JPH07153479A - 燃料電池 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 マニホールド部のガスシールの信頼性を向上
させ、常に安定した発電機能を呈する燃料電池。 【構成】 絶縁性のマニホールドリング６′が、内周側
に較べて外周側を薄く設定したテーパー付けされ、かつ
このテーパー付け面をセパレータ５の貫通孔９周縁面
に、気密に配設した金属製リング状部材１０，１０′面
にろう付け８ａもしくは高温接着剤による接合で気密封
止されており；電解質板１を両主面側から一対の電極層
２ａ，２ｂで挟む構成の単位燃料電池３，３′間に、一
主面側に燃料系ガス流路７ａを、他主面側に酸化剤系ガ
ス流路７ｂを形成するためのセパレータ群５を介在させ
て成る積層型の燃料電池。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は単位燃料電池を積層構成
した燃料電池に係り、さらに詳しくはマニホールド・ガ
スシール部の信頼性向上を図った燃料電池に関する。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、燃料電池は、燃料および
酸化剤のもつ化学ポテンシャルと、それらの反応による
生成物のもつ化学ポテンシャルとの差のうち、ギブス自
由エネルギー分を直接電気エネルギーに変換するシステ
ムである。そして、この化学エネルギーを直接電気エネ
ルギーに変換する燃料電池は、たとえば溶融炭酸塩など
から成る電解質板（層）を挟んで、両主面側に一対の電
極（アノード電極、カソード電極）を配設するととも
に、前記両電極側から酸化剤ガスと燃料ガスとを分けて
供給・接触させ、電解質板中のイオン移動を仲立ちとし
た電池反応を進め、電解質板中のイオンの流れを電池外
部に取り出し、起電力として得ることを基本構成として
いる。

【０００３】しかしながら、前記単位燃料電池では得ら
れる起電力が低いため、高出力の発電システムとしての
利用においては、大容量化に当たって単位燃料電池面積
の増大（たとえば1m×1m）と、単位燃料電池複数個（た
とえば数10〜 100個程度）を直列に積層して、燃料電池
積層体を構成し、起電部温度を 600〜 700℃程度の高温
に保持して動作させることによって、各単位電池の加算
出力を得る方式が採られている。

【０００４】図６は、前記燃料電池積層体の要部構造を
展開して斜視的に、また図７は前記燃料電池積層体の要
部構造を断面的にそれぞれ示したもので、電解質板
（層）１の両主面に、アノード電極2aおよびカソード電
極2bを配設して成る単位燃料電池３間に、それぞれ集電
板4a，4bを介して、セパレータ部材5a，5b，5cを配設
し、かつ電気絶縁性を有するマニホールドリング（たと
えばセラミック製）６を所要のセパレータ５に対し、気
密に接続する形に積層した構成を成している。ここで、
前記セパレータ５を構成するセパレータ部材5a，5b，5c
は、加工性，耐熱性，電解質に対する耐蝕性などの要求
から、一般的にステンレス鋼製であり、通常、一方の面
側が第１の単位燃料電池３の燃料系ガス流路7a（もしく
は酸化剤系ガス流路7b）、他方の面側が第２の単位燃料
電池３′の酸化剤系ガス流路7b（もしくは燃料系ガス流
路7a）を成すように区分する構成をなしている。また、
前記のセパレータ部材5a，5b，5cは、積層方向の燃料系
ガス流路もしくは酸化剤系ガス流路としての機能を兼ね
マニホールドリング６に連接する貫通孔８が厚さ方向に
設けられている。なお、前記各セパレータ５同士が機械
的な接触によって、電気的に短絡してはならないので、
これらと機械的に接続するマニホールドリング６には、
電気絶縁性が要求される。

【０００５】また、前記燃料系ガス流路7aおよび酸化剤
系ガス流路7bは、それぞれ対応するガスを供給・排出す
るに十分な間隔を保持することが重要である。すなわ
ち、発電に必要な燃料系ガスおよび酸化剤系ガスの供給
は、単位燃料電池３，３′の積層方向と、単位燃料電池
３，３′の面内方向に行われる必要があり、積層方向に
はマニホールドリング６、面内方向にはセパレータ５が
形成するガス流路によって行われる。そして、前記マニ
ホールドリング６とセパレータ５との間では、ガスシー
ル性の保持が要求されるので、それらの接合部は一般的
に、ろう材もしくは高温接着剤など用いた接合・封止が
行われている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記説明したように、
燃料電池積層体（積層型燃料電池）においては、一般的
にマニホールドリング６がセラミック製で、セパレータ
５が金属製であるため、両者間には温度に対する線膨張
係数に大きな差があり、製造時の熱処理過程や燃料電池
として機能する過程、すなわち発電時の昇降温過程にお
いて、マニホールドリング６、セパレータ５、およびろ
う材や接着剤などの接合剤に、熱応力が発生する。ここ
で、発生する熱応力が大きい場合には、前記ろう材や接
着剤などの剥離やセパレータリングの破壊を生じ易く、
また中程度の熱応力発生でも、昇降温過程の繰り返しに
伴う熱応力に起因する損傷の蓄積によって、ろう材や接
着剤などの剥離，破壊を招来したり、マニホールド部の
ガスシール性の低下が引き起こされる。

【０００７】図８ (a)は、前記マニホールドリング６の
ろう材9aによる封止過程での熱応力発生状態を模式的に
示したもので、上下面（両端面）が平行な、高さ（厚
さ）の一様なセラミック製のマニホールドリング６を、
ステンレス鋼製のセパレータータ部材5b，5c面にろう付
け9aにて接合し、気密に封止するろう付けの過程中、ろ
う材8aの溶融・固化温度から室温までの降温過程で、マ
ニホールドリング６およびセパレータータ部材5b，5c
は、いずれも径方向の寸法が減少する変形を生じようと
する。しかし、マニホールドリング６およびセパレータ
ータ部材5b，5cは線膨張係数が異なるので、その線膨張
係数差によって変形量に差が生じ、等価の外力の概念と
して矢印Ａで示すような熱荷重を発生する。ここで、熱
荷重はマニホールドリング６に対しては径方向のせん断
荷重として作用し、特に角部（コーナー部）Ｂの応力集
中によって、外周部には図８ (b)に模式的に示すような
矢印方向に、大きな引っ張り側の主応力を発生して、マ
ニホールドリング６に亀裂（クラック）6aが発生する。
そして、燃料電池の運転時（発電時）の昇降温過程の繰
り返しによって、前記発生したクラック6aは成長し、結
果的にマニホールドリング６の破壊（破損）を引き起こ
して、マニホールド部のガスシールを不能化する。 こ
のようなガスシール性の低下問題は、燃料ガスや酸化剤
ガスの漏出、パージガスの流入による電池性能の低下、
燃料ガスおよび酸化剤ガスの混合による燃焼発生などの
問題を提起するので、安全性ないし信頼性の点から、実
用上由々しい問題といえる。

【０００８】本発明は上記事情に対処してなされたもの
で、マニホールド部のガスシールの信頼性を向上させ、
常に安定した発電機能を呈する燃料電池の提供を目的と
する。

【０００９】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、電解質板
を両主面側から一対の電極層で挟む構成の単位燃料電池
間に、一主面側に燃料系ガス流路を、他主面側に酸化剤
系ガス流路を形成するためのセパレータを介在させて成
る積層型の燃料電池本体と、前記セパレータの厚さ方向
に貫通する孔を介して燃料系ガス流路、酸化剤系ガス流
路にそれぞれ気密に連通する絶縁性のマニホールドリン
グとを具備する燃料電池において、前記絶縁性のマニホ
ールドリングは内周側に較べて外周側を薄く設定したテ
ーパー付けされ、かつこのテーパー付け面をセパレータ
の貫通孔周縁面に、気密に配設した金属製リング状部材
面にろう付けもしくは高温接着剤による接合で気密封止
されていることを特徴とし、さらに第２の発明は、電解
質板を両主面側から一対の電極層で挟む構成の単位燃料
電池間に、一主面側に燃料系ガス流路を、他主面側に酸
化剤系ガス流路を形成するためのセパレータを介在させ
て成る積層型の燃料電池本体と、前記セパレータを厚さ
方向に貫通する孔を介して燃料系ガス流路、酸化剤系ガ
ス流路にそれぞれ気密に連通する絶縁性のマニホールド
リングとを具備する燃料電池において、前記絶縁性のマ
ニホールドリングは両面が径方向に対して同一傾斜面に
形成され、かつこの傾斜面をセパレータ面側にろう付け
もしくは高温接着剤による接合で気密封止されているこ
とを特徴とする。

【００１０】

【作用】第１の発明に係る燃料電池においては、絶縁性
のリング状マニホールド（マニホールドリング）は内周
側に較べて外周側を薄く設定したテーパー付けされ、か
つこのテーパー付け面をセパレータの貫通孔周縁面にろ
う付けなどで気密に配設した金属製リング状部材面に、
ろう付け接合によって気密封止した構成を採っている。
そして、このようなシール構成を採ったことにより、金
属製リング状部材面に対するマニホールドリングのろう
付け過程において、前記マニホールドリングの内部に発
生する引っ張り方向の熱応力が軽減される。したがっ
て、マニホールドリングの破壊あるいは亀裂（クラッ
ク）発生が防止され、燃料電池運転過程の昇降温時にお
けるマニホールドリングの破壊も回避され、信頼性の高
いマニホールド部のガスシールが確保される。

【００１１】また、第２の発明に係る燃料電池において
は、絶縁性のリング状マニホールド（マニホールドリン
グ）は、両面が径方向に対してほぼ同一の傾斜面に形成
され、かつこの傾斜面をセパレータ面にろう付け接合に
よって気密に封止した構成を採っている。そして、この
ようなシール構成を採ったことにより、燃料電池運転過
程の昇降温時において、前記ろう付け面（接合面）に発
生するせん断応力が軽減される。したがって、ろう付け
面の剥離が防止ないし回避され、信頼性の高いマニホー
ルド部のガスシールが確保される。

【００１２】

【実施例】以下図１〜図５を参照して本発明の実施例を
説明する。

【００１３】実施例１ 図１は第１の発明に係る燃料電池の要部について、その
構成例を断面的に示したもので、電解質板１を両主面側
から一対の電極、すなわちアノード電極2a，カソード電
極2bで挟むように配設した構成の単位燃料電池３，３′
間に、それぞれ集電板4a，4bを介して、セパレータ部材
5a，5b，5cで形成されたセパレータ５を配設している。
また、前記の所要のセパレータ５間は、電気絶縁性を有
し、かつ内周側に較べて外周側を薄く設定したテーパー
付きのセラミック製マニホールドリング６′および金属
製リング状部材（シールリング）10，10′のろう付けに
よって、所要のガス流路を形成するため、セパレータ５
の間を気密に接続する形に構成されている。つまり、前
記マニホールドリング６′は、燃料系ガス流路もしくは
酸化剤系ガス流路としての機能を兼ねている。

【００１４】前記構成において、金属製のセパレータ部
材5a，5b，5cは、加工性，耐熱性，電解質に対する耐蝕
性などの要求から、一般的にステンレス鋼製であり、積
層方向のガス流路を成す貫通する孔８を具備するととも
に、セパレータ5aを仕切り板として、セパレータ5bとの
間で単位燃料電池３側への燃料系ガス流路7a（もしくは
酸化剤系ガス流路ガス7b）を、セパレータ5cとの間で単
位燃料電池３′側への酸化剤系ガス流路ガス7b（もしく
は燃料系ガス流路7a）を形成している。

【００１５】そして、本発明においては、前記ガス流路
としての機能を兼ねるマニホールドリング６′両端面と
セパレータ５面とは、ろう材9aによるろう付け接合・封
止されているシールリング10，10′を介して成されてい
る。すなわち、積層配置された単位燃料電池３，３′間
に集電板4a，4bを介して配設され、かつ単位燃料電池
３，３′の電極2a（2b）への、面内方向のガス流路7a
（7b）を形成するセパレータ５面に対して、積層方向の
ガス流路を成す貫通孔８を囲繞する形で、一端側が溶接
による溶接線11，11′の形成で接合・配置されている金
属製リング部材10，10′面に、前記マニホールドリング
６′の両端面をそれぞれろう材9aによって接合・封止し
た構成を採っている。

【００１６】この構成例では、金属製リング部材（たと
えばステンレス鋼製）10，10′がセラミック製マニホー
ルドリング６′のテーパー面に合わせた接合面を有する
ように折り曲げ加工してある。このため、発電動作中に
電解質板１がクリープ変形を生じ、その厚さが減じてセ
パレータ５間の距離が減少した場合でも、その距離変化
は金属製リング部材（シールリング）10，10′の復元可
能な変形によって吸収されるので、マニホールド接続部
の損傷など効果的に回避し得る。

【００１７】なお、前記単位燃料電池３，３′を積層配
置し、所要の積層型燃料電池の構成においては、前記金
属製リング部材10，10′とマニホールドリング６′と
を、ろう材9aによって接合・封止を行った後、セパレー
タ５間に積層・配置しながら、溶接によってシールリン
グ10，10′およびセパレータ５との接合を行う手順が好
ましい。

【００１８】上記のような構成を採る本発明に係る燃料
電池においては、金属製セパレータ５に対して、シール
リング10，10′を介してセラミック製マニホールドリン
グ６′を接合封止した構成を採っているので、従来の構
成の場合と同様に線熱膨張差の問題がある。このため、
ろう付け過程でマニホールドリング６′には、前記線熱
膨張差に起因する熱応力を発生するが、熱応力発生の状
態は従来の場合（前記図８参照）と大きく異なってい
る。

【００１９】図２ (a)は、前記マニホールドリング６′
のろう材9aによる封止過程での熱応力発生状態を模式的
に示したもので、上下面が周縁方向に下がるテーパ付け
セラミック製のマニホールドリング６′を、ステンレス
鋼（金属）製のリング部材（シールリング）10，10′面
にろう付けにて接合し、気密に封止するろう付けの過程
中、ろう材9aの溶融・固化温度から室温までの降温過程
で、マニホールドリング６′とシールリング10，10′と
の線膨張係数差のために、等価の外力の概念として矢印
Ａ′で示すような熱荷重を発生する。ここで、熱荷重は
マニホールドリング６′およびシールリング10，10′
が、ともに径方向に傾斜している（テーパ付き）ので、
熱荷重の一部はマニホールドリング６′内に圧縮方向の
応力を発生することにより打ち消され、残り部分のみが
せん断荷重として、マニホールドリング６′作用するこ
とになる。したがって、せん断荷重に起因する外周角部
（コーナー部）Ｂ′の応力発生は、図２ (b)に模式的に
示すように、大幅に軽減され、マニホールドリング６′
に亀裂（クラック）が発生することも解消されて、マニ
ホールド部のガスシールについて、高い信頼性が確保さ
れる。つまり、燃料電池の運転時（発電時）の昇降温過
程の繰り返しによって、マニホールド部のガスシール低
下など解消（防止ないし回避）され、結果的に信頼性の
高い発電機能の保持が可能となる。

【００２０】なお、前記ではマニホールドリング６′お
よびシールリング10，10′の接合封止を、ろう付けによ
って行ったが、たとえば熱硬化型の高温接着剤、例えば
セラミック系の接着封止剤など他の接合剤９を用いて接
合封止しても同様の作用効果が認められる。

【００２１】図３は、前記構成の燃料電池の変形例につ
いて、その要部構成を断面的に示したものである。この
構成例においては、断面がＵ型状を成すように折り曲げ
加工した金属製リング状部材（シールリング）10，10′
を用いた外は基本的に同様な構成を成している。つま
り、積層型燃料電池の構成において、マニホールド部の
ガスシール性構造に、前記例示の場合と、その断面形状
が異なるシールリング10，10′を用い、一方の折り曲げ
面をセパレータ５の面に溶接もしくはろう付けによって
接合封止し、他方の折り曲げ面をマニホールドリング
６′のテーパー付き面とろう付けもしくは高温接着剤に
よって接合封止した構成を採った他は、前記図１に図示
した構成の場合と同様に構成されている。

【００２２】そして、このようなマニホールド部のガス
シール性構造を採った場合も、前記図１の構成例のとき
と同様に、マニホールドリング６′とシールリング10，
10′とのろう付けによる接合封止過程において、熱荷重
はマニホールドリング６′およびシールリング10，10′
が、ともに径方向に傾斜している（テーパ付き）ので、
熱荷重の一部はマニホールドリング６′内に圧縮方向の
応力を発生することにより打ち消され、残り部分のみが
せん断荷重として、マニホールドリング６′作用するこ
とになる。したがって、せん断荷重に起因する外周角部
の応力発生は大幅に軽減され、マニホールドリング６′
に亀裂（クラック）が発生することも解消されて、マニ
ホールド部のガスシールについて、高い信頼性が確保さ
れる。つまり、燃料電池の運転時（発電時）の昇降温過
程の繰り返しによって、マニホールド部のガスシール低
下など解消（防止ないし回避）され、結果的に信頼性の
高い発電機能の保持が可能となる。

【００２３】なお、上記第１の発明に係る実施例におい
て、単位燃料電池３，３′、セパレータ５およびマニホ
ールドリング６′を燃料電池に組み立てた後、前記マニ
ホールド部を積層方向に締め付けると、マニホールド部
のろう付けの剥離などの防止を図り得るので、マニホー
ルド部のガスシール性の信頼性をさらに向上させること
が可能である。

【００２４】実施例２ 図４は、第２の発明に係る燃料電池のマニホールド部の
構成例を、拡大して断面的に示したものである。すなわ
ち、電解質板１を両主面側からアノード電極，カソード
電極で挟むように配設した構成の単位燃料電池間に、そ
れぞれ集電板を介して、セパレータ５を配設して成る積
層型燃料電池について、電気絶縁性を有し、かつ径方向
に（外周側に向かって）上下面が傾斜面を成したセラミ
ック製マニホールドリング６″で、所要のガス流路を形
成するため、前記セパレータ５間を気密に接続する形に
構成されている。さらに具体的には、前記セパレータ５
は、その積層方向のガス流路を成す貫通孔８周辺部を、
その貫通孔８を基準にして、同一方向の傾斜面を形成す
るように折り曲げ加工（たとえば絞り加工）されてお
り、一方、電気絶縁性を有するセラミック製マニホール
ドリング６″も、予め上下面（両端面）を径方向に（外
周側に向かって）傾斜面を形成するように加工されてお
り、これらの傾斜面を互いに対応させて、たとえばろう
材9aによるろう付けなどで接合封止した構成を採ってい
る。マニホールドリング６″両端面をそれぞれろう材9a
によって接合・封止した構成を採っている。

【００２５】上記のような構成を採る本発明に係る燃料
電池においても、その運転時に、金属製のセパレータ５
に対するセラミック製マニホールドリング６″の接合封
止部で、セパレータ群５とマニホールドリング６″の径
方向の変形量の差に起因した熱応力がろう付け面に働
く。そして、一般的に、ろう付け面方向に働くせん断応
力は、ろう付け面の変形方向に当たるマニホールドリン
グ６″の径方向と一致したとき最大となる。これに対し
て、本発明（第２の発明）では、前記のごとくセパレー
タ５に対するマニホールドリング６″の接合封止面（ろ
う付け面）を傾斜させた構成を採り、ろう付け面方向に
働くせん断応力がずらされているので、ろう付け面方向
に働くせん断応力が低減される。つまり、ろう付け面
は、せん断応力によって剥離し易くなり、ガスシール性
が低下するが、本発明に係る燃料電池においては、前記
のようにせん断応力が低減される。したがって、容易に
ろう付け面の剥離が防止ないし回避され、高いガスシー
ルの信頼性を確保でき、また維持（保持）することが可
能である。

【００２６】なお、前記ではマニホールドリング６″お
よびセパレータ５の接合封止を、ろう付けによって行っ
たが、たとえば熱硬化型の高温接着剤を用いて接合封止
しても同様の作用効果が認められる。

【００２７】図５は、前記構成の燃料電池の変形例につ
いて、その要部構成を断面的に示したものである。この
構成例においては、断面が凸状を成すように折り曲げ加
工した一対の金属製の応力緩和リング12，12′を用いた
外は基本的に同様な構成を成している。つまり、積層型
燃料電池の構成において、マニホールド部のガスシール
性構造に、前記例示の場合に加えて、断面が凸状を成す
一対の金属製の応力緩和リング12，12′を用い、この応
力緩和リング12，12′を積層的に隣接する配置されたセ
パレータ５面に、前記マニホールドリング６″の内周面
側と外周面側とを挟持可能に溶接もしくはろう付け9aに
よって接合封止する一方、マニホールドリング６″の傾
斜面を対接する前記応力緩和リング12，12′面にろう付
けもしくは高温接着剤によって接合封止した構成を採っ
た他は、前記図４に図示した構成の場合と同様に構成さ
れている。ここで、応力緩和リング12，12′は、燃料電
池運転時の昇降温過程において、マニホールドリング
６″とセパレータ５との線熱膨張差による熱応力を、そ
の変形によって吸収するためにステンレス鋼などの金属
で形成されている。

【００２８】なお、前記単位燃料電池３，３′を積層配
置し、所要の積層型燃料電池の構成においては、前記金
属製の応力緩和リング12，12′とマニホールドリング
６″とを、ろう材9aによって接合・封止を行った後、セ
パレータ５間に積層・配置しながら、溶接によって応力
緩和リング12，12′とセパレータ５との接合を行う手順
が好ましい。

【００２９】そして、このようなマニホールド部のガス
シール性構造を採った場合も、前記第１の発明の場合と
同様に、ろう付けによる接合封止過程あるいは燃料電池
運転時において、金属製の応力緩和リング12，12′とマ
ニホールドリング６″との径方向の変形量の差に起因し
た熱応力がろう付け面に働く。そして、一般的に、ろう
付け面方向に働くせん断応力は、ろう付け面の変形方向
に当たるマニホールドリング６″の径方向と一致したと
き最大となる。これに対して、本発明（第２の発明）で
は、前記のごとく、セパレータ５を含む応力緩和リング
12，12′に対するマニホールドリング６″の接合封止面
（ろう付け面）を傾斜させた構成を採り、ろう付け面方
向を変形の方向である径方向とずらされるので、ろう付
け面方向に働くせん断応力が低減される。つまり、本発
明に係る燃料電池においては、前記のようにせん断応力
が低減されるので、容易にろう付け面の剥離が防止ない
し回避され、高いガスシールの信頼性を確保でき、また
維持（保持）することが可能である。

【００３０】さらに、第２の発明においては、マニホー
ルドリング６″の両端面を同じ方向へ傾斜付け（円錐面
状化）した構成としたことにより次のような効果もあ
る。つまり、図４および図５に例示したように、傾斜面
を上向きに設置した場合、ガスを下方から各単位燃料電
池３，３′に供給する構成を採ると、ガス流路7a，7bの
入り口が、供給ガスの上流方向に向いているので、ガス
分岐の圧力損失を低減できるし、また各単位燃料電池
３，３′から排出されたガスは逆方向に流れるため、ガ
ス合流の圧力損失の低減も図り得る。

【００３１】なお、上記第２の発明に係る実施例におい
て、単位燃料電池３，３′、セパレータ５およびマニホ
ールドリング６″を燃料電池に組み立てるに当たって、
位置決めなどし易いし、さらには組み立てたた後、前記
マニホールド部を積層方向に締め付けると、マニホール
ド部のろう付けの剥離などの防止を図り得るので、作業
性がよいばかりでなく、マニホールド部のガスシール性
の信頼性をさらに向上させることが可能である。

【００３２】本発明は上記例示の構成に限定されるもの
でなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲でいろいろの変形
を採り得ることは勿論である。

【００３３】

【発明の効果】上記したように本発明に係る燃料電池
は、組み立て製造過程もしくは運転時の昇降温過程で発
生する熱応力の影響が大幅に低減・回避される。つま
り、燃料電池の信頼性ないし安全性に多くの影響を及ぼ
すマニホールドリングの破壊、ロウ付け・接合封止面の
ろう材の剥離が容易に防止ないし解消されるので、マニ
ホールド部は信頼性の高いガスシールが常に保持され
る。したがって、本発明は、製造面で良好な歩留まりを
呈するばかりでなく、発電動作過程での温度変化におい
ても、マニホールド部について信頼性の高いガスシール
性が確保されているため、燃料電池は常に安定した機能
を呈することが可能なことから、実用上多くの利点をも
たらすものといえる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の発明に係る燃料電池の要部構成例を示す
断面図。

【図２】(a)は図１の一部を拡大してマニホールド部の
熱的な作用を説明するための断面図、 (b)はマニホール
ドリングの端面角部の熱応力の模式図。

【図３】第１の発明に係る燃料電池の他の要部構成例を
示す断面図。

【図４】第２の発明に係る燃料電池の要部構成例を示す
断面図。

【図５】第２の発明に係る燃料電池の他の要部構成例を
示す断面図。

【図６】従来の積層型燃料電池の要部構成を展開して示
す斜視図。

【図７】従来の積層型燃料電池の要部構成を示す断面
図。

【図８】(a)は図１の一部を拡大してマニホールド部の
熱的な作用を説明するための断面図、 (b)はマニホール
ドリングの端面角部の熱応力の模式図。

【符号の説明】

１…電解質板（層） 2a…アノード電極 2b…カソ
ード電極 ３，３′…単位燃料電池 4a，4b…集電
極 ５…金属製のセパレータ群 5a，5b，5c…金属
製のセパレータ ６，６′，６″…セラミック製のマ
ニホールドリング 5a…亀裂（クラック） 7a，7b
…ガス流路 ８…貫通孔 ９…接合剤 9a…ロウ
材 10，10′…金属製のリング状部材（シールリン
グ） 11，11′…溶接線 12，12′…金属製の応力
緩和リング

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電解質板を両主面側から一対の電極層で
   挟む構成の単位燃料電池間に、一主面側に燃料系ガス流
   路を、他主面側に酸化剤系ガス流路を形成するためのセ
   パレータを介在させて成る積層型の燃料電池本体と、 前記セパレータの厚さ方向に貫通する孔を介して燃料系
   ガス流路、酸化剤系ガス流路にそれぞれ気密に連通する
   絶縁性のマニホールドリングとを具備する燃料電池にお
   いて、 前記絶縁性のマニホールドリングは内周側に較べて外周
   側を薄くテーパー付けされ、かつこのテーパー付け面を
   セパレータの貫通孔周縁面に気密に配設した金属製リン
   グ状部材面にろう付けもしくは高温接着剤による接合で
   気密封止されていることを特徴とする燃料電池。
2. 【請求項２】 電解質板を両主面側から一対の電極層で
   挟む構成の単位燃料電池間に、一主面側に燃料系ガス流
   路を、他主面側に酸化剤系ガス流路を形成するためのセ
   パレータを介在させて成る積層型の燃料電池本体と、 前記セパレータの厚さ方向に貫通する孔を介して燃料系
   ガス流路、酸化剤系ガス流路にそれぞれ気密に連通する
   絶縁性のマニホールドリングとを具備する燃料電池にお
   いて、 前記絶縁性のマニホールドリングは両面が径方向に対し
   て同一傾斜面に形成され、かつこの傾斜面をセパレータ
   面側にろう付けもしくは高温接着剤による接合で気密封
   止されて成ることを特徴とする燃料電池。