JPH07105241B2 - 燃料電池のマニホールド - Google Patents
燃料電池のマニホールドInfo
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- JPH07105241B2 JPH07105241B2 JP63261796A JP26179688A JPH07105241B2 JP H07105241 B2 JPH07105241 B2 JP H07105241B2 JP 63261796 A JP63261796 A JP 63261796A JP 26179688 A JP26179688 A JP 26179688A JP H07105241 B2 JPH07105241 B2 JP H07105241B2
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- seal
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- fuel cell
- spacer
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
- H01M8/2465—Details of groupings of fuel cells
- H01M8/2484—Details of groupings of fuel cells characterised by external manifolds
- H01M8/2485—Arrangements for sealing external manifolds; Arrangements for mounting external manifolds around a stack
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
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- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は単位電池の積層体からなる燃料電池に反応ガ
スを給排するマニホールド、ことに電解液や冷却液の配
管接続部の収納スペースを兼ねたマニホールドの構造に
関する。
スを給排するマニホールド、ことに電解液や冷却液の配
管接続部の収納スペースを兼ねたマニホールドの構造に
関する。
燃料電池積層体においては、単位電池が燃料極および酸
化剤極に挟まれた電解液層と、燃料極，酸化剤極それぞ
れに燃料ガスおよび酸化剤ガスを供給するリブ状の燃料
ガス室および酸化剤ガス室が互いに直交する方向に形成
されており、両ガス室に反応ガスを給排するためのマニ
ホールドが電池積層体の四方の側面をそれぞれ覆うよう
取付けられる。また、マニホールドは前記電解液層に電
解液を補給または還流するための電解液配管の接続部
や、電池積層体を冷却して発電に好適な温度に保つため
に複数の単位電池組ごとに介装される冷却板に冷却板を
供給，排出するための配管の接続部等の収納スペースあ
るいは接続作業スペースにも兼用される。
化剤極に挟まれた電解液層と、燃料極，酸化剤極それぞ
れに燃料ガスおよび酸化剤ガスを供給するリブ状の燃料
ガス室および酸化剤ガス室が互いに直交する方向に形成
されており、両ガス室に反応ガスを給排するためのマニ
ホールドが電池積層体の四方の側面をそれぞれ覆うよう
取付けられる。また、マニホールドは前記電解液層に電
解液を補給または還流するための電解液配管の接続部
や、電池積層体を冷却して発電に好適な温度に保つため
に複数の単位電池組ごとに介装される冷却板に冷却板を
供給，排出するための配管の接続部等の収納スペースあ
るいは接続作業スペースにも兼用される。
第６図は従来の電池積層体のマニホールドを示す積層面
に平行な方向の破砕断面図，第７図は要部の拡大断面図
であり、前述のように構成された電池積層体１の互いに
対向する２組の側面の１組には燃料ガス給排用マニホー
ルド２および３が、他の１組には酸化剤ガス給排用マニ
ホールド４および５が設けられており、例えば燃料給排
用マニホールド２および３の給気孔2A,排気孔3Aが図示
しない燃料給排系統に連結されて燃料ガスとしての例え
ば水素H2が燃料ガス室を還流し、酸化剤ガス給排用マニ
ホールド４および５の給気孔4A,排気孔5Aが図示しない
酸化剤ガス給排系統に連結されて酸化剤ガスとしての例
えば酸素O2が酸化剤ガス室を還流することにより発電が
行われる。
に平行な方向の破砕断面図，第７図は要部の拡大断面図
であり、前述のように構成された電池積層体１の互いに
対向する２組の側面の１組には燃料ガス給排用マニホー
ルド２および３が、他の１組には酸化剤ガス給排用マニ
ホールド４および５が設けられており、例えば燃料給排
用マニホールド２および３の給気孔2A,排気孔3Aが図示
しない燃料給排系統に連結されて燃料ガスとしての例え
ば水素H2が燃料ガス室を還流し、酸化剤ガス給排用マニ
ホールド４および５の給気孔4A,排気孔5Aが図示しない
酸化剤ガス給排系統に連結されて酸化剤ガスとしての例
えば酸素O2が酸化剤ガス室を還流することにより発電が
行われる。
各マニホールドは枠体６および蓋板７からなるマニホー
ルド蓋８と、電池積層体の側面と枠体６との間のシール
部９とで構成されており、方形の枠体６と蓋板７は第７
図に示すように枠体側のＯリング溝を有するフランジ6A
と蓋７とをＯリング6Bを介在させて止めねじを用いて結
合することにより、両者が気密かつ着脱可能に結合され
る。また、シール部９としては、第７図に本願出願人等
によって既に提案された構造の一例を示すように、燃料
電池積層体１の側面の周縁部に施されたシール層10と、
これに対向するマニホールドの枠体６の端面に形成され
た凹溝6cとの間に、熱膨張係数が燃料電池積層体および
マニホールド蓋８のそれの中間の大きさを有する材料を
用いて形成された図の場合断面Ｈ字状のシールスペーサ
11を設け、このシールスペーサ11とシール層10の間およ
び枠体６の間をパッキング材としてのＯリング12Aおよ
び12Bによりシールするように構成されており、電池積
層体１の作動温度（200℃程度）と常温との温度変化の
繰返しに伴って電池積層体１とマニホールド蓋８との間
に生ずる位置ずれをシールスペーサ11で緩衝し、パッキ
ング材の位置ずれや損傷によるシール性能の低下を防ぐ
ように構成されている。
ルド蓋８と、電池積層体の側面と枠体６との間のシール
部９とで構成されており、方形の枠体６と蓋板７は第７
図に示すように枠体側のＯリング溝を有するフランジ6A
と蓋７とをＯリング6Bを介在させて止めねじを用いて結
合することにより、両者が気密かつ着脱可能に結合され
る。また、シール部９としては、第７図に本願出願人等
によって既に提案された構造の一例を示すように、燃料
電池積層体１の側面の周縁部に施されたシール層10と、
これに対向するマニホールドの枠体６の端面に形成され
た凹溝6cとの間に、熱膨張係数が燃料電池積層体および
マニホールド蓋８のそれの中間の大きさを有する材料を
用いて形成された図の場合断面Ｈ字状のシールスペーサ
11を設け、このシールスペーサ11とシール層10の間およ
び枠体６の間をパッキング材としてのＯリング12Aおよ
び12Bによりシールするように構成されており、電池積
層体１の作動温度（200℃程度）と常温との温度変化の
繰返しに伴って電池積層体１とマニホールド蓋８との間
に生ずる位置ずれをシールスペーサ11で緩衝し、パッキ
ング材の位置ずれや損傷によるシール性能の低下を防ぐ
ように構成されている。
また燃料給排用マニホールド２および３には、これを利
用して電解液の給排管22およびこれから分岐して各単位
電池に連通する接続管23が配されており、電解液の給配
管22に外部から電解液を送る配置の貫通部25がマニホー
ルドの枠体６を貫通して気密に結合される。さらに、酸
化剤ガス給排用マニホールド４および５には、これを利
用して冷却液の給配管19,接続管20,冷却液マニホールド
21,および燃料電池積層体１に介装された冷却板を沿層
方向に貫通する多数の冷却パイプ18の端部が相互に連結
された状態で収納され、冷却液の給排管19に結合された
配管の貫通部24がマニホールド蓋８の枠体６を貫通して
気密に結合される。
用して電解液の給排管22およびこれから分岐して各単位
電池に連通する接続管23が配されており、電解液の給配
管22に外部から電解液を送る配置の貫通部25がマニホー
ルドの枠体６を貫通して気密に結合される。さらに、酸
化剤ガス給排用マニホールド４および５には、これを利
用して冷却液の給配管19,接続管20,冷却液マニホールド
21,および燃料電池積層体１に介装された冷却板を沿層
方向に貫通する多数の冷却パイプ18の端部が相互に連結
された状態で収納され、冷却液の給排管19に結合された
配管の貫通部24がマニホールド蓋８の枠体６を貫通して
気密に結合される。
従来の燃料電池のマニホールドは前述のように反応ガス
の給排と電解液や冷却液の給排管部の収納スペースを兼
ねるとともに、給排管19または22と接続管20または23と
の溶接作業や、枠体６と貫通部24または25との連結作業
を行う作業スペースとしても利用される。貫通部の取付
作業は枠体６を電池積層体１に取付けた状態で行わねば
ならず、そこでマニホールド蓋８を枠体６と蓋板７に分
割し、蓋板７を取り外した状態で上記諸作業を行えるよ
う構成されている。しかしながら、上記配管の接続部を
収容するために枠体の奥行寸法がどうしても大きくな
り、これが原因で作業性が低下すること、マニホールド
蓋を２分割したためにシール部の数が増してシール性能
が低下する危険性が増すこと、シール性能を保持するた
めにはマニホールドの大型化に対応してマニホールド蓋
８の剛性を増すとともに、強固なフランジ6Aを枠体に設
けて蓋板との間のシール性能を保持する必要があるこ
と、など種々の問題点を含んでおり、これが原因でマニ
ホールド蓋８が高重量化するとともに、その加工費がか
さむという欠点があった。
の給排と電解液や冷却液の給排管部の収納スペースを兼
ねるとともに、給排管19または22と接続管20または23と
の溶接作業や、枠体６と貫通部24または25との連結作業
を行う作業スペースとしても利用される。貫通部の取付
作業は枠体６を電池積層体１に取付けた状態で行わねば
ならず、そこでマニホールド蓋８を枠体６と蓋板７に分
割し、蓋板７を取り外した状態で上記諸作業を行えるよ
う構成されている。しかしながら、上記配管の接続部を
収容するために枠体の奥行寸法がどうしても大きくな
り、これが原因で作業性が低下すること、マニホールド
蓋を２分割したためにシール部の数が増してシール性能
が低下する危険性が増すこと、シール性能を保持するた
めにはマニホールドの大型化に対応してマニホールド蓋
８の剛性を増すとともに、強固なフランジ6Aを枠体に設
けて蓋板との間のシール性能を保持する必要があるこ
と、など種々の問題点を含んでおり、これが原因でマニ
ホールド蓋８が高重量化するとともに、その加工費がか
さむという欠点があった。
また、電解液配管の接続部や冷却液配管の接続部の構成
が複雑なために、これらを収容するマニホールド蓋８の
奥行きが大きくなるという問題があった。
が複雑なために、これらを収容するマニホールド蓋８の
奥行きが大きくなるという問題があった。
この発明の目的は、マニホールド構造の改善により、配
管の接続作業を妨げずシール性能に優れ、小型かつ簡素
なマニホールドを得るとともに、さらには配管接続部を
簡素化することにある。
管の接続作業を妨げずシール性能に優れ、小型かつ簡素
なマニホールドを得るとともに、さらには配管接続部を
簡素化することにある。
上記課題を解決するために、この発明によれば、単位電
池を柱状に積層した燃料電池積層体の側面に気密に取付
けられて反応ガスを給排するマニホールドと、このマニ
ホールドを貫通する配管を介して電解液および／または
冷却液の給排が行われる燃料電池のマニホールドにおい
て、前記側面の周縁部に施されたシール層と、このシー
ル層に一方の端面が気密に結合されるよう枠状に形成さ
れたシールスペーサと、このシールスペーサの他方の端
面であって前記シール層と反対側端面にパッキング材を
介して気密に結合されたマニホールド蓋とを備え、前記
枠状に形成されたシールスペーサは枠の厚さ方向側面に
前記配管の貫通部を有しかつ少なくとも該貫通部を固定
するのに必要な厚さを有してなり、前記マニホールド蓋
は少なくとも前記シールスペーサの厚さ方向外側に張り
出した前記配管を収納するのに必要な深さを有してなる
ものとし、さらには単位電池を柱状に積層した燃料電池
積層体の側面に気密に取付けられて反応ガスを給排する
マニホールドと、このマニホールドを貫通する配管を介
して電解液および／または冷却液の給排が行われる燃料
電池のマニホールドにおいて、前記側面の周縁部に施さ
れたシール層と、このシール層に一方の端面が気密に結
合されるよう枠状に形成されたシールスペーサと、この
シールスペーサの他方の端面であって前記シール層と反
対側端面にパッキング材を介して気密に結合されたマニ
ホールド蓋とを備え、前記枠状に形成されたシールスペ
ーサは枠の厚さ方向側面に前記配管の貫通部を有しかつ
少なくとも該貫通部を固定するのに必要な厚さを有して
なり、前記マニホールド蓋は少なくとも前記シールスペ
ーサの厚さ方向外側に張り出した前記配管を収納するの
に必要な深さを有してなり、さらに、前記シールスペー
サは中空断面を有する枠状に形成されその中空部が前記
電解液または冷却液の給排通路を兼ねるよう構成された
ものとする。
池を柱状に積層した燃料電池積層体の側面に気密に取付
けられて反応ガスを給排するマニホールドと、このマニ
ホールドを貫通する配管を介して電解液および／または
冷却液の給排が行われる燃料電池のマニホールドにおい
て、前記側面の周縁部に施されたシール層と、このシー
ル層に一方の端面が気密に結合されるよう枠状に形成さ
れたシールスペーサと、このシールスペーサの他方の端
面であって前記シール層と反対側端面にパッキング材を
介して気密に結合されたマニホールド蓋とを備え、前記
枠状に形成されたシールスペーサは枠の厚さ方向側面に
前記配管の貫通部を有しかつ少なくとも該貫通部を固定
するのに必要な厚さを有してなり、前記マニホールド蓋
は少なくとも前記シールスペーサの厚さ方向外側に張り
出した前記配管を収納するのに必要な深さを有してなる
ものとし、さらには単位電池を柱状に積層した燃料電池
積層体の側面に気密に取付けられて反応ガスを給排する
マニホールドと、このマニホールドを貫通する配管を介
して電解液および／または冷却液の給排が行われる燃料
電池のマニホールドにおいて、前記側面の周縁部に施さ
れたシール層と、このシール層に一方の端面が気密に結
合されるよう枠状に形成されたシールスペーサと、この
シールスペーサの他方の端面であって前記シール層と反
対側端面にパッキング材を介して気密に結合されたマニ
ホールド蓋とを備え、前記枠状に形成されたシールスペ
ーサは枠の厚さ方向側面に前記配管の貫通部を有しかつ
少なくとも該貫通部を固定するのに必要な厚さを有して
なり、前記マニホールド蓋は少なくとも前記シールスペ
ーサの厚さ方向外側に張り出した前記配管を収納するの
に必要な深さを有してなり、さらに、前記シールスペー
サは中空断面を有する枠状に形成されその中空部が前記
電解液または冷却液の給排通路を兼ねるよう構成された
ものとする。
上記手段において、従来シール部における熱膨脹収縮の
緩衝材として用いられていたシールスペーサを電解液ま
たは冷却液給排用配管の貫通部を兼ねるよう電池積層体
の側面からの突出寸法（厚み）が従来よりやや厚い方形
断面を有する枠状に形成するとともに、このシールスペ
ーサの突出寸法だけでは収容しきれない前記配管の接続
部をこれを収容するに足る深さを有する枠体と蓋板が一
体化されたマニホールド蓋により覆うようにしたので、
配管接続部の溶接作業はシールスペーサの手前側に突出
した部分で行えるので作業スペースの制約から開放され
る。また、マニホールド蓋が一体化されてシール部の数
が減りシール性能の向上が期待できるとともに、シール
スペーサがマニホールドの側壁の一部を兼ねることによ
って一体化されたマニホールド蓋の深さが減って剛性が
増し、かつフランジの一つが不要になってその加工数も
現象するので、マニホールド蓋を従来より小形かつ軽量
で安価に形成することができる。
緩衝材として用いられていたシールスペーサを電解液ま
たは冷却液給排用配管の貫通部を兼ねるよう電池積層体
の側面からの突出寸法（厚み）が従来よりやや厚い方形
断面を有する枠状に形成するとともに、このシールスペ
ーサの突出寸法だけでは収容しきれない前記配管の接続
部をこれを収容するに足る深さを有する枠体と蓋板が一
体化されたマニホールド蓋により覆うようにしたので、
配管接続部の溶接作業はシールスペーサの手前側に突出
した部分で行えるので作業スペースの制約から開放され
る。また、マニホールド蓋が一体化されてシール部の数
が減りシール性能の向上が期待できるとともに、シール
スペーサがマニホールドの側壁の一部を兼ねることによ
って一体化されたマニホールド蓋の深さが減って剛性が
増し、かつフランジの一つが不要になってその加工数も
現象するので、マニホールド蓋を従来より小形かつ軽量
で安価に形成することができる。
また、シールスペーサを方形の中空断面を有する枠状に
形成し、その中空部が電解液または冷却液の給排通路を
兼ねるよう構成したことにより、電解液を各単セルに分
岐する電解液給排管，冷却液を各冷却板に分岐する冷却
液給排管が不要となり、その分マニホールドを小型化で
きるとともに、接続作業を容易化できる。
形成し、その中空部が電解液または冷却液の給排通路を
兼ねるよう構成したことにより、電解液を各単セルに分
岐する電解液給排管，冷却液を各冷却板に分岐する冷却
液給排管が不要となり、その分マニホールドを小型化で
きるとともに、接続作業を容易化できる。
以下この発明を実施例に基づいて説明する。
第１図はこの発明の実施例装置を示す斜視断面図、第２
図は積層面に沿った方向の一部破砕断面図であり、マニ
ホールドの一つの取付け状況を示したものである。図を
用いてまず燃料電池積層体１について説明を補足する。
図はりん酸型燃料電池積層体を示しており、単位電池10
1は電極基材を挟んでその両側に配されたバイポーラプ
レートと呼ばれるカーボン板にリブ状に形成された酸化
剤ガス室102および燃料ガス室103が互いに直交するよう
配され、複数の単位電池組ごとに冷却板104が介挿され
る。積層体の両端にはそれぞれ集電板105,絶縁板106を
介在させて締付板107が配され、上下一対の締付板を連
結する締付タイロッド108によって締付荷重が付加され
ることによって燃料電池積層体１が形成される。
図は積層面に沿った方向の一部破砕断面図であり、マニ
ホールドの一つの取付け状況を示したものである。図を
用いてまず燃料電池積層体１について説明を補足する。
図はりん酸型燃料電池積層体を示しており、単位電池10
1は電極基材を挟んでその両側に配されたバイポーラプ
レートと呼ばれるカーボン板にリブ状に形成された酸化
剤ガス室102および燃料ガス室103が互いに直交するよう
配され、複数の単位電池組ごとに冷却板104が介挿され
る。積層体の両端にはそれぞれ集電板105,絶縁板106を
介在させて締付板107が配され、上下一対の締付板を連
結する締付タイロッド108によって締付荷重が付加され
ることによって燃料電池積層体１が形成される。
また、燃料電池積層体１の酸化剤ガス室102に連通する
側面側には貫通部35が取付けられた電解液給排管22が配
され、接続管23によって各単位電池101の電解液を保持
するマトリックスへと導かれる。さらに、燃料ガス室10
3に連通する側面側には貫通部34が取付けられた冷却液
給排管19と、冷却板104を沿層方向に貫通する複数の冷
却パイプ18の端部に結合された冷却液マニホールド21と
が接続管20によって相互に連結された状態で配される。
ただし、接続管20を冷却液マニホールド21,冷却液給排
管19のいずれかに結合（一般には溶接する）する作業、
および電解液接続管23を給排管22側あるいは単位電池側
に結合する作業は、電気積層体１の組立てが終了した時
点でないと実施できない。
側面側には貫通部35が取付けられた電解液給排管22が配
され、接続管23によって各単位電池101の電解液を保持
するマトリックスへと導かれる。さらに、燃料ガス室10
3に連通する側面側には貫通部34が取付けられた冷却液
給排管19と、冷却板104を沿層方向に貫通する複数の冷
却パイプ18の端部に結合された冷却液マニホールド21と
が接続管20によって相互に連結された状態で配される。
ただし、接続管20を冷却液マニホールド21,冷却液給排
管19のいずれかに結合（一般には溶接する）する作業、
および電解液接続管23を給排管22側あるいは単位電池側
に結合する作業は、電気積層体１の組立てが終了した時
点でないと実施できない。
10は燃料電池積層体１の側面の角部を含む周縁部を密着
して覆うよう施された例えば弗素樹脂からなるシール層
であり、このシール層の表面に一方の端面が気密に密接
するよう額縁状のシールスペーサ31が配されることによ
り燃料電池積層体１とシールスペーサ31との間の気密が
保持される。シール圧力を発生するための締付構造は図
示していないが、例えばシールスペーサの側面に突起を
設け、隣接するスペーサの突起の間を締付用のボルトで
締結するなどの方法が採用される。シールスペーサ31は
その奥行寸法d1が貫通部34または35を固定するに必要な
厚みを有する額縁状に形成される。38はシールスペーサ
31の反シール層側の端面に密接するよう配されたマニホ
ールド蓋であり、その深さd2はシールスペーサ31の外側
に張り出した配管部を収納する寸法に設定され、シール
スペーサ31とマニホールド蓋38との間の気密性はマニホ
ールド蓋38のフランジ38Aに形成された溝38Cに介装され
たＯリング等のパッキング材39によって保持される。シ
ール圧力を発生するための締付構造は、図示してない
が、前述のシールスペーサと同様に相隣接するマニホー
ルド蓋間を締結することもできるし、又フランジ38Aと
スペーサ31との間を締付用ボルトにより締付けることも
できる。
して覆うよう施された例えば弗素樹脂からなるシール層
であり、このシール層の表面に一方の端面が気密に密接
するよう額縁状のシールスペーサ31が配されることによ
り燃料電池積層体１とシールスペーサ31との間の気密が
保持される。シール圧力を発生するための締付構造は図
示していないが、例えばシールスペーサの側面に突起を
設け、隣接するスペーサの突起の間を締付用のボルトで
締結するなどの方法が採用される。シールスペーサ31は
その奥行寸法d1が貫通部34または35を固定するに必要な
厚みを有する額縁状に形成される。38はシールスペーサ
31の反シール層側の端面に密接するよう配されたマニホ
ールド蓋であり、その深さd2はシールスペーサ31の外側
に張り出した配管部を収納する寸法に設定され、シール
スペーサ31とマニホールド蓋38との間の気密性はマニホ
ールド蓋38のフランジ38Aに形成された溝38Cに介装され
たＯリング等のパッキング材39によって保持される。シ
ール圧力を発生するための締付構造は、図示してない
が、前述のシールスペーサと同様に相隣接するマニホー
ルド蓋間を締結することもできるし、又フランジ38Aと
スペーサ31との間を締付用ボルトにより締付けることも
できる。
第３図は実施例装置における要部の拡大図であり、電池
積層体１側のシール層10とマニホールド蓋38のパッキン
グ材39を有するフランジ38Aとの間には断面が方形の額
縁状に形成されたシールスペーサ31が設けられ、図示し
ない締付部材によりシール面に締付荷重が加えられるこ
とにより、気密が保持される。またシールスペーサ31に
線膨脹係数が炭素繊維等を主材とする燃料電池および例
えば弗素樹脂コーティングされた鉄材からなるマニホー
ルド蓋のそれの中間の大きさを有する材料（例えばニッ
ケル鋼）などを用いることにより、熱膨脹収縮によって
シール部に加わる熱応力が緩衝される。また、シールス
ペーサ31を気密に貫通する貫通部34または35としては、
第３図にその一例を示すように、パイプ36が貫通するフ
ランジ37を気密に溶接し、これをシールスペーサ31に形
成された孔を通してロックナット37Aで固定し、フラン
ジ37とシールスペーサ31との接触面をパッキング材37A
によってシールすることにより、マニホールドの気密を
保持して電解液や冷却液を給排することができる。ま
た、接続管20および23の接続作業はシールスペーサ31に
貫通部34または35を固定することにより、給排管19およ
び22を所定位置に支持できるので、マニホールド蓋38を
取除いた広い空間を利用して容易に行うことができる。
このとき、シールスペーサ31の奥行寸法d1を貫通部の取
付けに必要な最小限寸法とすることにより、配管部がシ
ールスペーサ31の外側に突出かつ露出するので接続作業
を著しく容易化できる。さらに、マニホールド蓋38が一
体化されてシール部の数が一つ減るので、気密性が向上
するとともに、マニホールド蓋の構造が簡素化されて小
型かつ軽量化される。
積層体１側のシール層10とマニホールド蓋38のパッキン
グ材39を有するフランジ38Aとの間には断面が方形の額
縁状に形成されたシールスペーサ31が設けられ、図示し
ない締付部材によりシール面に締付荷重が加えられるこ
とにより、気密が保持される。またシールスペーサ31に
線膨脹係数が炭素繊維等を主材とする燃料電池および例
えば弗素樹脂コーティングされた鉄材からなるマニホー
ルド蓋のそれの中間の大きさを有する材料（例えばニッ
ケル鋼）などを用いることにより、熱膨脹収縮によって
シール部に加わる熱応力が緩衝される。また、シールス
ペーサ31を気密に貫通する貫通部34または35としては、
第３図にその一例を示すように、パイプ36が貫通するフ
ランジ37を気密に溶接し、これをシールスペーサ31に形
成された孔を通してロックナット37Aで固定し、フラン
ジ37とシールスペーサ31との接触面をパッキング材37A
によってシールすることにより、マニホールドの気密を
保持して電解液や冷却液を給排することができる。ま
た、接続管20および23の接続作業はシールスペーサ31に
貫通部34または35を固定することにより、給排管19およ
び22を所定位置に支持できるので、マニホールド蓋38を
取除いた広い空間を利用して容易に行うことができる。
このとき、シールスペーサ31の奥行寸法d1を貫通部の取
付けに必要な最小限寸法とすることにより、配管部がシ
ールスペーサ31の外側に突出かつ露出するので接続作業
を著しく容易化できる。さらに、マニホールド蓋38が一
体化されてシール部の数が一つ減るので、気密性が向上
するとともに、マニホールド蓋の構造が簡素化されて小
型かつ軽量化される。
第４図はこの発明の異なる実施例を示す積層面に沿った
方向の破砕断面図であり、シールスペーサ41を配管の貫
通部34または35を含む部分で奥行寸法d1を保持するよう
マニホールド蓋48側に例えば台形状に凸に，マニホール
ド蓋48を凹に形成するとともに、その他の部分ではシー
ルスペーサ41の奥行寸法をシールに必要な最小寸法d0と
するよう構成した点が前述の実施例と異なっており、シ
ールスペーサが配管の接続作業に及ぼす影響が一層低減
されて作業を効率よく行うことが可能になるとともに、
所望の線膨脹係数を得るためにニッケル鋼やアンバーな
ど高価な素材を用いることによるシールスペーサのコス
ト上昇を軽量化によって抑えることができる。
方向の破砕断面図であり、シールスペーサ41を配管の貫
通部34または35を含む部分で奥行寸法d1を保持するよう
マニホールド蓋48側に例えば台形状に凸に，マニホール
ド蓋48を凹に形成するとともに、その他の部分ではシー
ルスペーサ41の奥行寸法をシールに必要な最小寸法d0と
するよう構成した点が前述の実施例と異なっており、シ
ールスペーサが配管の接続作業に及ぼす影響が一層低減
されて作業を効率よく行うことが可能になるとともに、
所望の線膨脹係数を得るためにニッケル鋼やアンバーな
ど高価な素材を用いることによるシールスペーサのコス
ト上昇を軽量化によって抑えることができる。
第５図はこの発明の他の実施例装置を示す斜視断面図で
ある。図において、51は冷却液給排側の中空シールスペ
ーサであり、中空部51Aを包囲する方形断面を有する枠
状に形成され、その一方の端面と燃料電池積層体１側の
シール層10とが気密に結合されるとともに、他方の端面
にマニホールド蓋58が気密に結合されることにより酸化
剤ガス給排用のマニホールドが形成される。中空シール
スペーサ51は枠状の内壁側に複数の接続金具52を備え、
冷却液マニホールド21の延長部分であるマニホールド接
続管53を接続金具52に直接連結することにより、口金55
を介して中空部51Aに供給される冷却液を各冷却板104の
冷却パイプ18に分岐供給するとともに、燃料電池積層体
１の反対側の側面に対称に配された図示しない排出側の
中空シールスペーサを介して冷却液が外部に排出され
る。
ある。図において、51は冷却液給排側の中空シールスペ
ーサであり、中空部51Aを包囲する方形断面を有する枠
状に形成され、その一方の端面と燃料電池積層体１側の
シール層10とが気密に結合されるとともに、他方の端面
にマニホールド蓋58が気密に結合されることにより酸化
剤ガス給排用のマニホールドが形成される。中空シール
スペーサ51は枠状の内壁側に複数の接続金具52を備え、
冷却液マニホールド21の延長部分であるマニホールド接
続管53を接続金具52に直接連結することにより、口金55
を介して中空部51Aに供給される冷却液を各冷却板104の
冷却パイプ18に分岐供給するとともに、燃料電池積層体
１の反対側の側面に対称に配された図示しない排出側の
中空シールスペーサを介して冷却液が外部に排出され
る。
一方、61は電解液供給側の中空シールスペーサであり、
電解液（例えばりん酸液）に対する耐食性に優れた弗素
樹脂または弗素樹脂コーティングされた金属材料で中空
部61Aを有する枠状に形成され、中空部61A内には電解液
に対して親水性を有するカーボン繊維，フェノール繊維
等の電解液保持材64が電解液の流通を妨げない程度に充
填される。また、中空シールスペーサ61の内壁面には接
続金具62があらかじめ設けられ、各単位電池101に電解
液を補給するための電解液接続管23が接続金具62にそれ
ぞれ連結されることにより、電解液が各単位電池に分岐
供給される。
電解液（例えばりん酸液）に対する耐食性に優れた弗素
樹脂または弗素樹脂コーティングされた金属材料で中空
部61Aを有する枠状に形成され、中空部61A内には電解液
に対して親水性を有するカーボン繊維，フェノール繊維
等の電解液保持材64が電解液の流通を妨げない程度に充
填される。また、中空シールスペーサ61の内壁面には接
続金具62があらかじめ設けられ、各単位電池101に電解
液を補給するための電解液接続管23が接続金具62にそれ
ぞれ連結されることにより、電解液が各単位電池に分岐
供給される。
なお、接続金具62と電解液接続管23との接続，または接
続金具52と冷却液マニホールド21の接続管53との接続
は、接続管がステンレス合金等の金属管である場合には
溶接法によって、接続管が弗素樹脂チューブのような耐
熱ホースである場合には喰込継手を用いて、また熱収縮
チューブである場合には接続金具をホース口としてこれ
に熱収縮チューブを熱風で被着する方法で行うことがで
きる。
続金具52と冷却液マニホールド21の接続管53との接続
は、接続管がステンレス合金等の金属管である場合には
溶接法によって、接続管が弗素樹脂チューブのような耐
熱ホースである場合には喰込継手を用いて、また熱収縮
チューブである場合には接続金具をホース口としてこれ
に熱収縮チューブを熱風で被着する方法で行うことがで
きる。
上述のように構成された装置においては、冷却液側の中
空シールスペーサ51の中空部51Aが第１図における冷却
液給配管19の機能を兼ね、かつ接続管20も接続金具52を
あらかじめ設けることによって不要になるので、冷却配
管接続部構造が大幅に簡素化され、これに伴ってマニホ
ールドの奥行も接続作業を阻害することなく短縮するこ
とができる。したがって、中空シールスペーサの奥行d1
は冷却液の給排に必要な中空シールスペーサ51の中空部
の断面積で決まり、接続部構造が簡素化された分マニホ
ールド蓋58の深さd2を短縮することができる。
空シールスペーサ51の中空部51Aが第１図における冷却
液給配管19の機能を兼ね、かつ接続管20も接続金具52を
あらかじめ設けることによって不要になるので、冷却配
管接続部構造が大幅に簡素化され、これに伴ってマニホ
ールドの奥行も接続作業を阻害することなく短縮するこ
とができる。したがって、中空シールスペーサの奥行d1
は冷却液の給排に必要な中空シールスペーサ51の中空部
の断面積で決まり、接続部構造が簡素化された分マニホ
ールド蓋58の深さd2を短縮することができる。
一方電解液側の中空シールスペーサ61はその中空部61A
が第１図における電解液給排管22の機能を兼ねるので、
冷却液給排側と同様な作用効果が得られるとともに、中
空部61Aが包蔵する電解液が各単位電池に常時供給され
ることにより、各単位電池101それぞれにリザーバやポ
ットを設ける必要もなく、かつこれらに比べて十分な量
の電解液を長時間補給できるので、燃料電池の長期連続
運転が可能になる利点が得られる。なお、電解液の供給
をマニホールドの外部から給排せずに、燃料電池積層体
内部に電解液を貯液する方式の燃料電池の場合には、電
解液給排に係わる部材を前述の実施例から省略できる。
が第１図における電解液給排管22の機能を兼ねるので、
冷却液給排側と同様な作用効果が得られるとともに、中
空部61Aが包蔵する電解液が各単位電池に常時供給され
ることにより、各単位電池101それぞれにリザーバやポ
ットを設ける必要もなく、かつこれらに比べて十分な量
の電解液を長時間補給できるので、燃料電池の長期連続
運転が可能になる利点が得られる。なお、電解液の供給
をマニホールドの外部から給排せずに、燃料電池積層体
内部に電解液を貯液する方式の燃料電池の場合には、電
解液給排に係わる部材を前述の実施例から省略できる。
この発明は前述のように、単位電池を柱状に積層した燃
料電池積層体の側面に気密に取付けられて反応ガスを給
排するマニホールドと、このマニホールドを貫通する配
管を介して電解液および／または冷却液の給非が行われ
る燃料電池のマニホールドにおいて、前記側面の周縁部
に施されたシール層と、このシール層に一方の端面が気
密に結合されるよう枠状に形成されたシールスペーサ
と、このシールスペーサの他方の端面であって前記シー
ル層と反対側端面にパッキング材を介して気密に結合さ
れたマニホールド蓋とを備え、前記枠状に形成されたシ
ールスペーサは枠の厚さ方向側面に前記配管の貫通部を
有しかつ少なくとも該貫通部を固定するのに必要な厚さ
を有してなり、前記マニホールド蓋は少なくとも前記シ
ールスペーサの厚さ方向外側に張り出した前記配管を収
納するのに必要な深さを有してなるように構成した。そ
の結果、マニホールド蓋を外した状態で冷却液，電解液
の給排配管の連結作業を行うにあたって給排配管のかな
りの部分がシールスペーサの反電池側に突出して広い作
業空間が確保されるとともに、シールスペーサに固定さ
れた貫通部により例えば給排管を支持して位置決めした
状態で接続管の溶接作業が行えるので、連結作業能率を
著しく向上できるとともに、作業スペースを確保するた
めにマニホールド蓋を枠体と蓋板とに分割する従来装置
で問題となったシール部の数の増大に基づくシール性能
の低下やマニホールド蓋の大型化や加工費の増大などの
欠点が排除され、小形かつ簡素でシール性能に対する信
頼性が高く，かつ配管連結作業が容易化されたマニホー
ルドを有する燃料電池を提供することができる。また、
シールスペーサの線膨脹係数を電池積層体およびマニホ
ールド蓋のそれの中間の値に選んでシール面に作業する
熱応力を緩衝しようとする場合、ニッケル鋼など高価な
素材でシールスペーサを形成したとしても、シールスペ
ーサの奥行寸法は配管の貫通部でこれを気密に支持でき
る寸法であればよく、他の部分は小さな寸法とすること
ができるので、素材の使用量は少なくてすみ、かつ配管
の接続作業の効率化やマニホールド蓋の構造簡素化や加
工費の低減効果によってコスト上昇を十分吸収できるの
で、経済性にも優れたマニホールドが得られる。
料電池積層体の側面に気密に取付けられて反応ガスを給
排するマニホールドと、このマニホールドを貫通する配
管を介して電解液および／または冷却液の給非が行われ
る燃料電池のマニホールドにおいて、前記側面の周縁部
に施されたシール層と、このシール層に一方の端面が気
密に結合されるよう枠状に形成されたシールスペーサ
と、このシールスペーサの他方の端面であって前記シー
ル層と反対側端面にパッキング材を介して気密に結合さ
れたマニホールド蓋とを備え、前記枠状に形成されたシ
ールスペーサは枠の厚さ方向側面に前記配管の貫通部を
有しかつ少なくとも該貫通部を固定するのに必要な厚さ
を有してなり、前記マニホールド蓋は少なくとも前記シ
ールスペーサの厚さ方向外側に張り出した前記配管を収
納するのに必要な深さを有してなるように構成した。そ
の結果、マニホールド蓋を外した状態で冷却液，電解液
の給排配管の連結作業を行うにあたって給排配管のかな
りの部分がシールスペーサの反電池側に突出して広い作
業空間が確保されるとともに、シールスペーサに固定さ
れた貫通部により例えば給排管を支持して位置決めした
状態で接続管の溶接作業が行えるので、連結作業能率を
著しく向上できるとともに、作業スペースを確保するた
めにマニホールド蓋を枠体と蓋板とに分割する従来装置
で問題となったシール部の数の増大に基づくシール性能
の低下やマニホールド蓋の大型化や加工費の増大などの
欠点が排除され、小形かつ簡素でシール性能に対する信
頼性が高く，かつ配管連結作業が容易化されたマニホー
ルドを有する燃料電池を提供することができる。また、
シールスペーサの線膨脹係数を電池積層体およびマニホ
ールド蓋のそれの中間の値に選んでシール面に作業する
熱応力を緩衝しようとする場合、ニッケル鋼など高価な
素材でシールスペーサを形成したとしても、シールスペ
ーサの奥行寸法は配管の貫通部でこれを気密に支持でき
る寸法であればよく、他の部分は小さな寸法とすること
ができるので、素材の使用量は少なくてすみ、かつ配管
の接続作業の効率化やマニホールド蓋の構造簡素化や加
工費の低減効果によってコスト上昇を十分吸収できるの
で、経済性にも優れたマニホールドが得られる。
また、シールスペーサを中空に形成すれば、その中空部
に冷却液の給排管または電解液の給排管の機能を兼ねさ
せることができ、マニホールド内に収納される配管接続
部構造およびその接続作業を一層簡単化できる利点が得
られ、配管接続作業が容易でマニホールドを小型化で
き、かつ各単位電池に十分な量の電解液を連続して供給
できるマニホールドを備えた燃料電池を提供することが
できる。
に冷却液の給排管または電解液の給排管の機能を兼ねさ
せることができ、マニホールド内に収納される配管接続
部構造およびその接続作業を一層簡単化できる利点が得
られ、配管接続作業が容易でマニホールドを小型化で
き、かつ各単位電池に十分な量の電解液を連続して供給
できるマニホールドを備えた燃料電池を提供することが
できる。
第１図はこの発明の実施例装置を示す斜視断面図、第２
図は実施例装置の積層面に平行な方向の一部破砕断面
図、第３図は実施例装置を示す要部の拡大断面図、第４
図は異なる実施例を示す破砕断面図、第５図はこの発明
の他の実施例を示す斜視断面図、第６図は従来装置を示
す破砕断面図、第７図は従来装置の要部の拡大断面図で
ある。 1:燃料電池積層体、2,3,4,5:マニホールド、6:枠体、7:
蓋板、8,38,48,58:マニホールド蓋、10:シール層、11,3
1,41:シールスペーサ、6B,12,37B,39:パッキング材、2
5,35:貫通部、19,22:給排管、20,23,53:接続管、51、6
1:中空シールスペーサ、51A,61A:中空部、52,62:接続金
具、64:電解液保持材、18:冷却パイプ、21:冷却液マニ
ホールド、101:単位電池、104:冷却板、d1,d0:シールス
ペーサの奥行寸法、d2:マニホールド蓋の深さ。
図は実施例装置の積層面に平行な方向の一部破砕断面
図、第３図は実施例装置を示す要部の拡大断面図、第４
図は異なる実施例を示す破砕断面図、第５図はこの発明
の他の実施例を示す斜視断面図、第６図は従来装置を示
す破砕断面図、第７図は従来装置の要部の拡大断面図で
ある。 1:燃料電池積層体、2,3,4,5:マニホールド、6:枠体、7:
蓋板、8,38,48,58:マニホールド蓋、10:シール層、11,3
1,41:シールスペーサ、6B,12,37B,39:パッキング材、2
5,35:貫通部、19,22:給排管、20,23,53:接続管、51、6
1:中空シールスペーサ、51A,61A:中空部、52,62:接続金
具、64:電解液保持材、18:冷却パイプ、21:冷却液マニ
ホールド、101:単位電池、104:冷却板、d1,d0:シールス
ペーサの奥行寸法、d2:マニホールド蓋の深さ。
Claims (2)
- 【請求項１】単位電池を柱状に積層した燃料電池積層体
の側面に気密に取付けられて反応ガスを給排するマニホ
ールドと、このマニホールドを貫通する配管を介して電
解液および／または冷却液の給排が行われる燃料電池の
マニホールドにおいて、前記側面の周縁部に施されたシ
ール層と、このシール層に一方の端面が気密に結合され
るよう枠状に形成されたシールスペーサと、このシール
スペーサの他方の端面であって前記シール層と反対側端
面にパッキング材を介して気密に結合されたマニホール
ド蓋とを備え、前記枠状に形成されたシールスペーサは
枠の厚さ方向側面に前記配管の貫通部を有しかつ少なく
とも該貫通部を固定するのに必要な厚さを有してなり、
前記マニホールド蓋は少なくとも前記シールスペーサの
厚さ方向外側に張り出した前記配管を収納するのに必要
な深さを有してなることを特徴とする燃料電池のマニホ
ールド。 - 【請求項２】単位電池を柱状に積層した燃料電池積層体
の側面に気密に取付けられて反応ガスを給排するマニホ
ールドと、このマニホールドを貫通する配管を介して電
解液および／または冷却液の給排が行われる燃料電池の
マニホールドにおいて、前記側面の周縁部に施されたシ
ール層と、このシール層に一方の端面が気密に結合され
るよう枠状に形成されたシールスペーサと、このシール
スペーサの他方の端面であって前記シール層と反対側端
面にパッキング材を介して気密に結合されたマニホール
ド蓋とを備え、前記枠状に形成されたシールスペーサは
枠の厚さ方向側面に前記配管の貫通部を有しかつ少なく
とも該貫通部を固定するのに必要な厚さを有してなり、
前記マニホールド蓋は少なくとも前記シールスペーサの
厚さ方向外側に張り出した前記配管を収納するのに必要
な深さを有してなり、さらに、前記シールスペーサは中
空断面を有する枠状に形成されその中空部が前記電解液
または冷却液の給排通路を兼ねるよう構成されたことを
特徴とする燃料電池のマニホールド。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63261796A JPH07105241B2 (ja) | 1987-11-10 | 1988-10-18 | 燃料電池のマニホールド |
| US07/268,921 US4873155A (en) | 1987-11-10 | 1988-11-09 | Fuel cell manifolds |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28383487 | 1987-11-10 | ||
| JP62-283834 | 1987-11-10 | ||
| JP63261796A JPH07105241B2 (ja) | 1987-11-10 | 1988-10-18 | 燃料電池のマニホールド |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01231274A JPH01231274A (ja) | 1989-09-14 |
| JPH07105241B2 true JPH07105241B2 (ja) | 1995-11-13 |
Family
ID=26545250
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63261796A Expired - Lifetime JPH07105241B2 (ja) | 1987-11-10 | 1988-10-18 | 燃料電池のマニホールド |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4873155A (ja) |
| JP (1) | JPH07105241B2 (ja) |
Families Citing this family (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5607786A (en) * | 1995-05-05 | 1997-03-04 | International Fuel Cells Corporation | Fuel cell transport frame |
| US6200696B1 (en) | 1999-02-16 | 2001-03-13 | Energy Research Corporation | Internal reforming fuel cell assembly with simplified fuel feed |
| JP4424863B2 (ja) * | 2001-02-23 | 2010-03-03 | 三洋電機株式会社 | 燃料電池 |
| US6869717B2 (en) | 2001-07-09 | 2005-03-22 | Hydrogenics Corporation | Manifold for a fuel cell system |
| US6875535B2 (en) * | 2002-04-15 | 2005-04-05 | Hydrogenics Corporation | Manifold for a fuel cell system |
| EP1381104A1 (de) * | 2002-07-12 | 2004-01-14 | Stefan Höller | Brennstoffzellenstapel mit Gegestromkühlung und einer Vielzahl von Kühlmittelsammelkanälen parallel zur Stapelachse |
| US20040096715A1 (en) * | 2002-11-14 | 2004-05-20 | 3M Innovative Properties Company | Liquid cooled fuel cell stack |
| US20080145736A1 (en) * | 2006-12-15 | 2008-06-19 | Pratt Steven D | Fluid Distribution Device for Fuel Cell Power Systems |
| US8026020B2 (en) | 2007-05-08 | 2011-09-27 | Relion, Inc. | Proton exchange membrane fuel cell stack and fuel cell stack module |
| US9293778B2 (en) | 2007-06-11 | 2016-03-22 | Emergent Power Inc. | Proton exchange membrane fuel cell |
| US8003274B2 (en) | 2007-10-25 | 2011-08-23 | Relion, Inc. | Direct liquid fuel cell |
| JP6175405B2 (ja) * | 2014-05-30 | 2017-08-02 | 日立建機株式会社 | 建設機械 |
| USD924225S1 (en) * | 2017-12-14 | 2021-07-06 | Compal Electronics, Inc. | Notebook computer with keyboard |
| CN108365282B (zh) * | 2018-04-25 | 2023-12-26 | 上海交通大学 | 铝空气电池循环及沉淀回收装置 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4508793A (en) * | 1982-09-08 | 1985-04-02 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Air-cooled fuel cell system |
| US4574112A (en) * | 1983-12-23 | 1986-03-04 | United Technologies Corporation | Cooling system for electrochemical fuel cell |
-
1988
- 1988-10-18 JP JP63261796A patent/JPH07105241B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1988-11-09 US US07/268,921 patent/US4873155A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01231274A (ja) | 1989-09-14 |
| US4873155A (en) | 1989-10-10 |
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