JPH1154143A

JPH1154143A - 燃料電池

Info

Publication number: JPH1154143A
Application number: JP9206245A
Authority: JP
Inventors: Toru Yajima; 亨矢嶋; Katsunori Sakai; 勝則酒井; Tadahiko Taniguchi; 忠彦谷口
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1997-07-31
Filing date: 1997-07-31
Publication date: 1999-02-26

Abstract

(57)【要約】【課題】パッケージやマニホールドの一部分のみを取
り外すだけで、電解質の補給作業を容易に行い、クロス
リークによる発電不能を確実に防止して信頼性の向上を
図る優れた燃料電池を提供する。【解決手段】積層体２６を覆うパッケージ３２には開
閉自在な扉３３が形成されている。積層体２６とパッケ
ージ３２の間には保温材３５が設置されている。扉３３
と向い合う位置には保温材３５の保温材開口部３６及び
単セル２０の燃料極１に燃料ガスを供給する燃料入口マ
ニホールド３０が配置されている。燃料マニホールド３
０においてパッケージ３２の扉３３及び保温材開口部３
６に相対する位置には開口部３１が形成されている。開
口部３１外面部の中央にはフレキシブル管からなるガス
配管３４が取り付けらている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電気化学反応によ
って直接発電する燃料電池に関し、特に、燃料極と酸化
剤極との間に挟まれた電解質層への補給を容易に行うこ
とのできる燃料電池に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、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する装置として、燃料電池
が知られている。一般に、燃料電池は、多孔質材料を使
用した一対の電極、すなわち燃料極と酸化剤極を備え、
これら燃料極と酸化剤極との間に電解質を保持する電解
質層を挟み、燃料極の背面に反応ガスとして燃料ガスを
接触させると共に、酸化剤極の背面に反応ガスとして酸
化剤ガスを接触させることにより、この時に生じる電気
化学的反応を利用して、上記各電極間から電気エネルギ
ーを取り出すようにしたものである。また、燃料電池の
種類としては電解質に酸性溶液、溶融炭酸塩あるいはア
ルカリ溶液等を用いたタイプが提案されているが、最近
では電解質としてリン酸を用いたリン酸型燃料電池が最
も実用化に近いと考えられている。

【０００３】ここで、図９の分解斜視図を参照して一般
的なリン酸型燃料電池の単セルの構成を説明する。な
お、図９においては、燃料ガスと酸化剤ガスは、それぞ
れ直交する方向に流れている。

【０００４】すなわち、図９に示すように、リン酸型燃
料電池の単セルは、多孔質材料を使用した基板４に白金
等による触媒層５を塗布した燃料極１と、同様に多孔質
材料を使用した基板６に触媒層７を塗布した酸化剤極２
とが一対となり、電解質としてリン酸を含有した電解質
層３を挟んで形成されている。また、燃料極１の背面に
は水素等の燃料ガスが流通する燃料ガス流路８が形成さ
れ、酸化剤極２の背面には酸素等の酸化剤ガスが流通す
る酸化剤ガス流路９が形成されている。

【０００５】さて、以上のような構成を有する単セルで
は、燃料ガス流路８に供給された水素（Ｈ₂）が、多孔
性の基板４の気孔中を移動して触媒層５に達し、触媒層
５の作用によって、次のような反応（解離反応）を起こ
す。

【０００６】Ｈ₂→２Ｈ⁺＋２ｅ^- この水素の解離反応により発生した水素イオン（Ｈ⁺）
は、電解質層３に蓄えられたリン酸中を移動して、酸化
剤極２の触媒層７に達する。一方、電子（ｅ^-）は、燃
料極１から外部回路（図示せず）を流れ、電力負荷を通
って仕事をして、酸化剤極２に達する。そして、燃料極
１から移動してきた水素イオン（Ｈ⁺）と、酸化剤極２
に供給された酸素（Ｏ₂）と、外部回路で仕事をしてき
た電子（ｅ^-）とにより、酸化剤極２に塗布された触媒
層７の作用によって、次のような反応が起こる。

【０００７】４Ｈ⁺＋Ｏ₂＋４ｅ^-→２Ｈ₂Ｏ従って、単セルでは、水素が酸化されて水になると共
に、この時の化学エネルギーが外部の電力負荷に与える
電気エネルギーとなる。このようにして、単セルの電池
としての全反応が完結する。

【０００８】なお、実際のリン酸型燃料電池では、燃料
ガスとしては通常、主としてメタン（ＣＨ₄）からなる
天然ガスに水蒸気（Ｈ₂Ｏ）を加えて加熱し、次のよう
な反応（改質反応）によって発生させた水素を用いてい
る。

【０００９】ＣＨ₄＋Ｈ₂Ｏ→３Ｈ₂＋ＣＯＣＯ＋Ｈ₂Ｏ→Ｈ₂＋ＣＯ₂ この反応では、水素と共に二酸化炭素（ＣＯ₂）も同時
に発生する。従って、単セルに供給される燃料ガスは、
水素と二酸化炭素の混合ガスである。また、未反応のメ
タンや一酸化炭素（ＣＯ）も僅かながら含まれている
が、これらの量は無視できるほどである。また、二酸化
炭素は電気化学的に不活性であるので、単セルに供給さ
れても上記の反応を阻害することはない。また、酸化剤
ガスとしては、一般に空気が用いられる。この空気は、
主に窒素と酸素からなるが、窒素も不活性ガスであるの
で、単セルに供給されても特に問題はない。

【００１０】実用に用いられる燃料電池では、図１０の
ように、図９に示される単セル２０と、緻密な材質で作
られたガス分離板２１とを交互に複数個積層し、一定数
積層する毎に冷却板２２を挿入し、更に、積層された各
々の単セルの燃料ガス流路に燃料ガスを供給及び排出す
る燃料マニホールド２４と、酸化剤ガス流路に酸化剤ガ
スを供給及び排出する酸化剤マニホールド２５が単セル
２０の側面に接して、積層体２６を構成している。ガス
分離板２１は燃料極と酸化剤極のそれぞれに供給される
ガスを区分すると共に、各単セル２０間の電気的接続を
確保するように構成されている。また冷却板２２は内部
に水等の冷媒を流す冷却管２３を設けることにより、燃
料電池で起こる電気化学的反応に伴って生じる熱を除去
し、積層体２６の温度を一定に保つように構成されてい
る。

【００１１】さらに、燃料電池を運転するためには、前
述の改質反応を行う改質器や、冷媒を循環させるための
ポンプ、積層体２６で生じた直流電流を交流電流に変換
するためのインバータ−等の補機類が必要である。ま
た、積層体２６で生じる熱を有効に利用するために積層
体２６を保温材で覆うことも行われる。さらに、積層体
２６やこれらの機器類は、風雨等から守るためのパッケ
ージに収められている。また発電の効率を上げるために
単セル２０に供給するガスの圧力を常圧よりも高くする
ことも行われ、この場合は積層体全体を圧力容器に収め
るが、本発明では便宜上、この圧力容器のこともパッケ
ージと称する。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前述の説明
から分かるように、燃料ガス、酸化剤ガスのいずれに
も、電気化学的反応に寄与しない成分が含まれている。
また電気化学的反応の結果として水（水蒸気）が生じ
る。その上、実際の燃料電池では、燃料ガス、酸化剤ガ
ス共に供給量が何らかの理由で変動した場合にも正常に
発電できるよう、発電に必要なガス量よりも多くのガス
を供給している。これらの電気化学的反応に寄与しない
ガスや電気化学的反応で生じた水蒸気は、燃料ガス流路
または酸化剤ガス流路を通り、燃料マニホールドまたは
酸化剤マニホールドから排出される。

【００１３】ここで、単セルに含まれている電解質とし
てのリン酸は、微量ながら蒸発するため、上記の排出さ
れるガスと共に積層体の外部へ持ち出される。従って運
転時間が長くなるにつれて、単セルに含まれているリン
酸が徐々に少なくなっていく現象が生じる。多孔質体で
ある電解質層では、電解質層に形成された気孔を液体で
あるリン酸が埋めることによって、燃料極に供給された
燃料ガスと酸化剤極に供給された酸化剤ガスが直接接触
して化学反応を起こすのを防いでいる。

【００１４】ところが、単セルに含まれるリン酸が少な
くなると、電解質層の気孔にリン酸で埋められていない
ものが生じて、ガスの透過を防ぐ機能が弱くなってしま
う。そのため、最終的には燃料極に供給された燃料ガス
が酸化剤極に漏洩したり、逆に酸化剤極に供給された酸
化剤ガスが燃料極に漏洩したりする、いわゆるクロスリ
ークを生じて、発電が不可能となるおそれがある。

【００１５】このクロスリークを防ぐためには、一定の
時間運転する都度、燃料電池の運転を停止し、リン酸を
補給する必要がある。補給の方法としては各種考えられ
ているが、最も確実なのは、例えば「特願平７−１７５
７３４号」に開示されているように、燃料ガス流路及び
酸化剤ガス流路に管を差し込み、流体のリン酸を管から
滴下する方法である。

【００１６】しかしながら、前記のような電解質補給作
業には次のような問題点があった。すなわち、燃料ガス
流路及び酸化剤ガス流路に管を差し込むために、パッケ
ージ、保温材、燃料マニホールド及び酸化剤マニホール
ドを順次取り外さなければならなかった。しかも、燃料
マニホールドや酸化剤マニホールドには通常、これらの
マニホールドにガスを供給及び排出するためのガス配管
が接続されているので、このガス配管もまたすべて取り
外す必要があった。したがって、従来の電解質補給作業
は作業の開始から終了までの間に多大な時間を要してい
た。

【００１７】本発明は、以上のような事情に鑑みて提案
されたものであり、その目的は、パッケージやマニホー
ルドの一部分のみを取り外すだけで、電解質の補給作業
を容易に行い、クロスリークによる発電不能を確実に防
止して信頼性の向上を図る優れた燃料電池を提供するこ
とにある。

【００１８】

【課題を解決するための手段】以上の目的を達成するた
めに、請求項１の発明は、対向する一対の燃料極と酸化
剤極とを有し、これら燃料極と酸化剤極との間に電解質
を保持する電解質層を挟んだ単セルを積層し、前記単セ
ルの燃料極に燃料ガスを供給または排出する燃料マニホ
ールドを設け、前記単セルの酸化剤極に酸化剤ガスを供
給または排出する酸化剤マニホールドを設けてなる積層
体と、前記積層体を覆うパッケージとを備えた燃料電池
において、前記パッケージの少なくとも一部に開閉自在
な開閉部を形成し、該開閉部に近接して前記燃料マニホ
ールド及び酸化剤マニホールドのうちの少なくとも１つ
を配置したことを特徴とする。

【００１９】以上のような構成を有する請求項１の発明
では、マニホールドが近接するパッケージの少なくとも
一部に開閉部を設けたので、この開閉部を開き、開閉部
に近接するマニホールドのみを取り外すだけで、単セル
の電解質層に対して電解質の補給を簡単に行うことがで
きる。

【００２０】請求項２の発明は、請求項１記載の燃料電
池において、前記開閉部に近接するマニホールドは、前
記燃料マニホールドであることを特徴とする。

【００２１】請求項３の発明は、請求項２記載の燃料電
池において、前記開閉部に近接する燃料マニホールド
は、前記燃料極に燃料ガスを供給する側の燃料マニホー
ルドであることを特徴とする。

【００２２】以上のような構成を有する請求項２、３の
発明では、開閉部に近接するマニホールドが燃料マニホ
ールドであるため、この燃料マニホールドを外して単セ
ルの燃料極に電解質を容易に補給することができる。通
常、燃料ガスの方が酸化剤ガスに比べて透過性が良好な
ので、燃料極側に電解質を補給することにより電解質補
給後の燃料電池の出力の低下を防ぐことが可能となる。

【００２３】特に、請求項３の発明では、開閉部に近接
する燃料マニホールドが燃料極に燃料ガスを供給する側
の燃料マニホールドであるため、この燃料マニホールド
を外して単セルの燃料極の燃料ガス供給側に電解質を補
給することができる。電極においてガスの供給側はガス
の濃度が高く、電気化学的反応を盛んに起きるため、電
解質の蒸発量が多い。そこで、請求項３の発明において
はこのような蒸発量が多い位置、言い換えると電解質の
蒸発による発電不能が生じ易い位置に効果的に電解質を
簡単に補給することができる。

【００２４】請求項４の発明は、請求項１記載の燃料電
池において、前記開閉部に近接するマニホールドは、前
記酸化剤極に酸化剤ガスを供給する側の酸化剤マニホー
ルドであることを特徴とする。

【００２５】以上のような構成を有する請求項４の発明
では、開閉部に近接するマニホールドが酸化剤極に酸化
剤ガスを供給する側の酸化剤マニホールドであるため、
この酸化剤マニホールドを外して単セルの酸化剤に電解
質を容易に補給することができる。

【００２６】請求項５の発明は、請求項１、２、３また
は４記載の燃料電池において、前記積層体と前記パッケ
ージの間に保温材を設け、該保温材のうち前記開閉部に
近接するマニホールドに相当する部分に保温材開口部を
設けたことを特徴とする。

【００２７】以上のような構成を有する請求項５の発明
では、積層体とパッケージの間に保温材が設けられた燃
料電池において、開閉部に近接するマニホールドに相当
する部分に保温材開口部を設けたので、パッケージの開
閉部を開いた後、保温材開口部を開口し、続いて開閉部
に近接するマニホールドを取り外すことによって、電解
質の補給を行うことができる。

【００２８】請求項６の発明は、請求項１、２、３、４
または５記載の燃料電池において、前記開閉部に近接す
るマニホールドにガスを供給または排出するガス配管を
接続し、該ガス配管の少なくとも一部に、可撓性、可伸
縮性、可屈曲性のうち少なくとも１つの性質を有する可
動部を形成したことを特徴とする。

【００２９】以上のような構成を有する請求項６の発明
では、開閉部に近接するマニホールドに接続されたガス
配管の少なくとも一部が、可撓性、可伸縮性、可屈曲性
のうち少なくとも１つの性質を有するため、該ガス配管
をマニホールドから取り外すことなく、より容易に電解
質を補給することができる。

【００３０】請求項７の発明は、請求項１、２、３、
４、５または６記載の燃料電池において、前記開閉部に
近接するマニホールドが前記単セルに接したまま開口可
能な構造であることを特徴とする。

【００３１】以上のような構成を有する請求項７の発明
では、開閉部に近接するマニホールドを、前記単セルに
接したまま開口可能な構造であるように構成したので、
パッケージの開閉部とマニホールドの開口部とを開くだ
けで電解質の補給を容易に行うことができる。

【００３２】請求項８の発明は、請求項７記載の燃料電
池において、前記開口可能な構造であるマニホールドの
内部を少なくとも２つの部分に区分し、当該マニホール
ドの開口部を内部の区分に対応して分割したことを特徴
とする。

【００３３】以上のような構成を有する請求項８の発明
では、開口可能なマニホールドの開口部を内部の区分に
対応して分割しているので、電解質の補給を行う際、必
要な部分のみ開口部を開けることにより、電解質の補給
をより効率的に行うことが可能となる。

【００３４】請求項９の発明は、請求項８または９記載
の燃料電池において、前記開口可能なマニホールドの開
口部以外の部分に、当該マニホールドに対してガスを供
給または排出するガス配管を取り付けたことを特徴とす
る。

【００３５】以上のような構成を有する請求項９の発明
では、開口可能なマニホールドに接続されたガス配管
を、該開口可能なマニホールドのうち開口部以外の部分
に取り付けたので、電解質の補給に際してガス配管を開
口可能なマニホールドから取り外す必要がなく、より容
易に電解質補給作業を行うことができる。

【００３６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の一例
について、図面を参照して具体的に説明する。なお、図
９及び図１０に示される従来例の部材と同一または対応
する部材については同じ符号を付し、その説明を省略す
る。

【００３７】（１）第１の実施の形態［構成］第１の実施の形態について図１及び図２を用い
て具体的に説明する。第１の実施の形態は請求項１、
２、３、５、６及び７を包含するもので、図１は第１の
実施の形態の構成を示す分解斜視図、図２は図１に示し
た開口可能なマニホールドの構成を示す分解斜視図であ
る。

【００３８】図１に示すように、第１の実施の形態の燃
料電池には、積層体２６と、この積層体２６を覆うパッ
ケージ３２とが設けられている。パッケージ３２の一部
には開閉自在な扉３３が形成されている。さらに積層体
２６とパッケージ３２の間には保温材３５が設置されて
いる。保温材３５において前記扉３３と向い合う位置に
は保温材３５から取外し可能な保温材開口部３６が設け
られている。

【００３９】第１の実施の形態では、保温材開口部３６
と向い合う位置に、単セル２０の燃料極１に燃料ガスを
供給する燃料入口マニホールド３０が配置されている。
つまり、燃料入口マニホールド３０はパッケージ３２の
扉３３に近接して配置されるようになっている。また、
燃料マニホールド３０においてパッケージ３２の扉３３
及び保温材開口部３６に相対する位置には開口部３１が
形成されている。この開口部３１は燃料入口マニホール
ド３０が単セル２０に接したまま開口可能となるように
構成されている。開口部３１の外面部の中央にはガス配
管３４が取り付けられ、このガス配管３４は可撓性と伸
縮性を有する、例えば金属製のフレキシブル管（蛇管）
で構成されている。

【００４０】ここで、図２を用いて燃料入口マニホール
ド３０及び開口部３１の構造を説明する。開口部３１
は、通常は燃料入口マニホールド３０にボルト４０によ
り固定されている。この開口部３１はできるだけ大きい
方が電解質補給作業のためには望ましいが、強度や取り
扱い等の面から大きさに制約を受ける場合には、電解質
補給作業のために必要最小限の大きさを有していればよ
い。ボルト４０に対応する雌ねじは、燃料入口マニホー
ルド３０の厚み部分に直接タップ加工するか、または燃
料入口マニホールド３０の内側にナットを溶接する等の
方法で設ければよい。また、開口部３１と燃料入口マニ
ホールド３０の当たり面には硬質ゴム製のＯリングや、
金属製のガスケット等によるシール機構４１が設けられ
ている。固定用のボルト４０の本数は、このシール機構
４１においてガス遮断の効果を十分に発揮するだけの数
とする。燃料入口マニホールド３０の内部には燃料入口
マニホールド３０の強度を保つための補強部材４２が設
けられている。この補強部材４２は電解質補給作業の支
障とならないよう、また燃料入口マニホールド３０の内
部におけるガスの流通を妨げないよう、必要最小限の大
きさに設定されている。

【００４１】［作用と効果］以上のような構成を有する
第１の実施の形態の燃料電池において電解質補給作業を
行う場合、まずパッケージ３２の扉３３を開き、次に保
温材開口部３６を開いて、さらに燃料入口マニホールド
３０の開口部３１を取り外す。このとき、ガス配管３４
は可撓性と伸縮性を有するため、ガス配管３４を取り付
けたままで燃料入口マニホールド３０から開口部３１を
取り外すことができる。このようにして、積層体２６を
構成している単セル２０の燃料ガス流路８を露出させた
上で、例えば「特願平７−１７５７３４号」に開示され
ている装置により電解質補給作業を行うことができる。

【００４２】ここで、開口部３１を燃料入口マニホール
ド３０に設けたことによる理由を説明する。まず、単セ
ル２０にガス流路から電解質補給を行うと、補給された
電解質は粘性が高いため当初は基板の気孔に滞留する。
従来技術の項で述べたように、燃料ガス中の水素及び酸
化剤ガス中の酸素は、基板の気孔を通過して触媒層に達
しなければならないが、液体である電解質が基板の気孔
に滞留すると、ガスの透過性が悪くなる。ある程度の時
間が経過すれば補給された電解質は均一に分散し、ガス
の透過性も回復するが、当初はガスの透過性が悪いため
に触媒層に十分なガスを補給することができず、従って
燃料電池の出力が低下するおそれがある。ここで水素と
酸素を比較すると、水素の方が酸素に比べて透過性が良
いため、燃料極に電解質を供給する方が燃料電池の出力
に対する影響が少ない。また燃料ガスは、ガス流路を流
れている間に水素が電気化学的反応により消費されて、
水素濃度が低くなっていく。従ってガス流路の入口側の
方が水素濃度が高く、電気化学的反応が盛んに起きるの
で、温度が高くなる。そのため、入口側の方が電解質の
蒸発量が多く、クロスリークを起こしやすい傾向にあ
る。以上の理由から、燃料入口マニホールド３０に開口
部３１を設けて電解質補給を行うのが最も望ましいとい
える。

【００４３】上述したような第１の実施の形態によれ
ば、パッケージ３２の扉３３、保温材開口部３６及び燃
料入口マニホールド３０の開口部を開くだけで、単セル
２０の燃料ガス流路８に対して電解質を簡単に補給する
ことができる。したがって、電解質補給後の燃料電池の
出力低下及び電解質蒸発による発電不能を確実に防ぐこ
とができる。

【００４４】（２）第２の実施の形態［構成］第２の実施の形態について図３を用いて具体的
に説明する。第２の実施の形態は請求項８に対応するも
ので、図３は燃料入口マニホールド３０及び開口部３１
の構成を示す分解斜視図である。

【００４５】第２の実施の形態では燃料入口マニホール
ド３０の内部が仕切４３によって左右２つに区分される
ことを構成上の特徴としている。このような燃料入口マ
ニホールド３０は、次のような場合に採用される。すな
わち、積層体２６を構成する単セル２０の燃料ガス流路
が同じように２つに区分され、図３に示す燃料入口マニ
ホールド３０の左側の区画から燃料ガスが単セル２０に
供給され、図３には図示されないもう一方の燃料マニホ
ールドで燃料ガスが折り返し、単セル２０から図３ａに
示す燃料入口マニホールド３０の右側の区画に燃料ガス
が排出されるように構成されている場合等である。

【００４６】［作用と効果］以上のような構成を有する
第２の実施の形態においては、開口部３１を開けて電解
質の補給作業を行うだけで良い。ここで、電解質の蒸発
量が多いのは、燃料ガスを供給する左側の区画であるか
ら、右側の区画には開口部が設けられていなくても差し
支えない。また、仕切４３は図３のように垂直方向に設
けられる他、水平方向に設けられる場合もあり、その場
合には開口部３１の分割方向も左右方向から上下方向に
変わる（図４の変形例を参照）。

【００４７】（３）第３の実施の形態［構成］請求項９に対応する第３の実施の形態について
図５の分解斜視図を用いて具体的に説明する。第３の実
施の形態では、燃料入口マニホールド３０の開口部３１
以外である上面部にガス配管３４が接続されている。

【００４８】［作用と効果］このような第３の実施の形
態によれば、ガス配管３４を取り外すことなく、積層体
２６の全面に電解質を補給することが可能となる。した
がって、電解質補給作業の簡便化が可能であり、しかも
ガス配管３４を通常の鋼管等で構成することができる。

【００４９】なお、図４に示した実施の形態も請求項９
記載の燃料電池とすることができる。すなわち、ガス配
管３４が接続された側の開口部３１を燃料入口マニホー
ルド３０から取り外すことなく、積層体２６の下方に位
置する開口部３１のみを開いて電解質補給を行うのであ
れば、第３の実施の形態と同様の作用効果を発揮するこ
とができる。

【００５０】（４）他の実施の形態なお、本発明は以上のような実施の形態に限定されるも
のではなく、開閉部に近接するマニホールドが燃料極か
ら燃料ガスを排出する側の燃料マニホールドであった
り、酸化剤極に酸化剤ガスを供給する側の酸化剤マニホ
ールド（酸化剤入口マニホールド）であってもよい。電
解質の補給をより確実に行うためには、燃料入口マニホ
ールドと、酸化剤入口マニホールドとの双方を開口可能
とし、単セルの燃料ガス流路と酸化剤ガス流路に、燃料
極及び酸化剤極それぞれからの電解質の蒸発量に応じた
量の電解質を補給するのが望ましい。

【００５１】また、マニホールドの開口構造としては、
図６の分解斜視図に示すように開口部３１の一端が燃料
入口マニホールド３０にヒンジ部（蝶番）４４によって
取り付けられていてもよい。このような構成によれば、
開口部３１の開閉をよりいっそう容易に行うことが可能
となる。但し、この場合にもシール構造の機能を十分に
発揮させるため、燃料入口マニホールド３０と開口部３
１とはボルトで締結されることが望ましい。

【００５２】また、部材構成の変形例としては図７や図
８に示すガス配管３４がある。すなわち図７に示すガス
配管３４には二重構造部５０が設けられている。このよ
うな構成によれば、二重構造部５０をスライドさせるこ
とによって、ガス配管３４と開口部３１を取り付けたま
ま燃料入口マニホールド３０を開口させることが可能と
なる。図８に示すガス配管３４にはジョイント部５１が
設けられている。このような構成によれば、ジョイント
部５１を中心にして図７に示すガス配管３４の右側部分
が回転することによって、ガス配管３４と開口部３１を
取り付けたまま燃料入口マニホールド３０を開口させる
ことができる。なお、当然のことながら、二重構造部５
０、ジョイント５１は共に、ガス配管３４の内部を流れ
るガスが外部に漏洩しないように構成されている必要が
ある。

【００５３】さらに、パッケージに形成される開閉部の
構成としては、図１では最も簡易かつ取り扱いの容易な
構造として開き戸方式の扉３３を示したが、その他に、
引き戸、巻き上げシャッター、さらには図２に示す開口
部３１と同様のボルト等の固定による取り外し板等、各
種の方式を採用することができる。また、保温材開口部
３６の固定方法は、保温材３５及び保温材開口部３６が
共に弾力性を有する材質であれば単にはめ込むだけでも
良く、あるいは、紐や衣類に用いられるスナップやファ
スナーに類似した構造による締結等、各種の方式が採用
可能である。

【００５４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の燃料電池
によれば、積層体を覆うパッケージの少なくとも一部に
開閉部を形成し、この開閉部に近接して燃料マニホール
ド及び酸化剤マニホールドのうちの少なくとも１つを配
置するという極めて簡単な構成により、パッケージやマ
ニホールドの一部分のみを取り外すだけで電解質の補給
作業を容易に行うことができ、クロスリークによる発電
不能を確実に防止して信頼性の向上を図ることができ
た。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る燃料電池の第１の実施の形態の構
成を示す分解斜視図

【図２】図１に示される開口可能なマニホールドの構成
を示す分解斜視図

【図３】本発明に係る燃料電池の第２の実施の形態にお
ける燃料入口マニホールド及び開口部の構成を示す分解
斜視図

【図４】本発明に係る燃料電池の第２の実施の形態の変
形例であり、燃料入口マニホールド及び開口部の構成を
示す分解斜視図

【図５】本発明に係る燃料電池の第３の実施の形態にお
ける燃料入口マニホールド及び開口部の構成を示す分解
斜視図

【図６】本発明に係る燃料電池の他の実施の形態におけ
る燃料入口マニホールド及び開口部の構成を示す分解斜
視図

【図７】本発明に係る燃料電池の他の実施の形態におい
て、ガス配管の構成を模式的に示す断面図

【図８】本発明に係る燃料電池の他の実施の形態におい
て、ガス配管の構成を模式的に示す断面図

【図９】従来の燃料電池を構成する単セルの構成例を示
す斜視図

【図１０】一般的な燃料電池を構成する積層体の構成を
示す分解斜視図

【符号の説明】

１…燃料極２…酸化剤極３…電解質層４…燃料極基板５…燃料極触媒層６…酸化剤極基板７…酸化剤極触媒層８…燃料ガス流路９…酸化剤ガス流路２０…単セル２１…ガス分離板２２…冷却板２３…冷却管２４…燃料マニホールド２５…酸化剤マニホールド２６…積層体３０…燃料入口マニホールド３１…開口部３２…パッケージ３３…扉３４…ガス配管３５…保温材３６…保温材開口部４０…ボルト４１…シール機構４２…補強部材４３…仕切４４…ヒンジ部５０…二重構造部５１…ジョイント部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】対向する一対の燃料極と酸化剤極とを有
し、これら燃料極と酸化剤極との間に電解質を保持する
電解質層を挟んだ単セルを積層し、前記単セルの燃料極
に燃料ガスを供給または排出する燃料マニホールドを設
け、前記単セルの酸化剤極に酸化剤ガスを供給または排
出する酸化剤マニホールドを設けてなる積層体と、前記
積層体を覆うパッケージとを備えた燃料電池において、前記パッケージの少なくとも一部に開閉自在な開閉部を
形成し、該開閉部に近接して前記燃料マニホールド及び酸化剤マ
ニホールドのうちの少なくとも１つを配置したことを特
徴とする燃料電池。
【請求項２】前記開閉部に近接するマニホールドは、
前記燃料マニホールドであることを特徴とする請求項１
記載の燃料電池。
【請求項３】前記開閉部に近接する燃料マニホールド
は、前記燃料極に燃料ガスを供給する側の燃料マニホー
ルドであることを特徴とする請求項２記載の燃料電池。
【請求項４】前記開閉部に近接するマニホールドは、
前記酸化剤極に酸化剤ガスを供給する側の酸化剤マニホ
ールドであることを特徴とする請求項１記載の燃料電
池。
【請求項５】前記積層体と前記パッケージの間に保温
材を設け、該保温材のうち前記開閉部に近接するマニホ
ールドに相当する部分に保温材開口部を設けたことを特
徴とする請求項１、２、３または４記載の燃料電池。
【請求項６】前記開閉部に近接するマニホールドにガ
スを供給または排出するガス配管を接続し、該ガス配管
の少なくとも一部に、可撓性、可伸縮性、可屈曲性のう
ち少なくとも１つの性質を有する可動部を形成したこと
を特徴とする請求項１、２、３、４または５記載の燃料
電池。
【請求項７】前記開閉部に近接するマニホールドが前
記単セルに接したまま開口可能な構造であることを特徴
とする請求項１、２、３、４、５または６記載の燃料電
池。
【請求項８】前記開口可能な構造であるマニホールド
の内部を少なくとも２つの部分に区分し、当該マニホー
ルドの開口部を内部の区分に対応して分割したことを特
徴とする請求項７記載の燃料電池。
【請求項９】前記開口可能なマニホールドの開口部以
外の部分に、当該マニホールドに対してガスを供給また
は排出するガス配管を取り付けたことを特徴とする請求
項８または９記載の燃料電池。