JP2743498B2 - 燃料電池用セパレータ - Google Patents

燃料電池用セパレータ

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JP2743498B2
JP2743498B2 JP1182714A JP18271489A JP2743498B2 JP 2743498 B2 JP2743498 B2 JP 2743498B2 JP 1182714 A JP1182714 A JP 1182714A JP 18271489 A JP18271489 A JP 18271489A JP 2743498 B2 JP2743498 B2 JP 2743498B2
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正明 遠井
三生 大坪
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  • Fuel Cell (AREA)
  • Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は燃料の有する化学エネルギーを直接電気エネ
ルギーに変換させるエネルギー部門で用いる燃料電池の
セルを仕切るために用いる燃料電池用セパレータに関す
るものである。
[従来の技術] 現在までに提案されている燃料電池のうち、溶融炭酸
塩型燃料電池は、第4図に一例を示す如く、電解質とし
て溶融炭酸塩を多孔質物質にしみ込ませたタイル(電解
質板)1をカソード(酸素極)2とアノード(燃料極)
3の両電極で両面から挟み、カソード2側に酸化ガスOG
を供給すると共にアノード3側に燃料ガスFGを供給する
ことによりカソード2とアノード3での化学反応によっ
て発電が行われるようにしたものを1セルIとし、各セ
ルIをセパレータ4を介して多層に積層させてスタック
とするようにしてある。
上記燃料電池のセルIを積層するときの仕切りとなる
上記セパレータ4は、内部マニホールド型の燃料電池に
あっては周辺部を除く中央部分にガス通路となる凹凸を
表裏両面に形成し、周辺部には酸化ガスの給排用のマニ
ホールド5,6と燃料ガスの給排用のマニホールド7,8が設
けてあって、ウェットシール部としてあり、上記セパレ
ータ4の表裏両面を異なるガスが流れるように各ガスの
給排用のマニホールドと中央部分のガス通路とを連通さ
せた構成としてある。9は中央部分を切り抜いてセパレ
ータ4の周辺部に配したマスクプレートである。
又、上記セパレータ4としては、中央部分のガス通路
形成用の凹凸をエッチング、機械掘加工、プレス等によ
り成形させる形式のもの、あるいは、センタープレート
の両面側にコルゲート板を配してコルゲート板によりガ
ス通路を形成させるようにしたコルゲート型式のものが
ある。
上記コルゲート型式のセパレータであって内部マニホ
ールド型のものは、その一例を第5図及び第6図に示す
如く、周辺部に酸化ガス用と燃料ガス用のマニホールド
11と12を設けたセンタープレート10と、該センタープレ
ート10の両面側に配してガス通路を形成させるようにす
るコルゲート板14,15と、電極反応部となる中央部分を
切り抜いて上記センタープレート10の周辺部に対応する
周辺部のみとすると共に上記センタープレート10の周辺
部に設けたマニホールド11,12の部分を切り抜いた形状
として上記センタープレート10の周辺部で上記一対のコ
ルゲート板14,15を挟むようにその上下に配し且つ外周
縁部を折り曲げ加工して上記センタープレート10の周辺
部に重ねて該センタープレート10に全周にわたり接合さ
せたマスクプレート13a,13bと、上記センタープレート1
0の周辺部において上記一対のコルゲート板14,15を挟む
ようにその上下に配して上記一対のマスクプレート13a,
13bの内側と上記一対のコルゲート板14,15との間に重合
させたサポートプレート16a,16bとからなり、更に、上
記酸化ガス用マニホールド11の部分では、マスクプレー
ト13aを該マニホールド11の周縁部位で折り曲げてセン
タープレート10に接合させて、酸化ガスOGが第5図にお
いて矢印で示す如くコルゲート板15を通して電極反応部
へ流されるようにすると共に、上記燃料ガス用のマニホ
ールド12の部分では、マスクプレート13bを該マニホー
ルド12の周縁部位で折り曲げてセンタープレート10に接
合させて、燃料ガスFGが第6図に矢印の如くコルゲート
板14を通して電極反応部へ流されるようにしてある。
[発明が解決しようとする課題] ところが、上述した従来のコルゲート型式のセパレー
タの場合は、センタープレート10の両面に2枚のマスク
プレート13a,13bを重ね合わせた構成のものとし、マス
クプレート13aと13bはともにマニホールド11と12の周縁
部分でプレスにより内側へ折り曲げ加工してセンタープ
レート10に接合させるようにしているので、2枚のマス
クプレート13a,13bにプレス加工が必要であって、加工
枚数が多く、プレス加工に時間と費用が多くかかると共
にマスクプレート13a,13bは、中央部分を除く周辺部を
一体にした構造であるため、上記マニホールド部のプレ
ス加工時に、プレスで全体を一体に成形する必要がある
が、燃料電池の大容量化に伴いマスクプレート13a,13b
が大型になって来ると、プレス加工が大変になると同時
にコストアップになって来る問題があり、更に、上記マ
スクプレート13a,13bをプレス加工で内側へ折り曲げた
ところをセンタープレート10に沿わせ溶接にて接合させ
るものであるため、マニホールドの小さいところでは狭
い上に内部に接合部があることから、シーム溶接により
接合させる場合は電極がマニホールド部に当って良好な
溶接ができないおそれがあり、又、レーザ溶接により接
合させる場合は焦点を合わせる必要があるが、狭いとこ
ろでの溶接作業となるので作業性に問題がある。
そこで、本発明は、マニホールド部でのセンタープレ
ートとマスクプレートとの溶接の作業性を向上させると
共にプレス加工する板の枚数が減らせるような燃料電池
用セパレータを提供しようとするものである。
[課題を解決するための手段] 本発明は、上記課題を解決するために、周辺部に酸化
ガス用と燃料ガス用の各マニホールドを設けたセンター
プレートと、該センタープレートの両面側に配してガス
通路を形成させる一対のコルゲート板と、上記センター
プレートの上記周辺部で上記一対のコルゲート板を挟む
ようにその上下に配し且つ外周縁部を折り曲げ加工して
該外周縁部を上記センタープレートの周縁部に重ねて該
センタープレートに全周にわたり接合させたシールプレ
ートと、電極反応部に対応する中央部分を切り抜いて上
記センタープレートの周辺部に対応する周辺部のみとす
ると共に上記センタープレートの周辺部に設けた上記マ
ニホールドの部分も切り抜いた形状として上記一対のシ
ールプレートを挟むようにその上下に配したマスクプレ
ートとからなり、更に、上記センタープレートの周辺部
に設けたマニホールドの周縁部位で該センタープレート
をプレスにて折り曲げ加工して、酸化ガス用マニホール
ドではアノード側のマスクプレートに、又、燃料ガス用
マニホールドではカソード側のマスクプレートにそれぞ
れ接合させた構成とする。
[作用] センタープレートの周辺部に設けたマニホールドの周
縁部位で該センタープレートを外側へ折り曲げてマスク
プレートに接合させるようにすると、マニホールドが小
さくても溶接部がマニホールドの外側に位置するので、
溶接の作業性が向上し、又、センタープレートをマニホ
ールドの周縁部位で折り曲げ加工することにより2枚の
マスクプレートは折り曲げ加工する必要がなくなって、
プレス加工は1枚で済むことになる。
[実 施 例] 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。
第1図乃至第3図は本発明の燃料電池用セパレータの
実施例を示すもので、周辺部に酸化ガス用のマニホール
ド11と燃料ガス用のマニホールド12を有し且つ両面側に
コルゲート板20,21を配してガス通路22を形成したセン
タープレート17と、該センタープレート17の上記周辺部
において上記一対のコルゲート板20,21を挟むようにそ
の上下に配して外周縁部をプレスにより折り曲げ加工し
て該外周縁部を上記センタープレート17の周縁部に重ね
て該センタープレート17に全周にわたり接合させたシー
ルプレート18a,18bと、電極反応部となる中央部分を切
り抜いて上記センタープレート17の周辺部に対応する周
辺部のみとすると共に上記センタープレート17の周辺部
に設けた上記マニホールド11,12の部分を切り抜いた形
状として上記一対のシールプレート18a,18bを挟むよう
にその上下に重合させたマスクプレート19a,19bとから
なり、更に、酸化ガス用のマニホールド11では、該マニ
ホールド11の周縁部位でセンタープレート17をプレス加
工で折り曲げてマスクプレート19bに重合させ、該重合
部を溶接にて接合させて、酸化ガスOGがコルゲート板20
の方へのみ流され、又、燃料ガス用のマニホールド12で
は、該マニホールド12の周縁部位でセンタープレート17
をプレス加工で折り曲げてマスクプレート19aに重合さ
せ、該重合部を溶接にて接合させて、燃料ガスFGがコル
ゲート板21の方へのみ流されるようにする。
マニホールド11,12部ではセンタープレート17とマス
クプレート19a又は19bとを接合して、ガスがコルゲート
板20又は21側へのみ流れるようにするが、上記第1図乃
至第3図に示す燃料電池用セパレータでは、酸化ガス用
マニホールド11の部分でセンタープレート17をアノード
側に折り曲げてマスクプレート19bに接合させるように
し、又、燃料ガス用マニホールド12の部分でセンタープ
レート17をカソード側に折り曲げてマスクプレート19a
に接合させるようにしているので、センタープレート17
とマスクプレート19a,19bとの溶接作業をマニホールド1
1,12の外部で行わせることができることになり、そのた
め、溶接の作業性が向上し、又、低コストのシーム溶接
が可能となる。又、センタープレート17を該センタープ
レート17の周辺部に設けた酸化ガス用マニホールド11と
燃料ガス用マニホールド12の周縁部位でプレス加工して
折り曲げるようにする本方式によると、従来のマスクプ
レートを折り曲げ加工するものに比して加工枚数は1枚
ですむため、加工作業が容易である。更に、電池が大型
化して来ることに伴いセンタープレートやマスクプレー
トは大型化して来るが、マスクプレートの場合は一体構
造であるため、従来例のようにマスクプレートに折り曲
げ加工を施こす場合はプレスで全体を一体に成形する必
要があり、マスクプレートが大型化して来るとプレス加
工が大変になって来る問題があるが、この点、本発明の
ようにセンタープレート17をマニホールド部で折り曲げ
加工すると、センタープレート17自体は中央部分と周辺
部分とを別体とすることができて、周辺部分のマニホー
ルド部のみプレス加工するという部分プレスが可能であ
るため、電池が大型化してセンタープレートが大型にな
って来てもプレス加工作業が容易に実施できることにな
る。
なお、シールプレート18aとマスクプレート19a及びシ
ールプレート18bとマスクプレート19bは一体にしてもよ
いこと、その他本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々
変更を加え得ることは勿論である。
[発明の効果] 以上述べた如く、本発明の燃料電池用セパレータによ
れば、周辺部に酸化ガス用と燃料ガス用の各マニホール
ドを設けたセンタープレートと、該センタープレートの
両面側に配してガス通路を形成させる一対のコルゲート
板と、上記センタープレートの上記周辺部で上記一対の
コルゲート板を挟むようにその上下に配し且つ外周縁部
を折り曲げ加工して該外周縁部を上記センタープレート
の周縁部に重ねて該センタープレートに全周にわたり接
合させたシールプレートと、電極反応部に対応する中央
部分を切り抜いて上記センタープレートの周辺部に対応
する周辺部のみとすると共に上記センタープレートの周
辺部に設けた上記マニホールドの部分も切り抜いた形状
として上記一対のシールプレートを挟むようにその上下
に配したマスクプレートとからなり、更に、上記センタ
ープレートの周辺部に設けたマニホールドの周縁部位で
該センタープレートをプレスにて折り曲げ加工して、酸
化ガス用マニホールドではアノード側のマスクプレート
に、又、燃料ガス用マニホールドではカソード側のマス
クプレートにそれぞれ接合させた構成としてあるので、
次のような優れた効果が奏し得られる。
(i) センタープレートに折り曲げ加工を施こすと、
2枚のマスクプレートに折り曲げ加工を施こす場合に比
して加工枚数が少なくてすみ、プレス加工に要する時間
の短縮と加工費の削減が図れる。
(ii) センタープレートを該センタープレートの周辺
部に設けたマニホールドの周縁部位で折り曲げ加工して
外側のマスクプレートに重合させて溶接接合させるの
で、従来のマニホールドの内部での接合作業に比して、
マニホールドが小さくても電極がマニホールド部に当る
ことがなく良好なシーム溶接ができると共に、レーザ溶
接の場合でも焦点を合わせることが容易にでき溶接の作
業性を向上でき、且つ低コストで溶接できることにな
る。
(iii) センタープレートは、一体成形する必要がな
く、中央部分と周辺部分とを別体とすることができ、周
辺部分に設けたマニホールドの周縁部位のみをプレスで
折り曲げ加工することができる。したがって、電池の大
型化に伴いセンタープレートが大型になっても、センタ
ープレートは部分プレスが可能で、プレス加工が容易に
且つ安価にできる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の燃料電池用セパレータの平面図、第2
図は第1図のA矢視拡大図、第3図は第1図のB矢視拡
大図、第4図は燃料電池の一例を示す断面図、第5図及
び第6図はいずれも従来のセパレータの一例を示すもの
で酸化ガス用マニホールド部と燃料ガス用マニホールド
部での拡大断面図である。 1……タイル、2……カソード、3……アノード、11…
…酸化ガス用のマニホールド、12……燃料ガス用のマニ
ホールド、17……センタープレート、18a,18b……シー
ルプレート、19a,19b……マスクプレート、20,21……コ
ルゲート板、22……ガス通路。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】周辺部に酸化ガス用と燃料ガス用の各マニ
    ホールドを設けたセンタープレートと、該センタープレ
    ートの両面側に配してガス通路を形成させる一対のコル
    ゲート板と、上記センタープレートの上記周辺部で上記
    一対のコルゲート板を挟むようにその上下に配し且つ外
    周縁部を折り曲げ加工して該外周縁部を上記センタープ
    レートの周縁部に重ねて該センタープレートに全周にわ
    たり接合させたシールプレートと、電極反応部に対応す
    る中央部分を切り抜いて上記センタープレートの周辺部
    に対応する周辺部のみとすると共に上記センタープレー
    トの周辺部に設けた上記マニホールドの部分も切り抜い
    た形状として上記一対のシールプレートを挟むようにそ
    の上下に配したマスクプレートとからなり、更に、上記
    センタープレートの周辺部に設けたマニホールドの周縁
    部位で該センタープレートをプレスにて折り曲げ加工し
    て、酸化ガス用マニホールドではアノード側のマスクプ
    レートに、又、燃料ガス用マニホールドではカソード側
    のマスクプレートにそれぞれ接合させてなることを特徴
    とする燃料電池用セパレータ。
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