JP6131426B2

JP6131426B2 - Fuel cell seal structure

Info

Publication number: JP6131426B2
Application number: JP2013251985A
Authority: JP
Inventors: 森島　信悟; 信悟森島; 和也駒形
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2013-12-05
Filing date: 2013-12-05
Publication date: 2017-05-24
Anticipated expiration: 2033-12-05
Also published as: JP2015109225A

Description

本発明は、固体酸化物型燃料電池に適用される燃料電池のシール構造に関する。 The present invention relates to a fuel cell seal structure applied to a solid oxide fuel cell.

従来、固体酸化物型燃料電池（SOFC：Solid Oxide Fuel Cell）では、その作動時の温度範囲が５００℃〜１０００℃となることから、固体酸化物型燃料電池に適用される反応ガスの漏洩を防止するシール部材には、高温環境下での耐久性が要求される。このため、シール部材としては、耐熱性に優れるガラス材が採用されている（例えば、特許文献１参照）。なお、特許文献１では、シール部材を、固体酸化物型燃料電池の作動温度範囲内において軟化する特性を有するガラス材で構成したものが例示されている。 Conventionally, a solid oxide fuel cell (SOFC) has a temperature range of 500 ° C. to 1000 ° C. during operation, so that leakage of reaction gas applied to the solid oxide fuel cell is prevented. The sealing member to be prevented is required to have durability in a high temperature environment. For this reason, the glass material which is excellent in heat resistance is employ | adopted as a sealing member (for example, refer patent document 1). Patent Document 1 exemplifies that the sealing member is made of a glass material having a property of softening within the operating temperature range of the solid oxide fuel cell.

特許第３４９４５６０号Japanese Patent No. 3494560

ところで、ガラス材で構成されるシール部材は、通常、固体酸化物型燃料電池を構成する各セルに形成された反応ガスのガス流通部（マニホールド）の周囲に平面塗布した後、複数セルを積層した状態で乾燥、焼成工程を経て結晶化して使用される。 By the way, the sealing member made of a glass material is usually applied in a flat manner around the gas circulation part (manifold) of the reaction gas formed in each cell constituting the solid oxide fuel cell, and then a plurality of cells are laminated. In this state, it is used after being crystallized through a drying and firing process.

この際、シール部材を単に各セルの積層方向に介在させる配置形態とすると、焼成工程にて固体酸化物型燃料電池の電池本体に温度分布が生じた際に、シール部材の軟化や収縮によりセルの積層方向に作用する応力が不均一となってしまう可能性がある。 At this time, if the sealing member is simply disposed in the stacking direction of each cell, the cell is caused by softening or contraction of the sealing member when temperature distribution occurs in the battery body of the solid oxide fuel cell in the firing process. There is a possibility that the stress acting in the laminating direction becomes non-uniform.

シール部材の軟化や収縮によりセルの積層方向に作用する応力が不均一となると、固体酸化物型燃料電池の製造過程（シール部材の焼成工程）や完成品の作動時におけるシール部材の軟化や収縮に伴って電池本体が傾いてしまうことがある。このような電池本体の傾きは、シール性の悪化や燃料電池内部の接触荷重の偏在（ばらつき）を招き、この接触荷重の偏在は、内部抵抗を増大させて電池性能を低下させることから好ましくない。 If the stress acting in the cell stacking direction becomes uneven due to softening or shrinkage of the sealing member, the sealing member is softened or shrunk during the manufacturing process of the solid oxide fuel cell (sintering process of the sealing member) or during operation of the finished product. As a result, the battery body may tilt. Such an inclination of the battery body causes deterioration of the sealing performance and uneven distribution (variation) of the contact load inside the fuel cell. This uneven distribution of the contact load is undesirable because it increases the internal resistance and decreases the battery performance. .

本発明は上記点に鑑みて、シール部材の軟化や収縮に伴う不具合の発生を抑制可能な燃料電池のシール構造を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a fuel cell seal structure capable of suppressing the occurrence of problems associated with softening and contraction of a seal member.

本発明は、複数のセル（１０）が積層されると共に、セルの積層方向に延在して反応ガスを流通させるガス流通部（１３ａ、１３ｂ、１４ａ、１４ｂ）が形成された固体酸化物型燃料電池（１）に適用され、複数のセルのうち、隣接するセルにおける少なくともガス流通部を構成する部材同士の接合部をシールする燃料電池のシール構造を対象としている。 The present invention is a solid oxide type in which a plurality of cells (10) are stacked, and gas flow portions (13a, 13b, 14a, 14b) that extend in the cell stacking direction and flow reaction gases are formed. The present invention is applied to the fuel cell (1), and is intended for a fuel cell seal structure that seals at least a joint portion between members constituting a gas flow portion in an adjacent cell among a plurality of cells.

上記目的を達成するために、請求項１または請求項２に記載の発明は、
ガス流通部から反応ガスが漏洩することを防止するためのシール部材（１７）を備え、
隣接するセルのうち、一方のセル（１０Ａ）におけるガス流通部（１３ａ、１３ｂ）を構成する部材を第１部材（１３）とし、他方のセル（１０Ｂ）におけるガス流通部（１４ａ、１４ｂ）を構成する部材を第２部材（１４）と定義したとき、
第１部材には、凹状のシール溝（１３２）がガス流通部（１３ａ、１３ｂ）を囲むように形成されており、
第２部材には、第１部材におけるシール溝に対向する位置にシール溝に向かって突出する突起部（１４２）がガス流通部（１４ａ、１４ｂ）を囲むように形成されており、
シール部材は、固体酸化物型燃料電池の作動温度範囲内において軟化する特性を有する材料で構成され、セルの積層方向に直交する方向から見たときに、シール溝内部および突起部それぞれと重なり合うように配置されている。
さらに、請求項１に記載の発明は、電気的な絶縁性を有する絶縁体（１８）を備え、第１部材および第２部材それぞれは、導電性を有する材料で構成されており、絶縁体は、突起部の先端とシール溝の底部との間に配置されていることを特徴としている。
また、請求項２に記載の発明は、突起部には、シール溝側に露出する表面に酸化皮膜（１４３）が被覆されていることを特徴としている。 To achieve the above object, the inventions according to claim 1 or claim 2,
A seal member (17) for preventing the reaction gas from leaking from the gas flow part,
Among the adjacent cells, the member constituting the gas circulation part (13a, 13b) in one cell (10A) is defined as the first member (13), and the gas circulation part (14a, 14b) in the other cell (10B) is designated. When the component member is defined as the second member (14),
The first member is formed with a concave seal groove (132) so as to surround the gas flow portions (13a, 13b),
The second member is formed with a protrusion (142) protruding toward the seal groove at a position facing the seal groove in the first member so as to surround the gas flow part (14a, 14b),
The seal member is made of a material having a characteristic of softening within the operating temperature range of the solid oxide fuel cell, and overlaps with the inside of the seal groove and the protrusion when viewed from the direction orthogonal to the cell stacking direction. that it has been placed in.
Further, the invention described in claim 1 includes an insulator (18) having electrical insulation, wherein each of the first member and the second member is made of a conductive material, , And is arranged between the tip of the projection and the bottom of the seal groove.
The invention described in claim 2 is characterized in that the protrusion is coated with an oxide film (143) on the surface exposed to the seal groove side.

これによると、シール溝および突起部それぞれのセルの積層方向に直交する方向に存在する部位の間にシール部材が介在することになるので、シール部材が軟化や収縮する際に作用する応力を、セルの積層方向から積層方向に直交する方向へ分散させることができる。 According to this, since the seal member is interposed between the portions present in the direction perpendicular to the stacking direction of the cells of the seal groove and the protrusion, the stress acting when the seal member is softened or contracted, The cell can be dispersed in a direction perpendicular to the stacking direction from the stacking direction of the cells.

これにより、シール部材の軟化や収縮に伴う電池本体の傾きが縮小され、電池本体の傾きに起因するシール性の悪化を抑制できると共に、燃料電池内部の接触荷重の偏在（ばらつき）を抑えることができる。 As a result, the inclination of the battery body due to the softening or contraction of the seal member is reduced, the deterioration of the sealing performance due to the inclination of the battery body can be suppressed, and the uneven distribution (variation) of the contact load inside the fuel cell can be suppressed. it can.

なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係の一例を示すものである。 In addition, the code | symbol in the parenthesis of each means described in this column and the claim shows an example of a correspondence relationship with the specific means described in the embodiment described later.

第１実施形態に係る固体酸化物型燃料電池の分解斜視図である。1 is an exploded perspective view of a solid oxide fuel cell according to a first embodiment. 図１に示すセルを上方側から見た上面図である。It is the top view which looked at the cell shown in FIG. 1 from the upper side. 図２に示す指示線III−IIIに沿って隣接するセルを切断した断面図である。It is sectional drawing which cut | disconnected the adjacent cell along the instruction line III-III shown in FIG. 図３における点線Ａで囲む部位を拡大した断面図である。It is sectional drawing to which the site | part enclosed with the dotted line A in FIG. 3 was expanded. 第２実施形態に係る固体酸化物型燃料電池において、隣接するセルのガス供給用マニホールド付近を切断した断面図である。In the solid oxide fuel cell according to the second embodiment, a cross-sectional view of the vicinity of a gas supply manifold of an adjacent cell is cut. 図５における点線Ｂで囲む部位を拡大した断面図である。It is sectional drawing to which the site | part enclosed with the dotted line B in FIG. 5 was expanded.

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の各実施形態において、先行する実施形態で説明した事項と同一もしくは均等である部分には、同一の参照符号を付し、その説明を省略する場合がある。また、各実施形態において、構成要素の一部だけを説明している場合、構成要素の他の部分に関しては、先行する実施形態において説明した構成要素を適用することができる。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. Note that, in each of the following embodiments, parts that are the same as or equivalent to the matters described in the preceding embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof may be omitted. Moreover, in each embodiment, when only a part of the component is described, the component described in the preceding embodiment can be applied to the other part of the component.

（第１実施形態）
本実施形態では、図１、図２に示す平板構造の固体酸化物型燃料電池１（以下、燃料電池１とも呼ぶ。）に、本発明の燃料電池のシール構造を適用した例について説明する。 (First embodiment)
In the present embodiment, an example in which the fuel cell seal structure of the present invention is applied to the flat oxide solid oxide fuel cell 1 (hereinafter also referred to as the fuel cell 1) shown in FIGS.

燃料電池１は、反応ガスである燃料ガスおよび酸化剤ガス（酸素）の電気化学反応により電気エネルギを出力する板状のセル１０を複数積層したスタック構造（積層構造）で構成されている。 The fuel cell 1 has a stack structure (stacked structure) in which a plurality of plate-like cells 10 that output electric energy by an electrochemical reaction of a fuel gas that is a reaction gas and an oxidant gas (oxygen) are stacked.

本実施形態の各セル１０は、主たる構成要素として、セルプレート１１、アノード集電体１２、セルフレーム１３、およびセパレータ１４を有している。 Each cell 10 of the present embodiment has a cell plate 11, an anode current collector 12, a cell frame 13, and a separator 14 as main components.

セルプレート１１は、固体電解質体の一方の面にアノード、他方の面にカソードが接合されて一体化された接合体であり、セル１０において電気エネルギを出力する発電部として機能する。 The cell plate 11 is a joined body in which an anode is joined to one surface of the solid electrolyte body and a cathode is joined to the other surface, and functions as a power generation unit that outputs electric energy in the cell 10.

セルプレート１１を構成する固体電解質体は、酸化物イオンをカソード側からアノード側へ伝導する機能を有する酸化物イオン伝導体で構成されている。なお、固体電解質体は、イットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）等の安定化ジルコニアを薄板上に成形し、高温で焼結することにより作製することができる。 The solid electrolyte body constituting the cell plate 11 is composed of an oxide ion conductor having a function of conducting oxide ions from the cathode side to the anode side. The solid electrolyte body can be produced by forming a stabilized zirconia such as yttria stabilized zirconia (YSZ) on a thin plate and sintering it at a high temperature.

このように構成されるセルプレート１１では、燃料ガスである水素および酸素が供給されることで、以下の反応式［化１］、［化２］に示す電気化学反応により、電気エネルギが出力される。
（アノード）２Ｈ_２＋２Ｏ^２−→２Ｈ_２Ｏ＋４ｅ⁻・・・［化１］
（カソード）Ｏ_２＋４ｅ⁻→２Ｏ^２−・・・［化２］
また、セルプレート１１では、燃料ガスである一酸化炭素（ＣＯ）および酸素が供給されることで、以下の反応式［化３］、［化４］に示す電気化学反応により、電気エネルギが出力される。
（アノード）２ＣＯ＋２Ｏ^２−→２ＣＯ_２＋４ｅ⁻・・・［化３］
（カソード）Ｏ_２＋４ｅ⁻→２Ｏ^２−・・・［化４］
アノード集電体１２は、導電性を有する多孔質体で構成され、セルプレート１１におけるアノード側に接合されている。アノード集電体１２は、セルプレート１１のアノード側における集電機能に加えて、セルプレート１１における電気化学反応に関与する物質をアノード側へ拡散させる拡散層としても機能する。なお、アノード集電体１２は、後述するセルフレーム１３と直に接触しないように、セルプレート１１よりも板面の面積が小さい形状に形成されている。 In the cell plate 11 configured as described above, by supplying hydrogen and oxygen as fuel gases, electric energy is output by the electrochemical reaction represented by the following reaction formulas [Chemical Formula 1] and [Chemical Formula 2]. The
_{^{_{(Anode) 2H 2 + 2O 2- → 2H}}} 2 O + 4e - ··· [ Formula 1]
(Cathode) O ₂ + 4e ⁻ → 2O ²⁻ ..
The cell plate 11 is supplied with fuel gas, such as carbon monoxide (CO) and oxygen, so that electric energy is output by the electrochemical reaction shown in the following reaction formulas [Chemical Formula 3] and [Chemical Formula 4]. Is done.
^{_{(Anode) 2CO + 2O 2- → 2CO 2}} + 4e - ··· [ of 3]
(Cathode) O ₂ + 4e ⁻ → 2O ²⁻ [Chemical Formula 4]
The anode current collector 12 is composed of a conductive porous body, and is joined to the anode side of the cell plate 11. In addition to the current collecting function on the anode side of the cell plate 11, the anode current collector 12 also functions as a diffusion layer that diffuses substances involved in the electrochemical reaction in the cell plate 11 to the anode side. The anode current collector 12 is formed in a shape having a smaller plate surface area than the cell plate 11 so as not to directly contact a cell frame 13 described later.

セルフレーム１３は、アノードよりも電気抵抗値の高い材料（例えば、ステンレス等のフェライト系金属）で構成され、セルプレート１１を支持する支持部材である。具体的には、セルフレーム１３には、セルプレート１１およびアノード集電体１２に対向する部位に開口部１３１が設けられ、当該開口部１３１の縁部にてセルプレート１１の外周側を支持するようになっている。 The cell frame 13 is a support member that is made of a material having a higher electrical resistance than the anode (for example, a ferritic metal such as stainless steel) and supports the cell plate 11. Specifically, the cell frame 13 is provided with an opening 131 at a portion facing the cell plate 11 and the anode current collector 12, and the outer peripheral side of the cell plate 11 is supported by the edge of the opening 131. It is like that.

ここで、セルフレーム１３を、セルプレート１１に直に接触させると、セルプレート１１における発電により生じた電流がセルフレーム１３に流れてしまう。また、セルフレーム１３とセルプレート１１との間に隙間が存在すると、当該隙間を介して、反応ガスが漏洩してしまう虞がある。 Here, when the cell frame 13 is brought into direct contact with the cell plate 11, a current generated by power generation in the cell plate 11 flows into the cell frame 13. In addition, if there is a gap between the cell frame 13 and the cell plate 11, the reaction gas may leak through the gap.

このため、本実施形態のセルフレーム１３には、その開口部１３１におけるセルプレート１１およびアノード集電体１２に接触する部位に、絶縁性および機密性を有する部材（図示略）が設けられている。 For this reason, the cell frame 13 of the present embodiment is provided with a member (not shown) having insulating properties and confidentiality at a portion of the opening 131 that contacts the cell plate 11 and the anode current collector 12. .

セパレータ１４は、導電性を有する材料（例えば、導電性セラミックやフェライト系金属）で構成されている。セパレータ１４は、隣接するセルプレート１１同士を電気的に接続する接続手段としての機能に加えて、セルプレート１１へ反応ガスである燃料ガスおよび酸化剤ガスを供給する供給路としても機能する。 The separator 14 is made of a conductive material (for example, a conductive ceramic or a ferrite metal). The separator 14 functions as a supply path for supplying a fuel gas and an oxidant gas, which are reaction gases, to the cell plate 11 in addition to a function as a connection means for electrically connecting adjacent cell plates 11.

具体的には、セパレータ１４には、セルプレート１１のアノード側に対向する一方の面に、燃料ガスを流すための燃料ガス流路１４１が形成され、他方の面に酸化剤ガスを流すための酸化剤ガス流路（図示略）が形成されている。なお、本実施形態では、燃料ガス流路１４１が、同一のセル１０を構成するセルプレート１１とセパレータ１４との間に形成され、酸化剤ガス流路が、隣接するセル１０におけるセルプレート１１とセパレータ１４との間に形成される。 Specifically, the separator 14 is formed with a fuel gas flow channel 141 for flowing the fuel gas on one surface facing the anode side of the cell plate 11, and for flowing the oxidant gas on the other surface. An oxidant gas channel (not shown) is formed. In the present embodiment, the fuel gas channel 141 is formed between the cell plate 11 and the separator 14 constituting the same cell 10, and the oxidant gas channel is connected to the cell plate 11 in the adjacent cell 10. It is formed between the separator 14.

セルフレーム１３およびセパレータ１４には、それぞれ各セル１０を積層した際にガス供給用マニホールド１５を構成する供給穴部１３ａ、１４ａ、各セル１０を積層した際にガス排出用マニホールド１６を構成する排出穴部１３ｂ、１４ｂが形成されている。 In the cell frame 13 and the separator 14, supply holes 13a and 14a constituting the gas supply manifold 15 when the respective cells 10 are stacked, and discharge forming the gas discharge manifold 16 when the respective cells 10 are stacked. Holes 13b and 14b are formed.

ガス供給用マニホールド１５は、各セル１０の燃料ガス流路１４１へ反応ガスである燃料ガスを分配して供給するものである。また、ガス排出用マニホールド１６は、各セル１０の燃料ガス流路１４１から排出される排出ガス（燃料オフガス）を集合させて排出するものである。なお、各供給穴部１３ａ、１４ａ、および排出穴部１３ｂ、１４ｂは、各セル１０を積層した際に、セル１０の積層方向（以下、セル積層方向と呼ぶ。）に延在する内部マニホールド（ガス流通部）を構成している。 The gas supply manifold 15 distributes and supplies fuel gas, which is a reaction gas, to the fuel gas flow path 141 of each cell 10. Further, the gas discharge manifold 16 collects and discharges exhaust gas (fuel off gas) discharged from the fuel gas flow path 141 of each cell 10. The supply holes 13a and 14a and the discharge holes 13b and 14b are internal manifolds (hereinafter referred to as cell stacking directions) that extend in the stacking direction of the cells 10 when the cells 10 are stacked. Gas distribution department).

本実施形態の同一のセル１０を構成するセルフレーム１３およびセパレータ１４は、各マニホールド１５、１６や燃料ガス流路１４１が外部と連通しないように、図１および図２に示す接合ライン１０ａに沿って、レーザ溶接等により密接に接合されている。 The cell frame 13 and the separator 14 constituting the same cell 10 of the present embodiment follow the joining line 10a shown in FIGS. 1 and 2 so that the manifolds 15 and 16 and the fuel gas flow path 141 do not communicate with the outside. Are closely joined by laser welding or the like.

また、本実施形態の隣接するセル１０の一方のセルフレーム１３および他方のセパレータ１４は、マニホールドを介さずに、酸化剤ガス流路が外部と直に連通する構造となっている。つまり、本実施形態の燃料電池１は、各セル１０の外周側から酸化剤ガス流路へ酸化剤ガスを取り込むと共に、酸化剤ガス流路から各セル１０の外周側へ排出ガスを排出するオープンフロー構造となっている。 In addition, one cell frame 13 and the other separator 14 of the adjacent cells 10 of the present embodiment have a structure in which the oxidant gas flow path communicates directly with the outside without using a manifold. In other words, the fuel cell 1 of the present embodiment opens the exhaust gas from the outer peripheral side of each cell 10 into the oxidant gas flow channel and discharges the exhaust gas from the oxidant gas flow channel to the outer peripheral side of each cell 10. It has a flow structure.

続いて、隣接するセル１０における各マニホールド１５、１６を構成する部材（セルフレーム１３、およびセパレータ１４）同士の接合部をシールするシール構造について説明する。このシール構造は、隣接するセル１０のうち、一方のセルのセルフレーム１３に形成された供給穴部１３ａおよび排出穴部１３ｂと、他方のセルのセパレータ１４に形成された供給穴部１４ａおよび排出穴部１４ｂとの間から燃料ガスの漏洩を防止するために設けられている。 Next, a seal structure that seals the joint portion between the members (cell frame 13 and separator 14) constituting the manifolds 15 and 16 in the adjacent cell 10 will be described. In this sealing structure, among adjacent cells 10, a supply hole 13a and a discharge hole 13b formed in the cell frame 13 of one cell, and a supply hole 14a and a discharge formed in the separator 14 of the other cell. It is provided to prevent leakage of fuel gas from between the holes 14b.

本実施形態の燃料電池１のシール構造については、図３、図４に示す断面図を用いて説明する。なお、隣接するセル１０におけるセルフレーム１３の排出穴部１３ｂとセパレータ１４の排出穴部１４ｂとの間をシールするシール構造は、セルフレーム１３の供給穴部１３ａとセパレータ１４の供給穴部１４ａとの間をシールするシール構造と同様である。このため、本実施形態では、セルフレーム１３の供給穴部１３ａとセパレータ１４の供給穴部１４ａとの間をシールするシール構造について説明し、セルフレーム１３の排出穴部１３ｂとセパレータ１４の排出穴部１４ｂとの間をシールするシール構造に関する説明を省略する。 The seal structure of the fuel cell 1 according to the present embodiment will be described with reference to cross-sectional views shown in FIGS. The sealing structure for sealing the gap between the discharge hole 13b of the cell frame 13 and the discharge hole 14b of the separator 14 in the adjacent cell 10 includes the supply hole 13a of the cell frame 13 and the supply hole 14a of the separator 14. It is the same as the seal structure that seals the gap. For this reason, in this embodiment, a seal structure that seals between the supply hole 13a of the cell frame 13 and the supply hole 14a of the separator 14 will be described, and the discharge hole 13b of the cell frame 13 and the discharge hole of the separator 14 will be described. The description regarding the seal structure for sealing between the portion 14b is omitted.

図３、図４は、隣接するセル１０におけるガス供給用マニホールド１５を構成するセルフレーム１３の供給穴部１３ａとセパレータ１４の供給穴部１４ａとの間をシールするシール構造を示している。なお、便宜上、図３、図４では、隣接する２つのセル１０における断面図を示すと共に、隣接するセル１０のうち、紙面下方側のセルをセル１０Ａ、紙面上方側のセルをセル１０Ｂとして説明する。 3 and 4 show a seal structure that seals between the supply hole 13a of the cell frame 13 and the supply hole 14a of the separator 14 constituting the gas supply manifold 15 in the adjacent cell 10. FIG. For convenience, FIGS. 3 and 4 show cross-sectional views of two adjacent cells 10, and among the adjacent cells 10, a cell on the lower side of the page is a cell 10 A and a cell on the upper side of the page is a cell 10 B. To do.

図３、図４に示すように、隣接するセル１０のうち、一方のセル１０Ａのセルフレーム１３には、凹状に窪んだシール溝１３２が、セルフレーム１３に形成された供給穴部１３ａを囲むように形成されている。 As shown in FIG. 3 and FIG. 4, in the cell frame 13 of one cell 10 A among the adjacent cells 10, a concave seal groove 132 surrounds the supply hole 13 a formed in the cell frame 13. It is formed as follows.

このシール溝１３２は、反応ガスである燃料ガスの漏洩を防止するためのシール部材１７を配置するための空間を形成するために設けられている。本実施形態のシール溝１３２は、後述するシール部材１７がシール溝１３２の開口１３２ａ側から底部１３２ｂ側へ誘導され易くするために、セル積層方向に直交する断面の面積が、底部１３２ｂ側から開口１３２ａ側へ向かって大きくなる断面形状を有している。なお、シール溝１３２は、セルフレーム１３の成形時にプレス加工等により形成され、前述の断面形状は、プレス加工での抜き勾配、曲げ勾配を利用して形成される。 The seal groove 132 is provided in order to form a space for arranging the seal member 17 for preventing leakage of fuel gas, which is a reaction gas. The seal groove 132 of the present embodiment has a cross-sectional area perpendicular to the cell stacking direction from the bottom 132b side so that a seal member 17 to be described later can be easily guided from the opening 132a side to the bottom 132b side of the seal groove 132. It has a cross-sectional shape that increases toward the 132a side. The seal groove 132 is formed by pressing or the like when the cell frame 13 is formed, and the above-described cross-sectional shape is formed by using a draft or bending gradient in the pressing.

また、他方のセル１０Ｂのセパレータ１４には、一方のセル１０Ａのセルフレーム１３に形成されたシール溝１３２に対向する位置に、シール溝１３２側に向かって突出する突起部１４２が、セパレータ１４に形成された供給穴部１４ａを囲むように形成されている。なお、突起部１４２は、セパレータ１４の成形時に燃料ガス流路１４１等と共にプレス加工等により形成される。 Further, the separator 14 of the other cell 10B has a protrusion 142 protruding toward the seal groove 132 at a position facing the seal groove 132 formed in the cell frame 13 of the one cell 10A. It is formed so as to surround the formed supply hole 14a. The protrusion 142 is formed by pressing or the like together with the fuel gas channel 141 and the like when the separator 14 is formed.

この突起部１４２は、その先端がシール溝１３２の内部に入るように、先端側におけるセル積層方向に直交する方向の断面面積が、シール溝１３２の開口１３２ａ側におけるセル積層方向に直交する方向の断面面積よりも小さくなるように設定されている。 The protrusion 142 has a cross-sectional area in the direction orthogonal to the cell stacking direction on the tip side in a direction orthogonal to the cell stacking direction on the opening 132a side of the seal groove 132 so that the tip thereof enters the seal groove 132. It is set to be smaller than the cross-sectional area.

なお、本例では、一方のセル１０Ａのセルフレーム１３が、隣接するセル１０のうち、一方のセル１０Ａにおけるガス流通部を構成する部材（第１部材）を構成している。また、本例では、他方のセル１０Ｂのセパレータ１４が、隣接するセル１０のうち、他方のセル１０Ｂにおけるガス流通部を構成する部材（第２部材）を構成している。 In this example, the cell frame 13 of one cell 10 A constitutes a member (first member) constituting a gas flow part in one cell 10 A among the adjacent cells 10. In this example, separator 14 of the other cell 10B constitutes a member (second member) which constitutes a gas distribution part in other cell 10B among adjacent cells 10.

また、シール溝１３２の内部には、反応ガスである燃料ガスの漏洩を防止するためのシール部材１７が配置されている。このシール部材１７は、隣接するセル１０間における燃料ガスのシール性を確保するために設けられている。 In addition, a seal member 17 for preventing leakage of fuel gas, which is a reaction gas, is disposed inside the seal groove 132. The seal member 17 is provided to ensure the sealing performance of the fuel gas between the adjacent cells 10.

シール部材１７は、燃料電池１の作動温度範囲内（５００℃〜１０００℃）において軟化する特性を有する材料（Ａｌ_２Ｏ_３およびＳｉＯ_２を主成分とするガラスセラミック）で構成されている。 The seal member 17 is made of a material (glass ceramic mainly composed of Al ₂ O ₃ and SiO ₂ ) having a characteristic of softening within the operating temperature range (500 ° C. to 1000 ° C.) of the fuel cell 1.

ここで、前述の［課題を解決するための手段］の欄で説明したように、単にシール部材１７をセルフレーム１３とセパレータ１４との接合部に介在させる構成とすると、シール部材１７の軟化、収縮に伴って各種不具合が生ずることがある。 Here, as described above in the section [Means for Solving the Problems], if the sealing member 17 is simply interposed at the joint between the cell frame 13 and the separator 14, the sealing member 17 is softened. Various problems may occur with the contraction.

そこで、本実施形態では、セル積層方向に直交する方向から見たとき、シール部材１７がシール溝１３２内部、および突起部１４２それぞれと重なり合うように配置している。つまり、本実施形態のシール部材１７は、シール溝１３２の内部において、突起部１４２の側面（セル積層方向に直交する方向に対して交差する面）を覆うように配置されている。なお、本実施形態のシール部材１７におけるセル積層方向の厚みは、シール溝１３２の底部１３２ｂと突起部１４２の先端との間で最も小さくなっている。 Therefore, in the present embodiment, the seal member 17 is disposed so as to overlap the inside of the seal groove 132 and the protrusion 142 when viewed from the direction orthogonal to the cell stacking direction. That is, the seal member 17 of the present embodiment is disposed inside the seal groove 132 so as to cover the side surface of the protrusion 142 (surface intersecting the direction orthogonal to the cell stacking direction). Note that the thickness in the cell stacking direction of the seal member 17 of the present embodiment is the smallest between the bottom 132b of the seal groove 132 and the tip of the protrusion 142.

本実施形態のシール溝１３２へのシール部材１７の配置方法は、ペースト状のシール部材１７をシール溝１３２へ塗布した後、各セル１０を積層した状態で乾燥、焼成工程を経て結晶化させる方法を採用している。 In this embodiment, the sealing member 17 is disposed in the sealing groove 132 by applying the paste-like sealing member 17 to the sealing groove 132 and then crystallizing the cells 10 in a stacked state through drying and firing processes. Is adopted.

ところで、本実施形態では、セルフレーム１３およびセパレータ１４の双方を、導電性を有する材料で構成している。このため、セパレータ１４に形成された突起部１４２の先端と、セルフレーム１３に形成されたシール溝１３２の底部１３２ｂとが直に接触すると、その接触部が発電により生じた電流が流れる経路（短絡経路）となってしまう虞がある。 By the way, in this embodiment, both the cell frame 13 and the separator 14 are comprised with the material which has electroconductivity. Therefore, when the tip of the protrusion 142 formed on the separator 14 and the bottom 132b of the seal groove 132 formed on the cell frame 13 are in direct contact with each other, the contact portion is a path through which a current generated by power generation flows (short circuit). Route).

そこで、本実施形態では、セパレータ１４に形成された突起部１４２の先端とセルフレーム１３に形成されたシール溝１３２の底部１３２ｂとの間に、絶縁性を有する材料で構成された絶縁体１８を介在させている。これにより、セパレータ１４に形成された突起部１４２の先端と、セルフレーム１３に形成されたシール溝１３２の底部１３２ｂとの間の絶縁性を確保することができる。なお、絶縁体１８は、燃料電池１の作動温度範囲内で軟化しない特性を有する材料（例えば、マイカ）で構成されている。 Therefore, in the present embodiment, an insulator 18 made of an insulating material is provided between the tip of the protrusion 142 formed on the separator 14 and the bottom 132b of the seal groove 132 formed on the cell frame 13. Intervene. As a result, it is possible to ensure insulation between the tip of the protrusion 142 formed on the separator 14 and the bottom 132 b of the seal groove 132 formed on the cell frame 13. The insulator 18 is made of a material (for example, mica) that does not soften within the operating temperature range of the fuel cell 1.

本実施形態の燃料電池１は、上述のセルプレート１１、アノード集電体１２、セルフレーム１３、およびセパレータ１４が一体化されたセル１０を、前述のシール構造を介して複数積層し、その両端を図示しない締結手段により締め付け固定することで作製される。 In the fuel cell 1 of the present embodiment, a plurality of cells 10 in which the above-described cell plate 11, anode current collector 12, cell frame 13, and separator 14 are integrated are stacked via the above-described seal structure, and both ends thereof are stacked. Is produced by fastening with fastening means (not shown).

次に、燃料電池１の作動について説明する。燃料電池１は、ガス供給用マニホールド１５を介して各セル１０に燃料ガスが分配されると共に、各セル１０の外周側から酸化剤ガスが供給されると、前述の反応式［化１］〜［化４］に示す電気化学反応により各セル１０が電気エネルギを出力する。 Next, the operation of the fuel cell 1 will be described. In the fuel cell 1, when the fuel gas is distributed to each cell 10 through the gas supply manifold 15, and the oxidant gas is supplied from the outer peripheral side of each cell 10, the above-described reaction formula [Chemical Formula 1] Each cell 10 outputs electric energy by the electrochemical reaction shown in [Chemical Formula 4].

燃料電池１の運転時には、燃料電池１の電池本体の温度が、約５００℃〜１０００℃程度まで上昇し、隣接するセル１０の間では、隣接するセル１０間に介在するシール部材１７が軟化して膨脹する。 During operation of the fuel cell 1, the temperature of the battery body of the fuel cell 1 rises to about 500 ° C. to 1000 ° C., and the seal member 17 interposed between the adjacent cells 10 is softened between the adjacent cells 10. To expand.

これにより、隣接するセル１０のうち、一方のセル１０Ａのセルフレーム１３と、他方のセル１０Ｂのセパレータ１４との接合部が密着し、反応ガスである燃料ガスのシール性を充分に確保することができる。 Thereby, the joint part of the cell frame 13 of one cell 10A and the separator 14 of the other cell 10B among the adjacent cells 10 is in close contact, and the sealing property of the fuel gas that is the reaction gas is sufficiently ensured. Can do.

また、本実施形態では、シール溝１３２および突起部１４２それぞれのセル積層方向に存在する部位の間に、シール部材１７を介在させる構成としているので、シール部材１７が軟化する際に作用する応力が、セル積層方向だけでなく、セル積層方向に直交する方向へ作用する。つまり、本実施形態のシール構造によれば、シール部材１７が軟化する際に作用する応力を、セル積層方向からセル積層方向に直交する方向へ分散させることができる。 In this embodiment, since the seal member 17 is interposed between the portions of the seal groove 132 and the protrusion 142 in the cell stacking direction, the stress acting when the seal member 17 is softened is applied. It acts not only in the cell stacking direction but also in a direction perpendicular to the cell stacking direction. That is, according to the seal structure of the present embodiment, the stress acting when the seal member 17 is softened can be dispersed from the cell stacking direction to the direction orthogonal to the cell stacking direction.

これにより、シール部材１７の軟化に伴う燃料電池１の電池本体の傾きが縮小され、当該電池本体の傾きに起因するシール性の悪化を抑制できると共に、燃料電池１内部の接触荷重の偏在（ばらつき）を抑えることができる。 Thereby, the inclination of the battery main body of the fuel cell 1 due to the softening of the seal member 17 is reduced, the deterioration of the sealing performance due to the inclination of the battery main body can be suppressed, and the contact load in the fuel cell 1 is unevenly distributed (variation). ) Can be suppressed.

一方、燃料電池１の運転を停止すると、燃料電池１の電池本体の温度が徐々に低下し、隣接するセル１０の間では、隣接するセル１０間に介在するシール部材１７が硬化して収縮する。 On the other hand, when the operation of the fuel cell 1 is stopped, the temperature of the battery body of the fuel cell 1 gradually decreases, and the seal member 17 interposed between the adjacent cells 10 is cured and contracted between the adjacent cells 10. .

この際、本実施形態では、シール溝１３２および突起部１４２それぞれのセル積層方向に存在する部位の間に、シール部材１７を介在させる構成としているので、シール部材１７が収縮する際に作用する応力が、セル積層方向だけでなく、セル積層方向に直交する方向へ作用する。つまり、本実施形態のシール構造によれば、シール部材１７が収縮する際に作用する応力を、セル積層方向からセル積層方向に直交する方向へ分散させることができる。 At this time, in this embodiment, since the seal member 17 is interposed between the portions of the seal groove 132 and the protrusion 142 in the cell stacking direction, the stress acting when the seal member 17 contracts. However, this acts not only in the cell stacking direction but also in the direction orthogonal to the cell stacking direction. That is, according to the seal structure of the present embodiment, the stress acting when the seal member 17 contracts can be dispersed from the cell stacking direction to the direction orthogonal to the cell stacking direction.

これにより、シール部材１７の収縮に伴う燃料電池１の電池本体の傾きが縮小され、当該電池本体の傾きに起因するシール性の悪化を抑制できると共に、燃料電池１内部の接触荷重の偏在（ばらつき）を抑えることができる。 Thereby, the inclination of the battery main body of the fuel cell 1 due to the contraction of the seal member 17 is reduced, the deterioration of the sealing performance due to the inclination of the battery main body can be suppressed, and the contact load in the fuel cell 1 is unevenly distributed (variation). ) Can be suppressed.

以上説明した本実施形態の燃料電池１では、セル積層方向に直交する方向から見たとき、シール部材１７が、セルフレーム１３のシール溝１３２内部、およびセパレータ１４の突起部１４２それぞれと重なり合うように配置するシール構造を採用している。 In the fuel cell 1 of the present embodiment described above, the seal member 17 overlaps the inside of the seal groove 132 of the cell frame 13 and the protrusion 142 of the separator 14 when viewed from the direction orthogonal to the cell stacking direction. Adopting the seal structure to be arranged.

このようなシール構造では、セルフレーム１３のシール溝１３２、およびセパレータ１４の突起部１４２それぞれのセル積層方向に直交する方向に存在する部位の間にシール部材１７が介在することになる。このため、シール部材１７が軟化や収縮する際に作用する応力を、セル積層方向からセル積層方向に直交する方向へ分散させることができる。 In such a seal structure, the seal member 17 is interposed between the portions of the seal groove 132 of the cell frame 13 and the protrusions 142 of the separator 14 that exist in the direction perpendicular to the cell stacking direction. For this reason, the stress acting when the seal member 17 is softened or contracted can be dispersed from the cell stacking direction to the direction orthogonal to the cell stacking direction.

この結果、シール部材１７の軟化や収縮に伴う燃料電池１の電池本体の傾きが縮小され、燃料電池１の電池本体の傾きに起因するシール性の悪化を抑制できると共に、燃料電池１内部の接触荷重の偏在（ばらつき）を抑えることができる。 As a result, the inclination of the battery body of the fuel cell 1 due to the softening or contraction of the seal member 17 is reduced, the deterioration of the sealing performance due to the inclination of the battery body of the fuel cell 1 can be suppressed, and the contact inside the fuel cell 1 is suppressed. The uneven distribution (variation) of the load can be suppressed.

また、本実施形態のシール溝１３２は、セル積層方向に直交する断面の面積が底部１３２ｂ側から開口１３２ａ側に向かって大きくなる形状となっている。これによれば、シール溝１３２をセル積層方向に直交する断面の面積を一定する場合に比べて、シール部材１７の軟化や収縮した際に生ずるセル積層方向における高さの変化を小さくすることができる。この結果、シール部材１７の軟化や収縮に伴う電池本体の傾きをより一層縮小することが可能となる。また、シール溝１３２内部において、シール部材１７が開口１３２ａ側から底部１３２ｂ側へ誘導され易くなるので、シール溝１３２と突起部１４２との間のシール性の向上を図ることができる。 Further, the seal groove 132 of the present embodiment has a shape in which an area of a cross section perpendicular to the cell stacking direction increases from the bottom 132b side toward the opening 132a side. According to this, the change in height in the cell stacking direction that occurs when the seal member 17 is softened or contracted can be reduced as compared with the case where the area of the cross section of the seal groove 132 orthogonal to the cell stacking direction is constant. it can. As a result, it is possible to further reduce the inclination of the battery main body accompanying the softening or contraction of the seal member 17. Further, since the seal member 17 is easily guided from the opening 132a side to the bottom portion 132b side inside the seal groove 132, the sealing performance between the seal groove 132 and the protrusion 142 can be improved.

さらに、本実施形態では、セパレータ１４に形成された突起部１４２の先端と、セルフレーム１３に形成されたシール溝１３２の底部１３２ｂとの間に絶縁体１８を介在させる構成としている。これよれば、セパレータ１４とセルフレーム１３との接合部における絶縁性を適切に確保することができる。 Furthermore, in this embodiment, the insulator 18 is interposed between the tip of the projection 142 formed on the separator 14 and the bottom 132b of the seal groove 132 formed on the cell frame 13. According to this, it is possible to appropriately ensure insulation at the joint portion between the separator 14 and the cell frame 13.

（第２実施形態）
次に、第２実施形態について説明する。本実施形態では、セパレータ１４に設けた突起部１４２に表面処理を施した例について説明する。なお、本実施形態では、第１実施形態と同様または均等な部分についての説明を省略、または簡略化して説明する。 (Second Embodiment)
Next, a second embodiment will be described. In the present embodiment, an example in which surface treatment is performed on the protrusion 142 provided on the separator 14 will be described. In the present embodiment, description of the same or equivalent parts as in the first embodiment will be omitted or simplified.

本実施形態では、図５、図６に示すように、セパレータ１４に形成された突起部１４２におけるシール溝１３２側に露出する表面を酸化皮膜１４３で被覆している。この酸化皮膜１４３は、セパレータ１４に形成された突起部１４２の表面を酸化処理することにより形成される。 In this embodiment, as shown in FIGS. 5 and 6, the surface of the protrusion 142 formed on the separator 14 that is exposed to the seal groove 132 is covered with an oxide film 143. The oxide film 143 is formed by oxidizing the surface of the protrusion 142 formed on the separator 14.

その他の構成および作動は、第１実施形態と同様である。本実施形態によれば、第１実施形態で説明した効果に加え、以下の作用効果を奏する。すなわち、本実施形態では、突起部１４２の表面に酸化皮膜１４３を被覆することで、第１実施形態のように突起部１４２の表面に酸化皮膜１４３を被覆しない場合（図４参照）に比べて、シール部材１７と突起部１４２との接触面積を拡大することができる（図６参照）。この結果、セルフレーム１３に形成されたシール溝１３２とセパレータ１４に形成された突起部１４２との間のシール性の向上を図ることができる。 Other configurations and operations are the same as those in the first embodiment. According to this embodiment, in addition to the effect demonstrated in 1st Embodiment, there exist the following effects. That is, in the present embodiment, the surface of the protrusion 142 is covered with the oxide film 143, so that the surface of the protrusion 142 is not covered with the oxide film 143 as in the first embodiment (see FIG. 4). The contact area between the seal member 17 and the protrusion 142 can be enlarged (see FIG. 6). As a result, the sealing performance between the seal groove 132 formed in the cell frame 13 and the protrusion 142 formed in the separator 14 can be improved.

（他の実施形態）
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。例えば、以下のように種々変形可能である。 (Other embodiments)
As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to the above-mentioned embodiment, In the range described in the claim, it can change suitably. For example, various modifications are possible as follows.

（１）上述の各実施形態では、燃料電池１として酸化剤ガス流路を外部と連通させるオープンフロー構造を採用する例について説明したが、これに限定されない。例えば、燃料ガス側と同様に、内部マニホールドを介して酸化剤ガス流路における酸化剤ガスの給排気を行うようにしてもよい。この場合には、燃料ガスの給排気を行う各マニホールド１５、１６と同様のシール構造を適用すればよい。 (1) In each of the above-described embodiments, the example in which the open flow structure in which the oxidant gas flow path is communicated with the outside is employed as the fuel cell 1 has been described. For example, as with the fuel gas side, the oxidant gas may be supplied / exhausted in the oxidant gas flow path via the internal manifold. In this case, a seal structure similar to that of the manifolds 15 and 16 that supply and exhaust fuel gas may be applied.

（２）上述の各実施形態では、隣接するセル１０のうち、一方のセル１０Ａのセルフレーム１３にシール溝１３２を形成し、他方のセル１０Ｂのセパレータ１４に突起部１４２を形成する例について説明したが、これに限定されない。例えば、隣接するセル１０のうち、一方のセル１０Ａのセルフレーム１３に突起部を形成し、他方のセル１０Ｂのセパレータ１４にシール溝を形成するようにしてもよい。 (2) In each of the above-described embodiments, an example in which the seal groove 132 is formed in the cell frame 13 of one cell 10A among the adjacent cells 10 and the protrusion 142 is formed in the separator 14 of the other cell 10B will be described. However, it is not limited to this. For example, a protrusion may be formed in the cell frame 13 of one cell 10A among the adjacent cells 10, and a seal groove may be formed in the separator 14 of the other cell 10B.

（３）上述の各実施形態の如く、シール溝１３２におけるセル積層方向に直交する断面の面積が、底部１３２ｂ側から開口１３２ａ側に向かって大きくなる形状とすることが望ましいが、これに限定されない。例えば、シール溝１３２におけるセル積層方向に直交する断面の面積が、底部１３２ｂ側から開口１３２ａ側に向かって小さくなる形状や一定となる形状としてもよい。 (3) As in the above-described embodiments, the area of the cross section perpendicular to the cell stacking direction in the seal groove 132 is desirably a shape that increases from the bottom 132b side to the opening 132a side, but is not limited thereto. . For example, the area of the cross section perpendicular to the cell stacking direction in the seal groove 132 may be a shape that becomes smaller or constant from the bottom 132b side toward the opening 132a side.

（４）上述の各実施形態の如く、セパレータ１４に形成された突起部１４２の先端とセルフレーム１３に形成されたシール溝１３２の底部１３２ｂとの間に絶縁体１８を介在させることが望ましいが、これに限定されない。例えば、セパレータ１４に形成された突起部１４２の先端とセルフレーム１３に形成されたシール溝１３２の底部１３２ｂとの間にシール部材１７が介在している場合、当該シール部材１７により絶縁性が確保可能となる。このように、他の部材により、セパレータ１４とセルフレーム１３との間の絶縁性を確保できる場合等には、絶縁体１８を省略してもよい。 (4) As in the above-described embodiments, it is desirable to interpose the insulator 18 between the tip of the protrusion 142 formed on the separator 14 and the bottom 132b of the seal groove 132 formed on the cell frame 13. However, the present invention is not limited to this. For example, when the seal member 17 is interposed between the tip of the protrusion 142 formed on the separator 14 and the bottom 132b of the seal groove 132 formed on the cell frame 13, the seal member 17 ensures insulation. It becomes possible. As described above, the insulator 18 may be omitted when the insulation between the separator 14 and the cell frame 13 can be secured by another member.

（５）上述の各実施形態では、燃料電池１を構成するセル１０をセルプレート１１、アノード集電体１２、セルフレーム１３、およびセパレータ１４で構成する例について説明したが、これに限定されない。例えば、セル１０を前述の構成要素にカソード集電体を加えた構成としてもよい。 (5) In each of the above-described embodiments, the example in which the cell 10 constituting the fuel cell 1 is configured by the cell plate 11, the anode current collector 12, the cell frame 13, and the separator 14 has been described, but is not limited thereto. For example, the cell 10 may be configured by adding a cathode current collector to the above-described components.

（６）上述の各実施形態では、セルフレーム１３にてセルプレート１１のアノード側を支持する例について説明したが、これに限定されず、例えば、セルフレーム１３にてセルプレート１１のカソード側を支持するようにしてもよい。 (6) In the above-described embodiments, the example in which the cell frame 13 supports the anode side of the cell plate 11 has been described. However, the present invention is not limited to this. You may make it support.

（７）上述の各実施形態では、同一のセル１０を構成するセルフレーム１３およびセパレータ１４を接合ライン１０ａに沿ってレーザ溶接等により密接に接合する例について説明したが、これに限定されない。例えば、隣接するセル１０における各マニホールド１５、１６を構成する部材同士の接合部をシールするシール構造と同様の構造により、同一のセル１０を構成するセルフレーム１３およびセパレータ１４を密接に接合するようにしてもよい。 (7) In each of the above-described embodiments, the example in which the cell frame 13 and the separator 14 constituting the same cell 10 are closely joined by laser welding or the like along the joining line 10a has been described, but the present invention is not limited thereto. For example, the cell frame 13 and the separator 14 that constitute the same cell 10 are closely joined by a structure similar to the seal structure that seals the joint portion between the members constituting the manifolds 15 and 16 in the adjacent cell 10. It may be.

（８）上述の各実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。 (8) In each of the above-described embodiments, the elements constituting the embodiment are not necessarily essential unless explicitly stated as essential and clearly considered essential in principle. Needless to say.

（９）上述の各実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されない。 (9) In each of the above-described embodiments, when numerical values such as the number, numerical value, quantity, range, etc. of the constituent elements of the embodiment are mentioned, the specific number is clearly specified when clearly indicated as essential. It is not limited to the specific number except when limited to.

（１０）上述の各実施形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その形状、位置関係等に限定されない。 (10) In each of the above-described embodiments, when referring to the shape, positional relationship, etc. of the component, etc., unless otherwise specified and in principle limited to a specific shape, positional relationship, etc. It is not limited to shape, positional relationship, and the like.

１燃料電池（固体酸化物型燃料電池）
１０セル
１３セルフレーム（第１部材）
１３ａ供給穴部（ガス流通部）
１３ｂ排出穴部（ガス流通部）
１３２シール溝
１４セパレータ（第２部材）
１４ａ供給穴部（ガス流通部）
１４ｂ排出穴部（ガス流通部）
１４２突起部
１７シール部材 1 Fuel cell (solid oxide fuel cell)
10 cell 13 cell frame (first member)
13a Supply hole (gas distribution part)
13b Discharge hole (gas distribution part)
132 Seal groove 14 Separator (second member)
14a Supply hole (gas distribution part)
14b Exhaust hole (gas distribution part)
142 Protrusion 17 Seal Member

Claims

A solid oxide fuel cell in which a plurality of cells (10) are stacked and a gas flow portion (13a, 13b, 14a, 14b) that extends in the stacking direction of the cells and flows a reaction gas is formed ( 1), a seal structure of a fuel cell that seals at least a joint portion between members constituting the gas circulation portion in an adjacent cell among the plurality of cells,
A seal member (17) for preventing the reaction gas from leaking from the gas circulation part ;
An insulator (18) having electrical insulation ,
Among the adjacent cells, a member constituting the gas circulation part (13a, 13b) in one cell (10A) is a first member (13), and the gas circulation part (14a, When the member constituting 14b) is the second member (14),
A concave seal groove (132) is formed in the first member so as to surround the gas flow part (13a, 13b).
The second member is formed with a protrusion (142) protruding toward the seal groove at a position facing the seal groove in the first member so as to surround the gas flow part (14a, 14b). And
The seal member is made of a material having a characteristic of softening within an operating temperature range of the solid oxide fuel cell, and when viewed from a direction orthogonal to the cell stacking direction, the seal member and the protrusion It is arranged to overlap each part ,
Each of the first member and the second member is made of a conductive material,
The fuel cell seal structure according to claim 1, wherein the insulator is disposed between a tip of the protrusion and a bottom of the seal groove .

A solid oxide fuel cell in which a plurality of cells (10) are stacked and a gas flow portion (13a, 13b, 14a, 14b) that extends in the stacking direction of the cells and flows a reaction gas is formed ( 1), a seal structure of a fuel cell that seals at least a joint portion between members constituting the gas circulation portion in an adjacent cell among the plurality of cells,
A seal member (17) for preventing the reaction gas from leaking from the gas flow part,
Among the adjacent cells, a member constituting the gas circulation part (13a, 13b) in one cell (10A) is a first member (13), and the gas circulation part (14a, When the member constituting 14b) is the second member (14),
A concave seal groove (132) is formed in the first member so as to surround the gas flow part (13a, 13b).
The second member is formed with a protrusion (142) protruding toward the seal groove at a position facing the seal groove in the first member so as to surround the gas flow part (14a, 14b). And
The seal member is made of a material having a characteristic of softening within an operating temperature range of the solid oxide fuel cell, and when viewed from a direction orthogonal to the cell stacking direction, the seal member and the protrusion It is arranged to overlap each part ,
The fuel cell seal structure , wherein the protrusion is coated with an oxide film (143) on a surface exposed to the seal groove .

Comprising an insulator (18) having electrical insulation;
Each of the first member and the second member is made of a conductive material,
3. The fuel cell seal structure according to claim 2 , wherein the insulator is disposed between a tip of the protrusion and a bottom of the seal groove. 4.

The seal groove has any one of claims 1 to 3, characterized in that the area of the cross section perpendicular to the stacking direction of the cell is increased towards the opening (132a) side from the bottom (132b) side 2. The fuel cell seal structure described in 1.