JPH03233867A - 燃料電池のマニホールド締付装置 - Google Patents

燃料電池のマニホールド締付装置

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Publication number
JPH03233867A
JPH03233867A JP2142223A JP14222390A JPH03233867A JP H03233867 A JPH03233867 A JP H03233867A JP 2142223 A JP2142223 A JP 2142223A JP 14222390 A JP14222390 A JP 14222390A JP H03233867 A JPH03233867 A JP H03233867A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
manifold
steel bands
battery stack
fuel cell
gas
Prior art date
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Pending
Application number
JP2142223A
Other languages
English (en)
Inventor
Fujio Hayashi
林 富士雄
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Electric Co Ltd filed Critical Fuji Electric Co Ltd
Priority to JP2142223A priority Critical patent/JPH03233867A/ja
Publication of JPH03233867A publication Critical patent/JPH03233867A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

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  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】
この発明は、燃料電池の電池積層体の側面に取り付けら
れ、この電池積層体に反応ガスを供給及び排出するマニ
ホールドの締付装置に関する。
【従来の技術】
燃料電池では、燃料ガスと酸化剤ガスとを反応させて発
電が行われ、爆発性である水素を燃料として用いること
から、ガス漏れ防止は最重要項目の一つである。特に電
極には反応触媒として白金等を使用しているため、燃料
電池内部における異種ガス間の漏れは即爆発の危険を帯
び最も危険である。第7図は、燃料電池の単電池の構成
を示す斜視図、第8図は従来例による燃料電池の電池積
層体の構成図、第9図は第8図の平面図である。 第7図において、マトリックス形燃料電池の基本をなす
単電池IBは、反応ガス流路を有する一対の燃料電極1
1と酸化剤電極13との間に例えば電解質としてのリン
酸を含浸保持させたマトリックス12を挟持してなり、
これらの電極に一方側からは燃料ガスを、他方側からは
酸化剤ガスを供給して電気化学的反応に基づく電気エネ
ルギーを両極より取り出すよう構成されている。第7図
における矢印は、燃料ガス及び酸化剤ガスの流れの方向
を示す、燃料電池セルスタック1は、第7図に示した単
電池とガス不透過性の導電材からなるセパレート板14
とを交互に多数積層し、さらに必要により冷却板を介装
して、第8図に示したように電池積層体IAとし、この
電池積層体IAを上下に設けた締付板4を介して皿ばね
、タイロッド3等からなる締付金具により締付は固定さ
れている。さらに電池積層体の4方の側面には燃料ガス
及び酸化剤ガスを互いに直交する方向に給排気するため
マニホールド2が取り付けられている。 電池積層体の側面に施されたシール層とマニホールドの
開口フランジ面との間からの反応ガスの漏洩は、電池の
効率低下及び燃料ガス中の水素と酸化ガス中の酸素ガス
との爆発的反応を誘起するので、電池積層体の側面に施
されたシール層とマニホールドの開口フランジ面との間
から反応ガスが漏洩しないように、前記マニホールドを
電池積層体の側面に取り付ける必要がある。このため従
来の燃料電池では第9図に示すように電池積層体の4方
の側面にマニホールド2を気密に取りつける際、各マニ
ホールドに取り付は金具24を設け、隣接するマニホー
ルド相互を取り付は金具24を介して皿ばね25等で加
圧締付けして、運転により高温になったとき、電池積層
体とマニホールド及びスチールバンドとの熱膨張差に起
因するマニホールド及びスチールバンドの伸びにより電
池積層体の4方の側面に施されたシール層とマニホール
ドの開口フランジ面との接触面に加わる面圧が低下して
反応ガスが漏洩するのを防止していた。
【発明が解決しようとする課B】
従来のマニホールド締付装置では、第9図に示すように
、皿バネ25等による加圧締付は時に、取り付は金具2
4の取り付は部分に大きな力が集中するため、マニホー
ルドの板圧を厚くする必要があり、数枚の厚板を溶接で
つなぎ合わせてマニホールドの形を作っていたため、工
数が多くかつ出来上がったマニホールドの重量も重くな
るという問題があった。 また電池積層体に比べてマニホールドの熱膨張率が大き
いため、運転により高温になったときのシール層とマニ
ホールドの開口フランジの接触面に加わる面圧の低下を
抑えるため、高価な皿ばね25を多数使用したため、コ
ストが高くなる問題があった。 この発明は、応力が集中するマニホールドの取り付は金
具を不要とし、マニホールドの周囲全体を締付け、かつ
ばね機能を持たせた締付装置を提供することを目的とす
る。
【課題を解決するための手段】
上記目的は、請求項1の発明によれば、複数個の単電池
を積層した電池積層体と、この電池積層体の4方の側面
にシール体を介して締付は固定され、燃料ガス及び酸化
剤ガスの給排気が行われるマニホールドとを備え、前記
燃料ガスと前記酸化剤ガスとを反応させて発電する燃料
電池において、その両端付近にU字形のばね部を有する
複数のスチールバンドを備え、前記マニホールドの外周
に沿って前記複数のスチールバンドを廻らせ、ねじ付ス
タッド及びナツトにより前記スチールバンドを互いに水
平方向に結合させ、前記マニホールドを前記電池積層体
の側面に締付は固定することによって遠戚される。 上記目的は、請求項2の発明によれば、複数個の単電池
を積層した電池積層体と、この電池積層体の4方の側面
にシール体を介して締付は固定され、燃料ガス及び酸化
剤ガスの給排気が行われるマニホールドとを備え、前記
燃料ガスと前記酸化剤ガスとを反応させて発電する燃料
電池において、複数のスチールバンドと、前記マニホー
ルドの側面と前記スチールバンドとの間に挿入する断熱
材とを備え、前記マニホールドの外周に沿って前記断熱
材を挟んで前記複数のスチールバンドを廻らせ、ねし付
スタッド及びナツトにより前記スチールバンドを互いに
水平方向に結合させ、前記マニホールドを前記電池積層
体の側面に締付は固定することによって達成される。
【作 用】
この発明は、請求項1によれば、その両端付近にU字形
のばね部を有する複数のスチールバンドを備え、マニホ
ールドの外周に沿って複数のスチールバンドを廻らせて
、ねじ付スタッド及びナツトにより前記スチールバンド
を互いに水平方向に結合させるので、スチールバンドは
その接触面全体にむいてマニホールドを締付け、また熱
膨張時に両端のバネ部の機能により、シール層とマニホ
ールドの開口フランジ面との接触面圧を保ち、マニホー
ルドを電池積層体の側面に締付は完全にシールすること
ができる。 この発明は、請求項2によれば、複数のスチールバンド
と、マニホールドの側面とスチールバンドとの間に挿入
する断熱材とを備え、マニホールドの外周に沿って廻ら
せた複数のスチールバンドとマニホールドの外壁との間
に断熱材を挟んで、マニホールドをスチールバンドで締
付けているため、運転により電池積層体及びマニホール
ドが高温になったときも、電池積層体と比べて熱膨張率
の大きいスチールバンドは高温にならず、スチールバン
ドの熱膨張による伸びに起因する締付は力の低下を防ぐ
ことができて、シール層とマニホールド開口フランジ面
の接触面圧が低下しないので、気密性が完全に保たれ、
ガスの漏洩を防ぐことができる。
【実施例】
以下図に基づいてこの発明の詳細な説明する。 第1図はこの発明の請求項1の実施例によるマニホール
ド締付装置を備えた燃料電池セルスタ・ンクの正面図、
第2図は第1図の平面図、第3図は第2図のマニホール
ド締付装置の要部拡大図である。 第1図において、燃料電池を構成する単電池IBは、第
7図に示すように反応ガス流路を有する一対の燃料電極
11と酸化剤電極13との間に例えば電解質としてのリ
ン酸を含侵保持させたマトリックス12を挟持してなり
、これらの電極に一方側からは燃料ガスを、他方側から
は酸化剤ガスを供給して電気化学的反応に基づく電気エ
ネルギーを画電極より取り出すよう構成されている。燃
料電池セルスタック1は単電池IBとガス不透過性の導
電材からなるセパレート板14とを交互に多数積層し、
さらに必要により冷却板を介装して、電池積層体IAと
し、この電池積層体IAを上下に設けた締付板4を介し
て皿ばね5.タイロッド3等からなる締付は金具により
締付は固定されている。さらに電池積層体lAの4方の
側面には、燃料ガス及び酸化剤ガスを互いに直交する方
向に給排気するためマニホールドが取り付けられている
。 さらにこの発明によれば、第2図に示すごとく両端付近
にU字形のばね部6aを有する複数のスチールバンド6
を備え、マニホールド2の外周に沿って複数のスチール
バンド6を廻らせて、ねじ付スタッド7及びナツト8に
よりスチールバンド6を互いに水平方向に結合させ、ね
じ付スタッド7にナツト8を締め込むことにより、各ス
チールバンド6が引き延ばされ、その張力により各マニ
ホールド2が電池積層体IAの4方の側面に締め付は固
定される。 なお、第3図に示すように、電池積層体IAとマニホー
ルド2の間口フランジ面との間にパツキン9とコーキン
グ材IOとを挿入し、反応ガスの漏洩を防いでいる。 第4図はこの発明の請求項2の実施例によるマニホール
ド締付装置を備えた燃料電池セルスタックの正面図、第
5図は第4図の平面図、第6図は第5図のマニホールド
締付装置の要部拡大図であある。第4図、第5図、第6
図において、第1図。 第2図、第3図と同じ部位は同じ符号を付しである。 燃料電池セルスタック1を構成する単電池IB、及び単
電池IBとセパレート板14とを交互に多数積層して構
成する電池積層体IAについては、請求項1の単電池I
B及び電池積層体IAと同様なので説明を省略する。 この発明の請求項2によれば、第4図及び第5図に示す
ごとく複数のスチールバンド6と、マニホールド2の側
面とスチールバンド6との間に挿入する断熱材26とを
備え、マニホールド2の外周に沿って断熱材26を挾ん
で複数のスチールバンド6を廻らせ、ねじ付スタッド7
及びナツト8によりスチールバンド6を互いに水平方向
に結合させ、ねじ付スタッド7にナツト8を締め込むこ
とにより、各スチールバンド6が引き延ばされ、その張
力により各マニホールド2が電池積層体lAの四方の側
面に締め付は固定される。なお、第6図に示すように、
電池積層体IAとマニホールド2の開口フランジ面との
間にパツキン9とコーキング材10とを挿入し、反応ガ
スの漏洩を防いでいる。
【発明の効果】
請求項1記載の発明によれば、両端付近にU字形のばね
部を有する複数のスチールバンドを備え、マニホールド
の外周に沿って複数のスチールバンドを廻らせて、ねじ
付スタッド及びナツトによりスチールバンドを互いに水
平方向に結合させるので、マニホールドに応力が集中す
る部分がなくなり、マニホールドを薄くできる。また、
スチールバンドがばねの機能を持っているので皿ばねは
不要となる。以上によりマニホールドの軽量化及び組立
工数の削減ができる。 請求項2記載の発明によれば、複数のスチールバンドと
、マニホールドの側面とスチールバンドとの間に挿入す
る断熱材とを備え、マニホールドの外周に沿って廻らせ
た複数のスチールバンドとマニホールドの外壁との間に
断熱材を挟んで、マニホールドをスチールバンドで水平
方向に締付けているので、スチールバンドは高温になら
ず、スチールバンドの熱膨張による伸びに起因する締付
は力の低下を防ぐことができて、スチールバンドに0字
型ばね部を加工する必要もなく、高価な超強力鋼を使う
必要もなくなる。以上により、マニホールド締付装置の
外形寸法を小型化し、かつコストダウンすることができ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の実施例によるマニホールド締付装置
を備えた燃料電池セルスタックの正面図、第2図は第1
図の平面図、第3図は第2図のマニホールド締付装置の
要部拡大図、第4図はこの発明の他の実施例によるマニ
ホールド締付装置を備えた燃料電池セルスタックの正面
図、第5図は第4図の平面図、第6図は第5図のマニホ
ールド締付装置の要部拡大図、第7図は燃料電池の単電
池の構成を示す斜視図、第8図は従来例による燃料電池
の電池積層体の構成国、第9図は第8図の平面図である
。 l:燃料電池セルスタック、IA:電池積層体、lB:
単電池、2:マニホールド、6:スチールバンド、 :ねじ付スタッド、 8:ナラ ト、 26:断熱材。 コー r−一′−−−) −N  0) \す N

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)複数個の単電池を積層した電池積層体と、この電池
    積層体の4方の側面にシール体を介して締付け固定され
    、燃料ガス及び酸化剤ガスの給排気が行われるマニホー
    ルドとを備え、前記燃料ガスと前記酸化剤ガスとを反応
    させて発電する燃料電池において、その両端付近にU字
    形のばね部を有する複数のスチールバンドを備え、前記
    マニホールドの外周に沿って前記複数のスチールバンド
    を廻らせ、ねじ付スタッド及びナットにより前記スチー
    ルバンドを互いに水平方向に結合させ、前記マニホール
    ドを前記電池積層体の側面に締付け固定することを特徴
    とする燃料電池のマニホールド締付装置。 2)複数個の単電池を積層した電池積層体と、この電池
    積層体の4方の側面にシール体を介して締付け固定され
    、燃料ガス及び酸化剤ガスの給排気が行われるマニホー
    ルドとを備え、前記燃料ガスと前記酸化剤ガスとを反応
    させて発電する燃料電池において、複数のスチールバン
    ドと、前記マニホールドの側面と前記スチールバンドと
    の間に挿入する断熱材とを備え、前記マニホールドの外
    周に沿って前記断熱材を挟んで前記複数のスチールバン
    ドを廻らせ、ねじ付スタッド及びナットにより前記スチ
    ールバンドを互いに水平方向に結合させ、前記マニホー
    ルドを前記電池積層体の側面に締付け固定することを特
    徴とする燃料電池のマニホールド締付装置。
JP2142223A 1989-12-14 1990-05-31 燃料電池のマニホールド締付装置 Pending JPH03233867A (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2142223A JPH03233867A (ja) 1989-12-14 1990-05-31 燃料電池のマニホールド締付装置

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP32428589 1989-12-14
JP1-324285 1989-12-14
JP2142223A JPH03233867A (ja) 1989-12-14 1990-05-31 燃料電池のマニホールド締付装置

Publications (1)

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JPH03233867A true JPH03233867A (ja) 1991-10-17

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Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2142223A Pending JPH03233867A (ja) 1989-12-14 1990-05-31 燃料電池のマニホールド締付装置

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JP (1) JPH03233867A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008010279A (ja) * 2006-06-28 2008-01-17 Toshiba Fuel Cell Power Systems Corp 燃料電池及び燃料電池の製造方法
US20140342266A1 (en) * 2011-12-30 2014-11-20 Doosan Heavy Industries & Construction Co., Ltd. Fuel cell including coupling device
JP2019503030A (ja) * 2015-11-13 2019-01-31 サン−ゴバン セラミックス アンド プラスティクス,インコーポレイティド 高温装置の断熱及び圧縮

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US20140342266A1 (en) * 2011-12-30 2014-11-20 Doosan Heavy Industries & Construction Co., Ltd. Fuel cell including coupling device
JP2019503030A (ja) * 2015-11-13 2019-01-31 サン−ゴバン セラミックス アンド プラスティクス,インコーポレイティド 高温装置の断熱及び圧縮

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