JP4418316B2

JP4418316B2 - Fuel cell module

Info

Publication number: JP4418316B2
Application number: JP2004208822A
Authority: JP
Inventors: 克明井上; 好章井上; 健一郎小阪; 長生久留
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2004-07-15
Filing date: 2004-07-15
Publication date: 2010-02-17
Anticipated expiration: 2024-07-15
Also published as: JP2006032102A

Description

本発明は、燃料電池セル管と金属との結合構造に関し、特に、燃料電池のセルと管板を接合する燃料電池セル管と金属との結合構造に関する。 The present invention relates to a structure for connecting a fuel cell tube and a metal, and particularly to a structure for connecting a fuel cell tube and a metal for joining a cell and a tube plate of a fuel cell.

燃料電池の小型化と単位体積当たりの出力の増加のために、複数の燃料電池セルを含むセラミックス管（燃料電池セル管）が複数本集合した燃料電池モジュールの研究が行われている。燃料電池モジュールは、複数の燃料電池セル管（セラミックスの管）と金属板との結合構造で形成されている。金属とセラミックスとの接合的結合は困難である。特に、それらの間のシール性能を保証する結合が困難である。燃料電池モジュールの結合構造は、図１３に示されるように、燃料電池セル管を保持する管板である円板（金属板）１０１と、その円板１０１を管軸方向に貫通して装着される燃料電池セル管１０２とから構成されている。円板１０１と燃料電池セル管１０２の間にシール構造が介設される。シール構造１０３は、シール性能と接合強度との両面で十分な性能を有することが重要である。シール構造１０３は、円板１０１と燃料電池セル管１０２との間に介設されるシールリング１０４を構成している。シールリング１０４と燃料電池セル管１０２の間には、接着性接合材１０５が用いられている。円板１０１とシールリング１０４とは、第１接合面１０６と第２接合面１０７とで接合している。 In order to reduce the size of the fuel cell and increase the output per unit volume, research on a fuel cell module in which a plurality of ceramic tubes (fuel cell tubes) including a plurality of fuel cells is assembled has been conducted. The fuel cell module is formed by a combined structure of a plurality of fuel cell tube (ceramic tube) and a metal plate. Bonding the metal and ceramics is difficult. In particular, it is difficult to bond to guarantee the sealing performance between them. As shown in FIG. 13, the coupling structure of the fuel cell module is attached to a disc (metal plate) 101 that is a tube plate that holds the fuel cell tube, and through the disc 101 in the tube axis direction. Fuel cell tube 102. A seal structure is interposed between the disc 101 and the fuel cell tube 102. It is important that the seal structure 103 has sufficient performance in both sealing performance and bonding strength. The seal structure 103 constitutes a seal ring 104 interposed between the disc 101 and the fuel cell tube 102. An adhesive bonding material 105 is used between the seal ring 104 and the fuel cell tube 102. The disc 101 and the seal ring 104 are joined by the first joining surface 106 and the second joining surface 107.

起電力を生成する燃料電池セル管１０２は、外部と電気的に絶縁されていることが好ましく、円板１０１は、外部（たとえば、使用ガスを供給する配管）と絶縁されている。このように、燃料電池モジュールは、絶縁のための部品を設ける必要があり、製造コストを増加させている。燃料電池セルと外部との間に発生するリーク電流をより安価に低減することが望まれている。 The fuel cell tube 102 that generates an electromotive force is preferably electrically insulated from the outside, and the disc 101 is insulated from the outside (for example, a pipe that supplies the used gas). As described above, the fuel cell module needs to be provided with a part for insulation, which increases the manufacturing cost. It is desired to reduce the leakage current generated between the fuel battery cell and the outside more inexpensively.

円板１０１と燃料電池セル管１０２とは数百度以上に高温化する。多数の燃料電池セル管１０２の伸び方向は整合していないので、不整合力を円板１０１に与えることが考えられる。その場合、円板１０１の上下に異なるガスを使用していると、円板１０１の上下間で、使用ガスの漏洩が生じることが考えられる。使用ガスは、第１接合面１０６と第２接合面１０７を介して透過して漏洩し、更に、接着性接合材１０５を透過して漏洩することが考えられる。高温に起因する熱変形は、第１接合面１０６と第２接合面１０７の密着性能の劣化を招くことも考えられる。接着性接合材１０５として、強度向上のために無機系接着材が使用されている。無機系接着材で形成される無機系接着材層は、ポーラス状に形成されている場合がある。そのとき、使用ガスに対して透過性が強くなる。シール性能の向上が求められる。シール構造の強化が求められる。 The disk 101 and the fuel cell tube 102 are heated to several hundred degrees or more. Since the extending directions of many fuel battery cell tubes 102 are not aligned, it is conceivable that a mismatching force is applied to the disc 101. In that case, if different gases are used on the upper and lower sides of the disc 101, it is conceivable that the used gas leaks between the upper and lower sides of the disc 101. It is conceivable that the used gas permeates and leaks through the first joint surface 106 and the second joint surface 107 and further leaks through the adhesive joint material 105. It is conceivable that the thermal deformation caused by the high temperature causes deterioration in the adhesion performance between the first joint surface 106 and the second joint surface 107. As the adhesive bonding material 105, an inorganic adhesive is used to improve the strength. The inorganic adhesive layer formed of the inorganic adhesive may be formed in a porous shape. At that time, the permeability to the gas used becomes strong. Improvement in sealing performance is required. The seal structure must be strengthened.

特開２００３−３０８８５４号公報JP 2003-308854 A

本発明の目的は、燃料電池セル管と金属との接合部における燃料電池の効率の低下要因を低減することが可能な燃料電池セル管と金属との結合構造を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a joint structure between a fuel battery cell tube and a metal capable of reducing a factor of lowering the efficiency of the fuel cell at a joint portion between the fuel battery cell tube and a metal.

本発明の他の目的は、燃料電池セルと外部との間に発生するリーク電流をより低減する燃料電池セル管と金属との結合構造を提供することにある。 Another object of the present invention is to provide a coupling structure of a fuel cell tube and a metal that further reduces leakage current generated between the fuel cell and the outside.

本発明の更に他の目的は、燃料電池セル管と金属との接合箇所におけるシール性能を向上させることができる燃料電池セル管と金属との結合構造を提供することにある。 Still another object of the present invention is to provide a joint structure between a fuel cell tube and a metal, which can improve the sealing performance at the joint portion between the fuel cell tube and the metal.

本発明の別の目的は、燃料電池セルと外部との間に発生するリーク電流をより安価に低減する燃料電池セル管と金属との結合構造を提供することにある。 Another object of the present invention is to provide a fuel cell tube and metal coupling structure that reduces the leakage current generated between the fuel cell and the outside more inexpensively.

以下に、発明を実施するための最良の形態で使用される番号・符号を用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号・符号は、特許請求の範囲の記載と発明を実施するための最良の形態との対応関係を明らかにするために括弧付きで付加されたものである。ただし、それらの番号・符号を、特許請求の範囲に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。 Hereinafter, means for solving the problem will be described using the numbers and symbols used in the best mode for carrying out the invention. These numbers and symbols are added in parentheses in order to clarify the correspondence between the description of the claims and the best mode for carrying out the invention. However, these numbers and symbols should not be used for interpreting the technical scope of the invention described in the claims.

上記課題を解決するために、本発明の燃料電池セル管と金属との結合構造は、表面に燃料電池セルを形成された管としての燃料電池セル管（１）と、貫通している穴を有する金属板（２）と、燃料電池セル管（１）と金属板（２）とを接合するシール構造（３）とを具備している。シール構造（３）は、燃料電池セル管（１）と金属板（２）との間に介設されるリング（４）と、リング（４）と燃料電池セル管（１）との間に介設される接着層（５）とを備えている。金属板（２）は、その穴においてリング（４）に接合している。接着層（５）は、金属板（２）と燃料電池セル管（１）とを電気的に絶縁するように所定の電気抵抗を有している。 In order to solve the above problems, the fuel cell tube and metal connection structure of the present invention includes a fuel cell tube (1) as a tube having a fuel cell formed on the surface, and a through-hole. And a seal structure (3) for joining the fuel cell tube (1) and the metal plate (2). The seal structure (3) includes a ring (4) interposed between the fuel cell tube (1) and the metal plate (2), and between the ring (4) and the fuel cell tube (1). And an adhesive layer (5) interposed. The metal plate (2) is joined to the ring (4) in the hole. The adhesive layer (5) has a predetermined electric resistance so as to electrically insulate the metal plate (2) and the fuel cell pipe (1).

上記の燃料電池セル管と金属との結合構造において、接着層（５）は、高純度アルミナを含有する接着剤から形成されている。その接着剤は、リング（４）と燃料電池セル管（１）とを接着している。 In the joint structure of the fuel cell tube and the metal, the adhesive layer (5) is formed of an adhesive containing high-purity alumina. The adhesive bonds the ring (4) and the fuel cell tube (1).

上記の燃料電池セル管と金属との結合構造において、リング（４）の線膨張係数は、金属板（２）とリング（４）との間の気体の漏洩が十分にシールされるように、金属板（２）の線膨張係数に近似している。 In the coupling structure of the fuel cell tube and the metal, the linear expansion coefficient of the ring (4) is such that the gas leakage between the metal plate (2) and the ring (4) is sufficiently sealed. It approximates the linear expansion coefficient of the metal plate (2).

上記の燃料電池セル管と金属との結合構造において、金属板（２）は、フェライト系ステンレス鋼により形成されている。リング（４）は、マグネシアにより形成されている。 In the combined structure of the fuel cell tube and the metal, the metal plate (2) is made of ferritic stainless steel. The ring (4) is made of magnesia.

上記の燃料電池セル管と金属との結合構造において、リング（４）は、外周面側が金属であり、内周面側がセラミックである。組成が厚み方向に変化している傾斜機能材料（６１）から形成されている。 In the combined structure of the fuel cell tube and the metal, the ring (4) has a metal on the outer peripheral surface side and a ceramic on the inner peripheral surface side. It is formed from a functionally gradient material (61) whose composition changes in the thickness direction.

上記の燃料電池セル管と金属との結合構造において、リング（４）は、金属リング（２１）と、金属リング（２１／３１／４１／５１）に内接するセラミックリング（２３／３２／４２／５２）とを含んでいる。 In the fuel cell tube and metal coupling structure, the ring (4) includes a metal ring (21) and a ceramic ring (23/32/42/51) inscribed in the metal ring (21/31/41/51). 52).

上記の燃料電池セル管と金属との結合構造において、接着層（５）は、リング（４）と燃料電池セル管（１）とを接着する接着剤（７２）と、接着剤（７２）に分散された繊維（７１）とを含んでいる。 In the above-described structure of the fuel cell tube and metal, the adhesive layer (5) includes an adhesive (72) for bonding the ring (4) and the fuel cell tube (1), and an adhesive (72). And dispersed fibers (71).

上記の燃料電池セル管と金属との結合構造において、繊維（７１）は、複数本が撚りをかけられている糸に形成されている。 In the combined structure of the fuel cell tube and the metal, the fiber (71) is formed into a yarn in which a plurality of fibers (71) are twisted.

上記の燃料電池セル管と金属との結合構造において、繊維（７１）は、シート状に形成されている。 In the combined structure of the fuel cell tube and the metal, the fiber (71) is formed in a sheet shape.

上記の燃料電池セル管と金属との結合構造において、繊維（７１）は、燃料電池セル管（１）が延長している方向について一様に分布している。 In the combined structure of the fuel cell tube and metal, the fibers (71) are uniformly distributed in the direction in which the fuel cell tube (1) extends.

上記の燃料電池セル管と金属との結合構造において、繊維（７１）は、燃料電池セル管（１）が延長している方向について分布を有する。分布は、中央部に多く分布すること、及び、端部に多く分布すること、に例示される。 In the above fuel cell tube and metal connection structure, the fibers (71) have a distribution in the direction in which the fuel cell pipe (1) extends. The distribution is exemplified by a large distribution at the central portion and a large distribution at the end portions.

上記の燃料電池セル管と金属との結合構造において、接着層（５）は、チップ状に形成された他の繊維（８１）が更に分散されている。 In the bonding structure of the fuel cell tube and the metal, the adhesive layer (5) is further dispersed with other fibers (81) formed in a chip shape.

上記の燃料電池セル管と金属との結合構造において、繊維（７１）は、チップ状に形成されている。 In the combined structure of the fuel cell tube and the metal, the fiber (71) is formed in a chip shape.

上記の燃料電池セル管と金属との結合構造において、接着層（５）は、第１接着層（９１）と、第１接着層（９１）に燃料電池セル管（１）の中心線の方向に多層化される第２接着層（９２）とを含んでいる。第１接着層（９１）は強度性能が重視され、第２接着層（９２）はシール性能が重視される。 In the above-described bonded structure of the fuel cell tube and the metal, the adhesive layer (5) includes the first adhesive layer (91) and the first adhesive layer (91) in the direction of the center line of the fuel cell tube (1). And a second adhesive layer (92) which is multilayered. The first adhesive layer (91) places importance on strength performance, and the second adhesive layer (92) places importance on seal performance.

上記の燃料電池セル管と金属との結合構造において、第１接着層（９１）は無機系材料で形成され、第２接着層（９２）は樹脂系材料で形成されている。 In the fuel cell unit tube and metal coupling structure described above, the first adhesive layer (91) is made of an inorganic material, and the second adhesive layer (92) is made of a resin material.

上記の燃料電池セル管と金属との結合構造において、第１接着層（９１）は無機系材料で形成され、第２接着層（９２）はガラス系材料で形成されている。 In the above-described structure of the fuel cell tube and the metal, the first adhesive layer (91) is made of an inorganic material, and the second adhesive layer (92) is made of a glass material.

上記課題を解決するために本発明の燃料電池モジュールは、上記各項いずれかの結合構造と、供給室とを具備する。供給室は、結合構造の金属板を側面として含み、結合構造の燃料電池セル管内に燃料ガス又は酸化剤ガスを供給する。 In order to solve the above problems, a fuel cell module according to the present invention includes the coupling structure according to any one of the above items and a supply chamber. The supply chamber includes a combined structure metal plate as a side surface, and supplies fuel gas or oxidant gas into the combined structure fuel cell tube.

本発明により、燃料電池セル管と金属との接合部における燃料電池の効率の阻害要因を低減することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to reduce the factor of inhibiting the efficiency of the fuel cell at the joint between the fuel cell tube and the metal.

以下、本発明の燃料電池セル管と金属との結合構造の実施の形態を説明する。図１は、本発明の燃料電池セル管と金属との結合構造の実施の形態の構成を示す断面図である。その結合構造は、複数の燃料電池セルを含むセラミクス製の管としての燃料電池セル管１、燃料電池セル管１を保持する金属製の板としての管板２、及び、燃料電池セル管と金属との結合構造としてのシール構造３を具備する。 Hereinafter, an embodiment of a coupling structure of a fuel battery cell tube and a metal according to the present invention will be described. FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of an embodiment of a combined structure of a fuel battery cell tube and metal according to the present invention. The coupling structure includes a fuel cell tube 1 as a ceramic tube including a plurality of fuel cells, a tube plate 2 as a metal plate for holding the fuel cell tube 1, and a fuel cell tube and a metal. And a seal structure 3 as a coupling structure.

燃料電池セル管１は、管板２に管軸方向に貫通されて、シール構造３により管板２と結合されている。内部に燃料ガス（例示：水素）を通す管である。管板２は、その強度が十分である強度範囲で、薄く形成されている。シール構造３は、管板２と燃料電池セル管１との間に介設されている。シール構造３は、シール性能と接合強度と電気的絶縁性との面で十分な性能を有することが重要である。 The fuel cell tube 1 is penetrated through the tube plate 2 in the tube axis direction, and is connected to the tube plate 2 by a seal structure 3. A pipe through which fuel gas (example: hydrogen) passes. The tube sheet 2 is thinly formed in a strength range where the strength is sufficient. The seal structure 3 is interposed between the tube plate 2 and the fuel cell tube 1. It is important that the seal structure 3 has sufficient performance in terms of sealing performance, bonding strength, and electrical insulation.

管板２は、金属板であり、燃料電池セル管１内に燃料ガス又は酸化剤ガスを供給する供給室の一部を構成する。供給室の一部は、供給室の一側面に例示される。 The tube plate 2 is a metal plate and constitutes a part of a supply chamber for supplying fuel gas or oxidant gas into the fuel cell tube 1. A part of the supply chamber is exemplified on one side of the supply chamber.

シール構造３は、管板２と燃料電池セル管１との間に介設されるシールリング４、及び、シールリング４と燃料電池セル管１との間に介設される接着層５を備える。管板２は、シールリング４の外周面と、接合面７で接合している。燃料電池セル管１と接着層５とシールリング４とは、同心的に配置されて、互いに密着的に接合している。 The seal structure 3 includes a seal ring 4 interposed between the tube plate 2 and the fuel cell tube 1 and an adhesive layer 5 interposed between the seal ring 4 and the fuel cell tube 1. . The tube sheet 2 is bonded to the outer peripheral surface of the seal ring 4 at the bonding surface 7. The fuel cell tube 1, the adhesive layer 5, and the seal ring 4 are disposed concentrically and are in close contact with each other.

シールリング４は、金属（例示：Ｎｉ−Ｃｒ鋼、ステンレス鋼）又はセラミックス（例示：安定化ジルコニア、アルミナ）で形成されている。接着層５は、セメント、アルミナに例示される無機質接着剤で形成されている。無機質接着剤は、金属、電解質に例示される不純物が含有することにより、電気伝導率を大きく変化する。無機質接着剤は、接着層５が所定の厚さで要求される電気抵抗以上になるように純度が高く設定されている。 The seal ring 4 is made of metal (example: Ni—Cr steel, stainless steel) or ceramics (example: stabilized zirconia, alumina). The adhesive layer 5 is formed of an inorganic adhesive exemplified by cement and alumina. When the inorganic adhesive contains impurities exemplified by metals and electrolytes, the electrical conductivity greatly changes. The inorganic adhesive is set to have a high purity so that the adhesive layer 5 has an electrical resistance higher than that required at a predetermined thickness.

以下、シールリング４に関してより詳細に説明する。 Hereinafter, the seal ring 4 will be described in more detail.

なお、シールリング４は、内周面と外周面との間の電気抵抗が、要求される電気抵抗以上であるセラミックにより形成されることもできる。このとき、シールリング４は、マグネシア（酸化マグネシウムＭｇＯ）により形成され、管板２は、フェライト系ステンレス鋼により形成されている。シールリング４の外周面と管板２の接合面７とは、シールリング４と管板２との線膨張係数が大きく異なると、温度変化により、隙間が生じて、シール性が悪くなり、燃料電池使用ガス（例示：水素のような燃料ガス）の漏洩につながる。マグネシアとフェライト系ステンレス鋼とは、線膨張係数がそれぞれ１２〜１３×１０^−６であり、使用ガスの漏洩を防止することができる。さらに、シール構造３は、接着層５として公知の接着剤を用いたときにも、燃料電池セル１と管板２との間に要求される電気抵抗を与えて、セルと外部との間に発生するリーク電流をより低減することができる。この結果、本発明による燃料電池セル管と金属との結合構造は、燃料電池セル管１と外部との間に発生するリーク電流を管板２と外部とを絶縁することより安価に低減することができる。 In addition, the seal ring 4 can also be formed of a ceramic whose electrical resistance between the inner peripheral surface and the outer peripheral surface is equal to or higher than the required electrical resistance. At this time, the seal ring 4 is formed of magnesia (magnesium oxide MgO), and the tube sheet 2 is formed of ferritic stainless steel. If the outer peripheral surface of the seal ring 4 and the joint surface 7 of the tube plate 2 are greatly different from each other in the linear expansion coefficient between the seal ring 4 and the tube plate 2, a gap is generated due to a temperature change, resulting in poor sealing performance. It leads to leakage of battery gas (eg fuel gas such as hydrogen). Magnesia and ferritic stainless steel each have a linear expansion coefficient of 12 to 13 × 10 ⁻⁶ , and can prevent leakage of gas used. Further, the seal structure 3 provides an electric resistance required between the fuel battery cell 1 and the tube plate 2 even when a known adhesive is used as the adhesive layer 5, so The generated leakage current can be further reduced. As a result, the combined structure of the fuel cell tube and the metal according to the present invention can reduce the leakage current generated between the fuel cell tube 1 and the outside at a lower cost than insulating the tube plate 2 and the outside. Can do.

図２は、シール構造の実施の他の形態を示す断面図である。シールリング４は、金属リング２１、接着剤２２およびセラミックリング２３から形成されている。金属リング２１は、円筒状に形成され、管板２と線膨張係数が概ね等しい金属から形成されている。金属リング２１は、管形成板２と同種の金属を用いることが使用ガスの漏洩を防止する点で最適である。セラミックリング２３は、厚さ１ｍｍ以上の円筒状に形成され、アルミナから形成されている。金属リング２１とセラミックリング２３は、中心軸心線Ｌに垂直な方向に積層されている。このようなセラミックリング２３は、内周面から外周面までの電気抵抗が要求される電気抵抗より大きくなる。セラミックリング２３は、アルミナ以外の絶縁性の物質で形成されるときにも、同様にして厚さが設定される。接着剤２２は、所定の強度性能と所定のシール性能を有し、接着層５と同種の接着剤を用いることが最適である。 FIG. 2 is a cross-sectional view showing another embodiment of the seal structure. The seal ring 4 is formed from a metal ring 21, an adhesive 22 and a ceramic ring 23. The metal ring 21 is formed in a cylindrical shape, and is formed from a metal having a coefficient of linear expansion substantially equal to that of the tube sheet 2. For the metal ring 21, it is optimal to use the same type of metal as the tube forming plate 2 in terms of preventing leakage of the used gas. The ceramic ring 23 is formed in a cylindrical shape having a thickness of 1 mm or more and is made of alumina. The metal ring 21 and the ceramic ring 23 are laminated in a direction perpendicular to the central axis L. Such a ceramic ring 23 is larger than the required electrical resistance from the inner peripheral surface to the outer peripheral surface. When the ceramic ring 23 is formed of an insulating material other than alumina, the thickness is similarly set. The adhesive 22 has a predetermined strength performance and a predetermined sealing performance, and it is optimal to use the same type of adhesive as the adhesive layer 5.

このようなシール構造３は、管板２と金属リング２１との線膨張係数が概ね等しいことにより、高温化する管板２の膨張収縮に対応して常態的に管板２とシールリング４との密着的接合関係を維持することができる。さらに、シール構造３は、セラミックセル１と管板２との間に要求される電気抵抗を与えて、セルと外部との間に発生するリーク電流をより低減することができる。 In such a seal structure 3, the tube plate 2 and the metal ring 21 have substantially the same linear expansion coefficient, so that the tube plate 2, the seal ring 4, and the tube plate 2 normally correspond to the expansion and contraction of the tube plate 2 that is heated. Can be maintained. Further, the seal structure 3 can provide a required electric resistance between the ceramic cell 1 and the tube sheet 2 and can further reduce a leakage current generated between the cell and the outside.

図３は、シール構造３の実施のさらに他の形態を示す断面図である。シールリング４は、金属リング３１とセラミックリング３２とから形成されている。金属リング３１は、円筒状に形成され、管板２と線膨張係数が概ね等しい金属から形成されている。セラミックリング３２は、厚さ１ｍｍ以上の円筒状に形成され、アルミナから形成されている。金属リング３１とセラミックリング３２は、中心軸心線Ｌに垂直な方向に積層されている。金属リング３１は、セラミックリング３２を締め付けるように弾性力を付勢してセラミックリング３２と締結している。 FIG. 3 is a cross-sectional view showing still another embodiment of the seal structure 3. The seal ring 4 is formed of a metal ring 31 and a ceramic ring 32. The metal ring 31 is formed in a cylindrical shape and is formed of a metal having a coefficient of linear expansion substantially equal to that of the tube sheet 2. The ceramic ring 32 is formed in a cylindrical shape having a thickness of 1 mm or more and is made of alumina. The metal ring 31 and the ceramic ring 32 are stacked in a direction perpendicular to the central axis L. The metal ring 31 is fastened to the ceramic ring 32 by applying an elastic force so as to fasten the ceramic ring 32.

金属リング３１は、セラミックリング３２より中心軸心線Ｌの方向に長く、内周面の端部に中心軸心線のＬ側に張り出した張り出し部分がさらに設けられている。その張り出し部分は、セラミックリング３２が金属リング３１の円筒の外側に抜け出ることを防止している。 The metal ring 31 is longer in the direction of the central axis L than the ceramic ring 32, and further has an overhanging portion that protrudes to the L side of the central axis at the end of the inner peripheral surface. The protruding portion prevents the ceramic ring 32 from slipping out of the cylinder of the metal ring 31.

図３に示されている第１シールリング層４の製造方法を以下に説明する。まず、金属リング３１とセラミックリング３２とは、独立に製造される。加熱されて膨張した金属リング３１は、円筒の内部にセラミックリング３２が挿入された後に、冷却収縮されセラミックリング３２と締結する。すなわち、金属リング３１とセラミックリング３２とは、焼きばめによりを締結している。 A method for manufacturing the first seal ring layer 4 shown in FIG. 3 will be described below. First, the metal ring 31 and the ceramic ring 32 are manufactured independently. The heated and expanded metal ring 31 is cooled and contracted after the ceramic ring 32 is inserted into the cylinder and fastened to the ceramic ring 32. That is, the metal ring 31 and the ceramic ring 32 are fastened by shrink fitting.

このようなシール構造３は、管板２と金属リング３１との線膨張係数が概ね等しいことにより、高温化する管形成板２の膨張収縮に対応して常態的に管形成板２とシールリング４との密着的接合関係を維持することができる。さらに、シール構造３は、燃料電池セル管１と管板２との間に要求される電気抵抗を与えて、セルと外部との間に発生するリーク電流をより低減することができる。 In such a seal structure 3, since the linear expansion coefficients of the tube plate 2 and the metal ring 31 are substantially equal, the tube formation plate 2 and the seal ring are normally in response to the expansion and contraction of the tube formation plate 2 that is heated to a high temperature. 4 can be maintained. Furthermore, the seal structure 3 can provide a required electric resistance between the fuel cell tube 1 and the tube plate 2, and can further reduce a leakage current generated between the cell and the outside.

図４は、シール構造３の実施のさらに他の形態を示す断面図である。シールリング４は、金属リング４１とセラミックリング４２とから形成されている。金属リング４１は、円筒状に形成され、管板２と線膨張係数が概ね等しい金属から形成されている。セラミックリング４２は、厚さ１ｍｍ以上の円筒状に形成され、アルミナから形成されている。金属リング４１とセラミックリング４２は、中心軸心線Ｌに垂直な方向に積層されている。 FIG. 4 is a cross-sectional view showing still another embodiment of the seal structure 3. The seal ring 4 is formed of a metal ring 41 and a ceramic ring 42. The metal ring 41 is formed in a cylindrical shape and is made of a metal having a coefficient of linear expansion substantially equal to that of the tube sheet 2. The ceramic ring 42 is formed in a cylindrical shape having a thickness of 1 mm or more and is made of alumina. The metal ring 41 and the ceramic ring 42 are stacked in a direction perpendicular to the central axis L.

図４に示されているシールリング４の製造方法を以下に説明する。まず、金属リング４１が、製造される。金属リング４１の内周面に、セラミックを厚さ１ｍｍ以上に蒸着させてセラミックリング４２を形成する。蒸着を用いることは、緻密で密着性の高い膜を得られる点で好ましい。 A method for manufacturing the seal ring 4 shown in FIG. 4 will be described below. First, the metal ring 41 is manufactured. A ceramic ring 42 is formed on the inner peripheral surface of the metal ring 41 by depositing ceramic to a thickness of 1 mm or more. The use of vapor deposition is preferable in that a dense and highly adhesive film can be obtained.

このようなシール構造３は、管板２と金属リング４１との線膨張係数が概ね等しいことにより、高温化する管板２の膨張収縮に対応して常態的に管板２と第１シールリング層４との密着的接合関係を維持することができる。さらに、シール構造３は、セラミックセル１と管板２との間に要求される電気抵抗を与えて、セルと外部との間に発生するリーク電流をより低減することができる。 In such a seal structure 3, the tube plate 2 and the metal ring 41 have substantially the same linear expansion coefficient, so that the tube plate 2 and the first seal ring are normally in response to the expansion and contraction of the tube plate 2 that is heated. The close bonding relationship with the layer 4 can be maintained. Further, the seal structure 3 can provide a required electric resistance between the ceramic cell 1 and the tube sheet 2 and can further reduce a leakage current generated between the cell and the outside.

図５は、シール構造３の実施のさらに他の形態を示す断面図である。シールリング４は、金属リング５１とセラミックリング５２とから形成されている。金属リング５１は、円筒状に形成され、管形成板２と線膨張係数が概ね等しい金属から形成されている。セラミックリング５２は、厚さ１ｍｍ以上の円筒状に形成され、アルミナから形成されている。金属リング５１とセラミックリング５２は、中心軸心線Ｌに垂直な方向に積層されている。 FIG. 5 is a cross-sectional view showing still another embodiment of the seal structure 3. The seal ring 4 is formed of a metal ring 51 and a ceramic ring 52. The metal ring 51 is formed in a cylindrical shape, and is formed of a metal having a coefficient of linear expansion substantially equal to that of the tube forming plate 2. The ceramic ring 52 is formed in a cylindrical shape having a thickness of 1 mm or more and is made of alumina. The metal ring 51 and the ceramic ring 52 are stacked in a direction perpendicular to the central axis L.

図５に示されているシールリング４の製造方法を以下に説明する（断面図）。まず、セラミックリング５２が、製造される。セラミックリング５２の外周面に、金属を蒸着させて金属リング５１を形成する。金属を蒸着することは、より緻密でより密着性の高い膜を得易いという点で好ましい。また、外側の部材を蒸着することは、蒸着しやすいという点で好ましい。 A manufacturing method of the seal ring 4 shown in FIG. 5 will be described below (cross-sectional view). First, the ceramic ring 52 is manufactured. A metal ring 51 is formed by vapor-depositing metal on the outer peripheral surface of the ceramic ring 52. It is preferable to deposit a metal in that it is easy to obtain a denser and more adhesive film. Further, it is preferable to deposit the outer member because it is easy to deposit.

このようなシール構造３は、管板２と金属リング６１との線膨張係数が概ね等しいことにより、高温化する管板２の膨張収縮に対応して常態的に管板２と第１シールリング層４との密着的接合関係を維持することができる。さらに、シール構造３は、セラミックセル１と管板２との間に要求される電気抵抗を与えて、セルと外部との間に発生するリーク電流をより低減することができる。 In such a seal structure 3, the tube sheet 2 and the metal ring 61 have substantially the same linear expansion coefficient, so that the tube sheet 2 and the first seal ring are normally in response to the expansion and contraction of the tube sheet 2 that is heated. The close bonding relationship with the layer 4 can be maintained. Further, the seal structure 3 can provide a required electric resistance between the ceramic cell 1 and the tube sheet 2 and can further reduce a leakage current generated between the cell and the outside.

図６は、シール構造３の実施のさらに他の形態を示す断面図である。シールリング４は、傾斜機能材料６１により形成されている。その傾斜機能材料は、性質が位置により異なる材料であり、シールリング４は、外周面側６２が金属の性質を有し、内周面側６３がセラミックの性質を有している。図７は、シールリング４の組成を示すグラフである。シールリング４のセラミックの組成は、外周面側６２からの距離に関して単純に増加する関数であり、外周面側６２が０％であり、内周面側６３が１００％である。第１シールリング層４の金属の組成は、外周面側６２からの距離に関して単純に減少する関数であり、外周面側６２が１００％であり、内周面側６３が０％である。第１シールリング層４のセラミックの組成は、内周面側６３の１ｍｍ以上が１００％である。 FIG. 6 is a cross-sectional view showing still another embodiment of the seal structure 3. The seal ring 4 is made of a functionally gradient material 61. The functionally gradient material is a material having different properties depending on the position. The seal ring 4 has a metal property on the outer peripheral surface side 62 and a ceramic property on the inner peripheral surface side 63. FIG. 7 is a graph showing the composition of the seal ring 4. The ceramic composition of the seal ring 4 is a function that simply increases with respect to the distance from the outer peripheral surface side 62, where the outer peripheral surface side 62 is 0% and the inner peripheral surface side 63 is 100%. The metal composition of the first seal ring layer 4 is a function that simply decreases with respect to the distance from the outer peripheral surface side 62, where the outer peripheral surface side 62 is 100% and the inner peripheral surface side 63 is 0%. The ceramic composition of the first seal ring layer 4 is 100% at 1 mm or more on the inner peripheral surface side 63.

このようなシール構造３は、管形成板２と第１シールリング層４の外周面側６２との線膨張係数が概ね等しいことにより、高温化する管板２の膨張収縮に対応して常態的に管板２とシールリング４との密着的接合関係を維持することができる。さらに、シール構造３は、セラミックセル１と管板２との間に要求される電気抵抗を与えて、セルと外部との間に発生するリーク電流をより低減することができる。 Such a seal structure 3 is normal in response to the expansion and contraction of the tube plate 2 that is heated by the fact that the linear expansion coefficients of the tube forming plate 2 and the outer peripheral surface side 62 of the first seal ring layer 4 are substantially equal. In addition, the close joint relationship between the tube plate 2 and the seal ring 4 can be maintained. Further, the seal structure 3 can provide a required electric resistance between the ceramic cell 1 and the tube sheet 2 and can further reduce a leakage current generated between the cell and the outside.

次に、接着層５に関してより詳細に説明する。 Next, the adhesive layer 5 will be described in detail.

図８は、シール構造３の実施のさらに他の形態を示す断面図である。接着層５は、繊維７１と接着剤７２とから形成されている。繊維７１と接着剤７２とは、互いに相混じらない２つの物質から形成され、接着層５は、繊維７１が分散質であり、接着剤７２が分散媒である分散系を形成している。繊維７１は、ガラス繊維に例示される無機系の繊維であり、撚りをかけられて紐状に形成され、または、シート状の布または不織布に形成されている。繊維７１は、接着層５に中心軸心線Ｌの方向に概ね一様に分布している。接着剤７２は、セメントに例示される無機系接着剤である。 FIG. 8 is a cross-sectional view showing still another embodiment of the seal structure 3. The adhesive layer 5 is formed from fibers 71 and an adhesive 72. The fiber 71 and the adhesive 72 are formed of two materials that do not mix with each other, and the adhesive layer 5 forms a dispersion system in which the fiber 71 is a dispersoid and the adhesive 72 is a dispersion medium. The fiber 71 is an inorganic fiber exemplified by glass fiber, and is twisted to form a string, or a sheet-like cloth or nonwoven fabric. The fibers 71 are distributed substantially uniformly in the direction of the central axis L in the adhesive layer 5. The adhesive 72 is an inorganic adhesive exemplified by cement.

接着層５は、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）と同様の機構により、強化されて割れの発生が防止される。接着剤２２を構成する無機系接着材は、一般にポーラスであり、多数の小さな空隙が分散している。燃料電池に使用される気体は、その多数の空隙を伝って管板２により区切られた内側と外側との間を透過する。繊維７１は、その多数の空隙の繋がりを分断し、気体の流路を迷路のように変形させて、気体を通りにくくして、接着層５のシール性能を向上させる。 The adhesive layer 5 is reinforced by a mechanism similar to that of fiber reinforced plastic (FRP) to prevent generation of cracks. The inorganic adhesive constituting the adhesive 22 is generally porous, and a large number of small voids are dispersed. The gas used in the fuel cell passes between the inner side and the outer side separated by the tube sheet 2 through the numerous gaps. The fiber 71 breaks the connection of the numerous gaps, deforms the gas flow path like a maze, makes the gas difficult to pass, and improves the sealing performance of the adhesive layer 5.

紐状の繊維を用いることは、側板へのなじみ性が良い（側板の形状に対応しやすい）点で好ましい。一方、シート状の繊維を用いることは、繊維の側面に沿った方向における密度を一定にしやすい点で好ましい。 The use of string-like fibers is preferable in terms of good adaptability to the side plate (easy to correspond to the shape of the side plate). On the other hand, it is preferable to use a sheet-like fiber because the density in the direction along the side surface of the fiber is easily made constant.

図８に示される本発明の結合構造の製造方法を以下に説明する。燃料電池セル管１は、まず、管板２と接合される領域に紐状またはシート状に形成されている繊維７１を周りに巻かれる。次いで、その繊維７１は、液状の接着剤７２が含浸させられる。その後に、燃料電池セル管１がシーリング４に挿入されて、接着層５がシーリング４の内側に配置される。接着剤７２は、その後に、固体化して燃料電池セル管１とシールリング４とを接着する。 The manufacturing method of the coupling structure of the present invention shown in FIG. 8 will be described below. First, the fuel cell tube 1 is wound around a fiber 71 formed in a string shape or a sheet shape in a region joined to the tube plate 2. Next, the fiber 71 is impregnated with a liquid adhesive 72. Thereafter, the fuel cell tube 1 is inserted into the sealing 4, and the adhesive layer 5 is disposed inside the sealing 4. Thereafter, the adhesive 72 is solidified to bond the fuel cell tube 1 and the seal ring 4 together.

液状の接着剤７２をその繊維７１に含浸させた後に燃料電池セル管１をシーリング４に挿入することは、繊維７１の隙間に接着剤７２を十分に含浸させるために有効である。なお、液状の接着剤７２をその繊維７１に含浸させることは、燃料電池セル管１がシーリング４に挿入された後に、実行することもできる。 Inserting the fuel cell tube 1 into the sealing 4 after impregnating the fiber 71 with the liquid adhesive 72 is effective for sufficiently impregnating the adhesive 72 into the gaps of the fibers 71. The impregnation of the fiber 71 with the liquid adhesive 72 can also be performed after the fuel cell tube 1 is inserted into the sealing 4.

図９は、シール構造３の実施のさらに他の形態を示す断面図である。繊維７１が接着層５の中心軸心線Ｌの方向の中央部に多く分布している。このような分布によれば、繊維７１の隙間に接着剤７２を図８のシール構造３より十分に含浸させることができる。図９のシール構造３は、さらに、図８のシール構造３と同様に、繊維７１がその多数の空隙の繋がりを分断し、気体の流路を迷路のように変形させて、気体を通り難くして、接着層５のシール性能を向上させる。 FIG. 9 is a cross-sectional view showing still another embodiment of the seal structure 3. Many fibers 71 are distributed in the center of the adhesive layer 5 in the direction of the central axis L. According to such distribution, the adhesive 72 can be more sufficiently impregnated in the gaps of the fibers 71 than the seal structure 3 in FIG. 8. Further, in the seal structure 3 of FIG. 9, similarly to the seal structure 3 of FIG. 8, the fibers 71 divide the connection of the numerous gaps, and the gas flow path is deformed like a labyrinth, making it difficult to pass the gas. Thus, the sealing performance of the adhesive layer 5 is improved.

図１０は、シール構造３の実施のさらに他の形態を示す断面図である。繊維７１が接着層５の中心軸心線Ｌの方向の端部に多く分布している。このような分布によれば、繊維７１の隙間に接着剤７２を図８のシール構造３より十分に含浸させることができる。図１０のシール構造３は、さらに、図８のシール構造３と同様に、繊維７１がその多数の空隙の繋がりを分断し、気体の流路を迷路のように変形させて、気体を通りにくくして、接着層５のシール性能を向上させる。 FIG. 10 is a cross-sectional view showing still another embodiment of the seal structure 3. Many fibers 71 are distributed at the end of the adhesive layer 5 in the direction of the central axis L. According to such distribution, the adhesive 72 can be more sufficiently impregnated in the gaps of the fibers 71 than the seal structure 3 in FIG. 8. Further, in the seal structure 3 of FIG. 10, similarly to the seal structure 3 of FIG. 8, the fibers 71 divide the connection of the large number of gaps, and the gas flow path is deformed like a maze to make it difficult for gas to pass. Thus, the sealing performance of the adhesive layer 5 is improved.

図９及び図１０の場合、繊維を混入させる既述の効果のほかに、接着層５の繊維を含む部分が燃料電池セル管１及びシールリング４と接触する面の面積を小さくして、接着層５の繊維を含まない部分が燃料電池セル管１及びシールリング４と接触する面の面積を増加させることができる。繊維を含まない部分は、燃料電池セル管１とシールリング４との接着強度がより大きいので、接着層５全体としての強度を図８の場合に比較して向上させることができる。これにより、シール性能を向上させながら、接着強度を維持することができる。 In the case of FIGS. 9 and 10, in addition to the above-described effect of mixing the fibers, the area of the surface of the adhesive layer 5 containing the fibers that contacts the fuel cell tube 1 and the seal ring 4 is reduced and bonded. It is possible to increase the area of the surface of the layer 5 that does not include the fiber and that contacts the fuel cell tube 1 and the seal ring 4. Since the adhesive strength between the fuel cell tube 1 and the seal ring 4 is higher in the portion not containing the fibers, the strength of the adhesive layer 5 as a whole can be improved as compared with the case of FIG. Thereby, adhesive strength can be maintained, improving a sealing performance.

図１１は、シール構造３の実施のさらに他の形態を示す断面図である。チップ状の繊維８１が接着層５の中心軸心線Ｌの方向に一様に分布している。シール構造３の製造方法は、繊維８１が分散された接着剤７２が、まず、管板２と接合される領域に塗布される。その後に、燃料電池セル管１がシーリング４に挿入され、接着剤７２は、固体化して燃料電池セル管１とシールリング４とを接着する。なお、燃料電池セル管１がシーリング４に挿入された後に、繊維８１が分散された接着剤７２を燃料電池セル管１とシーリング４との隙間に含浸させることもできる。 FIG. 11 is a cross-sectional view showing still another embodiment of the seal structure 3. Chip-like fibers 81 are uniformly distributed in the direction of the central axis L of the adhesive layer 5. In the manufacturing method of the seal structure 3, an adhesive 72 in which fibers 81 are dispersed is first applied to a region to be joined to the tube sheet 2. Thereafter, the fuel cell tube 1 is inserted into the sealing 4, and the adhesive 72 is solidified to bond the fuel cell tube 1 and the seal ring 4. In addition, after the fuel cell tube 1 is inserted into the sealing 4, the adhesive 72 in which the fibers 81 are dispersed can be impregnated in the gap between the fuel cell tube 1 and the sealing 4.

図１１のシール構造３は、さらに、図８のシール構造３と同様に、繊維８１がその多数の空隙の繋がりを分断し、気体の流路を迷路のように変形させて、気体を通りにくくして、接着層５のシール性能を向上させる。 Further, in the seal structure 3 of FIG. 11, similarly to the seal structure 3 of FIG. 8, the fibers 81 divide the connection of the numerous gaps, and the gas flow path is deformed like a labyrinth to make it difficult for gas to pass. Thus, the sealing performance of the adhesive layer 5 is improved.

なお、図８、図９または図１０の接着剤７２を図１１に示されているような繊維８１が分散された接着剤７２に置換することもできる。このとき、接着層５は、より強固であり、シール性がより向上して好ましい。 Note that the adhesive 72 shown in FIG. 8, FIG. 9, or FIG. 10 can be replaced with an adhesive 72 in which fibers 81 are dispersed as shown in FIG. At this time, the adhesive layer 5 is preferable because it is stronger and the sealing performance is further improved.

図１２は、シール構造３の実施のさらに他の形態を示す断面図である。接着層５は、中央側接着層９１と、端部側接着層９２とから形成されている。端部側接着層９２は、中央側接着層９１を軸方向に両側から挟んでいる。中央側接着層９１と端部側接着層９２の縦方向（軸方向）の材料選択の組合せが有効である。その組合せは、次の通りである。 FIG. 12 is a cross-sectional view showing still another embodiment of the seal structure 3. The adhesive layer 5 is formed of a center side adhesive layer 91 and an end portion side adhesive layer 92. The end side adhesive layer 92 sandwiches the center side adhesive layer 91 from both sides in the axial direction. A combination of material selection in the longitudinal direction (axial direction) of the center side adhesive layer 91 and the end portion side adhesive layer 92 is effective. The combinations are as follows.

第１組合せは、中央側接着層９１：無機系接着剤、及び、端部側接着層９２：ガラス系接着剤である。第２組合せは、中央側接着層９１：樹脂系接着剤、及び、端部側接着層９２：無機系接着剤である。 The first combination is the center side adhesive layer 91: inorganic adhesive and the end side adhesive layer 92: glass adhesive. The second combination is the center side adhesive layer 91: resin adhesive and the end side adhesive layer 92: inorganic adhesive.

それぞれの組合せで、中央側接着層９１の材料と端部側接着層９２の材料は互いに置換可能である。無機系接着剤は接着強度を保証し、樹脂系接着剤とガラス系接着剤はシール性を保証する。中央側接着層９１と端部側接着層９２は、それの一方に強度性能が重要視されそれの他方にシール性能が重要視される。中央側接着層９１と端部側接着層９２は、（燃料電池セル管１の）半径方向に層化されずに軸方向に層化されることが重要である。複数の中央側接着層９１と複数の端部側接着層９２が交互に軸方向に配列されることは有効である。中央側接着層９１と端部側接着層９２は、軸方向に互いに接着性が高いことが重要である。中央側接着層９１と端部側接着層９２は、それぞれに、シールリング４と燃料電池セル管１に対して接着性が高いことが更に重要である。 In each combination, the material of the center side adhesive layer 91 and the material of the end part side adhesive layer 92 can be replaced with each other. The inorganic adhesive guarantees the adhesive strength, and the resin adhesive and the glass adhesive guarantee the sealing property. The center side adhesive layer 91 and the end part side adhesive layer 92 are given importance on strength performance on one side and on the other side on seal performance. It is important that the center-side adhesive layer 91 and the end-side adhesive layer 92 are not layered in the radial direction (of the fuel cell unit tube 1) but in the axial direction. It is effective that the plurality of center side adhesive layers 91 and the plurality of end portion side adhesive layers 92 are alternately arranged in the axial direction. It is important that the center side adhesive layer 91 and the end portion side adhesive layer 92 have high adhesiveness in the axial direction. It is further important that the center-side adhesive layer 91 and the end-side adhesive layer 92 have high adhesion to the seal ring 4 and the fuel cell tube 1, respectively.

樹脂系接着剤は、他の材料のもの比較して非常に高いシール性と強度とを有している。したがって、高いシール性や強度の要求される箇所において使用されることがより好ましい。一方、ガラス系接着剤は、他の材料のものと比較して非常に高い温度まで使用可能である。したがって、高温になる箇所において使用されることがより好ましい。 The resin adhesive has a very high sealing performance and strength as compared with those of other materials. Therefore, it is more preferable to use in places where high sealing performance and strength are required. On the other hand, glass-based adhesives can be used up to very high temperatures compared to those of other materials. Therefore, it is more preferable to use it at a location where the temperature is high.

単一の材料で金属とセラミックの接着的密着性が十分でありシール性能が十分であることは困難であるが、金属のシールリング４とセラミックの燃料電池セル管１との間に強度性能とシール性能とを合わせ持つシール構造３は、セラミックの燃料電池セル管１と金属の管板２との間の強度性能とシール性能とを同時に十分に保証することができる。金属の管板２と金属のシールリング４との間は、機械的にそのシール性能が保証される。 Although it is difficult for a single material to have sufficient adhesive adhesion between metal and ceramic and sufficient sealing performance, it is difficult to obtain strength performance between the metal seal ring 4 and the ceramic fuel cell tube 1. The seal structure 3 having both the sealing performance and the strength performance between the ceramic fuel cell tube 1 and the metal tube plate 2 and the sealing performance can be sufficiently ensured at the same time. The sealing performance is mechanically ensured between the metal tube plate 2 and the metal seal ring 4.

図２〜図６において説明したシールリング４のいずれかを、図８〜図１２に関連して説明した接着層５のいずれかと組み合わせて使用することも可能である。 Any of the seal rings 4 described in FIGS. 2 to 6 can be used in combination with any of the adhesive layers 5 described with reference to FIGS.

本発明により、燃料電池セルと外部との間に発生するリーク電流をより低減し、シール構造を強化し、シール性能を向上させることができる。それにより、燃料電池セル管と金属との接合部における燃料電池の効率の阻害要因を低減することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to further reduce the leakage current generated between the fuel battery cell and the outside, strengthen the seal structure, and improve the sealing performance. Thereby, it becomes possible to reduce the factor of impeding the efficiency of the fuel cell at the joint between the fuel cell tube and the metal.

図１は、本発明の燃料電池セル管と金属との結合構造の実施の形態の構成を示す断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of an embodiment of a combined structure of a fuel battery cell tube and metal according to the present invention. 図２は、シール構造の実施の他の形態を示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view showing another embodiment of the seal structure. 図３は、シール構造の実施のさらに他の形態を示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view showing still another embodiment of the seal structure. 図４は、シール構造の実施のさらに他の形態を示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing still another embodiment of the seal structure. 図５は、シール構造の実施のさらに他の形態を示す断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view showing still another embodiment of the seal structure. 図６は、シール構造の実施のさらに他の形態を示す断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view showing still another embodiment of the seal structure. 図７は、シールリングの組成を示すグラフである。FIG. 7 is a graph showing the composition of the seal ring. 図８は、シール構造の実施さらに他の形態を示す断面図である。FIG. 8 is a cross-sectional view showing still another embodiment of the seal structure. 図９は、シール構造の実施の他の形態を示す断面図である。FIG. 9 is a cross-sectional view showing another embodiment of the seal structure. 図１０は、シール構造の実施のさらに他の形態を示す断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view showing still another embodiment of the seal structure. 図１１は、シール構造の実施のさらに他の形態を示す断面図である。FIG. 11 is a cross-sectional view showing still another embodiment of the seal structure. 図１２は、シール構造の実施のさらに他の形態を示す断面図である。FIG. 12 is a cross-sectional view showing still another embodiment of the seal structure. 図１３は、従来の燃料電池セル管と金属との結合構造を示す断面図である。FIG. 13 is a cross-sectional view showing a conventional coupling structure between a fuel cell tube and a metal.

Explanation of symbols

１：燃料電池セル管
２：管板
３：シール構造
４：シールリング
５：接着層
７：接合面
２１、３１、４１、５１：金属リング
２２、３２、４２、５２：接着剤
２３、：セラミックリング
６１：リング
６２：外周面
６３：内周面
７１：繊維
７２：接着剤
８１：チップ
９１：中央側接着層
９２：端部側接着層 1: Fuel cell tube 2: Tube plate 3: Seal structure 4: Seal ring 5: Adhesive layer 7: Bonding surface 21, 31, 41, 51: Metal ring 22, 32, 42, 52: Adhesive 23: Ceramic Ring 61: Ring 62: Outer peripheral surface 63: Inner peripheral surface 71: Fiber 72: Adhesive 81: Tip 91: Center side adhesive layer 92: End side adhesive layer

Claims

A fuel cell tube as a tube having fuel cells formed on the surface;
A metal plate having a hole therethrough;
A seal structure for joining the fuel cell tube and the metal plate;
The seal structure is
A ring interposed between the fuel cell tube and the metal plate;
An adhesive layer interposed between the ring and the fuel cell pipe,
The metal plate is joined to the ring in the hole,
The adhesive layer may have a predetermined electrical resistivity to electrically isolate said fuel cell tube and the metal plate,
The adhesive layer is formed from an adhesive containing high-purity alumina,
The adhesive bonds the ring and the fuel cell tube . A fuel cell module.

Oite the fuel cell module according to claim 1,
The fuel cell module , wherein the linear expansion coefficient of the ring approximates the linear expansion coefficient of the metal plate so that gas leakage between the metal plate and the ring is sufficiently sealed .

Oite the fuel cell module according to claim 2,
The metal plate is made of ferritic stainless steel,
The ring is a fuel cell module formed of magnesia .

Oite the fuel cell module according to claim 1,
The ring is formed of a functionally gradient material in which the outer peripheral surface side is a metal, the inner peripheral surface side is a ceramic, and the composition changes in the thickness direction .

Oite the fuel cell module according to claim 1,
The ring is
A metal ring,
A ceramic ring inscribed in the metal ring;
Including fuel cell module.

Oite the fuel cell module according to claim 1,
The adhesive layer further fuel cell module including textiles dispersed before SL adhesive.

Oite the fuel cell module according to claim 6,
The said fiber is formed in the thread | yarn by which multiple pieces were twisted . Fuel cell module.

Oite the fuel cell module according to claim 6,
The said fiber is formed in the sheet form Fuel cell module.

Oite the fuel cell module according to any one of claims 7 or 8,
The fiber is uniformly distributed in a direction in which the fuel cell tube extends .

Oite the fuel cell module according to any one of claims 7 or 8,
The fiber has a distribution in a direction in which the fuel cell pipe extends .

Oite the fuel cell module according to any one of claims 7 to 10,
The adhesive layer is further dispersed with other fibers formed in a chip shape .

Oite the fuel cell module according to claim 6,
The fiber is formed in a chip shape .

Oite the fuel cell module according to claim 1,
The adhesive layer includes a first adhesive layer,
The first adhesive layer includes a second adhesive layer that is multilayered in the direction of the center line of the fuel cell tube;
The first adhesive layer places importance on strength performance, and the second adhesive layer places importance on seal performance .

Oite the fuel cell module according to claim 13,
The first adhesive layer is formed of an inorganic material, and the second adhesive layer is formed of a resin material .

Oite the fuel cell module according to claim 13,
The first adhesive layer is formed of an inorganic material, and the second adhesive layer is formed of a glass material .

The fuel cell module according to any one of claims 1 to 15 , wherein
Before it comprises Kikin genus plate as side, front Ki燃 charge cell tube to the fuel gas or supply chamber for supplying an oxidizing agent gas
A fuel cell module further comprising: