JP2001093552A - Tube connection structure for a fuel battery - Google Patents

Tube connection structure for a fuel battery

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JP2001093552A
JP2001093552A JP26982399A JP26982399A JP2001093552A JP 2001093552 A JP2001093552 A JP 2001093552A JP 26982399 A JP26982399 A JP 26982399A JP 26982399 A JP26982399 A JP 26982399A JP 2001093552 A JP2001093552 A JP 2001093552A
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JP
Japan
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pipe
connection structure
metal
ceramic
fuel gas
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Withdrawn
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JP26982399A
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Japanese (ja)
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Fusayuki Nanjo
房幸 南條
Koichi Takenobu
弘一 武信
Masahiko Irie
雅彦 入江
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication date
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a tube connection structure for a fuel battery that prevents leakage of gas in the region of connecting the tubes without distortion. SOLUTION: A fuel gas inlet tube 27 is inserted in a ceramic fuel gas guide tube 23, and heat-expanded to connect with the gas guide tube 23. The internal peripheral surface of the inserted end of the fuel gas inlet tube 27 is formed to have a tape-like thin end.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、燃料電池の配管接
続構造に関する。
The present invention relates to a fuel cell piping connection structure.

【0002】[0002]

【従来の技術】燃料電池は、電解質を酸化剤極と燃料極
とで挟んだ発電膜が高温状態に維持されながら(100
0℃程度)、酸化剤極側に空気などの酸化剤ガスが供給
されると共に、燃料極側に水素などの燃料ガスが供給さ
れることにより、これらガスを電解質で電気化学的に反
応させて電力を得ることができるようになっている。
2. Description of the Related Art In a fuel cell, a power generation membrane in which an electrolyte is sandwiched between an oxidizer electrode and a fuel electrode is maintained at a high temperature (100%).
0 ° C.), an oxidant gas such as air is supplied to the oxidant electrode side, and a fuel gas such as hydrogen is supplied to the fuel electrode side, whereby these gases are electrochemically reacted with an electrolyte. Power can be obtained.

【0003】このような燃料電池を利用する発電装置に
おいては、上記発電膜をインタコネクタを介して直列に
多数接続してスタックを構成し、当該スタックに上記ガ
スのマニホールドを取り付けて、これらガスをスタック
の各発電膜に一括して供給できるようにすることによ
り、必要とする起電力を得られるようにしている。
In such a power generation device using a fuel cell, a stack is formed by connecting a large number of the power generation films in series via an interconnector, and a manifold of the gas is attached to the stack, and the gas is discharged. The required electromotive force can be obtained by being able to collectively supply the power generation films of the stack.

【0004】なお、炉の内部と外部とで温度差が大きい
ため、上記マニホールドに連結する炉内の配管と上記ガ
スを供給する炉外の配管とが単一の部材で構成されてい
ると、当該配管が炉の内部と外部との境界近傍で歪んで
しまい、当該境界近傍での配管の固定支持部分に亀裂等
を生じて作動不能となってしまう虞がある。
Since the temperature difference between the inside and the outside of the furnace is large, if the piping in the furnace connected to the manifold and the piping outside the furnace for supplying the gas are constituted by a single member, The pipe may be distorted near the boundary between the inside and the outside of the furnace, and the fixed support portion of the pipe near the boundary may be cracked or otherwise inoperable.

【0005】このため、図6に示すように、上記ガスを
供給する炉外の配管111を金属材料で構成する一方、
上記マニホールドに連結する炉内の配管112をセラミ
ックス材料で構成し、セラミックス製の配管112の内
側に金属製の配管111を差し込み(図6(a)参
照)、発電装置の作動に伴って金属製の配管111を熱
膨張させて拡径させ、当該配管111の外周面を配管1
12の内周面に密着させるように塑性変形させることに
より(図6(b)参照)、これら配管111,112を
確実に連結しながらも上記固定支持部分での歪みの発生
を防止している。
For this reason, as shown in FIG. 6, a pipe 111 outside the furnace for supplying the gas is made of a metal material,
A pipe 112 in the furnace connected to the manifold is made of a ceramic material, and a metal pipe 111 is inserted into the ceramic pipe 112 (see FIG. 6A). The pipe 111 is thermally expanded to expand its diameter, and the outer peripheral surface of the pipe 111 is connected to the pipe 1.
By deforming plastically so as to be in close contact with the inner peripheral surface of the pipe 12 (see FIG. 6B), it is possible to prevent the generation of distortion in the fixed support portion while securely connecting the pipes 111 and 112. .

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】前述したような配管接
続構造では、配管111の熱膨張による圧着の際に、配
管112に割れを生じないように金属製の配管111の
肉厚を必要十分な大きさに設定している。しかしなが
ら、セラミックス製の配管112の強度に製造ロットご
とにバラツキがあるため、場合によっては、当該配管1
12が割れてしまい、ガス漏れ等を生じてしまう虞があ
った。
In the pipe connection structure as described above, the metal pipe 111 must have a sufficient thickness so that the pipe 112 does not crack when the pipe 111 is compressed by thermal expansion. The size is set. However, since the strength of the ceramic pipe 112 varies from production lot to production lot, in some cases, the
12 may be cracked, resulting in gas leakage or the like.

【0007】このようなことから、本発明は、歪みの発
生を防止しながらも、接続部分からのガス漏れを防止す
ることができる燃料電池の配管接続構造を提供すること
を目的とする。
In view of the above, an object of the present invention is to provide a fuel cell piping connection structure capable of preventing gas leakage from a connection portion while preventing generation of distortion.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】前述した課題を解決する
ための、第一番目の本発明による燃料電池の配管接続構
造は、セラミックス製の配管の内側に金属製の配管を差
し込んで金属製の当該配管を熱膨張させることによりこ
れら配管を接続する燃料電池の配管接続構造において、
金属製の前記配管の差し込み端側の内周面を当該端部側
ほど薄肉とするようにテーパ状に形成したことを特徴と
する。
In order to solve the above-mentioned problems, a first fuel cell piping connection structure according to the present invention comprises a metal pipe inserted into a ceramic pipe. In a fuel cell pipe connection structure for connecting these pipes by thermally expanding the pipes,
It is characterized in that the inner peripheral surface on the insertion end side of the metal pipe is formed in a tapered shape so as to become thinner toward the end side.

【0009】前述した課題を解決するための、第二番目
の本発明による燃料電池の配管接続構造は、セラミック
ス製の配管の内側に金属製の配管を差し込んで金属製の
当該配管を熱膨張させることによりこれら配管を接続す
る燃料電池の配管接続構造において、金属製の前記配管
の差し込み端側の外周面を当該端部側ほど薄肉とするよ
うにテーパ状に形成する一方、金属製の上記配管を差し
込まれるセラミックス製の前記配管の端部側の内周面を
当該端部側ほど薄肉とするようにテーパ状に形成すると
共に、金属製の前記配管をセラミックス製の前記配管へ
向けて付勢する付勢手段を設けたことを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a fuel cell piping connection structure according to the present invention, wherein a metal piping is inserted into a ceramic piping to thermally expand the metal piping. Thus, in the pipe connection structure for a fuel cell connecting these pipes, the outer peripheral surface on the insertion end side of the metal pipe is formed in a tapered shape so as to become thinner toward the end side, while the metal pipe is formed. The inner peripheral surface at the end of the ceramic pipe into which is inserted is formed into a tapered shape so as to be thinner toward the end, and the metal pipe is urged toward the ceramic pipe. The present invention is characterized in that an urging means is provided.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】本発明による燃料電池の配管接続
構造の実施の形態を以下に説明するが、本発明は以下の
実施の形態に限定されるものではない。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the fuel cell piping connection structure according to the present invention will be described below, but the present invention is not limited to the following embodiments.

【0011】[第一番目の発明による実施の形態]第一
番目の発明による燃料電池の配管接続構造の実施の形態
を図1〜3を用いて説明する。なお、図1は、その配管
接続構造を適用した平板型固体電解質燃料電池の発電装
置の概略構造図、図2は、図1のII−II線断面矢視図、
図3は、図1の矢線 III部の作用を説明する抽出拡大図
である。
[Embodiment of the First Invention] An embodiment of a fuel cell piping connection structure according to the first invention will be described with reference to FIGS. 1 is a schematic structural view of a power generator of a flat solid electrolyte fuel cell to which the piping connection structure is applied, FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line II-II of FIG.
FIG. 3 is an enlarged view illustrating the operation of the arrow III in FIG.

【0012】図1に示すように、炉11は、上部仕切板
12および下部仕切板13によって、その内部が三分割
され、上部仕切板12の上方空間が電池室14を形成
し、上部仕切板12と下部仕切板13との間が耐火材1
7を介して排ガス室15を形成している。上部仕切板1
2上の底板16には、平板型固体電解質燃料電池を複数
積層したスタック18が載置されている。
As shown in FIG. 1, the interior of the furnace 11 is divided into three parts by an upper partition plate 12 and a lower partition plate 13, and a space above the upper partition plate 12 forms a battery chamber 14, and an upper partition plate 12 between the lower partition plate 13 and the refractory material 1
An exhaust gas chamber 15 is formed through the intermediary 7. Upper partition plate 1
A stack 18 in which a plurality of flat solid electrolyte fuel cells are stacked is placed on the upper bottom plate 16.

【0013】図1,2に示すように、前記スタック18
の両側面には、燃料ガス及び酸化剤ガス(空気)の入口
および出口の各マニホールド19〜22が互いに対応す
るようにして取り付けられている。燃料ガス入口マニホ
ールド19には、下端を排ガス室15内に位置させるよ
うに底板16および上部仕切板12を遊貫するセラミッ
クス製の配管である燃料ガス導入管23の上端が接続さ
れている。燃料ガス出口マニホールド20には、下端を
排ガス室15内に位置させるように底板16および上部
仕切板12を遊貫するセラミックス製の配管である燃料
ガス排出管24が接続されている。酸化剤ガス入口マニ
ホールド21には、下端を排ガス室15内に位置させる
ように底板16および上部仕切板12を遊貫するセラミ
ックス製の配管である酸化剤ガス導入管25が接続され
ている。酸化剤ガス出口マニホールド22には、下端を
排ガス室15内に位置させるように底板16および上部
仕切板12を遊貫するセラミックス製の配管である酸化
剤ガス排出管26が接続されている。
As shown in FIGS.
The manifolds 19 to 22 for the inlet and outlet of the fuel gas and the oxidizing gas (air) are attached to both side surfaces of the fuel cell and the oxidizing gas (air) so as to correspond to each other. The fuel gas inlet manifold 19 is connected to an upper end of a fuel gas inlet pipe 23 which is a ceramic pipe passing through the bottom plate 16 and the upper partition plate 12 so that the lower end is located in the exhaust gas chamber 15. The fuel gas outlet manifold 20 is connected to a fuel gas discharge pipe 24, which is a ceramic pipe that penetrates the bottom plate 16 and the upper partition plate 12 so that the lower end is positioned in the exhaust gas chamber 15. The oxidizing gas inlet manifold 21 is connected to an oxidizing gas introducing pipe 25 which is a ceramic pipe that penetrates through the bottom plate 16 and the upper partition plate 12 such that the lower end is located in the exhaust gas chamber 15. The oxidizing gas outlet manifold 22 is connected to an oxidizing gas discharge pipe 26 which is a ceramic pipe that penetrates through the bottom plate 16 and the upper partition plate 12 such that the lower end is located in the exhaust gas chamber 15.

【0014】前記燃料ガス導入管23の下端には、図3
(a)に示すように、基端側ほど薄肉となるようにその
内周面をテーパ状に形成された金属製の配管である燃料
ガス入口管27の当該基端側が差し込まれている。燃料
ガス排出管24の下端には、上記燃料ガス入口管27と
同様に、基端側ほど薄肉となるようにその内周面をテー
パ状に形成された金属製の配管である燃料ガス出口管2
8の当該基端側が差し込まれている。酸化剤ガス導入管
25の下端には、上記燃料ガス入口管27と同様に、基
端側ほど薄肉となるようにその内周面をテーパ状に形成
された金属製の配管である酸化剤ガス入口管29の当該
基端側が差し込まれている。酸化剤ガス排出管26の下
端には、上記燃料ガス入口管27と同様に、基端側ほど
薄肉となるようにその内周面をテーパ状に形成された金
属製の配管である酸化剤ガス出口管30の当該基端側が
差し込まれている。
At the lower end of the fuel gas introduction pipe 23, FIG.
As shown in (a), the base end side of a fuel gas inlet pipe 27 which is a metal pipe whose inner peripheral surface is tapered so as to be thinner toward the base end side is inserted. At the lower end of the fuel gas discharge pipe 24, similarly to the fuel gas inlet pipe 27, a fuel gas outlet pipe which is a metal pipe whose inner peripheral surface is tapered so as to be thinner toward the base end side. 2
8 is inserted at the base end side. At the lower end of the oxidizing gas introduction pipe 25, like the fuel gas inlet pipe 27, an oxidizing gas made of a metal pipe whose inner peripheral surface is tapered so as to be thinner toward the base end side. The base end side of the inlet pipe 29 is inserted. At the lower end of the oxidizing gas discharge pipe 26, similarly to the fuel gas inlet pipe 27, an oxidizing gas which is a metal pipe whose inner peripheral surface is tapered so as to be thinner toward the base end side. The base end side of the outlet pipe 30 is inserted.

【0015】つまり、金属製の前記管27〜30は、セ
ラミックス製の前記管23〜26に差し込まれる端部側
のみを薄肉とするように内周面をテーパ状に形成されて
いるのである。
That is, the metal pipes 27 to 30 are formed such that the inner peripheral surface thereof is tapered so that only the ends inserted into the ceramic pipes 23 to 26 are thin.

【0016】図1,2に示すように、前記燃料ガス入口
管27は、下部仕切板13および炉11を貫通して当該
炉11の外部に先端が位置している。燃料ガス出口管2
8は、下部仕切板13および炉11を貫通して当該炉1
1の外部に先端が位置している。酸化剤ガス入口管29
は、下部仕切板13および炉11を貫通して当該炉11
の外部に先端が位置している。酸化剤ガス出口管30
は、下部仕切板13および炉11を貫通して当該炉11
の外部に先端が位置している。これら管27〜30は、
隙間を有することなく下部仕切板13を貫通する一方、
炉11に遊貫している。これら管27〜30の先端部に
は、フレキシブル継手31〜34がそれぞれ取り付けら
れており、当該管27〜30と炉11との隙間が遮蔽さ
れるようになっている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the fuel gas inlet pipe 27 penetrates through the lower partition plate 13 and the furnace 11 and has a tip located outside the furnace 11. Fuel gas outlet pipe 2
8 passes through the lower partition plate 13 and the furnace 11 and
1 has a tip located outside. Oxidant gas inlet pipe 29
Passes through the lower partition plate 13 and the furnace 11
The tip is located outside of. Oxidant gas outlet pipe 30
Passes through the lower partition plate 13 and the furnace 11
The tip is located outside of. These tubes 27-30
While penetrating the lower partition plate 13 without a gap,
It passes through the furnace 11. Flexible joints 31 to 34 are attached to the tips of these tubes 27 to 30, respectively, so that the gap between the tubes 27 to 30 and the furnace 11 is shielded.

【0017】このような平板型固体電解質燃料電池の発
電装置においては、作動温度(約1000℃)に設定さ
れると、金属製の前記管27〜30が比較的大きく熱膨
張する一方、セラミックス製の前記管23〜26がほと
んど熱膨張しないため、金属製の前記管27〜30の先
端側の外周面がセラミックス製の前記管23〜26の内
周面に密着して塑性変形し、金属製の当該管27〜30
とセラミックス製の当該管23〜26とが確実に連結さ
れる(図3(b)参照)。
In such a flat solid electrolyte fuel cell power generator, when the operating temperature (about 1000 ° C.) is set, the metal pipes 27 to 30 expand relatively thermally, while the ceramic pipes 27 to 30 expand. Since the tubes 23 to 26 hardly thermally expand, the outer peripheral surfaces of the metal tubes 27 to 30 on the tip side are in close contact with the inner peripheral surfaces of the ceramic tubes 23 to 26 and are plastically deformed. The tubes 27-30
And the tubes 23 to 26 made of ceramics are securely connected (see FIG. 3B).

【0018】続いて、燃料ガス入口管27から燃料ガス
1を供給すると共に酸化剤ガス入口管29から酸化剤ガ
ス2を供給すると、燃料ガス1が燃料ガス入口管27と
燃料ガス導入管23との結合部分から漏れることなく燃
料ガス入口マニホールド19内に供給されてスタック1
8内に送り込まれると共に、酸化剤ガス2が酸化剤ガス
入口管29と酸化剤ガス導入管25との結合部分から漏
れることなく酸化剤ガス入口マニホールド21内に供給
されてスタック18内に送り込まれ、これらガス1,2
がスタック18内で電気化学的に反応して発電を行う。
Subsequently, when the fuel gas 1 is supplied from the fuel gas inlet pipe 27 and the oxidant gas 2 is supplied from the oxidant gas inlet pipe 29, the fuel gas 1 is supplied to the fuel gas inlet pipe 27 and the fuel gas introduction pipe 23. Is supplied into the fuel gas inlet manifold 19 without leaking from the joint portion of the stack 1.
At the same time, the oxidizing gas 2 is supplied into the oxidizing gas inlet manifold 21 without leaking from the connecting portion between the oxidizing gas inlet pipe 29 and the oxidizing gas introducing pipe 25 and is sent into the stack 18. , These gases 1, 2
Reacts electrochemically in the stack 18 to generate power.

【0019】スタック18で発電に供された燃料ガス1
は、スタック18内から燃料ガス出口マニホールド20
を介して燃料ガス排出管24内に排出され、燃料ガス排
出管24と燃料ガス出口管28との結合部分から漏れる
ことなく外部に排出される一方、スタック18で発電に
供された酸化剤ガス2は、スタック18内から酸化剤ガ
ス出口マニホールド22を介して酸化剤ガス排出管26
内に排出され、酸化剤ガス排出管26と酸化剤ガス出口
管30との結合部分から漏れることなく外部に排出され
る。
The fuel gas 1 used for power generation in the stack 18
Is connected to the fuel gas outlet manifold 20 from within the stack 18.
The fuel gas is discharged into the fuel gas discharge pipe 24 through the fuel gas discharge pipe 24 and is discharged to the outside without leaking from the joint portion between the fuel gas discharge pipe 24 and the fuel gas outlet pipe 28, while the oxidizing gas supplied to the stack 18 for power generation 2 is an oxidizing gas discharge pipe 26 through the oxidizing gas outlet manifold 22 from inside the stack 18.
The gas is discharged to the outside without leaking from the connecting portion between the oxidizing gas discharge pipe 26 and the oxidizing gas outlet pipe 30.

【0020】つまり、セラミックス製の前記管23〜2
6に差し込まれる金属製の前記管27〜30の先端側の
みを薄肉とするように当該管27〜30の内周面をテー
パ状に形成することにより、金属製の上記管27〜30
の上記先端側ほど塑性変形しやすいようにしたのであ
る。
That is, the ceramic tubes 23-2
The metal pipes 27 to 30 are formed by tapering the inner peripheral surfaces of the pipes 27 to 30 so that only the distal ends of the metal pipes 27 to 30 inserted into the pipes 6 are thinned.
Therefore, plastic deformation is more likely to occur at the tip side.

【0021】このため、セラミックス製の前記管23〜
26の強度にバラツキがあって、金属製の上記管27〜
30の熱膨張による圧着の際に上記管23〜26に割れ
を生じたとしても、上記管27〜30の先端側が塑性変
形しやすいため、図3(c)に示すように、金属製の上
記管27〜30の先端側は、セラミックス製の上記管2
3〜26を損傷させることなく当該管23〜26の内周
面に密着した状態を維持し続ける。
For this reason, the ceramic pipes 23-
There is variation in the strength of 26, and the metal pipe 27-
Even if cracks occur in the tubes 23 to 26 at the time of pressure bonding due to thermal expansion of 30, the distal ends of the tubes 27 to 30 are easily plastically deformed. Therefore, as shown in FIG. The distal end side of the pipes 27 to 30 is the above-mentioned ceramic pipe 2
The state in which the pipes 3 to 26 are in close contact with the inner peripheral surfaces of the pipes 23 to 26 is maintained without being damaged.

【0022】したがって、このような燃料電池の配管接
続構造によれば、セラミックス製の前記管23〜26の
強度にバラツキがあっても、金属製の前記管27〜30
の熱膨張に伴う割れを上記配管23〜26の下端部分だ
けに抑え、上記管27〜30の先端側を上記管23〜2
6の内周面に常に密接させ続けることができるので、歪
みの発生を防止しながらも、接続部分からのガス漏れを
防止することができる。
Therefore, according to such a fuel cell pipe connection structure, even if the strength of the ceramic pipes 23 to 26 varies, the metal pipes 27 to 30 can be used.
Cracks due to the thermal expansion of the pipes are restricted to only the lower end portions of the pipes 23 to 26, and the distal ends of the pipes 27 to 30 are
6 can always be kept in close contact with the inner peripheral surface, so that it is possible to prevent gas from leaking from the connection portion while preventing the occurrence of distortion.

【0023】[第二番目の発明による実施の形態]第二
番目の発明による燃料電池の配管接続構造の実施の形態
を図4を用いて説明する。なお、図4は、その配管接続
構造の要部の抽出拡大断面図である。ただし、前述した
実施の形態の部材と同様な部材については、前述した実
施の形態の説明で用いた符号と同様な符号を用いること
により、その説明を省略する。
[Embodiment of the Second Invention] An embodiment of the pipe connection structure for a fuel cell according to the second invention will be described with reference to FIG. FIG. 4 is an extracted enlarged sectional view of a main part of the pipe connection structure. However, the same members as those of the above-described embodiment will be denoted by the same reference numerals as those used in the description of the above-described embodiment, and the description thereof will be omitted.

【0024】図4に示すように、燃料ガス導入管23’
は、その下端の内周面が当該下端側ほど大きい内径をな
すようにテーパ状に形成されている。一方、燃料ガス入
口管27’は、下部仕切板13に摺動移動可能に支持さ
れ、その先端の外周面が当該先端側ほど小さい外径をな
すようにテーパ状に形成されると共に、当該下部仕切板
13の上方となる排ガス室15内部分にフランジ部2
7'aが設けられている。下部仕切板13と燃料ガス入口
管27’のフランジ部27'aとの間には、セラミックス
製の圧縮コイルばね35が設けられている。
As shown in FIG. 4, the fuel gas introduction pipe 23 '
Is formed in a tapered shape such that the inner peripheral surface at the lower end has a larger inner diameter toward the lower end. On the other hand, the fuel gas inlet pipe 27 ′ is slidably supported by the lower partition plate 13, and is formed in a tapered shape such that the outer peripheral surface of the distal end has a smaller outer diameter toward the distal end side. A flange portion 2 is provided in the exhaust gas chamber 15 above the partition plate 13.
7'a is provided. A compression coil spring 35 made of ceramics is provided between the lower partition plate 13 and the flange portion 27'a of the fuel gas inlet pipe 27 '.

【0025】つまり、燃料ガス入口管27’は、圧縮コ
イルばね35の付勢力により、そのテーパ状をなす先端
が燃料ガス導入管23’のテーパ状をなす下端に常に密
着するように押し付けられているのである。このような
フランジ部27'a、圧縮コイルばね35などにより、本
実施の形態では付勢手段を構成している。
That is, the fuel gas inlet pipe 27 ′ is pressed by the urging force of the compression coil spring 35 so that the tapered end of the fuel gas inlet pipe 27 ′ is always in close contact with the tapered lower end of the fuel gas introduction pipe 23 ′. It is. In the present embodiment, such a flange portion 27′a, the compression coil spring 35, and the like constitute an urging unit.

【0026】また、他の金属製の管である燃料ガス出口
管28’、酸化剤ガス入口管29’、酸化剤ガス出口管
30’は、上記燃料ガス入口管27’と同様な構造をな
し、他のセラミックス製の管である燃料ガス排出管2
4’、酸化剤ガス導入管25’、酸化剤ガス排出管2
6’は、上記燃料ガス導入管23’と同様な構造をなし
ている。
The fuel gas outlet pipe 28 ', the oxidizing gas inlet pipe 29', and the oxidizing gas outlet pipe 30 ', which are other metal pipes, have the same structure as the fuel gas inlet pipe 27'. , A fuel gas discharge pipe 2 which is another ceramic pipe
4 ', oxidizing gas introduction pipe 25', oxidizing gas discharge pipe 2
6 'has the same structure as the fuel gas introduction pipe 23'.

【0027】このような燃料電池の配管接続構造におい
ては、金属製の前記管27’〜30’の熱膨張に伴って
上記管23’〜26’に過大な密着力が加わると、上記
管27’〜30’がそのテーパ状をなす前記先端を上記
管23’〜26’のテーパ状をなす前記下端に密着させ
ながら圧縮コイルばね35を押し縮めるようにして下方
に移動するようになる。
In such a pipe connection structure for a fuel cell, when an excessive adhesion force is applied to the tubes 23 'to 26' due to the thermal expansion of the metal tubes 27 'to 30', the tube 27 'To 30' are moved downward so as to compress and compress the compression coil spring 35 while keeping the tapered tip of the tube 23 'to 26' in close contact with the tapered lower end of the tube 23 'to 26'.

【0028】このため、セラミックス製の前記管23’
〜26’の強度にバラツキがあって、金属製の前記管2
7’〜30’の熱膨張に伴う過大な密着力が上記管2
3’〜26’に加わるような場合があっても、当該管2
3’〜26’を損傷させることなく上記管27’〜3
0’を当該管23’〜26’に常に密着させることがで
きる。
For this reason, the tube 23 'made of ceramics is used.
The metal tube 2 has a variation in the strength of
Excessive adhesion due to thermal expansion of 7'-30 '
3 'to 26', the pipe 2
3 'to 26' without damaging said tubes 27 'to 3'.
0 'can always be brought into close contact with the tubes 23' to 26 '.

【0029】したがって、このような燃料電池の配管接
続構造によれば、前述した実施の形態の場合と同様に、
歪みの発生を防止しながらも、接続部分からのガス漏れ
を防止することができる。
Therefore, according to such a pipe connection structure for a fuel cell, similar to the above-described embodiment,
Gas leakage from the connection portion can be prevented while preventing generation of distortion.

【0030】また、炉内温度が低下して、金属製の前記
管27’〜30’が縮径しても、圧縮コイルばね35の
付勢力により、金属製の前記管27’〜30’のテーパ
状をなす前記先端がセラミックス製の前記管23’〜2
6’のテーパ状をなす前記下端に常に密着させられるの
で、金属製の前記管27’〜30’とセラミックス製の
前記管23’〜26’との間からガスが漏れることを防
止することができる。
Further, even if the temperature in the furnace is lowered and the diameter of the metal pipes 27 'to 30' is reduced, the urging force of the compression coil spring 35 causes the metal pipes 27 'to 30' to be reduced. The pipes 23 'to 2 each having a tapered tip made of ceramics.
Since it is always in close contact with the 6 'tapered lower end, it is possible to prevent gas from leaking between the metal pipes 27' to 30 'and the ceramic pipes 23' to 26 '. it can.

【0031】なお、セラミックス製の前記管23’〜2
6’が各マニホールド19〜22の上部に接続され、当
該管23’〜26’の上端に金属製の上記管27’〜3
0’の先端を接続するような場合には、金属製の前記管
27’〜30’の前記フランジ部27'a〜30'aおよび
圧縮コイルばね35を省略し、図5に示すように、金属
製の当該管27’〜30’の自重により、当該管27’
〜30’の先端を上記管23’〜30’の上端に常に密
着するように押し付けることも可能である。
The ceramic tubes 23 'to 2'
6 'is connected to the upper part of each of the manifolds 19 to 22, and the metal pipes 27' to 3 'are provided at the upper ends of the pipes 23' to 26 '.
In the case where the tip of 0 'is connected, the flange portions 27'a to 30'a of the metal tubes 27' to 30 'and the compression coil spring 35 are omitted, and as shown in FIG. Due to the weight of the metal pipes 27 'to 30', the pipe 27 '
It is also possible to press the tip of 〜30 ′ so as to be always in close contact with the upper end of the tube 23 ′ to 30 ′.

【0032】言い換えれば、本実施の形態では、フラン
ジ部27'a〜30'a、圧縮コイルばね35などにより付
勢手段を構成したが、、フランジ部27'a〜30'a、圧
縮コイルばね35などに代えて、金属製の前記管27’
〜30’そのもので付勢手段を構成することも可能なの
である。
In other words, in this embodiment, the urging means is constituted by the flange portions 27'a to 30'a, the compression coil spring 35, and the like. 35, etc., instead of the metal tube 27 '
It is also possible to constitute the biasing means by itself to 30 '.

【0033】このような場合においては、炉内温度が低
下して、金属製の前記管27’〜30’が縮径すると、
当該管27’〜30’の自重により、金属製の前記管2
7’〜30’のテーパ状をなす前記先端がセラミックス
製の前記管23’〜26’のテーパ状をなす前記下端に
常に密着させられるので、金属製の前記管27’〜3
0’とセラミックス製の前記管23’〜26’との間か
らガスが漏れることを簡単に防止することができる。
In such a case, when the temperature in the furnace is lowered and the diameter of the metal pipes 27 'to 30' is reduced,
Due to the weight of the tubes 27 ′ to 30 ′, the metal tube 2
The tapered ends of 7 ′ to 30 ′ are always in close contact with the tapered lower ends of the ceramic tubes 23 ′ to 26 ′, so that the metal tubes 27 ′ to 3 ′.
Leakage of gas from between 0 'and the pipes 23' to 26 'made of ceramics can be easily prevented.

【0034】[0034]

【発明の効果】第一番目の本発明による燃料電池の配管
接続構造は、セラミックス製の配管の内側に金属製の配
管を差し込んで金属製の当該配管を熱膨張させることに
よりこれら配管を接続する燃料電池の配管接続構造にお
いて、金属製の前記配管の差し込み端側の内周面を当該
端部側ほど薄肉とするようにテーパ状に形成し、金属製
の配管の差し込み端側を塑性変形しやすいようにしたの
で、金属製の配管の先端側がセラミックス製の配管を損
傷させることなくセラミックス製の配管の内周面に密着
した状態を維持し続ける。よって、セラミックス製の配
管の強度にバラツキがあっても、金属製の配管の熱膨張
に伴う割れをセラミックス製の配管の端部部分だけに抑
え、金属製の配管の差し込み端側をセラミックス製の配
管の内周面に常に密接させ続けることができるので、歪
みの発生を防止しながらも、接続部分からのガス漏れを
防止することができる。
According to the first fuel cell piping connection structure of the present invention, a metal piping is inserted inside a ceramic piping, and the metal piping is thermally expanded to connect these pipings. In the pipe connection structure for a fuel cell, the inner peripheral surface of the metal pipe at the insertion end side is formed in a tapered shape so as to be thinner toward the end side, and the insertion end side of the metal pipe is plastically deformed. This facilitates maintaining the state in which the tip end of the metal pipe is in close contact with the inner peripheral surface of the ceramic pipe without damaging the ceramic pipe. Therefore, even if the strength of the ceramic pipe varies, the cracks due to the thermal expansion of the metal pipe are suppressed only at the end of the ceramic pipe, and the insertion end side of the metal pipe is made of ceramic. Since it can be kept in close contact with the inner peripheral surface of the pipe at all times, it is possible to prevent gas leakage from the connection portion while preventing the occurrence of distortion.

【0035】第二番目の本発明による燃料電池の配管接
続構造は、セラミックス製の配管の内側に金属製の配管
を差し込んで金属製の当該配管を熱膨張させることによ
りこれら配管を接続する燃料電池の配管接続構造におい
て、金属製の前記配管の差し込み端側の外周面を当該端
部側ほど薄肉とするようにテーパ状に形成する一方、金
属製の上記配管を差し込まれるセラミックス製の前記配
管の端部側の内周面を当該端部側ほど薄肉とするように
テーパ状に形成すると共に、金属製の前記配管をセラミ
ックス製の前記配管へ向けて付勢する付勢手段を設けた
ので、金属製の配管の熱膨張に伴ってセラミックス製の
配管に過大な密着力が加わると、金属製の配管がそのテ
ーパ状をなす差し込み端側をセラミックス製の配管のテ
ーパ状をなす端部に密着させながら付勢手段に抗するよ
うにして移動することができる。よって、セラミックス
製の配管の強度にバラツキがあって、金属製の配管の熱
膨張に伴う過大な密着力がセラミックス製の配管に加わ
るような場合があっても、セラミックス製の配管を損傷
させることなく金属製の配管をセラミックス製の配管に
常に密着させることができので、歪みの発生を防止しな
がらも、接続部分からのガス漏れを防止することができ
る。
The fuel cell pipe connection structure according to the second aspect of the present invention is a fuel cell in which metal pipes are inserted inside ceramic pipes and the metal pipes are thermally expanded to connect these pipes. In the pipe connection structure of the above, the outer peripheral surface at the insertion end side of the metal pipe is formed in a tapered shape so as to be thinner toward the end side, while the ceramic pipe is inserted with the metal pipe. Since the inner peripheral surface on the end side is formed in a tapered shape so as to be thinner toward the end side, and biasing means for biasing the metal pipe toward the ceramic pipe is provided. When excessive adhesion force is applied to the ceramic pipe due to the thermal expansion of the metal pipe, the tapered end of the metal pipe is inserted into the tapered end of the ceramic pipe. While the adhesion can be moved so as to resist the biasing means. Therefore, even if the strength of the ceramic pipe varies, the ceramic pipe may be damaged even if excessive adhesion due to the thermal expansion of the metal pipe may be applied to the ceramic pipe. In addition, since the metal pipe can always be brought into close contact with the ceramic pipe, it is possible to prevent gas leakage from the connection portion while preventing the occurrence of distortion.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】第一番目の発明による燃料電池の配管接続構造
を適用した平板型固体電解質燃料電池の発電装置の概略
構造図である。
FIG. 1 is a schematic structural view of a power generator of a flat solid electrolyte fuel cell to which a fuel cell piping connection structure according to a first invention is applied.

【図2】図1のII−II線断面矢視図である。FIG. 2 is a sectional view taken along the line II-II in FIG.

【図3】図1の矢線 III部の作用を説明する抽出拡大図
である。
FIG. 3 is an extracted enlarged view for explaining an operation of an arrow III part in FIG. 1;

【図4】第二番目の発明による燃料電池の配管接続構造
の実施の形態の要部の抽出拡大断面図である。
FIG. 4 is an extracted enlarged sectional view of a main part of the embodiment of the fuel cell piping connection structure according to the second invention.

【図5】第二番目の発明による燃料電池の配管接続構造
の他の実施の形態の要部の抽出拡大断面図である。
FIG. 5 is an extracted enlarged sectional view of a main part of another embodiment of the fuel cell piping connection structure according to the second invention.

【図6】燃料電池の従来の配管接続構造の一例の要部の
抽出拡大断面図である。
FIG. 6 is an extracted enlarged sectional view of a main part of an example of a conventional pipe connection structure of a fuel cell.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 燃料ガス 2 酸化剤ガス 11 炉 12 上部仕切板 13 下部仕切板 14 電池室 15 排ガス室 16 底板 17 耐火材 18 スタック 19 燃料ガス入口マニホールド 20 燃料ガス出口マニホールド 21 酸化剤ガス入口マニホールド 22 酸化剤ガス出口マニホールド 23,23’ 燃料ガス導入管 24,24’ 燃料ガス排出管 25,25’ 酸化剤ガス導入管 26,26’ 酸化剤ガス排出管 23'a〜26'a フランジ部 27,27’ 燃料ガス入口管 28,28’ 燃料ガス出口管 29,29’ 酸化剤ガス入口管 30,30’ 酸化剤ガス出口管 31〜34 フレキシブル継手 35 圧縮コイルばね REFERENCE SIGNS LIST 1 fuel gas 2 oxidant gas 11 furnace 12 upper partition plate 13 lower partition plate 14 battery room 15 exhaust gas chamber 16 bottom plate 17 refractory material 18 stack 19 fuel gas inlet manifold 20 fuel gas outlet manifold 21 oxidant gas inlet manifold 22 oxidant gas Outlet manifold 23,23 'Fuel gas inlet tube 24,24' Fuel gas outlet tube 25,25 'Oxidizer gas inlet tube 26,26' Oxidizer gas outlet tube 23'a ~ 26'a Flange 27,27 'Fuel Gas inlet tube 28, 28 'Fuel gas outlet tube 29, 29' Oxidizing gas inlet tube 30, 30 'Oxidizing gas outlet tube 31-34 Flexible joint 35 Compression coil spring

フロントページの続き (72)発明者 入江 雅彦 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 Fターム(参考) 5H027 AA06 Continuation of front page (72) Inventor Masahiko Irie 1-1-1 Wadazakicho, Hyogo-ku, Kobe-shi, Hyogo F-term in Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Kobe Shipyard 5H027 AA06

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 セラミックス製の配管の内側に金属製の
配管を差し込んで金属製の当該配管を熱膨張させること
によりこれら配管を接続する燃料電池の配管接続構造に
おいて、金属製の前記配管の差し込み端側の内周面を当
該端部側ほど薄肉とするようにテーパ状に形成したこと
を特徴とする燃料電池の配管接続構造。
In a fuel cell piping connection structure in which a metal pipe is inserted into a ceramic pipe and the metal pipe is thermally expanded, the metal pipe is inserted. A pipe connection structure for a fuel cell, wherein an inner peripheral surface on an end side is formed in a tapered shape so as to become thinner toward the end side.
【請求項2】 セラミックス製の配管の内側に金属製の
配管を差し込んで金属製の当該配管を熱膨張させること
によりこれら配管を接続する燃料電池の配管接続構造に
おいて、金属製の前記配管の差し込み端側の外周面を当
該端部側ほど薄肉とするようにテーパ状に形成する一
方、金属製の上記配管を差し込まれるセラミックス製の
前記配管の端部側の内周面を当該端部側ほど薄肉とする
ようにテーパ状に形成すると共に、金属製の前記配管を
セラミックス製の前記配管へ向けて付勢する付勢手段を
設けたことを特徴とする燃料電池の配管接続構造。
2. A fuel cell piping connection structure in which a metal pipe is inserted into a ceramic pipe and the metal pipe is thermally expanded to connect these pipes, wherein the metal pipe is inserted. The outer peripheral surface on the end side is tapered so as to be thinner toward the end side, while the inner peripheral surface on the end side of the ceramic pipe into which the metallic pipe is inserted is closer to the end side. A pipe connection structure for a fuel cell, characterized in that the pipe connection structure is formed in a tapered shape so as to be thin and provided with an urging means for urging the metal pipe toward the ceramic pipe.
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