JPS6084773A - 気体冷却式燃料電池 - 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】 （イ）産業上の利用分野 本発明は気体冷却式燃料電池特に冷却気体例えば空気を
反応空気と分離供給する方式の電池スタックに対するマ
ニホルドの取付構成に関するものである。

（ロ）従来技術 周知のように電池スタック（１）は単位セルとガス分離
板とを交互に積重し、上下端板（２）（２）間で図示し
ない締付部材によシ積重方向に圧接される。この電池ス
タック＋１）の各側面には夫々マニホルド（３）が取付
けられるが、従来は第１図に示すように電池スタック＋
１）とマニホルドの取付鍔（４）との間に枠状シール材
（５）を介在させ、ビス（６）によりスタック端板（２
）（２１に締付けていた。

しかしこの方式ではマニホルド（３）の固定個所が上下
端板＋２１（２１だけであるため、マニホルド取付鍔に
よる積重方向シール材への圧接力が充分得られずクール
性に欠けると共に上下のみ固定された取付鍔（４）が熱
伸長して第２図のように変形し、スタック積重方向のシ
ール面に隙間の生ずるおそれがある。そのため各反応ガ
スの漏れによって効率が低下すると共に両ガスの接触に
よる発熱で電池を損傷し、電池性能及び寿命の低下する
原因となっていた。

（ハ）発明の目的 本発明の目的は各マニホルドの取付シール性良好な冷却
気体分離方式の燃料電池を提供することである。

に）発明の構成 本発明は一方の対向面が冷却気体の流通面を構成し、他
方の対向面が反応空気流通面と燃料流通面とに区分され
た電池スタックにおいて、前記一方の対向面にシール材
を介して当接する剛性枠体と他方の対向面に口状シール
材を介して当接する田伏剛性枠体との相互間を弾性的に
連繋して前記スタックを外周よシ゛締付け、前記剛性枠
体に第２シール材を介して冷却気体用マニホルドの周辺
取付鍔を固定すると共に前記■法用性枠体には、第２田
状シール材を介して反応空気用及び燃料用の各マニホル
ドの周辺取付鍔を夫々固定したものである。

（ホ）実施例 本発明の実施例を図について説明するが、該当部分は第
１図と同一記号を付した。

雷、池スタック（１）は第４図に示すように単位セル（
７）とガス分離板（８）とを交互に積重し、数セル毎に
ガス分離板兼用の冷却板（９）を介挿して上下端板ｔｅ
ｌ＋２１間で積重方向に締付けられる。このスタック（
１）において、一方の対向面は、冷却板（９）を貫通す
る冷却気体通路（１０）が開口して冷却気体の流通面を
構成し、他方の対向面は、ガス分離板（８）に形成した
反応空気供給溝（１１）と燃料ＣＨ’１Ｍ供給溝θηを
夫々有する反応空気流通面と燃料流通面とに区分されて
いる。

このような電池スタック！１）は特許出願公開昭５６−
１６８３６５の第５図に開示されている。

本発明では第３図に示すように電池スタック（１）の各
側面寸法と一致する剛性枠体＋ＩＩＨとこれら枠体相互
間を弾性的に連繋する締付部材に）を用いて、電池スタ
ックを外周より締付けることによりマニホルドの取付部
材を構成する。これら剛性枠体（１埼Ｑ４はいずれも鉄
もしくはステンレス製の角パイプを枠状に溶接して構成
されるが、一方の剛性枠体幀は、更に前記と同一厚みの
角パイプよυなるガス分離材（１４１で部分されて山状
に構成されている。

電池スタック（１）の対向冷却気体流通面には、枠状シ
ール材Ｈを介して剛性枠体（１１を当接し、一方反応空
気流通面と燃料流通面に区分した他方の対向面には、…
状シール材Ｑηを介して前記山状剛性枠体０４）を当接
する。これら剛性枠体（１１α荀の締付部材ａすとして
枠体の両側面に、夫々２〜３ケのボルト０ネを溶接罠よ
り植設すると共に透孔を有する同数の連結片Ｑ＠を溶接
により取付けている。

隣接枠体（１１０４間は一方の枠体に植設した前記ボル
ト０橢が他方に取付けた前記枠体連結片θ呻の透孔に挿
入される関係で連繋され、ついで第６図に明示されるよ
う各ボルト０檜にコイルスプリング−と平ワツシヤー（
２１）をはめて後、このポル）Ｈにナツト（２乃を螺合
して弾性的に締付ける。かくて４つの枠体ｆ１３１ｔ１
４）は互に連結されて第３図に示すよう電池スタックｔ
１）を外周より締付ける状態となる。

次に対向する冷却気体流通面に装着さ、れた剛性枠体（
１萄には、第２のシール材（２３１を介して冷却気体用
マニホル）’（２４）の周辺鍔（２４）を当てがい、枠
体（１３１の螺母翰に螺合するビス（□□□により締付
固定される。

一方反応空気と燃料の各流通面を区分するよう装着され
た山状剛性枠体Ｈには、前記と同様の第２の口状シール
栃鬼ηを介して反応空気用と燃料用の各マニホルド取付
鍔の※←周辺鍔四四を当てがい、枠体Ｑ４）の螺母（社
）に螺合するビス翰によシ締付固定される。このマニホ
ルドｅＺ８Ｂ２１は複合マニホルド彌として一体的に形
成することが好ましい。この場合複合マニホルド（ロ）
は一方の反応ガス入口マニホルドと他方の反応ガス出口
マニホルドとを並設し、第５因子面図に示すような各反
応ガス流を構成する。

電池スタックの寸法が大型化すれば、枠体（１１０局を
補強するため、枠体（ｉについては図示しないが第３図
に示すような補強桟（３１１を設ける。

尚、冷却用気体として空気もしくはヘリウムガスが用い
られ、燃料として水素ガスもしくは改質水素ガスが用い
られる〇 （へ）発明の効果 本発明によれば、電池スタックにマニホルドを直接取付
けることなく、電池スタック各積重面にシール材を介し
て当接した剛性枠体の相互間を弾性的に連繋し、スタッ
クを外周より締付けると共にこれら各剛性枠体に第２シ
ール材を介してマニホルドの取付鍔を固定するものであ
るから、スタックシール面は常に一定の締付は圧を保持
すると共にマニホルド取付鍔は全周にわたってビスで枠
体に締付は可能となり、スタックの上下端板のみに固定
する従来方式に比し、マニホルドの取付シール性が著し
く良好となる。

又、電池スタックの冷却気体流通面を構成する一方の対
向面には、前記手法で冷却気体用マニホルドを取付け、
反応空気と燃料の各流通面に区分された他方の対向面に
は、前記枠体及びシール材に夫々ガス分離部分を形成し
て山状とし、各反応ガス流通面に対応するマニホルドを
夫々取付けているので、冷却気体（空気）が反応空気と
分離して供給される燃料電池における各マニホルドの取
付シール性を改善してガス漏れを防止し、電池性能と寿
命の向上を達成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は従来の燃料電池を示し、第１図は電
池スタックとマニホルドの取付状態を示す斜面図、第２
図は同上の側面図である。 第３図乃至第６図は本発明による燃料電池を示大平面図
である。 １：電池スタック、２：端板、７：単位セル、８：ガス
分離板、９：冷却板、１０：冷却気体通路、１１：反応
空気供給溝、１２：燃料供給溝、１３：剛性枠体、１４
：口状剛性枠体、１５：締付部材、１８：ボルト、１９
：連結片、２０：コイルスプリング、２２：ナツト、１
６．２３　：シール材、１７．２７　：口状シール材、
２４：冷却気体用マニホルド、２８：反応空気用マニホ
ルド、２９：燃料用マニホルド、四二複合マニホルド、
２５：螺母、２６：ビス。 第３図 １３

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ■　一方の対向面が冷却気体の流通面を構成し、他方の
   対向面が反応空気流通面と燃料流通面とに区分された電
   池スタック、前記一方の対向面にクール材を介して当接
   する剛性枠体、前記他方の対向面に円状シール材を介し
   て当接し且前記用状シール材と協同して前記反応空気流
   通面と燃料流通面とを速断する円状剛性枠体、これら枠
   体相互間を弾性的に連繋して前記スタックを外周より挾
   持する締付部材、前記一方の対向面に装着した前記剛性
   枠体に第２シール材を介してその周辺取付鍔を固定した
   冷却気体用マニホルド、前記他方の対向面に装着した前
   記円状剛性枠体に第２田状シール材を介してその各周辺
   取付鍔を夫々固定した反応空気用マニホルドと燃料用マ
   ニホルドを備えることを特徴とする気体冷却式燃料電池
   。 ■　前記反応空気用マニホルドと燃料用マニホルドは並
   設的に一体化されて複合マニホルドを構成していること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の気体冷却式燃
   料電池。 ■　前記締付部材は、隣接する前記剛性枠体の一方に植
   設したボルトを他方に固定した連結片に挿通し、前記ボ
   ルトにスプリングを介して螺合するナツトで締付け、前
   記剛性枠体相互間を連繋していることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の気体冷却式燃料電池。