电池单元
阅读：1030发布：2020-05-13
专利汇可以提供电池单元专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且电池 单元(CU)包括：电池构造体(1)，其是通过依次层叠 阳极 电极 层(4)、 电解 质层(5)和 阴极 电极层(6)而成的；支承板(2)，其为金属制，配置在电池构造体(1)的单侧面；以及 框架 (3)，其用于保持支承板(2)的外周部，框架(3)在至少单侧面设有位移引导部(7)，该位移引导部(7)具有与该框架(3)的 热膨胀 系数不同的 热膨胀系数 ，并且使该框架(3)随着热膨胀以电池构造体(1)成为凹面的方式弯曲，在运转时发生热膨胀时，在不损害框架(3)的强度的情况下消除拉伸应 力 集中于 电解质 层(5)的隐患，阻止电解质层(5)的破裂等于未然。，下面是电池单元专利的具体信息内容。
1.一种电池单元，其特征在于，
该电池单元包括：
电池构造体，其是通过依次层叠阳极电极层、电解质层和阴极电极层而成的；
支承板，其为金属制，配置在所述电池构造体的单侧面；以及
框架，其用于保持所述支承板的外周部，
所述框架在所述框架的至少单侧面设有位移引导部，该位移引导部具有与该框架的热膨胀系数不同的热膨胀系数，并且使该框架随着热膨胀以所述电池构造体成为凹面的方式弯曲。
2.根据权利要求1所述的电池单元，其特征在于，
所述位移引导部具有比所述框架的热膨胀系数小的热膨胀系数，并且设于所述框架的配置有所述电池构造体这一侧的面。
3.根据权利要求1或2所述的电池单元，其特征在于，
所述位移引导部具有比所述框架的热膨胀系数大的热膨胀系数，并且设于所述框架的与配置有所述电池构造体这一侧相反的面。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的电池单元，其特征在于，
所述位移引导部配置于包括所述框架的外周端部的范围。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的电池单元，其特征在于，
所述位移引导部配置于包括所述框架的内周端部的范围。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的电池单元，其特征在于，
所述位移引导部由含有绝缘性的氧化物的材料形成。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的电池单元，其特征在于，
设有所述位移引导部的所述框架在热膨胀时的位移量为设有所述电池构造体的所述支承板在热膨胀时的位移量以下。
8.一种燃料电池，其特征在于，
该燃料电池包括权利要求1～7中任一项所述的电池单元、分别配置在所述电池单元的阳极侧和阴极侧的隔板、以及将所述电池单元的框架的外周端部和所述隔板的外周端部彼此之间气密地密封的密封部。
电池单元
技术领域
背景技术
[0002] 作为以往的电池单元，具有专利文献1、2所记载的电池单元。专利文献1所记载的燃料电池在通过粉末冶金制造出的板的一侧面设有依次层叠有阳极层、电解质层和阴极层的电池层，并且在板的另一侧面设有金属制的接触板。
[0003] 板的与电池层相对应的中央区域具有透气性，并且包围中央区域的外周区域具有不透气性，板在其外周部通过熔接等固定于接触板。并且，对于电池层，通过使电解质层延伸至到达板的外周区域的范围并气密地接合，确保阳极层与阴极层之间的阻气性。
[0004] 另外，专利文献2所记载的燃料电池单元包括层叠有空气极、固体电解质体和燃料极的燃料电池组件、以及接合于燃料电池组件的外周部的隔板。隔板用于将燃料电池组件的阴极气体和阳极气体各自的流通空间分离开。并且，上述燃料电池单元在隔板形成有体现在截面上的弯折部。
[0006] 现有技术文献
[0007] 专利文献
[0008] 专利文献1：日本特表2010－534901号公报
[0009] 专利文献2：日本特开2013－033621号公报
发明内容
[0010] 发明要解决的问题
[0011] 另外，在专利文献1所记载的燃料电池(电池单元)的情况下，能够利用金属制的板(支承板)增强并支承较薄的电池层，但与电池层的热膨胀系数相比，板的热膨胀系数较大，因此，板会因为运转时的热膨胀而以将电池层作为内侧而弯曲的方式变形。
[0012] 但是，对于上述的燃料电池，板固定于接触板(框架)，因此板的变形被接触板抑制，另一方面，在电池层产生拉伸应力，特别是，拉伸应力容易集中于电解质层的外周侧的弯折部分，因此需要用于阻止电解质层的破裂等于未然的改善。
[0013] 相对于此，在专利文献2所记载的燃料电池单元(电池单元)的情况下，在燃料电池组件发生了变形的情况下，能够利用隔板的弯折部吸收变形，防止在燃料电池组件的层叠端部附近出现裂纹。但是，对于上述的燃料电池单元，隔板在弯折部容易劣化，隔板整体的强度也会因为弯折部而降低，因此难以使隔板具有用于保持燃料电池组件的框架的功能。并且，具有弯折部的隔板在加工方面费时费力，而且需要在较窄且有限的电池内部空间具有较大的占有空间。
[0014] 本发明是鉴于上述以往的状况而做成的，其目的在于提供一种电池单元，该电池单元包括电池构造体、支承板以及用于保持它们的框架，在运转时发生热膨胀时，能够在不损害框架的强度的情况下消除拉伸应力集中于电解质层的隐患，阻止电解质层的破裂等于未然。
[0015] 用于解决问题的方案
[0016] 本发明的电池单元包括：电池构造体，其是通过依次层叠阳极电极层、电解质层和阴极电极层而成的；支承板，其为金属制，配置在所述电池构造体的单侧面；以及框架，其用于保持所述支承板的外周部。并且，电池单元的特征在于，所述框架在所述框架的至少单侧面设有位移引导部，该位移引导部具有与该框架的热膨胀系数不同的热膨胀系数，并且使该框架随着热膨胀以电池构造体成为凹面的方式弯曲。
[0017] 发明的效果
[0018] 对于本发明的电池单元，若在运转时暴露在高温环境下，则由于支承板的热膨胀系数大于电池构造体的热膨胀系数，因此支承板会因两者的热膨胀系数差而以将电池构造体作为内侧而弯曲的方式变形。此时，对于电池单元，因框架的热膨胀系数与设于该框架的至少单面的位移引导部的热膨胀系数差，框架向将电池构造体作为凹面侧(内侧)的方向弯曲。
[0019] 即，对于上述的电池单元，随着支承板将电池构造体作为内侧而弯曲，框架也将电池构造体作为内侧而弯曲，从而容许支承板的弯曲。因此，对于电池单元，对电池构造体的电解质层仅作用压缩载荷而不会施加拉伸载荷。另外，电解质层对拉伸载荷的耐性相对较低，对压缩载荷的耐性相对较高。
[0020] 通过这样，电池单元是包括电池构造体、支承板以及用于保持它们的框架的构造，在运转时发生热膨胀时，能够在不损害框架的强度的情况下消除拉伸应力集中于电解质层的隐患，阻止电解质层的破裂等于未然。附图说明
[0021] 图1是说明本发明的电池单元的第1实施方式的燃料电池的剖视图和框架的俯视图。
[0022] 图2的(A)是图1所示的燃料电池的主要部分的剖视图，图2的(B)是说明热膨胀时的电池单元的变形的剖视图。
[0023] 图3是表示框架的基于位移引导部的位移量与电池构造体的基于支承板的位移量之间的关系的图表。
[0024] 图4是表示没有位移引导部的构造中的热膨胀时的变形的剖视图。
[0025] 图5的(A)是说明本发明的电池单元的第2实施方式的燃料电池的主要部分的剖视图，图5的(B)是说明热膨胀时的电池单元的变形的剖视图。
[0026] 图6的(A)是说明本发明的电池单元的第3实施方式的燃料电池的主要部分的剖视图，图6的(B)是说明热膨胀时的电池单元的变形的剖视图。
[0027] 图7的(A)是说明本发明的电池单元的第4实施方式的燃料电池的主要部分的剖视图，图7的(B)是说明热膨胀时的电池单元的变形的剖视图。
[0028] 图8的(A)是说明本发明的电池单元的第5实施方式的燃料电池的主要部分的剖视图，图8的(B)是说明热膨胀时的电池单元的变形的剖视图。
[0029] 图9的(A)是说明本发明的电池单元的第6实施方式的燃料电池的主要部分的剖视图，图9的(B)是说明热膨胀时的电池单元的变形的剖视图。
[0030] 图10的(A)是说明本发明的电池单元的第7实施方式的燃料电池的主要部分的剖视图，图10的(B)是说明热膨胀时的电池单元的变形的剖视图。
[0031] 图11的(A)是说明本发明的电池单元的第8实施方式的燃料电池的主要部分的剖视图，图11的(B)是说明热膨胀时的电池单元的变形的剖视图。
[0032] 图12的(A)是说明本发明的电池单元的第9实施方式的燃料电池的主要部分的剖视图，图12的(B)是说明热膨胀时的电池单元的变形的剖视图。
[0033] 图13的(A)是说明本发明的电池单元的第10实施方式的燃料电池的主要部分的剖视图，图13的(B)是说明热膨胀时的电池单元的变形的剖视图。
具体实施方式
[0034] 〈第1实施方式〉
[0035] 图1所示的燃料电池FC例如是固体氧化物型燃料电池，在其内部设有用于构成发电要素的电池单元CU。该燃料电池FC包括电池单元CU、分别配置在电池单元CU的阳极侧和阴极侧的隔板S1、S2、以及将电池单元CU的框架F的外周端部和隔板S1、S2的外周端部彼此之间气密地密封的密封部SL。各隔板S1、S2由不锈钢等金属形成，与电池单元CU之间形成阳极侧和阴极侧的气体流路G1、G2。
[0036] 图示的燃料电池FC作为一例俯视呈矩形状，层叠多张而构成燃料电池堆。并且，虽然省略了图示，但燃料电池FC具有分别用于供给和排出阳极气体(含氢气体)和阴极气体(含氧气体)的歧管孔。各歧管孔在层叠多个燃料电池FC的状态下相互连通而形成歧管。
[0037] 也如图2所示，电池单元CU包括依次层叠阳极电极层4、电解质层5和阴极电极层6而成的电池构造体1、配置在电池构造体1的单面侧的金属制的支承板2、以及用于保持支承板2的外周部的框架3。这样的电池单元CU利用金属制的支承板2提高机械强度，有时被称作金属支承电池(日文：メタルサポートセル)。
[0038] 电池构造体1是从图2中的下侧起依次层叠有阳极电极层4、电解质层5和阴极电极层6而成的，各层4～6重叠的区域是具有电化学活性的发电区域G。
[0040] 支承板2如果是用于增强电池构造体1的强度的目的可以配置于电极层4、6侧中的任一侧，但为了防止氧化，配置在电池构造体1的阳极电极层4侧。支承板2一体地包括与阳极电极层4的发电区域接触的中央的主体部2A和包围主体部2A的外周部2B。主体部2A具有透气性。另一方面，外周部2B形成为相比主体部2A而言较薄，具有不透气性。
[0041] 上述的支承板2由发泡金属等多孔质金属材料形成，通过例如冲压加工对多孔质金属材料的周围进行加压，从而残留多孔质的组成的中央部成为具有透气性的主体部2A。并且，支承板2的因加压而成为致密质的组成的周围成为具有不透气性的外周部2B。
[0042] 在此，对于电池单元CU，电池构造体1的电解质层5向发电区域G的外周侧延伸并接合于支承板2的外周部2A，利用该电解质层5确保阳极电极层4与阴极电极层6之间的阻气性。因此，电解质层5在阳极电极层4的外端部的位置具有与阳极电极层5的厚度相应地下降一层的弯折部5A。
[0043] 框架3由例如不锈钢等金属材料形成。如在图1的下层表示俯视图那样，本实施方式的框架3是具有矩形的开口部3A且具有恒定的厚度而没有凹凸的板状的构件。该开口部3A具有比发电区域G的纵横尺寸大的纵横尺寸，并且具有比电池构造体1的纵横尺寸小的纵横尺寸。
[0044] 对于上述框架3，在开口部3A内配置支承板2的主体部2A，并且，电池构造体1侧的面(图2中的上表面)，在开口部3A的周缘部接合支承板2的外周部2A的与电极侧相反的一侧的面(图2中的下表面)。框架2与支承板2之间的接合能够使用熔接、各种粘接剂等。
[0045] 另外，对于电池单元CU，框架3在至少其单侧面设有位移引导部7，该位移引导部7具有与该框架3的热膨胀系数不同的热膨胀系数，并且使该框架3随着热膨胀以电池构造体1成为凹面的方式弯曲。换一种表达方式，即：位移引导部7使整个框架3弯曲，此时，使框架3以电池构造体1成为弯曲的内侧(凹面侧)的方式弯曲。
[0046] 在本实施方式的电池单元CU中，位移引导部7具有比框架3的热膨胀系数小的热膨胀系数，并且设于框架3的配置有电池构造体1这一侧的面(图2中的上表面)。并且，位移引导部7配置在框架3的与支承板2之间的接合部同燃料电池FC的密封部SL之间。该位移引导部7既可以相对于开口部3A整周连续地配置，也可以局部地配置。
[0047] 对于上述的位移引导部7，作为更优选的实施方式，能够由含有绝缘性的氧化物的材料形成。位移引导部7的材料能够使用例如铝(Al)、钴(Co)、锰(Mn)、硅(Si)、锆(Zr)、铪(Hf)、钇(Y)、铈(Ce)、镧(La)、镨(Pr)以及钕(Nd)等的氧化物。
[0048] 上述的位移引导部7是通过例如在框架3上涂布金属材料并对其烧结的方法、预先形成为片状并接合在框架3上的方法等设置的。因此，图示例的位移引导部7呈层状形成于框架3的主面。
[0049] 另外，对于电池单元CU，如图3所示，在框架3的端部位置A处，设有位移引导部7的框架3在热膨胀时的位移量B1为设有电池构造体1的支承板2在热膨胀时的位移量B2以下(B1≤B2)。所述位移量B1、B2能够通过选择各构件的材料、大小等来设定。
[0050] 其中，框架3的位移量B1是在框架3的单面接合有位移引导部7并且没有约束部位的自由状态下的位移量。并且，同样地，支承板2的位移量B2是在支承板2的单面接合有电池构造体1并且没有约束部位的自由状态下的位移量。
[0051] 包括上述结构的电池单元CU如上述那样与隔板S1、S2、密封部SL一起构成燃料电池FC。并且，在燃料电池FC中，在运转时，在阳极侧和阴极侧的气体流路G1、G2分别流通有阳极气体和阴极气体。由此，在燃料电池FC中，经由支承板2的主体部2A向阳极电极层4供给阳极气体，并且向阴极电极层6供给阴极气体，在发电区域G通过电化学反应产生电能。
[0052] 此时，对于电池单元CU，若在运转时暴露在高温环境下，则由于支承板2的热膨胀系数大于电池构造体1的热膨胀系数，因此如图2的(B)所示那样因双方的热膨胀系数差而支承板2以将电池构造体1作为内侧而弯曲的方式变形。此时，对于电池单元CU，位移引导部7的热膨胀系数小于框架3的热膨胀系数，因此热膨胀系数较大的框架3如图中的箭头所示那样以电池构造体1成为凹面(内侧)的方式弯曲。另外，在图2的(B)中，为了便于理解，夸张地示出了位移量，实际的位移量是微小的。但是，即使是微小的位移量，对于较薄的电解质层5而言也会成为较大的负担。
[0053] 即，对于上述的电池单元，随着支承板2将电池构造体1作为内侧而弯曲，框架3也将电池构造体1作为内侧而弯曲，从而容许支承板2的弯曲。因此，对于电池单元CU，对电池构造体1的电解质层5仅作用压缩载荷而不会施加拉伸载荷。其中，电解质层5对拉伸载荷的耐性相对较低，对压缩载荷的耐性相对较高。
[0054] 在此，图4示出了在框架3没有位移引导部7的构造的电池单元CU。对于该电池单元CU，若在运转时暴露在高温环境下，则由于支承板2的热膨胀系数大于电池构造体1的热膨胀系数，因此支承板2以将电池构造体1作为内侧而弯曲的方式、即在图中以两端部向上方翘起的方式变形。
[0055] 此时，对于电池单元CU，支承板2固定于板3，因此在框架3产生抵抗在支承板2的两端部产生的向上(在图中，向上)的力的向下的应力(箭头P1)。由此，在电池构造体1产生面内方向的拉伸应力(箭头P2)。此时，电解质层5对拉伸载荷的耐性较低，因此面内方向的拉伸应力P2集中于弯折部5A，变得容易发生破裂等。
[0056] 相对于此，对于上述实施方式的电池单元CU，如上述那样，不会对电解质层5施加拉伸载荷(产生拉伸应力)，因此，显然，在弯折部5A也不会发生应力集中。
[0057] 像这样，电池单元CU是利用支承电池构造体1的支承板2和保持支承板2的框架3确保了足够的机械强度的构造，而且，在运转时发生热膨胀时，能够在完全不损害框架3的强度的情况下消除拉伸应力集中于电解质层5的隐患，阻止电解质层5的破裂等于未然。
[0058] 由此，电池单元CU能够长期维持电池构造体1的周缘部的阻气性。并且，对于包括上述电池单元CU的燃料电池FC，能够阻止电解质层5的破裂等于未然，良好地维持阳极侧与阴极侧之间的阻气性，进行稳定的运转。
[0059] 另外，对于电池单元CU，在框架3的自与支承板2之间的接合部至燃料电池FC的密封部SL的区间配置有位移引导部7，因此能够良好地维持与支承板2之间的接合部、密封部Sl的接合状态(密封状态)并且使框架3弯曲，保护电池构造体1。
[0060] 此外，对于电池单元CU，在框架3的配置有电池构造体1这一侧的面设有位移引导部7，该位移引导部7具有比框架3的热膨胀系数小的热膨胀系数，因此能够通过简单的结构使框架3以追随支承板2的变形的方式变形，避免电解质层5中的应力集中。
[0061] 此外，对于电池单元CU，作为位移引导部7的材料，采用绝缘性的氧化物，从而与使用其他金属的情况相比，容易增大与框架3之间的热膨胀系数差，能够提高框架3的位移引导效果。
[0062] 此外，对于电池单元CU，使得设有位移引导部7的框架3在热膨胀时的位移量B1为设有电池构造体1的支承板2在热膨胀时的位移量B2以下。即，对于电池单元CU，使框架3的变形量B1不超过支承板2的变形量B2，从而能够阻止以下隐患于未然：支承板2过大地变形，或者在电池构造体1产生多余的载荷。由此，电池单元CU能够可靠地防止支承板2的破裂、电池构造体1的破损等。
[0063] 另外，对于电池单元CU，作为框架3容许支承板2的变形的结构，例如，还考虑使框架3的与支承板2之间的接合部为薄壁状，使框架3容易变形。但是，在该情况下，作为用于提高电池单元CU的机械强度的构件的框架3本来的功能受损。相对于此，对于上述实施方式的电池单元CU，通过采用位移引导部5，维持框架3本来的强度、功能，并且阻止电解质层5的破裂等于未然。
[0064] 图5～图13是说明本发明的电池单元的第2实施方式～第10实施方式的图。在以下的各实施方式中，对与第1实施方式相同的构成部位标注同一附图标记并省略详细的说明。
[0065] 〈第2实施方式〉
[0066] 图5是说明本发明的电池单元的第2实施方式的图。对于上述的第1实施方式的电池单元CU，接合支承板2的与电极侧相反的一侧的面和框架3的靠电池构造体1侧的面。相对于此，对于本实施方式的电池单元CU，接合支承板2的外周部2A的靠电极侧的面(图中的上表面)与框架3的开口部3A的周缘部的靠电池构造体1侧的面(图中的下表面)。由此，图示的电池单元CU是在支承板2与框架3之间夹有电解质层5的构造。
[0067] 另外，包括上述的电池单元CU的燃料电池FC在阳极侧隔板S1的外周端部和框架3的外周端部彼此之间、以及框架3的外周端部和阴极侧隔板S2的外周端部彼此之间分别设有密封部SL。
[0068] 对于包括上述结构的电池单元CU，若在运转时暴露在高温环境下，则如图5的(B)所示，随着支承板2将电池构造体1作为内侧而弯曲，框架3也将电池构造体1作为内侧而弯曲。由此，电池单元CU是利用支承板2、框架3确保了足够的机械强度的构造，而且，在运转时发生热膨胀时，能够在完全不损害框架3的强度的情况下消除拉伸应力集中于电解质层5的隐患，阻止电解质层5的破裂等于未然。
[0069] 并且，电池单元CU包括位移引导部7，该位移引导部7具有比框架3的热膨胀系数小的热膨胀系数，因此能够通过简单的结构使框架3以追随支承板2的变形的方式变形，避免电解质层5中的应力集中。而且，对于本实施方式的电池单元CU，在支承板2与框架3之间夹有电解质层5，因此能够实现阳极电极层4与阴极电极层6之间的阻气性的进一步提高。
[0070] 〈第3实施方式〉
[0071] 图6是说明本发明的电池单元的第3实施方式的图。对于第1实施方式的电池单元CU，在框架3的靠电池构造体1侧的面配置有位移引导部7，该位移引导部7具有比框架3的热膨胀系数小的热膨胀系数。相对于此，对于本实施方式的电池单元CU，在框架3的与配置有电池构造体1这一侧相反的面(图中的下表面)配置有位移引导部17，该位移引导部17具有比框架的热膨胀系数大的热膨胀系数。
[0072] 对于位移引导部17，作为更优选的实施方式，能够由含有绝缘性的氧化物的材料形成。该位移引导部17的材料能够使用例如铝(Al)、钴(Co)、锰(Mn)、硅(Si)、锆(Zr)、铪(Hf)、钇(Y)、铈(Ce)、镧(La)、镨(Pr)以及钕(Nd)等的氧化物。
[0073] 对于上述的电池单元CU，相对于第1实施方式而言，框架3和位移引导部17的热膨胀系数的大小关系相反，但位移引导部17相对于框架3的两面的配置关系也相反。因而，对于电池单元CU，若在运转时暴露在高温环境下，则如图6的(B)所示，随着支承板2将电池构造体1作为内侧而弯曲，框架3也将电池构造体1作为内侧而弯曲。
[0074] 由此，电池单元CU是利用支承板2、框架3确保了足够的机械强度的构造，而且，在运转时发生热膨胀时，能够在完全不损害框架3的强度的情况下消除拉伸应力集中于电解质层5的隐患，阻止电解质层5的破裂等于未然。
[0075] 并且，电池单元CU包括位移引导部17，该位移引导部17具有比框架3的热膨胀系数大的热膨胀系数，因此与第1实施方式同样地能够通过简单的结构使框架3以追随支承板2的变形的方式变形，避免电解质层5中的应力集中。
[0076] 〈第4实施方式〉
[0077] 图7是说明本发明的电池单元的第4实施方式的图。图示的电池单元CU包括与第3实施方式同样的基本结构，但在接合支承板2的靠电极侧的面(图中的上表面)与框架3的靠电池构造体1侧的面(图中的下表面)这一点上与第3实施方式不同。
[0078] 对于上述的电池单元CU，若在运转时暴露在高温环境下，则如图7的(B)所示，随着支承板2将电池构造体1作为内侧而弯曲，框架3也将电池构造体1作为内侧而弯曲。
[0079] 对于上述的电池单元CU，也与第3实施方式同样地是利用支承板2、框架3确保了足够的机械强度的构造，而且，在运转时发生热膨胀时，能够在完全不损害框架3的强度的情况下消除拉伸应力集中于电解质层5的隐患，阻止电解质层5的破裂等于未然。
[0080] 〈第5实施方式〉
[0081] 图8是说明本发明的电池单元的第3实施方式的图。图示的电池单元CU在框架3的靠电池构造体1侧的面(图中的上表面)配置有位移引导部7，该位移引导部7具有比框架3的热膨胀系数小的热膨胀系数。并且，电池单元CU在框架3的与配置有电池构造体1这一侧相反的面(图中的下表面)配置有位移引导部17，该位移引导部17具有比框架的热膨胀系数大的热膨胀系数。即，本实施方式的电池单元CU在框架3的两面分别设有位移引导部7、17。
[0082] 对于上述的电池单元CU，若在运转时暴露在高温环境下，则如图8的(B)所示，随着支承板2将电池构造体1作为内侧而弯曲，框架3也将电池构造体1作为内侧而弯曲。由此，电池单元CU是利用支承板2、框架3确保了足够的机械强度的构造，而且，在运转时发生热膨胀时，能够在完全不损害框架3的强度的情况下消除拉伸应力集中于电解质层5的隐患，阻止电解质层5的破裂等于未然。
[0083] 另外，对于上述的电池单元CU，在框架3的相反的面分别配置有相对于框架3而言热膨胀系数较小的位移引导部7和热膨胀系数较大的位移引导部17，以使框架3将电池构造体1作为凹面侧(内侧)而弯曲。由此，对于电池单元CU，即使位移引导部7、17使用与框架3之间的热膨胀系数差较小的材料，也能够使框架3充分地变形，关于框架3的位移量，能够大幅度地扩大设计的自由度。
[0084] 〈第6实施方式〉
[0085] 图9是说明本发明的电池单元的第6实施方式的图。本实施方式的电池单元CU包括与第5实施方式同等的基本结构，并且接合支承板2的靠电极侧的面(图中的上表面)与框架3的靠电池构造体1侧的面(图中的下表面)。
[0086] 对于包括上述结构的电池单元CU，若在运转时暴露在高温环境下，则如图9的(B)所示，随着支承板2将电池构造体1作为内侧而弯曲，框架3也以将电池构造体1作为内侧而弯曲。由此，电池单元CU是利用支承板2、框架3确保了足够的机械强度的构造，而且，在运转时发生热膨胀时，能够在完全不损害框架3的强度的情况下消除拉伸应力集中于电解质层5的隐患，阻止电解质层5的破裂等于未然。
[0087] 另外，对于上述的电池单元CU，在框架3的相反的面分别配置有相对于框架3而言热膨胀系数较小的位移引导部7和热膨胀系数较大的位移引导部17，因此，即使使用与框架3之间的热膨胀系数差较小的位移引导部7、17，也能够使框架3充分地变形，关于框架3的位移量，能够大幅度地扩大设计的自由度。
[0088] 〈第7实施方式〉
[0089] 图10是说明本发明的电池单元的第7实施方式的图。图示的电池单元CU包括与第5实施方式(图8)同等的基本结构，并且位移引导部7、17配置于包括框架3的外周端部的范围。在该情况下，在图10的(A)所示的燃料电池FC中，在密封部SL与框架3之间夹有一位移引导部7。
[0090] 另外，图示的电池单元CU是在框架3的两面配置有位移引导部7、17的结构，但作为本实施方式的主旨，只要是如下这样的结构即可，即：包括任一位移引导部7、17，并且将该位移引导部7、17配置于到达框架3的外周端部的范围。
[0091] 对于上述的电池单元CU，若在运转时暴露在高温环境下，则如图10的(B)所示，随着支承板2将电池构造体1作为内侧而弯曲，框架3也将电池构造体1作为内侧而弯曲。由此，电池单元CU是利用支承板2、框架3确保了足够的机械强度的构造，而且，在运转时发生热膨胀时，能够在完全不损害框架3的强度的情况下消除拉伸应力集中于电解质层5的隐患，阻止电解质层5的破裂等于未然。
[0092] 另外，对于上述的电池单元CU，在包括框架3的外周端部的范围配置有位移引导部7、17，因此，在框架3上涂布金属材料来形成位移引导部7、17的情况下，相对于框架3的主面的掩蔽部位变少，能够廉价地形成位移引导部7、17。
[0094] 〈第8实施方式〉
[0095] 图11是说明本发明的电池单元的第8实施方式的图。图示的电池单元CU包括与第7实施方式同样的基本结构，但在接合支承板2的靠电极侧的面(图中的上表面)与框架3的靠电池构造体1侧的面(图中的下表面)这一点上与第7实施方式不同。
[0096] 对于上述的电池单元CU，若在运转时暴露在高温环境下时，则如图11的(B)所示，随着支承板2将电池构造体1作为内侧而弯曲，框架3也将电池构造体1作为内侧而弯曲。
[0097] 对于上述的电池单元CU，也与第7实施方式同样地是利用支承板2、框架3确保了足够的机械强度的构造，而且，在运转时发生热膨胀时，能够在完全不损害框架3的强度的情况下消除拉伸应力集中于电解质层5的隐患，阻止电解质层5的破裂等于未然。
[0098] 另外，对于电池单元CU，在包括框架3的外周端部的范围配置有位移引导部7、17，扩大位移引导部7、17的范围，因此，在通过涂布金属材料来形成位移引导部7、17的情况下，能够减少掩蔽部位，廉价地形成位移引导部7、17。而且，对于电池单元CU，减少框架3的暴露面积，抑制铬(Cr)自框架3的蒸发，对防止因铬导致的电极劣化也是非常有效的。
[0099] 〈第9实施方式〉
[0100] 图12是说明本发明的电池单元的第9实施方式的图。图示的电池单元CU包括与第8实施方式(图11)同等的基本结构，但在配置有位移引导部7、17的范围是包括框架3的内周端部的范围这一点上与第8实施方式不同。
[0101] 另外，图示的电池单元CU是在框架3的两面配置有位移引导部7、17的结构，但作为本实施方式的主旨，只要是如下这样的结构即可，即：包括任一位移引导部7、17，并且将该位移引导部7、17配置于到达框架3的内周端部的范围。
[0102] 对于上述的电池单元CU，若在运转时暴露在高温环境下时，则如图12的(B)所示，随着支承板2将电池构造体1作为内侧而弯曲，框架3也将电池构造体1作为内侧而弯曲。由此，电池单元CU是利用支承板2、框架3确保了足够的机械强度的构造，而且，在运转时发生热膨胀时，能够在完全不损害框架3的强度的情况下消除拉伸应力集中于电解质层5的隐患，阻止电解质层5的破裂等于未然。
[0103] 另外，对于上述的电池单元CU，在包括框架3的内周端部的范围配置有位移引导部7、17，扩大位移引导部7、17的范围，因此，在框架3上涂布金属材料来形成位移引导部7、17的情况下，相对于框架3的主面的掩蔽部位变少，能够廉价地形成位移引导部7、17。而且，对于电池单元CU，因位移引导部7、17的范围扩大，框架3的暴露面积变少，能够抑制铬(Cr)自框架3蒸发，因此对防止因铬导致的电极劣化也是非常有效的。
[0104] 而且，对于上述的电池单元CU，通过包括框架3的内周端部的范围配置位移引导部7、17，从而使框架3容易追随支承板2的变形，使框架3整体弯曲，从而能够进一步提高抑制对电解质层5施加的拉伸载荷的效果。
[0105] 〈第10实施方式〉
[0106] 图13是说明本发明的电池单元的第10实施方式的图。图示的电池单元CU包括与第9实施方式同样的基本结构，但在接合支承板2的靠电极侧的面(图中的上表面)与框架3的靠电池构造体1侧的面(图中的下表面)这一点上与第9实施方式不同。
[0107] 对于上述的电池单元CU，若在运转时暴露在高温环境下，则如图13的(B)所示，随着支承板2将电池构造体1作为内侧而弯曲，框架3也将电池构造体1作为内侧而弯曲。
[0108] 对于上述的电池单元CU，也与第9实施方式同样地是利用支承板2、框架3确保了足够的机械强度的构造，而且，在运转时发生热膨胀时，能够在完全不损害框架3的强度的情况下消除拉伸应力集中于电解质层5的隐患，阻止电解质层5的破裂等于未然。
[0109] 另外，对于电池单元CU，在包括框架3的内周端部的范围配置有位移引导部7、17，扩大位移引导部7、17的范围，因此，在通过涂布金属材料来形成位移引导部7、17的情况下，能够减少掩蔽部位，廉价地形成位移引导部7、17。而且，对于电池单元CU，减少框架3的暴露面积，抑制铬(Cr)自框架3的蒸发，对防止因铬导致的电极劣化也是非常有效的。
[0110] 而且，对于上述的电池单元CU，通过在包括框架3的内周端部的范围配置位移引导部7、17，从而使框架3容易追随支承板2的变形，使框架3整体弯曲，从而能够进一步提高抑制对电解质层5施加的拉伸载荷的效果。
[0111] 本发明的燃料电池单元的结构并不仅限定于上述各实施方式，能够在不脱离本发明的要旨的范围内对结构适当地变更，或组合上述各实施方式的结构。
[0112] 附图标记说明
[0113] CU、电池单元；FC、燃料电池；S1、阳极侧隔板；S2、阴极侧隔板；SL、密封部；1、电池构造体；2、支承板；3、框架；4、阳极电极层；5、电解质层；6、阴极电极层；7、位移引导部；17、位移引导部。
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