JP2001202983A - Gas manifold for phosphate fuel cell - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、リン酸型燃料電池
の電池スタックに装着されるガスマニホールドに係わ
り、特にガスを供給、排出するための配管の接続構成に
関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a gas manifold mounted on a cell stack of a phosphoric acid type fuel cell, and more particularly to a connection structure of piping for supplying and discharging gas.
【0002】[0002]
【従来の技術】リン酸型燃料電池は液体状のリン酸を電
解質として用い、高温で運転されるので、電池スタック
を流れたガス中にはリン酸ミストが含まれる。したがっ
て、電池スタックに装着されるガスマニホールドの内面
にはポリテトラフルオロエチレン(以下、PTFEと略
記する)製のシート等による防食処置が施されており、
このガスマニホールドに接続されるガス供給、排出用の
配管の接続部においても、PTFE包みガスケットを使
用してリン酸ミストに対する防食措置が講じられてい
る。2. Description of the Related Art Since a phosphoric acid type fuel cell is operated at a high temperature using liquid phosphoric acid as an electrolyte, the gas flowing through the cell stack contains phosphoric acid mist. Therefore, the inner surface of the gas manifold mounted on the battery stack is subjected to anticorrosion treatment using a sheet made of polytetrafluoroethylene (hereinafter abbreviated as PTFE), and the like.
Corrosion prevention measures against phosphoric acid mist are also taken at the gas supply / discharge pipe connection part connected to the gas manifold using a PTFE-wrapped gasket.
【0003】図4は、従来のリン酸型燃料電池のガスマ
ニホールドの配管接続部の基本構成を示す断面図で、図
の左側に配される電池スタックに装着されたガスマニホ
ールドのガス供給、排出用の配管の接続部の断面を示し
たものである。図において、1はガスマニホールド本体
を形成するマニホールド側板、11はガス供給、排出用
配管の接続用としてマニホールド側板1に溶接接続され
たフランジ付きのノズルパイプ、2はノズル孔である。
外部よりガスを供給する、あるいは外部へとガスを排出
する接続配管8とノズルパイプ11は、締付スタッド1
0によってフランジ接続されている。リン酸ミストによ
る腐食を防止するために、マニホールド側板1の内面に
は防食シート4が備えられ、また、ノズルパイプ11の
内面にはノズルライニング12が施されている。さら
に、ノズルライニング12は融着部5Dにおいて防食シ
ート4に融着されている。また、接続配管8にもリン酸
ミストによる腐食の防止用に配管ライニング9が施され
ており、ノズルパイプ11の接続フランジと接続配管8
の接続フランジとの間には、コの字型断面をもつPTF
E製リングの外皮13の中にクッション材7を収めたP
TFE包みガスケットが用いられている。PTFE包み
ガスケットは、クッション材7がフランジ面の凹凸を吸
収するので低い締付け圧力でもシール性能が確保できる
という特性を持ち、ライニング配管接続用のガスケット
として一般に市販されている。この種の市販のガスケッ
トにおいては、通常 0.1〜0.5mm 程度のPTFEが外皮
13として用いられている。FIG. 4 is a cross-sectional view showing a basic configuration of a pipe connection portion of a conventional gasoline manifold of a phosphoric acid type fuel cell. Gas supply and discharge of a gas manifold mounted on a cell stack arranged on the left side of FIG. Is a cross-sectional view of a connecting portion of a piping for use. In the figure, 1 is a manifold side plate forming a gas manifold body, 11 is a nozzle pipe with a flange welded to the manifold side plate 1 for connecting gas supply and discharge pipes, and 2 is a nozzle hole.
The connecting pipe 8 for supplying gas from the outside or discharging the gas to the outside and the nozzle pipe 11 are connected to the fastening stud 1.
0 is flanged. In order to prevent corrosion by phosphoric acid mist, an anticorrosion sheet 4 is provided on the inner surface of the manifold side plate 1, and a nozzle lining 12 is provided on an inner surface of the nozzle pipe 11. Further, the nozzle lining 12 is fused to the anticorrosion sheet 4 at the fusion portion 5D. The connection pipe 8 is also provided with a pipe lining 9 for preventing corrosion by phosphoric acid mist, and the connection flange of the nozzle pipe 11 is connected to the connection pipe 8.
PTF with a U-shaped cross section
P in which cushioning material 7 is stored in outer shell 13 of E ring
A TFE wrapped gasket is used. The PTFE-wrapped gasket has a characteristic that the cushioning material 7 absorbs the unevenness of the flange surface so that the sealing performance can be secured even at a low tightening pressure, and is generally marketed as a gasket for connecting a lining pipe. In such a commercially available gasket, PTFE having a thickness of about 0.1 to 0.5 mm is usually used as the outer cover 13.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】上記のように従来のリ
ン酸型燃料電池のガスマニホールドの配管接続部は、ノ
ズルライニング12を施したフランジ付きのノズルパイ
プ11のフランジと、配管ライニング9を施した接続配
管8のフランジとの間にPTFE包みガスケットを配し
て、リン酸ミストによる腐食を防止するように構成され
ているが、ノズルパイプ11へのノズルライニング12
の施工は、PTFE製のパイプをノズルパイプ11の内
側に通した後、フランジ部のガスケット面をフレア加工
することによって行われている。またガスマニホールド
側板1内面に配された防食シート4との接合部は、防食
シート4が厚い場合には溶接によって接合され、防食シ
ート4が薄い場合にはノズルパイプ11の内側に通した
PTFE製のパイプをフランジ部のガスケット面と同様
のフレア加工による融着によって接合されている。As described above, the pipe connection of the gas manifold of the conventional phosphoric acid type fuel cell is provided with the flange of the nozzle pipe 11 provided with the nozzle lining 12 and the pipe lining 9. A gasket wrapped with PTFE is arranged between the connection pipe 8 and the flange of the connection pipe 8 so as to prevent corrosion by phosphoric acid mist.
Is performed by passing a pipe made of PTFE through the inside of the nozzle pipe 11 and then flaring the gasket surface of the flange portion. The joint portion with the anticorrosion sheet 4 arranged on the inner surface of the gas manifold side plate 1 is joined by welding when the anticorrosion sheet 4 is thick, and made of PTFE that passes through the inside of the nozzle pipe 11 when the anticorrosion sheet 4 is thin. Are joined by the same flaring process as the gasket surface of the flange portion.
【0005】このように従来のリン酸型燃料電池のガス
マニホールドにおいては、配管接続部のノズルパイプ1
1への防食用のノズルライニング12の施工に際して、
フレア加工が必要となるため、ガスマニホールドの製作
コストが高くなるという問題点があった。本発明の目的
は、このよな従来技術の難点を解消して、配管接続部の
防食処理が容易で、安価に製作できるリン酸型燃料電池
のガスマニホールドを提供することにある。As described above, in the conventional gas manifold of the phosphoric acid type fuel cell, the nozzle pipe 1
In the construction of the anticorrosion nozzle lining 12 to 1
Since flare processing is required, there is a problem that the manufacturing cost of the gas manifold increases. SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a gasoline manifold for a phosphoric acid-type fuel cell which can solve the above-mentioned drawbacks of the prior art, facilitates anticorrosion treatment of a pipe connection portion, and can be manufactured at low cost.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明においては、リン酸型燃料電池の電池スタ
ックにガスを供給、排出するために装着されるガスマニ
ホールドにおいて、ガスマニホールドに備えられた、上
面に防食用シートライニングを有する接続フランジ面
に、ガスマニホールドに連結されるガス供給、排出用ラ
イニング配管の接続フランジ面を締結して接続し、か
つ、ガスマニホールドの上記の接続フランジ面と上記の
防食用シートライニングとの間にクッションシートを介
装することとし、さらに、上記の防食用シートライニン
グを、型成形あるいは切削加工により製作されたPTF
E製のリングより構成する。あるいは、シートより製作
されたPTFE製のリングより構成することとする。In order to achieve the above object, according to the present invention, in a gas manifold mounted for supplying and discharging gas to and from a cell stack of a phosphoric acid type fuel cell, a gas manifold is provided. The connection flange surface of the gas supply / discharge lining pipe connected to the gas manifold is connected to the provided connection flange surface having the anticorrosion sheet lining on the upper surface, and the connection flange of the gas manifold is provided. A cushion sheet is interposed between the surface and the above-mentioned anticorrosion sheet lining, and the above-mentioned anticorrosion sheet lining is formed by PTF manufactured by molding or cutting.
It consists of an E ring. Alternatively, it is configured by a PTFE ring manufactured from a sheet.
【0007】このようにガスマニホールドの接続フラン
ジ面にクッションシートを介装して防食用シートライニ
ングを備え、この面にガス供給、排出用のライニング配
管の接続フランジ面を締結して接続することとすれば、
クッションシートの働きによって防食用シートライニン
グはガス供給、排出用のライニング配管の接続フランジ
面のライニングに押し付けられ、気密に保持し、従来の
構成において用いられているPTFE包みガスケットと
同様の機能を有することとなる。したがって、従来のご
ときPTFE包みガスケットやこれを組み込むためのフ
ランジ付きノズルを用いなくとも、配管接続部の防食処
理が容易に行われることになる。As described above, a cushion sheet is interposed on the connection flange surface of the gas manifold to provide an anticorrosion sheet lining, and a connection flange surface of a lining pipe for gas supply and discharge is fastened and connected to this surface. if,
Due to the function of the cushion sheet, the anticorrosion sheet lining is pressed against the lining of the connection flange surface of the lining pipe for gas supply and discharge, keeps airtight, and has the same function as the PTFE wrapped gasket used in the conventional configuration. It will be. Therefore, the anticorrosion treatment of the pipe connection can be easily performed without using a conventional PTFE wrapped gasket or a flanged nozzle for incorporating the same.
【0008】[0008]
【発明の実施の形態】<実施例1>図1は、本発明のリ
ン酸型燃料電池のガスマニホールドの第1の実施例の基
本構成を示す断面図で、図4の従来例と同様に、図の左
側に配される電池スタックに装着されたガスマニホール
ドのガス供給、排出用の配管の接続部の断面を示したも
のである。図において図4と同一の機能を有する構成部
品には同一の符号が付されており、重複する説明は省略
する。FIG. 1 is a sectional view showing a basic structure of a first embodiment of a gas manifold for a phosphoric acid type fuel cell according to the present invention, similar to the conventional example of FIG. FIG. 3 is a cross-sectional view of a gas supply / discharge pipe connection portion of a gas manifold mounted on a battery stack arranged on the left side of the drawing. In the figure, components having the same functions as those in FIG. 4 are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.
【0009】本構成では、マニホールド側板1のノズル
孔2の形成部にノズルフランジ3が設置されており、こ
のノズルフランジ3は締付け時の変形を防止するために
厚肉に形成されている。ノズルフランジ3のノズル孔2
に面する内側には、型成形により製作されたコの字型断
面を持つPTFE製リング6Aが防食シートライニング
としてはめ込まれており、このPTFE製リング6Aの
コの字型断面の側面の一端は、配管ライニング8を備え
た外部の接続配管8に連結されるノズルフランジ3のガ
スケット面に、また、この側面の他の一端は、融着部5
Aにおいてマニホールド側板1の内面に配される防食シ
ート4に融着されている。さらに、PTFE製リング6
Aのノズルフランジ3のガスケット面に配された部分と
ノズルフランジ3との間には、従来例で用いられている
ものと同様のクッションシート7が挿入されている。配
管ライニング8を備えた接続配管8は、接続フランジを
締付スタッド10によってノズルフランジ3に加圧、締
結することにより気密性と防食性を備える構造として接
続されている。本構成では、従来例のごときPTFE包
みガスケットやこれを組み込むためのフランジ付きノズ
ルを組み込む必要がなく、安価に配管接続部を構成する
ことができる。In this configuration, a nozzle flange 3 is provided at a portion of the manifold side plate 1 where the nozzle hole 2 is formed, and the nozzle flange 3 is formed thick to prevent deformation at the time of tightening. Nozzle hole 2 of nozzle flange 3
, A PTFE ring 6A having a U-shaped cross section manufactured by molding is fitted as an anticorrosion sheet lining. One end of a side of the U-shaped cross section of the PTFE ring 6A is The gasket surface of the nozzle flange 3 connected to the external connection pipe 8 provided with the pipe lining 8,
At A, it is fused to the anticorrosion sheet 4 arranged on the inner surface of the manifold side plate 1. Furthermore, a PTFE ring 6
A cushion sheet 7 similar to that used in the conventional example is inserted between the nozzle flange 3 and the portion of the nozzle flange 3 arranged on the gasket surface. The connection pipe 8 provided with the pipe lining 8 is connected as a structure having airtightness and anticorrosion by pressing and fastening the connection flange to the nozzle flange 3 with the fastening stud 10. With this configuration, there is no need to incorporate a PTFE-wrapped gasket as in the conventional example or a flanged nozzle for incorporating the gasket, and the piping connection can be formed at low cost.
【0010】なお、本構成では防食シートライニングと
して型成形により製作したPTFE製リング6Aを用い
ているが、同様な機能を果たすPTFE製リングは切削
加工によっても製作可能である。 <実施例2>図2は、本発明のリン酸型燃料電池のガス
マニホールドの第2の実施例の基本構成を示す断面図
で、図1と同様に、図の左側に配される電池スタックに
装着されたガスマニホールドのガス供給、排出用の配管
の接続部の断面を示したものである。In this configuration, the PTFE ring 6A manufactured by molding is used as the anticorrosion sheet lining, but the PTFE ring having the same function can be manufactured by cutting. <Embodiment 2> FIG. 2 is a cross-sectional view showing a basic structure of a gas manifold for a phosphoric acid fuel cell according to a second embodiment of the present invention. As in FIG. 1 shows a cross section of a connection portion of a gas supply / discharge pipe of a gas manifold attached to a gas manifold.
【0011】本実施例の実施例1との相違点はノズルフ
ランジ3のノズル孔2に面する内側に防食シートライニ
ングとしてはめ込まれたPTFE製リングの形状、なら
びにこのPTFE製リングとマニホールド側板1の内面
に配される防食シート4との接続構造にある。すなわ
ち、実施例1ではコの字型の断面を持つPTFE製リン
グ6Aが用いられていたのに対して、本実施例では略Z
字型の断面を持つよう形成されたPTFE製リング6B
が用いられており、その一端はノズル孔2の周縁部より
内側へと突出した融着部5Bにおいて防食シート4に融
着されている。本構成では、実施例1と同様にPTFE
包みガスケットやこれを組み込むためのフランジ付きノ
ズルを組み込む必要がなく、安価に配管接続部を構成す
ることができるとともに、防食シート4に実施例1のよ
うな曲げ加工を加える必要がないので、厚い防食シート
4を用いるガスマニホールドの場合にも容易に施工する
ことができるという利点がある。The difference between this embodiment and the first embodiment is that the shape of the PTFE ring fitted as an anticorrosion sheet lining inside the nozzle flange 3 facing the nozzle hole 2 and the PTFE ring and the manifold side plate 1 It has a connection structure with the anticorrosion sheet 4 arranged on the inner surface. That is, while the PTFE ring 6A having a U-shaped cross section is used in the first embodiment, the Z
PTFE ring 6B formed to have a U-shaped cross section
And one end thereof is fused to the anticorrosion sheet 4 at a fusion portion 5 </ b> B protruding inward from the peripheral edge of the nozzle hole 2. In this configuration, as in the first embodiment, PTFE
It is not necessary to incorporate a wrapping gasket or a nozzle with a flange for incorporating the gasket, so that the pipe connection can be formed at a low cost, and the anticorrosion sheet 4 does not need to be bent as in the first embodiment. There is an advantage that the gas manifold using the anticorrosion sheet 4 can be easily constructed.
【0012】<実施例3>図3は、本発明のリン酸型燃
料電池のガスマニホールドの第3の実施例の基本構成を
示す断面図で、図1,2と同様に、図の左側に配される
電池スタックに装着されたガスマニホールドのガス供
給、排出用の配管の接続部の断面を示したものである。<Embodiment 3> FIG. 3 is a sectional view showing a basic structure of a third embodiment of the gas manifold of the phosphoric acid type fuel cell according to the present invention. FIG. 2 shows a cross section of a connection portion of a gas supply / discharge pipe of a gas manifold mounted on a battery stack provided.
【0013】本実施例の構成の特徴は、防食シートライ
ニングとして実施例1、2のPTFE製リング6A,6
Bに代わってPTFEの平板シートよりなるPTFE製
リング6Cが使用され、その一端がノズル孔2の周縁部
より内側へと突出した融着部5Cにおいて防食シート4
に融着されている点にある。本構成に用いられるPTF
E製リング6CはPTFEの平板シートを単純に切り抜
くことによって得られるので、本構成のガスマニホール
ドは特に安価に製作することができる。The feature of this embodiment is that the PTFE rings 6A and 6A of the first and second embodiments are used as anticorrosion sheet linings.
A PTFE ring 6C made of a PTFE flat sheet is used in place of B, and one end of the PTFE ring 6C protrudes inward from the peripheral edge of the nozzle hole 2 to form the anticorrosion sheet 4C.
In that it is fused. PTF used in this configuration
Since the ring 6C made of E is obtained by simply cutting out a flat sheet of PTFE, the gas manifold having this configuration can be manufactured particularly inexpensively.
【0014】[0014]
【発明の効果】上述のように、本発明によれば、リン酸
型燃料電池の電池スタックにガスを供給、排出するため
に装着されるガスマニホールドにおいて、ガスマニホー
ルドに備えられた、上面にPTFE製の防食用シートラ
イニングを有する接続フランジ面に、ガスマニホールド
に連結されるガス供給、排出用ライニング配管の接続フ
ランジ面を締結して接続し、かつ、ガスマニホールドの
上記の接続フランジ面と上記の防食用シートライニング
との間にクッションシートを介装することとしたので、
従来のごときPTFE包みガスケットやこれを組み込む
ためのフランジ付きノズルを用いなくとも防食処理が容
易に行われることになり、配管接続部の防食処理が容易
で、安価に製作できるリン酸型燃料電池のガスマニホー
ルドが得られることとなった。As described above, according to the present invention, in a gas manifold mounted for supplying and discharging gas to and from a cell stack of a phosphoric acid type fuel cell, PTFE is provided on an upper surface provided in the gas manifold. The connection flange surface of the gas supply and discharge lining piping connected to the gas manifold is fastened and connected to the connection flange surface having the anticorrosion sheet lining made of stainless steel, and the connection flange surface of the gas manifold and the connection flange surface described above. As we decided to interpose a cushion sheet between the anticorrosion sheet lining,
Corrosion protection can be easily performed without using a conventional PTFE wrapped gasket or a nozzle with a flange to incorporate the gasket, so that the corrosion prevention of the pipe connection is easy and the phosphoric acid type fuel cell can be manufactured at low cost. A gas manifold was obtained.
【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]
【図1】本発明のリン酸型燃料電池のガスマニホールド
の第1の実施例の基本構成を示す断面図FIG. 1 is a cross-sectional view showing a basic configuration of a first embodiment of a gas manifold of a phosphoric acid type fuel cell according to the present invention.
【図2】本発明のリン酸型燃料電池のガスマニホールド
の第2の実施例の基本構成を示す断面図FIG. 2 is a sectional view showing a basic configuration of a second embodiment of the gas manifold of the phosphoric acid type fuel cell according to the present invention.
【図3】本発明のリン酸型燃料電池のガスマニホールド
の第3の実施例の基本構成を示す断面図FIG. 3 is a sectional view showing a basic configuration of a third embodiment of the gas manifold of the phosphoric acid type fuel cell according to the present invention.
【図4】従来のリン酸型燃料電池のガスマニホールドの
配管接続部の基本構成を示す断面図FIG. 4 is a cross-sectional view showing a basic configuration of a pipe connection portion of a gas manifold of a conventional phosphoric acid fuel cell.
1 マニホールド側板 2 ノズル孔 3 ノズルフランジ 4 防食シート 5A,5B,5C 融着部 6A,6B,6C PTFE製リング 7 クッションシート 8 接続配管 9 配管ライニング 10 締付スタッド DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Manifold side plate 2 Nozzle hole 3 Nozzle flange 4 Corrosion-proof sheet 5A, 5B, 5C Fusion part 6A, 6B, 6C PTFE ring 7 Cushion sheet 8 Connection piping 9 Piping lining 10 Tightening stud
Claims (3)
供給、排出するために装着されるガスマニホールドにお
いて、 ガスマニホールドに備えられた、上面に防食用シートラ
イニングを有する接続フランジ面に、ガスマニホールド
に連結されるガス供給、排出用ライニング配管の接続フ
ランジ面が締結して接続され、かつ、ガスマニホールド
に備えられた前記接続フランジ面と前記防食用シートラ
イニングとの間にクッションシートが介装されているこ
とを特徴とするリン酸型燃料電池のガスマニホールド。1. A gas manifold mounted for supplying and discharging gas to and from a cell stack of a phosphoric acid fuel cell, wherein a gas is provided on a connection flange surface of the gas manifold having an anticorrosion sheet lining on an upper surface. A connection flange surface of a gas supply / discharge lining pipe connected to the manifold is fastened and connected, and a cushion sheet is interposed between the connection flange surface provided in the gas manifold and the anticorrosion sheet lining. A gas manifold for a phosphoric acid fuel cell, wherein the gas manifold is formed.
あるいは切削加工により製作されたポリテトラフルオロ
エチレン製のリングよりなることを特徴とする請求項1
に記載のリン酸型燃料電池のガスマニホールド。2. The anticorrosion sheet lining is formed by molding,
2. A ring made of polytetrafluoroethylene manufactured by cutting.
The gas manifold of the phosphoric acid type fuel cell according to 1.
り製作されたポリテトラフルオロエチレン製のリングよ
りなることを特徴とする請求項1に記載のリン酸型燃料
電池のガスマニホールド。3. The gas manifold according to claim 1, wherein the anticorrosion sheet lining is made of a polytetrafluoroethylene ring manufactured from a sheet.
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