JP3219578B2 - 燃料電池の配管構造 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は溶融炭酸塩型燃料電池、
固体電解質型燃料電池、リン酸型燃料電池等燃料電池の
配管構造に関し、詳しくは密閉容器からのガス給排配管
の取り出し構造の改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の燃料電池は、反応ガスを電池本体
に供給・排出するため、通常、電池本体の対向する２側
面のマニホールドからアノードガスの給排配管が取り出
され、他の２側面のマニホールドからカソードガスの給
排配管が取り出された構造である。ここで、反応ガス
は、電池冷却のためリサイクルされたり、排熱回収用の
熱交換器が取り付けられるため、常圧型の燃料電池にお
いても、数百ｍｍＨ₂Ｏ程度の圧力がかかる。したがっ
て、反応ガスのリークを最小限に抑えるため、通常、燃
料電池スタックは電池カバー等の密閉容器に収納され、
スタック周囲圧力と、反応ガス圧力とが略等しくなるよ
うに運転されている。

【０００３】図４は従来の燃料電池の配管構造を示す平
面図であり、図５は図４に示した配管構造の断面図であ
る。従来より、燃料電池のガス給排配管は、図４及び図
５に示すように、アノードガス給排配管４１・４２及び
カソードガス給排配管４３・４４とも、各マニホールド
面４５〜４８に対して垂直に取り出されており、密閉容
器４９の底面４９ａより外部に取り出す構造となってい
る。ところが、アノードガス給排配管４１・４２及びカ
ソードガス給排配管４３・４４が、電池本体５０に対し
て放射状に四方に垂直に取り出されており、これらのガ
ス給排配管４１〜４４を密閉容器４９で覆う構造となっ
ているため、密閉容器４９内に配管の曲がり部分４３ａ
・４４ａが必要となり、該密閉容器４９の底面４９ａが
広くなる。そのため、燃料電池の設置面積が大きくな
り、その分重量も増えるので、燃料電池の輸送に際して
不便等の問題があった。

【０００４】この問題を解決するため、ガス給排配管を
密閉容器の底面から取り出すのではなく、密閉容器の側
面から取り出す配管構造が提案されている。この場合、
ガス給排配管は、密閉容器の側面に溶接されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の
ように、ガス給排配管を密閉容器の側壁に直接溶接する
と、電池メンテナンスの際に、不都合が生じる。即ち、
電池メンテナンスの際に密閉容器を取り外そうとする
と、該密閉容器から前記ガス給排配管を切断する必要が
あり、実用的ではなかった。

【０００６】本発明は、かかる現状に鑑みてなされたも
のであり、燃料電池システムのコンパクト化が可能であ
り、また、電池メンテナンスを容易に行うことができる
燃料電池の配管構造を提供することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、電池本体を収納した密閉容器の側壁に、
前記電池本体に反応ガスを給排するガス給排配管を貫挿
した燃料電池の配管構造において、前記電池本体から伸
張するガス給排配管の管周には、第１の支持部材を介し
て第１のフランジが設けられ、前記密閉容器の側壁に
は、第２の支持部材を介して第２のフランジが設けら
れ、前記第１および第２のフランジの対向面がシール部
材を介して対向配置されるとともに、前記第１および第
２のフランジの外周がこれと嵌合するＶバンドカップリ
ングにより巻着されることにより、前記密閉容器の気密
を保持することを特徴としている

【０００８】

【作用】上記本発明の構成によれば、密閉容器の側壁に
ガス給排配管が貫挿しているので、従来のような密閉容
器内での配管の曲がり部分が不要になり、その分密閉容
器の底面を小さくすることができる。したがって、燃料
電池システムのコンパクト化が可能になる。また、Ｖバ
ンドカップリングによってガス給排配管に取り付けた第
１のフランジの対向面と、密閉容器に取り付けた第２の
フランジの対向面とがシール部材を介して圧接されるの
で、シール部材が密着して密閉容器の気密性が保持され
る。このＶバンドカップリングの締め付け程度は容易に
調整可能であるので、電池メンテナンスの際にはその締
め付け程度を緩めることにより、フランジ同士の圧接を
解除することができる。その結果、密閉容器からガス給
排配管を容易に取り外すことができるので、電池メンテ
ナンス性が向上する。

【０００９】

【実施例】図１は本発明の一実施例に係る燃料電池の配
管構造を示す断面図であり、図２は図１に示した配管構
造の要部拡大断面図である。電池本体１は、上・中・下
に３分割された電池カバー２（２ａ・２ｂ・２ｃ）によ
って密閉収納されており、前記電池本体１に反応ガスを
給排するカソードガス給排配管３・４の一端は、電池本
体１の対向する２側面のマニホールド５・６に対して垂
直に接続され、該カソードガス給排配管３・４の他端側
は、電池カバー２の側壁を貫挿して真っ直ぐに取り出さ
れている。ここで、アノードガス給排配管は図示されて
いないが、前記カソードガス給排配管３・４と同様の構
成である。尚、ガス給排配管３・４には、電池昇温時等
に熱膨張を吸収するためのベロー７が取り付けられてい
る。

【００１０】前記カソードガス給排配管３・４の電池カ
バー２ｂ近傍部位には、図２に示すように、先端が略逆
Ｖ字形状のフランジ９が支持部材１６を介して溶接等に
よって取り付けられている。一方、前記電池カバー２ｂ
には、前記フランジ９と対向する略同一形状のフランジ
８が支持部材１７を介して溶接等によって取り付けられ
ている。また、フランジ８・９の互いに圧接する部分に
は、Ｏリングやガスケット等のシール材１４が介在され
ている。そして、これらフランジ８・９の外周には、逆
Ｖ字型のＶバンドカップリング１０が巻着されている。

【００１１】図３はＶバンドカップリングの断面模式図
である。このＶバンドカップリング１０は、例えば、ス
テンレスから成り、その端部にはＶバンド１５を締め付
けたり、緩めたりするためのクイックラッチ１１、ナッ
ト１２、Ｔボルト１３が取り付けられている。次に、カ
ソードガス給排配管３・４と、電池カバー２ｂとの接続
及び取り外しについて説明する。

【００１２】先ず、接続時には、ナット１２を一定のト
ルクで締め付ける。すると、Ｖバンド１５の斜面部に、
図２の矢印に示すようなテンションが働く。それによ
り、図３の矢印に示すような、フランジ８・９の中心に
向かって締め付ける力が生じ、フランジ８・９が互いに
圧接される。この場合、上述したように、フランジ８・
９の互いに圧接する部分には、シール材１４が介在され
ているため、電池カバー２内は密閉に保たれる。

【００１３】一方、電池メンテナンス等の取り外し時に
は、前記ナット１２を緩めると、クイックラッチ１１が
外れる。すると、Ｖバンド１５が開き、フランジ８・９
の圧接が解除される。上記実施例によれば、カソードガ
ス給排配管３・４と、電池カバー２ｂとの接続及び取り
外しを容易に行うことが可能であるので、メンテナンス
性が向上する。 〔その他の事項〕 ガス給排配管３・４に取り付けたフランジ９及び電
池カバー２に取り付けたフランジ８は、何れも上記実施
例に示した形状等に限定されるものではない。 また、Ｖバンドカップリング１０の型式としては、
クイックラッチ１１方式に限定されるものではなく、Ｔ
ボルト方式を採用することも勿論可能である。

【００１４】

【発明の効果】以上の本発明によれば、密閉容器の側壁
にガス給排配管が貫挿しているので、従来のような密閉
容器内での配管の曲がり部分が不要になり、その分密閉
容器の底面を小さくすることができる。したがって、燃
料電池システムのコンパクト化が可能になる。また、Ｖ
バンドカップリングによってガス給排配管に取り付けた
第１のフランジの対向面と、密閉容器に取り付けた第２
のフランジの対向面とがシール部材を介して圧接される
ので、シール部材が密着して密閉容器の気密性が保持さ
れる。このＶバンドカップリングの締め付け程度は容易
に調整可能であるので、電池メンテナンスの際にはその
締め付け程度を緩めることにより、フランジ同士の圧接
を解除することができる。その結果、密閉容器からガス
給排配管を容易に取り外すことができるので、電池メン
テナンス性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る燃料電池の配管構造を
示す断面図である。

【図２】図１に示した配管構造の要部拡大断面図であ
る。

【図３】Ｖバンドカップリングの断面模式図である。

【図４】従来の燃料電池の配管構造を示す平面図であ
る。

【図５】図４に示した配管構造の断面図である。

【符号の説明】

１ 電池本体 ２ 密閉容器 ３・４ ガス給排配管 ８・９ フランジ １１・１２・１３ 締め付け部材 １５ Ｖ型ベルト

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−54905（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−17270（ＪＰ，Ａ) 実開 平４−80842（ＪＰ，Ｕ) 実開 平４−109284（ＪＰ，Ｕ) 実開 平４−26023（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01M 8/24

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電池本体を収納した密閉容器の側壁に、
   前記電池本体に反応ガスを給排するガス給排配管を貫挿
   した燃料電池の配管構造において、前記電池本体から伸張するガス給排配管の管周には、第
   １の支持部材を介して第１のフランジが設けられ、前記
   密閉容器の側壁には、第２の支持部材を介して第２のフ
   ランジが設けられ、前記第１および第２のフランジの対
   向面がシール部材を介して対向配置されるとともに、前
   記第１および第２のフランジの外周がこれと嵌合するＶ
   バンドカップリングにより巻着されることにより、前記
   密閉容器の気密を保持する ことを特徴とする燃料電池の
   配管構造。