JPH04115465A - 燃料電池用配管部材 - 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〕 本発明は、燃料電池に用いるガス配管部材、特に高温型
燃料電池に用いて有効なガス配管部材に関するものであ
る。

〔従来の技術〕

燃料電池、特に、高温型燃料電池（作動温度か約６００
℃以上のもの）にガスを供給・排出するためのガス配管
においては、電池部材及び配伸縮管の熱伸びや、電池自
体の収縮等による変形を吸収するための伸縮性と、電池
を電気的に絶縁するための絶縁性か必要である。

従来技術では、伸縮性を確保するためにフレキシブルチ
ューブやベローズ等の伸縮継手を用い、また、絶縁性を
確保するために複雑な構造の絶縁継手を用いている（特
開昭６１−３１３８３５号公報等参照）。このような絶
縁継手の１例を第２図に示す。

第２図において、配管部材１の端部にそれぞれフランジ
５ａ、５ｂか設けられており、このフランジ間に環状セ
ラミック部材３を介在させ、ボルト６及びナツト７にて
締付結合させている。結合部には、環状セラミック部材
３の両側壁と接するフランジ５ａ、５ｂ間にそれぞれ、
金属性中空０リング８を介在配置しである。　また、ボ
ルト６とフランジ５ａ間にはセラミック部材９か設置さ
れており、両フランジ５ａ、５ｂ間の絶縁を環状セラミ
ック部材３と共に行っている。

ホルト６の熱伸び量か、フランジ５ａ、５ｂと環状セラ
ミック部材３との熱伸び量の合計以下になるように材質
を選ぶことにより、高温使用時にも金属性中空Ｏリング
８にガスシールに必要な一定の締付圧力か保持されるこ
ととなり、ガスシール性能を確保するようになっている
。

〔発明か解決しようとする課題〕

上記従来技術においては、電池部材と配管部材の熱伸び
を吸収するだめの伸縮継手と電池本体を絶縁するための
絶縁継手とを別々の配管部品として取り扱っており、そ
のため、設置スペースを大きくとる必要がある。さらに
、絶縁継手自体か、構造が複雑であり、かつ組立が困難
であるとともに、外力に対して弱いという欠点があり、
絶縁継手の設置位置や設置方法について大きな制限を受
けることになる。

上記に示した理由により、従来の燃料電池の、特に高温
型燃料電池の配管の構造は、信頼性や保守の点で問題か
あり、さらに、設置スペースを大きくとるため、加圧容
器の縮少化にとって障害になるという問題があった。

本発明はこれらの問題を解決することを目的としている
。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明者らは鋭意研究を重
ねた結果、絶縁性環状部材と熱による伸縮を吸収する部
材を近接させかつ接着させることにより、装置全体の小
型化や、信頼性の向上、保守の容易さを得られることを
知見し、本発明を完成するに到った。

即ち、本発明は、燃料電池、特に、高温型燃料電池にガ
スを供給・排出するための配管部材であって、絶縁性を
有する環状部材の両側に、バネ定数が小さく、電池部材
と配管部材の熱伸び量及び電池自体の変形量を吸収でき
るだけの伸縮量を持つ伸縮管を接合した配管部材を開示
し、提供する。

絶縁性を有する環状部材の素材としては、セラミックス
材料が好ましく、また、伸縮管の素材としては、５Ｏ３
３１６またはインコネルが望ましい。伸縮管をベロース
構造とすることは、特に良い結果をもたらす。

さらに、伸縮管と絶縁性を有する環状部材との接合を傾
斜機能材料を介して接合すること、あるいは、絶縁性を
有する環状部材自体を傾斜機能材料から構成し、伸縮管
を該環状部材に直接接合するようにすることにより、高
温型燃料電池用配管部材として特に有効なものとなる。

〔作　用〕

環状セラミック部材は電気的絶縁作用を持ち、その両側
に接合されたバネ定数の小さい伸縮管は、−船釣に接合
強度の弱いセラミックと金属の接合部に小さな外力しか
加わらないようにする作用を持つ。また、上記伸縮管の
全伸縮量が、電池部材と配伸縮管の熱伸び量と電池自体
の収樒量の合計量よりも大きくすることにより、その合
計量を吸収するための伸縮管を不要にする作用を持つ。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。

絶縁材として用いる環状セラミック部材３の両側面に伸
縮性を有する伸縮管２を接合部材４を介して適宜の手段
により接合する。伸縮管２の環状セラミック部材３と接
合した側とは反対側には、燃料電池で用いられる適宜の
ガス配管１を接合して、１つの配管部材である、絶縁伸
縮管継手を構成する。

伸縮管２の材質としては、使用温度が約６００℃以上と
いう高温型の燃料電池に用いる場合には、５ＵＳ３１６
あるいはインコネル等の高温用金属材料を用いたものが
望ましい。

また、接合部材４としては、傾斜機能材料のような、金
属製の伸縮管２と環状セラミック部材３との熱膨張率の
差を吸収できるものを用いることか、高温型の燃料電池
に用いる場合には、特に有効である。

さらに、伸縮管２の材質を選定するに際しては、接合部
材４にかかるガス配管ｌがらの荷重を吸収するためにバ
ネ定数の小さい材料を用いるようにするとともに、電池
部材及び配伸縮管の熱伸び量と電池自体の変形量を吸収
するので充分な伸縮量を持つものを選択することはきわ
めて望ましい。

上記のようにバネ定数か小さ（伸縮量を大きくとれる伸
縮管としては、溶接金属ベローズを用いたものかあげら
るか、これにかぎるものではない。

伸縮管２と環状セラミック部材３とを接合する手段とし
て、上記の実施例においては、両者の熱伸び差を吸収す
るための接合部材４を介して接合したものを示したか、
必ずしもそのような接合部材を介する必要はなく、環状
セラミツク部材３自体を傾斜機能を持つ材料から形成す
ることにより、接合部材４を介するのと同様の効果を得
ることかできる。

本実施例によれば、バネ定数の小さい伸縮管２を、絶縁
体として作用する環状セラミックリング３に接合してい
るので、電池部材や配伸縮管の熱伸び及び電池自体の変
形によりガス配管１が変位した場合であっても、それに
より生じる外力か直接に上記接合部にかかることがなく
、ガス配管ｌの変位がもたらす伸縮管２の変位によって
生じるバネ反力のみか、上記接合部にかかることとなる
。

従って、接合部には、従来の燃料電池の配管部分におけ
ると違い、大きな力が作用しないため、上記接合部の信
頼性を高いものにすることかできる。

また、伸縮管２は、電池部材や配伸縮管の熱伸び量及び
電池自体の変形量を吸収するのに充分な伸縮量を持って
いるために、ガス配管部品としての一部材として、伸縮
継手を別個に設置する必要かないことから、ガス配管の
構造を単純化し、かつ設置スペースを小さくすることか
できる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、絶縁体である環状セラミック部材と伸
縮管の接合部に過度の外力をかけずにすむことから、絶
縁継手の信頼性を高くする効果がある。また、電池部材
や配伸縮管の熱伸び量及び電池自体の変形量を上記の絶
縁体で結合された伸縮管で吸収できるため、配管設置ス
ペースを縮少化することができるとともに、特に、高温
型燃料電池の配管として用いた場合には、全体をコンパ
クト化する効果かあり、ひいては、高温型燃料電池を収
納する加圧容器を縮少化する効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の燃料電池用配管部材の一実施例であ
る絶縁伸縮管継手の一実施例を示す断面図である。第２
図は従来の高温用配管部材である絶縁継手を示す断面図
である。 ■・・・配管、２・・・伸縮管。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、燃料電池にガスを供給・排出するための配管部材で
   あって、絶縁性を有する環状部材の両側に、バネ定数が
   小さく、電池部材と配管部材の熱伸び量及び電池自体の
   変形量を吸収できるだけの伸縮量を持つ伸縮管を接合し
   たことを特徴とする燃料電池用配管部材。 ２、絶縁性を有する環状部材がセラミックスで構成され
   ている請求項１に記載の燃料電池用配管部材。 ３、伸縮管がベローズ構造である請求項１または２に記
   載の燃料電池用配管部材。 ４、伸縮管がＳＵＳ３１６またはインコネルで構成され
   いる請求項１ないし３に記載の燃料電池用配管部材。 ５、伸縮管と絶縁性を有する環状部材との接合が傾斜機
   能材料を介して接合されている請求項１ないし４に記載
   の燃料電池用配管部材。 ６、絶縁性を有する環状部材が傾斜機能材料からなり、
   伸縮管が該環状部材に直接接合されている請求項１ない
   し４に記載の燃料電池用配管部材。 ７、請求項１ないし４に記載の燃料電池用配管部材を配
   置した燃料電池。 ８、作動温度が、６００℃以上の高温型である請求項１
   に記載の燃料電池用配管部材を配置した燃料電池。