JPH0845532A - 外部マニホールド方式高温型燃料電池 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 より信頼性の高いシール性能を有した外部マ
ニホールド方式高温型燃料電池を提供することを目的 【構成】 マニホールド５と絶縁体４との対向面に、マ
ニホールド５に電池を締め付けた際に、マニホールド５
の締め付け力の分力がマニホールド５と絶縁体４とシー
ル部材により囲繞される空間方向に向かって働くような
傾斜が形成されており、且つ、絶縁体４が複数の絶縁部
材４１からなっている外部マニホールド５方式高温型燃
料電池において、マニホールド５と絶縁体４との間にガ
スシール用の多孔質セラミッスシート８と共に球状ジル
コニア粉末９が設けられているので、マニホールド５の
外側へ広がる膨張に伴って、各絶縁部材４１が移動する
ことが防止でき、各絶縁部材４１間のガスシール性が向
上する。また、絶縁体４と電池スタック３との間に、多
孔質セラミックシート６と共に設けられた球状ジルコニ
ア粉末７により、絶縁体４は電池スタック３に対して滑
りやすい状態になっており、上記したマニホールド５締
め付け時に生じる分力によって、各絶縁部材４１は容易
に移動することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電池スタック積層面に
ガスシール用シート、及び、絶縁体を介し、ガス給排用
のマニホールドを取り付ける外部マニホールド方式高温
型燃料電池に関し、詳しくはその絶縁体とマニホールド
の構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の外部マニホールド方式燃料電池で
は、図１０、１１に示すように上下のエンドプレート７
１ａ、７１ｂ間に複数のセル７２を積層させてなる電池
スタック７３の側面に、反応ガス給排用のマニホールド
７４がとりつけられており、前記電池スタック７３とマ
ニホールド７４の間には、マニホールド７４が金属製
（ステンレス）であるので絶縁を行うために、額縁状の
絶縁体７５が設けられている。さらに、マニホールド７
４と額縁状の絶縁体７５との間、及び、額縁状の絶縁体
７５と電池スタック７３との間には、ガスシール用シー
ル部材７６が設けられ、マニホールド７４を電池スタッ
ク７３の方向に押しつけ締め付けることで取付けを行っ
ている。

【０００３】上記した額縁状の絶縁体７５は、材質とし
て電池作動温度６５０℃程度、電解質、燃料ガス、酸化
剤ガス存在下で安定な高純度アルミナ等のセラミックを
用い、その形状は図１０に示すように額縁状に一体成型
されたものである。しかしながら、上記の燃料電池で
は、以下のような問題を有していた。 電池昇温時の熱により、額縁状の絶縁体が膨張し外
側に広がり、ガスシールを行っている部分に隙間を生じ
てしまい、反応ガスのリークを生じるという問題。

【０００４】、電池昇温時や降温時、或いは、負荷急
変時などのように電池温度が変化すると、電池スタッ
ク、マニホールド、及び額縁状の絶縁体の熱膨張率が異
なるため、電池スタックとマニホールドとの間にかかる
荷重が不均一になり反応ガスのリークを生じたり、場合
によっては、セラミック製の額縁状の絶縁体にクラック
を生じ、反応ガスが多量にリークするといった問題。

【０００５】 上記セラミック製の額縁状の絶縁体は
セラミックを一体形成された額縁状であり、このような
一体形成された額縁状にするためには加工工数が多く必
要なことや、歩留りが悪いこと、或いは、電池が大型に
なると、セラミックを焼結するための炉の大規模化など
を行う必要が生じること等から、コスト的に高価となる
といった問題。

【０００６】上記３つの問題点を解消するために、本出
願人は、特願平５−１９０６３２において、以下に示す
ような燃料電池を提案している。この燃料電池では、図
１２に示されるように、電池スタック７３側面に、多孔
質セラミックシート７６と絶縁体１０１とを介してマニ
ホールド１０２を設けるという基本構造は同じである。

【０００７】しかしながら、絶縁体１０１とマニホール
ド１０２との互いに対向する面１０１ａ、１０２ａが、
マニホールド１０２の締め付け力の分力がマニホールド
１０２と絶縁体１０１と多孔質セラミックシート７６に
よって囲まれた空間方向に向かって働くように傾斜面に
形成されている。しかも、図１３（ａ）に示すように、
絶縁体１０１は幾つかの絶縁部材１１１に分割されてお
り、各絶縁部材１１１と多孔質セラミックシート１１２
とを組み合わせることによって図１３（ｂ）に示すよう
な額縁状の絶縁体１０１が形成されている。上記のよう
な燃料電池であれば、マニホールド１０２が電池スタッ
ク７３に締め付けられると、絶縁体１０１及びマニホー
ルド１０２のお互いが対向する面１０１ａ、１０２ａの
傾斜により、絶縁体１０１には図１２に示すように、電
池スタック７３に対して垂直方向の力成分Ａと、マニホ
ールド１０２と絶縁体１０１と多孔質セラミックシート
７６によって囲まれた空間方向への水平方向の力成分Ｂ
が生じる。

【０００８】この成分Ｂの力が、絶縁体１０１の熱膨張
による広がりを締め付けようとする力として作用するた
め、絶縁体１０１の熱膨張が阻害され、絶縁体１０１の
広がりによっておこるシール性の低下を防止できるので
ある。また、絶縁体１０１にクラックを生じても、上記
成分Ｂの力が絶縁体自体を上記した空間方向に締め付け
るように働くため、クラックにより生じた隙間を締め付
け、小さくすることができ、ガスリークを最小にするこ
とができる。

【０００９】また、絶縁体１０１が幾つかの絶縁部材１
１１に分割されており、各絶縁部材１１１の形は、額縁
状に一体形成されていた従来の絶縁体より単純になり作
製時の加工工数が減少し、歩留りも良くなり、さらに、
各部材の大きさも小さくなるので、作製のコストを安価
にすることができる。さらに、特願平５−１９０６３２
では、図１４に示すようなマニホールド２０１と絶縁体
２０２を用いた燃料電池が提案されている。

【００１０】このマニホールド２０１は一部切り欠かれ
ており、この切り欠かれた部分にガスシール用シール部
材２０３を介して絶縁体２０２が設けられ、且つ、この
マニホールド２０１と絶縁体２０２とが互いに対向する
面のうちマニホールド締め付け方向にある面２０１ａ、
２０２ａは、上記したマニホールド２０１と絶縁体２０
２と同様の傾斜を有している。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記した複
数の絶縁部材を組み合わせてなる額縁状の絶縁体を有す
る燃料電池では、燃料電池の温度上昇によって起こるマ
ニホールドの熱膨張が以下のような新たな問題を引き起
こす。マニホールド１０２の熱膨張は、図１２の破線の
矢印Ｃで示すように、電池の外側に向かってマニホール
ド自体が広がるように膨張する。

【００１２】上記のような膨張により、マニホールド１
０２のガスシール用シール部材７６と接している面１０
２ａは外側に移動し、この移動に伴って、マニーホール
ド１０２に接しているガスシール用シール部材７６が移
動する。このようにガスシール用シール部材７６が移動
すると、当該ガスシール用シール部材７６と接している
絶縁体１０１を構成する絶縁部材１１１も移動する。こ
の際、各絶縁部材１１１は、ばらばらに移動してしま
う。

【００１３】通常、上記絶縁体１０１では、各絶縁部材
１１１同士がお互いに押し合うようなかたちで締め付け
あって、各部材間のガスのシールを行なっているのであ
るが、上記したような各絶縁部材１１１の移動によっ
て、絶縁部材１１１間に隙間が生じ、この隙間から反応
ガスのリークが起こってしまう。また、マニホールドが
一部切りかかれ、この切りかかれた部分に絶縁体が設け
られている燃料電池でも、マニホールドの膨張によって
嵌め込まれていた絶縁体が外側に移動し、上記した２０
１ａ面、２０２ａ面それぞれの両端に存在する、マニホ
ールドと絶縁体とが対向する面２０１ｂと２０２ｂとの
間に隙間が生じ、やはりガスリークを起こす。

【００１４】本発明は上記問題を解決し、より信頼性の
高いシール性能を有した外部マニホールド方式高温型燃
料電池を提供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では、複数の単セルを積層することによって
形成される電池スタックの側面に、絶縁体を介して、反
応ガス給排用マニホールドが電池スタックに締め付けた
状態で取り付けられいる外部マニホールド方式高温型燃
料電池において、上記絶縁体は、前記マニホールドの電
池スタック側の端面の全周と対向する額縁状であり、こ
の額縁状の絶縁体は、額縁の周囲に沿って複数の絶縁部
材に分割されており、前記絶縁体とマニホールドとの互
いに対向する面は、マニホールドの締め付け力の分力が
マニホールドと絶縁体とシール部材により囲繞される空
間方向に向かって働くように傾斜面に形成されており、
また、マニホールドと絶縁体との間及び絶縁体と電池ス
タックとの間には、ガスシール用シール部材と、セラミ
ック粉末とが設けられ、さらに、絶縁体と電池スタック
との間に設けられたガスシール用シール部材と、セラミ
ック粉末とは少なくともガスシール用シール部材と絶縁
体との間にセラミック粉末が存在するように設けられて
いることを特徴とする。

【００１６】また、上記絶縁体とマニホールドとの間に
設けられたガスシール用シール部材と、セラミック粉末
とは少なくともガスシール用シール部材と絶縁体との間
にセラミック粉末が存在するように設けられていること
を特徴とする。また、電池スタックの側面に、絶縁体と
ガスシール用シール部材とを介して、反応ガス給排用マ
ニホールドが電池スタックに締め付けた状態で取り付け
られいる外部マニホールド方式高温型燃料電池におい
て、上記電池スタックは、１対の絶縁性のエンドプレー
ト間に複数の電池セルが積層されたものであり、上記マ
ニホールドの電池スタック側の端面の一部が切り欠かれ
ており、このマニホールドの電池スタック側端面の切り
かかれた部分を塞ぐように、絶縁体が嵌め込まれてお
り、前記絶縁体とマニホールドにはそれぞれ、互いがマ
ニホールドの締め付け方向に対向する第一の面と、この
第一の面と連続し且つ絶縁体とマニホールドとが互いに
対向する第二の面とを有しており、前記第一の面は、ガ
スマニホールドの締め付け力の分力がマニホールドと絶
縁体とシール部材により囲繞される空間方向に向かって
働くように傾斜面に形成されており、一方、第二の面に
は、マニホールドが電池スタックに締め付けられた際
に、前記分力に基づいて、対向したマニホールドと絶縁
体の第二の面同士が互いに密着しあうような傾斜面に形
成され、マニホールドと絶縁体との対向しあう面の間に
は、ガスシール用シール部材と、セラミック粉末とが設
けられ、絶縁体が嵌め込まれた状態のマニホールドと電
池スタックとの間には、ガスシール用シール部材が設け
られており、さらにこのガスシール用シール部材と絶縁
体との間にはセラミック粉末が設けられていることを特
徴とする。

【００１７】また、上記絶縁体とマニホールドとの間に
設けられたガスシール用シール部材と、セラミック粉末
とは、少なくともガスシール用シール部材と絶縁体との
間にセラミック粉末が存在するように設けられているこ
とを特徴とする。

【００１８】

【作用】マニホールドと複数の絶縁部材を組み合わせて
形成された額縁状の絶縁体との間にガスシール用シール
部材とセラミック粉末とを設ける場合、図９（ａ）に示
すように絶縁体とガスシール用シール部材との間にセラ
ミック粉末が存在する状態（）と、図９（ｂ）に示す
ようにマニホールドとガスシール用シール部材との間に
セラミック粉末が存在する状態（）少なくとも何れか
一方の状態がマニホールドと絶縁体の間に形成されるこ
とになる。

【００１９】の状態が形成されている場合は、ガスシ
ール用シール部材がマニホールドの膨張に伴って移動し
たとしても、ガスシール用シール部材と絶縁部材との間
の摩擦係数はセラミック粉末によって小さくなっている
ので、絶縁部材がこのガスシール用シール部材の移動に
伴って移動するのを防止できる。また、の状態が形成
されていれば、ガスシール用シール部材とマニホールド
との摩擦係数がセラミック粉末によって低減され、マニ
ホールドの膨張にともなってガスシール用シール部材が
移動することなく結果として絶縁部材の移動を防止でき
る。

【００２０】また、絶縁体と電池スタックとの間にはガ
スシール用シール部材とセラミック粉末が設けられ、こ
のセラミック粉末がガスシール用シール部材と絶縁体と
の間に存在するので、絶縁体を構成する各絶縁部材は、
電池スタックに対して滑り易い状態になっている。この
ような状態で、マニホールドの締め付け力た際に発生す
る絶縁体と電池スタックとガスシール用シール部材とに
よって囲まれた空間方向への力が絶縁部材にかかると、
絶縁部材は、当該空間方向に容易に滑り移動することが
でき、各絶部材間の隙間は減少する。

【００２１】さらに、絶縁体とマニホールドとの間のセ
ラミック粉末も上記のようにガスシール用シール部材
と絶縁体との間に存在させると、絶縁部材がマニホール
ドに対しても滑り易い状態となる。また、マニホールド
の切りかかれた部分に絶縁体を設ける場合も、マニホー
ルドと絶縁体との間にガスシール用シール部材と共にセ
ラミック粉末とを設けることによって、上記した、
少なくとも何れかの状態が形成される。これにより上記
したのと同様に、マニホールドの熱膨張によって起こる
絶縁体の移動が防止される。

【００２２】また、絶縁体と電池スタックとの間にガス
シール用シール部材とともにセラミック粉末が設けられ
ているので、上記したのと同様に絶縁体は電池スタック
に対して滑り易い状態になっている。従って、上記の場
合と同様に、マニホールドの締め付け力によって発生す
る絶縁体と電池スタックとガスシール用シール部材とに
よって囲まれた空間方向への力によって、絶縁体は、当
該空間方向に容易に滑り移動することができる。

【００２３】また、この場合も、セラミック粉末を上記
のようにガスシール用シール部材と絶縁体との間に存
在させると、絶縁部材がマニホールドに対しても滑り易
い状態となる。

【００２４】

【実施例】図面を参照しながら以下に本発明の実施例に
ついての説明を行う。 （実施例１）図１は本実施例の外部マニホールド方式高
温型燃料電池の要部分解斜視図であり、図２は図１に示
す燃料電池のＩ−Ｉ断面図であり、図３は絶縁体を示す
図であり、図４はマニホールドの締め付け構造を示す概
略図である。

【００２５】図１、２に示すように、上下のエンドプレ
ート１ａ、１ｂ間に複数のセル２を積層させ、図示しな
い締め付け手段によって上下方向から締め付けられてい
る電池スタック３のそれぞれの側面には、絶縁体４を介
して反応ガス給排用のマニホールド５が設けられてい
る。（図中には電池スタック３の１つの側面についてし
か記載していない。） さらに、この電池スタック３と絶縁体４との間には、電
池スタック３側から順にガスシール用シール部材である
多孔質セラミックシート６と、球状ジルコニア粉末７と
が設けられている。

【００２６】また、絶縁体４とマニホールド５との間に
も、マニホールド５側から順にガスシール部材である多
孔質セラミックシート８と、球状ジルコニア粉末９とが
設けられている。マニホールド５は、上記した絶縁体
４、多孔質セラミックシート６、８及び球状ジルコニア
粉末７、９を電池スタック３との間に介した状態で、締
め付け部材によって電池スタック３に締め付けることに
よって取り付けられる。

【００２７】上記した多孔質セラミックシート６、８の
ポア径は１０〜２０μｍであり、球状ジルコニア粉末
７、９の粒径は５〜１５μｍである。このようなポア径
と粒径であれば、球状ジルコニア粉末７、９の一部は、
多孔質セラッミクスシート６、８の孔に沈み込むんでし
まうことなく、多孔質セラッミクスシート６、８と絶縁
体との間に存在することができる。また、多孔質セラミ
ックシート６、８の孔に沈み込んでしまった球状ジルコ
ニア粉末７、９も、マニホールド５の電池スタック３へ
の締め付け時に、多孔質セラミックシート６、８が押さ
れてポア径が若干小さくなるので、一部が飛び出した状
態になる。

【００２８】尚、この球形ジルコニア粉末７、９は、燃
料電池作製時に多孔質セラミックシート６、８の絶縁体
４との対向面に糊を用いて固定した。尚、固定に使った
糊は、燃料電池運転時の温度のよってとぶものを用い
た。上記額縁状の絶縁体４は図３に示すように、額縁状
のフレームを４角で分割したような４本の棒状部材４１
をガスシール用多孔質セラミックシート４２を介して組
み合わせることによって形成されている。

【００２９】各棒状部材４１の電池スタック３との対向
面４１ａは電池スタック３側面に平行な平面である。一
方、棒状部材４１のマニホールド５との対向面４１ｂは
傾斜を有した構造となっている。この傾斜は、棒状部材
４１のマニホールド５と電池スタック３に挟まれる方向
の厚みが、電池内側が厚く、外側が薄くなるような傾き
である。

【００３０】さらに、棒状部材４１の上記した厚み方向
と直交する方向の厚みｍ、それぞれの辺の長さｎ₁ 、ｎ
₂ 、ｎ₃ 、ｎ₄ はマニホールドの対向する部分の厚み、
長さと同じになるように構成されている。但し、辺の長
さｎ₁ 、ｎ₂ 、ｎ₃ 、ｎ₄ については、各棒状部材４１
がお互いに接触する部分には、ガスシール用の多孔質セ
ラミックシート４２が設けられているため厳密に言えば
マニホールド５の対向する部分よりも若干短くなってい
る。

【００３１】また、マニホールド５の上記絶縁体４と対
向する端面５ａは、上記絶縁体４のマニホールド５との
対向面４１ｂが有する傾斜に沿うような傾斜を有してお
り、この傾斜を有する端面は、マニホールド、多孔質セ
ラミックシートと絶縁部材とによって囲まれた空間方向
に向かっている。尚、マニホールド５のガス取り入れ口
が設けられた側面板には電池スタック３との取付けの際
に用いられるつば部５ｂが上下に突出した状態で設けら
れている。

【００３２】上記マニホールド５は以下のようにして締
め付けることにより、電池スタック３に取り付けられ
る。先ず、電池スタック３側面に、電池スタック３側か
ら順に、多孔質セラミックシート６、球状シルコニア粉
末７、額縁状の絶縁体４、球状ジルコニア粉末９、多孔
質セラミックシート８、マニホールド５を設ける。

【００３３】次に、図４に示すように対向するマニホー
ルド５のつば部５ｂにロッド３１を貫通させ、つば部５
ｂから外側に突出したロッド３１に中空のパイプ３２を
遊嵌し、さらにバネ３３を介してナット３４を設けた締
め付け手段を用い、ナット３４をマニホールドの方向に
締め、マニホールド５側面から掛かるバネ３３の弾性力
により上記部材を締め付けマニホールド５の取り付けが
行われる。

【００３４】上記のようにマニホールド５を締め付ける
と、マニホールド５、及び、額縁状の絶縁体４に上記し
たような傾斜があるため、絶縁体４にかかる力として図
２に示すように、電池スタック３側面に対する垂直方向
の力成分Ａ及び、額縁状の絶縁体４が内側に締まろうと
する水平方向の力成分Ｂ（マニホールドと多孔質セラミ
ックシートと絶縁体とによって囲まれた空間方向への
力）が生じる。

【００３５】尚、上記Ａ成分の力によって、絶縁体は、
電池スタックに締め付けられ、成分Ｂの力によって各棒
状部材同士が締め付け合い、各棒状部材間のシールが行
なわれる。このような燃料電池では、多孔質セラミック
シート８と、絶縁体４との間に設けられた球状ジルコニ
ア粉末９によって、絶縁体４と多孔質セラミックシート
８との摩擦係数は小さくなっている。従って、マニホー
ルド５が膨張し、これに伴って多孔質セラミックシート
８が移動したとしても、絶縁体４がこれに伴って移動す
ることはない。

【００３６】また多孔質セラミックシート６、８と絶縁
体４との間には球状ジルコニア粉末７、９が存在してお
り、多孔質セラミックシート６、８と絶縁体４との間の
摩擦係数は小さくなっているので、上記した成分Ｂの力
によって、絶縁体４を構成する棒状部材４１は容易にマ
ニホールド５と多孔質セラミックシート６、８と絶縁体
４とによって囲まれた空間方向に滑り、締め付けられ、
棒状部材４１同士のガスシールが確実なものになる。

【００３７】（実施例２）本発明の一例に係る実施例に
ついて以下図面を参照しながら説明を行う。図５は本実
施例の外部マニホールド方式高温型燃料電池の要部分解
斜視図であり、図６は本実施例のマニホールドおよび絶
縁体を示す図であり、図７は図５に示す燃料電池のII−
II断面図であり、図８は図５に示す燃料電池の III−II
I 断面図である。

【００３８】図５に示すように、本実施例の燃料電池で
は、電池スタック３の側面に、電池スタック３側の端面
の一部が切り欠かれたマニホールド１１と、このマニホ
ールド１１の切りかかれた部分を塞ぐように嵌め込まれ
た絶縁体１２とが、電池スタク３側から順に、多孔質セ
ラミックシート６と球状ジルコニア粉末７とを介して設
けられている。但し、このとき球状ジルコニア７は、多
孔質セラミックシート６の絶縁体１２と対向する部分の
みに設けられている。

【００３９】上記したマニホールド１１の電池スタック
３側端面は図６に示されるように、４つの面から構成さ
れている。この４つの面のうちで、電池スタック３に取
り付けた際に、全てエンドプレート１ａ、１ｂと対向す
る２つの端面１１ａは、対向する電池スタック３の側面
と平行な平面である。

【００４０】一方、大部分が電池スタック３の電池セル
２積層部分と対向する残りの２端面１１ｂは全体が凹状
に切り欠かれており、上記エンドプレート１ａ、１ｂと
対向するマニホールドの端面１１ｂと比べて低い位置に
ある。さらに当該端面１１ｂには傾斜が設けられてお
り、この傾斜は、マニホールド１１の、マニホールド１
１と電池スタック３とで挟まれる方向の厚みが、マニホ
ールド１１によって囲まれる空間方向に行くほど薄く成
るように構成された傾斜であり、この傾斜した端面１１
ｂは実施例１のマニホールドの傾斜を有する端面と同様
に、マニホールドと多孔質セラミックシートと絶縁体と
によって囲まれた空間方向に向いている。

【００４１】この凹状に切りかかれた部分には、それぞ
れ絶縁体１２が設けられており、この絶縁体１２とマニ
ホールド１１との間には、マニホールド１１側から順
に、多孔質セラミックシート１３と球状ジルコニア粉末
１４とが設けられている。絶縁体１２は断面台形として
棒状であり、上記したように予めマニホールドに形成さ
れた切り欠き部に係合可能な形状をしている。更に、こ
の絶縁体１２のマニホールド１１との対向面のうち、マ
ニホールド１１の締め付け方向にある対向面１２ａに
は、マニホールド１１の端面１１ｂに設けられた傾斜に
沿うような傾斜が設けられている。一方、絶縁体１２の
電池スタック３との対向面１２ｂは電池スタック３の側
面に対して平行な平面となっている。なお、図６中に絶
縁体１２は１本しか示されていれないが、実際には両切
り欠き部に設けられる。

【００４２】このように構成された絶縁体１２が設けら
れたマニホールド１１を、上記したように、多孔質セラ
ミックシート６と球状ジルコニア粉末７とを介して電池
スタック側面に設けると、図７に示すように、マニホー
ルド１１の電池スタック側端面のうち、全ての面が電池
スタックのエンドプレート１ａ、１ｂと対向する端面１
１ａと、電池スタック３との間には多孔質セラミックシ
ート４のみが設けられることになる。

【００４３】また図８に示すように、マニホールド１１
の電池スタック３側端面のうち電池スタック３の電池セ
ル２積層部分と対向する端面１１ｂと、電池スタック３
との間には、電池スタック３側から順に多孔質セラミッ
クシート６、球状ジルコニア粉末７、絶縁体１２、球状
ジルコニア粉末１４、多孔質セラミックシート１３が設
けられることになる。

【００４４】このように構成した燃料電池では、マニホ
ールド１１と絶縁体１２との間に、多孔質セラミックシ
ート１３と球状ジルコニア粉末１４とが設けられている
ので、上記実施例１と同様に、マニホールド１１が膨張
し、多孔質セラミックシート１３が移動しても、それに
伴って絶縁体１２が移動してしまうことはない。また、
マニホールド１１の締め付けを行なうと、上記実施例１
と同様に絶縁体１２にかかる力として、電池スタック３
の側面に対して垂直な力成分Ａと、マニホールド１１
と、多孔質セラミックシート６、１３と、絶縁体１２と
によってかこまれた空間方向に向かう力成分Ｂが生じ
る。

【００４５】多孔質セラミックシート６、１３と絶縁体
１２との間には球状ジルコニア粉末７、１４が存在して
おり、多孔質セラミックシート６、１３と絶縁体１２と
の間の摩擦係数は小さくなっているので、上記した成分
Ｂの力によって、絶縁体１２は容易にマニホールド１１
と多孔質セラミックシート６、１３と絶縁体１２とによ
って囲まれた空間方向に滑り、締め付けられ、絶縁体１
２とマニホールド１１とのガスシールが確実なものにな
る。 （その他の事項） 上記実施例では、球状ジルコニアが用いられている
が、これに限ることはなく、炭化ケイ素、アルミナ等電
池作動温度、電解質、燃料電池の反応ガスに安定なセラ
ミック粉末であればよい。 上記実施例１では、絶縁体の形状及びマニホールド
の電池スタック側端面の形状は、何れも四角形であった
がこれに限ることなく、例えば他の多角形或いは円形な
どでもよい。また、絶縁体の分割のしかたも上記実施例
に限ることはない 上記の実施例２のように、マニホールドの一部を切
り欠いて、この切り欠いた部分に絶縁体を設ける場合で
も、絶縁体の形状及びマニホールドの電池スタック側端
面の形状は、上記実施例に限ることはない。 上記実施例１では、マニホールドと絶縁体との間に
ある球状ジルコニア粉末は、多孔質セラミックシートと
絶縁体との間に設けられているが、マニホールドと多孔
質セラミックシートとの間に設ける構成にしてもよい。

【００４６】但し、このような球状ジルコニア粉末の設
け方をすると、マニホールドの膨張によって起こる絶縁
部材の移動は防止できるが、絶縁体のマニホールドに対
する滑り易さは低減するので、成分Ｂの力による絶縁部
材の移動が上記実施例よりは行なわれにくくなる。ま
た、実施例２の場合も同じように、マニホールドと多孔
質セラミックシートとの間にセラミック粉末を設けても
よい。 絶縁体が複数の絶縁部材を組み合わせることによっ
て形成された額縁状の場合、セラミック粉末を１つの絶
縁部材置きに設けてもよい。

【００４７】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、マニホー
ルドと絶縁体との対向面に、マニホールドに電池を締め
付けた際に、マニホールドの締め付け力の分力がマニホ
ールドと絶縁体とシール部材により囲繞される空間方向
に向かって働くような傾斜が形成されており、且つ、絶
縁体が複数の絶縁部材からなっている燃料電池におい
て、マニホールドと絶縁体との間にガスシール用シール
部材と共に設けられたセラミック粉末によって、マニホ
ールドの膨張に伴って、各絶縁部材が移動することが防
止でき、各絶縁部材間のガスシール性が向上する。

【００４８】また、絶縁体と電池スタックとの間に、ガ
スシール用シール部材とともに設けられたセラミック粉
末により、絶縁体は電池スタックに対して滑りやすい状
態になっている。従って、電池スタックに締め付けた際
に生じる、絶縁体と電池スタックとガスシール用シール
部材とによって囲まれた空間方向への力によって各絶縁
部材は、当該空間方向に容易に滑り移動することができ
るので各絶部材間の隙間は減少し、各絶縁部材間のシー
ルをさらに確実に行なうことができる。

【００４９】また、マニホールドの一部を切り欠き、そ
の切り欠いた部分に絶縁体を設けた燃料電池も上記した
のと同様に、ガスシール性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１の外部マニホールド方式高温型燃料電
池の要部分解斜視図である。

【図２】図１に示す燃料電池のＩ−Ｉ断面図である。

【図３】実施例１の絶縁体を示す図である。

【図４】マニホールドの締め付け構造を示す概略図であ
る。

【図５】実施例２の外部マニホールド方式高温型燃料電
池の要部分解斜視図である。

【図６】実施例２のマニホールドおよび絶縁体を示す図
である。

【図７】図５に示す燃料電池のII−II断面図である。

【図８】図５に示す燃料電池の III−III 断面図であ
る。

【図９】ガスシール用シール部材とセラミック粉末とを
示す図である。

【図１０】従来の外部マニホールド方式高温型燃料電池
の要部分解斜視図である。

【図１１】図１０に示す燃料電池のＩ−Ｉ断面図であ
る。

【図１２】従来の外部マニホールド方式高温型燃料電池
の断面図である。

【図１３】従来の燃料電池の絶縁体を示す図である。

【図１４】従来の燃料電池のマニホールドと絶縁体とを
示す図である。

【符号の説明】

３ 電池スタック ４ 絶縁体 ４１ 棒状部材 ５ マニホールド ６、８ 多孔質セラミックシート ７、９ セラミック粉末 １１ マニホールド １２ 絶縁体 １３ 多孔質セラミックシート １４ セラミック粉末

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の単セルを積層することによって形
   成される電池スタックの側面に、絶縁体を介して、反応
   ガス給排用マニホールドが電池スタックに締め付けた状
   態で取り付けられいる外部マニホールド方式高温型燃料
   電池において、 上記絶縁体は、前記マニホールドの電池スタック側の端
   面の全周と対向する額縁状であり、この額縁状の絶縁体
   は、額縁の周囲に沿って複数の絶縁部材に分割されてお
   り、 前記絶縁体とマニホールドとの互いに対向する面は、マ
   ニホールドの締め付け力の分力がマニホールドと絶縁体
   とシール部材により囲繞される空間方向に向かって働く
   ように傾斜面に形成されており、 また、マニホールドと絶縁体との間及び絶縁体と電池ス
   タックとの間には、ガスシール用シール部材と、セラミ
   ック粉末とが設けられ、 さらに、絶縁体と電池スタックとの間に設けられたガス
   シール用シール部材と、セラミック粉末とは少なくとも
   ガスシール用シール部材と絶縁体との間にセラミック粉
   末が存在するように設けられていることを特徴とする外
   部マニホールド方式高温型燃料電池。
2. 【請求項２】 上記絶縁体とマニホールドとの間に設け
   られたガスシール用シール部材と、セラミック粉末とは
   少なくともガスシール用シール部材と絶縁体との間にセ
   ラミック粉末が存在するように設けられていることを特
   徴とする請求項１記載の外部マニホールド方式高温型燃
   料電池。
3. 【請求項３】 電池スタックの側面に、絶縁体とガスシ
   ール用シール部材とを介して、反応ガス給排用マニホー
   ルドが電池スタックに締め付けた状態で取り付けられい
   る 外部マニホールド方式高温型燃料電池において、 上記電池スタックは、１対の絶縁性のエンドプレート間
   に複数の電池セルが積層されたものであり、 上記マニホールドの電池スタック側の端面の一部が切り
   欠かれており、 このマニホールドの電池スタック側端面の切りかかれた
   部分を塞ぐように、絶縁体が嵌め込まれており、 前記絶縁体とマニホールドにはそれぞれ、互いがマニホ
   ールドの締め付け方向に対向する第一の面と、この第一
   の面と連続し且つ絶縁体とマニホールドとが互いに対向
   する第二の面とを有しており、 前記第一の面は、ガスマニホールドの締め付け力の分力
   がマニホールドと絶縁体とシール部材により囲繞される
   空間方向に向かって働くように傾斜面に形成されてお
   り、 一方、第二の面には、マニホールドが電池スタックに締
   め付けられた際に、前記分力に基づいて、対向したマニ
   ホールドと絶縁体の第二の面同士が互いに密着しあうよ
   うな傾斜面に形成され、 マニホールドと絶縁体との対向しあう面の間には、ガス
   シール用シール部材と、セラミック粉末とが設けられ、 絶縁体が嵌め込まれた状態のマニホールドと電池スタッ
   クとの間には、ガスシール用シール部材が設けられてお
   り、 さらにこのガスシール用シール部材と絶縁体との間には
   セラミック粉末が設けられていることを特徴とする外部
   マニホールド方式高温燃料電池。
4. 【請求項４】 上記絶縁体とマニホールドとの間に設け
   られたガスシール用シール部材と、セラミック粉末と
   は、少なくともガスシール用シール部材と絶縁体との間
   にセラミック粉末が存在するように設けられていること
   を特徴とする請求項３記載の外部マニホールド方式高温
   燃料電池。