(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解質層と、前記電解質層に対して第１の方向の一方側に配置された空気極と、前記電解質層に対して前記第１の方向の他方側に配置された燃料極と、を含む単セルと、
貫通孔が形成され、前記貫通孔を取り囲む部分が前記単セルの周縁部と接合され、前記空気極に面する空気室と前記燃料極に面する燃料室とを区画する第１のセパレータと、
をそれぞれ有し、前記第１の方向に並べて配置された複数の電気化学反応単位を備え、
各前記電気化学反応単位の前記燃料室にガスを供給する第１のマニホールドと、各前記電気化学反応単位の前記燃料室からガスを排出する第２のマニホールドと、前記第１のマニホールドと各前記電気化学反応単位の前記燃料室とをつなぐ第１の連通流路と、前記第２のマニホールドと各前記電気化学反応単位の前記燃料室とをつなぐ第２の連通流路と、が形成された電気化学反応セルスタックにおいて、
少なくとも１つの前記電気化学反応単位である特定電気化学反応単位は、さらに、前記燃料室内における、前記第１の方向視で、前記第１の連通流路と前記第２の連通流路との少なくとも一方と、前記単セルと、の間に配置されると共に、前記第１のセパレータと重なって配置され、ガスが流れる孔と溝との少なくとも一方が形成されたガス流通部材を有する、
ことを特徴とする電気化学反応セルスタック。
【請求項２】
請求項１に記載の電気化学反応セルスタックにおいて、
前記特定電気化学反応単位は、さらに、
前記単セルに対して前記燃料室を挟んで前記第１の方向の前記他方側に配置され、前記燃料極に電気的に接続された導電性のインターコネクタと、
貫通孔が形成され、前記貫通孔を取り囲む部分が前記インターコネクタの周縁部と接合され、前記燃料室と、他の前記電気化学反応単位の前記空気室とを区画する第２のセパレータと、
を有し、
前記ガス流通部材は、前記燃料室内における、前記第１の方向視で、前記第１の連通流路と前記第２の連通流路との少なくとも一方と、前記インターコネクタと、の間に配置されると共に、前記第２のセパレータと重なって配置される、
ことを特徴とする電気化学反応セルスタック。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の電気化学反応セルスタックにおいて、
前記ガス流通部材は、前記第１の方向に直交する第２の方向に交差する方向に延伸する平板状の複数の第１の部分を有する、
ことを特徴とする電気化学反応セルスタック。
【請求項４】
請求項３に記載の電気化学反応セルスタックにおいて、
前記ガス流通部材は、隣り合う２つの前記第１の部分の端部間を接続する平板状の第２の部分を有する、
ことを特徴とする電気化学反応セルスタック。
【請求項５】
請求項１または請求項２に記載の電気化学反応セルスタックにおいて、
前記ガス流通部材は、メッシュ状の部材である、
ことを特徴とする電気化学反応セルスタック。
【請求項６】
請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載の電気化学反応セルスタックにおいて、
前記第１の方向視で、前記単セルにおける前記第１の連通流路と前記第２の連通流路との少なくとも一方に対向する辺に平行な方向に沿った前記ガス流通部材の長さの合計は、前記辺の長さの２分の１以上である、
ことを特徴とする電気化学反応セルスタック。
【請求項７】
請求項１から請求項６までのいずれか一項に記載の電気化学反応セルスタックにおいて、
各前記電気化学反応単位の前記空気室にガスを供給する第３のマニホールドと、各前記電気化学反応単位の前記空気室からガスを排出する第４のマニホールドと、前記第３のマニホールドと各前記電気化学反応単位の前記空気室とをつなぐ第３の連通流路と、前記第４のマニホールドと各前記電気化学反応単位の前記空気室とをつなぐ第４の連通流路と、が形成されており、
前記第１の方向視で、前記第１の連通流路と前記第２の連通流路との一方と、前記第３の連通流路と前記第４の連通流路との一方とは、前記単セルの一の辺に対向するように配置され、かつ、前記第１の連通流路と前記第２の連通流路との他方と、前記第３の連通流路と前記第４の連通流路との他方とは、前記単セルの前記一の辺に対して前記単セルの中心点を挟んで対向する他の辺に対向するように配置されており、
前記ガス流通部材は、前記燃料室内における、前記第１の方向視で、前記第３の連通流路と前記第４の連通流路との少なくとも一方と、前記単セルと、の間に配置されている、
ことを特徴とする電気化学反応セルスタック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書によって開示される技術は、電気化学反応セルスタックに関する。
【背景技術】
【０００２】
水素と酸素との電気化学反応を利用して発電を行う燃料電池の種類の１つとして、固体酸化物形の燃料電池（以下、「ＳＯＦＣ」という。）が知られている。ＳＯＦＣは、一般に、複数の構成単位（以下、「発電単位」という。）が所定の方向（以下、「第１の方向」という。）に並べて配置された燃料電池スタックの形態で利用される。各発電単位は、燃料電池単セル（以下、単に「単セル」という。）と、単セル用セパレータとを有する。単セルは、固体酸化物を含む電解質層と、電解質層を挟んで上記所定の方向に互いに対向する空気極および燃料極とを備える。また、単セル用セパレータには貫通孔が形成されており、単セル用セパレータにおける貫通孔を取り囲む部分が単セルの周縁部と接合されている。このような構成の単セル用セパレータにより、単セルの空気極に面する空気室と燃料極に面する燃料室とが区画される。
【０００３】
また、燃料電池スタックには、各発電単位の燃料室にガス（例えば、水素等を含むガス）を供給するマニホールド（以下、「第１のマニホールド」という。）と、各発電単位の燃料室からガスを排出する他のマニホールド（以下、「第２のマニホールド」という。）と、第１のマニホールドと各発電単位の燃料室とをつなぐ連通流路（以下、「第１の連通流路」という。）と、第２のマニホールドと各発電単位の燃料室とをつなぐ連通流路（以下、「第２の連通流路」という。）とが形成されている。燃料電池スタックの外部から第１のマニホールドに供給されたガスは、各第１の連通流路を介して各発電単位の燃料室に供給され、単セルにおける発電反応に供される。その後、各発電単位の燃料室中のガスは、各第２の連通流路を介して第２のマニホールドへ排出され、第２のマニホールドを介して燃料電池スタックの外部へ排出される（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−６２６５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の燃料電池スタックの構成では、発電運転中に、燃料室内のガスの圧力と空気室内のガスの圧力との間に差が生じる。例えば、空気室におけるガスの圧力が、燃料室におけるガスの圧力より高くなる。そのため、従来の燃料電池スタックの構成では、燃料室と空気室との間のガスの圧力差に起因して、燃料室と空気室とを区画する単セル用セパレータに応力が生じ、単セル用セパレータにおける単セルや他の部材に支持されていない部分（比較的変形しやすい部分）が変形するおそれがある。このような変形が、単セル用セパレータにおける、上記第１の方向視で第１の連通流路と単セルとの間の位置や第２の連通流路と単セルとの間の位置で発生すると、各マニホールドと燃料室や空気室との間のガスの流れが阻害されて燃料電池スタックの性能が低下するおそれがある。
【０００６】
なお、このような課題は、水の電気分解反応を利用して水素の生成を行う固体酸化物形の電解セル（以下、「ＳＯＥＣ」という。）の構成単位である電解セル単位を複数備える電解セルスタックにも共通の課題である。なお、本明細書では、燃料電池単セルと電解単セルとをまとめて電気化学反応単セルと呼び、燃料電池発電単位と電解セル単位とをまとめて電気化学反応単位と呼び、燃料電池スタックと電解セルスタックとをまとめて電気化学反応セルスタックと呼ぶ。また、このような課題は、ＳＯＦＣやＳＯＥＣに限らず、他のタイプの電気化学反応セルスタックにも共通の課題である。
【０００７】
本明細書では、上述した課題を解決することが可能な技術を開示する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本明細書に開示される技術は、例えば、以下の形態として実現することが可能である。
【０００９】
（１）本明細書に開示される電気化学反応セルスタックは、電解質層と、前記電解質層に対して第１の方向の一方側に配置された空気極と、前記電解質層に対して前記第１の方向の他方側に配置された燃料極と、を含む単セルと、貫通孔が形成され、前記貫通孔を取り囲む部分が前記単セルの周縁部と接合され、前記空気極に面する空気室と前記燃料極に面する燃料室とを区画する第１のセパレータと、をそれぞれ有し、前記第１の方向に並べて配置された複数の電気化学反応単位を備え、各前記電気化学反応単位の前記燃料室にガスを供給する第１のマニホールドと、各前記電気化学反応単位の前記燃料室からガスを排出する第２のマニホールドと、前記第１のマニホールドと各前記電気化学反応単位の前記燃料室とをつなぐ第１の連通流路と、前記第２のマニホールドと各前記電気化学反応単位の前記燃料室とをつなぐ第２の連通流路と、が形成された電気化学反応セルスタックである。本電気化学反応セルスタックにおいて、少なくとも１つの前記電気化学反応単位である特定電気化学反応単位は、さらに、前記燃料室内における、前記第１の方向視で、前記第１の連通流路と前記第２の連通流路との少なくとも一方と、前記単セルと、の間に配置されると共に、前記第１のセパレータと重なって配置され、ガスが流れる孔と溝との少なくとも一方が形成されたガス流通部材を有する。
【００１０】
本電気化学反応セルスタックでは、燃料室内における、第１の方向視で、第１の連通流路と第２の連通流路との少なくとも一方と単セルと、の間に配置されると共に、第１のセパレータと重なって配置されたガス流通部材を備える。そのため、ガス流通部材の存在により、ガス流通部材が配置されていない形態と比較して、第１の方向視で、第１の連通流路と第２の連通流路との少なくとも一方と単セルとの間の位置において、第１のセパレータの変形が発生することを抑制することができる。そのため、第１のセパレータの変形に起因して第１のマニホールドや第２のマニホールドと燃料室との間のガスの流れが阻害されることを抑制することができ、ひいては電気化学反応セルスタックの性能が低下することを抑制することができる。また、ガス流通部材には、ガスが流れる孔と溝との少なくとも一方が形成されているため、ガス流通部材を、燃料室内における、第１の方向視で、第１の連通流路と第２の連通流路との少なくとも一方と単セルとの間に配置しても、ガス流通部材の存在によって燃料室内におけるガスの流れが阻害されることを抑制することができる。以上のことから、本電気化学反応セルスタックによれば、燃料室内におけるガスの流れが阻害されることを抑制しつつ、第１のセパレータの変形に起因して電気化学反応セルスタックの性能が低下することを抑制することができる。
【００１１】
（２）上記電気化学反応セルスタックにおいて、前記特定電気化学反応単位は、さらに、前記単セルに対して前記燃料室を挟んで前記第１の方向の前記他方側に配置され、前記燃料極に電気的に接続された導電性のインターコネクタと、貫通孔が形成され、前記貫通孔を取り囲む部分が前記インターコネクタの周縁部と接合され、前記燃料室と、他の前記電気化学反応単位の前記空気室とを区画する第２のセパレータと、を有し、前記ガス流通部材は、前記燃料室内における、前記第１の方向視で、前記第１の連通流路と前記第２の連通流路との少なくとも一方と、前記インターコネクタと、の間に配置されると共に、前記第２のセパレータと重なって配置される構成としてもよい。
【００１２】
本電気化学反応セルスタックでは、ガス流通部材は、燃料室内における、第１の方向視で、第１の連通流路と第２の連通流路との少なくとも一方とインターコネクタとの間に配置されると共に、第２のセパレータと重なって配置される。そのため、ガス流通部材の存在により、ガス流通部材が配置されていない形態と比較して、第１の方向視で、第１の連通流路と第２の連通流路との少なくとも一方とインターコネクタとの間の位置において、第２のセパレータの変形が発生することを抑制することができる。そのため、第２のセパレータの変形に起因して第１のマニホールドや第２のマニホールドと燃料室との間のガスの流れが阻害されることを抑制することができ、ひいては電気化学反応セルスタックの性能が低下することを抑制することができる。
【００１３】
（３）上記電気化学反応セルスタックにおいて、前記ガス流通部材は、前記第１の方向に直交する第２の方向に交差する方向に延伸する平板状の複数の第１の部分を有する構成としてもよい。本電気化学反応セルスタックによれば、ガス流通部材の複数の第１の部分が、第１の方向に変形しようとする第１のセパレータを支える支持柱のように機能し、第１のセパレータが第１の方向に変形することを効果的に抑制することができ、第１のセパレータの変形に起因して電気化学反応セルスタックの性能が低下することを効果的に抑制することができる。
【００１４】
（４）上記電気化学反応セルスタックにおいて、前記ガス流通部材は、隣り合う２つの前記第１の部分の端部間を接続する平板状の第２の部分を有する構成としてもよい。本電気化学反応セルスタックによれば、ガス流通部材を燃料室内におけるガスの流れが阻害されることを抑制できる構成としつつ、比較的シンプルで作製容易な構成とすることができる。
【００１５】
（５）上記電気化学反応セルスタックにおいて、前記ガス流通部材は、メッシュ状の部材である構成としてもよい。本電気化学反応セルスタックによれば、ガス流通部材を、燃料室内におけるガスの流れが阻害されることを抑制できる構成としつつ、比較的シンプルで作製容易な構成とすることができる。
【００１６】
（６）上記電気化学反応セルスタックにおいて、前記第１の方向視で、前記単セルにおける前記第１の連通流路と前記第２の連通流路との少なくとも一方に対向する辺に平行な方向に沿った前記ガス流通部材の長さの合計は、前記辺の長さの２分の１以上である構成としてもよい。本電気化学反応セルスタックによれば、ガス流通部材を十分に長くすることができ、第１のセパレータの変形が起こると各マニホールドと燃料室との間のガスの流れが阻害されるおそれがある箇所を広範囲にわたって、ガス流通部材５０によって変形を抑制することができ、第１のセパレータの変形に起因して電気化学反応セルスタックの性能が低下することを効果的に抑制することができる。
【００１７】
（７）上記電気化学反応セルスタックにおいて、各前記電気化学反応単位の前記空気室にガスを供給する第３のマニホールドと、各前記電気化学反応単位の前記空気室からガスを排出する第４のマニホールドと、前記第３のマニホールドと各前記電気化学反応単位の前記空気室とをつなぐ第３の連通流路と、前記第４のマニホールドと各前記電気化学反応単位の前記空気室とをつなぐ第４の連通流路と、が形成されており、前記第１の方向視で、前記第１の連通流路と前記第２の連通流路との一方と、前記第３の連通流路と前記第４の連通流路との一方とは、前記単セルの一の辺に対向するように配置され、かつ、前記第１の連通流路と前記第２の連通流路との他方と、前記第３の連通流路と前記第４の連通流路との他方とは、前記単セルの前記一の辺に対して前記単セルの中心点を挟んで対向する他の辺に対向するように配置されており、前記ガス流通部材は、前記燃料室内における、前記第１の方向視で、前記第３の連通流路と前記第４の連通流路との少なくとも一方と、前記単セルと、の間に配置されている構成としてもよい。
【００１８】
第１のセパレータのうち、第１の方向視で第３の連通流路と第４の連通流路との一方と単セルとの間に位置する部分は、空気室における圧力が局所的に高い領域に面する部分であるために第１の方向に変形しやすい部分である。上述したように、本電気化学反応セルスタックでは、ガス流通部材が、燃料室内における、第１の方向視で第３の連通流路と第４の連通流路との一方と単セルとの間に配置されている。そのため、本電気化学反応セルスタックによれば、ガス流通部材の存在により、第１のセパレータにおける上述した変形しやすい部分が第１の方向に変形することを抑制することができ、第１のセパレータの変形に起因して電気化学反応セルスタックの性能が低下することを効果的に抑制することができる。
【００１９】
なお、本明細書に開示される技術は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、電気化学反応単セル（燃料電池単セルまたは電解単セル）、電気化学反応単セルを有する電気化学反応単位（燃料電池発電単位または電解セル単位）、複数の電気化学反応単位を備える電気化学反応セルスタック（燃料電池スタックまたは電解セルスタック）、それらの製造方法等の形態で実現することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本実施形態における燃料電池スタック１００の外観構成を示す斜視図
【図２】図１のＩＩ−ＩＩの位置における燃料電池スタック１００のＸＺ断面構成を示す説明図
【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩの位置における燃料電池スタック１００のＸＺ断面構成を示す説明図
【図４】図１のＩＶ−ＩＶの位置における燃料電池スタック１００のＹＺ断面構成を示す説明図
【図５】図２に示す断面と同一の位置における互いに隣接する２つの発電単位１０２のＸＺ断面構成を示す説明図
【図６】図３に示す断面と同一の位置における互いに隣接する２つの発電単位１０２のＸＺ断面構成を示す説明図
【図７】図４に示す断面と同一の位置における互いに隣接する２つの発電単位１０２のＹＺ断面構成を示す説明図
【図８】図５から図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩの位置における発電単位１０２のＸＹ断面構成を示す説明図
【図９】図５から図７のＩＸ−ＩＸの位置における発電単位１０２のＸＹ断面構成を示す説明図
【図１０】ガス流通部材５０の外観構成を概略的に示す説明図
【図１１】変形例におけるガス流通部材５０の構成を示す説明図
【図１２】変形例におけるガス流通部材５０の構成を示す説明図
【図１３】変形例におけるガス流通部材５０の構成を示す説明図
【図１４】ガス流通部材５０としてメッシュ状の部材を用いた変形例における互いに隣接する２つの発電単位１０２の断面構成を示す説明図
【図１５】ガス流通部材５０としてメッシュ状の部材を用いた変形例における互いに隣接する２つの発電単位１０２の断面構成を示す説明図
【発明を実施するための形態】
【００２１】
Ａ．実施形態：
Ａ−１．構成：
（燃料電池スタック１００の構成）
図１は、本実施形態における燃料電池スタック１００の外観構成を示す斜視図であり、図２は、図１（および後述する図８および図９）のＩＩ−ＩＩの位置における燃料電池スタック１００のＸＺ断面構成を示す説明図であり、図３は、図１（および後述する図８および図９）のＩＩＩ−ＩＩＩの位置における燃料電池スタック１００のＸＺ断面構成を示す説明図であり、図４は、図１（および後述する図８および図９）のＩＶ−ＩＶの位置における燃料電池スタック１００のＹＺ断面構成を示す説明図である。各図には、方向を特定するための互いに直交するＸＹＺ軸が示されている。本明細書では、便宜的に、Ｚ軸正方向を上方向と呼び、Ｚ軸負方向を下方向と呼ぶものとするが、燃料電池スタック１００は実際にはそのような向きとは異なる向きで設置されてもよい。図５以降についても同様である。
【００２２】
燃料電池スタック１００は、複数の（本実施形態では７つの）燃料電池発電単位（以下、単に「発電単位」という。）１０２と、下端用セパレータ１８９と、一対のエンドプレート１０４，１０６とを備える。７つの発電単位１０２は、所定の配列方向（本実施形態では上下方向）に並べて配置されている。一対のエンドプレート１０４，１０６のうちの一方（以下、「上側エンドプレート１０４」という。）は、７つの発電単位１０２と下端用セパレータ１８９とから構成される集合体（以下、「発電ブロック１０３」という。）の上側に配置されており、一対のエンドプレート１０４，１０６のうちの他の（以下、「下側エンドプレート１０６」という。）は、発電ブロック１０３の下側に配置されている。一対のエンドプレート１０４，１０６は、７つの発電単位１０２と下端用セパレータ１８９とから構成される集合体（以下、「発電ブロック１０３」という。）を上下から挟むように配置されている。なお、上記配列方向（上下方向）は、特許請求の範囲における第１の方向に相当する。
【００２３】
図１および図４に示すように、燃料電池スタック１００を構成する各層（上側エンドプレート１０４、各発電単位１０２、下端用セパレータ１８９）のＺ軸方向回りの外周の４つの角部付近には、各層を上下方向に貫通する孔が形成されており、下側エンドプレート１０６のＺ軸方向回りの外周の４つの角部付近における上側の表面には、孔（ネジ孔）が形成されている。これらの各層に形成され互いに対応する孔同士が上下方向に連通して、上下方向に延びるボルト孔１０９を構成している。以下の説明では、ボルト孔１０９を構成するために燃料電池スタック１００の各層に形成された孔も、ボルト孔１０９と呼ぶ場合がある。
【００２４】
各ボルト孔１０９にはボルト２２が挿入されている。各ボルト２２の下端部は下側エンドプレート１０６に形成されたネジ孔に螺号しており、各ボルト２２の上端部にはナット２４が嵌められている。ナット２４の下側の表面は、絶縁シート２６を介してエンドプレート１０４の上側の表面に当接している。このような構成のボルト２２およびナット２４により、燃料電池スタック１００の各層が一体に締結されている。なお、絶縁シート２６は、例えばマイカシートや、セラミック繊維シート、セラミック圧粉シート、ガラスシート、ガラスセラミック複合剤等により構成される。
【００２５】
また、図１から図３に示すように、燃料電池スタック１００を構成する各層（各発電単位１０２、下端用セパレータ１８９、下側エンドプレート１０６）のＺ軸方向回りの周縁部には、各層を上下方向に貫通する４つの孔が形成されており、各層に形成され互いに対応する孔同士が上下方向に連通して、最上部の発電単位１０２から下側エンドプレート１０６にわたって上下方向に延びる連通孔１０８を構成している。以下の説明では、連通孔１０８を構成するために燃料電池スタック１００の各層に形成された孔も、連通孔１０８と呼ぶ場合がある。
【００２６】
図１および図２に示すように、燃料電池スタック１００のＺ軸方向回りの外周を構成する１つの辺（Ｙ軸に平行な２つの辺の内のＸ軸正方向側の辺）の付近に位置する１つの連通孔１０８は、燃料電池スタック１００の外部から酸化剤ガスＯＧが導入され、その酸化剤ガスＯＧを各発電単位１０２の後述する空気室１６６に供給するガス流路である酸化剤ガス供給マニホールド１６１として機能し、該辺の反対側の辺（Ｙ軸に平行な２つの辺の内のＸ軸負方向側の辺）の付近に位置する１つの連通孔１０８は、各発電単位１０２の空気室１６６から排出されたガスである酸化剤オフガスＯＯＧを燃料電池スタック１００の外部へ排出するガス流路である酸化剤ガス排出マニホールド１６２として機能する。なお、酸化剤ガスＯＧとしては、例えば空気が使用される。酸化剤ガス供給マニホールド１６１は、特許請求の範囲における第３のマニホールドに相当し、酸化剤ガス排出マニホールド１６２は、特許請求の範囲における第４のマニホールドに相当する。
【００２７】
また、図１および図３に示すように、燃料電池スタック１００のＺ軸方向回りの外周を構成する辺の内、上述した酸化剤ガス排出マニホールド１６２として機能する連通孔１０８に最も近い辺の付近に位置する他の１つの連通孔１０８は、燃料電池スタック１００の外部から燃料ガスＦＧが導入され、その燃料ガスＦＧを各発電単位１０２の後述する燃料室１７６に供給するガス流路である燃料ガス供給マニホールド１７１として機能し、上述した酸化剤ガス供給マニホールド１６１として機能する連通孔１０８に最も近い辺の付近に位置する他の１つの連通孔１０８は、各発電単位１０２の燃料室１７６から排出されたガスである燃料オフガスＦＯＧを燃料電池スタック１００の外部へ排出するガス流路である燃料ガス排出マニホールド１７２として機能する。なお、燃料ガスＦＧとしては、例えば都市ガスを改質した水素リッチなガスが使用される。燃料ガス供給マニホールド１７１は、特許請求の範囲における第１のマニホールドに相当し、燃料ガス排出マニホールド１７２は、特許請求の範囲における第２のマニホールドに相当する。
【００２８】
図２および図３に示すように、燃料電池スタック１００には、４つのガス通路部材２７が設けられている。各ガス通路部材２７は、中空筒状の本体部２８と、本体部２８の側面から分岐した中空筒状の分岐部２９とを有している。分岐部２９の孔は本体部２８の孔と連通している。各ガス通路部材２７の分岐部２９には、ガス配管（図示せず）が接続される。図２に示すように、酸化剤ガス供給マニホールド１６１の位置に配置されたガス通路部材２７の本体部２８の孔は、酸化剤ガス供給マニホールド１６１に連通しており、酸化剤ガス排出マニホールド１６２の位置に配置されたガス通路部材２７の本体部２８の孔は、酸化剤ガス排出マニホールド１６２に連通している。また、図３に示すように、燃料ガス供給マニホールド１７１の位置に配置されたガス通路部材２７の本体部２８の孔は、燃料ガス供給マニホールド１７１に連通しており、燃料ガス排出マニホールド１７２の位置に配置されたガス通路部材２７の本体部２８の孔は、燃料ガス排出マニホールド１７２に連通している。なお、各ガス通路部材２７と下側エンドプレート１０６の表面との間には、絶縁シート２６が介在している。
【００２９】
（エンドプレート１０４，１０６の構成）
一対のエンドプレート１０４，１０６は、Ｚ軸方向視での外形が略矩形の平板状の部材であり、例えばステンレス等の導電材料により形成されている。一対のエンドプレート１０４，１０６の中央付近には、それぞれ、Ｚ軸方向に貫通する孔３２，３４が形成されている。Ｚ軸方向視で、一対のエンドプレート１０４，１０６のそれぞれに形成された孔３２，３４の内周線は、後述する各単セル１１０を内包している。そのため、各ボルト２２およびナット２４による締結によって生じるＺ軸方向の圧縮力は、主として各発電単位１０２の周縁部（後述する各単セル１１０より外周側の部分）に作用する。また、本実施形態では、上側エンドプレート１０４は、燃料電池スタック１００のプラス側の出力端子として機能し、下側エンドプレート１０６は、燃料電池スタック１００のマイナス側の出力端子として機能する。
【００３０】
（下端用セパレータ１８９の構成）
下端用セパレータ１８９は、Ｚ軸方向視での外形が略矩形の平板状の部材であり、例えば金属により形成されている。下端用セパレータ１８９の周縁部は、発電ブロック１０３と下側エンドプレート１０６との間に挟み込まれた状態で、下側エンドプレート１０６と例えば溶接により接合されており、下側エンドプレート１０６と電気的に接続されている。
【００３１】
（発電単位１０２の構成）
図５は、図２に示す断面と同一の位置における互いに隣接する２つの発電単位１０２のＸＺ断面構成を示す説明図であり、図６は、図３に示す断面と同一の位置における互いに隣接する２つの発電単位１０２のＸＺ断面構成を示す説明図であり、図７は、図４に示す断面と同一の位置における互いに隣接する２つの発電単位１０２のＹＺ断面構成を示す説明図である。また、図８は、図５から図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩの位置における発電単位１０２のＸＹ断面構成を示す説明図であり、図９は、図５から図７のＩＸ−ＩＸの位置における発電単位１０２のＸＹ断面構成を示す説明図である。
【００３２】
図５から図７に示すように、発電単位１０２は、燃料電池単セル（以下、「単セル」という。）１１０と、単セル用セパレータ１２０と、空気極側フレーム１３０と、燃料極側フレーム１４０と、燃料極側集電部材１４４と、発電単位１０２の最上層および最下層を構成する一対のインターコネクタ１９０および一対のＩＣ用セパレータ１８０とを備えている。単セル用セパレータ１２０、空気極側フレーム１３０、燃料極側フレーム１４０、ＩＣ用セパレータ１８０におけるＺ軸方向回りの周縁部には、各マニホールド１６１，１６２，１７１，１７２として機能する各連通孔１０８を構成する孔と、各ボルト孔１０９を構成する孔とが形成されている。
【００３３】
単セル１１０は、電解質層１１２と、電解質層１１２のＺ軸方向の一方側（上側）に配置された空気極１１４と、電解質層１１２のＺ軸方向の他方側（下側）に配置された燃料極１１６と、電解質層１１２と空気極１１４との間に配置された反応防止層１１８とを備える。なお、本実施形態の単セル１１０は、燃料極１１６で単セル１１０を構成する他の層（電解質層１１２、空気極１１４、反応防止層１１８）を支持する燃料極支持形の単セルである。
【００３４】
電解質層１１２は、Ｚ軸方向視で略矩形の平板形状部材であり、固体酸化物（例えば、ＹＳＺ（イットリア安定化ジルコニア））を含むように構成されている。すなわち、本実施形態の単セル１１０は、電解質として固体酸化物を用いる固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）である。空気極１１４は、Ｚ軸方向視で電解質層１１２より小さい略矩形の平板形状部材であり、例えばペロブスカイト型酸化物（例えば、ＬＳＣＦ（ランタンストロンチウムコバルト鉄酸化物））を含むように構成されている。燃料極１１６は、Ｚ軸方向視で電解質層１１２と略同じ大きさの略矩形の平板形状部材であり、例えば、Ｎｉ（ニッケル）、Ｎｉとセラミック粒子からなるサーメット、Ｎｉ基合金等により形成されている。反応防止層１１８は、Ｚ軸方向視で空気極１１４と略同じ大きさの略矩形の平板形状部材であり、例えばＧＤＣ（ガドリニウムドープセリア）とＹＳＺとを含むように構成されている。反応防止層１１８は、空気極１１４から拡散した元素（例えば、Ｓｒ）が電解質層１１２に含まれる元素（例えば、Ｚｒ）と反応して高抵抗な物質（例えば、ＳｒＺｒＯ３）が生成されることを抑制する機能を有する。
【００３５】
単セル用セパレータ１２０は、中央付近に上下方向に貫通する略矩形の貫通孔１２１が形成されたフレーム状の部材であり、例えば、金属により形成されている。単セル用セパレータ１２０の板厚は、比較的薄く、例えば０．０５ｍｍ以上、０．２ｍｍ以下程度である。単セル用セパレータ１２０における貫通孔１２１を取り囲む部分（以下、「貫通孔周囲部」という。）は、単セル１１０（電解質層１１２）の周縁部における上側の表面に対向している。単セル用セパレータ１２０は、その対向した部分に配置されたロウ材（例えばＡｇロウ）により形成された接合部１２４により、単セル１１０（電解質層１１２）と接合されている。単セル用セパレータ１２０により、空気極１１４に面する空気室１６６と燃料極１１６に面する燃料室１７６とが区画され、単セル１１０の周縁部における一方の電極側から他方の電極側へのガスのリーク（クロスリーク）が抑制される。単セル用セパレータ１２０は、特許請求の範囲における第１のセパレータに相当する。
【００３６】
単セル用セパレータ１２０は、単セル用セパレータ１２０の貫通孔周囲部（貫通孔１２１を取り囲む部分）を含む内側部１２６と、内側部１２６より外周側に位置する外側部１２７と、内側部１２６と外側部１２７とを連結する連結部１２８とを備える。本実施形態では、内側部１２６および外側部１２７は、Ｚ軸方向に略直交する方向に延びる略平板状である。また、連結部１２８は、内側部１２６と外側部１２７との両方に対して下側に突出するように湾曲した形状となっている。連結部１２８における下側（燃料室１７６側）の部分は凸部となっており、連結部１２８における上側（空気室１６６側）の部分は凹部となっている。このため、連結部１２８は、Ｚ軸方向における位置が内側部１２６および外側部１２７とは異なる部分を含んでいる。
【００３７】
単セル用セパレータ１２０における貫通孔１２１付近には、ガラスを含むガラスシール部１２５が配置されている。ガラスシール部１２５は、接合部１２４に対して空気室１６６側に位置しており、単セル用セパレータ１２０の貫通孔周囲部の表面と、単セル１１０（本実施形態では電解質層１１２）の表面との両方に接触するように形成されている。ガラスシール部１２５により、単セル１１０の周縁部における一方の電極側から他方の電極側へのガスのリーク（クロスリーク）が効果的に抑制される。
【００３８】
インターコネクタ１９０は、略矩形の平板形状の平板部１５０と、平板部１５０から空気極１１４側に突出した複数の略柱状の空気極側集電部１３４とを有する導電性の部材であり、金属（例えば、フェライト系ステンレス）により形成されている。本実施形態では、インターコネクタ１９０の表面（空気室１６６に面する表面）に、例えばスピネル型酸化物により構成された導電性の被覆層１９４が形成されている。以下では、被覆層１９４に覆われたインターコネクタ１９０を、単にインターコネクタ１９０という。各発電単位１０２において、上側のインターコネクタ１９０（の平板部１５０）は、単セル１１０に対して空気室１６６を挟んで上側に配置されている。上側のインターコネクタ１９０（の各空気極側集電部１３４）は、例えばスピネル型酸化物により構成された導電性接合材１９６を介して、単セル１１０の空気極１１４に接合されており、これにより単セル１１０の空気極１１４に電気的に接続されている。また、各発電単位１０２において、下側のインターコネクタ１９０は、単セル１１０に対して燃料室１７６を挟んで下側に配置されており、後述する燃料極側集電部材１４４を介して、単セル１１０の燃料極１１６に電気的に接続されている。インターコネクタ１９０は、発電単位１０２間の電気的導通を確保すると共に、発電単位１０２間での反応ガスの混合を抑制する。なお、本実施形態では、２つの発電単位１０２が隣接して配置されている場合、１つのインターコネクタ１９０は、隣接する２つの発電単位１０２に共有されている。すなわち、ある発電単位１０２における上側のインターコネクタ１９０は、その発電単位１０２の上側に隣接する他の発電単位１０２における下側のインターコネクタ１９０と同一部材である。また、燃料電池スタック１００は下端用セパレータ１８９を備えているため、燃料電池スタック１００において最も下側に位置する発電単位１０２は下側のインターコネクタ１９０を備えていない（図２から図４参照）。
【００３９】
ＩＣ用セパレータ１８０は、中央付近に上下方向に貫通する略矩形の貫通孔１８１が形成されたフレーム状の部材であり、例えば、金属により形成されている。ＩＣ用セパレータ１８０の板厚は、比較的薄く、例えば０．０５ｍｍ以上、０．２ｍｍ以下程度である。ＩＣ用セパレータ１８０における貫通孔１８１を取り囲む部分（以下、「貫通孔周囲部」という。）は、インターコネクタ１９０の平板部１５０の周縁部における上側の表面に例えば溶接により接合されている。ある発電単位１０２に含まれる一対のＩＣ用セパレータ１８０のうち、上側のＩＣ用セパレータ１８０は、該発電単位１０２の空気室１６６と、該発電単位１０２に対して上側に隣り合う他の発電単位１０２の燃料室１７６とを区画する。また、ある発電単位１０２に含まれる一対のＩＣ用セパレータ１８０のうち、下側のＩＣ用セパレータ１８０は、該発電単位１０２の燃料室１７６と、該発電単位１０２に対して下側に隣り合う他の発電単位１０２の空気室１６６とを区画する。このように、ＩＣ用セパレータ１８０により、発電単位１０２の周縁部における発電単位１０２間のガスのリークが抑制される。なお、燃料電池スタック１００において最も上側に位置する発電単位１０２の上側のインターコネクタ１９０に接合されたＩＣ用セパレータ１８０は、上側エンドプレート１０４に電気的に接続されている。ＩＣ用セパレータ１８０は、特許請求の範囲における第２のセパレータに相当する。
【００４０】
ＩＣ用セパレータ１８０は、ＩＣ用セパレータ１８０の貫通孔周囲部（貫通孔１８１を取り囲む部分）を含む内側部１８６と、内側部１８６より外周側に位置する外側部１８７と、内側部１８６と外側部１８７とを連結する連結部１８８とを備える。本実施形態では、内側部１８６および外側部１８７は、Ｚ軸方向に略直交する方向に延びる略平板状である。また、連結部１８８は、内側部１８６と外側部１８７との両方に対して下側に突出するように湾曲した形状となっている。連結部１８８における下側（空気室１６６側）の部分は凸部となっており、連結部１８８における上側（燃料室１７６側）の部分は凹部となっている。このため、連結部１８８は、Ｚ軸方向における位置が内側部１８６および外側部１８７とは異なる部分を含んでいる。
【００４１】
図５から図８に示すように、空気極側フレーム１３０は、中央付近にＺ軸方向に貫通する略矩形の孔１３１が形成されたフレーム状の部材であり、例えば、マイカ等の絶縁体により形成されている。空気極側フレーム１３０の孔１３１は、空気極１１４に面する空気室１６６を構成する。空気極側フレーム１３０は、単セル用セパレータ１２０の周縁部における上側の表面と、上側のＩＣ用セパレータ１８０の周縁部における下側の表面とに接触しており、両者の間のガスシール性（すなわち、空気室１６６のガスシール性）を確保するシール部材として機能する。また、空気極側フレーム１３０によって、発電単位１０２に含まれる一対のＩＣ用セパレータ１８０間（すなわち、一対のインターコネクタ１９０間）間が電気的に絶縁される。また、空気極側フレーム１３０には、酸化剤ガス供給マニホールド１６１と空気室１６６とを連通する酸化剤ガス供給連通流路１３２と、空気室１６６と酸化剤ガス排出マニホールド１６２とを連通する酸化剤ガス排出連通流路１３３とが形成されている。酸化剤ガス供給連通流路１３２は、特許請求の範囲における第３の連通流路に相当し、酸化剤ガス排出連通流路１３３は、特許請求の範囲における第４の連通流路に相当する。
【００４２】
図５から図７および図９に示すように、燃料極側フレーム１４０は、中央付近にＺ軸方向に貫通する略矩形の孔１４１が形成されたフレーム状の部材であり、例えば、金属により形成されている。燃料極側フレーム１４０の孔１４１は、燃料極１１６に面する燃料室１７６を構成する。燃料極側フレーム１４０は、単セル用セパレータ１２０の周縁部における下側の表面と、下側のＩＣ用セパレータ１８０の周縁部における上側の表面とに接触している。また、燃料極側フレーム１４０には、燃料ガス供給マニホールド１７１と燃料室１７６とを連通する燃料ガス供給連通流路１４２と、燃料室１７６と燃料ガス排出マニホールド１７２とを連通する燃料ガス排出連通流路１４３とが形成されている。燃料ガス供給連通流路１４２は、特許請求の範囲における第１の連通流路に相当し、燃料ガス排出連通流路１４３は、特許請求の範囲における第２の連通流路に相当する。
【００４３】
図５から図７に示すように、燃料極側集電部材１４４は、燃料室１７６内に配置されている。燃料極側集電部材１４４は、インターコネクタ対向部１４６と、電極対向部１４５と、電極対向部１４５とインターコネクタ対向部１４６とをつなぐ連接部１４７とを備えており、例えば、ニッケルやニッケル合金、ステンレス等により形成されている。電極対向部１４５は、燃料極１１６の下側の表面に接触しており、インターコネクタ対向部１４６は、インターコネクタ１９０（の平板部１５０）の上側の表面に接触している。ただし、上述したように、燃料電池スタック１００において最も下側に位置する発電単位１０２は下側のインターコネクタ１９０を備えていないため、該発電単位１０２における燃料極側集電部材１４４のインターコネクタ対向部１４６は、下端用セパレータ１８９に接触している。燃料極側集電部材１４４は、このような構成であるため、燃料極１１６とインターコネクタ１９０（または下端用セパレータ１８９）とを電気的に接続する。なお、燃料極側集電部材１４４の電極対向部１４５とインターコネクタ対向部１４６との間には、例えばマイカにより形成されたスペーサー１４９が配置されている。そのため、燃料極側集電部材１４４が温度サイクルや反応ガス圧力変動による発電単位１０２の変形に追随し、燃料極側集電部材１４４を介した燃料極１１６とインターコネクタ１９０（または下端用セパレータ１８９）との電気的接続が良好に維持される。
【００４４】
Ａ−２．燃料電池スタック１００の動作：
図２および図５に示すように、酸化剤ガス供給マニホールド１６１の位置に設けられたガス通路部材２７の分岐部２９に接続されたガス配管（図示せず）を介して酸化剤ガスＯＧが供給されると、酸化剤ガスＯＧは、ガス通路部材２７の分岐部２９および本体部２８の孔を介して酸化剤ガス供給マニホールド１６１に供給され、酸化剤ガス供給マニホールド１６１から各発電単位１０２の酸化剤ガス供給連通流路１３２を介して、空気室１６６に供給される。また、図３および図６に示すように、燃料ガス供給マニホールド１７１の位置に設けられたガス通路部材２７の分岐部２９に接続されたガス配管（図示せず）を介して燃料ガスＦＧが供給されると、燃料ガスＦＧは、ガス通路部材２７の分岐部２９および本体部２８の孔を介して燃料ガス供給マニホールド１７１に供給され、燃料ガス供給マニホールド１７１から各発電単位１０２の燃料ガス供給連通流路１４２を介して、燃料室１７６に供給される。
【００４５】
各発電単位１０２の空気室１６６に酸化剤ガスＯＧが供給され、燃料室１７６に燃料ガスＦＧが供給されると、単セル１１０において酸化剤ガスＯＧおよび燃料ガスＦＧの電気化学反応による発電が行われる。この発電反応は発熱反応である。各発電単位１０２において、単セル１１０の空気極１１４は上側のインターコネクタ１９０に電気的に接続され、燃料極１１６は燃料極側集電部材１４４を介して下側のインターコネクタ１９０（または、下端用セパレータ１８９）に電気的に接続されている。すなわち、燃料電池スタック１００に含まれる複数の発電単位１０２は、電気的に直列に接続されている。また、最も上側に位置する発電単位１０２の上側のインターコネクタ１９０およびＩＣ用セパレータ１８０は、上側エンドプレート１０４に電気的に接続されており、最も下側に位置する発電単位１０２の燃料極側集電部材１４４に電気的に接続された下端用セパレータ１８９は、下側エンドプレート１０６に電気的に接続されている。そのため、燃料電池スタック１００の出力端子として機能するエンドプレート１０４，１０６から、各発電単位１０２において生成された電気エネルギーが取り出される。なお、ＳＯＦＣは、比較的高温（例えば７００℃から１０００℃）で発電が行われることから、起動後、発電により発生する熱で高温が維持できる状態になるまで、燃料電池スタック１００が加熱器（図示せず）により加熱されてもよい。
【００４６】
図２および図５に示すように、各発電単位１０２の空気室１６６から酸化剤ガス排出連通流路１３３を介して酸化剤ガス排出マニホールド１６２に排出された酸化剤オフガスＯＯＧは、酸化剤ガス排出マニホールド１６２の位置に設けられたガス通路部材２７の本体部２８および分岐部２９の孔を経て、当該分岐部２９に接続されたガス配管（図示せず）を介して燃料電池スタック１００の外部に排出される。また、図３および図６に示すように、各発電単位１０２の燃料室１７６から燃料ガス排出連通流路１４３を介して燃料ガス排出マニホールド１７２に排出された燃料オフガスＦＯＧは、燃料ガス排出マニホールド１７２の位置に設けられたガス通路部材２７の本体部２８および分岐部２９の孔を経て、当該分岐部２９に接続されたガス配管（図示しない）を介して燃料電池スタック１００の外部に排出される。
【００４７】
なお、本実施形態の燃料電池スタック１００では、図８および図９に示すように、Ｚ軸方向視で、酸化剤ガス供給マニホールド１６１に連通する酸化剤ガス供給連通流路１３２と、燃料ガス排出マニホールド１７２に連通する燃料ガス排出連通流路１４３とが、単セルの一の辺（図８および図９に示される第２の辺ＳＩ２）に（同じ方向に）対向するように配置されており、かつ、酸化剤ガス排出マニホールド１６２に連通する酸化剤ガス排出連通流路１３３と、燃料ガス供給マニホールド１７１に連通する燃料ガス供給連通流路１４２とが、単セルの上記第２の辺ＳＩ２に対して単セル１１０の中心点を挟んで対向する他の辺（図８および図９に示され第１の辺ＳＩ１）に（同じ方向に）対向するように配置されている。すなわち、本実施形態の発電単位１０２（燃料電池スタック１００）は、空気室１６６における酸化剤ガスＯＧの主たる流れ方向（Ｘ軸正方向からＸ軸負方向へ向かう方向）と燃料室１７６における燃料ガスＦＧの主たる流れ方向（Ｘ軸負方向からＸ軸正方向へ向かう方向）とが略反対方向（互いに対向する方向）である、カウンターフロータイプのＳＯＦＣである。
【００４８】
Ａ−３．ガス流通部材５０の構成：
本実施形態の燃料電池スタック１００は、さらにガス流通部材５０を備える。以下、ガス流通部材５０の構成について説明する。図１０は、ガス流通部材５０の外観構成を概略的に示す説明図である。
【００４９】
図１０に示すように、ガス流通部材５０は、全体として所定の方向（本実施形態ではＹ軸方向）に延びる長尺状の部材であり、例えば金属により形成されている。なお、図１０では、ガス流通部材５０における延伸方向の両端部の図示が省略されている。ガス流通部材５０は、板材を断面が波形になるように折り曲げ加工して作製された部材である。すなわち、ガス流通部材５０は、ガス流通部材５０全体の延伸方向（Ｙ軸方向）に直交する方向（ＸＺ面内方向）に延伸する平板状の複数の部分（以下、「第１の部分５１」という。）と、それぞれ、隣り合う２つの第１の部分５１の端部間を接続する平板状の複数の第２の部分５２とが、ガス流通部材５０全体の延伸方向（Ｙ軸方向）に交互に並んだ構成を有している。ガス流通部材５０はこのような構成であるため、ガス流通部材５０には、上側および下側に、ガス流通部材５０全体の延伸方向（Ｙ軸方向）に直交する方向（本実施形態ではＸ軸方向）に延びる複数の溝ＣＨが形成されていると言える。なお、第１の部分５１の延伸方向（ＸＺ面内方向）は、Ｚ軸方向に直交する方向（ＸＹ面内方向）に平行ではない。換言すれば、第１の部分５１の延伸方向は、Ｚ軸方向に直交する方向（ＸＹ面内方向）に交差する方向である。ＸＹ面内方向は、特許請求の範囲における第２の方向に相当する。また、本実施形態では、各第２の部分５２は、上下方向（Ｚ軸方向）に直交する方向（ＸＹ面内方向）に延伸する平板状の部分である。
【００５０】
ガス流通部材５０の板厚ｔ１は、０．０５ｍｍ以上、０．２ｍｍ以下程度であり、例えば０．１ｍｍである。また、ガス流通部材５０の高さｈ１（Ｚ軸方向の大きさ）は、０．４ｍｍ以上、１．０ｍｍ以下程度であり、例えば０．７ｍｍである。なお、ガス流通部材５０に形成された溝ＣＨの深さｄ１は、ガス流通部材５０の高さｈ１と板厚ｔ１との差分（ｈ１−ｔ１）である。また、ガス流通部材５０の幅Ｗ１（Ｘ軸方向の大きさ）は、１ｍｍ以上、７ｍｍ以下程度であり、例えば４ｍｍである。また、ガス流通部材５０における隣り合う２つの第１の部分５１の間の距離ｌ１は、例えば５ｍｍ以上、１５ｍｍ以下程度であり、例えば１０ｍｍである。
【００５１】
図５、図６および図９に示すように、ガス流通部材５０は、発電単位１０２における燃料室１７６内に配置されている。本実施形態では、燃料電池スタック１００に含まれるすべての発電単位１０２の燃料室１７６に、それぞれ２つのガス流通部材５０（第１のガス流通部材５０ａおよび第２のガス流通部材５０ｂ）が配置されている。
【００５２】
図５および図６に示すように、各発電単位１０２において、２つのガス流通部材５０は、Ｚ軸方向視で、単セル用セパレータ１２０およびＩＣ用セパレータ１８０と重なる位置に配置されている。より具体的には、２つのガス流通部材５０は、Ｚ軸方向視で、単セル用セパレータ１２０およびＩＣ用セパレータ１８０の各連結部１２８、１８８と重なる位置に配置されている。
【００５３】
また、図６および図９に示すように、第１のガス流通部材５０ａは、Ｚ軸方向視で、燃料ガス供給連通流路１４２と単セル１１０およびインターコネクタ１９０との間に配置され、第２のガス流通部材５０ｂは、Ｚ軸方向視で、燃料ガス排出連通流路１４３と単セル１１０およびインターコネクタ１９０との間に配置されている。なお、上述したように、本実施形態の燃料電池スタック１００はカウンターフロータイプのＳＯＦＣであるため、第１のガス流通部材５０ａは、Ｚ軸方向視で、酸化剤ガス排出連通流路１３３と単セル１１０およびインターコネクタ１９０との間に配置され、第２のガス流通部材５０ｂは、Ｚ軸方向視で、酸化剤ガス供給連通流路１３２と単セル１１０およびインターコネクタ１９０との間に配置されているとも言える（図５参照）。
【００５４】
また、図９に示すように、本実施形態では、第１のガス流通部材５０ａ全体の延伸方向（Ｙ軸方向）は、単セル１１０における燃料ガス供給連通流路１４２に対向する辺である第１の辺ＳＩ１と平行である。また、第１の辺ＳＩ１に平行な方向（Ｙ軸方向）に沿った第１のガス流通部材５０ａの長さＬ０は、第１の辺ＳＩ１の長さＬ１の２分の１以上となっている。より具体的には、第１のガス流通部材５０ａの長さＬ０は、第１の辺ＳＩ１の長さＬ１以上となっている。同様に、第２のガス流通部材５０ｂ全体の延伸方向（Ｙ軸方向）は、単セル１１０における燃料ガス排出連通流路１４３に対向する辺である第２の辺ＳＩ２と平行である。また、第２の辺ＳＩ２に平行な方向（Ｙ軸方向）に沿った第２のガス流通部材５０ｂの長さＬ０は、第２の辺ＳＩ２の長さＬ１の２分の１以上となっている。より具体的には、第２のガス流通部材５０ｂの長さＬ０は、第２の辺ＳＩ２の長さＬ１以上となっている。
【００５５】
上述したように、各ガス流通部材５０には、Ｘ軸方向に延びる複数の溝ＣＨが形成されている。各溝ＣＨの延伸方向（Ｘ軸方向）は、燃料室１７６における燃料ガスＦＧの主たる流れ方向と一致している。燃料ガス供給マニホールド１７１から燃料ガス供給連通流路１４２を介して燃料室１７６に供給された燃料ガスＦＧの少なくとも一部は、第１のガス流通部材５０ａに形成された各溝ＣＨ内を通過して単セル１１０（燃料極１１６）に面する位置に至り、また、単セル１１０に面する位置から第２のガス流通部材５０ｂに形成された各溝ＣＨ内を通過して燃料ガス排出連通流路１４３に面する位置に至り、燃料ガス排出連通流路１４３を介して燃料ガス排出マニホールド１７２に排出される。すなわち、溝ＣＨの存在により、ガス流通部材５０を燃料室１７６内に配置しても、燃料室１７６における燃料ガスＦＧの流れが阻害されることを抑制することができる。
【００５６】
なお、本実施形態では、各ガス流通部材５０は、他の部材（ＩＣ用セパレータ１８０や単セル用セパレータ１２０）に固定されてはおらず、ＩＣ用セパレータ１８０の上に載置されている。ただし、所定の方法（例えば、ロウ付けや溶接等）により、各ガス流通部材５０が他の部材に接合されて固定されていてもよい。また、本実施形態では、燃料電池スタック１００の組立時における燃料室１７６の高さの変化（減少）を考慮して、各ガス流通部材５０の高さｈ１が燃料室１７６の設計高さより低く設定されている。そのため、各ガス流通部材５０がＩＣ用セパレータ１８０の上に載置された状態では、各ガス流通部材５０と単セル用セパレータ１２０とが接触していない。
【００５７】
Ａ−４．本実施形態の効果：
以上説明したように、本実施形態の燃料電池スタック１００は、Ｚ軸方向に並べて配置された複数の発電単位１０２を備える。各発電単位１０２は、単セル１１０と単セル用セパレータ１２０とを有する。各単セル１１０は、電解質層１１２と、電解質層１１２に対して上側に配置された空気極１１４と、電解質層１１２に対して下側に配置された燃料極１１６とを含む。各単セル用セパレータ１２０は、貫通孔１２１が形成され、貫通孔１２１を取り囲む部分が単セル１１０の周縁部と接合され、空気極１１４に面する空気室１６６と燃料極１１６に面する燃料室１７６とを区画する部材である。また、燃料電池スタック１００には、各発電単位１０２の燃料室１７６にガスを供給する燃料ガス供給マニホールド１７１と、各発電単位１０２の燃料室１７６からガスを排出する燃料ガス排出マニホールド１７２と、燃料ガス供給マニホールド１７１と各発電単位１０２の燃料室１７６とをつなぐ燃料ガス供給連通流路１４２と、燃料ガス排出マニホールド１７２と各発電単位１０２の燃料室１７６とをつなぐ燃料ガス排出連通流路１４３とが形成されている。また、各発電単位１０２は、さらにガス流通部材５０を備える。ガス流通部材５０には、ガスが流れる溝ＣＨが形成されている。ガス流通部材５０は、燃料室１７６内における、Ｚ軸方向視で、燃料ガス供給連通流路１４２および燃料ガス排出連通流路１４３と単セル１１０との間に配置されると共に、単セル用セパレータ１２０と重なって配置されている。
【００５８】
ここで、燃料電池スタック１００の発電運転中には、各発電単位１０２において、燃料室１７６内のガスの圧力と空気室１６６内のガスの圧力との間に差が生じる。具体的には、空気室１６６内のガスの圧力が、燃料室１７６内のガスの圧力より高くなる。そのため、燃料室１７６と空気室１６６との間のガスの圧力差に起因して、燃料室１７６と空気室１６６とを区画する単セル用セパレータ１２０に応力が生じ、単セル用セパレータ１２０における単セル１１０や他の部材に支持されていない部分が変形する（燃料室１７６の高さが低くなるように変形する）おそれがある。また、単セル用セパレータ１２０のうち、Ｚ軸方向視で燃料ガス供給連通流路１４２および燃料ガス排出連通流路１４３と単セル１１０との間に位置する部分は、上記変形が発生した場合に、燃料ガス供給マニホールド１７１および燃料ガス排出マニホールド１７２と燃料室１７６との間のガスの流れが阻害されて燃料電池スタック１００の性能に悪影響を及ぼしやすい部分である。
【００５９】
しかしながら、上述したように、本実施形態の燃料電池スタック１００は、燃料室１７６内における、Ｚ軸方向視で、燃料ガス供給連通流路１４２および燃料ガス排出連通流路１４３と単セル１１０との間に配置されると共に、単セル用セパレータ１２０と重なって配置されたガス流通部材５０を備える。そのため、ガス流通部材５０の存在により、ガス流通部材５０が配置されていない形態と比較して、Ｚ軸方向視で、燃料ガス供給連通流路１４２および燃料ガス排出連通流路１４３と単セル１１０との間の位置において、単セル用セパレータ１２０の上記変形が発生することを抑制することができる。そのため、単セル用セパレータ１２０の変形に起因して燃料ガス供給マニホールド１７１および燃料ガス排出マニホールド１７２と燃料室１７６との間のガスの流れが阻害されることを抑制することができ、ひいては燃料電池スタック１００の性能が低下することを抑制することができる。
【００６０】
また、ガス流通部材５０には、ガスが流れる溝ＣＨが形成されているため、ガス流通部材５０を、燃料室１７６内における、Ｚ軸方向視で、燃料ガス供給連通流路１４２および燃料ガス排出連通流路１４３と単セル１１０との間に配置しても、ガス流通部材５０の存在によって燃料室１７６内におけるガスの流れが阻害されることを抑制することができる。
【００６１】
以上のことから、本実施形態の燃料電池スタック１００によれば、燃料室１７６内におけるガスの流れが阻害されることを抑制しつつ、単セル用セパレータ１２０の変形に起因して燃料電池スタック１００の性能が低下することを抑制することができる。
【００６２】
なお、本実施形態では、燃料電池スタック１００に含まれるすべての発電単位１０２がガス流通部材５０を備えているため、ある発電単位１０２の単セル用セパレータ１２０の変形に起因して発電単位１０２毎の燃料ガスＦＧの流路の圧損に差が生じることを抑制することができ、該圧損の差に起因して発電単位１０２毎の燃料ガスＦＧの供給量に差が生じることを抑止することができ、その結果、燃料電池スタック１００全体の性能が低下することを抑制することができる。
【００６３】
また、本実施形態の燃料電池スタック１００では、各発電単位１０２は、さらに、インターコネクタ１９０とＩＣ用セパレータ１８０とを有する。インターコネクタ１９０は、単セル１１０に対して燃料室１７６を挟んで下側に配置され、燃料極１１６に電気的に接続された導電性の部材である。ＩＣ用セパレータ１８０は、貫通孔１８１が形成され、貫通孔１８１を取り囲む部分がインターコネクタ１９０の周縁部と接合され、燃料室１７６と、他の発電単位１０２の空気室１６６とを区画する部材である。また、ガス流通部材５０は、燃料室１７６内における、Ｚ軸方向視で、燃料ガス供給連通流路１４２および燃料ガス排出連通流路１４３とインターコネクタ１９０との間に配置されると共に、ＩＣ用セパレータ１８０と重なって配置されている。
【００６４】
上述したように、燃料電池スタック１００の発電運転中には、各発電単位１０２において、燃料室１７６内のガスの圧力と空気室１６６内のガスの圧力との間に差が生じる。そのため、一の発電単位１０２の燃料室１７６内のガスの圧力と、該発電単位１０２に隣り合う他の発電単位１０２の空気室１６６内のガスの圧力との間にも差が生じる。具体的には、該他の発電単位１０２の空気室１６６内のガスの圧力が、該一の発電単位１０２の燃料室１７６内のガスの圧力より高くなる。そのため、両者のガスの圧力差に起因して、一の発電単位１０２の燃料室１７６と他の発電単位１０２の空気室１６６とを区画するＩＣ用セパレータ１８０に応力が生じ、ＩＣ用セパレータ１８０におけるインターコネクタ１９０や他の部材に支持されていない部分が変形する（燃料室１７６の高さが低くなるように変形する）おそれがある。また、ＩＣ用セパレータ１８０のうち、Ｚ軸方向視で燃料ガス供給連通流路１４２および燃料ガス排出連通流路１４３とインターコネクタ１９０との間に位置する部分は、上記変形が発生した場合に、燃料ガス供給マニホールド１７１および燃料ガス排出マニホールド１７２と燃料室１７６との間のガスの流れが阻害されて燃料電池スタック１００の性能に悪影響を及ぼしやすい部分である。
【００６５】
しかしながら、上述したように、本実施形態の燃料電池スタック１００では、ガス流通部材５０は、燃料室１７６内における、Ｚ軸方向視で、燃料ガス供給連通流路１４２および燃料ガス排出連通流路１４３とインターコネクタ１９０との間に配置されると共に、ＩＣ用セパレータ１８０と重なって配置される。そのため、ガス流通部材５０の存在により、ガス流通部材５０が配置されていない形態と比較して、Ｚ軸方向視で、燃料ガス供給連通流路１４２および燃料ガス排出連通流路１４３とインターコネクタ１９０との間の位置において、ＩＣ用セパレータ１８０の上記変形が発生することを抑制することができる。そのため、ＩＣ用セパレータ１８０の変形に起因して燃料ガス供給マニホールド１７１および燃料ガス排出マニホールド１７２と燃料室１７６との間のガスの流れが阻害されることを抑制することができ、ひいては燃料電池スタック１００の性能が低下することを抑制することができる。
【００６６】
また、本実施形態の燃料電池スタック１００では、ガス流通部材５０は、Ｚ軸方向に直交する方向（ＸＹ面方向）に交差する方向に延伸する平板状の複数の第１の部分５１を有する。そのため、本実施形態の燃料電池スタック１００によれば、ガス流通部材５０の複数の第１の部分５１が、Ｚ軸方向に変形しようとする単セル用セパレータ１２０を支える支持柱のように機能し、単セル用セパレータ１２０がＺ軸方向に変形することを効果的に抑制することができ、単セル用セパレータ１２０の変形に起因して燃料電池スタック１００の性能が低下することを効果的に抑制することができる。
【００６７】
また、本実施形態の燃料電池スタック１００では、ガス流通部材５０は、隣り合う２つの第１の部分５１の端部間を接続する平板状の第２の部分５２を有する。そのため、本実施形態の燃料電池スタック１００によれば、ガス流通部材５０を燃料室１７６内におけるガスの流れが阻害されることを抑制できる構成としつつ、比較的シンプルで作製容易な構成とすることができる。
【００６８】
また、本実施形態の燃料電池スタック１００では、Ｚ軸方向視で、単セル１１０における燃料ガス供給連通流路１４２に対向する辺である第１の辺ＳＩ１に平行な方向に沿ったガス流通部材５０（第１のガス流通部材５０ａ）の長さ（の合計）は、第１の辺ＳＩ１の長さの２分の１以上である。同様に、Ｚ軸方向視で、単セル１１０における燃料ガス排出連通流路１４３に対向する辺である第２の辺ＳＩ２に平行な方向に沿ったガス流通部材５０（第２のガス流通部材５０ｂ）の長さ（の合計）は、第２の辺ＳＩ２の長さの２分の１以上である。そのため、本実施形態の燃料電池スタック１００によれば、ガス流通部材５０を十分に長くすることができ、ガス流通部材５０の存在によって広範囲にわたって単セル用セパレータ１２０がＺ軸方向に変形することを効果的に抑制することができ、単セル用セパレータ１２０の変形に起因して燃料電池スタック１００の性能が低下することを効果的に抑制することができる。
【００６９】
また、本実施形態の燃料電池スタック１００には、各発電単位１０２の空気室１６６にガスを供給する酸化剤ガス供給マニホールド１６１と、各発電単位１０２の空気室１６６からガスを排出する酸化剤ガス排出マニホールド１６２と、酸化剤ガス供給マニホールド１６１と各発電単位１０２の空気室１６６とをつなぐ酸化剤ガス供給連通流路１３２と、酸化剤ガス排出マニホールド１６２と各発電単位１０２の空気室１６６とをつなぐ酸化剤ガス排出連通流路１３３とが形成されている。Ｚ軸方向視で、燃料ガス供給連通流路１４２と酸化剤ガス排出連通流路１３３とは、単セル１１０の第１の辺ＳＩ１に対向するように配置され、かつ、燃料ガス排出連通流路１４３と酸化剤ガス供給連通流路１３２とは、単セル１１０の第１の辺ＳＩ１に対して単セル１１０の中心点を挟んで対向する第２の辺ＳＩ２に対向するように配置されている。また、ガス流通部材５０は、燃料室１７６内における、Ｚ軸方向視で、酸化剤ガス供給連通流路１３２および酸化剤ガス排出連通流路１３３と単セル１１０との間に配置されている。
【００７０】
ここで、各発電単位１０２において、単セル用セパレータ１２０のうち、Ｚ軸方向視で酸化剤ガス供給連通流路１３２および酸化剤ガス排出連通流路１３３と単セル１１０との間に位置する部分は、空気室１６６における圧力が局所的に高い領域に面する部分であるためにＺ軸方向に変形しやすい部分である。上述したように、本実施形態の燃料電池スタック１００では、ガス流通部材５０が、燃料室１７６内における、Ｚ軸方向視で、酸化剤ガス供給連通流路１３２および酸化剤ガス排出連通流路１３３と単セル１１０との間に配置されている。そのため、本実施形態の燃料電池スタック１００によれば、ガス流通部材５０の存在により、単セル用セパレータ１２０における上述した変形しやすい部分がＺ軸方向に変形することを抑制することができ、単セル用セパレータ１２０の変形に起因して燃料電池スタック１００の性能が低下することを効果的に抑制することができる。
【００７１】
Ｂ．変形例：
本明細書で開示される技術は、上述の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の形態に変形することができ、例えば次のような変形も可能である。
【００７２】
上記実施形態における燃料電池スタック１００の構成や燃料電池スタック１００を構成する各部分の構成は、あくまで一例であり、種々変形可能である。例えば、上記実施形態では、２つのガス流通部材５０が、Ｚ軸方向視で、単セル用セパレータ１２０およびＩＣ用セパレータ１８０の各連結部１２８、１８８と重なる位置に配置されているが、２つのガス流通部材５０は、Ｚ軸方向視で、単セル用セパレータ１２０およびＩＣ用セパレータ１８０における各連結部１２８、１８８以外の部分と重なる位置に配置されていてもよい。また、上記実施形態では、単セル用セパレータ１２０およびＩＣ用セパレータ１８０が、連結部１２８，１８８を有しているが、単セル用セパレータ１２０およびＩＣ用セパレータ１８０が、連結部１２８，１８８を有さなくてもよい。
【００７３】
また、上記実施形態では、燃料室１７６内における、Ｚ軸方向視で、燃料ガス供給連通流路１４２と単セル１１０との間に１つのガス流通部材５０（第１のガス流通部材５０ａ）が配置されているが、該位置に複数のガス流通部材５０が配置されていてもよい。同様に、上記実施形態では、燃料室１７６内における、Ｚ軸方向視で、燃料ガス排出連通流路１４３と単セル１１０との間に１つのガス流通部材５０（第２のガス流通部材５０ｂ）が配置されているが、該位置に複数のガス流通部材５０が配置されていてもよい。
【００７４】
また、上記実施形態では、Ｚ軸方向視で、単セル１１０における燃料ガス供給連通流路１４２に対向する辺である第１の辺ＳＩ１に平行な方向に沿ったガス流通部材５０（第１のガス流通部材５０ａ）の長さは、第１の辺ＳＩ１の長さの２分の１以上であり、Ｚ軸方向視で、単セル１１０における燃料ガス排出連通流路１４３に対向する辺である第２の辺ＳＩ２に平行な方向に沿ったガス流通部材５０（第２のガス流通部材５０ｂ）の長さは、第２の辺ＳＩ２の長さの２分の１以上であるが、第１のガス流通部材５０ａと第２のガス流通部材５０ｂとの少なくとも一方の長さがより短いとしてもよい。
【００７５】
また、上記実施形態では、ガス流通部材５０が、燃料室１７６内における、Ｚ軸方向視で、燃料ガス供給連通流路１４２および燃料ガス排出連通流路１４３と単セル１１０との間に配置されているが、ガス流通部材５０が、燃料室１７６内における、Ｚ軸方向視で、燃料ガス供給連通流路１４２と燃料ガス排出連通流路１４３との一方と、単セル１１０との間に配置されているとしてもよい。
【００７６】
また、上記実施形態では、燃料電池スタック１００に含まれるすべての発電単位１０２がガス流通部材５０を備えているが、必ずしも燃料電池スタック１００に含まれるすべての発電単位１０２がガス流通部材５０を備えている必要はなく、少なくとも１つの発電単位１０２がガス流通部材５０を備えていればよい。なお、ガス流通部材５０を備える発電単位１０２は、特許請求の範囲における特定電気化学反応単位に相当する。
【００７７】
また、上記実施形態では、ガス流通部材５０が、燃料室１７６内における、Ｚ軸方向視で、燃料ガス供給連通流路１４２および燃料ガス排出連通流路１４３とインターコネクタ１９０との間に配置されると共に、ＩＣ用セパレータ１８０と重なって配置されているが、必ずしもこのような構成である必要はない。また、燃料電池スタック１００がＩＣ用セパレータ１８０を備えている必要はなく、インターコネクタ１９０が燃料電池スタック１００の周縁部（Ｚ軸方向視で空気極側フレーム１３０や燃料極側フレーム１４０と重なる部分）まで延伸していてもよい。
【００７８】
また、上記実施形態では、ガス流通部材５０は、板材を断面が波形になるように折り曲げ加工して作製された部材であり、ガス流通部材５０全体の延伸方向（Ｙ軸方向）に直交する方向（ＸＺ面内方向）に延伸する平板状の複数の第１の部分５１と、それぞれ、隣り合う２つの第１の部分５１の端部間を接続する平板状の複数の第２の部分５２とが、ガス流通部材５０全体の延伸方向（Ｙ軸方向）に交互に並んだ構成を有しているが、ガス流通部材５０の構成は種々変形可能である。例えば、第１の部分５１の延伸方向は、ＸＺ面内方向に限らず、Ｚ軸方向に直交する方向（ＸＹ面内方向）に交差する方向（換言すれば、ＸＹ面内方向に平行ではない方向）であれば、他の方向であってもよい。また、図１１のＡ欄に示す変形例のように、ガス流通部材５０が有する第２の部分５２の数は、１つであってもよい。すなわち、ガス流通部材５０は、１つの第２の部分５２と、該第２の部分５２から一方の側（例えば下側）に延びる複数の第１の部分５１とを有する構成であってもよい。
【００７９】
また、上記実施形態では、ガス流通部材５０にガスが流れる溝ＣＨが形成されているが、例えば図１１のＢ欄に示す変形例のように、ガス流通部材５０に、溝ＣＨに代えて、あるいは、溝ＣＨと共に、ガスが流れる孔ＨＯが形成されていてもよい。
【００８０】
また、図１１のＣ欄に示す変形例のように、ガス流通部材５０は、ガス流通部材５０全体の延伸方向（Ｙ軸方向）に直交する方向（ＸＺ面内方向）に非平行な平板状の複数の第１の部分５１が並んだ断面波形（山形）の構成であってもよい。なお、このような構成においても、第１の部分５１の延伸方向は、Ｚ軸方向に直交する方向（ＸＹ面内方向）に平行ではない。換言すれば、第１の部分５１の延伸方向は、Ｚ軸方向に直交する方向（ＸＹ面内方向）に交差する方向である。
【００８１】
また、図１２および図１３の各欄に示す変形例のように、ガス流通部材５０は、Ｚ軸方向に略直交する略平板状の基板５４から複数の中空または密実な凸部５５がＺ軸方向に突出した構成であってもよい。このような構成のガス流通部材５０では、各凸部５５間に、ガス流通部材５０全体の延伸方向（Ｙ軸方向）に直交する方向（本変形例ではＸ軸方向）に延びる溝ＣＨが形成されている。なお、図１２のＡ〜Ｃ欄に示す変形例では、各凸部５５が略直方体状であり、図１３のＡ欄に示す変形例では、各凸部５５が略円柱状であり、図１３のＢ欄に示す変形例では、各凸部５５が略半球状である。図１２および図１３の各欄に示す変形例において、凸部５５の形状が他の形状であってもよい。このような構成のガス流通部材５０は、例えば、プレス加工や折り曲げ加工により作製することができる。
【００８２】
なお、図１２のＡ欄に示す変形例では、各凸部５５が、基板５４からＸＺ面内方向に延伸する２つの平板状部分５６と、２つの平板状部分５６の先端部間を接続し、ＸＹ面内方向に延伸する１つの平板状部分５７とから構成されている。そのため、この変形例においては、各凸部５５の位置に、ガス流通部材５０全体の延伸方向（Ｙ軸方向）に直交する方向（本変形例ではＸ軸方向）に延びる孔ＨＯが形成されている。図１２のＡ欄に示す変形例において、各凸部５５の各平板状部分５６は上記第１の部分５１に該当し、各凸部５５の平板状部分５７および基板５４は上記第２の部分５２に該当する。また、図１２のＢ欄に示す変形例では、各凸部５５が、基板５４からＸＺ面内方向に延伸する１つの平板状部分５６と、該平板状部分５６の先端からＸＹ面内方向に延伸する１つの平板状部分５７とから構成されている。そのため、この変形例においては、各凸部５５の位置にも、ガス流通部材５０全体の延伸方向（Ｙ軸方向）に直交する方向（本変形例ではＸ軸方向）に延びる溝ＣＨが形成されている。図１２のＢ欄に示す変形例において、各凸部５５の平板状部分５６は上記第１の部分５１に該当し、基板５４は上記第２の部分５２に該当する。また、図１２のＣ欄に示す変形例では、各凸部５５が、基板５４からＸＺ面内方向に延伸する２つの平板状部分５６と、基板５４からＹＺ面内方向に延伸する２つの平板状部分５８と、２つの平板状部分５６の先端部間および２つの平板状部分５８の先端部間を接続し、ＸＹ面内方向に延伸する１つの平板状部分５７とから構成されている。図１２のＣ欄に示す変形例において、各凸部５５の各平板状部分５６は上記第１の部分５１に該当し、各凸部５５の平板状部分５７および基板５４は上記第２の部分５２に該当する。
【００８３】
また、上記実施形態では、ガス流通部材５０が、板状部材を加工した構成を有しているが、ガス流通部材５０は、ガスが流れる多数の孔が形成されたメッシュ状の部材であってもよい。図１４および図１５は、ガス流通部材５０としてメッシュ状の部材を用いた変形例における互いに隣接する２つの発電単位１０２の断面構成を示す説明図である。このようなメッシュ状の部材としては、例えば、ニッケルメッシュを用いることができる。このような構成とすれば、ガス流通部材５０を、燃料室１７６内におけるガスの流れが阻害されることを抑制できる構成としつつ、比較的シンプルで作製容易な構成とすることができる。なお、メッシュ状の部材のメッシュ繊維の直径は、例えば０．０３〜０．０６ｍｍ程度とすることができる。
【００８４】
また、上記実施形態では、一対のエンドプレート１０４，１０６に孔３２，３４が形成されているが、一対のエンドプレート１０４，１０６の少なくとも一方について該孔３２，３４が形成されていなくてもよい。また、上記実施形態では、一対のエンドプレート１０４，１０６がターミナルプレートとして機能するが、一対のエンドプレート１０４，１０６とは別に、ターミナルプレートを設けてもよい。
【００８５】
また、上記実施形態では、インターコネクタ１９０は導電性の被覆層１９４を含んでいるが、インターコネクタ１９０が該被覆層１９４を含んでいなくてもよい。また、上記実施形態では、単セル１１０が反応防止層１１８を有しているが、単セル１１０が反応防止層１１８を有さないとしてもよい。また、上記実施形態において、燃料電池スタック１００に含まれる単セル１１０の個数（発電単位１０２の個数）は、あくまで一例であり、単セル１１０の個数は燃料電池スタック１００に要求される出力電圧等に応じて適宜決められる。また、上記実施形態における各部材を構成する材料は、あくまで例示であり、各部材が他の材料により構成されていてもよい。
【００８６】
また、上記実施形態の燃料電池スタック１００は、カウンターフロータイプのＳＯＦＣであるが、本明細書に開示される技術は、コフロータイプのＳＯＦＣにも同様に適用可能である。なお、コフロータイプのＳＯＦＣでは、Ｚ軸方向視で、燃料ガス供給連通流路１４２と酸化剤ガス供給連通流路１３２とは、単セル１１０の一の辺に対向するように配置され、かつ、燃料ガス排出連通流路１４３と酸化剤ガス排出連通流路１３３とは、単セル１１０の該一の辺に対して単セル１１０の中心点を挟んで対向する他の辺に対向するように配置されているような構成を有している。また、本明細書に開示される技術は、クロスフロータイプのＳＯＦＣにも同様に適用可能である。
【００８７】
また、上記実施形態では、燃料ガスに含まれる水素と酸化剤ガスに含まれる酸素との電気化学反応を利用して発電を行う燃料電池スタック１００を対象としているが、本明細書に開示される技術は、水の電気分解反応を利用して水素の生成を行う固体酸化物形電解セル（ＳＯＥＣ）の構成単位である電解単セルを複数備える電解セルスタックにも同様に適用可能である。なお、電解セルスタックの基本的な構成は、例えば特開２０１６−８１８１３号公報に記載されているように公知であるが、おおよそ以下の通りである。すなわち、電解セルスタックの構成は、上述した実施形態の燃料電池スタック１００の構成において、「発電単位」を「電解セル単位」と読み替え、「単セル」を「電解単セル」と読み替え、「酸化剤ガス供給マニホールド」を「空気排出マニホールド」と読み替え、「酸化剤ガス排出マニホールド」を「空気供給マニホールド」と読み替え、「燃料ガス供給マニホールド」を「水素排出マニホールド」と読み替え、「燃料ガス排出マニホールド」を「水蒸気供給マニホールド」と読み替え、「酸化剤ガス供給連通流路」を「空気排出連通流路」と読み替え、「酸化剤ガス排出連通流路」を「空気供給連通流路」と読み替え、「燃料ガス供給連通流路」を「水素排出連通流路」と読み替え、「燃料ガス排出連通流路」を「水蒸気供給連通流路」と読み替えた構成である。
【００８８】
電解セルスタックの運転の際には、空気極１１４がプラス（陽極）で燃料極（水素極）１１６がマイナス（陰極）となるように、電解セルスタックに電圧が印加される。また、ガス通路部材２７を介して水蒸気供給マニホールドに原料ガスとしての水蒸気が供給される。なお、供給される水蒸気に、水素ガスが含まれていてもよい。水蒸気供給マニホールドに供給された水蒸気は、水蒸気供給マニホールドから各電解セル単位の水蒸気供給連通流路を介して燃料室１７６に供給され、各電解単セルにおける水の電気分解反応に供される。各電解単セルにおける水の電気分解反応により燃料室１７６で発生した水素ガスは、余った水蒸気と共に水素排出連通流路を介して水素排出マニホールドに排出され、水素排出マニホールドからガス通路部材２７を経て電解セルスタックの外部に取り出される。
【００８９】
また、電解セルスタックの運転の際には、電解セルスタックの温度の制御等のために、必要により空気が電解セルスタックの内部に供給される。この場合には、ガス通路部材２７を介して空気供給マニホールドに供給された空気が、空気供給マニホールドから各電解セル単位の空気供給連通流路を介して、空気室１６６に供給される。空気室１６６に供給された空気は、空気極１１４で生成される酸素とともに空気排出連通流路を介して空気排出マニホールドに排出され、空気排出マニホールドからガス通路部材２７を経て電解セルスタックの外部に排出される。
【００９０】
このような構成の電解セルスタックにおいても、上記実施形態における燃料電池スタック１００と同様の構成を採用することにより、上記実施形態における燃料電池スタック１００の作用効果と同様の作用効果を奏する。
【００９１】
また、上記実施形態では、固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）を例に説明したが、本明細書に開示される技術は、溶融炭酸塩形燃料電池（ＭＣＦＣ）といった他のタイプの燃料電池（または電解セル）にも適用可能である。
【符号の説明】
【００９２】
２２：ボルト  ２４：ナット  ２６：絶縁シート  ２７：ガス通路部材  ２８：本体部  ２９：分岐部  ３２，３４：孔  ５０：ガス流通部材  ５１：第１の部分  ５２：第２の部分  ５４：基板  ５５：凸部  ５６：平板状部分  ５７：平板状部分  ５８：平板状部分  １００：燃料電池スタック  １０２：発電単位  １０３：発電ブロック  １０４，１０６：エンドプレート  １０８：連通孔  １０９：ボルト孔  １１０：単セル  １１２：電解質層  １１４：空気極  １１６：燃料極  １１８：反応防止層  １２０：単セル用セパレータ  １２１：貫通孔  １２４：接合部  １２５：ガラスシール部  １２６：内側部  １２７：外側部  １２８：連結部  １３０：空気極側フレーム  １３１：孔  １３２：酸化剤ガス供給連通流路  １３３：酸化剤ガス排出連通流路  １３４：空気極側集電部  １４０：燃料極側フレーム  １４１：孔  １４２：燃料ガス供給連通流路  １４３：燃料ガス排出連通流路  １４４：燃料極側集電部材  １４５：電極対向部  １４６：インターコネクタ対向部  １４７：連接部  １４９：スペーサー  １５０：平板部  １６１：酸化剤ガス供給マニホールド  １６２：酸化剤ガス排出マニホールド  １６６：空気室  １７１：燃料ガス供給マニホールド  １７２：燃料ガス排出マニホールド  １７６：燃料室  １８０：ＩＣ用セパレータ  １８１：貫通孔  １８６：内側部  １８７：外側部  １８８：連結部  １８９：下端用セパレータ  １９０：インターコネクタ  １９４：被覆層  １９６：導電性接合材  ＣＨ：溝  ＦＧ：燃料ガス  ＦＯＧ：燃料オフガス  ＨＯ：孔  ＯＧ：酸化剤ガス  ＯＯＧ：酸化剤オフガス  ＳＩ１：第１の辺  ＳＩ２：第２の辺
【要約】
【課題】燃料室内のガスの流れの阻害を抑制しつつ、セパレータの変形に起因して電気化学反応セルスタックの性能が低下することを抑制する。
【解決手段】電気化学反応セルスタックは、第１の方向に並べて配置された複数の電気化学反応単位を備える。該単位は、単セルとセパレータとを有する。該スタックには、燃料室にガスを供給する第１のマニホールドと、燃料室からガスを排出する第２のマニホールドと、第１のマニホールドと燃料室とをつなぐ第１の連通流路と、第２のマニホールドと燃料室とをつなぐ第２の連通流路とが形成されている。該単位は、さらに、ガス流通部材を備える。ガス流通部材は、第１の方向視で、第１の連通流路と第２の連通流路との少なくとも一方と、単セルと、の間に配置されている。ガス流通部材には、ガスが流れる孔と溝との少なくとも一方が形成されている。
【選択図】図５【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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