JPH07254427A - マニホールド支持構造 - Google Patents

マニホールド支持構造

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JPH07254427A
JPH07254427A JP6042659A JP4265994A JPH07254427A JP H07254427 A JPH07254427 A JP H07254427A JP 6042659 A JP6042659 A JP 6042659A JP 4265994 A JP4265994 A JP 4265994A JP H07254427 A JPH07254427 A JP H07254427A
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JP
Japan
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manifold
surface pressure
support material
fuel
fuel cell
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Withdrawn
Application number
JP6042659A
Other languages
English (en)
Inventor
Masanori Nishiura
雅則 西浦
Katsutoshi Yamamoto
勝利 山本
Yasuhiko Ikemoto
泰彦 池本
Hikari Kitamura
光 北村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication date
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    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

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  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明に係る支持構造は、固体電解質型燃料
電池へのマニホールドの押し付け面圧が変動することに
よりガスシール性が低下するという問題を、解決するこ
とができるマニホールド支持構造を提供することを目的
とする。 【構成】 固体電解質型燃料電池のマニホールドに面圧
を負荷する手段として、隣接するマニホールド同士が引
き合う様に、マニホールド支持材またはマニホールド本
体の両端に、ばねを1個あるいは直列で複数個取り付け
ることによってマニホールド押し付け面圧を得る構造と
する。尚、マニホールド押し付け面圧は、ばねの変位量
を変化させることにより調整できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は固体電解質型燃料電池に
燃料及び酸化剤を供給する為の外部マニホールド支持構
造に関する。
【0002】
【従来の技術】固体電解質型燃料電池は約1000℃の
運転温度において、燃料である水素又は炭化水素と酸化
剤である空気との化学反応により直接発電する装置であ
る。電池の構成は固体電解質の両側に燃料電極及び酸化
剤電極を有する発電膜と、それぞれの電極に燃料及び酸
化剤を供給するためのガス通路及び電気的に発電膜を接
続するためのインターコネクタから成る単電池を複数段
積層する。この固体電解質型燃料電池に燃料及び酸化剤
のガスを供給する方式として、内部マニホールド方式と
外部マニホールド方式がある。内部マニホールド方式と
は燃料電池内部にガス供給通路を設け、燃料電池発電部
とマニホールド部を一体にしたものである。一方、外部
マニホールド方式とは燃料電池側面に燃料及び酸化剤を
供給するためのマニホールドを取り付ける方式である。
【0003】従来の構造は図6に示す様に固体電解質型
燃料電池1に燃料入口マニホールド2、燃料出口マニホ
ールド3、酸化剤入口マニホールド4および酸化剤出口
マニホールド5を取り付ける方法として、固体電解質型
燃料電池1及び各マニホールド2,3,4,5の周囲に
剛性の高い支持枠13を設け、その支持枠13とマニホ
ールド2,3,4,5の間隙に高温にすることにより熱
膨張する性質を持つ膨張マット12を挿入し、固体電解
質型燃料電池を運転温度約1000℃まで昇温し、燃料
電池側面にマニホールドを押し付け固定していた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来技術では固体電解
質型燃料電池へのマニホールドの面圧負荷方法はマニホ
ールドの背面からマニホールドを押し付ける構造をと
り、マニホールドの押し付け面圧はマニホールドと支持
枠13との間隙及び膨張マット12の膨張特性により調
整されるが、固体電解質型燃料電池を運転温度約100
0℃まで昇温する過程において、支持枠の熱膨張により
マニホールドと支持枠との間隙が増加し、また、膨張マ
ットの膨張力が温度により変化するため、マニホールド
の押し付け面圧が変動し、ガスシール性が低下するとい
う問題がある。本発明は前述の問題を解決することがで
きる。マニホールド支持構造を提供することを目的とす
る。
【0005】
【課題を解決するための手段】
(第1の手段)本発明に係るマニホールド支持構造は、
燃料入口マニホールド2と燃料出口マニホールド3と酸
化剤入口マニホールド4と酸化剤出口マニホールド5を
有する固体電解質型燃料電池において、(A)前記マニ
ホールド2,3,4,5に支持材9を取り付け、(B)
前記支持材9に圧縮ばね6,106とボルト7と面圧調
整用ナット8を取り付け、(C)前記圧縮ばねとボルト
とナットにより隣接するマニホールドの支持材9に引張
力を負荷し、各マニホールドに押し付け面圧を与え、
(D)前記押し付け面圧は、前記ボルト7とナット8に
より調整可能にする、ことを特徴とする。
【0006】(第2の手段)本発明に係るマニホールド
支持構造は、燃料入口マニホールド2と燃料出口マニホ
ールド3と酸化剤入口マニホールド4と酸化剤出口マニ
ホールド5を有する固体電解質型燃料電池において、
(A)前記マニホールド2,3,4,5に支持材11を
取り付け、(B)前記支持材11に引張りばね10を取
り付け、(C)前記引張りばねにより隣接するマニホー
ルドの支持材11に引張力を負荷し、各マニホールドに
押し付け面圧を与える、ことを特徴とする。
【0007】(第3の手段)本発明に係るマニホールド
支持構造は、第1の手段または第2の手段において、マ
ニホールド押し付け面圧発電用のばねを直列に複数個用
いることを特徴とする。
【0008】
【作用】マニホールドに面圧を負荷する手段として各マ
ニホールド背面に支持材を設置し、隣接する支持材の端
部にばねを取り付け、支持材に引張力を負荷することに
より、マニホールドに押し付け面圧を負荷する。マニホ
ールドの押し付け面圧はばね特性及びばねの変位量を変
化させることにより調整することができる。
【0009】あるいは、隣接するマニホールド同士が引
き合う様にマニホールド本体の両端に直接ばねを取り付
け、マニホールドに押し付け面圧を負荷する構造にし、
支持枠13と膨張マット12を使用しない場合には、従
来の様な支持枠13と膨張マット12の熱膨張差による
押し付け面圧の変動を生じないようにすることができ
る。
【0010】又、ばねを直列に複数個取り付けた場合、
1個のばねで同一の面圧を得ようとした場合に比べ変位
量が大きくなる為、各部熱膨張によるマニホールド押し
付け面圧の変動をかなり小さくすることが出来る。従っ
て、マニホールド押し付け面圧を所定の値にすることが
できるガスシール性能の向上に寄与することができる。
【0011】
【実施例】本発明の実施例を図1〜図5に示す。 (第1実施例)本発明の第1実施例に係るマニホールド
支持構造を図1に示す。固体電解質型燃料電池1に燃料
及び酸化剤を供給するために燃料電池側面に各マニホー
ルドを取り付ける。燃料は燃料入口マニホールド2から
供給され、燃料出口マニホールド3に排出される。
【0012】また、酸化剤は酸化剤入口マニホールド4
から供給され、酸化剤出口マニホールド5に排出され
る。各マニホールドと燃料電池との接合部のシール性を
保持するため、マニホールド背面に支持材9を取り付
け、支持材9の端部に圧縮コイルばね6(例えばセラミ
ックス製)を設置し、支持材に引張力を負荷することに
より、各マニホールドに押し付け面圧を与える。各マニ
ホールドへの押し付け面圧の調整は、コイルばね6を支
持するボルト7と面圧調整用ナット8を締め付けること
により行なう。コイルばね6の圧縮変位量を変化させる
ことにより押し付け面圧は容易に調整することが可能で
ある。さらに、コイルばね6にセラミックスを採用する
ことにより、温度の変化によるばね特性の変化を非常に
少なくすることができる。
【0013】前述のように第1実施例によるマニホール
ド支持構造では固体電解質型燃料電池1の側面にマニホ
ールド2〜5を周囲から支持材9とばね6を用いて押し
付け固定しているので、支持材9の端部に取り付けばね
6に一定の変位量を与えることによりマニホールドには
支持材を介して所要の面圧が負荷される。ばねの変位量
はマニホールドのシール性に必要な変位量と常温から運
転温度まで昇温した場合の各部材の熱膨張量から決定さ
れる。第1実施例の支持構造を用いた固体電解質型燃料
電池を運転温度まで昇温した場合、各部材の熱膨張によ
るマニホールド押し付け面圧の変動は予測できるため、
運転温度では所要の面圧を得ることができシール性を保
持することが可能である。 (第2実施例)本発明の第2実施例に係るマニホールド
支持構造を図2に示す。第2実施例における各マニホー
ルドの取付配置は第1実施例と同様で、マニホールド背
面に支持材11を取り付け、支持材11の端部に引張コ
イルばね10を設置し、支持材に引張力を負荷すること
により、各マニホールドに押し付け面圧を与えるもので
ある。各マニホールドへの押し付け面圧の調整はコイル
ばね10の引張変位量を変化させることにより可能であ
る。 (第3実施例)本発明の第3実施例に係るマニホールド
支持構造を図3に示す。第3実施例は、平板型の固体電
解質型燃料電池において、電池内に燃料と酸化剤を直交
に流す直交流型に本発明を適用したものである。燃料は
燃料入口マニホールド2から固体電解質型燃料電池1に
供給され、燃料出口マニホールド3に排出される。一
方、酸化剤は酸化剤入口マニホールド4から固体電解質
型燃料電池1に供給され、酸化剤出口マニホールド5に
排出される。
【0014】各マニホールドと燃料電池接合部のシール
性を保持するため、隣接するマニホールド同士が引き合
う様にマニホールド本体の両側に直接圧縮ばね106を
取り付けマニホールド押し付け面圧が得られる構造とす
る。尚、各マニホールドへの押し付け面圧は圧縮ばね1
06を支持するボルト7と面圧調整用ナット8を締め付
け圧縮ばね106の変位量を変化させることによって容
易に調整可能である。ここで、圧縮ばね106をセラミ
ックスばねにした場合、温度変化によるばね特性の変化
を非常に少なくすることができる。常温から運転温度
(約1000℃)で所要のマニホールド押し付け面圧を
得ることができる。 (第4実施例)本発明の第4実施例に係るマニホールド
支持構造を図4に示す。第4実施例は、平板型の固体電
解質型燃料電池において、電池内に燃料と酸化剤を対向
に流す対向流型に本発明を適用したものである。
【0015】第4実施例では、燃料入口マニホールド2
と酸化剤出口マニホールド5、燃料出口マニホールド3
と酸化剤入口マニホールド4がそれぞれ一体化された一
体型マニホールド109を使用し、当該マニホールド本
体に圧縮ばね106を取り付け、マニホールドに所要の
押し付け面圧が得られる構造にしている。 (第5実施例)本発明の第5実施例に係るマニホールド
支持構造を図5に示す。第5実施例は、大容量固体電解
質型燃料電池モジュールに関するもので中間マニホール
ド110を有する対向流型2連結燃料電池に本発明を適
用したものである。
【0016】第5実施例では一体型マニホールド109
に支持材11に圧縮ばね106を取り付けることによっ
て、マニホールドに所定の押し付け面圧が得られる構造
にしている。
【0017】
【発明の効果】本発明は前述のように構成されているの
で、以下に記載するような効果を奏する。 (1)固体電解質型燃料電池へ燃料及び酸化剤を供給す
るマニホールドのシール性を保持するため、マニホール
ドには所要の押し付け面圧を負荷する必要がある。本発
明によるマニホールド支持構造では電池側面に取り付け
たマニホールドの周囲に支持材を設け、その端部のばね
に所要の変位を与え、マニホールドに面圧を負荷するた
め、常温時から運転温度時(1000℃)まで所要マニ
ホールド押し付け面圧を負荷することが可能となる。ま
た、面圧の調整はばねの変位量を適宜設定することによ
り、容易に調整可能である。 (2)本発明の支持構造は、隣接するマニホールド同士
が引き合う様にマニホールド本体の両端に直接ばねを取
り付け、マニホールドに押し付け面圧を負荷する構造で
ある為、従来の様に支持枠と膨張マットの熱膨張差によ
る押し付け面圧の変動が生じなくなる。 (3)又、ばねを直列に複数個取り付けた場合、1個の
ばねで同一の面圧を得ようとした場合に比べ変位量が大
きくなる為、各部熱膨張によるマニホールド押し付け面
圧の変動をより小さく出来る。従って常温から運転温度
(約1000℃)迄、所要のマニホールド押し付け面圧
が得られる為、ガスシール性能の向上に寄与する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例を示す図。
【図2】本発明の第2実施例を示す図。
【図3】本発明の第3実施例を示す図。
【図4】本発明の第4実施例を示す図。
【図5】本発明の第5実施例を示す図。
【図6】従来のマニホールド支持構造を示す図。
【符号の説明】
1…固体電解質型燃料電池、 2…燃料入口マニホールド、 3…燃料出口マニホールド、 4…酸化剤入口マニホールド、 5…酸化剤出口マニホールド、 6…圧縮コイルばね、 7…ボルト、 8…面圧調整用ナット、 9…支持材、 10…引張コイルばね、 11…支持材、 12…膨張マット、 13…支持枠 106…圧縮ばね、 109…一体型マニホールド 110…中間マニホールド
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 北村 光 兵庫県神戸市兵庫区和田崎町一丁目1番1 号 三菱重工業株式会社神戸造船所内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 燃料入口マニホールド(2)と燃料出口
    マニホールド(3)と酸化剤入口マニホールド(4)と
    酸化剤出口マニホールド(5)を有する固体電解質型燃
    料電池において、(A)前記マニホールド(2,3,
    4,5)に支持材(9)を取り付け、(B)前記支持材
    (9)に圧縮ばね(6,106)とボルト(7)と面圧
    調整用ナット(8)を取り付け、(C)前記圧縮ばねと
    ボルトとナットにより隣接するマニホールドの支持材
    (9)に引張力を負荷し、各マニホールドに押し付け面
    圧を与え、(D)前記押し付け面圧は、前記ボルト
    (7)とナット(8)により調整可能にする、ことを特
    徴とするマニホールド支持構造。
  2. 【請求項2】 燃料入口マニホールド(2)と燃料出口
    マニホールド(3)と酸化剤入口マニホールド(4)と
    酸化剤出口マニホールド(5)を有する固体電解質型燃
    料電池において、(A)前記マニホールド(2,3,
    4,5)に支持材(11)を取り付け、(B)前記支持
    材(11)に引張りばね(10)を取り付け、(C)前
    記引張りばねにより隣接するマニホールドの支持材(1
    1)に引張力を負荷し、各マニホールドに押し付け面圧
    を与える、ことを特徴とするマニホールド支持構造。
  3. 【請求項3】 マニホールド押し付け面圧発生用のばね
    を直列に複数個用いることを特徴とする請求項1または
    請求項2記載のマニホールド支持構造。
JP6042659A 1994-03-14 1994-03-14 マニホールド支持構造 Withdrawn JPH07254427A (ja)

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