JP2017120767A - Manifold, and stack structure for fuel cell - Google Patents

Manifold, and stack structure for fuel cell Download PDF

Info

Publication number
JP2017120767A
JP2017120767A JP2016223239A JP2016223239A JP2017120767A JP 2017120767 A JP2017120767 A JP 2017120767A JP 2016223239 A JP2016223239 A JP 2016223239A JP 2016223239 A JP2016223239 A JP 2016223239A JP 2017120767 A JP2017120767 A JP 2017120767A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
manifold
wall
cell
main body
pair
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2016223239A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP6114457B1 (en
Inventor
中村 俊之
Toshiyuki Nakamura
俊之 中村
玄太 寺澤
Genta Terasawa
玄太 寺澤
裕己 田中
Yuki Tanaka
裕己 田中
誠 大森
Makoto Omori
誠 大森
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.)
NGK Insulators Ltd
Original Assignee
NGK Insulators Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NGK Insulators Ltd filed Critical NGK Insulators Ltd
Application granted granted Critical
Publication of JP6114457B1 publication Critical patent/JP6114457B1/en
Publication of JP2017120767A publication Critical patent/JP2017120767A/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Landscapes

  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a manifold of stably supporting a fuel battery cell.SOLUTION: A manifold 200 includes: a body part 210 having an opening; and a lid part 220 for blocking the opening. In the lid part 220, a cell 100 is arranged. Here, in the width direction of the cell 100, an external dimension W1 of the body part 210 on the opening side is smaller than an external dimension W2 of the cell 100.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本発明は、マニホールド、及び燃料電池のスタック構造体に関する。   The present invention relates to a manifold and a fuel cell stack structure.

従来の燃料電池のスタック構造体は、マニホールドと、燃料電池セルとを、備えている(特許文献1及び2を参照)。これらのスタック構造体では、燃料電池セルが、マニホールドにおいて互いに対向する1対の壁部の内側に配置されている。   A conventional fuel cell stack structure includes a manifold and a fuel cell (see Patent Documents 1 and 2). In these stack structures, the fuel cells are arranged inside a pair of walls facing each other in the manifold.

特許文献1のスタック構造体では、燃料電池セルが、1対の壁部の内側において天板で支持されている(図5を参照)。特許文献2のスタック構造体では、1対の壁部の内側において1対の壁部の内面で支持されている(図18を参照)。   In the stack structure of Patent Document 1, the fuel cell is supported by a top plate inside a pair of wall portions (see FIG. 5). In the stack structure of Patent Document 2, the inner surfaces of the pair of wall portions are supported by the inner surfaces of the pair of wall portions (see FIG. 18).

特開2007−180000公報JP 2007-180000 A 特開2008−66127公報JP 2008-66127 A

従来のスタック構造体では、燃料電池セルが、1対の壁部の内側において天板で支持されている。この場合、天板には、燃料電池セルを支持する折り返し部が、形成されている。このため、折り返し部に作用する曲げ応力によって、天板が変形してしまうおそれがある。   In the conventional stack structure, the fuel cells are supported by the top plate inside the pair of wall portions. In this case, a folded portion that supports the fuel battery cell is formed on the top plate. For this reason, there exists a possibility that a top plate may deform | transform by the bending stress which acts on a folding | returning part.

また、従来のスタック構造体では、燃料電池セルが、1対の壁部の内側において1対の壁部の内面で支持されている。この場合、壁部の内面を特別な形状に形成する必要があるため、マニホールドの形状、例えば壁部の形状が、複雑になるおそれがある。   In the conventional stack structure, the fuel cells are supported on the inner surfaces of the pair of wall portions inside the pair of wall portions. In this case, since it is necessary to form the inner surface of the wall portion in a special shape, the shape of the manifold, for example, the shape of the wall portion, may be complicated.

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、燃料電池セルを安定的に支持可能なマニホールドを、提供することにある。本発明の別の目的は、燃料電池セルをシンプルな構成で支持可能なマニホールドを、提供することにある。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a manifold capable of stably supporting fuel cells. Another object of the present invention is to provide a manifold capable of supporting fuel cells with a simple configuration.

(1)本発明の一側面に係るマニホールドは、燃料電池セルに燃料ガスを供給するためのものである。本マニホールドは、開口を有する本体部と、開口を塞ぐ蓋部とを、備える。蓋部には、燃料電池セルが配置される。ここで、燃料電池セルの幅方向において、開口側の本体部の外寸は、燃料電池セルの外寸より小さい。   (1) The manifold which concerns on 1 side of this invention is for supplying fuel gas to a fuel cell. The manifold includes a main body having an opening and a lid that closes the opening. A fuel cell is disposed on the lid. Here, in the width direction of the fuel cell, the outer size of the opening-side main body is smaller than the outer size of the fuel cell.

本マニホールドでは、燃料電池セルの幅方向において、開口側の本体部の外寸が、燃料電池セルの外寸より小さいので、開口側の本体部が、燃料電池セルと載置面との間に配置される。これにより、燃料電池セルを本体部の外周部で安定的に支持することができる。すなわち、本マニホールドでは、燃料電池セルを安定的に支持することができる。また、この構成を有するマニホールドは、燃料電池セルをシンプルな構成で支持することができる。   In this manifold, the outer size of the main body on the opening side is smaller than the outer size of the fuel cell in the width direction of the fuel cell, so that the main body on the opening side is between the fuel cell and the mounting surface. Be placed. Thereby, a fuel cell can be stably supported by the outer peripheral part of a main-body part. That is, this manifold can stably support the fuel cells. Moreover, the manifold which has this structure can support a fuel cell by a simple structure.

(2)本発明の別の側面に係るマニホールドでは、本体部が、底部と、1対の第1壁部とを、有することが好ましい。1対の第1壁部は、底部の外周部から延び、且つ幅方向において互いに対向している。ここで、幅方向において、開口側の1対の第1壁部の外寸は、燃料電池セルの外寸より小さい。このように構成しても、上記(1)と同様の効果を得ることができる。   (2) In the manifold according to another aspect of the present invention, it is preferable that the main body portion has a bottom portion and a pair of first wall portions. The pair of first wall portions extend from the outer peripheral portion of the bottom portion and face each other in the width direction. Here, in the width direction, the outer dimension of the pair of first wall portions on the opening side is smaller than the outer dimension of the fuel cell. Even if comprised in this way, the effect similar to said (1) can be acquired.

(3)本発明の別の側面に係るマニホールドでは、1対の第1壁部それぞれの外面を含む平面が、燃料電池セルに交わるように、1対の第1壁部が形成されることが好ましい。この構成によって、燃料電池セルの荷重を1対の第1壁部に効果的に伝達することができる。   (3) In the manifold according to another aspect of the present invention, the pair of first wall portions may be formed such that a plane including the outer surface of each of the pair of first wall portions intersects the fuel cell. preferable. With this configuration, the load of the fuel cell can be effectively transmitted to the pair of first wall portions.

(4)本発明の別の側面に係るマニホールドでは、本体部が、鍔部をさらに有していることが好ましい。鍔部は、開口側の1対の第1壁部それぞれに設けられる。蓋部は、鍔部に配置される。幅方向における燃料電池セルの両端部が、鍔部に接触している。この場合、蓋部によって、本体部の開口を確実に塞ぐことができる。また、燃料電池セルを本体部の外周部で安定的に支持することができる。   (4) In the manifold according to another aspect of the present invention, it is preferable that the main body portion further includes a flange portion. The collar portion is provided on each of the pair of first wall portions on the opening side. The lid portion is disposed on the collar portion. Both end portions of the fuel cell in the width direction are in contact with the flange portion. In this case, the opening of the main body can be reliably closed by the lid. Further, the fuel cell can be stably supported on the outer peripheral portion of the main body.

(5)本発明の別の側面に係るマニホールドでは、本体部が、鍔部をさらに有していることが好ましい。鍔部は、開口側の1対の第1壁部それぞれに設けられる。鍔部は、蓋部を支持する支持部と、支持部と第1壁部とを連結する第2湾曲部とを、有する。この場合、第2湾曲部が湾曲しているので、燃料ガスを燃料電池セルにスムーズに案内することができる。   (5) In the manifold according to another aspect of the present invention, the main body portion preferably further includes a flange portion. The collar portion is provided on each of the pair of first wall portions on the opening side. The flange portion includes a support portion that supports the lid portion, and a second bending portion that connects the support portion and the first wall portion. In this case, since the second curved portion is curved, the fuel gas can be smoothly guided to the fuel cell.

(6)本発明の別の側面に係るマニホールドでは、第2湾曲部の曲率半径が、1.0mm以上8.0mm以下の範囲であることが好ましい。これにより、第2湾曲部の近傍において、燃料ガスを燃料電池セルにスムーズ且つ効果的に案内することができる。   (6) In the manifold according to another aspect of the present invention, the radius of curvature of the second curved portion is preferably in the range of 1.0 mm or more and 8.0 mm or less. Thereby, fuel gas can be smoothly and effectively guided to the fuel cell in the vicinity of the second curved portion.

(7)本発明の別の側面に係るマニホールドでは、本体部は、底部の外周部から延び且つ幅方向と直交する方向において互いに対向する1対の第2壁部をさらに有することが好ましい。   (7) In the manifold according to another aspect of the present invention, the main body portion preferably further includes a pair of second wall portions that extend from the outer peripheral portion of the bottom portion and face each other in a direction orthogonal to the width direction.

(8)本発明の別の側面に係るマニホールドでは、各第1壁部と書く第2壁部との境界部の内側面及び外側面の少なくとも一方は、R形状であることが好ましい。   (8) In the manifold according to another aspect of the present invention, it is preferable that at least one of the inner side surface and the outer side surface of the boundary portion between each first wall portion and the second wall portion to be written has an R shape.

(9)本発明の別の側面に係るマニホールドでは、各第1壁部及び各第2壁部は、壁本体部と、壁本体部と底部とを連結する第1湾曲部と、を有する。第1湾曲部の内側面及び外側面の少なくとも一方は、R形状である。   (9) In the manifold according to another aspect of the present invention, each first wall portion and each second wall portion include a wall main body portion and a first curved portion that connects the wall main body portion and the bottom portion. At least one of the inner side surface and the outer side surface of the first bending portion has an R shape.

(10)本発明の別の側面に係るマニホールドでは、各第1壁部及び各第2壁部は、上方に向かって外方に広がるように傾斜する。   (10) In the manifold according to another aspect of the present invention, each first wall portion and each second wall portion are inclined so as to spread outward.

(11)本発明の一側面に係る燃料電池のスタック構造体は、上記の(1)から(10)のいずれかのマニホールドと、マニホールドから燃料ガスが供給される燃料電池セルとを、備える。本スタック構造体は、上記の(1)から(10)のいずれかのマニホールドを、備えているので、上記と同様の効果を得ることができる。   (11) A fuel cell stack structure according to one aspect of the present invention includes the manifold according to any one of (1) to (10) above, and a fuel cell to which fuel gas is supplied from the manifold. Since this stack structure includes any one of the manifolds (1) to (10), the same effect as described above can be obtained.

本発明によれば、マニホールドによって燃料電池セルを安定的に支持することができる。また、本発明によれば、マニホールドによって燃料電池セルをシンプルな構成で支持することができる。   According to the present invention, the fuel cell can be stably supported by the manifold. Further, according to the present invention, the fuel cell can be supported by the manifold with a simple configuration.

本発明の実施形態に係る燃料電池のスタック構造体の全体斜視図。1 is an overall perspective view of a stack structure of a fuel cell according to an embodiment of the present invention. セルの全体斜視図Overall perspective view of the cell セル及びマニホールドの断面図。Sectional drawing of a cell and a manifold. セル及びマニホールドの部分拡大断面図。The partial expanded sectional view of a cell and a manifold. マニホールドの本体部を上方から見た上面図。The top view which looked at the main-body part of a manifold from upper direction. 本発明の他の実施形態に係る燃料電池のスタック構造体におけるセル及びマニホールドの部分拡大断面図。The partial expanded sectional view of the cell and manifold in the stack structure of the fuel cell which concerns on other embodiment of this invention.

<スタック構造体の構成>
ここでは、本発明に係るスタック構造体の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。
<Structure of stack structure>
Here, an embodiment of a stack structure according to the present invention will be described with reference to the drawings.

スタック構造体1は、固体酸化物形燃料電池(SOFC;Solid Oxide Fuel Cell)に用いられる構造体である。なお、本実施形態では、図1に示すように、座標系が設定されている。   The stack structure 1 is a structure used for a solid oxide fuel cell (SOFC). In the present embodiment, a coordinate system is set as shown in FIG.

図1に示すように、スタック構造体1は、複数のセル100と、マニホールド200とを、備えている。   As shown in FIG. 1, the stack structure 1 includes a plurality of cells 100 and a manifold 200.

以下では、図1に示すように、x軸方向、y軸方向、及びz軸方向が、定義されている。例えば、各セル100(後述する支持基板10)では、x軸方向、y軸方向、及びz軸方向が、長手方向、短手方向(幅方向)、及び厚み方向に、各別に対応している。   In the following, as shown in FIG. 1, an x-axis direction, a y-axis direction, and a z-axis direction are defined. For example, in each cell 100 (support substrate 10 to be described later), the x-axis direction, the y-axis direction, and the z-axis direction correspond to the longitudinal direction, the lateral direction (width direction), and the thickness direction, respectively. .

また、マニホールド200では、x軸方向、y軸方向、及びz軸方向が、高さ方向(上方)、短手方向(幅方向)、及び長手方向に、各別に対応している。ここで、マニホールド200の短手方向(幅方向)は、セル100における支持基板10の幅方向に対応している。   In the manifold 200, the x-axis direction, the y-axis direction, and the z-axis direction correspond to the height direction (upward), the short direction (width direction), and the longitudinal direction, respectively. Here, the short direction (width direction) of the manifold 200 corresponds to the width direction of the support substrate 10 in the cell 100.

なお、「x軸方向、y軸方向、及びz軸方向」という文言は、各軸方向の正方向及び/又は負方向を含んだ意味で用いられることがある。   Note that the term “x-axis direction, y-axis direction, and z-axis direction” may be used to include the positive direction and / or the negative direction of each axis direction.

<セル>
各セル100は、燃料電池セルである。各セル100は、集電部材(図示省略)を介して互いに電気的に接続されている。集電部材は、導電性を有する材料から形成されている。例えば、集電部材は、酸化物セラミックスの焼成体又は金属などによって形成されている。
<Cell>
Each cell 100 is a fuel cell. Each cell 100 is electrically connected to each other via a current collecting member (not shown). The current collecting member is formed from a conductive material. For example, the current collecting member is formed of a sintered body of oxide ceramics or a metal.

図1に示すように、各セル100は、マニホールド200に設けられる。詳細には、各セル100は、マニホールド200の蓋部220(後述する)に設けられる。   As shown in FIG. 1, each cell 100 is provided in a manifold 200. Specifically, each cell 100 is provided in a lid portion 220 (described later) of the manifold 200.

図2に示すように、各セル100は、複数の発電素子部Aと、支持基板10とを、有する。各発電素子部Aは、燃料極、固体電解質膜、反応防止膜、及び空気極を、有する。各発電素子部Aは、燃料極、固体電解質膜、反応防止膜、及び空気極の順に積層された積層焼成体である。   As shown in FIG. 2, each cell 100 includes a plurality of power generation element portions A and a support substrate 10. Each power generation element part A has a fuel electrode, a solid electrolyte membrane, a reaction preventing membrane, and an air electrode. Each power generating element portion A is a laminated fired body in which a fuel electrode, a solid electrolyte membrane, a reaction preventing film, and an air electrode are laminated in this order.

燃料極は、電子伝導性を有する多孔質の材料からなる焼成体である。燃料極は、例えば、NiO(酸化ニッケル)とYSZ(8YSZ;イットリア安定化ジルコニア)とから、構成される。固体電解質膜は、イオン伝導性を有し且つ電子伝導性を有さない緻密な材料からなる焼成体である。固体電解質膜は、例えば、YSZ(8YSZ;イットリア安定化ジルコニア)から、構成される。   The fuel electrode is a fired body made of a porous material having electron conductivity. The fuel electrode is composed of, for example, NiO (nickel oxide) and YSZ (8YSZ; yttria stabilized zirconia). The solid electrolyte membrane is a fired body made of a dense material having ion conductivity and not electron conductivity. The solid electrolyte membrane is made of, for example, YSZ (8YSZ; yttria stabilized zirconia).

反応防止膜は、緻密な材料からなる焼成体である。反応防止膜は、例えば、GDC=(Ce,Gd)O(ガドリニウムドープセリア)から、構成される。空気極は、電子伝導性を有する多孔質の材料からなる焼成体である。空気極は、例えば、LSCF=(La,Sr)(Co,Fe)O(ランタンストロンチウムコバルトフェライト)から、構成される。 The reaction preventing film is a fired body made of a dense material. The reaction preventing film is made of, for example, GDC = (Ce, Gd) O 2 (gadolinium-doped ceria). The air electrode is a fired body made of a porous material having electron conductivity. The air electrode is made of, for example, LSCF = (La, Sr) (Co, Fe) O 3 (lanthanum strontium cobalt ferrite).

複数の発電素子部Aは、支持基板10に設けられる。詳細には、複数(例えば4個)の発電素子部Aが、電気的に直列に接続された状態で、支持基板10の両側面それぞれにおいて、支持基板10の長手方向に所定の間隔を隔てて配置される。   The plurality of power generation element portions A are provided on the support substrate 10. Specifically, a plurality of (for example, four) power generation element portions A are electrically connected in series, with a predetermined interval in the longitudinal direction of the support substrate 10 on each side surface of the support substrate 10. Be placed.

支持基板10(後述する緻密層を除く)は、電子伝導性を有さない多孔質の材料から構成された焼成体である。支持基板10は、例えば、CSZ(カルシア安定化ジルコニア)で構成される。   The support substrate 10 (excluding a dense layer described later) is a fired body made of a porous material that does not have electron conductivity. The support substrate 10 is made of CSZ (calcia stabilized zirconia), for example.

図2に示すように、支持基板10は、実質的に平板状に形成されている。例えば、支持基板10は、x軸方向の長さ(長手方向の長さ)がy軸方向の長さ(短手方向の長さ・幅方向の長さ)より長くなるように、形成されている。   As shown in FIG. 2, the support substrate 10 is formed in a substantially flat plate shape. For example, the support substrate 10 is formed such that the length in the x-axis direction (length in the longitudinal direction) is longer than the length in the y-axis direction (length in the short direction / length in the width direction). Yes.

支持基板10は、発電素子部Aを支持する。具体的には、支持基板10の両側面、すなわち支持基板10においてz方向に互いに対向する1対の平面(主面)それぞれには、複数(例えば4個)の発電素子部Aが、x軸方向(長手方向)に所定の間隔を隔てて設けられている。   The support substrate 10 supports the power generation element portion A. Specifically, a plurality of (for example, four) power generation element portions A are provided on both sides of the support substrate 10, that is, each of a pair of planes (main surfaces) facing each other in the z direction on the support substrate 10. It is provided at predetermined intervals in the direction (longitudinal direction).

支持基板10の内部には、複数の燃料ガス流路11(貫通孔)が、形成されている。具体的には、複数の燃料ガス流路11が、y軸方向(幅方向)に所定の間隔を隔てて形成されている。また、各燃料ガス流路11は、x軸方向(長手方向)に延びている。各燃料ガス流路11は、各セル100の長手方向の両端部において開口している。   A plurality of fuel gas passages 11 (through holes) are formed in the support substrate 10. Specifically, the plurality of fuel gas passages 11 are formed at predetermined intervals in the y-axis direction (width direction). Each fuel gas channel 11 extends in the x-axis direction (longitudinal direction). Each fuel gas channel 11 is open at both ends of each cell 100 in the longitudinal direction.

また、支持基板10には、緻密層例えば上述した固体電解質膜が、含まれる。ここでは、緻密層は、例えば上述した固体電解質膜から、構成されている。より具体的には、緻密層(固体電解質膜)は、発電素子部Aの内部から、発電素子部Aの外部に延び、支持基板10の外周部(外周面)を構成している。   Further, the support substrate 10 includes a dense layer, for example, the above-described solid electrolyte membrane. Here, the dense layer is composed of, for example, the above-described solid electrolyte membrane. More specifically, the dense layer (solid electrolyte membrane) extends from the inside of the power generation element portion A to the outside of the power generation element portion A, and constitutes the outer peripheral portion (outer peripheral surface) of the support substrate 10.

また、図3に示すように、y軸方向(幅方向)において、各支持基板10の外寸W2が、開口側の1対の壁部212(後述する1対の第1壁部222)の外寸W1より大きくなるように、各支持基板10は形成されている。   Further, as shown in FIG. 3, in the y-axis direction (width direction), the outer dimension W2 of each support substrate 10 is a pair of walls 212 on the opening side (a pair of first walls 222 described later). Each support substrate 10 is formed to be larger than the outer dimension W1.

各支持基板10は、マニホールド200に配置される。詳細には、各支持基板10は、マニホールド200の蓋部220に配置される。より詳細には、各支持基板10は、接合材300(後述する)を介して、蓋部220のセル挿入孔221(後述する)に、配置される。これにより、各支持基板10は、セル挿入孔221に挿入され、接合材300によって蓋部220に接合される。   Each support substrate 10 is disposed in the manifold 200. Specifically, each support substrate 10 is disposed on the lid portion 220 of the manifold 200. More specifically, each support substrate 10 is disposed in a cell insertion hole 221 (described later) of the lid portion 220 via a bonding material 300 (described later). Accordingly, each support substrate 10 is inserted into the cell insertion hole 221 and bonded to the lid portion 220 by the bonding material 300.

このように、各支持基板10が、蓋部220に配置された状態において、各セル100の両端部100aすなわち各支持基板10の両端部は、鍔部213例えば支持部213a(後述する)に、接触する。   Thus, in a state where each support substrate 10 is arranged on the lid portion 220, both end portions 100 a of each cell 100, that is, both end portions of each support substrate 10 are connected to a flange 213, for example, a support portion 213 a (described later). Contact.

上記のような構成を有する各支持基板10は、図1に示すように、z軸方向に互いに間隔を隔てて並べて配置される。各支持基板10のx軸方向(長手方向)において燃料ガスが流入する側の各支持基板10の端部(流入側端部)は、固定端となっている。また、各支持基板10のx軸方向(長手方向)において燃料ガスが排出される側の端部(排出側端部)は、自由端となっている。各支持基板10の流入側端部は、接合材300(後述する)によって、マニホールド200に接合される。   As shown in FIG. 1, the support substrates 10 having the above-described configuration are arranged side by side at intervals in the z-axis direction. The end portion (inflow side end portion) of each support substrate 10 on the side into which the fuel gas flows in the x-axis direction (longitudinal direction) of each support substrate 10 is a fixed end. Further, the end portion (discharge end portion) on the side where the fuel gas is discharged in the x-axis direction (longitudinal direction) of each support substrate 10 is a free end. The inflow side end of each support substrate 10 is bonded to the manifold 200 by a bonding material 300 (described later).

<マニホールド>
マニホールド200は、複数のセル100それぞれに燃料ガスを供給するためのものである。図1及び図3に示すように、マニホールド200は、本体部210と、蓋部220とを、有している。
<Manifold>
The manifold 200 is for supplying fuel gas to each of the plurality of cells 100. As shown in FIGS. 1 and 3, the manifold 200 includes a main body portion 210 and a lid portion 220.

本体部210は、金属例えばステンレス鋼等から、構成されている。本体部210は、1枚の板部材から形成される。具体的には、本体部210は、プレス加工によって、1枚の板部材から成型される。   The main body 210 is made of a metal such as stainless steel. The main body 210 is formed from a single plate member. Specifically, the main body 210 is molded from a single plate member by press working.

図4に示すように、本体部210は、底部211と、壁部212と、鍔部213とを、有している。底部211と壁部212と鍔部213(後述する第2湾曲部213b)とによって、x軸方向(上方)に向けて開口する開口部が、形成される。底部211は、実質的に矩形板状に形成されている。底部211の外周部には、壁部212が一体に形成されている。言い換えると、底部211の外周部には、壁部212が連続的に形成されている。   As shown in FIG. 4, the main body part 210 has a bottom part 211, a wall part 212, and a flange part 213. An opening that opens in the x-axis direction (upward) is formed by the bottom portion 211, the wall portion 212, and the flange portion 213 (second curved portion 213b described later). The bottom part 211 is formed in a substantially rectangular plate shape. A wall portion 212 is integrally formed on the outer peripheral portion of the bottom portion 211. In other words, the wall portion 212 is continuously formed on the outer peripheral portion of the bottom portion 211.

図4及び図5に示すように、壁部212は、底部211の外周部を取り囲むように、底部211の外周部に一体に形成されている。壁部212は、壁本体部212aと、第1湾曲部212bとを、有している。壁本体部212aは、蓋部220と底部211との間に、配置される。壁本体部212aは、底部211の外周部に沿い且つx軸方向に延びるように、構成されている。すなわち、壁本体部212aは、底部211の外周部に沿った周方向P(図5を参照)に、連続的に形成されている。   As shown in FIGS. 4 and 5, the wall portion 212 is formed integrally with the outer peripheral portion of the bottom portion 211 so as to surround the outer peripheral portion of the bottom portion 211. The wall part 212 has a wall main body part 212a and a first bending part 212b. The wall main body portion 212 a is disposed between the lid portion 220 and the bottom portion 211. The wall body 212a is configured to extend along the outer periphery of the bottom 211 and in the x-axis direction. That is, the wall main body portion 212a is continuously formed in the circumferential direction P (see FIG. 5) along the outer peripheral portion of the bottom portion 211.

図4及び図5に示すように、壁本体部212aの内周面212cは、連続的に構成されている。内周面212cは、底部211の外周部に沿った周方向Pにおいて、壁本体部212aの内面を連続的に形成する。例えば、図5に示すように、壁本体部212aの4個の隅角部は、曲線によって形成される。これにより、連続面は、周方向に閉じる面から、構成される。   As shown in FIG.4 and FIG.5, the internal peripheral surface 212c of the wall main-body part 212a is comprised continuously. The inner peripheral surface 212 c continuously forms the inner surface of the wall main body portion 212 a in the circumferential direction P along the outer peripheral portion of the bottom portion 211. For example, as shown in FIG. 5, the four corner portions of the wall main body 212a are formed by curves. Thereby, a continuous surface is comprised from the surface closed in the circumferential direction.

図4に示すように、第1湾曲部212bは、湾曲しており、壁本体部212aと底部211とを、連結する。詳細には、第1湾曲部212bは、底部211の外周部から湾曲しながら壁本体部212aに向けて延び、壁本体部212aに接続されている。第1湾曲部212bの内側面及び外側面はR形状である。なお、第1湾曲部212bの内側面とは、マニホールド200の内部空間を臨む面であり、第1湾曲部212bの外側面とは、マニホールド200の外部を臨む面である。ここでは、第1湾曲部212bの内面の第1曲率半径R1が、例えば1.0mm以上且つ10mm以下の範囲になるように、第1湾曲部212bは形成されている。   As shown in FIG. 4, the first bending portion 212 b is curved and connects the wall main body portion 212 a and the bottom portion 211. Specifically, the first bending portion 212b extends from the outer peripheral portion of the bottom portion 211 toward the wall main body portion 212a while being bent, and is connected to the wall main body portion 212a. The inner side surface and the outer side surface of the first curved portion 212b are R-shaped. The inner side surface of the first curved portion 212b is a surface that faces the internal space of the manifold 200, and the outer side surface of the first curved portion 212b is a surface that faces the outside of the manifold 200. Here, the first bending portion 212b is formed such that the first curvature radius R1 of the inner surface of the first bending portion 212b is in a range of, for example, 1.0 mm or more and 10 mm or less.

第1湾曲部212bは、壁本体部212aと底部211とに、一体に形成されている。詳細には、第1湾曲部212bは、底部211側の壁本体部212aに一体に形成され、且つ底部211の外周部に一体に形成されている。すなわち、図5に示すように、第1湾曲部212bは、底部211側の壁本体部212aにおいて周方向Pに沿い且つ底部211の外周部を取り囲むように、壁本体部212aと底部211とに連続的に形成されている。   The first curved portion 212b is formed integrally with the wall main body portion 212a and the bottom portion 211. Specifically, the first bending portion 212 b is formed integrally with the wall main body portion 212 a on the bottom portion 211 side, and is formed integrally with the outer peripheral portion of the bottom portion 211. That is, as shown in FIG. 5, the first bending portion 212b is formed on the wall main body portion 212a and the bottom portion 211 so as to extend along the circumferential direction P and surround the outer peripheral portion of the bottom portion 211 in the wall main body portion 212a on the bottom portion 211 side. It is formed continuously.

図4及び図5に示すように、第1湾曲部212bの内面には、第1連続面212dが形成される。第1連続面212dは、底部211の外周部に沿った周方向Pにおいて、第1湾曲部212bの内面を連続的に形成する。例えば、xy断面(又はxz断面)において上記の第1曲率半径R1を有する曲線を、周方向に連続的に形成することによって、第1連続面212dが形成される。これにより、第1連続面212dは、周方向に閉じる面から、構成される。   As shown in FIGS. 4 and 5, a first continuous surface 212d is formed on the inner surface of the first bending portion 212b. The first continuous surface 212d continuously forms the inner surface of the first curved portion 212b in the circumferential direction P along the outer peripheral portion of the bottom portion 211. For example, the first continuous surface 212d is formed by continuously forming the curve having the first curvature radius R1 in the xy section (or xz section) in the circumferential direction. Thus, the first continuous surface 212d is configured from a surface that is closed in the circumferential direction.

図4及び図5に示すように、上述した壁部212(壁本体部212a及び第1湾曲部212b)は、1対の第1壁部222(1対の壁部の一例)と、1対の第2壁部223(図5を参照)とから、構成されている。ここで、1対の第1壁部222は、壁本体部212a及び第1湾曲部212bに含まれる。また、1対の第2壁部223は、壁本体部212a及び第1湾曲部212bに含まれる。   As shown in FIGS. 4 and 5, the above-described wall portion 212 (the wall main body portion 212a and the first curved portion 212b) has a pair of first wall portions 222 (an example of a pair of wall portions) and a pair. The second wall portion 223 (see FIG. 5). Here, the pair of first wall portions 222 are included in the wall main body portion 212a and the first bending portion 212b. Further, the pair of second wall portions 223 are included in the wall main body portion 212a and the first bending portion 212b.

図4に示すように、1対の第1壁部222は、底部211の外周部からx軸方向(高さ方向)に延び、且つy軸方向(幅方向)において互いに対向している。また、開口側の第1壁部222、例えば第1壁部222の開口端222aは、各セル100と底部211との間に、配置される。詳細には、第1壁部222の開口端222aは、x軸方向において、各セル100の両端部100aと底部211との間に、配置される。   As shown in FIG. 4, the pair of first wall portions 222 extends from the outer peripheral portion of the bottom portion 211 in the x-axis direction (height direction) and opposes each other in the y-axis direction (width direction). In addition, the opening-side first wall portion 222, for example, the opening end 222 a of the first wall portion 222 is disposed between each cell 100 and the bottom portion 211. Specifically, the opening end 222a of the first wall portion 222 is disposed between both end portions 100a and the bottom portion 211 of each cell 100 in the x-axis direction.

ここでは、図3及び図4に示すように、y軸方向(マニホールド200の幅方向・セル100の幅方向)において、1対の第1壁部222の開口端222aにおける外寸W1が、セル100の外寸W2より小さくなるように、1対の第1壁部222は形成されている。これにより、1対の第1壁部222の開口端222aの外面は、セル100の1対の側面100b(支持基板10の側面10c)の間に、配置される。なお、第1壁部222の開口端222aは、鍔部213が湾曲を開始する部分に対応している。   Here, as shown in FIGS. 3 and 4, in the y-axis direction (the width direction of the manifold 200 and the width direction of the cell 100), the outer dimension W1 at the opening end 222a of the pair of first wall portions 222 is the cell The pair of first wall portions 222 are formed so as to be smaller than 100 outer dimensions W2. Thereby, the outer surface of the opening end 222a of the pair of first wall portions 222 is disposed between the pair of side surfaces 100b of the cell 100 (side surface 10c of the support substrate 10). The opening end 222a of the first wall portion 222 corresponds to a portion where the flange portion 213 starts to bend.

また、図3に示すように、1対の第1壁部222それぞれの外面を含む平面Hが、各セル100に交わるように、第1壁部222は構成されている。詳細には、この平面Hが、y軸方向における各セル100の両端部100aに交わるように、1対の第1壁部222が形成されている。   Further, as shown in FIG. 3, the first wall portion 222 is configured such that a plane H including the outer surfaces of the pair of first wall portions 222 intersects each cell 100. Specifically, a pair of first wall portions 222 is formed so that this plane H intersects both end portions 100a of each cell 100 in the y-axis direction.

図1及び図5に示すように、1対の第2壁部223は、底部211の外周部からx軸方向(高さ方向)に延び、且つz軸方向(長手方向)において互いに対向している。第2壁部223は、底部211の外周部に沿った周方向P(図5を参照)において、第1壁部222と一体に形成されている。すなわち、第1壁部222及び第2壁部223は、周方向に連続的に形成されている。   As shown in FIGS. 1 and 5, the pair of second wall portions 223 extends from the outer peripheral portion of the bottom portion 211 in the x-axis direction (height direction) and faces each other in the z-axis direction (longitudinal direction). Yes. The second wall portion 223 is formed integrally with the first wall portion 222 in the circumferential direction P (see FIG. 5) along the outer peripheral portion of the bottom portion 211. That is, the first wall portion 222 and the second wall portion 223 are continuously formed in the circumferential direction.

なお、開口側の1対の第2壁部223は、鍔部213が湾曲を開始する部分に対応している。以下では、開口側の1対の第2壁部223それぞれを、第2壁部223の開口端と記す。   The pair of second wall portions 223 on the opening side corresponds to a portion where the collar portion 213 starts to bend. Hereinafter, each of the pair of second walls 223 on the opening side is referred to as an opening end of the second wall 223.

第1壁部222と第2壁部223との境界部224の内側面及び外側面は、R形状である。この境界部224の内側面及び外側面の曲率半径は、3〜30mm程度とすることができる。なお、境界部224の内側面とは、マニホールド200の内部空間を臨む面であり、境界部224の外側面とは、マニホールド200の外側を臨む面である。   The inner side surface and the outer side surface of the boundary part 224 between the first wall part 222 and the second wall part 223 have an R shape. The radius of curvature of the inner and outer surfaces of the boundary portion 224 can be about 3 to 30 mm. The inner side surface of the boundary portion 224 is a surface facing the inner space of the manifold 200, and the outer surface of the boundary portion 224 is a surface facing the outer side of the manifold 200.

図4に示すように、鍔部213は、壁部212に設けられる。鍔部213は、壁部212から外方に延びている。鍔部213は、蓋部220を支持可能に構成されている。また、鍔部213は、各セル100を支持可能に構成されている。   As shown in FIG. 4, the flange portion 213 is provided on the wall portion 212. The collar portion 213 extends outward from the wall portion 212. The collar part 213 is configured to be able to support the lid part 220. Moreover, the collar part 213 is comprised so that support of each cell 100 is possible.

具体的には、図4及び図5に示すように、鍔部213は、支持部213aと、第2湾曲部213bとを、有している。支持部213aは、蓋部220及び各セル100(支持基板10)を支持する。支持部213aは、第2湾曲部213bに一体に形成される。詳細には、支持部213aは、第2湾曲部213bを取り囲むように、第2湾曲部213bと連続的に形成されている。支持部213aは、第2湾曲部213bから外方に延び、実質的に板状に形成されている。   Specifically, as shown in FIGS. 4 and 5, the flange portion 213 includes a support portion 213a and a second bending portion 213b. The support part 213a supports the cover part 220 and each cell 100 (support substrate 10). The support portion 213a is formed integrally with the second bending portion 213b. Specifically, the support portion 213a is formed continuously with the second bending portion 213b so as to surround the second bending portion 213b. The support portion 213a extends outward from the second curved portion 213b and is substantially formed in a plate shape.

図4に示すように、第2湾曲部213bは、湾曲しており、支持部213aと壁部212とを連結する。詳細には、第2湾曲部213bは、壁部212の開口端212e(第1壁部222の開口端222a及び第2壁部223の開口端)から湾曲しながら外方に延び、支持部213aに接続されている。例えば、第2湾曲部213bは、壁部212の開口端212eから湾曲しながら、各セル100の両端部100aに向けて延び、支持部213aに接続されている。ここでは、第2湾曲部213bの内面の第2曲率半径R2が、例えば1.0mm以上且つ8.0mm以下の範囲になるように、第2湾曲部213bは形成されている。   As shown in FIG. 4, the second bending portion 213 b is curved and connects the support portion 213 a and the wall portion 212. Specifically, the second curved portion 213b extends outward while curving from the opening end 212e of the wall portion 212 (the opening end 222a of the first wall portion 222 and the opening end of the second wall portion 223), and the support portion 213a. It is connected to the. For example, the second bending portion 213b extends from the opening end 212e of the wall portion 212 toward the both end portions 100a of each cell 100 while being bent, and is connected to the support portion 213a. Here, the second bending portion 213b is formed so that the second curvature radius R2 of the inner surface of the second bending portion 213b is in a range of, for example, 1.0 mm or more and 8.0 mm or less.

図4及び図5に示すように、第2湾曲部213bは、支持部213aと壁部212とに、一体に形成されている。詳細には、第2湾曲部213bは、支持部213aの内周部に一体に形成され、且つ壁部212の開口端212eに一体に形成されている。より詳細には、第2湾曲部213bは、支持部213aの内周部において周方向Pに沿い且つ壁部212の開口端212eを取り囲むように、支持部213a及び壁部212に連続的に形成されている。   As shown in FIGS. 4 and 5, the second bending portion 213 b is formed integrally with the support portion 213 a and the wall portion 212. Specifically, the second bending portion 213b is formed integrally with the inner peripheral portion of the support portion 213a and is formed integrally with the opening end 212e of the wall portion 212. More specifically, the second curved portion 213b is continuously formed on the support portion 213a and the wall portion 212 so as to extend along the circumferential direction P and surround the opening end 212e of the wall portion 212 at the inner peripheral portion of the support portion 213a. Has been.

図4及び図5に示すように、第2湾曲部213bの内面には、第2連続面213cが形成される。第2連続面213cは、壁部212の開口端212eに沿った周方向(又は底部211の外周部に沿った周方向P)において、第2湾曲部213bの内面を連続的に形成する。例えば、xy断面(又はxz断面)において上記の第2曲率半径R2を有する曲線を、周方向に連続的に形成することによって、第2連続面213cが形成される。これにより、第2連続面は、周方向に閉じる面から、構成される。   As shown in FIGS. 4 and 5, a second continuous surface 213c is formed on the inner surface of the second bending portion 213b. The second continuous surface 213c continuously forms the inner surface of the second curved portion 213b in the circumferential direction along the opening end 212e of the wall portion 212 (or the circumferential direction P along the outer peripheral portion of the bottom portion 211). For example, the second continuous surface 213c is formed by continuously forming the curve having the second curvature radius R2 in the xy cross section (or xz cross section) in the circumferential direction. Thereby, a 2nd continuous surface is comprised from the surface closed in the circumferential direction.

図3及び図4に示すように、蓋部220は、金属例えばステンレス鋼等から、構成されている。蓋部220は、本体部210に配置される。具体的には、蓋部220は、本体部210の鍔部213に配置される。より具体的には、蓋部220は、鍔部213の支持部213aに配置される。そして、蓋部220が、固定手段例えば溶接により、鍔部213の支持部213aに接合される。これにより、本体部210の開口部が、蓋部220によって塞がれ、本体部210に蓋部220が固定される。   As shown in FIGS. 3 and 4, the lid 220 is made of a metal such as stainless steel. The lid part 220 is disposed on the main body part 210. Specifically, the lid part 220 is disposed on the collar part 213 of the main body part 210. More specifically, the lid portion 220 is disposed on the support portion 213a of the flange portion 213. And the cover part 220 is joined to the support part 213a of the collar part 213 by a fixing means, for example, welding. As a result, the opening of the main body 210 is closed by the lid 220, and the lid 220 is fixed to the main body 210.

この状態において、各セル100が接合材300によって蓋部220に接合されると、各セル100は、鍔部213に支持される。詳細には、y軸方向における各セル100の両端部100aが、鍔部213の支持部213aに接触し支持される。   In this state, when each cell 100 is bonded to the lid portion 220 by the bonding material 300, each cell 100 is supported by the flange portion 213. Specifically, both end portions 100a of each cell 100 in the y-axis direction are in contact with and supported by the support portion 213a of the flange portion 213.

上記のように、蓋部220が本体部210の開口部を塞ぐことによって、マニホールド200には、内部空間S1が形成される(図4を参照)。すなわち、内部空間S1は、本体部210(底部211、壁部212、及び鍔部213)と蓋部220とによって、構成される。内部空間S1には、燃料ガスが導入される。   As described above, the lid portion 220 closes the opening of the main body portion 210, whereby an internal space S1 is formed in the manifold 200 (see FIG. 4). That is, the internal space S <b> 1 is configured by the main body part 210 (the bottom part 211, the wall part 212, and the flange part 213) and the lid part 220. Fuel gas is introduced into the internal space S1.

燃料ガスは、導入管230(図1を参照)を介して、外部から内部空間S1に導入される。導入管230は、金属例えばステンレス鋼等から、構成されている。導入管230は、マニホールド200の本体部210に、接合・固定されている。   The fuel gas is introduced from the outside into the internal space S1 through the introduction pipe 230 (see FIG. 1). The introduction pipe 230 is made of a metal such as stainless steel. The introduction pipe 230 is joined and fixed to the main body 210 of the manifold 200.

上記の構成を有するマニホールド200は、複数のセル100(支持基板10)を支持する。図3に示すように、マニホールド200の蓋部220には、複数のセル挿入孔221が形成されている。各セル挿入孔221は、マニホールド200の外側(外部空間)と内部空間S1とを連通するように、蓋部220をx軸方向(高さ方向)に貫通している。また、各セル挿入孔221は、z軸方向(長手方向)に所定の間隔を隔てて形成されている。   The manifold 200 having the above configuration supports the plurality of cells 100 (supporting substrate 10). As shown in FIG. 3, a plurality of cell insertion holes 221 are formed in the lid portion 220 of the manifold 200. Each cell insertion hole 221 penetrates the lid portion 220 in the x-axis direction (height direction) so as to communicate the outside (external space) of the manifold 200 and the internal space S1. Each cell insertion hole 221 is formed at a predetermined interval in the z-axis direction (longitudinal direction).

各セル挿入孔221をマニホールド200の外側(外部空間側)から見た場合(x軸に沿って見た場合)、各セル挿入孔221は、一方向に長く形成され、且つ両端部が円弧状に形成されている。   When each cell insertion hole 221 is viewed from the outside (external space side) of the manifold 200 (when viewed along the x axis), each cell insertion hole 221 is formed long in one direction, and both ends are arc-shaped. Is formed.

ここでは、y軸方向(各セルの挿入孔221の長手方向)における各セル挿入孔221の内寸が、1対の第1壁部222の開口端222aにおける外寸W1より大きくなるように、各セル挿入孔221が形成されている。また、各セル挿入孔221の内寸A1が、各セル100の外寸W2より大きくなるように、各セル挿入孔221が形成されている。   Here, the inner dimension of each cell insertion hole 221 in the y-axis direction (longitudinal direction of the insertion hole 221 of each cell) is larger than the outer dimension W1 at the opening end 222a of the pair of first wall portions 222. Each cell insertion hole 221 is formed. Further, each cell insertion hole 221 is formed such that the inner dimension A1 of each cell insertion hole 221 is larger than the outer dimension W2 of each cell 100.

各セル挿入孔221には、各セル100(支持基板10)が配置される。詳細には、各セル100の燃料ガス流路11が内部空間S1に連通するように、各セル挿入孔221には、各セル100の支持基板10の流入側端部が、挿入される。ここで、各セル100の両端部100aすなわち各支持基板10の両端部は、マニホールド200における本体部210の鍔部213(支持部213)に、接触させる。そして、各セル100及びセル挿入孔221の間には、接合材300が充填される(図3及び図4を参照)。これにより、各セル100の両端部100aすなわち各支持基板10の両端部は、蓋部220のセル挿入孔221に配置され、マニホールド200における本体部210の鍔部213(支持部213)に、接触し支持される。
なお、図3及び図4では、接合材300が、本体部210の鍔部213に接触するように表現されているが、接合材300と鍔部213との間には、隙間が形成されていてもよい。
Each cell 100 (support substrate 10) is disposed in each cell insertion hole 221. Specifically, the inflow side end of the support substrate 10 of each cell 100 is inserted into each cell insertion hole 221 such that the fuel gas flow path 11 of each cell 100 communicates with the internal space S1. Here, both end portions 100 a of each cell 100, that is, both end portions of each support substrate 10 are brought into contact with the flange portions 213 (support portions 213) of the main body portion 210 in the manifold 200. The bonding material 300 is filled between each cell 100 and the cell insertion hole 221 (see FIGS. 3 and 4). Thereby, both end portions 100a of each cell 100, that is, both end portions of each support substrate 10 are arranged in the cell insertion holes 221 of the lid portion 220, and contact the flange portion 213 (support portion 213) of the main body portion 210 in the manifold 200. And supported.
In FIGS. 3 and 4, the bonding material 300 is expressed so as to come into contact with the flange portion 213 of the main body 210. However, a gap is formed between the bonding material 300 and the flange portion 213. May be.

接合材300は、例えば、結晶化ガラスで構成される。結晶化ガラスとしては、例えば、SiO−B系、SiO−CaO系、MgO−B系、又はSiO−MgO系のものが、用いられる。なお、結晶化ガラスとしては、SiO−MgO系のものが最も好ましい。 The bonding material 300 is made of crystallized glass, for example. As the crystallized glass, for example, SiO 2 —B 2 O 3 type, SiO 2 —CaO type, MgO—B 2 O 3 type, or SiO 2 —MgO type is used. As the crystallized glass, it intended SiO 2 -MgO system is most preferred.

ここで用いられる結晶化ガラスは、全体積に対する「結晶相が占める体積」の割合(結晶化度)が60%以上であり、且つ全体積に対する「非晶質相及び不純物が占める体積」の割合が40%未満のガラスである。なお、接合材300の材料として、非晶質ガラス、ろう材、セラミックス等が採用されてもよい。   The crystallized glass used here has a ratio (crystallinity) of “volume occupied by the crystalline phase” to the total volume of 60% or more, and a ratio of “volume occupied by the amorphous phase and impurities” to the total volume. Is less than 40% glass. Note that amorphous glass, brazing material, ceramics, or the like may be employed as the material of the bonding material 300.

接合材300は、マニホールド200の内部空間S1の燃料ガスと、マニホールド200及び複数のセル100の外側の外部空間の空気との混合を、防止する。具体的には、接合材300は、マニホールド200と各セル100との間の隙間に配置され、マニホールド200と各セル100とを接合する。これにより、接合材300は、内部空間S1(燃料ガスに曝される空間)と外部空間(空気に曝される空間)とを区画する。すなわち、接合材300は、シール材として機能する。   The bonding material 300 prevents mixing of the fuel gas in the internal space S1 of the manifold 200 and the air in the external space outside the manifold 200 and the plurality of cells 100. Specifically, the bonding material 300 is disposed in a gap between the manifold 200 and each cell 100 and joins the manifold 200 and each cell 100. Thus, the bonding material 300 partitions the internal space S1 (space exposed to the fuel gas) and the external space (space exposed to air). That is, the bonding material 300 functions as a sealing material.

<スタック構造体の動作>
上記のスタック構造体1は、例えば、次のように動作する。スタック構造体1では、高温(例えば、600〜800℃)の燃料ガス(水素ガス等)が、導入管230からマニホールド200の内部空間S1へと導入される。すると、この燃料ガスが、各セル100の燃料ガス流路11に導入される。そして、燃料ガスが燃料ガス流路11を通過すると、燃料ガス流路11の排出側端部の排出口から外部へと排出される。一方で、空気(酸素を含むガス等)が、隣接するセル100間の空間において、セル100のy軸方向(支持基板10のy軸方向(幅方向)に、通過する。
<Operation of stack structure>
The stack structure 1 operates as follows, for example. In the stack structure 1, high-temperature (for example, 600 to 800 ° C.) fuel gas (hydrogen gas or the like) is introduced from the introduction pipe 230 into the internal space S <b> 1 of the manifold 200. Then, this fuel gas is introduced into the fuel gas channel 11 of each cell 100. When the fuel gas passes through the fuel gas passage 11, the fuel gas is discharged from the discharge port at the discharge side end of the fuel gas passage 11 to the outside. On the other hand, air (such as a gas containing oxygen) passes in the y-axis direction of the cell 100 (y-axis direction (width direction) of the support substrate 10) in the space between the adjacent cells 100.

このように燃料ガス及び空気を移動させることによって、各発電素子部Aでは、酸素分圧差すなわち電位差が、固体電解質膜の表裏面間に生じる。この状態で、セル100が外部の負荷に電気的に接続されると、下記(1)、(2)式に示す電気化学反応が起こる。これにより、セル100内にて電流が流れ、発電状態となる。この発電状態において、セル100から電力が取り出される。   By moving the fuel gas and air in this manner, in each power generating element portion A, an oxygen partial pressure difference, that is, a potential difference is generated between the front and back surfaces of the solid electrolyte membrane. In this state, when the cell 100 is electrically connected to an external load, an electrochemical reaction represented by the following formulas (1) and (2) occurs. Thereby, an electric current flows in the cell 100, and it will be in a power generation state. In this power generation state, power is extracted from the cell 100.

(1/2)・O+2e→O (於:空気極) …(1)
+O →HO+2e (於:燃料極) …(2)
(1/2) · O 2 + 2e → O 2 (in the air electrode) (1)
H 2 + O 2 → H 2 O + 2e (in the fuel electrode) (2)

<まとめ>
上記実施形態は、下記のように表現可能である。
<Summary>
The above embodiment can be expressed as follows.

(1)マニホールド200は、セル100に燃料ガスを供給するためのものである。マニホールド200は、開口を有する本体部210と、開口を塞ぐ蓋部220とを、備える。蓋部220には、セル100が配置される。ここで、セル100の幅方向(y軸方向)において、開口側の本体部210の外寸W1は、セル100の外寸W2より小さい。   (1) The manifold 200 is for supplying fuel gas to the cell 100. The manifold 200 includes a main body portion 210 having an opening and a lid portion 220 that closes the opening. The cell 100 is disposed on the lid 220. Here, in the width direction (y-axis direction) of the cell 100, the outer dimension W1 of the main body 210 on the opening side is smaller than the outer dimension W2 of the cell 100.

マニホールド200では、セル100の幅方向において、開口側の本体部210の外寸W1が、セル100の外寸W2より小さいので、セル100を本体部210の外周部で安定的に支持することができる。すなわち、マニホールド200では、セル100を安定的に支持することができる。また、この構成を有するマニホールド200は、セル100をシンプルな構成で支持することができる。   In the manifold 200, since the outer dimension W1 of the opening-side main body 210 is smaller than the outer dimension W2 of the cell 100 in the width direction of the cell 100, the cell 100 can be stably supported by the outer peripheral portion of the main body 210. it can. That is, in the manifold 200, the cell 100 can be stably supported. Further, the manifold 200 having this configuration can support the cell 100 with a simple configuration.

(2)マニホールド200では、本体部210が、底部211と、1対の第1壁部222とを、有する。1対の第1壁部222は、底部211の外周部から延び、且つ幅方向において互いに対向している。ここで、幅方向において、開口側の1対の第1壁部222の外寸W1は、セル100の外寸W2より小さい。このように構成しても、上記(1)と同様の効果を得ることができる。   (2) In the manifold 200, the main body portion 210 includes a bottom portion 211 and a pair of first wall portions 222. The pair of first wall portions 222 extends from the outer peripheral portion of the bottom portion 211 and faces each other in the width direction. Here, in the width direction, the outer dimension W1 of the pair of first wall portions 222 on the opening side is smaller than the outer dimension W2 of the cell 100. Even if comprised in this way, the effect similar to said (1) can be acquired.

(3)マニホールド200では、1対の第1壁部222それぞれの外面を含む平面Hが、セル100に交わるように、1対の第1壁部222が形成される。この構成によって、セル100の荷重を1対の第1壁部222に効果的に伝達することができる。   (3) In the manifold 200, the pair of first wall portions 222 is formed so that the plane H including the outer surfaces of the pair of first wall portions 222 intersects the cell 100. With this configuration, the load of the cell 100 can be effectively transmitted to the pair of first wall portions 222.

(4)マニホールド200では、本体部210が、鍔部213をさらに有している。鍔部213は、開口側の1対の第1壁部222それぞれに設けられる。蓋部220は、鍔部213に配置される。幅方向(y軸方向)におけるセル100の両端部100aが、鍔部213に接触している。この場合、蓋部220によって、本体部210の開口を確実に塞ぐことができる。また、セル100を本体部210の外周部で安定的に支持することができる。   (4) In the manifold 200, the main body part 210 further includes a flange part 213. The collar portion 213 is provided on each of the pair of first wall portions 222 on the opening side. The lid part 220 is disposed on the collar part 213. Both end portions 100a of the cell 100 in the width direction (y-axis direction) are in contact with the flange portion 213. In this case, the lid 220 can reliably close the opening of the main body 210. Further, the cell 100 can be stably supported by the outer peripheral portion of the main body 210.

(5)マニホールド200では、本体部210が、鍔部213をさらに有している。鍔部213は、開口側の1対の第1壁部222それぞれに設けられる。鍔部213は、蓋部220を支持する支持部213aと、支持部213aと第1壁部222とを連結する第2湾曲部213bとを、有する。この場合、第2湾曲部213bが湾曲しているので、燃料ガスをセル100にスムーズに案内することができる。   (5) In the manifold 200, the main body part 210 further includes a flange part 213. The collar portion 213 is provided on each of the pair of first wall portions 222 on the opening side. The flange portion 213 includes a support portion 213 a that supports the lid portion 220, and a second curved portion 213 b that connects the support portion 213 a and the first wall portion 222. In this case, since the second curved portion 213b is curved, the fuel gas can be smoothly guided to the cell 100.

(6)マニホールド200では、第2湾曲部213bの第2曲率半径R2が、1.0mm以上且つ8.0mm以下の範囲である。これにより、第2湾曲部213bの近傍において、燃料ガスをセル100にスムーズ且つ効果的に案内することができる。   (6) In the manifold 200, the second curvature radius R2 of the second curved portion 213b is in the range of 1.0 mm or more and 8.0 mm or less. As a result, the fuel gas can be smoothly and effectively guided to the cell 100 in the vicinity of the second curved portion 213b.

(7)燃料電池のスタック構造体1は、上記の(1)から(6)のいずれかのマニホールド200と、マニホールド200からガスが供給されるセル100とを、備える。スタック構造体は、上記の(1)から(6)のいずれかのマニホールド200を、備えているので、上記と同様の効果を得ることができる。   (7) The fuel cell stack structure 1 includes the manifold 200 of any one of the above (1) to (6) and the cell 100 to which gas is supplied from the manifold 200. Since the stack structure includes the manifold 200 of any one of the above (1) to (6), the same effect as described above can be obtained.

<他の実施形態>
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。
<Other embodiments>
As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to these, A various change is possible unless it deviates from the meaning of this invention.

(A)前記実施形態では、壁部212(壁本体部212a)が、底部211から高さ方向(x軸方向)に向かって延びる場合の例を示したが、壁部212(壁本体部212a)が延びる方向は、前記実施形態に限定されない。   (A) In the above-described embodiment, an example in which the wall portion 212 (wall body portion 212a) extends from the bottom portion 211 in the height direction (x-axis direction) has been described, but the wall portion 212 (wall body portion 212a). ) Is not limited to the above embodiment.

例えば、図6に示すように、壁部212(壁本体部212a)が、底部211に対して傾斜するように、マニホールド200を構成してもよい。すなわち、第1壁部222及び第2壁部223は、上方に向かって外方に広がるように傾斜されていてもよい。特に限定されるものではないが、例えば、第1壁部222及び第2壁部223と、底部211とがなす角度αは、90.1〜135°程度とすることができる。このように第1壁部222及び第2壁部223が傾斜しているため、マニホールド200の内部空間を底部211と平行な面(yz平面)で切断した断面積は、上方にいくにつれて大きくなる。また、マニホールド20の内部空間を、底部211に垂直で幅方向(y軸方向)に延びる面(xy平面)で切断した断面は、台形状となっている。また、マニホールド20の内部空間を、底部211に垂直で奥行方向(z軸方向)に延びる面(xz平面)で切断した断面は、台形状となっている。   For example, as shown in FIG. 6, the manifold 200 may be configured such that the wall portion 212 (wall body portion 212 a) is inclined with respect to the bottom portion 211. That is, the first wall portion 222 and the second wall portion 223 may be inclined so as to spread outward. Although not particularly limited, for example, the angle α formed by the first wall portion 222 and the second wall portion 223 and the bottom portion 211 can be about 90.1 to 135 °. Since the first wall portion 222 and the second wall portion 223 are inclined as described above, a cross-sectional area obtained by cutting the internal space of the manifold 200 along a plane parallel to the bottom portion 211 (yz plane) increases as it goes upward. . A cross section obtained by cutting the internal space of the manifold 20 with a plane (xy plane) perpendicular to the bottom 211 and extending in the width direction (y-axis direction) has a trapezoidal shape. Moreover, the cross section which cut | disconnected the internal space of the manifold 20 with the surface (xz plane) perpendicular | vertical to the bottom part 211 and extending in a depth direction (z-axis direction) becomes trapezoid.

この場合においても、セル100の幅方向(y軸方向)において、開口側の本体部210の外寸W1は、セル100の外寸W2より小さい。この場合、例えば、1対の第1壁部222の開口端222aの間隔は、1対の第1壁部222の底部211側の間隔より大きい。また、1対の第2壁部223の開口端の間隔は、1対の第2壁部223の底部211側の間隔より大きい。このように構成すると、本体部210の内部の燃料ガスを、各セル100によりスムーズに案内することができる。   Also in this case, the outer dimension W1 of the opening-side main body 210 is smaller than the outer dimension W2 of the cell 100 in the width direction of the cell 100 (y-axis direction). In this case, for example, the distance between the opening ends 222 a of the pair of first wall portions 222 is larger than the distance on the bottom portion 211 side of the pair of first wall portions 222. Further, the distance between the opening ends of the pair of second wall portions 223 is larger than the distance on the bottom 211 side of the pair of second wall portions 223. If comprised in this way, the fuel gas inside the main-body part 210 can be smoothly guided by each cell 100. FIG.

マニホールド、及び燃料電池のスタック構造体に広く適用可能である。   The present invention can be widely applied to manifolds and fuel cell stack structures.

1 燃料電池のスタック構造体
200 マニホールド
100 セル
100a セルの両端部
210 本体部
220 蓋部
211 底部
212 壁部
212a 壁本体部
212b 第1湾曲部
213 鍔部
213a 支持部
213b 第2湾曲部
213c 第2連続面
222 第1壁部
223 第2壁部
H 第1壁部の外面を含む平面
R1 第1曲率半径
R2 第2曲率半径
W1 開口側の本体部の外寸
W2 セルの外寸
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Fuel cell stack structure 200 Manifold 100 Cell 100a Cell both ends 210 Main body part 220 Cover part 211 Bottom part 212 Wall part 212a Wall main body part 212b 1st bending part 213 ridge part 213a Support part 213b 2nd bending part 213c 2nd Continuous surface 222 First wall portion 223 Second wall portion H A plane including the outer surface of the first wall portion R1 First radius of curvature R2 Second radius of curvature W1 External size of the main body on the opening side W2 External size of the cell

Claims (11)

燃料電池セルに燃料ガスを供給するためのマニホールドであって、
開口を有する本体部と、
前記燃料電池セルが配置され、前記開口を塞ぐ蓋部と、
を備え、
前記燃料電池セルの幅方向において、開口側の前記本体部の外寸は、前記燃料電池セルの外寸より小さい、
マニホールド。
A manifold for supplying fuel gas to a fuel cell,
A main body having an opening;
The fuel cell is disposed, and a lid that closes the opening;
With
In the width direction of the fuel cell, the outer size of the main body on the opening side is smaller than the outer size of the fuel cell,
Manifold.
前記本体部は、底部と、前記底部の外周部から延び且つ前記幅方向において互いに対向する1対の第1壁部とを、有し、
前記幅方向において、開口側の1対の前記第1壁部の外寸は、前記燃料電池セルの外寸より小さい、
請求項1に記載のマニホールド。
The main body portion includes a bottom portion and a pair of first wall portions extending from an outer peripheral portion of the bottom portion and facing each other in the width direction,
In the width direction, the outer dimension of the pair of first walls on the opening side is smaller than the outer dimension of the fuel cell,
The manifold according to claim 1.
1対の前記第1壁部それぞれの外面を含む平面が、前記燃料電池セルに交わるように、1対の前記第1壁部は、形成されている、
請求項2に記載のマニホールド。
The pair of first wall portions is formed such that a plane including the outer surface of each of the pair of first wall portions intersects the fuel cell.
The manifold according to claim 2.
前記本体部は、開口側の1対の前記第1壁部それぞれに設けられる鍔部を、さらに有し、
前記蓋部は、前記鍔部に配置され、
前記幅方向における前記燃料電池セルの両端部は、前記鍔部に接触する、
請求項2又は3に記載のマニホールド。
The main body further includes a flange provided on each of the pair of first walls on the opening side,
The lid is disposed on the collar;
Both end portions of the fuel cell in the width direction are in contact with the flange portion,
The manifold according to claim 2 or 3.
前記本体部は、開口側の1対の前記第1壁部それぞれに設けられる鍔部を、さらに有し、
前記鍔部は、前記蓋部を支持する支持部と、前記支持部及び前記第1壁部を連結する第2湾曲部とを、有する、
請求項2から4のいずれか1項に記載のマニホールド。
The main body further includes a flange provided on each of the pair of first walls on the opening side,
The flange portion includes a support portion that supports the lid portion, and a second bending portion that connects the support portion and the first wall portion,
The manifold according to any one of claims 2 to 4.
前記第2湾曲部の曲率半径は、1.0mm以上且つ8.0mm以下の範囲である、
請求項5に記載のマニホールド。
The radius of curvature of the second curved portion is in the range of 1.0 mm or more and 8.0 mm or less.
The manifold according to claim 5.
前記本体部は、前記底部の外周部から延び且つ前記幅方向と直交する方向において互いに対向する1対の第2壁部をさらに有する、
請求項2から6のいずれかに記載のマニホールド。
The main body further includes a pair of second wall portions extending from the outer peripheral portion of the bottom portion and facing each other in a direction orthogonal to the width direction.
The manifold according to any one of claims 2 to 6.
前記各第1壁部と前記各第2壁部との境界部の内側面及び外側面の少なくとも一方は、R形状である、
請求項7に記載のマニホールド。
At least one of the inner side surface and the outer side surface of the boundary portion between each first wall portion and each second wall portion is R-shaped.
The manifold according to claim 7.
前記各第1壁部及び前記各第2壁部は、壁本体部と、前記壁本体部と前記底部とを連結する第1湾曲部と、を有し、
前記第1湾曲部の内側面及び外側面の少なくとも一方は、R形状である、
請求項7又は8に記載のマニホールド。
Each of the first wall portions and each of the second wall portions includes a wall main body portion, and a first bending portion that connects the wall main body portion and the bottom portion,
At least one of the inner side surface and the outer side surface of the first curved portion is R-shaped,
The manifold according to claim 7 or 8.
前記各第1壁部及び前記各第2壁部は、上方に向かって外方に広がるように傾斜する、
請求項7から9のいずれかに記載のマニホールド。

Each of the first wall portions and the second wall portions are inclined so as to spread outwardly upward.
The manifold according to any one of claims 7 to 9.

請求項1から10のいずれか1項に記載のマニホールドと、
前記マニホールドから燃料ガスが供給される燃料電池セルと、
を備える燃料電池のスタック構造体。
A manifold according to any one of claims 1 to 10,
A fuel battery cell to which fuel gas is supplied from the manifold;
A stack structure of a fuel cell comprising:
JP2016223239A 2015-12-24 2016-11-16 Manifold and fuel cell stack structure Expired - Fee Related JP6114457B1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015252095 2015-12-24
JP2015252095 2015-12-24

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP6114457B1 JP6114457B1 (en) 2017-04-12
JP2017120767A true JP2017120767A (en) 2017-07-06

Family

ID=58666774

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016223239A Expired - Fee Related JP6114457B1 (en) 2015-12-24 2016-11-16 Manifold and fuel cell stack structure

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6114457B1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005063932A (en) * 2003-01-29 2005-03-10 Kyocera Corp Fuel cell
JP2005216620A (en) * 2004-01-28 2005-08-11 Kyocera Corp Fuel cell
JP2013157191A (en) * 2012-01-30 2013-08-15 Kyocera Corp Cell stack device and fuel cell device
JP2014049248A (en) * 2012-08-30 2014-03-17 Kyocera Corp Cell stack device, fuel cell module and fuel cell device
JP2016081837A (en) * 2014-10-21 2016-05-16 日本碍子株式会社 Fuel manifold

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005063932A (en) * 2003-01-29 2005-03-10 Kyocera Corp Fuel cell
JP2005216620A (en) * 2004-01-28 2005-08-11 Kyocera Corp Fuel cell
JP2013157191A (en) * 2012-01-30 2013-08-15 Kyocera Corp Cell stack device and fuel cell device
JP2014049248A (en) * 2012-08-30 2014-03-17 Kyocera Corp Cell stack device, fuel cell module and fuel cell device
JP2016081837A (en) * 2014-10-21 2016-05-16 日本碍子株式会社 Fuel manifold

Also Published As

Publication number Publication date
JP6114457B1 (en) 2017-04-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5877235B1 (en) Fuel manifold
JP5985771B1 (en) Fuel cell stack structure
JP5883191B1 (en) Fuel manifold
JP5985769B2 (en) Fuel cell stack structure
JP6144813B2 (en) Manifold and fuel cell stack
JP6134048B1 (en) Manifold and fuel cell stack structure
JP6472559B2 (en) End current collecting member and cell stack device
JP6114372B1 (en) Fuel cell stack structure
JP6077171B1 (en) Manifold and fuel cell stack structure
JP6114457B1 (en) Manifold and fuel cell stack structure
JP6122202B1 (en) Manifold and fuel cell stack structure
JP2017117659A (en) Manifold, and fuel cell stack
JP6077095B1 (en) Manifold and fuel cell stack
JP6114458B1 (en) Manifold and fuel cell stack structure
JP5985770B2 (en) Fuel cell stack structure
JP6421226B2 (en) Manifold
JP6279139B1 (en) Manifold and fuel cell stack
JP5925399B1 (en) Fuel cell stack structure
JP6378742B2 (en) Fuel cell stack
JP5877269B1 (en) Fuel cell stack structure
JP6484376B1 (en) Electrochemical equipment
JP6446583B1 (en) Manifold and cell stack device
JP6698200B2 (en) Fuel cell device
JP6359075B2 (en) Manifold
JP5883537B1 (en) Fuel cell stack structure

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20170208

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20170221

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20170316

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6114457

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees