JPH04296461A

JPH04296461A - 燃料電池

Info

Publication number: JPH04296461A
Application number: JP3062082A
Authority: JP
Inventors: Toru Sakuma; 徹佐久間; Shinichi Ikeda; 池田　紳一; Takamasa Mitsuzuka; 三塚　隆正; Kazunari Ihara; 井原　和成
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1991-03-26
Filing date: 1991-03-26
Publication date: 1992-10-20

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】

【０００１】［発明の目的］

【０００２】

【産業上の利用分野】本発明は、燃料電池に係り、特に
、燃料電池本体の反応ガス供給・排出用のマニホールド
に改良を施した燃料電池に関するものである。

【０００３】

【従来の技術】燃料電池は、燃料のもつ化学エネルギー
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
ーに変換する装置である。この燃料電池を用いた発電シ
ステムは、比較的小さな規模であっても、発電の熱効率
が４０〜５０％にも達し、新鋭火力発電をはるかにしの
ぐと期待されている。

【０００４】また、近年大きな社会問題になっている公
害要因であるＳＯｘ、ＮＯｘ　の排出が極めて少なく、
発電装置内に燃料サイクルを含まないため、大量の冷却
水を必要とせず、振動も小さいことなどから、騒音・排
ガス等の環境問題が少ないという利点がある。さらに、
負荷変動に対して応答性が良く、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ことから、その
研究開発に期待と関心が寄せられている。

【０００５】この種の装置としては、たとえば、特開昭
６０−９３７６５号公報に示されたものが知られている
。即ち、電池本体は、図７に示す様に、発電のために用
いられる多数のセル１とこれらのセル１で発生する熱を
排出するための冷却板２の積層体、その積層体を上下方
向から締付ける上部締付板３及び下部締付板４、反応ガ
ス供給・排出用マニホールド（以下、マニホールドと称
す）５、冷却水供給・排出用マニホールド（図示せず）
、電気出力取出し用ブスバー（図示せず）等によって構
成されている。そして、前記セル１には燃料ガスと空気
が、また、冷却板２には水等の冷媒が、外部から供給・
排出されるように構成されている。

【０００６】また、前記積層体の積層方法としては、図
８に示した様に、セル１及び冷却板２を、下部締付板４
上の所定の位置に取付けられた専用の積層ガイド８に沿
って、順次積層する方法が用いられていた。そして、所
定のセル１及び冷却板２を積層した後、前記積層ガイド
８を取り外し、その後、図７に示した様に、積層体の周
囲にマニホールド５を取付けていた。

【０００７】ところで、一般に、反応ガス圧力が高圧の
場合には、上記積層体を円筒形タンクに収納しているが
、反応ガス圧力がほぼ大気圧の場合には、上記積層体の
１個または複数個を１つの筐体６内に収納して用いてい
る。この様な常圧形燃料電池は、構造、システムが簡単
なため、一般需要家でのオンサイトとしての使用に適し
ている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記の様な常圧形燃料
電池には、その需要規模により、例えば５０ｋＷ〜１０
００ｋＷの出力幅があるが、これらの各出力段階に対し
て、それぞれ異なったセルサイズで設計するのは、セル
を大量生産する上で好ましくない。そのため、セルサイ
ズは１種類とし、セルの積層数を変化させることによっ
て出力を調整することが一般に行なわれている。

【０００９】ところが、出力が１０００ｋＷに達すると
、現在の技術では、積層されるセルの高さが陸上輸送限
界を大きく越えてしまうため、さらに大きなセルを製作
するか、または複数の積層体を必要としていた。

【００１０】また、セル１は比較的脆い材料で構成され
ているため、製作時の取扱いや大量生産に適した寸法形
状とする必要があり、現在の技術では、１辺が約１ｍ程
度の正方形のものが適当と考えられている。このため、
大容量の常圧形燃料電池としては、正方形のセルを積層
した複数個の積層体を、できるだけ小さい筐体６に収納
する必要があった。

【００１１】さらに、複数個のセル１を積層するに当た
っては、専用の積層ガイド８を下部締付板４上の所定の
位置に取付け、それに沿ってセルを積層していたため、
セルの積層工程中、積層ガイド８の着脱工程が必要とな
り煩雑であった。また、セルの積層が終了した時点で、
積層ガイド８は取り外されるため、積層体の耐震構造は
安定性の低いものであった。

【００１２】本発明は、上記の様な従来技術の欠点を解
消するために提案されたもので、その目的は、セルの積
層時に使用される積層ガイドの部材数を削減し、耐震性
を向上することのできる燃料電池を提供することにある
。

【００１３】［発明の構成］

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、電解質層を挟
んで配置された一対の多孔質電極から成るセルと冷却板
とを複数個積層して積層体を形成し、この積層体を上下
締付板により締付けて固定し、また、前記積層体の側面
に反応ガス供給・排出用マニホールドを配置して成る電
池本体を、一つあるいは複数個、一つの筐体に収納した
燃料電池において、前記マニホールドが下部締付板に固
定され、また、このマニホールドが前記セル及び冷却板
の積層時には、積層ガイドとして機能することを特徴と
するものである。

【００１５】

【作用】本発明の燃料電池においては、反応ガス供給・
排出用マニホールドが下部締付板に固定されているため
、それに沿ってセル及び冷却板を積層することにより、
従来用いていた専用の積層ガイドを省略することができ
る。また、マニホールドが下部締付板に固定されている
ため、地震等の外力が作用した場合でも、積層体とマニ
ホールドの接触部に剪断力が作用し、振動を減衰させる
効果が生じるだけでなく、積層体全体の耐震性を向上す
ることができる。このため、従来必要であった積層体上
部を筐体から支持するための部品が不要となる。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の実施例を図１乃至図６に基づ
いて説明する。

【００１７】（１）第１実施例本実施例は、１つの下部締付板４の上に複数個のセル積
層体を積層する場合を示したものである。即ち、本実施
例においては、図１及び図２に示した様に、１枚の下部
締付板４のほぼ中央に、固定型マニホールド１０が取付
けられている。このマニホールド１０には、隣接するセ
ル積層体に共用できるように、その内部に２つの空間１
０ａ，１０ｂを形成する隔壁１３が設けられている。ま
た、セル積層体とマニホールド１０の間には、電気絶縁
性を有する弾性シール材１１が装着され、さらに、マニ
ホールドとセル積層体とが接触する部分には、電気絶縁
材１２が取付けられている。

【００１８】また、本実施例において、セル１及び冷却
板２を積層する場合には、前記マニホールド１０と、そ
の両側面に直交するように配設された積層ガイド８に沿
って、セル１及び冷却板２を下部締付板４の上に順次積
層するように構成されている。　　この様な構成を有す
る本実施例の燃料電池においては、マニホールド１０の
側面と積層ガイド８に沿って、セル１及び冷却板２を積
層することができるので、セル及び冷却板積層時に、従
来２つ用いていた専用の積層ガイドの一方を省略するこ
とができる。また、隣接するセル積層体に共用できるよ
うに構成したマニホールド１０を、下部締付板４のほぼ
中央に配設することにより、従来、各積層体ごとに別個
に配設していたマニホールドを共用することができる。その結果、燃料電池の設置スペースの縮小化が可能とな
り、燃料電池を収納する筐体６を小さくすることができ
る。さらに、マニホールド１０が下部締付板４に固定さ
れているため、マニホールド１０と連結される積層体全
体の耐震性も大幅に向上し、従来必要であった積層体上
部を筐体から支持するための支持部材が不要となる。

【００１９】（２）第２実施例本実施例は、２つの部材より構成された下部締付板の上
に、複数個のセル積層体を積層する場合を示したもので
ある。即ち、本実施例においては、図３及び図４に示し
た様に、下部締付板４が互いに隣接する２つの部材４ａ
，４ｂより構成されている。そして、２枚の下部締付板
４ａ，４ｂの対峙している端面の上側に、固定型マニホ
ールド１０が取付けられている。このマニホールド１０
は、第１実施例と同様に、隣接するセル積層体に共用で
きるように構成されている。

【００２０】また、本実施例においても、セル１及び冷
却板２を積層する場合には、前記マニホールド１０と、
その両側面に直交するように配設された積層ガイド８に
沿って、セル１及び冷却板２を下部締付板４の上に順次
積層するように構成されている。他の構成は第１実施例
と同様である。

【００２１】この様な構成を有する本実施例の燃料電池
においても、第１実施例と同様の効果が得られる。即ち
、セル及び冷却板積層時に、従来２つ用いていた専用の
積層ガイドの一方を省略することができ、また、従来、
各積層体ごとに別個に配設していたマニホールドを共用
することができるので、燃料電池の設置スペースの縮小
化が可能となり、燃料電池を収納する筐体６を小さくす
ることができる。さらに、マニホールド１０が２つの下
部締付板４ａ，４ｂの両方に固定されているため、マニ
ホールド１０と連結される積層体全体の耐震性も大幅に
向上する。そのうえ、下部締付板４が２つの部材から構
成されているため、その大きさは従来のほぼ１／２とな
り、下部締付板の加工、組立て、輸送等が大幅に簡略化
される。（３）第３実施例本実施例は、１つの下部締付板４の上に、セル積層体１
個を積層する場合を示したものである。即ち、本実施例
においては、図５及び図６に示した様に、１枚の下部締
付板４の一端部に、固定型マニホールド２０が固定され
ている。なお、このマニホールド２０は、それが取付け
られるセル積層体に専用のものである。また、本実施例
においても、セル１及び冷却板２を積層する場合には、
前記マニホールド１０と、その側面に直交するように配
設された積層ガイド８に沿って、セル１及び冷却板２を
下部締付板４の上に順次積層するように構成されている
。　　この様な構成を有する本実施例の燃料電池におい
ても、第１実施例とほぼ同様の効果が得られる。即ち、
セル及び冷却板積層時に、従来２つ用いていた専用の積
層ガイドの一方を省略することができ、また、マニホー
ルド２０が下部締付板４に固定されているため、マニホ
ールド２０と連結される積層体全体の耐震性も大幅に向
上する。

【００２２】

【発明の効果】以上述べた様に、本発明によれば、積層
体の側部に配設されるマニホールドを下部締付板に固定
し、また、このマニホールドを、セル及び冷却板の積層
時に、積層ガイドとして使用することによって、セルの
積層時に使用される積層ガイドの部材数を削減し、耐震
性を向上することのできる燃料電池を提供することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の燃料電池の第１実施例を示す正面図

【
図２】図１の横断面図

【図３】本発明の燃料電池の第２実施例を示す正面図

【
図４】図３の横断面図

【図５】本発明の燃料電池の第３実施例を示す正面図

【
図６】図５の横断面図

【図７】従来の燃料電池の一例を示す正面図

【図８】従
来の燃料電池の積層方法を示す正面図

【図９】図８の横
断面図

【符号の説明】

１…セル２…冷却板３…上部締付板４…下部締付板５…反応ガス供給・排出用マニホールド６…筐体７…支持碍子８…積層ガイド１０…固定型マニホールド１１…弾性シール材１２…電気絶縁材

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　電解質層を挟んで配置された一対の多
孔質電極から成るセルと冷却板とを複数個積層して積層
体を形成し、この積層体を締付板により締付けて固定し
、また、前記積層体の側面に反応ガス供給・排出用のマ
ニホールドを配置して成る電池本体を、一つあるいは複
数個、一つの筐体に収納した燃料電池において、前記マ
ニホールドが下部締付板に固定され、また、このマニホ
ールドが前記セル及び冷却板の積層時には、積層ガイド
として機能することを特徴とする燃料電池。