JP3447182B2 - 燃料電池のガス配管継手 - Google Patents
燃料電池のガス配管継手Info
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- JP3447182B2 JP3447182B2 JP23611996A JP23611996A JP3447182B2 JP 3447182 B2 JP3447182 B2 JP 3447182B2 JP 23611996 A JP23611996 A JP 23611996A JP 23611996 A JP23611996 A JP 23611996A JP 3447182 B2 JP3447182 B2 JP 3447182B2
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- Japan
- Prior art keywords
- flange
- raised
- peripheral edge
- gas pipe
- flanges
- Prior art date
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- Expired - Fee Related
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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
- Fuel Cell (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、燃料電池のガス配
管継手に係わり、特に高温のガス配管の電気絶縁ガスケ
ットの破損を防止する燃料電池のガス配管継手に関す
る。
管継手に係わり、特に高温のガス配管の電気絶縁ガスケ
ットの破損を防止する燃料電池のガス配管継手に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】燃料電池は電池本体に配管や支持部材が
接続して構成されているが、電池本体をこれらの接続部
材から電気的に絶縁する必要がある。図３は燃料電池の
構成の一例を示す。容器１内には電池本体（単セルの積
層体でスタックと呼ばれる）２を２個重ね上下に端部押
さえ材端３を当ててタイロッド４により締め付け一体の
ユニットとしている。このようなユニットを上下２段設
けている。電池本体２の重ね位置には中間ホルダ５が設
けられタイロッド４により固定されている。中間ホルダ
５にはアノード入側へのガス配管６と出側のガス配管
７、およびカソード入側へのガス配管８と出側のガス配
管９が接続され、これらのガス配管６〜９を電池本体２
に接続している。
接続して構成されているが、電池本体をこれらの接続部
材から電気的に絶縁する必要がある。図３は燃料電池の
構成の一例を示す。容器１内には電池本体（単セルの積
層体でスタックと呼ばれる）２を２個重ね上下に端部押
さえ材端３を当ててタイロッド４により締め付け一体の
ユニットとしている。このようなユニットを上下２段設
けている。電池本体２の重ね位置には中間ホルダ５が設
けられタイロッド４により固定されている。中間ホルダ
５にはアノード入側へのガス配管６と出側のガス配管
７、およびカソード入側へのガス配管８と出側のガス配
管９が接続され、これらのガス配管６〜９を電池本体２
に接続している。
【０００３】これらのガス配管６〜９は中間ホルダ５の
手前でフランジ継手２０を設け、このフランジ継手を電
気的に絶縁している。図４は本出願人が特願平５−３１
５１０５号で提案した電気的に絶縁したガス配管継手を
示す。フランジ継手２０はガス配管６〜９の一方の端面
に固定された上部フランジ２１と、他方の端面に固定さ
れた下部フランジ２２および両者を締め付けるボルト２
３より構成される。一方のフランジ２２は、その座面の
内周寄りに円形状に隆起した接触面、即ち大平面座また
は小平面座を有する隆起型フランジを用い、絶縁ガスケ
ット２７に大きな締め付け力を与えるようになってい
る。
手前でフランジ継手２０を設け、このフランジ継手を電
気的に絶縁している。図４は本出願人が特願平５−３１
５１０５号で提案した電気的に絶縁したガス配管継手を
示す。フランジ継手２０はガス配管６〜９の一方の端面
に固定された上部フランジ２１と、他方の端面に固定さ
れた下部フランジ２２および両者を締め付けるボルト２
３より構成される。一方のフランジ２２は、その座面の
内周寄りに円形状に隆起した接触面、即ち大平面座また
は小平面座を有する隆起型フランジを用い、絶縁ガスケ
ット２７に大きな締め付け力を与えるようになってい
る。
【０００４】燃料電池では各ガス配管６〜９を通過する
ガス温度は運転時７００℃程度の高温となるため、各ガ
ス配管６〜９はステンレス材が用いられ、ガスのリーク
を防止し電気絶縁を保持するガスケットはセラミックス
が用いられている。
ガス温度は運転時７００℃程度の高温となるため、各ガ
ス配管６〜９はステンレス材が用いられ、ガスのリーク
を防止し電気絶縁を保持するガスケットはセラミックス
が用いられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】図５は図４に示した隆
起型フランジの詳細図である。隆起型フランジの隆起部
外周エッジ部３５は角がある。ガスのリークを防止する
ためだけであればガスケットは隆起した範囲内に設けれ
ばよいが、上下のフランジ面が確実に接触しないように
するため絶縁ガスケット２７はフランジの対向する面の
全面に設けられている。一方大きな温度変化が生じても
ボルト２３が緩んでガスがリークしないようにボルト２
３を締め付けるため、また締め付けた状態で繰り返し温
度変化を受けるため、上部フランジ２１が撓み隆起部外
周エッジ部３５が絶縁ガスケット２７を破損させること
が多かった。
起型フランジの詳細図である。隆起型フランジの隆起部
外周エッジ部３５は角がある。ガスのリークを防止する
ためだけであればガスケットは隆起した範囲内に設けれ
ばよいが、上下のフランジ面が確実に接触しないように
するため絶縁ガスケット２７はフランジの対向する面の
全面に設けられている。一方大きな温度変化が生じても
ボルト２３が緩んでガスがリークしないようにボルト２
３を締め付けるため、また締め付けた状態で繰り返し温
度変化を受けるため、上部フランジ２１が撓み隆起部外
周エッジ部３５が絶縁ガスケット２７を破損させること
が多かった。
【０００６】本発明はかかる問題点を解決するために創
案されたものである。すなわち、本発明の目的は、ボル
トの締め付けや温度変化により絶縁ガスケットが破損し
ないガス配管継手を提供することにある。
案されたものである。すなわち、本発明の目的は、ボル
トの締め付けや温度変化により絶縁ガスケットが破損し
ないガス配管継手を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１の発明では、フランジ（２１，２２）をボ
ルト締めした燃料電池のガス配管継手において、少なく
とも一方のフランジ（２２）は、その座面の内周寄りに
円形状に隆起した接触面を有する隆起型フランジよりな
り、両フランジ（２１，２２）間およびボルト（２３）
と、少なくとも一方のフランジ（２２）との間にそれぞ
れ電気絶縁材（２７，２８）を設置しており、前記フラ
ンジ（２２）の隆起した部分の隆起部外周エッジ部（３
５）は角を丸めた形状となっている。
め、請求項１の発明では、フランジ（２１，２２）をボ
ルト締めした燃料電池のガス配管継手において、少なく
とも一方のフランジ（２２）は、その座面の内周寄りに
円形状に隆起した接触面を有する隆起型フランジよりな
り、両フランジ（２１，２２）間およびボルト（２３）
と、少なくとも一方のフランジ（２２）との間にそれぞ
れ電気絶縁材（２７，２８）を設置しており、前記フラ
ンジ（２２）の隆起した部分の隆起部外周エッジ部（３
５）は角を丸めた形状となっている。
【０００８】上記構成の発明では、ボルト（２３）の締
め付けが確実にできる隆起型フランジを用いているガス
のリークを確実に防止できる。また隆起部外周エッジ部
（３５）の角が丸くなっているので、温度変化によりボ
ルト（２３）の締め付け力が変わっても電気絶縁材（２
７）は破損しない。また配管反力で上下のフランジ（２
１，２２）がずれてもボルト（２３）とフランジ（２
１，２２）間の電気絶縁材（２７，２８）により両フラ
ンジ間の電気絶縁を維持できる。
め付けが確実にできる隆起型フランジを用いているガス
のリークを確実に防止できる。また隆起部外周エッジ部
（３５）の角が丸くなっているので、温度変化によりボ
ルト（２３）の締め付け力が変わっても電気絶縁材（２
７）は破損しない。また配管反力で上下のフランジ（２
１，２２）がずれてもボルト（２３）とフランジ（２
１，２２）間の電気絶縁材（２７，２８）により両フラ
ンジ間の電気絶縁を維持できる。
【０００９】請求項２の発明では、前記隆起部外周エッ
ジ部（３５）は半径１〜２ｍｍの円弧となっている。
ジ部（３５）は半径１〜２ｍｍの円弧となっている。
【００１０】隆起型フランジの隆起部外周エッジ部（３
５）の形状は小さ過ぎると効果はなく、大き過ぎると両
フランジ（２１，２２）の接触面積が減り、ガスリーク
が発生し易くなる。フランジ（２２）の隆起高さに応じ
て隆起部外周エッジ部（３５）の丸みの半径は１〜２ｍ
ｍとすると効果的である。
５）の形状は小さ過ぎると効果はなく、大き過ぎると両
フランジ（２１，２２）の接触面積が減り、ガスリーク
が発生し易くなる。フランジ（２２）の隆起高さに応じ
て隆起部外周エッジ部（３５）の丸みの半径は１〜２ｍ
ｍとすると効果的である。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施形態
を図面を参照して説明する。なお、各図において、共通
する部分には同一の符号を付して使用する。図１は、本
発明のガス配管継手の構成を示す図である。本発明のガ
ス配管継手として図３に示したフランジ継手２０の構成
を示す。フランジ継手２０はガス配管６〜９の一方の端
面に固定された上部フランジ２１と、他方の端面に固定
された下部フランジ２２および両者を締め付けるボルト
２３より構成される。下部フランジ２２は、隆起部外周
エッジ部３５と隆起部内周エッジ部３６により形成され
る隆起した接触面、即ち大平面座または小平面座を有す
る隆起型フランジを用い、絶縁ガスケット２７に大きな
締め付け力を与えるようになっている。下部フランジ２
２のボルト孔２５は上部フランジ２１のボルト孔２４よ
り大きく、セラミックス製の絶縁スリーブ２８が挿入さ
れており、この絶縁スリーブ２８内をボルト２３が貫通
する。
を図面を参照して説明する。なお、各図において、共通
する部分には同一の符号を付して使用する。図１は、本
発明のガス配管継手の構成を示す図である。本発明のガ
ス配管継手として図３に示したフランジ継手２０の構成
を示す。フランジ継手２０はガス配管６〜９の一方の端
面に固定された上部フランジ２１と、他方の端面に固定
された下部フランジ２２および両者を締め付けるボルト
２３より構成される。下部フランジ２２は、隆起部外周
エッジ部３５と隆起部内周エッジ部３６により形成され
る隆起した接触面、即ち大平面座または小平面座を有す
る隆起型フランジを用い、絶縁ガスケット２７に大きな
締め付け力を与えるようになっている。下部フランジ２
２のボルト孔２５は上部フランジ２１のボルト孔２４よ
り大きく、セラミックス製の絶縁スリーブ２８が挿入さ
れており、この絶縁スリーブ２８内をボルト２３が貫通
する。
【００１２】下部フランジ２２とボルト頭部２９の間に
は絶縁ワッシャ３０が挿入されている。絶縁ワッシャ３
０は一層ワッシャ３１、二層ワッシャ３２、三層ワッシ
ャ３３よりなり、一層および三層ワッシャ３１、３３は
上下面にセラミック溶射層を付着したステンレス材が用
いられ、二層ワッシャ３２はカオウオールシートが用い
られている。上部フランジ２１と下部フランジ２２の対
向する面全面に設けられた絶縁ガスケット２７はアルミ
ナ繊維を主成分とするセラミックファイバー製シート状
ガスケットである。
は絶縁ワッシャ３０が挿入されている。絶縁ワッシャ３
０は一層ワッシャ３１、二層ワッシャ３２、三層ワッシ
ャ３３よりなり、一層および三層ワッシャ３１、３３は
上下面にセラミック溶射層を付着したステンレス材が用
いられ、二層ワッシャ３２はカオウオールシートが用い
られている。上部フランジ２１と下部フランジ２２の対
向する面全面に設けられた絶縁ガスケット２７はアルミ
ナ繊維を主成分とするセラミックファイバー製シート状
ガスケットである。
【００１３】図２は下部フランジの隆起部外周エッジ部
を示す。隆起部外周エッジ部３５は１．５ｍｍの半径の
丸み（１．５Ｒ）が取ってある。下部フランジ２２は隆
起型フランジであるので、図１に示すように絶縁ガスケ
ット２７と下部フランジ２２との間には間隙３４が生じ
ている。ナット２６を回してボルト２３を締め付けるこ
とにより上部フランジ２１が撓み隆起部外周エッジ部３
５に絶縁ガスケット２７が押し付けられるが、丸みのあ
る形状であるため絶縁ガスケット２７に局部的に大きな
応力は発生せず破損を防止できる。このような上部フラ
ンジ２１の撓みは温度変化による配管の反力によっても
発生するが、丸み形状により絶縁ガスケット２７の破損
を防止することができる。なお、丸みは１．５Ｒの場合
を示したが１〜２Ｒでは同様な効果が得られる。なお、
隆起部内周エッジ部３６には絶縁ガスケット２７の撓み
は生じないので丸くしなくてもよい。
を示す。隆起部外周エッジ部３５は１．５ｍｍの半径の
丸み（１．５Ｒ）が取ってある。下部フランジ２２は隆
起型フランジであるので、図１に示すように絶縁ガスケ
ット２７と下部フランジ２２との間には間隙３４が生じ
ている。ナット２６を回してボルト２３を締め付けるこ
とにより上部フランジ２１が撓み隆起部外周エッジ部３
５に絶縁ガスケット２７が押し付けられるが、丸みのあ
る形状であるため絶縁ガスケット２７に局部的に大きな
応力は発生せず破損を防止できる。このような上部フラ
ンジ２１の撓みは温度変化による配管の反力によっても
発生するが、丸み形状により絶縁ガスケット２７の破損
を防止することができる。なお、丸みは１．５Ｒの場合
を示したが１〜２Ｒでは同様な効果が得られる。なお、
隆起部内周エッジ部３６には絶縁ガスケット２７の撓み
は生じないので丸くしなくてもよい。
【００１４】上述の実施の形態では下部フランジ２２を
隆起型フランジとしたが、上部フランジ２１を隆起型フ
ランジにしてもよい。また両フランジ２１、２２を隆起
型フランジとしてもよい。この場合、隆起部外周エッジ
部３５の形状は丸くする。
隆起型フランジとしたが、上部フランジ２１を隆起型フ
ランジにしてもよい。また両フランジ２１、２２を隆起
型フランジとしてもよい。この場合、隆起部外周エッジ
部３５の形状は丸くする。
【００１５】
【発明の効果】上述したように、本発明は隆起型フラン
ジを用いその隆起部外周エッジ部の形状を丸くすること
により、ボルトの締め付けや温度変化による配管反力等
が生じてもフランジ間に挟んだ絶縁ガスケットの破損を
防止することができる。これにより電気絶縁性を維持す
ることができ電池運転時における電気絶縁性を高めるこ
とができる。
ジを用いその隆起部外周エッジ部の形状を丸くすること
により、ボルトの締め付けや温度変化による配管反力等
が生じてもフランジ間に挟んだ絶縁ガスケットの破損を
防止することができる。これにより電気絶縁性を維持す
ることができ電池運転時における電気絶縁性を高めるこ
とができる。
【図１】本発明の実施形態の構成を示す断面図である。
【図２】図１の隆起型フランジの詳細図である。
【図３】燃料電池の構成図である。
【図４】従来のフランジ継手の構成を示す図である。
【図５】図４の隆起型フランジの詳細図である。
１ 容器
６〜９ ガス配管
２０ フランジ継手
２１ 上部フランジ
２２ 下部フランジ
２３ ボルト
２７ 絶縁ガスケット
２８ 絶縁スリーブ
２９ ボルト頭部
３０ 絶縁ワッシャ
３５ 隆起部外周エッジ部
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平７−169472（ＪＰ，Ａ)
実開 平６−44149（ＪＰ，Ｕ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01M 8/04,8/02
F16L 23/00 - 23/04
Claims (2)
- 【請求項１】 フランジ（２１，２２）をボルト締めし
た燃料電池のガス配管継手において、 少なくとも一方のフランジ（２２）は、その座面の内周
寄りに円形状に隆起した接触面を有する隆起型フランジ
よりなり、 両フランジ（２１，２２）間およびボルト（２３）と、
少なくとも一方のフランジ（２２）との間にそれぞれ電
気絶縁材（２７，２８）を設置しており、前記フランジ
（２２）の隆起した部分の隆起部外周エッジ部（３５）
は角を丸めた形状となっている、ことを特徴とする燃料
電池のガス配管継手。 - 【請求項２】 前記隆起部外周エッジ部（３５）は半径
１〜２ｍｍの円弧となっていることを特徴とする請求項
１記載の燃料電池のガス配管継手。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23611996A JP3447182B2 (ja) | 1996-09-06 | 1996-09-06 | 燃料電池のガス配管継手 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23611996A JP3447182B2 (ja) | 1996-09-06 | 1996-09-06 | 燃料電池のガス配管継手 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1083822A JPH1083822A (ja) | 1998-03-31 |
| JP3447182B2 true JP3447182B2 (ja) | 2003-09-16 |
Family
ID=16996033
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23611996A Expired - Fee Related JP3447182B2 (ja) | 1996-09-06 | 1996-09-06 | 燃料電池のガス配管継手 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3447182B2 (ja) |
-
1996
- 1996-09-06 JP JP23611996A patent/JP3447182B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH1083822A (ja) | 1998-03-31 |
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