JPH058868U - 溶融炭酸塩型燃料電池用絶縁フレーム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 絶縁フレームにクラックを発生させず、燃料
ガス等のリークを防止することができる溶融炭酸塩型燃
料電池用絶縁フレームを提供することを目的とする。 【構成】 上側支柱１３及び下側支柱１４の間に、複数
個の円筒型すり合わせ面をもつブロック１１を積重さ
せ、前記上側支柱１３、ブロック１１及び下側支柱１４
の外周面に耐熱・耐腐食性金属線１５を通して連結させ
たことを特徴とする溶融炭酸塩型燃料電池用絶縁フレー
ム１０。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、溶融炭酸塩型燃料電池における絶縁フレームの改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】

溶融炭酸塩型燃料電池（ＭＣＦＣ）は、図４に示すように、電池本体２と、そ の上下よりエンドプレート３、絶縁板４、ヒーター板５及び断熱材６を介して締 付板７，７間で締付固定され、前記電池本体２の対向側面には、絶縁フレーム１ を介して、マニホールド８が取り付けられた構造をしている。また、前記絶縁フ レーム１は、アルミナ等を原料として、図５に示すように一体成型された構造を している。

【０００３】 一般に、溶融炭酸塩型燃料電池は、作動温度が６５０℃と高温であるため、通 常、ヒーター板５を６５０℃程度に温度制御している。また、反応ガス（酸化剤 ガス及び燃料ガス）は、溶融炭酸塩型燃料電池が開路状態の場合でも、負極（ア ノード）の酸化防止及び正極（カソード）の還元防止の目的のため、溶融炭酸塩 型燃料電池へ供給されている。この為、スタックの電池積層方向の温度分布は、 開路状態あるいは低負荷状態では、センター部分が低温となり熱膨張が小さく、 一方、定格負荷状態では電池反応熱によってセンター部分が高温となり熱膨張が 大きくなる。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

ところで、図４に示した、従来の溶融炭酸塩型燃料電池においては、通常、電 池本体２及びマニホールド８は金属性であり、電池本体２とマニホールド８との 間に設置される絶縁フレーム１はセラミックスであるため、燃料電池が電池作動 温度（６５０℃程度）まで昇温した時に、金属−セラミックスの熱膨張の違いに よって生じる熱応力により、絶縁フレーム１にクラックが発生し、燃料ガス等の リークが生じるという問題がある。

【０００５】 本考案は、上記の事情に鑑み、絶縁フレームにクラックを発生させず、燃料ガ ス等のリークを防止することができる溶融炭酸塩型燃料電池用絶縁フレームを提 供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

本考案は、上側支柱及び下側支柱の間に、複数個の円筒型すり合わせ面をもつ ブロックを積重させ、前記上側支柱、ブロック及び下側支柱の外周面に耐熱・耐 腐食性金属線を通して連結させたことを特徴としている。

【０００７】

【作用】

上記の構成によれば、熱応力が生じた場合に、耐熱・耐腐食性金属線が熱膨張 し、各ブロックが熱応力を緩和する方向へ円筒型すり合わせ面でずれることによ り、必要なクリアランスが生じるので、熱応力を絶縁フレーム内で吸収すること ができる。

【０００８】 また、すり合わせ面が円筒状であるため、面接触が維持でき、熱応力を緩和し た状態においても、各ブロックの接触面のガスリークを抑えることができる。

【０００９】

【実施例】

以下、本考案の一実施例を図面に従って具体的に説明する。 図１は本考案の一実施例に係る溶融炭酸塩型燃料電池における絶縁フレームの 全体図であり、図２は該絶縁フレームにおけるブロックの拡大図である。 該絶縁フレーム１０は、図１に示すように、上側支柱１３及び下側支柱１４の 間に、ブロック１１を例えば、４個積重させ、外周に耐熱・耐腐食性金属線１５ （例えば、ステンレス）を通して、各部材（上側支柱１３、下側支柱１４、ブロ ック１２）を連結させている。

【００１０】 上側支柱１３は、両側に貫通穴１３ａ，１３ｂがあり、下側支柱も両側に貫通 穴（不図示）がある。 ブロック１１は、図２に示すように、上下に円筒型すり合わせ面をもち、中央 部に貫通穴１２がある。 前記絶縁フレーム１０は、上側支柱１３に設けた貫通穴１３ａ、ブロック１１ に設けた貫通穴１２及び下側支柱１４に設けた貫通穴（不図示）に耐熱・耐腐食 性金属線１５をループ状に通して、各部材（上側支柱１３、ブロック１１、下側 支柱１４）を連結させた構造である。

【００１１】 図３は図１の絶縁フレームを適用した溶融炭酸塩型燃料電池における室温時、 電池作動（６５０℃程度）時及び放電時の該絶縁フレームの変形状態を示す図で ある。 室温時においては、図３（ａ）に示すように、絶縁フレーム１０は変形せず通 常の状態であるが、電池作動（６５０℃程度）時及び放電時においては、（ｂ） 及び（Ｃ）に示すように、電池本体２及びマニホールド８の熱膨張の状態に応じ て、絶縁フレーム１０が円弧状に変形するので、絶縁フレーム１０にクラックが 入ることなく、電池本体２及びマニホールド８ととの気密を保持することができ る。

【００１２】 上記構成によれば、熱応力が生じた場合に、耐熱・耐腐食性金属線１５が熱膨 張し、各ブロック１１が熱応力を緩和する方向へ円筒型すり合わせ面でずれるこ とになる。 更に、ブロック１１のすり合わせ面が円筒状であることから、各ブロック１１ が任意の方向に熱応力を緩和するよう移動した場合でも、すり合わせ面は面接触 を維持することができ、各ブロック１１の接触面のガスリークを抑えることがで きる。

【００１３】 なお、実施例においては、耐熱・耐腐食性金属線１５としてステンレスを用い たが、耐熱・耐腐食性のものであれば、特に限定されない。

【００１４】

【考案の効果】

以上の本考案によれば、熱応力が生じた場合に、耐熱・耐腐食性金属線も熱膨 張し、各ブロックが熱応力緩和方向へと移動することになる。 従って、電池本体及びマニホールドとの間に設置された絶縁フレームが、電池 本体及びマニホールドとの気密を保持しながら変形することにより、熱応力を絶 縁フレーム内で吸収し、絶縁フレームにクラックが発生するのを防止し、燃料ガ ス等のリークを防止することができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例に係る溶融炭酸塩型燃料電池
用絶縁フレームの全体図である。

【図２】図１の絶縁フレームにおけるブロックの拡大図
である。

【図３】図１の絶縁フレームを適用した溶融炭酸塩型燃
料電池における室温時、電池作動（６５０℃程度）時及
び放電時の該絶縁フレームの変形状態を示す図である。

【図４】従来の溶融炭酸塩型燃料電池の全体図である。

【図５】図４の溶融炭酸塩型燃料電池における絶縁フレ
ームの全体図である。

【符号の説明】

１０ 絶縁フレーム １１ ブロック １３ 上側支柱 １４ 下側支柱 １５ 耐熱・耐腐食性金属線

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 【請求項１】 上側支柱及び下側支柱の間に、複数個
   の円筒型すり合わせ面をもつブロックを積重させ、前記
   上側支柱、ブロック及び下側支柱の外周面に耐熱・耐腐
   食性金属線を通して連結させたことを特徴とする溶融炭
   酸塩型燃料電池用絶縁フレーム。