極絶縁フレーム及び上のインターコネクタには、空気室の内部に空気を供給するための空気供給通孔と、空気室から空気を外部に排出するための空気排気通孔と、燃料室の内部に燃料ガスを供給するための燃料供給通孔と、燃料室から燃料ガスを外部に排出するための燃料排気通孔とが設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−５５０４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来技術においては、インターコネクタとフレームとをロウ付けにより接合することが考えられる。インターコネクタとフレームとをロウ付けにより接合するときは、インターコネクタ及びフレームに上下両側から荷重が加えられる。このとき、インターコネクタまたはフレームの構造によってはインターコネクタまたはフレームが撓み、安定したロウ付けが困難になることがある。
【０００５】
本発明の目的は、インターコネクタにおいて安定したロウ付けを実現することができる燃料電池を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様の燃料電池は、電解質の一面側に配置された燃料極と電解質の他面側に配置された空気極とを有し、燃料と空気とを発電反応させるセル本体と、セル本体を燃料極側及び空気極側から挟むように配置され、燃料極と対向する燃料流路形成部と空気極と対向する空気流路形成部とを有するインターコネクタとを備え、インターコネクタには、燃料を導入する燃料導入通路と、燃料を導出する燃料導出通路と、空気を導入する空気導入通路と、空気を導出する空気導出通路と、燃料導入通路から燃料導出通路に燃料を流すための燃料流路と、空気導入通路から空気導出通路に空気を流すための空気流路とが設けられており、インターコネクタは、燃料流路の一部を画成する第１凹状部を有する第１枠状部材と、空気流路の一部を画成する第２凹状部を有する第２枠状部材と、第１枠状部材と第２枠状部材との間に配置され、燃料流路形成部及び空気流路形成部を有する中間部材とを備え、第１枠状部材及び第２枠状部材と中間部材とは、ロウ付けにより接合されており、第１凹状部の底面には第１突起部が突設され、第２凹状部の底面には第２突起部が突設されていることを特徴とする。
【０００７】
以上のような燃料電池において、第１枠状部材及び第２枠状部材と中間部材とをロウ付けにより接合するときは、第１枠状部材、第２枠状部材及び中間部材に上下両側から荷重が加えられる。このとき、第１枠状部材の第１凹状部の底面には第１突起部が突設され、第２枠状部材の第２凹状部の底面には第２突起部が突設されているので、第１突起部及び第２突起部が荷重を受けることになる。従って、燃料流路の一部を画成する第１凹状部が第１板状部材に設けられ、空気流路の一部を画成する第２凹状部が第２板状部材に設けられていても、第１枠状部材及び第２枠状部材が撓みにくい。これにより、インターコネクタにおいて安定したロウ付けを実現することができる。
【０００８】
燃料導入通路から燃料導出通路に燃料が流れる方向と空気導入通路から空気導出通路に空気が流れる方向とは交差しており、空気導入通路側の領域に配置された第１突起部の総体積は、空気導出通路側の領域に配置された第１突起部の総体積よりも大きくてもよい。
【０００９】
セル本体における燃料導入通路及び空気導入通路が隣り合う側の領域に対応する領域では、セル本体における燃料導出通路及び空気導出通路が隣り合う側の領域に対応する領域に比べて、発電反応が起こりやすい。そこで、空気導入通路側の領域に配置された第１突起部の総体積を、空気導出通路側の領域に配置された第１突起部の総体積よりも大きくすることにより、燃料導入通路及び空気導入通路が隣り合う側の領域における燃料及び空気の圧力損失が、燃料導出通路及び空気導出通路が隣り合う側の領域における燃料及び空気の圧力損失よりも大きくなる。従って、セル本体における発電反応の均一性を向上させることができる。
【００１０】
燃料導入通路から燃料導出通路に燃料が流れる方向と空気導入通路から空気導出通路に空気が流れる方向とは交差しており、燃料導入通路側の領域に配置された第２突起部の総体積は、燃料導出通路側の領域に配置された第２突起部の総体積よりも大きくてもよい。
【００１１】
セル本体における燃料導入通路及び空気導入通路が隣り合う側の領域に対応する領域では、セル本体における燃料導出通路及び空気導出通路が隣り合う側の領域に対応する領域に比べて、発電反応が起こりやすい。そこで、燃料導入通路側の領域に配置された第２突起部の総体積を、燃料導出通路側の領域に配置された第２突起部の総体積よりも大きくすることにより、燃料導入通路及び空気導入通路が隣り合う側の領域における燃料及び空気の圧力損失が、燃料導出通路及び空気導出通路が隣り合う側の領域における燃料及び空気の圧力損失よりも大きくなる。従って、セル本体における発電反応の均一性を向上させることができる。
【００１２】
燃料導入通路から燃料導出通路に燃料が流れる方向と空気導入通路から空気導出通路に空気が流れる方向とは交差しており、空気導入通路側の領域に配置された第１突起部の総体積は、空気導出通路側の領域に配置された第１突起部の総体積よりも大きく、燃料導入通路側の領域に配置された第２突起部の総体積は、燃料導出通路側の領域に配置された第２突起部の総体積よりも大きくてもよい。
【００１３】
セル本体における燃料導入通路及び空気導入通路が隣り合う側の領域に対応する領域では、セル本体における燃料導出通路及び空気導出通路が隣り合う側の領域に対応する領域に比べて、発電反応が起こりやすい。そこで、空気導入通路側の領域に配置された第１突起部の総体積を、空気導出通路側の領域に配置された第１突起部の総体積よりも大きくすると共に、燃料導入通路側の領域に配置された第２突起部の総体積を、燃料導出通路側の領域に配置された第２突起部の総体積よりも大きくすることにより、燃料導入通路及び空気導入通路が隣り合う側の領域における燃料及び空気の圧力損失が、燃料導出通路及び空気導出通路が隣り合う側の領域における燃料及び空気の圧力損失よりも大きくなる。従って、セル本体における発電反応の均一性を向上させることができる。
【００１４】
このとき、空気導入通路側の領域に配置された第１突起部の数は、空気導出通路側の領域に配置された第１突起部の数よりも多く、燃料導入通路側の領域に配置された第２突起部の数は、燃料導出通路側の領域に配置された第２突起部の数よりも多くてもよい。この場合には、各第１突起部の体積を等しくしても、空気導入通路側の領域に配置された第１突起部の総体積が、空気導出通路側の領域に配置された第１突起部の総体積よりも大きくなる。また、各第２突起部の体積を等しくしても、燃料導入通路側の領域に配置された第２突起部の総体積が、燃料導出通路側の領域に配置された第２突起部の総体積よりも大きくなる。
【００１５】
第１突起部の側面は、第１突起部が燃料導入通路側から燃料導出通路側に向けて先細りとなるようなテーパ面となっており、第２突起部の側面は、第２突起部が空気導入通路側から空気導出通路側に向けて先細りとなるようなテーパ面となっていてもよい。この場合には、燃料導入通路から燃料導出通路に燃料が流れやすくなると共に、空気導入通路から空気導出通路側に空気が流れやすくなる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、インターコネクタにおいて安定したロウ付けを実現することができる燃料電池が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態に係る燃料電池の外観を示す斜視図である。
【図２】図１のＡ２−Ａ２線断面図及びＢ２−Ｂ２線断面図である。
【図３】図２に示されたインターコネクタの分解斜視図である。
【図４】図２に示されたインターコネクタの分解断面図である。
【図５】図３及び図４に示された第１枠状部材の底面図及びＢ５−Ｂ５線断面図である。
【図６】図３及び図４に示された第２枠状部材の平面図及びＢ６−Ｂ６線断面図である。
【図７】比較例として、従来のインターコネクタにおいて第１枠状部材及び第２枠状部材と中間部材とをロウ付けにより接合するときの状態を示す拡大断面図である。
【図８】図３及び図４に示された第１枠状部材及び第２枠状部材と中間部材とをロウ付けにより接合するときの状態を示す拡大断面図である。
【図９】図５（ａ）に示された突起部の変形例を示す底面図と、図６（ａ）に示された突起部の変形例を示す平面図である。
【図１０】図６に示された突起部の他の変形例を示す断面図である。
【図１１】本発明の他の実施形態に係る燃料電池におけるインターコネクタの第１枠状部材の底面図及び第２枠状部材の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、図面において、同一または同等の要素には同じ符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１９】
図１は、本発明の一実施形態に係る燃料電池の外観を示す斜視図である。図１において、本実施形態の燃料電池１は、固体酸化物型燃料電池（ＳＯＦＣ）であり、燃料中の水素と空気中の酸素とを化学反応させて発電を行う。
【００２０】
燃料電池１は、スタック２と、このスタック２を上下方向に挟むように配置されたエンドプレート３Ａ，３Ｂとを備えている。スタック２とエンドプレート３Ａ，３Ｂとの間には、絶縁プレート４が配置されている。エンドプレート３Ａ，３Ｂ及び絶縁プレート４は、平面視正方形状を呈している。スタック２とエンドプレート３Ａ，３Ｂとは、４つのボルト５により固定されている。
【００２１】
上側のエンドプレート３Ａには、スタック２内に燃料を導入するための燃料導入管６と、スタック２内から燃料を導出するための燃料導出管７と、スタック２内に空気を導入するための空気導入管８と、スタック２内から空気を導出するための空気導出管９とが取り付けられている。燃料導入管６及び燃料導出管７は、エンドプレート３Ａにおける一方の対向する２つの縁部近傍の中央部に取り付けられている。空気導入管８及び空気導出管９は、エンドプレート３Ａにおける他方の対向する２つの縁部近傍の中央部に取り付けられている。
【００２２】
図２（ａ）は、図１のＡ２−Ａ２線断面図であり、図２（ｂ）は、図１のＢ２−Ｂ２線断面図である。なお、図２（ａ）及び図２（ｂ）では、エンドプレート３Ａ，３Ｂ及び絶縁プレート４は省略している。
【００２３】
図２において、スタック２は、セル本体１０とインターコネクタ１１とが複数ずつ交互に積層された構造を有している。スタック２の最上層及び最下層は、インターコネクタ１１である。
【００２４】
セル本体１０は、積層方向に隣り合う２つのインターコネクタ１１間に配置されている。セル本体１０は、電解質１２と、この電解質１２の下面側（一面側）に配置された燃料極（アノード）１３と、電解質１２の上面側（他面側）に配置された空気極（カソード）１４とを有している。セル本体１０は、燃料と空気とを発電反応させる。
【００２５】
インターコネクタ１１は、セル本体１０を燃料極１３側及び空気極１４側から挟むように配置されている。インターコネクタ１１は、燃料極１３と対向する燃料流路形成部１５と、空気極１４と対向する空気流路形成部１６とを有している。燃料流路形成部１５は、燃料極１３に燃料を供給する流路を形成する。空気流路形成部１６は、空気極１４に空気を供給する流路を形成する。燃料流路形成部１５及び空気流路形成部１６は、例えば複数の柱状または壁状の突起が設けられた構造を有し、各突起間の空間が燃料及び空気の流路となる。
【００２６】
インターコネクタ１１は、燃料導入管６から燃料を導入する燃料導入通路１７と、燃料導出管７に燃料を導出する燃料導出通路１８と、空気導入管８から空気を導入する空気導入通路１９と、空気導出管９に空気を導出する空気導出通路２０とを有している。燃料導入通路１７、燃料導出通路１８、空気導入通路１９及び空気導出通路２０は、何れも断面略長円形状を呈している（図３参照）。燃料導入通路１７と燃料導出通路１８とは、燃料流路形成部１５及び空気流路形成部１６を挟んで対向配置されている。空気導入通路１９と空気導出通路２０とは、燃料流路形成部１５及び空気流路形成部１６を挟んで燃料導入通路１７と燃料導出通路１８との対向方向に対して垂直な方向に対向配置されている。
【００２７】
また、インターコネクタ１１は、燃料導入通路１７と燃料流路形成部１５との間に配置されると共に、壁部１１ａによりセル本体１０に対して露出しないように形成された燃料用中空流路２１と、燃料導出通路１８と燃料流路形成部１５との間に配置されると共に、壁部１１ｂによりセル本体１０に対して露出しないように形成された燃料用中空流路２２と、空気導入通路１９と空気流路形成部１６との間に配置されると共に、壁部１１ｃによりセル本体１０に対して露出しないように形成された空気用中空流路２３と、空気導出通路２０と空気流路形成部１６との間に配置されると共に、壁部１１ｄによりセル本体１０に対して露出しないように形成された空気用中空流路２４とを有している。
【００２８】
燃料用中空流路２１は、燃料導入通路１７及び燃料流路形成部１５と連通されている。燃料用中空流路２２は、燃料導出通路１８及び燃料流路形成部１５と連通されている。燃料用中空流路２１，２２は、燃料流路形成部１５と協働して燃料導入通路１７から燃料導出通路１８に燃料を流すための燃料流路を構成している。
【００２９】
空気用中空流路２３は、空気導入通路１９及び空気流路形成部１６と連通されている。空気用中空流路２４は、空気導出通路２０及び空気流路形成部１６と連通されている。空気用中空流路２３，２４は、空気流路形成部１６と協働して空気導入通路１９から空気導出通路２０に空気を流すための空気流路を構成している。
【００３０】
このようなインターコネクタ１１において、燃料導入通路１７から燃料導出通路１８に燃料が流れる方向と空気導入通路１９から空気導出通路２０に空気が流れる方向とは、垂直に交差している。
【００３１】
燃料導入管６から燃料導入通路１７に導入された燃料が燃料用中空流路２１及び燃料流路形成部１５を通ってセル本体１０の燃料極１３に供給されると共に、空気導入管８から空気導入通路１９に導入された空気が空気用中空流路２３及び空気流路形成部１６を通ってセル本体１０の空気極１４に供給されることで、セル本体１０において発電反応が起こる。そして、燃料流路形成部１５を通過した燃料が燃料用中空流路２２及び燃料導出通路１８を通って燃料導出管７に導出されると共に、空気流路形成部１６を通過した空気が空気用中空流路２４及び空気導出通路２０を通って空気導出管９に導出される。
【００３２】
インターコネクタ１１は、図３及び図４に示されるように、枠状部材（第１枠状部材）２５と、枠状部材（第２枠状部材）２６と、中間部材２７とを備えている。なお、図３は、インターコネクタ１１の分解斜視図である。図４は、インターコネクタ１１の分解断面図である。
【００３３】
中間部材２７は、枠状部材２５，２６間に配置されている。枠状部材２５，２６及び中間部材２７は、薄板で構成されている。枠状部材２５，２６及び中間部材２７の外形は、平面視略正方形状を呈している。中間部材２７の一面側には燃料流路形成部１５が設けられ、中間部材２７の他面側には空気流路形成部１６が設けられている。
【００３４】
枠状部材２５は、燃料導入通路１７及び燃料導出通路１８の一部をそれぞれ構成する１対の平面視略長円形状の燃料用貫通孔（第１燃料用貫通孔）２９と、空気導入通路１９及び空気導出通路２０の一部をそれぞれ構成する１対の平面視略長円形状の空気用貫通孔（第１空気用貫通孔）３０とを有している。空気用貫通孔３０の長手方向と燃料用貫通孔２９の長手方向とは直交している。枠状部材２５の内側領域Ｆ１には、中間部材２７の燃料流路形成部１５が貫入される。
【００３５】
枠状部材２５は、図５にも示されるように、燃料用中空流路２１，２２をそれぞれ画成する１対の凹状部（第１凹状部）２８を有している。なお、図５（ａ）は、枠状部材２５の底面図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）のＢ５−Ｂ５線断面図である。凹状部２８は、中間部材２７側に開口している。枠状部材２５における凹状部２８の底面の中央部には、直方体形状の突起部（第１突起部）５０が突設されている。突起部５０の先端面は、枠状部材２５の下面と面一となっている。
【００３６】
枠状部材２６は、燃料導入通路１７及び燃料導出通路１８の一部をそれぞれ構成する１対の平面視略長円形状の燃料用貫通孔（第２燃料用貫通孔）３２と、空気導入通路１９及び空気導出通路２０の一部をそれぞれ構成する１対の平面視略長円形状の空気用貫通孔（第２空気用貫通孔）３３とを有している。空気用貫通孔３３の長手方向と燃料用貫通孔３２の長手方向とは直交している。枠状部材２６の内側領域Ｆ２には、中間部材２７の空気流路形成部１６が貫入される。
【００３７】
枠状部材２６は、図６にも示されるように、空気用中空流路２３，２４をそれぞれ画成する１対の凹状部（第２凹状部）３１を有している。なお、図６（ａ）は、枠状部材２６の平面図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）のＢ６−Ｂ６線断面図である。凹状部３１は、中間部材２７側に開口している。枠状部材２６における凹状部３１の底面の中央部には、直方体形状の突起部（第２突起部）５１が突設されている。突起部５１の先端面は、枠状部材２６の上面と面一となっている。
【００３８】
中間部材２７は、燃料導入通路１７及び燃料導出通路１８の一部をそれぞれ構成する１対の平面視略長円形状の燃料用貫通孔（第３燃料用貫通孔）３４と、空気導入通路１９及び空気導出通路２０の一部をそれぞれ構成する１対の平面視略長円形状の空気用貫通孔（第３空気用貫通孔）３５とを有している。空気用貫通孔３５の長手方向と燃料用貫通孔３４の長手方向とは直交している。
【００３９】
インターコネクタ１１の構成部品である枠状部材２５，２６及び中間部材２７は、金属材料から構成されている。金属材料としては、例えば耐熱ステンレス鋼であるＦｅ−Ｃｒフェライト系合金、Ｃｒ基合金またはＮｉ基合金等が用いられる。これにより、電気伝導率が高く且つ安価なインターコネクタ１１を得ることができる。
【００４０】
このような枠状部材２５，２６及び中間部材２７という３つの部材を用いることで、燃料用中空流路２１，２２及び空気用中空流路２３，２４を有するインターコネクタ１１を簡単に作ることができる。
【００４１】
枠状部材２５，２６と中間部材２７とは、図３に示されるように、シート状のロウ材３６，３７を用いたロウ付けにより接合されている。ロウ材３６は、枠状部材２５と中間部材２７との間に配置され、ロウ材３７は、枠状部材２６と中間部材２７との間に配置される。ロウ材３６，３７としては、銀ロウまたはニッケルロウ等が用いられる。
【００４２】
ロウ材３６，３７は、枠体形状を呈している。ロウ材３６には、枠状部材２５の空気用貫通孔３０に対応する開口部３８が設けられているが、枠状部材２５の凹状部２８に隣接する燃料用貫通孔２９に対応する開口部は設けられていない。ロウ材３７には、枠状部材２６の燃料用貫通孔３２に対応する開口部３９が設けられているが、枠状部材２６の凹状部３１に隣接する空気用貫通孔３３に対応する開口部は設けられていない。
【００４３】
このように枠状部材２５，２６と中間部材２７とはシート状のロウ材３６，３７により接合されているので、枠状部材２５，２６及び中間部材２７の接合面が凸凹になりにくい。従って、インターコネクタ１１全体の厚みのばらつきを抑えることができる。
【００４４】
図２に戻り、積層方向に隣り合う２つのインターコネクタ１１間におけるセル本体１０の周囲には、１対のシール部材４０及び１対のシール部材４１がセル本体１０を取り囲むように配置されている。各シール部材４０は、セル本体１０を挟んで対向配置されている。各シール部材４１は、セル本体１０を挟んで各シール部材４０の対向方向に対して垂直な方向に対向配置されている。
【００４５】
シール部材４０，４１は、何れも環状を呈している。シール部材４０，４１は、燃料と空気とが混合しないように隣り合う２つのインターコネクタ１１間をシールすると共に、隣り合う２つのインターコネクタ１１同士を電気的に絶縁する部材である。シール部材４０，４１は、電気絶縁性を有する材料（例えばガラス）から構成されている。シール部材４０の内側領域Ｓ１は、燃料が通る通路となっている。シール部材４１の内側領域Ｓ２は、空気が通る通路となっている。
【００４６】
図７は、比較例として、従来のインターコネクタ１１において枠状部材２５，２６と中間部材２７とをロウ付けにより接合するときの状態を示す拡大断面図である。図７において、枠状部材２６における凹状部３１の底面には、上記の突起部５１は突設されていない。また、図示はしないが、枠状部材２５における凹状部２８の底面には、上記の突起部５０は突設されていない。
【００４７】
枠状部材２５，２６と中間部材２７とをロウ付けにより接合するときは、枠状部材２５，２６と中間部材２７との間にロウ材３６，３７がそれぞれ介在された状態で、枠状部材２５，２６及び中間部材２７に上下両側から荷重が加えられる。しかし、枠状部材２５における凹状部２８の底面には突起部５０は突設されておらず、枠状部材２６における凹状部３１の底面には突起部５１は突設されていない。従って、枠状部材２５における凹状部２８の底面と中間部材２７との間の距離が長くなると共に、枠状部材２６における凹状部３１の底面と中間部材２７との間の距離が長くなるため、枠状部材２５，２６が撓みやすくなり、安定したロウ付けを行うことが困難になる。その結果、ロウ付けによるインターコネクタ１１の気密の確保を実現することが困難になる。
【００４８】
これに対し本実施形態では、枠状部材２５における凹状部２８の底面には突起部５０が突設され、枠状部材２６における凹状部３１の底面には突起部５１が突設されているため、図８に示されるように、枠状部材２５，２６と中間部材２７とをロウ付けにより接合するときには、突起部５０，５１が荷重を受けることになる。従って、燃料用中空流路２１，２２を画成する凹状部２８が枠状部材２５に設けられ、空気用中空流路２３，２４を画成する凹状部３１が枠状部材２６に設けられていても、枠状部材２５，２６が撓みにくい。これにより、インターコネクタ１１において安定したロウ付けを実現することができる。その結果、ロウ付けによるインターコネクタ１１の気密の確保を実現することが可能となる。
【００４９】
図９（ａ）は、図５（ａ）に示された枠状部材２５の変形例を示す底面図である。図９（ａ）において、枠状部材２５に設けられた突起部５０の両側面は、突起部５０が燃料導入通路１７の一部を構成する燃料用貫通孔２９側（上流側）から燃料導出通路１８の一部を構成する燃料用貫通孔２９側（下流側）に向けて先細りとなるようなテーパ面５０ａとなっている。これにより、燃料導入通路１７から燃料導出通路１８に燃料が流れやすくなる。
【００５０】
図９（ｂ）は、図６（ａ）に示された枠状部材２６の変形例を示す平面図である。図９（ｂ）において、枠状部材２６に設けられた突起部５１の両側面は、突起部５１が空気導入通路１９の一部を構成する空気用貫通孔３３側（上流側）から空気導出通路２０の一部を構成する空気用貫通孔３３側（下流側）に向けて先細りとなるようなテーパ面５１ａとなっている。これにより、空気導入通路１９から空気導出通路２０に空気が流れやすくなる。
【００５１】
なお、上流側の突起部５０及び下流側の突起部５０の何れか一方のみにテーパ面５０ａを設けたり、上流側の突起部５１及び下流側の突起部５１の何れか一方のみにテーパ面５１ａを設けてもよい。また、突起部５０の一側面のみをテーパ面５０ａとしたり、突起部５１の一側面のみをテーパ面５１ａとしてもよい。また、突起部５０，５１に、テーパ面５０ａ，５１ａの代わりに面取りまたはＲを設けてもよい。
【００５２】
図１０は、図６に示された枠状部材２６の他の変形例を示す断面図である。図１０において、枠状部材２６に設けられた突起部５１の両側面は、突起部５１が基端側から先端側に向けて先細りとなるようなテーパ面５１ｂとなっている。このように突起部５１の両側面をテーパ状に削ることにより、空気の流路容積を大きくすることができる。
【００５３】
なお、上流側の突起部５１及び下流側の突起部５１の何れか一方のみにテーパ面５１ｂを設けてもよい。また、突起部５１の一側面のみをテーパ面５１ｂとしてもよい。
【００５４】
また、特に図示はしないが、枠状部材２５に設けられた突起部５０の側面を、突起部５０が基端側から先端側に向けて先細りとなるようなテーパ面としてもよい。この場合には、燃料の流路容積を大きくすることができる。
【００５５】
図１１（ａ）は、本発明の他の実施形態に係る燃料電池におけるインターコネクタの第１枠状部材の底面図である。図１１（ａ）において、枠状部材２５における凹状部２８の底面には、複数（ここでは３つの）の直方体形状の突起部（第１突起部）６０が突設されている。これらの突起部６０の体積は等しい。空気導入通路１９の一部を構成する空気用貫通孔３０側（図示左側）の領域に配置された突起部６０の数は、空気導出通路２０の一部を構成する空気用貫通孔３０側（図示右側）の領域に配置された突起部６０の数よりも多い。従って、空気導入通路１９側の領域に配置された突起部６０の総体積は、空気導出通路２０側の領域に配置された突起部６０の総体積よりも大きい。
【００５６】
図１１（ｂ）は、本発明の他の実施形態に係る燃料電池におけるインターコネクタの第２枠状部材の平面図である。図１１（ｂ）において、枠状部材２６における凹状部３１の底面には、複数（ここでは３つの）の直方体形状の突起部（第２突起部）６１が突設されている。これらの突起部６１の体積は等しい。燃料導入通路１７の一部を構成する燃料用貫通孔３２側（図示上側）の領域に配置された突起部６１の数は、燃料導出通路１８の一部を構成する燃料用貫通孔３２側（図示下側）の領域に配置された突起部６１の数よりも多い。従って、燃料導入通路１７側の領域に配置された突起部６１の総体積は、燃料導出通路１８側の領域に配置された突起部６１の総体積よりも大きい。
【００５７】
ところで、燃料導入通路１７及び空気導入通路１９が隣り合う側の領域では、燃料導出通路１８及び空気導出通路２０が隣り合う側の領域に比べて、燃料及び空気が多く流れる。このため、セル本体１０における燃料導入通路１７及び空気導入通路１９が隣り合う側の領域に対応する領域では、セル本体１０における燃料導出通路１８及び空気導出通路２０が隣り合う側の領域に対応する領域に比べて、発電反応が起こりやすい。従って、空気導入通路１９側の領域に配置された突起部６０の総体積が空気導出通路２０側の領域に配置された突起部６０の総体積と等しく、燃料導入通路１７側の領域に配置された突起部６１の総体積が燃料導出通路１８側の領域に配置された突起部６１の総体積と等しい場合には、セル本体１０において発電反応の不均一が生じる。
【００５８】
これに対し本実施形態では、空気導入通路１９側の領域に配置された突起部６０の総体積が空気導出通路２０側の領域に配置された突起部６０の総体積よりも大きく、燃料導入通路１７側の領域に配置された突起部６１の総体積が燃料導出通路１８側の領域に配置された突起部６１の総体積よりも大きい。このため、燃料導入通路１７及び空気導入通路１９が隣り合う側の領域における燃料及び空気の圧力損失が、燃料導出通路１８及び空気導出通路２０が隣り合う側の領域における燃料及び空気の圧力損失よりも大きくなる。従って、燃料導入通路１７及び空気導入通路１９が隣り合う側の領域と燃料導出通路１８及び空気導出通路２０が隣り合う側の領域とで、燃料及び空気が流れる量の差が少なくなる。これにより、セル本体１０における発電反応の均一性を向上させることができる。
【００５９】
このとき、空気導入通路１９側の領域に配置された突起部６０の数が空気導出通路２０側の領域に配置された突起部６０の数よりも多いので、各突起部６０の体積を等しくしても、空気導入通路１９側の領域に配置された突起部６０の総体積が空気導出通路２０側の領域に配置された突起部６０の総体積よりも大きくなる。また、燃料導入通路１７側の領域に配置された突起部６１の数が燃料導出通路１８側の領域に配置された突起部６１の数よりも多いので、各突起部６１の体積を等しくしても、燃料導入通路１７側の領域に配置された突起部６１の総体積が燃料導出通路１８側の領域に配置された突起部６１の総体積よりも大きくなる。
【００６０】
なお、本実施形態では、空気導入通路１９側の領域に配置された突起部６０の数が空気導出通路２０側の領域に配置された突起部６０の数よりも多く、燃料導入通路１７側の領域に配置された突起部６１の数が燃料導出通路１８側の領域に配置された突起部６１の数よりも多くなっているが、特にそれには限られない。例えば、空気導入通路１９側の領域に配置された突起部６０の数が空気導出通路２０側の領域に配置された突起部６０の数と等しく、燃料導入通路１７側の領域に配置された突起部６１の数が燃料導出通路１８側の領域に配置された突起部６１の数と等しくても、空気導入通路１９側の領域に配置された突起部６０の体積が空気導出通路２０側の領域に配置された突起部６０の体積よりも大きく、燃料導入通路１７側の領域に配置された突起部６１の体積が燃料導出通路１８側の領域に配置された突起部６１の体積よりも大きければよい。
【００６１】
また、空気導入通路１９側の領域に配置された突起部６０の総体積が空気導出通路２０側の領域に配置された突起部６０の総体積よりも大きければ、燃料導入通路１７側の領域に配置された突起部６１の総体積が燃料導出通路１８側の領域に配置された突起部６１の総体積と等しくてもよい。この場合にも、燃料導入通路１７及び空気導入通路１９が隣り合う側の領域における燃料及び空気の圧力損失が、燃料導出通路１８及び空気導出通路２０が隣り合う側の領域における燃料及び空気の圧力損失よりも大きくなる。これにより、セル本体１０における発電反応の均一性を向上させることができる。
【００６２】
同様に、燃料導入通路１７側の領域に配置された突起部６１の総体積が燃料導出通路１８側の領域に配置された突起部６１の総体積よりも大きければ、空気導入通路１９側の領域に配置された突起部６０の総体積が空気導出通路２０側の領域に配置された突起部６０の総体積と等しくてもよい。この場合にも、燃料導入通路１７及び空気導入通路１９が隣り合う側の領域における燃料及び空気の圧力損失が、燃料導出通路１８及び空気導出通路２０が隣り合う側の領域における燃料及び空気の圧力損失よりも大きくなる。これにより、セル本体１０における発電反応の均一性を向上させることができる。
【００６３】
以上、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明は上記実施形態には限定されない。例えば、上記実施形態では、枠状部材２５の凹状部２８の底面に直方体形状の第１突起部が突設され、枠状部材２６の凹状部３１の底面に直方体形状の第２突起部が突設されているが、第１突起部及び第２突起部の形状としては、特に直方体形状には限られず、円柱状等であってもよい。
【００６４】
また、上記実施形態では、枠状部材の凹状部の底面に突設された突起部の先端面にはロウ材が設けられていないが、当該突起部の先端面に、別部材としてシート状のロウ材を設けてもよい。
【００６５】
さらに、上記実施形態では、インターコネクタ１１が金属材料から構成されているが、インターコネクタ１１の材料としては、特に金属には限られず、ロウ付けが可能な材料（導電性セラミック等）であればよい。
【００６６】
また、上記実施形態の燃料電池１は、セル本体１０とインターコネクタ１１とが複数ずつ交互に積層されてなるスタック２を有しているが、本発明は、１つのセル本体１０と、このセル本体１０を燃料極１３側及び空気極１４側から挟むように配置された２つのインターコネクタ１１とを備えた単セル構造の燃料電池にも適用可能である。
【符号の説明】
【００６７】
１…燃料電池、１０…セル本体、１１…インターコネクタ、１２…電解質、１３…燃料極、１４…空気極、１５…燃料流路形成部、１６…空気流路形成部、１７…燃料導入通路、１８…燃料導出通路、１９…空気導入通路、２０…空気導出通路、２１，２２…燃料用中空流路（燃料流路）、２３，２４…空気用中空流路（空気流路）、２５…枠状部材（第１枠状部材）、２６…枠状部材（第２枠状部材）、２７…中間部材、２８…凹状部（第１凹状部）、３１…凹状部（第２凹状部）、５０…突起部（第１突起部）、５０ａ…テーパ面、５１…突起部（第２突起部）、５１ａ…テーパ面、６０…突起部（第１突起部）、６１…突起部（第２突起部）。
【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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