JP3351592B2 - 燃料電池 - Google Patents
燃料電池Info
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- JP3351592B2 JP3351592B2 JP29874193A JP29874193A JP3351592B2 JP 3351592 B2 JP3351592 B2 JP 3351592B2 JP 29874193 A JP29874193 A JP 29874193A JP 29874193 A JP29874193 A JP 29874193A JP 3351592 B2 JP3351592 B2 JP 3351592B2
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- fluororesin
- fuel cell
- gas manifold
- laminate
- fibrous
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- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Gasket Seals (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、燃料電池に係り、特に
燃料電池積層体（以下、単に積層体と称する）とガスマ
ニホールドとの間のシール部分の耐久性と信頼性の向上
を図れるようにした燃料電池に関するものである。
燃料電池積層体（以下、単に積層体と称する）とガスマ
ニホールドとの間のシール部分の耐久性と信頼性の向上
を図れるようにした燃料電池に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来から、燃料の有している化学エネル
ギーを、電気化学プロセスで酸化させることにより酸化
反応に伴なって放出されるエネルギーを、直接電気エネ
ルギーに変換する装置として、燃料電池が知られてい
る。
ギーを、電気化学プロセスで酸化させることにより酸化
反応に伴なって放出されるエネルギーを、直接電気エネ
ルギーに変換する装置として、燃料電池が知られてい
る。
【０００３】この燃料電池は、通常、マトリックスに電
解質を含浸した電解質層を挟んで一対の多孔質電極であ
るアノード電極およびカソード電極を配置して１個の電
池（以下、単位セルと称する）を形成し、一方の電極で
あるアノード電極の背面側に水素等の燃料ガス（反応ガ
ス）を供給すると共に、他方の電極であるカソード電極
の背面側に酸素等の酸化剤ガス（反応ガス）を供給する
ことにより起こる電気化学的反応を利用して、上記一対
の電極間から電気エネルギーを取り出すようにしたもの
であり、上記燃料ガスと酸化剤ガスが供給されている限
り、高い効率で電気エネルギーを取り出すことができる
ものである。
解質を含浸した電解質層を挟んで一対の多孔質電極であ
るアノード電極およびカソード電極を配置して１個の電
池（以下、単位セルと称する）を形成し、一方の電極で
あるアノード電極の背面側に水素等の燃料ガス（反応ガ
ス）を供給すると共に、他方の電極であるカソード電極
の背面側に酸素等の酸化剤ガス（反応ガス）を供給する
ことにより起こる電気化学的反応を利用して、上記一対
の電極間から電気エネルギーを取り出すようにしたもの
であり、上記燃料ガスと酸化剤ガスが供給されている限
り、高い効率で電気エネルギーを取り出すことができる
ものである。
【０００４】そして、単位セルの出力電圧は小さい
（０．８ボルト程度）ため、実用機では複数個の単位セ
ルをセパレータ板を介して直列に積層して積層体を構成
している。
（０．８ボルト程度）ため、実用機では複数個の単位セ
ルをセパレータ板を介して直列に積層して積層体を構成
している。
【０００５】この種の燃料電池を備えて成る燃料電池発
電システムは、比較的小さな規模でも、発電の熱効率が
４０〜５０％にも達し、新鋭火力発電を遥かに凌ぐと期
待されている。
電システムは、比較的小さな規模でも、発電の熱効率が
４０〜５０％にも達し、新鋭火力発電を遥かに凌ぐと期
待されている。
【０００６】また、近年大きな社会問題になってきてい
る公害要因であるＳＯｘ、ＮＯｘの排出が極めて少な
い、発電システム内に燃焼サイクルを含まないので大量
の冷却水を必要としない、振動が小さい等により騒音・
排ガス等の環境問題が少ない等の利点を有している。
る公害要因であるＳＯｘ、ＮＯｘの排出が極めて少な
い、発電システム内に燃焼サイクルを含まないので大量
の冷却水を必要としない、振動が小さい等により騒音・
排ガス等の環境問題が少ない等の利点を有している。
【０００７】さらに、負荷変動に対して応答性が良い、
原理的に高い変換効率が期待できると共に、発電と同時
に熱も利用するコジェネシステムに向いている、等の特
徴がある。
原理的に高い変換効率が期待できると共に、発電と同時
に熱も利用するコジェネシステムに向いている、等の特
徴がある。
【０００８】以上のようなことから、その研究開発に期
待と関心が寄せられ、燃料電池発電システムの実用化は
眼前に迫っている。そして、この種のシステムとして
は、例えば“特開昭６０−９３７６５号公報”に示され
たものが知られている。
待と関心が寄せられ、燃料電池発電システムの実用化は
眼前に迫っている。そして、この種のシステムとして
は、例えば“特開昭６０−９３７６５号公報”に示され
たものが知られている。
【０００９】図４は、燃料電池本体の基本的な構成例を
示す斜視図である。すなわち、図４に示すように、燃料
電池本体は、炭素を主成分とする発電のための多数の単
位セルと、単位セルで発生する熱を排出するための冷却
板とからなる積層体１、この積層体１を締め付ける締付
板９、積層体１と締付板９との間に挿入するスペーサ１
０、反応ガス供給・排出用のガスマニホールド１１、ガ
スマニホールド１１と積層体１との間をシールするシー
ル材１２、図示しない冷却水供給・排出用の水マニホー
ルド、図示しない電気出力取出し用のブスバー等によっ
て構成されており、積層体１の単位セルには水素等の燃
料ガスと空気（酸素）等の酸化剤ガスが、また冷却板に
は水等の冷媒が、それぞれ外部から供給、排出される。
示す斜視図である。すなわち、図４に示すように、燃料
電池本体は、炭素を主成分とする発電のための多数の単
位セルと、単位セルで発生する熱を排出するための冷却
板とからなる積層体１、この積層体１を締め付ける締付
板９、積層体１と締付板９との間に挿入するスペーサ１
０、反応ガス供給・排出用のガスマニホールド１１、ガ
スマニホールド１１と積層体１との間をシールするシー
ル材１２、図示しない冷却水供給・排出用の水マニホー
ルド、図示しない電気出力取出し用のブスバー等によっ
て構成されており、積層体１の単位セルには水素等の燃
料ガスと空気（酸素）等の酸化剤ガスが、また冷却板に
は水等の冷媒が、それぞれ外部から供給、排出される。
【００１０】また、単位セルは、マトリックスに電解質
を含浸した電解質層を挟んで一対のカソード電極とアノ
ード電極を配置してなっている。ところで、一般に、積
層体１は、複数の単位セルと、各単位セル間に挿入され
るセパレータ板と、冷却板とを複数個積層して構成さ
れ、その積層面は凹凸が大きい。
を含浸した電解質層を挟んで一対のカソード電極とアノ
ード電極を配置してなっている。ところで、一般に、積
層体１は、複数の単位セルと、各単位セル間に挿入され
るセパレータ板と、冷却板とを複数個積層して構成さ
れ、その積層面は凹凸が大きい。
【００１１】また、積層体１は、比較的脆い材料で構成
されていることから、ガスマニホールド１１と積層体１
との間をシールするシール材１２には、次のような特性
が要求される。
されていることから、ガスマニホールド１１と積層体１
との間をシールするシール材１２には、次のような特性
が要求される。
【００１２】（ａ）積層面の凹凸を埋め、かつ単位セル
等を壊すことのないような小さな締め付け力で、十分な
ガスシールを行なえるシール性。 （ｂ）ガスマニホールド１１と積層体１との熱膨張差を
吸収することができる柔軟性。 （ｃ）耐熱性。 （ｄ）耐リン酸性。 （ｅ）電気絶縁性。 （ｆ）耐久性、信頼性。 （ｇ）経済性。
等を壊すことのないような小さな締め付け力で、十分な
ガスシールを行なえるシール性。 （ｂ）ガスマニホールド１１と積層体１との熱膨張差を
吸収することができる柔軟性。 （ｃ）耐熱性。 （ｄ）耐リン酸性。 （ｅ）電気絶縁性。 （ｆ）耐久性、信頼性。 （ｇ）経済性。
【００１３】しかしながら、このような条件全てを満足
する材料は、現在のところ開発されていない。特に、柔
らかい材料をシール材１２として用い、小さな締め付け
力でガスシールしようとする場合、シール材１２に反応
ガス等の圧力が作用すると、シール材１２が変形または
滑り出して、十分なガスシールを行なうことが困難であ
る。
する材料は、現在のところ開発されていない。特に、柔
らかい材料をシール材１２として用い、小さな締め付け
力でガスシールしようとする場合、シール材１２に反応
ガス等の圧力が作用すると、シール材１２が変形または
滑り出して、十分なガスシールを行なうことが困難であ
る。
【００１４】一方、このような問題を解決ためのものと
して、例えば“特開昭６３−２０５０６０号”が提案さ
れてきている。しかしながら、このものでは、材料が比
較的高価であること、取付作業に多くの時間を要する等
の問題がある。
して、例えば“特開昭６３−２０５０６０号”が提案さ
れてきている。しかしながら、このものでは、材料が比
較的高価であること、取付作業に多くの時間を要する等
の問題がある。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
燃料電池においては、積層体とガスマニホールドとの間
の十分なガスシールを行なうことが困難であるとか、材
料が比較的高価で取付作業に多くの時間を要するという
問題があった。
燃料電池においては、積層体とガスマニホールドとの間
の十分なガスシールを行なうことが困難であるとか、材
料が比較的高価で取付作業に多くの時間を要するという
問題があった。
【００１６】本発明の目的は、積層体とガスマニホール
ドとの間の十分なガスシールを行なうことができると共
に、取付作業が容易でかつ安価な極めて信頼性の高い燃
料電池を提供することにある。
ドとの間の十分なガスシールを行なうことができると共
に、取付作業が容易でかつ安価な極めて信頼性の高い燃
料電池を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明では、マトリックスに電解質を含浸した電解
質層を挟んで一対のカソード電極とアノード電極を配置
してなる単位セルと、当該各単位セル間に挿入されるセ
パレータ板と、冷却板とを複数個積層して積層体を形成
し、かつ当該積層体の側面に、反応ガス供給・排出用の
ガスマニホールドを配置して構成される燃料電池におい
て、積層体とガスマニホールドとの間をシールするシー
ル材として、少なくとも１枚のフッ素ゴム、繊維状フッ
素樹脂、所定形状の穴の開いた穴開きフッ素樹脂板、フ
ッ素樹脂テープを積層体側からガスマニホールド側へと
順に組み合わせ、これらシール材料相互間に砂状粒子の
シール材を備えてなるものを用いるようにしている。
めに本発明では、マトリックスに電解質を含浸した電解
質層を挟んで一対のカソード電極とアノード電極を配置
してなる単位セルと、当該各単位セル間に挿入されるセ
パレータ板と、冷却板とを複数個積層して積層体を形成
し、かつ当該積層体の側面に、反応ガス供給・排出用の
ガスマニホールドを配置して構成される燃料電池におい
て、積層体とガスマニホールドとの間をシールするシー
ル材として、少なくとも１枚のフッ素ゴム、繊維状フッ
素樹脂、所定形状の穴の開いた穴開きフッ素樹脂板、フ
ッ素樹脂テープを積層体側からガスマニホールド側へと
順に組み合わせ、これらシール材料相互間に砂状粒子の
シール材を備えてなるものを用いるようにしている。
【００１８】また、砂状粒子と接着剤を用いてこれらシ
ール材料相互間を固着するようにしている。
ール材料相互間を固着するようにしている。
【００１９】また、上記シール材としては、繊維状フッ
素樹脂と砂状粒子とを組み合わせたものを用いるように
している。さらに、上記シール材としては、繊維状フッ
素樹脂と円形または楕円形もしくは多角形の穴の開いた
フッ素樹脂板とを組み合わせたものを用いるようにして
いる。
素樹脂と砂状粒子とを組み合わせたものを用いるように
している。さらに、上記シール材としては、繊維状フッ
素樹脂と円形または楕円形もしくは多角形の穴の開いた
フッ素樹脂板とを組み合わせたものを用いるようにして
いる。
【００２０】一方、上記穴開きフッ素樹脂板としては、
繊維状フッ素樹脂より幅が大きく、かつ繊維状フッ素樹
脂と接触しない部分には穴がなく、繊維状フッ素樹脂と
接触する部分には穴の開いたフッ素樹脂板を用いるよう
にしている。
繊維状フッ素樹脂より幅が大きく、かつ繊維状フッ素樹
脂と接触しない部分には穴がなく、繊維状フッ素樹脂と
接触する部分には穴の開いたフッ素樹脂板を用いるよう
にしている。
【００２１】また、上記シール材としては、積層方向と
これに直角な方向とで、シール材料の組み合わせを異な
らせるようにしてもよい。
これに直角な方向とで、シール材料の組み合わせを異な
らせるようにしてもよい。
【００２２】さらにまた、上記フッ素ゴムとしては、発
泡剤を含む未加硫のフッ素ゴムを、他のシール材料とガ
スマニホールドと共に積層体に取付け後、加熱すること
によってフッ素ゴムを発泡、加硫するようにしている。
泡剤を含む未加硫のフッ素ゴムを、他のシール材料とガ
スマニホールドと共に積層体に取付け後、加熱すること
によってフッ素ゴムを発泡、加硫するようにしている。
【００２３】また、上記フッ素ゴムとしては、その初期
の幅を繊維状フッ素樹脂の幅よりも小さくするようにし
ている。さらに、上記フッ素ゴムとしては、その幅方向
の中心を、繊維状フッ素樹脂のの幅方向の中心よりも外
側に位置するようにしている。
の幅を繊維状フッ素樹脂の幅よりも小さくするようにし
ている。さらに、上記フッ素ゴムとしては、その幅方向
の中心を、繊維状フッ素樹脂のの幅方向の中心よりも外
側に位置するようにしている。
【００２４】
【作用】従って、本発明の燃料電池においては、積層体
とガスマニホールドとの間をシールするシール材とし
て、少なくとも１枚のフッ素ゴム、繊維状フッ素樹脂、
所定形状の穴の開いたフッ素樹脂板、フッ素樹脂テープ
を積層体側からガスマニホールド側へと順に組み合わ
せ、これらシール材料相互間に砂状粒子のシール材を備
えてなることにより、積層体とガスマニホールドとの間
を、小さな締め付け力で、十分なガスシールを行なうこ
とができると共に、取付作業が容易で安価なものとする
ことができる。以上により、積層体とガスマニホールド
との間のシール部分の耐久性と信頼性の向上を図ること
ができる。
とガスマニホールドとの間をシールするシール材とし
て、少なくとも１枚のフッ素ゴム、繊維状フッ素樹脂、
所定形状の穴の開いたフッ素樹脂板、フッ素樹脂テープ
を積層体側からガスマニホールド側へと順に組み合わ
せ、これらシール材料相互間に砂状粒子のシール材を備
えてなることにより、積層体とガスマニホールドとの間
を、小さな締め付け力で、十分なガスシールを行なうこ
とができると共に、取付作業が容易で安価なものとする
ことができる。以上により、積層体とガスマニホールド
との間のシール部分の耐久性と信頼性の向上を図ること
ができる。
【００２５】
【実施例】本発明の燃料電池は、前述した積層体とガス
マニホールドとの間をシールするシール材として、少な
くとも１枚のフッ素ゴム、繊維状フッ素樹脂、所定形状
の穴の開いた穴開きフッ素樹脂板、フッ素樹脂テープを
積層体側からガスマニホールド側へと順に組み合わせ、
これらシール材料相互間に砂状粒子のシール材を備えた
ものを用いるものである。
マニホールドとの間をシールするシール材として、少な
くとも１枚のフッ素ゴム、繊維状フッ素樹脂、所定形状
の穴の開いた穴開きフッ素樹脂板、フッ素樹脂テープを
積層体側からガスマニホールド側へと順に組み合わせ、
これらシール材料相互間に砂状粒子のシール材を備えた
ものを用いるものである。
【００２６】以下、上記のような考え方に基づく本発明
の一実施例について、図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明による燃料電池における積層体とガスマ
ニホールドとの間のシール部分の構成例を示す断面図で
あり、図４と同一要素には同一符号を付して示してい
る。
の一実施例について、図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明による燃料電池における積層体とガスマ
ニホールドとの間のシール部分の構成例を示す断面図で
あり、図４と同一要素には同一符号を付して示してい
る。
【００２７】すなわち、図１に示すように、本実施例の
燃料電池は、積層体１とガスマニホールド１１との間に
取り付けられるシール材１２として、積層面側から順
に、フッ素ゴム３、繊維状フッ素樹脂４、穴開きフッ素
樹脂板５、フッ素樹脂テープ６で構成し、これらのシー
ル材料相互間を、それらの間に挿入された砂状粒子７と
接着材８で固着した構成としている。なお、図１中、２
はフランジを示している。
燃料電池は、積層体１とガスマニホールド１１との間に
取り付けられるシール材１２として、積層面側から順
に、フッ素ゴム３、繊維状フッ素樹脂４、穴開きフッ素
樹脂板５、フッ素樹脂テープ６で構成し、これらのシー
ル材料相互間を、それらの間に挿入された砂状粒子７と
接着材８で固着した構成としている。なお、図１中、２
はフランジを示している。
【００２８】ここで、フッ素ゴム３は、１枚または２枚
以上のリボン状の発泡剤を含む未加硫のフッ素ゴムであ
り、一定の圧力でガスマニホールド１１側から押し付け
ることによって、積層面の凹凸面に埋め込まれ、さらに
加熱することによって発泡し、積層面の小さな凹部にま
で強固に入り込むと同時に加硫して、積層面に密着して
いる。
以上のリボン状の発泡剤を含む未加硫のフッ素ゴムであ
り、一定の圧力でガスマニホールド１１側から押し付け
ることによって、積層面の凹凸面に埋め込まれ、さらに
加熱することによって発泡し、積層面の小さな凹部にま
で強固に入り込むと同時に加硫して、積層面に密着して
いる。
【００２９】また、繊維状フッ素樹脂４は、積層面の凹
凸を吸収して、フッ素ゴム３を積層面に一定の圧力で均
等に押し付ける。さらに、穴開きフッ素樹脂板５は、円
形または楕円形もしくは多角形の穴が開いており、その
穴の中に繊維状フッ素樹脂４の一部が食い込むことによ
って、繊維状フッ素樹脂４の積層面方向の変形を抑え
て、繊維状フッ素樹脂４が極端に薄くなることを防止す
る。
凸を吸収して、フッ素ゴム３を積層面に一定の圧力で均
等に押し付ける。さらに、穴開きフッ素樹脂板５は、円
形または楕円形もしくは多角形の穴が開いており、その
穴の中に繊維状フッ素樹脂４の一部が食い込むことによ
って、繊維状フッ素樹脂４の積層面方向の変形を抑え
て、繊維状フッ素樹脂４が極端に薄くなることを防止す
る。
【００３０】本例では、穴開きフッ素樹脂板５として
は、繊維状フッ素樹脂４より幅が大きく、かつ繊維状フ
ッ素樹脂４と接触しない部分には穴がなく、繊維状フッ
素樹脂４と接触する部分には穴の開いたフッ素樹脂板を
用いる。
は、繊維状フッ素樹脂４より幅が大きく、かつ繊維状フ
ッ素樹脂４と接触しない部分には穴がなく、繊維状フッ
素樹脂４と接触する部分には穴の開いたフッ素樹脂板を
用いる。
【００３１】一方、フッ素樹脂テープ６は、穴開きフッ
素樹脂板５とガスマニホールド１１との間をシールす
る。また、砂状粒子７は、フランジ２面、および各シー
ル材料相互間に挿入されて、フランジ２面、および各シ
ール材料相互間の摩擦力を増大させ、反応ガスの圧力等
によるシール材料の滑りや異常変形を防止する。
素樹脂板５とガスマニホールド１１との間をシールす
る。また、砂状粒子７は、フランジ２面、および各シー
ル材料相互間に挿入されて、フランジ２面、および各シ
ール材料相互間の摩擦力を増大させ、反応ガスの圧力等
によるシール材料の滑りや異常変形を防止する。
【００３２】さらに、接着材８は、砂状粒子７と共に各
シール材料相互間に塗布されて、砂状粒子７の飛散を防
止し、各シール材料相互間のシール、および各シール材
料相互間の滑りや異常変形を防止する。
シール材料相互間に塗布されて、砂状粒子７の飛散を防
止し、各シール材料相互間のシール、および各シール材
料相互間の滑りや異常変形を防止する。
【００３３】なお、これらの各シール材料（フッ素ゴム
３、繊維状フッ素樹脂４、穴開きフッ素樹脂板５、フッ
素樹脂テープ６、砂状粒子７）は、積層体１とガスマニ
ホールド１１との間のシール材１２に要求される、前述
した十分な耐熱性、耐リン酸性、電気絶縁性を有し、こ
れらを適宜組み合わせることにより、耐久性、信頼性の
優れたシール性を有するものとなる。
３、繊維状フッ素樹脂４、穴開きフッ素樹脂板５、フッ
素樹脂テープ６、砂状粒子７）は、積層体１とガスマニ
ホールド１１との間のシール材１２に要求される、前述
した十分な耐熱性、耐リン酸性、電気絶縁性を有し、こ
れらを適宜組み合わせることにより、耐久性、信頼性の
優れたシール性を有するものとなる。
【００３４】次に、以上のように構成した本実施例の燃
料電池においては、積層体１とガスマニホールド１１と
の間のシール材１２を、積層面側から順に、フッ素ゴム
３、繊維状フッ素樹脂４、穴開きフッ素樹脂板５、フッ
素樹脂テープ６で構成し、これらのシール材料相互間
を、それらの間に挿入された砂状粒子７と接着材８で固
着していることから、積層体１とガスマニホールド１１
との間を、単位セル等を壊すことなく、小さな締め付け
力で、十分なガスシールを行なうことができると共に、
取付作業が容易で安価なものとすることができる。
料電池においては、積層体１とガスマニホールド１１と
の間のシール材１２を、積層面側から順に、フッ素ゴム
３、繊維状フッ素樹脂４、穴開きフッ素樹脂板５、フッ
素樹脂テープ６で構成し、これらのシール材料相互間
を、それらの間に挿入された砂状粒子７と接着材８で固
着していることから、積層体１とガスマニホールド１１
との間を、単位セル等を壊すことなく、小さな締め付け
力で、十分なガスシールを行なうことができると共に、
取付作業が容易で安価なものとすることができる。
【００３５】また、これらのシール材料による構成のシ
ール材１２は、積層体１とガスマニホールド１１との熱
膨張差も吸収することができる。これにより、積層体１
とガスマニホールド１１との間のシール部分の耐久性と
信頼性の向上を図ることができる。
ール材１２は、積層体１とガスマニホールド１１との熱
膨張差も吸収することができる。これにより、積層体１
とガスマニホールド１１との間のシール部分の耐久性と
信頼性の向上を図ることができる。
【００３６】上述したように、本実施例の燃料電池は、
積層体１とガスマニホールド１１との間に取り付けられ
るシール材１２として、積層面側から順に、フッ素ゴム
３、繊維状フッ素樹脂４、穴開きフッ素樹脂板５、フッ
素樹脂テープ６で構成し、これらのシール材料相互間
を、それらの間に挿入された砂状粒子７と接着材８で固
着するようにしたものである。
積層体１とガスマニホールド１１との間に取り付けられ
るシール材１２として、積層面側から順に、フッ素ゴム
３、繊維状フッ素樹脂４、穴開きフッ素樹脂板５、フッ
素樹脂テープ６で構成し、これらのシール材料相互間
を、それらの間に挿入された砂状粒子７と接着材８で固
着するようにしたものである。
【００３７】従って、シール材料相互間を、砂状粒子７
と接着材８で固着するという簡単な方法により、積層体
１とガスマニホールド１１との間を、単位セル等を壊す
ことなく、小さな締め付け力で、十分なガスシールを行
なうことが可能になると共に、取付作業が容易で安価な
燃料電池を得ることができる。
と接着材８で固着するという簡単な方法により、積層体
１とガスマニホールド１１との間を、単位セル等を壊す
ことなく、小さな締め付け力で、十分なガスシールを行
なうことが可能になると共に、取付作業が容易で安価な
燃料電池を得ることができる。
【００３８】尚、本発明は上記実施例に限定されるもの
ではなく、次のようにしても同様に実施できるものであ
る。 （ａ）上記実施例では、積層体１とガスマニホールド１
１との間に取り付けられるシール材１２として、積層面
側から順に、フッ素ゴム３、繊維状フッ素樹脂４、穴開
きフッ素樹脂板５、フッ素樹脂テープ６で構成し、これ
らのシール材料相互間を、それらの間に挿入された砂状
粒子７と接着材８で固着する構成とした場合について説
明したが、何らこれに限られるものではない。
ではなく、次のようにしても同様に実施できるものであ
る。 （ａ）上記実施例では、積層体１とガスマニホールド１
１との間に取り付けられるシール材１２として、積層面
側から順に、フッ素ゴム３、繊維状フッ素樹脂４、穴開
きフッ素樹脂板５、フッ素樹脂テープ６で構成し、これ
らのシール材料相互間を、それらの間に挿入された砂状
粒子７と接着材８で固着する構成とした場合について説
明したが、何らこれに限られるものではない。
【００３９】すなわち、フッ素ゴム３は、積層面の形状
によっては、繊維状フッ素樹脂４を介してガスマニホー
ルド１１側から押し付けられたり、発泡することによっ
て、その幅が繊維状フッ素樹脂４よりも大きくなること
がある。そして、この幅が極端に大きくなると、反応ガ
スの流れを妨げる場合も生じる。
によっては、繊維状フッ素樹脂４を介してガスマニホー
ルド１１側から押し付けられたり、発泡することによっ
て、その幅が繊維状フッ素樹脂４よりも大きくなること
がある。そして、この幅が極端に大きくなると、反応ガ
スの流れを妨げる場合も生じる。
【００４０】そこで、例えば図２に示すように、フッ素
ゴム３の初期の幅を、繊維状フッ素樹脂４の幅よりも小
さくしたり、あるいは図３に示すように、フッ素ゴム３
の幅方向の中心を、繊維状フッ素樹脂４の幅方向の中心
よりも外側に位置するように取り付けてもよい。
ゴム３の初期の幅を、繊維状フッ素樹脂４の幅よりも小
さくしたり、あるいは図３に示すように、フッ素ゴム３
の幅方向の中心を、繊維状フッ素樹脂４の幅方向の中心
よりも外側に位置するように取り付けてもよい。
【００４１】（ｂ）上記実施例では、積層体１とガスマ
ニホールド１１との間に取り付けられるシール材１２と
して、シール材料であるフッ素ゴム３、繊維状フッ素樹
脂４、穴開きフッ素樹脂板５、フッ素樹脂テープ６、砂
状粒子の全てを用いて構成した場合について説明した
が、これに限らず、積層面の凹凸の状況、反応ガスの圧
力、その他の条件によっては、フッ素ゴム３、繊維状フ
ッ素樹脂４、穴開きフッ素樹脂板５、フッ素樹脂テープ
６、砂状粒子７のシール材料のうちの一部を組み合わせ
て構成するようにしてもよい。
ニホールド１１との間に取り付けられるシール材１２と
して、シール材料であるフッ素ゴム３、繊維状フッ素樹
脂４、穴開きフッ素樹脂板５、フッ素樹脂テープ６、砂
状粒子の全てを用いて構成した場合について説明した
が、これに限らず、積層面の凹凸の状況、反応ガスの圧
力、その他の条件によっては、フッ素ゴム３、繊維状フ
ッ素樹脂４、穴開きフッ素樹脂板５、フッ素樹脂テープ
６、砂状粒子７のシール材料のうちの一部を組み合わせ
て構成するようにしてもよい。
【００４２】すなわち、例えば繊維状フッ素樹脂４と砂
状粒子７とを組み合わせたものを用いたり、あるいは繊
維状フッ素樹脂４と穴開きフッ素樹脂板５とを組み合わ
せたものを用いて構成するようにしてもよい。このた
め、積層方向に直角方向のシール材料は、フッ素ゴム
３、穴開きフッ素樹脂板５、フッ素樹脂テープ６を省略
しても良い。
状粒子７とを組み合わせたものを用いたり、あるいは繊
維状フッ素樹脂４と穴開きフッ素樹脂板５とを組み合わ
せたものを用いて構成するようにしてもよい。このた
め、積層方向に直角方向のシール材料は、フッ素ゴム
３、穴開きフッ素樹脂板５、フッ素樹脂テープ６を省略
しても良い。
【００４３】（ｃ）上記実施例では、フッ素ゴム３とし
ては、１枚のみ用いた場合について説明したが、これに
限らず、フッ素ゴム３としては、２枚以上用いるように
してもよい。
ては、１枚のみ用いた場合について説明したが、これに
限らず、フッ素ゴム３としては、２枚以上用いるように
してもよい。
【００４４】（ｄ）上記実施例において、繊維状フッ素
樹脂４の繊維方向を、積層方向と直角な方向（水平方
向）に取り付け、その積層方向と直角方向の変形を小さ
くすることによって、より一層ガスシール性を向上させ
ることが可能となる。その他、本発明はその要旨を変更
しない範囲で、種々に変形して実施することが可能であ
る。
樹脂４の繊維方向を、積層方向と直角な方向（水平方
向）に取り付け、その積層方向と直角方向の変形を小さ
くすることによって、より一層ガスシール性を向上させ
ることが可能となる。その他、本発明はその要旨を変更
しない範囲で、種々に変形して実施することが可能であ
る。
【００４５】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、マ
トリックスに電解質を含浸した電解質層を挟んで一対の
カソード電極とアノード電極を配置してなる単位セル
と、当該各単位セル間に挿入されるセパレータ板と、冷
却板とを複数個積層して積層体を形成し、かつ当該積層
体の側面に、反応ガス供給・排出用のガスマニホールド
を配置して構成される燃料電池において、積層体とガス
マニホールドとの間をシールするシール材として、少な
くとも１枚のフッ素ゴム、繊維状フッ素樹脂、所定形状
の穴の開いた穴開きフッ素樹脂板、フッ素樹脂テープを
積層体側からガスマニホールド側へと順に組み合わせ、
これらシール材料相互間に砂状粒子のシール材を備えて
なるものを用いるようにしたので、積層体とガスマニホ
ールドとの間の十分なガスシールを行なうことができる
と共に、取付作業が容易でかつ安価な極めて信頼性の高
い燃料電池が提供できる。
トリックスに電解質を含浸した電解質層を挟んで一対の
カソード電極とアノード電極を配置してなる単位セル
と、当該各単位セル間に挿入されるセパレータ板と、冷
却板とを複数個積層して積層体を形成し、かつ当該積層
体の側面に、反応ガス供給・排出用のガスマニホールド
を配置して構成される燃料電池において、積層体とガス
マニホールドとの間をシールするシール材として、少な
くとも１枚のフッ素ゴム、繊維状フッ素樹脂、所定形状
の穴の開いた穴開きフッ素樹脂板、フッ素樹脂テープを
積層体側からガスマニホールド側へと順に組み合わせ、
これらシール材料相互間に砂状粒子のシール材を備えて
なるものを用いるようにしたので、積層体とガスマニホ
ールドとの間の十分なガスシールを行なうことができる
と共に、取付作業が容易でかつ安価な極めて信頼性の高
い燃料電池が提供できる。
【図１】本発明による燃料電池における積層体とガスマ
ニホールドとの間のシール部分の一実施例を示す断面
図。
ニホールドとの間のシール部分の一実施例を示す断面
図。
【図２】本発明による燃料電池における積層体とガスマ
ニホールドとの間のシール部分の他の実施例を示す断面
図。
ニホールドとの間のシール部分の他の実施例を示す断面
図。
【図３】本発明による燃料電池における積層体とガスマ
ニホールドとの間のシール部分の他の実施例を示す断面
図。
ニホールドとの間のシール部分の他の実施例を示す断面
図。
【図４】燃料電池本体の基本的な構成例を示す斜視図。
１…積層体、２…フランジ、３…フッ素ゴム、４…繊維
状フッ素樹脂、５…穴開きフッ素樹脂板、６…フッ素樹
脂テープ、７…砂状粒子、８…接着材、９…締付板、１
０…スペーサ、１１…ガスマニホールド、１２…シール
材。
状フッ素樹脂、５…穴開きフッ素樹脂板、６…フッ素樹
脂テープ、７…砂状粒子、８…接着材、９…締付板、１
０…スペーサ、１１…ガスマニホールド、１２…シール
材。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01M 8/24 F16J 15/10
Claims (7)
- 【請求項１】 マトリックスに電解質を含浸した電解質
層を挟んで一対のカソード電極とアノード電極を配置し
てなる単位セルと、当該各単位セル間に挿入されるセパ
レータ板と、冷却板とを複数個積層して積層体を形成
し、かつ当該積層体の側面に、反応ガス供給・排出用の
ガスマニホールドを配置して構成される燃料電池におい
て、 前記積層体とガスマニホールドとの間をシールするシー
ル材として、 少なくとも１枚のフッ素ゴム、繊維状フッ素樹脂、所定
形状の穴の開いた穴開きフッ素樹脂板、フッ素樹脂テー
プを前記積層体側から前記ガスマニホールド側へと順に
組み合わせ、これら各シール材料相互間に砂状粒子のシ
ール材を備えてなるものを用いるようにしたことを特徴
とする燃料電池。 - 【請求項２】 マトリックスに電解質を含浸した電解質
層を挟んで一対のカソード電極とアノード電極を配置し
てなる単位セルと、当該各単位セル間に挿入されるセパ
レータ板と、冷却板とを複数個積層して積層体を形成
し、かつ当該積層体の側面に、反応ガス供給・排出用の
ガスマニホールドを配置して構成される燃料電池におい
て、 前記積層体とガスマニホールドとの間をシールするシー
ル材として、 少なくとも１枚のフッ素ゴム、繊維状フッ素樹脂、所定
形状の穴の開いた穴開きフッ素樹脂板、フッ素樹脂テー
プを前記積層体側から前記ガスマニホールド側へと順に
組み合わせ、 これらのシール材料相互間を、砂状粒子と
接着材で固着するようにしたことを特徴とする燃料電
池。 - 【請求項３】 前記穴開きフッ素樹脂板としては、繊維
状フッ素樹脂より幅が大きく、かつ繊維状フッ素樹脂と
接触しない部分には穴がなく、繊維状フッ素樹脂と接触
する部分には穴の開いた穴開きフッ素樹脂板を用いるよ
うにしたことを特徴とする請求項１に記載の燃料電池。 - 【請求項４】 前記シール材としては、積層方向とこれ
に直角な方向とで、シール材料の組み合わせを異ならせ
るようにしたことを特徴とする請求項１に記載の燃料電
池。 - 【請求項５】 前記フッ素ゴムとしては、発泡剤を含む
未加硫のフッ素ゴムを、他のシール材料とガスマニホー
ルドと共に積層体に取付け後、加熱することによってフ
ッ素ゴムを発泡、加硫するようにしたことを特徴とする
請求項１または請求項２に記載の燃料電池。 - 【請求項６】 前記フッ素ゴムとしては、その初期の幅
を繊維状フッ素樹脂の幅よりも小さくするようにしたこ
とを特徴とする請求項５に記載の燃料電池。 - 【請求項７】 前記フッ素ゴムとしては、その幅方向の
中心を、繊維状フッ素樹脂の幅方向の中心よりも外側に
位置するようにしたことを特徴とする請求項５に記載の
燃料電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29874193A JP3351592B2 (ja) | 1993-11-29 | 1993-11-29 | 燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29874193A JP3351592B2 (ja) | 1993-11-29 | 1993-11-29 | 燃料電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07153481A JPH07153481A (ja) | 1995-06-16 |
| JP3351592B2 true JP3351592B2 (ja) | 2002-11-25 |
Family
ID=17863655
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29874193A Expired - Fee Related JP3351592B2 (ja) | 1993-11-29 | 1993-11-29 | 燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3351592B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4089038B2 (ja) * | 1998-10-07 | 2008-05-21 | Ｎｏｋ株式会社 | ガスケット材料の製造法 |
| JP3951484B2 (ja) * | 1998-12-16 | 2007-08-01 | トヨタ自動車株式会社 | 燃料電池 |
| JP5013137B2 (ja) * | 2001-03-09 | 2012-08-29 | Ｎｏｋ株式会社 | 燃料電池用ガスケットの製造方法 |
-
1993
- 1993-11-29 JP JP29874193A patent/JP3351592B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07153481A (ja) | 1995-06-16 |
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Legal Events
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