JPH02309564A - 燃料電池用下部ホルダー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野１ 本発明は燃料の有する化学エネルギーを直接電気エネル
ギーに変換させるエネルギ一部門で用いる燃料電池にお
いてスタックの上下に配置するホルダーのうち、特に、
下部ホルダーに関するものである。

［従来の技術］ 現在までに提案されている燃料電池のうち、たとえば、
溶融炭酸塩型燃料電池は、第６図に一例を示Ｖ如く、電
解質として溶融炭酸塩を多孔質物質にしみ込ませてなる
タイル（電解質板）ａをカソード（酸素極）ｂとアノー
ド（燃料（奄）Ｃとで両面から挟み、カソードｂ側に酸
化ガスを供給すると共にアノードＣ側に燃料ガスを供給
することによりカソードｂとアノードＣ間で発生する電
位差により発電が行われるようにしたものを１セルＣと
し、各セルＣをセパレータｄを介して多層に積層してス
タックＳとするようにし、かかるスタックＳを−Ｆ下の
ホルダー（図示せず）で挟み、全体を所定の締付力で締
め付けてカソードｂ及びアノ・−ドＣをタイルａに一様
に当接させるようにしである。

上記燃料電池において、内部マニホールド型のものでは
、上記タイルａ及びセパレータｄの各周辺部に、酸化ガ
スＯＧの供給側及び排出側の流路孔ｅ及びｆと、燃料ガ
スＦＧの供給側及び排出側の流路孔ｑ及びｈをそれぞれ
設け、各セパレータｄの表裏両面に設けた凹凸により形
成されるガス通路ｉを各々のガスが流れるようにしであ
る。

上記内部マニホールド型燃料電池において用いられてい
る上下のホルダーのうち、下部ホルダーは、第７図に一
例を示す如く、周辺部の一側に酸化ガスの供給側流路孔
ｅと燃料ガスの供給用流路孔ｇを設けると共に周辺部の
他側に酸化ガスの排出側流路孔ｆと燃料ガスの排出側流
路孔りを設け、且つ上面に一側方から仙側方へガスを流
すようにするためのガス通路ｉを凹凸により形成した構
成としてあり、かかる構成の下部ホルダーへの周辺部の
外方には、酸化ガスの供給側及び排出側のヘッダーｊ及
びｋと、燃料ガスの供給側及び排出側のヘッダー１及び
山が配してあり、酸化ガスの給排側の各ヘッダーｊ及び
ｋと酸化ガスの給排側の各流路孔ｅ及び「とを連絡管口
及び０にて連絡させ、又、燃料ガスの給排用の各ヘッダ
ー１及びｍと燃料ガスの給排用の各流路孔ｇ及びｈとを
連絡管ｐ及びｑにて連絡させである。更に、上記構成の
下部ホルダーへは、第８図に示す如く、下面側に配した
ヒータ板ｒと一体構造とし、該ヒータ板ｒを、下部ベッ
ドＳ上の断熱材ｔに正直板Ｕを介して載置させるように
し、ヘッダーｊ又は１から下部ホルダーＡへ供給されて
排出側へと流されるガスを、下方のヒータ板ｒのヒータ
Ｖにて加熱できるようにしている。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、燃料電池は、加圧下で性能向上が図れること
が知られているが、燃料電池を加圧するためには、第９
図に概略を示す如く、一定大きさの圧力容器Ｗ内に燃料
電池ＦＣ全体を収納し、容器Ｗ内の圧力を燃料電池内の
圧力より僅かに高い圧力に設定するようにしている。こ
のように燃料電池を加圧下に置くため、圧力容器Ｗ内に
燃料電池ＦＣを収納させる場合は、燃料電池をコンパク
トにまとめることが必要であるが、従来の燃料電池では
、前記した第７図及び第８図に示す如く、下部ホルダー
への両側にヘッダーｊ、に、！、ｍが対称的に張り出し
て設けてあり、全体の幅寸法が大となるようにしである
ため、大型の圧力容器を用意する必要があった。

そこで、本発明は、両側にヘッダーを設けることなく、
内部空間にガスの流路を区画して設け、且つ該内部空間
をヒータ板で覆って、下部ホルダーにヒータ板を一体化
させると共に、上記内部空間を流れるガスが直上方のヒ
ータの影響を受けることがないようにして、全体をコン
パクト化させるようにしようとするものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、上記課題を解決するために、周辺部の相対す
る両側に、酸化ガスの給排用の流路孔と燃料ガスの給排
用の流路孔を有し且つヒータを装着したほぼ正方形状の
ヒータ板と、所要深さの箱形に形成して内部空間を仕切
壁にて供給側と排出側の分配部に分割すると共に上記ヒ
ータ板の周辺部の酸化ガス用の流路孔と燃料ガス用の流
路孔に対応する周辺部の位置にて上記いずれか一方の流
路孔の部分を上記各分配部内で区画してなる下部ホルダ
ー本体とを構成し、該下部ホルダー本体の上面をヒータ
板にて覆って一体構造とし、且つ上記下部ホルダー本体
の内部空間に形成された各分配部に連通ずるガスダクト
と、上記各分配部内から区画された別のガスの分配部と
しての区画室に連通ずるガスダクトとを備え、更に、上
記ヒータ板の下面に断熱材を配置した構成とする。

［作　　用］ 下部ホルダー本体の内部が仕切壁で仕切られて酸化ガス
と燃料ガスの各供給側と排出側の各分配部が一体的に区
画形成されているので、下部ホルダー本体にガスダクト
を接続するだけで酸化ガスや燃料ガスを給排させること
ができ、従来方式の如き外部にヘッダーを備える必要が
なくなって全体をコンパクトにすることができる。これ
により加圧型の燃料電池とするときに小型の圧力容器内
に容易に収納することができる。

下部ホルダー本体の内部空間に入ったガスは、仕切壁に
より流れ方向が規制されているため、上部にヒータがあ
ると、該ヒータにより加熱される部分とそうでない部分
とが生じ、温度分布にむらが生じるおそれがあるが、ヒ
ータ板の下面に断熱材があるので、ヒータによる影響を
除去することができる。

［実　施　例］ 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図乃至第４図は本発明の下部ホルダーの一実施例を
示すもので、ヒータ板１と、内部にガスの流れる空間を
形成した下部ホルダー本体２とを一体構造として、内部
にガス分配部を一体に形成する。

上記ヒータ板１は、従来方式の正直板を兼ねるもので、
複数本のヒータ３を平行に挿入して備え、且つ周辺部の
一側に酸化ガスの供給側流路孔４と燃料ガスの供給側流
路孔５を設けると共に、周辺部の他側に酸化ガスの排出
側流路孔６と燃料ガスの排出側流路孔７を設けたほぼ正
方形状をなす形状としておる。

又、上記下部ホルダー本体２は、上記ヒータ板１の外形
寸法よりやや小さい外形寸法としたほぼ正方形状の底板
上に側板を立てて、所要深さの内部空間を有する箱形形
状とし、且つ該内部空間の中央部を仕切壁８にて仕切っ
てガスの供給側と排出側の分配部９と１０に区画すると
共に、ガスの供給側の分配部９では、第３図に示す如く
、上記ヒータ板１の周辺部における燃料ガス供給側流路
孔５に対応する部分を酸化ガス供給側流路孔４に対応す
る部分より仕切壁１１にて仕切って、燃料ガスの分配部
としての区画室１３を独立して形成し、又、同様に、ガ
スの排出側の分配部１０でも、ヒータ板１の周辺部にお
ける燃料ガス排出側流路孔７に対応する部分を、酸化ガ
ス排出側流路孔６に対応する部分より仕切壁１２にて仕
切って、燃料ガスの分配部としての区画室１４を独立し
て形成し、更に、各側壁に、供給側のガスダクト１５．
１６と、排出側のガスダクト１７．１８とを接続して、
上記供給側のガスダクト１５は酸化ガス供給側の分配部
９に、又、供給側のガスダクト１６は燃料ガス供給側の
分配部となる区画室１３にそれぞれ連通させると共に、
排出側のガスダクト１７は酸化ガス排出側の分配部１０
に、又、排出側のガスダクト１８は燃料ガス排出側の分
配部となる区画室１４にそれぞれ連通させた構成として
あり、酸化ガスＯＧは、供給側のガスダクト１５から分
配部９に入った後、ヒータ板１の供給側流路孔４に対応
する部分へと分配されてヒータ板１の各供給側流路孔４
に入って立上がり、各セルのカソード側に供給され、排
出側流路孔を下降してヒータ板１の排出側流路孔６より
排出側の分配部１Ｇへ流出し、ここから排出側のガスダ
クト１７より排出されるように流され、一方、燃料ガス
ＦＧは、供給側のガスダクト１６から区画室１３内に入
った後、ヒータ板１の供給側流路孔５を立上がって各セ
ルの７ノード側に供給され、排出側流路孔を下降してヒ
ータ板１の排出側流路孔７より区画室１４内に入り、こ
こから排出側のガスダクト１８を経て排出されるように
流されるようにしておる。更に、又、上記下部ホルダー
本体２の上面に位置するヒータ板１の下面には、全面に
わたり断熱材１９を配設して、ヒータ板１の下方を流れ
るガスがビータ３により影響されることがないようにす
る。

本発明の燃料電池用下部ホルダーを使用フる場合は、第
５図に一例を示す如く、下部ホルダー本体２を、下部ベ
ッド２０上に断熱材２１を介して載置させ、各ガスダク
ト１５．１Ｂ、１７．１８は、それぞれ対応するガス管
又はホースに接続させるようにし、更に、タイルａをカ
ソードｂとアノードＣの両電極で両面から挟み、カソー
ドｂ側に酸化ガスを、又、アノードＣ側に燃料ガスをそ
れぞれ供給するようにしであるセルＣをセバレータｄを
介して多層に積層してなる燃料電池スタックＳを、上記
ヒータ板１上にエンドセパレータ２２を介して載置させ
、図示しない上部ホルダーをスタックＳ上に配して全体
を所定の締付力で締め付けるようにする。

今、酸化ガス及び燃料ガスの給排を行わせる場合には、
下部ホルダー本体２の内部空間に形成したガス分配部９
．１０．１３．１４を通して行わせるようにする。この
場合、酸化ガスは、供給側のガスダクト１５から下部ホ
ルダー本体２内の供給側の分配部９に供給されると、ヒ
ータ板１の酸化ガス供給側流路孔４に通じる部分に分配
されて立上がり、燃料電池スタックＳの各セルごとにカ
ソードｂ側に供給されて排出側へ流された後、各セルの
排出側流路孔を下降してヒータ板１の排出側流路孔６を
通り、下部ホルダー本体２の排出側の分配部１０内へ入
り、該排出側の分配部１０内からガスダクト１７を経て
排出される。

一方、燃料ガスは、供給側のガスダクト１６から下部ホ
ルダー本体２内の区画された区画室１３に入ると、該区
画室１３はヒータ板１の供給側流路孔５に連通している
ので、区画室１３に入った燃料ガスはそのまま立上がり
、燃料電池スタックＳの各セルごとにアノードＣ側に供
給されて排出側へ流された後、各セルの排出側流路孔を
下降してヒータ板１の排出側流路孔７を通り下部ホルダ
ー本体２内の区画された区画室１４に入り、ここからガ
スダクト１８を経て排出される。

このように、本発明の下部ホルダーでは、下部ホルダー
本体２を箱形にして上面を覆うヒータ板１との間に空間
を形成すると共に、この空間内に酸化ガスの供給側と排
出側の分配部９，１０と、該各分配部内に燃料ガスの供
給側と排出側の分配部となる区画室１３．１４とを形成
し、従来のヘッダーｊ、に、ｌ、ｍ　　（第７図参照）
に相当するものを下部ホルダー本体２の内部に組み込ん
だ構成としておるので、従来方式のヘッダーｊ、ｋ。

１、ｍの如き外部に張り出すものがなくてコンパクトに
まとめることができて、加圧型とするため、圧力容器内
に収納させるときにも大型の圧力容器を不要にできる。

又、上記のガス給排時におけるガスの流れにおいて、酸
化ガスも燃料ガスも、ともに流れが填料されていること
と、ガスがヒータ板１の下を流れることから、ガスはヒ
ータ３により加熱される部分とそうでない部分とが生じ
て温度分布にむらが生じるおそれがあるが、この点を考
慮して本発明では、下部ホルダー本体２の内部に断熱材
１９を入れ、ヒータ３によりガスが影響を受けることが
ないようにしである。

なお、本発明は上記した実施例のみに限定されるもので
はなく、たとえば、じ−タ板１の周辺部−側に酸化ガス
と燃料ガスの各供給側流路孔４，５を設け、又、周辺部
他側に酸化ガスと燃料ガスの各排出側流路孔６，７を設
けた場合を例示したが、酸化ガスと燃料ガスが対向流と
なるように給排用の流路孔を設けるようにしてもよいこ
と、その飽水発明の要旨を逸悦しない範囲内で種々変更
を加え得ること等は勿論である。

［発明の効果］ 以上述べた如く、本発明の燃料電池用下部ホルダーによ
れば、所要深さを有する箱形に形成した下部ホルダー本
体の上面にヒータ板を一体に取り付けると共に、該下部
ホルダー本体とビータ板との間に形成される内部空間を
仕切壁で仕切ってガスの分配部を形成し、更に、上記内
部空間内に断熱材を入れて、下部ホルダー本体内を流れ
るガスが上方のヒータの影響を受けることがないように
しておるので、下部ホルダー本体の内部をガスの供給側
と排出側の通路とすることができて、従来下部ホルダー
の外部にあったヘッダーをなくすことができ、全体の外
形寸法を従来方式に比し小さくすることができて、コン
パクトにでき、加圧型とするときに小型の圧力容器にも
容易に収納させることができ、又、下部ホルダー本体に
入ったガスは流れが規制されることから、上方のヒータ
の影響で温度分布むらが生じるおそれがあるが、内部に
入れた断熱材によりそのおそれもなくなり、温度分布む
らを生じさせることがない、等の優れた効果を奏し得る
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の燃料電池用下部ホルダーの平面図、第
２図は第１図のＩＩ−ｍ矢視図、第３図は第２図のＩ［
Ｉ−１矢視図、第４図は第３図のＩＶ方向よりの側面図
、第５図は本発明の燃料電池用下部ホルダーを用いた組
み立ての一例を示す側面図、第６図は従来の一例を示す
断面図、第７図は従来の燃料電池用下部ホルダーの概略
平面図、第８図は従来の下部ホルダーを用いた組み立て
の例を示す概略側面図、第９図は加圧型の燃料電池の例
を示す概略図である。 １・・・ヒータ板、２・・・下部ホルダー本体、３・・
・ヒータ、４・・・酸化ガス供給側流路孔、５・・・燃
料ガス供給側流路孔、６・・・酸化ガス排出側流路孔、
７・・・燃料ガス排出側流路孔、８・・・仕切壁、９・
・・供給側の分配部、１０・・・排出側の分配部、１１
．１２・・・仕切壁、１３．１４・・・区画室（分配部
）　、１５．１Ｂ。 １７、１８・・・ガスダクト、１９・・・断熱材。 第５図 第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）周辺部に酸化ガスと燃料ガスの各給排側の流路孔
   を有し且つヒータを装着してなるヒータ板を、所要深さ
   を有する箱形に形成した下部ホルダー本体の上面に一体
   的に固定して内部に空間を形成し、且つ該内部空間を仕
   切壁にてガスの供給側と排出側の分配部に分割すると共
   に、上記ヒータ板の周辺部の酸化ガスと燃料ガスの各給
   排側の流路孔に対応する部分で上記酸化ガスと燃料ガス
   のいずれか一方のみを分配する区画室を、上記分配部内
   に区画形成し、更に、上記各分配部と各区画室に各々ガ
   スダクトを接続し、上記内部空間内に断熱材を入れてな
   る構成を有することを特徴とする燃料電池用下部ホルダ
   ー。