JPH06510620A - ガス運搬ラインのためのシール及びこのようなシールを有して成る装置 - Google Patents

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】 ガス運搬ラインのためのシール及びこのようなシールを有して成る装置本発明は 、ガス運搬ラインのためのシールに、そしてこのようなシールを有して成る装置 に関する。本発明は、特に、化学電池における応用のためのシールに、そしてこ のようなシールを有して成る化学電池に関する。

過去において、ばね構造及び類似物を使用して良好なシールを達成しようという 試みが為された。しかしながら、このタイプのシールは、問題を与え続けている 。

燃料電池におけるような、高温で機能しなければならないシールは、常に大きな 問題であった。不可避的に起きる膨張を吸収するために、複雑な構造が使用され る。２つの隣接する物質が正確に同じ熱膨張係数を持たない場合には殊に、膨張 は問題を引き起こす。

お互いに相対的に動くことができなければならない少なくとも二つの部品の間に 、作動温度で強い無機物質を備えることによって、ガス運搬ラインの場合には改 善されたシールが得られることがここに見い出された。好ましくは、ガラス転移 温度より高い温度でビンガム即ち粘弾性流動特性を有する物質を使用する。

シールとしての使用のための有利な物質は強いシリケートガラスである。更に一 般的には、適切なシール物質は、非常に粘性で強いアルカリ金属シリケートガラ ス及び／またはアルカリ土金属シリケートガラス及び／またはホウ素シリケート ガラス及び／または鉛ソリケートガラス及１００４℃で１０’Ｐの粘度を有すル （ＮａｚＯ）ｏ　ｌ５（ＣａＯ）ｏ　、　ｔ　ｏ（ＳｉＯｔ）ｏ　、　ｖｓ、９ ２４℃で１０４Ｐの粘度を有する（ＮａｚＯ）ｏ２ｏ（ＣａＯ）ｏ　ｔｏ（Ｓｉ Ｏｔ）ｏ、ｖｏｓ９９２℃で１０４Ｐの粘度を有する（Ｎａ２０）ｏ　、　ｔｏ （ｌＩｇＯ）ｏ　、　＋　ｏ（Ｓｉｏｇ）ｏ　、　７０．１０００℃で１０４Ｐ の粘度を有する（ＮａｔＯ）ｏ　２ｏ（Ｋ２Ｏ）ｏ　、　ｇｏ（ＳｉＯｔ）ｏ　 、　ｓ。

及び １０００℃で１０４Ｐの粘度を有する（Ｋ２Ｏ）ｏ、ｔｏ（ＰｂＯ）ｏ、ｔｏ（ ＳｉＯＪｏ、ｓ。

が好ましい。

ガラスの助けによって、場所に留まり、流れ去らず、そしてまた場所から吹き飛 ばされること無くガス圧に耐えることができる良好なシールが得られることは驚 くべきことである。勿論、この目的のためには、適切な粘度のガラスを使用する ことが必要である。

このタイプのガラスシールの例を図１中に示す。拡大された詳細を図１ａ中に与 える。燃料電池に関しては、電極のガスパイプは、絶縁粘性物体２を通って混合 ／分割室３中に入る。パイプが通る穴の径は、熱膨張に関する問題がそこで避け られるように、パイプの径よりも一般に１または２ｍｍだけ大きい。作動温度で のガラスの降伏応力及び粘度は、それ自体の重量及び圧力勾配の結果としての開 きを通ってのガラスの漏れに反作用するために十分に高くなければならない。

粘度は、ガラスの組成及びガラスの温度によって制御することができる。

使用される無機物質、特にガラスは、できる限り高い降伏応力を持たるための添 加剤を含んで良い。Ｂ及びｐｂは、融点を下げる（格子を破壊する）のに実質的 な効果を有する。５００〜７００℃の融点が可能である。カルシウム、ナトリウ ム及びカリウム、及びまたマグネシウムは、シリケートガラスにおいて約１００ ０°の比較的高い温度を与える。実際には、セラミック燃料電池においては、約 １０００℃の作動温度が使用される。

ガラスの降伏応力は、ガラス中に存在する格子形成物質の量によって影響される 。粘度に関しては、ガラスのための処理点は、さもなければガラスが強くなり過 ぎそして処理すること困難であるので工業的には約１０４Ｐである。

装置において降伏応力を余りに大幅に越えなければ、いわゆるマニホールドを使 用する場合にはこれは一般的には由々しくはない。お互いに相対的に動くことが できなければならない部品の間に大き過ぎない開きを取ることによって得られる 毛管作用の結果として、強い物質の損失に反作用する毛管作用が得られる。例え ば燃料電池の場合には、シールから失われたガラスをスタックの底で集めてそし て引き続いてこのガラスを所望の場所に返すこともまた可能である。それ故、小 さな損失は容易に相殺することができる。

ビンガム特性を有するガラスはそれ自体は知られていて、そして、例えば、ガラ スデータのハンドブック、パートＣ１三元シリケートガラス、Ｅｌｓｅｖｉｅｒ 、アムステルダム、１９８７、特に２７．２９〜３３１４１〜１４６頁中に議論 されている。類似の記述はまた、Ｔｈｅｏｄて刊行された論文（１９７１Ｌ６〜 １２．４０〜７２及び７８〜８２頁中に与えられている。

所望の場合には、燃料電池のスタックの熱サイクルの間のガラスの温度を上げる ことが可能であり、この手段によってパイプはガラスシール中である程度まて自 由に動（ことができ、そしてその結果としてガラスは定まることができ、この手 段によって気密なシールが得られる。しかしながら、電池のスタックを作動する 時には、ガラスシールの漏れを防止するために、ガラス温度を幾らか下げること ができる。

このタイプの気密シールの付加的な利点は、シールされた要素がある程度までお 互いに相対的に自由に動くことができる可能性である。要素の交換でさえ容易で ある。このような場合には、ガラス組成物を、幾らか高められた温度でホルダー から取り外す。次に、要素をスタックから取り外し、そしてパイプをホルダーか ら取り外すことができる。新しい要素をしかるべき場所に置き、そしてガラス組 成物を高温でホルダー中で置き換え、そしてシールを復旧させる。

ここで述べた気密シールはまた、勿論、シールされた要素がお互いに相対的に幾 らか動くことができなければならない他の接合における使用のためにも適切であ る。

補正書の写しく翻訳文）提出書　（特許法第１８４条の８）平成５年４月２日し

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. １．お互いに相対的に動くことができなければならない少なくとも二つの部品の 間に、作動温度で強い無機物質を備えていることを特徴とする、ガス運搬ライン のためのシール。
2. ２．使用される無機物質がビンガム流動特性を有する物質であることを特徴とす る、請求の範囲１記載のシール。
3. ３．無機物質がガラスであることを特徴とする、請求の範囲２記載のシール。
4. ４．ガラスがシリケートガラスであることを特徴とする、請求の範囲３記載のシ ール。
5. ５．シリケートガラスが非常に粘性のアルカリ金属シリケートガラス及び／また はアルカリ土金属シリケートガラス及び／またはホウ素シリケートガラス及び／ または鉛シリケートガラス及び／またはアルミニウムシリケートガラス及び／ま たはリチウムシリケートガラスであることを特徴とする、請求の範囲４記載のシ ール。
6. ６．１０００℃での粘度が５×１０３〜５×１０４Ｐであることを特徴とする、 請求の範囲１から５のいずれか一項に記載のシール。
7. ７．ガラスが、 １００４℃で１０４Ｐの粘度を有する（Ｎａ２Ｏ）０．１５（ＣａＯ）０．１０ （ＳｉＯ２）０．７５、９２４℃で１０４Ｐの粘度を有する（Ｎａ２Ｏ）０．２ ０（ＣａＯ）０．１０（ＳｉＯ２）０．７０、９９２℃で１０４Ｐの粘度を有す る（Ｈａ２Ｏ）０．２０（ＭｇＯ）０．１０（ＳｉＯ２）０．７０、１０００℃ で１０４Ｐの粘度を有する（Ｎａ２Ｏ）０．２０（Ｋ２Ｏ）０．３０（ＳｉＯ２ ）０．５０及び １０００℃で１０４ｐの粘度を有する（Ｋ２Ｏ）０．１０（ＰｂＯ）０．１０（ ＳｉＯ２）０．８０から選ばれることを特徴とする、請求の範囲６記載のシール 。
8. ８．請求の範囲１から７のいずれか一項に記載の少なくとも一種のシールを備え た装置。
9. ９．請求の範囲１から７のいずれか一項に記載の少なくとも一種のシールを備え た化学電池。
10. １０．請求の範囲１から７のいずれか一項に記載の少なくとも一種のシールを備 えた燃料電池。