JPH0676841A

JPH0676841A - 溶融炭酸塩型燃料電池

Info

Publication number: JPH0676841A
Application number: JP4229940A
Authority: JP
Inventors: Junichi Hosokawa; 純一細川; Hiroaki Urushibata; 広明漆畑; Masahiro Mukai; 正啓向井
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1992-08-28
Filing date: 1992-08-28
Publication date: 1994-03-18

Abstract

(57)【要約】【目的】積層電池端面を平坦で精度を良くすることに
よってガス供給・排気用マニホールドと積層電池端面と
のガスシール性を高めて電池特性を向上させる。【構成】セパレータ板端部をコの字形に折り返して成
る燃料及び酸化剤ガスのウェットシールコーナー部で、
かつ、マニホールドガスケットが当接する部分を切欠い
て、その部分に直角で平滑な二平面を有した端部材を充
当して、ウェットシールコーナー部と端部材の接合部を
溶接した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、溶融炭酸塩型燃料電
池の構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１０は、例えば特開昭６３−２８９７
７０号公報に示された従来の溶融炭酸塩型燃料電池を示
す外観図である。図において、２１は燃料ガス供給用マ
ニホールド、２２は酸化剤ガス供給用マニホールドであ
る。図１１は前記溶融炭酸塩型燃料電池のガス供給用マ
ニホールド２１、２２を取外した状態を示す斜視図であ
る。図において、１はセパレータ板、２、３は各々セパ
レータ板１で分離設置されている燃料電極及び酸化剤電
極である。４、５はセパレータ板１と燃料電極２及び酸
化剤電極３の各々間に設けられた燃料ガス流路及び酸化
剤ガス流路を構成する燃料ガス流路板と酸化剤ガス流路
板である。６は燃料電極２と酸化剤電極３の間に設置さ
れ、単電池を構成するための電解質層である。７は酸化
剤電極３を保持し、発生した電流を通過せしめる集電
板、８は上端板、９は下端板、１０、１１は各々セパレ
ータ板１に設けられ、電池の内外を分離シールする燃料
側ウェットシール部及び酸化剤側ウェットシール部であ
る。溶融炭酸塩型燃料電池は、単電池とセパレータ板１
を交互に積層して形成される積層体で、上下端は端板
８、９が設けられている。

【０００３】図１２ａは上記セパレータ板１を示す斜視
図、図１２ｂはセパレータ板１の展開図である。図にお
いて、１ａ、１ｂは燃料ガス流路及び酸化剤ガス流路と
各々平行に折返された対向する部分、１０、１１は電池
の内外を分離シールするウェットシール部である。１２
はガス漏れを防ぐためウェットシール１０、１１の各端
部に接合され、ウェットシール１０、１１の端部を密閉
にする端部材である。セパレータ板１は、金属板の四隅
を四角形に切取り、矢印で示すように燃料ガス流路に平
行な対向する部分１ａを燃料電極側、即ち紙面の表側に
折返し、酸化剤ガス流路に平行な対向する部分１ｂを酸
化剤電極側、即ち紙面の裏側に折返して、ウェットシー
ル部１０、１１を形成する。

【０００４】図１３は上記端部材１２の接合状態を示す
斜視図である。１７は端部材１２とウェットシール部１
０、１１との溶接部である。この端部材１２を溶接した
端面に燃料ガス及び酸化剤ガス給排気用マニホールド２
１、２２のガスケットが当接する。

【０００５】図１４は電池の側面に酸化剤ガス供給用マ
ニホールド２２を装着した状態を燃料ガス供給側から見
た要部側面図である。図において１８は積層電池と酸化
剤ガス供給用マニホールド２２間を電気及び熱絶縁する
絶縁枠、１９はガスシール用ガスケットである。２０は
セパレート板１のウェットシール部１０、１１の側面凹
凸によってガスケット１９とセパレート板１のウェット
シール部１０、１１側面との間に生じる隙間である。

【０００６】従来の溶融炭酸塩型燃料電池は上記のよう
に構成され、例えば積層電池は所定の圧力により積層方
向に加圧される。一方、マニホールド２１、２２は積層
電池の四方側面に所定の圧力で加圧装着される。この場
合、マニホールドシール用ガスケット１９はウェットシ
ール部１０、１１の側面に当接し、供給ガス又は排気ガ
スのシールを行う。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の溶
融炭酸塩型燃料電池では、マニホールド２１、２２の当
接部は端部材１２の接合溶接箇所が多く、その溶接部１
７と端部材１２との間で溶接部の段差を生じたり溶接歪
によりウエットシールコーナー部が変形することがあ
る。また、ウェットシール部１０、１１は折返し加工さ
れていることによってその側面は外側にふくらみ、端部
材１２面との間で段差が生じる。したがって、これらの
凹凸側面とマニホールドガスケット１９との間に隙間２
０ができてガス漏れを生じ、電池特性の低下をきたすと
いう問題点があった。

【０００８】本発明は、係る問題点を解決するためにな
されたものであり、積層電池端面を容易に精度良く揃
え、凹凸のない平面を得ることができるとともに、積層
電池とガス給排気用マニホールド間のガスシール性を高
めて、電池特性を向上させる溶融炭酸塩型燃料電池を提
供することを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明に係る溶融炭酸塩
型燃料電池においては、セパレータ板は燃料ガス流路と
平行に対向する部分を燃料電極側に、酸化剤ガス流路と
平行に対向する部分を酸化剤電極側に各々折返し、燃料
ガス及び酸化剤ガス給排気マニホールドと当接する部分
が切欠かれたウェットシールコーナー部を構成し、幅が
ウェットシール部の切欠き幅と略同寸法で、長さが燃料
電極側ウェットシール面と酸化剤電極側ウェットシール
面間と略同寸法の平面状端部材をセパレータ板のコーナ
ー部及びウェットシール切欠き部分に接合してウェット
シール各コーナー部を密閉するものである。

【００１０】また、セパレート板コーナー部を密閉する
端部材は、一辺の幅がウェットシール切欠き幅と略同寸
法で、長さが燃料電極側ウェットシール面と酸化剤電極
側ウェットシール面間と略同寸法で、隣合った二平面が
直角であり、この隣合った二平面がセパレータ板のコー
ナー部及びウェットシール切欠き部分に接合してウェッ
トシール各コーナー部を密閉するものである。

【００１１】また、セパレート板コーナー部を密閉する
端部材は、一辺の幅がウェットシール切欠き幅と略同寸
法で、長さが燃料電極側ウェットシール面と酸化剤電極
側ウェットシール面間と略同寸法で、隣合った二平面が
直角なブロック状とし、この隣合った直角な二平面以外
の、ウェットシール部を接合する側面に、ブロック両端
面よりセパレータ板の板厚分段差を設け、ブロック縦方
向にウェットシールの折返した内面間と略同寸法で、か
つマニホールド取付け面よりセパレータ板の板厚分段差
を設けた突起部を有し、この突起部を有するブロック形
状端部材の突起部を切欠いたウェットシールコーナー部
の折返した内側に挿入し、セパレート板コーナー部及び
ウェットシール切欠き部分の合わせ目を接合してウェッ
トシール各コーナー部を密閉するものである。

【００１２】

【作用】上記のように構成された溶融炭酸塩型燃料電池
において、セパレータ板ウェットシールコーナー部に接
合される端部材は、燃料ガス及び酸化剤ガス給排気用マ
ニホールドのガスケット対向面を平滑及び平面化させ、
積層電池端面を容易に精度よく揃え、凹凸を少なくさせ
る。

【００１３】

【実施例】

実施例１．図１ａ及び図１ｂは本発明の請求項１に係る
一実施例を示すセパレート板１のウエットシールコーナ
ー部を示す分解斜視図及びウエットシールコーナー部へ
端部材接合後の斜視図である。図において、１ｃはセパ
レート板１のウエットシール１０、１１の各コーナー部
で燃料ガス及び酸化剤ガス給排気用マニホールドガスケ
ット１９が当接する箇所を切欠いた部分、２９は幅が切
欠き部１ｃと略同等寸法で、長さが燃料電極側ウエット
シール折り返し部１ａの上面と酸化剤電極側ウエットシ
ール折り返し部１ｂの下面間と略同寸法を有し、切欠き
部分１ｃに充当する平面状端部材である。１７は平面状
端部材２９を矢印の方に移動させ、ウエットシール１
０、１１の切欠き部１ｃと係合させ、平面状端部材２９
と切欠き部１ｃが接する部分を溶接により接合した溶接
部を示している。上記構成要素以外は従来装置と同様の
ものであるので説明は省略する。

【００１４】上記のように構成されたセパレート板１
は、ウエットシール１０、１１の各コーナー部、すなわ
ち、燃料ガス及び酸化剤ガス給排気用マニホールドガス
ケット１９が当接する箇所が一平面に構成されるため、
積層電池側面に燃料ガス及び酸化剤ガス給排気用マニホ
ールド２１、２２をガスケット１９を介して組付けた時
に、従来のように隙間２０が生じない。このことは積層
電池と燃料ガス及び酸化剤ガス給排気用マニホールド間
のガスシール性が向上し、高特性、高効率の溶融炭酸塩
型燃料電池が得られることになる。

【００１５】実施例２．図２ａ及び図２ｂは本発明の請
求項２に係る一実施例を示すセパレート板１のウエット
シールコーナー部を示す分解斜視図及びウエットシール
コーナー部へ端部材接合後の斜視図である。図におい
て、３０は幅が切欠き部１ｃと略同等寸法で、長さが燃
料電極側ウエットシール折り返し部１ａの上面と酸化剤
電極側ウエットシール折り返し部１ｂの下面間と略同寸
法を有し、切欠き部分１ｃに充当するＬ字形状端部材で
ある。上記構成要素以外は従来装置及び上記実施例と同
様のものであるので説明は省略する。

【００１６】上記のように構成されたセパレート板１
は、ウエットシール１０、１１の各コーナー部、すなわ
ち、燃料ガス及び酸化剤ガス給排気用マニホールドガス
ケット１９が当接する箇所が一平面に構成され、接合箇
所も少ないため、積層電池側面に燃料ガス及び酸化剤ガ
ス給排気用マニホールド２１、２２をガスケット１９を
介して組付けた時に、従来のように隙間２０が生じな
い。

【００１７】実施例３．図３ａ及び図３ｂは本発明の請
求項２に係る一実施例を示すセパレート板ウエットシー
ルのコーナー部を示す分解斜視図及びコーナー部へ端部
材接合後の斜視図である。図において、１ｄはセパレー
ト板１のウエットシール１０、１１の各コーナー部で燃
料ガス及び酸化剤ガス給排気用マニホールドガスケット
１９が当接する箇所を切欠いた部分、３１は平面視形状
が四角形で各辺は切欠き部１ｄと略同等寸法で、長さが
燃料電極側ウエットシール折り返し部１ａの上面と酸化
剤電極側ウエットシール折り返し部１ｂの下面間と略同
等寸法を有し、切欠き部分１ｄに充当するブロック形状
端部材である。ブロック形状端部材３１は矢印の方に移
動させ、ウエットシール１０、１１の切欠き部１ｄと係
合させ、ブロック形状端部材３１と切欠き部１ｄが接す
る部分を接合する。上記構成要素以外は従来装置及び上
記実施例と同様のものであるので説明は省略する。

【００１８】実施例１．２に見られるように平面状端部
材２９、Ｌ字形状端部材３０の場合、板厚が薄くなる
と、セパレート板１と平面状端部材２９またはＬ字形状
端部材３０の溶接接合により、平面状端部材２９、Ｌ字
形状端部材３０に熱変形が発生し、従来と同様の隙間２
０が生じる場合がある。しかし、上記のように構成され
たセパレート板１は、ウエットシール１０、１１の各端
部材がブロック形状端部材３１のため、熱容量が大きく
溶接熱による歪が生じない。すなわち、燃料ガス及び酸
化剤ガス給排気用マニホールドガスケット１９が当接す
る箇所が均一な平面であるため、積層電池側面に燃料ガ
ス及び酸化剤ガス給排気用マニホールドをガスケット１
９を介して組付けた時に、従来のように積層電池側面と
マニホールドをガスケット１９間に隙間２０が生じな
い。

【００１９】実施例４．図４ａ及び図４ｂは本発明の請
求項３に係る一実施例を示すセパレート板１のウエット
シール１０、１１コーナー部を示す分解斜視図及びウエ
ットシールコーナー部へ端部材接合後の斜視図である。
図において、３２は平面視が四角形で各辺の寸法は切欠
き部１ｄと略同等寸法で、長さが燃料電極側ウエットシ
ール折り返し部１ａの上面と酸化剤電極側ウエットシー
ル折り返し部１ｂの下面間と略同等寸法を有し、さらに
ウェットシール１０、１１と接合する側に、ブロック両
端面３２ａ、３２ｂよりセパレータ板の板厚分段差を設
け、ブロックの縦方向にウェットシールの折返した内面
間と略同等寸法で、かつマニホールド取付け面３２ｃ、
３２ｄよりセパレータ板の板厚分段差を設けて、突出し
た形状の突起部３２ｅ、３２ｆを有し、切欠き部分１ｄ
に充当する突起付ブロック形状端部材である。この突起
付ブロック形状端部材３２の突起部３２ｅ、３２ｆを、
切欠いたウェットシールコーナー部１ｄの折返したウェ
ットシール折り返し部１ａ、１ｂの内側に挿入してセパ
レート板コーナー部及びウェットシール切欠き部分１ｄ
と突起付ブロック形状端部材３２の合わせ目を接合す
る。上記構成要素以外は従来装置及び上記実施例と同様
のものであるので説明は省略する。

【００２０】実施例３ように、ウエットシール部端部材
が単なるブロック形状の場合、ウエットシール折返し部
１ａ、１ｂの幅が広い場合やセパレート板１の板厚が薄
い場合、ウエットシール折返し部１ａ、１ｂが変形し
て、ブロック形状端部材３１とウエットシール折返し部
１ａ、１ｂの接合部位置が合わなくなる。しかし、上記
のように構成されたセパレート板１は、突起付ブロック
形状端部材３２のウエットシール折り返し部１ａ、１ｂ
と接合する側面に突起部３２ｅ、３２ｆが設けてあるの
で、この突起部３２ｅ、３２ｆをウエットシール折り返
し部１ａ、１ｂの内側に挿入すれば、この突起部３２
ｅ、３２ｆでウエットシール折り返し部１ａ、１ｂの端
部を支えると同時に段差部により接合部の位置決めがで
き接合作業が容易にできる。

【００２１】実施例５．図５ａ及び図５ｂは本発明の請
求項３に係る一実施例を示すセパレート板１のウエット
シールコーナー部を示す分解斜視図及びコーナー部へ端
部材接合後の斜視図である。図において、１ｅはセパレ
ート板１のウエットシール１０、１１の各コーナー部で
燃料ガス及び酸化剤ガス給排気用マニホールドガスケッ
ト１９が当接する箇所を切欠いた部分、３３、３４は各
辺の寸法が切欠き部１ｅと略同等寸法で、長さがウエッ
トシール折り返し部１ａ、１ｂ上面とセパレート板１面
間と各々略同等寸法のブロック形状で、さらにウェット
シール１０、１１と接合する側に、ブロック端面３３
ａ、３４ａよりセパレータ板の板厚分段差を設け、かつ
マニホールド取付け面３３ｂ、３４ｂよりセパレータ板
の板厚分段差を設けた形状の突起部３３ｃ、３４ｃを有
し、切欠き部分１ｅに充当する２分割の突起付ブロック
形状端部材である。この突起付ブロック形状端部材３
３、３４の突起部３３ｃ、３４ｃを切欠いたウェットシ
ールコーナー部１ｅのウェットシール折り返し部１ａ、
１ｂの内側に挿入してセパレート板コーナー部及びウェ
ットシール切欠き部分１ｅと突起付ブロック形状端部材
３３、３４の合わせ目を接合する。上記構成要素以外は
従来装置及び上記実施例と同様のものであるので説明は
省略する。

【００２２】実施例４ように、ウエットシール部端部材
が突起付ブロック形状で、燃料電極側と酸化剤電極側が
一体の場合、セパレート板１の板厚によりウエットシー
ル折返し部１ａ、１ｂの内側に突起部を挿入する時、燃
料電極側と酸化剤電極側を同時に挿入することが困難で
あり、ウエットシール折り返し部１ａ、１ｂを変形させ
ることがある。しかし、上記のように構成されたセパレ
ート板１は、突起付ブロック形状端部材３３、３４はセ
パレート板１を境に分割されているため、突起付ブロッ
ク形状端部材３３、３４の突起部３３ｃ、３４ｃをウエ
ットシール折り返し部１ａ、１ｂの内側に挿入する時、
ウエットシール折り返し部１ａ、１ｂを変形させずに容
易に挿入できる。

【００２３】図６は２分割した突起付ブロック形状端部
材３３、３４などをセパレータ板１のウェットシールコ
ーナ部に精度よく接合するために用いる治具と、その治
具に突起付ブロック形状端部材３３、３４とセパレータ
板１をセットした状態を示す要部斜視図である。図にお
いて、３５は基板、３６は突起付ブロック形状端部材３
３、３４のコーナ端面を揃えるための面出し金具で基板
３５の各コーナにボルトで固定されている。３７は押え
板で上面の溶接部に相当する位置に開口３７aを設けて
いる。

【００２４】上記のように構成された治具により、突起
付ブロック形状端部材３３、３４の突起部３３ｃ、３４
ｃをセパレータ板１のウェットシール折り返し部１ａ、
１ｂの切欠き部分の内側に挿入した後、図６に示す治具
を用いれば精度よく接合できる。

【００２５】ところで、上記実施例ではウェットシール
１０、１１の端部材の平面視形状が四角形のものを示し
たが、図７、図８に示す他の実施例斜視図のようにして
もよい。図７ａは平面視形状が三角形でその一端に突起
部３８ａ、３８ｂを設けた三角ブロック形状端部材３８
である。また、図７ｂは２分割した三角ブロック形状端
部材３９、４０である。図８ａは平面視形状がＬブロッ
ク形状とし、突起部４１ａ、４１ｂを設けた突起付Ｌブ
ロック形状端部材４１である。また、図８ｂはＬブロッ
ク形状を２分割したＬブロック形状端部材４２、４３で
ある。

【００２６】また、セパレータ板１のウェットシール折
り返し部１ａ、１ｂは両部分を複数回折り曲げてジャバ
ラ状にして、ウェットシール部１０、１１の内側に、挿
入してもよい。

【００２７】図９は本発明の実施例による溶融炭酸塩型
燃料電池の要部側面図である。図において、従来例と同
様にセパレータ板１の上面に燃料ガス流路板４と燃料電
極２を装着し、下面に酸化剤流路板５と集電板７および
酸化剤電極３を装着する。このセパレータ板１の両面に
電極部材を装着した各々の構成体間、すなわち、各々の
燃料電極２と酸化剤電極３の間に電解質層６を介在させ
て積み重ねて積層電池を形成して、その積層電池の四方
から燃料ガス及び酸化剤ガス給排気用マニホールド２
１、２２をガスケット１９と絶縁枠１８を介して一定圧
（例えば１〜１０Ｋｇ／ｃｍ^２）を加えて装着するこ
とにより、従来生じていたセパレータ板１のウェットシ
ール部１０、１１とマニホールドガスケット１９間の隙
間２０が生じない。

【００２８】

【発明の効果】本発明は、セパレータ板１の各ウエット
シールコーナー部に燃料ガス側と酸化剤ガス側を面精度
のよい平面状の端部材を充当し接合する構造にしたの
で、積層電池端面を容易に精度良く揃え、凹凸のない平
面を得ることができるとともに、積層電池とガス給排気
用マニホールド間のガスシール性を高めて、電池特性を
向上させる溶融炭酸塩型燃料電池が得られる効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１を示す斜視図である。

【図２】本発明の実施例２を示す斜視図である。

【図３】本発明の実施例３を示す斜視図である。

【図４】本発明の実施例４を示す斜視図である。

【図５】本発明の実施例５を示す斜視図である。

【図６】本発明の実施例５を実施するときの接合治具を
示す斜視図である。

【図７】本発明の他の実施例を示す斜視図である。

【図８】本発明の他の実施例を示す斜視図である。

【図９】本発明の実施例による積層電池端面にガス給排
気用マニホールドを装着した状態の要部側面図である。

【図１０】従来の溶融炭酸塩型燃料電池を示す外観図で
ある。

【図１１】従来の溶融炭酸塩型燃料電池のマニホールド
を外した斜視図である。

【図１２】従来のセパレータ板形状の斜視図と展開図で
ある。

【図１３】従来の燃料電池のセパレート板コーナ部端部
材溶接部を示す斜視図である。

【図１４】従来の積電池層端面にガス給排気用マニホー
ルドを装着した状態の要部側面図である。

【符号の説明】

１セパレータ板１ａウェットシール折返し部１ｂウェットシール折返し部２燃料電極３酸化剤電極４燃料ガス流路板５酸化剤ガス流路板６電解質層１０燃料電極側ウェットシール１１酸化剤電極側ウェットシール１７溶接部２１燃料ガス供給用マニホールド２２酸化剤ガス供給用マニホールド２９平面状端部材３０Ｌ字形状端部材３１ブロック形状端部材３２突起付ブロック形状端部材

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電解質層を介在して対向する燃料電極と
酸化剤電極を有する単電池、燃料電極に対向して設けら
れる燃料ガス流路と酸化剤ガス流路及び単電池の内外を
分離、かつシールするウェットシール部を有するセパレ
ータ板とが交互に積層された積層体、並びに燃料ガス流
路と酸化剤ガス流路に各々燃料ガスと酸化剤ガスとが給
排気されるマニホールドとを備え、上記セパレータ板は
燃料ガス流路と平行に対向する両辺を燃料電極側に、酸
化剤ガス流路と平行に対向する両辺を酸化剤電極側に各
々折返し、燃料ガス及び酸化剤ガス給排気マニホールド
と当接する部分が切欠かれたウェットシールコーナー部
を構成し、幅がウェットシール部の切欠き幅と略同寸法
で、長さが燃料電極側ウェットシール面と酸化剤電極側
ウェットシール面間と略同寸法の平面状端部材をセパレ
ータ板のコーナー部及びウェットシール切欠き部分に接
合してウェットシール各コーナー部を密閉することを特
徴とする溶融炭酸塩型燃料電池。
【請求項２】請求項第１項記載のウェットシールコー
ナー部を密閉する端部材は、一辺の幅がウェットシール
切欠き幅と略同寸法で、長さが燃料電極側ウェットシー
ル面と酸化剤電極側ウェットシール面間と略同寸法で、
隣合った二平面が直角であり、この隣合った二平面がセ
パレータ板のコーナー部及びウェットシール切欠き部分
に接合したことを特徴とする溶融炭酸塩型燃料電池。
【請求項３】請求項第１項記載のウェットシールコー
ナー部を密閉する端部材は、一辺の幅がウェットシール
切欠き幅と略同寸法で、長さが燃料電極側ウェットシー
ル面と酸化剤電極側ウェットシール面間と略同寸法で、
隣合った二平面が直角なブロック形状とし、この隣合っ
た直角な二平面以外の、ウェットシール部を接合する側
面に、ブロック両端面よりセパレータ板の板厚分段差を
設け、ブロック縦方向にウェットシールの折返した内面
間と略同寸法で、かつマニホールド取付け面よりセパレ
ータ板の板厚分段差を設けた突起部を有し、この突起部
を有するブロック形状端部材の突起部を切欠いたウェッ
トシールコーナー部の折返した内側に挿入し、セパレー
ト板コーナー部及びウェットシール切欠き部分の合わせ
目を接合したことを特徴とする溶融炭酸塩型燃料電池。