JPH09204926A

JPH09204926A - 平板状固体電解質型燃料電池

Info

Publication number: JPH09204926A
Application number: JP8044554A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Wakayama; 若山慎一; Takayuki Hoshina; 保科孝幸; Toshihiko Yoshida; 吉田利彦; Yoshiaki Omori; 大森敬朗
Original assignee: SEKIYU SANGYO KASSEIKA CENTER; Petroleum Energy Center PEC; Tonen Corp
Current assignee: SEKIYU SANGYO KASSEIKA CENTER; Tonen General Sekiyu KK; Japan Petroleum Energy Center JPEC
Priority date: 1995-11-21
Filing date: 1996-03-01
Publication date: 1997-08-05
Anticipated expiration: 2016-03-01
Also published as: JP3672273B2

Abstract

(57)【要約】【課題】マニホールドと電池本体及びガス配管の間のガ
スリークを防止し、或いはマニホールド底面からのガス
リークを防止する。【解決手段】電池本体１１を支持するベース部材１２
と、電池本体１１とマニホールド１３間に設けられたガ
スケット１４と、前記マニホールドの外周にベース部材
上に立設された支持壁２１と、該支持壁と前記マニホー
ルド間に設けられた弾性部材２２と、前記マニホールド
の底部に形成され作動ガスを給排するための開口１５
と、該開口に対向して前記ベース部材に形成された開口
１６と、前記ベース部材の開口周縁とマニホールドの開
口周縁との間に介在されたリング状の球面軸受１７とを
備える。また、マニホールドに荷重を掛けることによ
り、マニホールド底面からのガスリークを防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、平板状固体電解質
型燃料電池のガス封止を改善するための技術分野に属す
る。

【０００２】

【従来の技術】燃料電池は、炭化水素等の燃料ガスと空
気等の酸化剤ガスの持つ化学エネルギーを電気化学的な
反応によって直接、電気エネルギーに変換する装置であ
り、そのうち、固体電解質型燃料電池は、電解質が常態
または作動条件下で液状となるリン酸型や溶融炭酸塩型
と異なり、電解質による周辺材料の腐食、電解質自体の
分解、蒸発等がなく電池構造を簡素化でき、また、動作
温度が１０００℃程度と高いため、燃料として水素の
他、メタンや天然ガスを改質することなくそのまま使用
することができると共に、排熱をガスタービンや蒸気タ
ービンに導くことにより、高いエネルギー利用効率を得
ることができる。固体電解質型燃料電池は、構造の違い
により円筒型、モノリシック型（またはハニカム型）及
び平板型に大別され、このうち平板型は、高出力密度、
低コスト、コンパクト化の観点から注目されている。

【０００３】ところで、従来の平板状固体電解質型燃料
電池においては、電池本体にガスを供給、排気するマニ
ホールドを接続する場合、電池本体とマニホールド間に
アルミナ製の封止部材を設け、封止部材と電池本体及び
マニホールド間には、作動温度（約１０００℃）で軟化
するガラスを挟み込んで封止している。この場合、電池
本体とマニホールド及び封止部材は、熱膨張差により応
力が生じないように、各部材間に熱膨張量の差だけの隙
間を空ける必要があるが、この間隔の幅を予め正確に設
定することは困難であり、その結果、この隙間が局所的
なガスリークの原因となり、電池出力が低下するという
問題を有している。

【０００４】この問題を解決するために特開平７−２２
０５８号公報においては電池本体とマニホールド間の熱
膨張差により発生する応力を吸収させる方式を提案して
いる。これを図７により説明すると、電池本体５１の４
側面には、燃料ガスの入口・出口及び酸化剤ガスの入口
・出口を構成する箱型状のマニホールド５２がそれぞれ
装着される。電池本体５１とマニホールド５２は、ガラ
スシール５３を介してベース部材５４に固定されると共
に、電池本体５１とマニホールド５２の間はガスケット
５５でガスシールされる。各マニホールド５２には、ベ
ース部材５４を貫通してガス供給管５６とガス排出管５
７が接続されている。各マニホールド５２の外周には、
押さえ部材５８が立設され、この押さえ部材５８と各マ
ニホールド５２との間には、弾性部材５９が配設されて
いる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記特
開平７−２２０５８号公報においては、マニホールド５
２がベース部材５４に対して移動する構造となるため、
マニホールド５２とガス配管５６、５７との接続部分に
大きな力が作用し、シール５３が破壊しガスがリークし
てしまう結果、接続部の耐圧性が低下してしまうという
問題を有している。

【０００６】また、マニホールド５２とベース部材５４
間はガラスシール５３により封止されているが、マニホ
ールド５２の設置の際、或いは運転中、マニホールド５
２の自重だけでは底面の封止状態が良好ではなく、ま
た、設置時には良好でも運転中はガラスシール５３が収
縮或いは溶解することによって隙間が発生し、マニホー
ルド５２の底面からガスがリークし、そのリークガスの
燃焼に伴う熱によりマニホールド５２が破損してしまう
という問題を有している。

【０００７】本発明は、上記問題を解決するものであっ
て、第１の目的は、マニホールドと電池本体及びガス配
管の間のガスリークを防止し、マニホールドとガス配管
との接続部の耐圧性を向上させることであり、第２の目
的は、マニホールド底面からのガスリークを防止し、リ
ークガスの燃焼に伴うマニホールドの破損を防止するこ
とである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記第１の目的を達成す
るために、（１）本発明の請求項１記載の平板状固体電
解質型燃料電池は、固体電解質板をセパレータを介して
複数積層してなる電池本体と、該電池本体を支持するベ
ース部材と、前記電池本体の外周側面に装着されたマニ
ホールドと、前記電池本体とマニホールド間に設けられ
たガスケットと、前記マニホールドの外周にベース部材
上に立設された支持壁と、該支持壁と前記マニホールド
間に設けられた弾性部材と、前記マニホールドの底部に
形成され作動ガスを給排するための開口と、該開口に対
向して前記ベース部材に形成された開口と、前記ベース
部材の開口周縁とマニホールドの開口周縁との間に介在
されたリング状の球面軸受とを備えたことを特徴とす
る。なお、マニホールドと球面軸受の当接面及び球面軸
受とベース部材の当接面に、電池の作動温度で軟化する
封止材を介在させてもよい。

【０００９】また、上記第２の目的を達成するために、
（２）本発明の請求項２記載の平板状固体電解質型燃料
電池は、固体電解質板をセパレータを介して複数積層し
てなる電池本体と、該電池本体を支持するベース部材
と、前記電池本体の外周側面に装着されたマニホールド
と、前記ベース部材とマニホールド間に設けられた封止
材と、前記マニホールドの底部に接続されたガス配管
と、対向する一対のマニホールドの外側に配設された押
さえ部材と、該押さえ部材に形成され前記マニホールド
の上面に係止させた係止片と、前記押さえ部材の上下を
貫通するシャフトと、該シャフトの両端で押さえ部材を
締め付けるための弾性部材及びナットとを備えたことを
特徴とする。

【００１０】さらに上記第２の目的を達成するために、
（３）本発明の請求項３記載の平板状固体電解質型燃料
電池は、固体電解質板をセパレータを介して複数積層し
てなる電池本体と、該電池本体を支持するベース部材
と、前記電池本体の外周側面に装着されたマニホールド
と、前記ベース部材とマニホールド間に設けられた封止
材と、前記マニホールドの底部に接続されたガス配管
と、対向する一対のマニホールドの外側に配設された押
さえ部材と、該押さえ部材の上下を貫通するシャフト
と、該シャフトの両端で押さえ部材を締め付けるための
弾性部材及びナットと、前記マニホールドの上面に支柱
を介して支持させた重りとを備えたことを特徴とする。

【００１１】さらに、本発明の好ましい実施の態様とし
て、（４）球面軸受としてＮｉ基合金を用いた（１）項
記載の平板状固体電解質型燃料電池、（５）Ｎｉ基合金
としてＮｉ−Ｃｒ−Ｃｏ−Ｆｅ−Ｍｏ系合金を用いた
（４）項記載の平板状固体電解質型燃料電池、（６）球
面軸受としてアルミナ、ムライトから選ばれる材料を用
いた（１）項記載の平板状固体電解質型燃料電池、
（７）保持板と押さえ部材が一体に形成されている
（２）項記載の平板状固体電解質型燃料電池、が挙げら
れる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照しつつ説明する。

【００１３】

【実施の形態その１】先ず、請求項１に記載された発明
の実施の形態について説明する。図１及び図２は、本発
明における平板状固体電解質型燃料電池の１例を示し、
図１（Ａ）は全体構造を示す断面図、図１（Ｂ）は図１
（Ａ）の平面図、図２は図１（Ａ）の主要部の拡大断面
図、図３は、本発明が適用される平板状固体電解質型燃
料電池の単位セルを示す分解斜視図である。

【００１４】図３において、固体電解質板１の上面及び
下面には、電極としてのカソード２及びアノード３が一
体形成されており、この固体電解質板１の複数をセパレ
ータ４を介して接合積層し、上下端に端子板５、６を積
層して構成されている。電解質板１、セパレータ４を積
層して組み立てるときには、電解質板１とセパレータ４
の間でガスリークしないように封止材にてガスシールさ
れる。セパレータ４の上下面にはそれぞれ燃料ガス通路
７及び酸化剤ガス通路８が形成され、また、上部端子板
５及び下部端子板６の片面には、それぞれ酸化剤ガス通
路８と燃料ガス通路７が形成され、固体電解質板１とこ
の固体電解質板１を挟む燃料ガス通路７と酸化剤ガス通
路８とにより燃料電池の単位セル９が構成されている。

【００１５】そして、このような単位セル９を多数直列
に積層して電池本体を構成し、燃料ガス通路７に燃料ガ
スを供給し、酸化剤ガス通路８に空気を供給し、上部及
び下部端子板５、６を図示しない外部回路に接続する
と、酸素は燃料ガスと反応しイオン化して固体電解質板
１を通して流れ、このとき、カソード２側では酸素が電
子を取り込んで酸素イオンとなり、アノード３側ではこ
の酸素イオンと燃料ガスが反応して電子を放出するの
で、外部回路にはカソードを正極、アノードを負極とし
て下部端子板６から上部端子板５へ電流が流れる。

【００１６】図１には、このようにして組み立てた電池
本体１１が示されている。電池本体１１はベース部材１
２に載置、固定され、電池本体１１の外周４側面には、
燃料ガスの供給及び排気用、酸化剤ガスの供給及び排気
用の合計４つの箱型状のマニホールド１３が装着され
る。マニホールド１３の材料としては、セラミックス、
合金を用い、合金としてはＮｉ−Ｃｒ合金等が挙げられ
る。電池本体１１とマニホールド１３との間はガスケッ
ト１４でガスシールされる。ガスケット１４としては、
例えばアルミナを主成分とした無機質紙、電気炉の断熱
材として通常使用されているものを０．１〜２．０ｍｍ
程度の厚さにスライスしたもの、電池の作動温度（９０
０〜１０００℃）では十分に軟化するガラス或いはこれ
らを組み合わせて使用する。

【００１７】各マニホールド１３の底部には開口１５が
形成され、ベース部材１２には、前記開口１５に対向し
て開口１６が形成されている。そして、ベース部材１２
の開口１６周縁とマニホールド１３の開口１５周縁との
間に、リング状の球面軸受１７を介在させている。ま
た、ベース部材１２の開口１６に連通するようにガス供
給用のガス配管１９とガス排出用のガス配管２０が連結
されている。さらに、各マニホールド１３の外周には、
ベース部材１２上に支持壁２１が立設されており、この
支持壁２１と各マニホールド１３との間には、スプリン
グからなる弾性部材２２が配設されている。

【００１８】この弾性部材２２としては、高温型燃料電
池の作動温度でもバネ機能に劣化がない例えば窒化珪素
バネを用いることが好ましいが、スプリングの代わりに
耐熱性弾性材を用いることも可能である。この耐熱性弾
性材としては、高温における酸化および還元雰囲気にお
いて安定である材料、例えばインコネルのようなＮｉ基
耐熱合金、アルミナ、シリカ、アルミナ−シリカ、炭化
珪素、窒化珪素等のセラミックス、これら合金とセラミ
ックスの複合材などが挙げられ、このような材料をスポ
ンジ状やフェルト状構造にして用いる。

【００１９】従って、電池本体１１内の各部材とマニホ
ールド１３との熱膨張差による応力が発生し、電池本体
１１又はマニホールド１３が移動しても、弾性部材２２
がこれを吸収し、ガスケット１４が破れることがないの
で、予め熱膨張差を見込んだ間隙を設ける必要がなく、
マニホールド１３を電池本体１１に対して常温で間隙を
設けずに組立が可能になると共に、電池本体１１とマニ
ホールド１３間のガスリークを防止し、高い燃料利用率
で電池出力を向上させることができる。

【００２０】次に、図２により本発明の詳細について説
明する。前述の如くベース部材１２の開口１６周縁とマ
ニホールド１３の開口１５周縁との間に、リング状の球
面軸受１７を介在させている。リング状の球面軸受１７
は、下面が平坦で、上面が中心Ｏ、半径Ｒとした球面に
形成されており、この球面に接するように、マニホール
ド１３の開口１５周縁も同形状の球面に形成されてい
る。そして、球面軸受１７の下面はベース部材１２に形
成された凹部２３に載置され、球面軸受１７の上面はマ
ニホールド１３の開口１５周縁を移動可能に支持する構
造となっている。

【００２１】前記球面軸受１７の材質としては、電池の
作動温度（９００〜１０００℃）で十分に耐熱性を有
し、且つ、マニホールド１３の材質であるセラミックス
及びベース部材１２の材質であるニッケルクロム合金に
対して凝着、焼結しない材料として、アルミナ、ムライ
ト又はＮｉ基合金を採用する。このうちＮｉ基合金が耐
衝撃性に優れる点で好ましく、最も好ましいものはＮｉ
基合金のうちＮｉ−Ｃｒ−Ｃｏ−Ｆｅ−Ｍｏ系合金であ
り、高温における非凝縮性に優れている点で好ましい。

【００２２】従って、マニホールド１３が移動してもマ
ニホールド１３は球面軸受１７に沿って移動するため、
マニホールド１３とベース部材１２間のガスリークを防
止することができると共に、マニホールド１３とガス配
管１９、２０との接続部の耐圧性を向上させることがで
きる。

【００２３】なお、上記の例においては、マニホールド
１３とベース部材１２の間を球面軸受１７のみによりガ
スシールしているが、マニホールド１３と球面軸受１７
の当接面Ｕ及び球面軸受１７とベース部材１２の当接面
Ｄに、封止材を介在させてもよく、その場合にはガスシ
ールがさらに改善されることになる。封止材としては、
ガスケット１４と同様に例えばアルミナを主成分とした
無機質紙、電気炉の断熱材として通常使用されているも
のを０．１〜２．０ｍｍ程度の厚さにスライスしたも
の、電池の作動温度（９００〜１０００℃）では十分に
軟化するガラス或いはこれらを組み合わせて使用する。

【００２４】［実施例］固体電解質板１には、イットリ
アを８モルパーセント添加した安定化ジルコニアを用
い、寸法２００ｍｍ×２００ｍｍ×０．２ｍｍの板状物
とし、その片面にはカソード材料としてＬａ_0.8Ｓｒ_0.2
ＭｎＯ₃ 粉末を厚さ１００〜２００μｍで塗布し、他面
にはアノード材料としてニッケルジルコニアサーメット
を厚さ１００〜２００μｍで塗布した。さらに、ガラス
を封止材料に用いこれをペースト状にして厚さ０．１ｍ
ｍ、幅３ｍｍで所定端縁部に塗布した。これを２００ｍ
ｍ×２００ｍｍ、厚さ５ｍｍの溝付きランタンクロマイ
ト集電体で挟み単セルとした。

【００２５】この単セルを１０段集積し、アルミナ製マ
ニホールド１３を図１のように設置した。ベース部材１
２には耐熱合金インコネル６００を用い、マニホールド
１３とベース部材１２の間にはＮｉ−Ｃｒ−Ｃｏ−Ｆｅ
−Ｍｏ系合金製の球面軸受１７を介在させた。

【００２６】このようにして組み立てた燃料電池を１０
００℃まで昇温し、アノード３側に窒素ガス、カソード
２側に空気を流し封止性能の測定を行った。アノード側
及びカソード側ともに、ガス流量に対する漏れ量の比は
０．５％以下であり封止性は良好であった。次に、アノ
ード３側に水素水蒸気の混合気、カソード２側に空気を
流し発電を行った。開放電圧は０．９１Ｖ／１段であ
り、ネルンストの式による電気化学電位の値から推計す
ると、ガスリークは測定限界以下であり十分封止されて
いた。また、球面軸受１７としてアルミナ製のものを用
いた場合も十分封止されていることを確認した。

【００２７】［比較例］セル積層部の構造は図１に従
い、ベース部材１２とマニホールド１３間に軸受を設け
ず、平面同士による接触構造とし、間に厚さ０．１ｍｍ
のガラス封止材を介在させた。固体電解質板１には、イ
ットリアを８モルパーセント添加した安定化ジルコニア
を用い、寸法２００ｍｍ×２００ｍｍ×０．２ｍｍの板
状物とし、その片面にはカソード材料としてＬａ_0.8Ｓ
ｒ_0.2ＭｎＯ₃ 粉末を厚さ１００〜２００μｍで塗布
し、他面にはアノード材料としてニッケルジルコニアサ
ーメットを厚さ１００〜２００μｍで塗布した。さら
に、ガラスを封止材料に用いこれをペースト状にして厚
さ０．１ｍｍ、幅３ｍｍで所定端縁部に塗布した。これ
を２００ｍｍ×２００ｍｍ、厚さ５ｍｍの溝付きランタ
ンクロマイト集電体で挟み単セルとした。この単セルを
１０段集積しアルミナ製マニホールド１３を図１のよう
に設置した。ベース部材１２には耐熱合金インコネル６
００を用いた。

【００２８】このようにして組み立てた燃料電池を１０
００℃まで昇温し、アノード３側に窒素ガス、カソード
２側に空気を流し封止性能の測定を行った。アノード側
のガス流量に対する漏れ量の比は３％、カソード側は５
％であった。

【００２９】

【実施の形態その２】次に、請求項２及び請求項３に記
載された発明の実施の形態について説明する。図４は、
本発明の平板状固体電解質型燃料電池の他の例を示し、
図４（Ａ）は斜視図、図４（Ｂ）は図４（Ａ）の押さえ
部材の側面図である。

【００３０】電池本体１１の外周４側面には、燃料ガス
の入口・出口及び酸化剤ガスの入口・出口を構成する箱
型状のマニホールド１３がそれぞれベース部材１２上に
装着されている。各マニホールド１３及び電池本体１１
とベース部材１２の間には、封止材が設けられている。
封止材としては、例えばアルミナを主成分とした無機質
紙、電気炉の断熱材として通常使用されているものを
０．１〜２．０ｍｍ程度の厚さにスライスしたもの、電
池の作動温度で十分に軟化するガラス或いはこれらを組
み合わせて使用する。

【００３１】各マニホールド１３の底部には、ベース部
材１２がありそのベース部材１２にガス供給管１９とガ
ス排出管２０が接続されている。対向する一対のマニホ
ールド１３の外側には、複数の押さえ部材２５が配設さ
れる。押さえ部材２５は、セラミックス又はＮｉ−Ｃｒ
合金等を用い、切削加工により水平方向に突出する係止
片２５ａが一体に形成され、また、上部及び下部にシャ
フト貫通孔２５ｂが形成されている。そして、押さえ部
材２５の係止片２５ａをマニホールド１３の上面に引っ
掛けて、対向する押さえ部材２５の上下を貫通してシャ
フト２６を挿入し、シャフト２６の両端では、押さえ部
材２５にスプリング（弾性部材）２７をナット２８によ
り締め付け、これにより、対向する一対のマニホールド
１３を電池本体１１に締付固定している。なお、本例に
おいては、係止片２５ａを押さえ部材２５と一体に形成
しているが、係止片２５ａを接着により押さえ部材２５
に固定してもよく、その場合、接着剤としては熱膨張率
が同じものを用いる。

【００３２】上記構造の燃料電池は、押さえ部材２５の
係止片２５ａをマニホールド１３の上面に引っ掛ける構
造とし、マニホールド１３の底面にその自重と押さえ部
材２５との合計重量を作用させるため、マニホールド１
３底面とベース部材１２の接触が密になってガスリーク
が皆無となり、リークガスの燃焼に伴うマニホールド１
３の破損を防止することができる。また、押さえ部材２
５の係止片２５ａをマニホールド１３の上面に引っ掛け
た状態で容易に組み立てることができるため、従来は数
人の人手が必要であった押さえ板の位置決め及び組立作
業が１人でもできるという利点を有する。さらに、図１
に示した燃料電池と比較して、弾性部材２７がマニホー
ルド１３に接触していないため、高温下でのバネ力の劣
化が少なくなると共に、狭い隙間にバネをセット（図１
（Ａ）参照）するのとは違い、熱膨張差を考慮した上で
予めバネ長を決定することにより、バネの最大荷重を利
用することができる。

【００３３】［実施例］図１の実施例と同様の材料を用
い単セルを１０段集積し、アルミナ製マニホールド１３
を図４のように設置し、燃料電池を１０００℃まで昇温
し、アノード３側に窒素ガス、カソード２側に空気を流
し封止性能の測定を行った。アノード側及びカソード側
ともに、ガス流量に対する漏れ量の比は０．５％以下で
あり封止性は良好であった。次に、アノード３側に水素
水蒸気の混合気、カソード２側に空気を流し発電を行っ
た。開放電圧は水蒸気が多いため０．７３Ｖ／１段と絶
対値は低いが、ネルンストの式による電気化学電位の値
から推計すると、ガスリークは測定限界以下であり十分
封止されていた。また、リークする箇所に熱電対を配置
し測定したところ、その温度は９９９〜１００２℃であ
り、炉内温度１０００℃と同程度であった。また、実験
終了後、その部位からリークがあった跡は見られなかっ
た。

【００３４】［比較例］図１の比較例の燃料電池につい
て、リークするであろう数カ所に熱電対を配置し測定し
たところ、その温度は１０３０〜１０５０℃であり、炉
内温度１０００℃以上であったことから、リークが発生
していると考えられる。また、実験終了後、その部位か
らリークがあったらしい跡が見られた。

【００３５】図５は、本発明の平板状固体電解質型燃料
電池の他の例を示し、図５（Ａ）は荷重載荷構造を示す
分解斜視図、図５（Ｂ）は図５（Ａ）で重りを除いた平
面図、図５（Ｃ）は組立状態を示す斜視図である。本例
は、マニホールド１３及び電池本体１１に別部材からな
る荷重を載荷するものであるが、電池本体１１及びマニ
ホールド１３の上面には複数本のシャフト２６が交差し
ており、重りを載せることが困難な構造となっているた
め、特別の工夫をする必要がある。

【００３６】電池本体１１及びマニホールド１３の上面
には、支柱ａ〜ｉによって複数の重りＡ〜Ｉが支持され
る。図５（Ａ）は荷重の掛かり具合を見やすくするため
に支柱を切って示している。それぞれの重りには上段の
重りを支持する支柱を貫通させるための開口２９が形成
されている。重りＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄは、それぞれ３本の支
柱ａ、ｂ、ｃ、ｄにより三点支持され（図５（Ｂ）にお
いて三点支持の状態をハッチングで示している）、４つ
のマニホールド１３に荷重を掛けている。また、重り
Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈ、Ｉは、それぞれ中央の支柱ｅと３本の
支柱ｆ、ｇ、ｈ、ｉにより三点支持され、電池本体１１
に荷重を掛けている。各重りＡ〜Ｉ同士の間隔は、熱膨
張による接触を避けながら可能な限り狭くすることが望
ましい（例えば１ｍｍ〜１０ｍｍ）。このようにして、
電池本体１１及びマニホールド１３の上面には、９組の
支柱ａ〜ｉによって９枚の重りＡ〜Ｉが支持されること
になる。なお、図示しないが各重りＡ〜Ｉの外周には移
動を防止するための機構が設けられる。

【００３７】本例においては、重りＡと支柱ａの荷重、
重りＢと支柱ｂの荷重、重りＣと支柱ｃの荷重、重りＤ
と支柱ｄの荷重がそれぞれ分割、独立して４つのマニホ
ールド１３の上面に載荷される構造となり、マニホール
ド１３に均一に荷重を作用させることにより、マニホー
ルド１３底面とベース部材１２の接触が密になってガス
リークが皆無となり、リークガスの燃焼に伴うマニホー
ルド１３の破損を防止することができる。

【００３８】また、重りＥと支柱ｅの荷重、重りＦと支
柱ｆの荷重、重りＧと支柱ｇの荷重、重りＨと支柱ｈの
荷重、重りＩと支柱ｉの荷重がそれぞれ分割、独立して
電池本体１１の上面に載荷される構造となり、セルに均
一に荷重を作用させることにより、接触抵抗のバラツキ
を低減させ、電流集中による温度差の影響によるセルの
破損を防止することができる。

【００３９】なお、本発明は上記の例に限定されるもの
ではなく、種々の変更が可能である。例えば、重りは２
枚以上であれば何枚でもよく、また、支柱の数は限定さ
れるものではない。

【００４０】図６は、図５の平板状固体電解質型燃料電
池の変形例を示し、図６（Ａ）は荷重載荷構造を示す模
式図、図６（Ｂ）は図６（Ａ）で重りを除いた平面図で
ある。本例においては、電池本体１１及びマニホールド
１３の上面にシャフト２６を避けながら複数の支柱ｐを
配置し、支柱ｐ上に弾性部材３０を装着し、弾性部材３
０上に一つの重りＡを支持するようにしている。

【００４１】なお、図５及び図６の例は、図１に示した
燃料電池或いは電池本体を円筒形のマニホールド内に装
着するタイプの燃料電池に適用してもよいことは勿論で
ある。

【００４２】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、請求項
１記載の発明によれば、マニホールドが移動してもマニ
ホールドは球面軸受に沿って移動するため、マニホール
ドとベース部材間のガスリークを防止することができる
と共に、マニホールドとガス配管との接続部の耐圧性を
向上させることができる。

【００４３】また、請求項２及び請求項３記載の発明に
よれば、マニホールドに荷重を掛けることにより、マニ
ホールド底面からのガスリークを防止し、リークガスの
燃焼に伴うマニホールドの破損を防止することができ
る。さらに、係止板と押さえ部材を一体化させて形成す
ることにより、大型セル組立時での作業性が大幅に向上
し、一人でも作業が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明における平板状固体電解質型燃料電池の
１例を示し、図１（Ａ）は全体構造を示す断面図、図１
（Ｂ）は図１（Ａ）の平面図である。

【図２】図１（Ａ）の主要部の拡大断面図である。

【図３】本発明が適用される平板状固体電解質型燃料電
池の単位セルを示す分解斜視図である。

【図４】本発明の平板状固体電解質型燃料電池の他の例
を示し、図４（Ａ）は斜視図、図４（Ｂ）は図４（Ａ）
の押さえ部材の側面図である。

【図５】本発明の平板状固体電解質型燃料電池の他の例
を示し、図５（Ａ）は荷重載荷構造を示す分解斜視図、
図５（Ｂ）は図５（Ａ）で重りを除いた平面図、図５
（Ｃ）は組立状態を示す斜視図である。

【図６】図５の平板状固体電解質型燃料電池の変形例を
示し、図６（Ａ）は荷重載荷構造を示す模式図、図６
（Ｂ）は図６（Ａ）で重りを除いた平面図である。

【図７】従来の平板状固体電解質型燃料電池の例を示す
断面図である。

【符号の説明】

１…固体電解質板、４…セパレータ、１１…電池本体、
１２…ベース部材１３…マニホールド、１５、１６…開口、１７…球面軸
受、２２…弾性部材２５…押さえ部材、２５ａ…係止片、２６…シャフト、
２７…弾性部材２８…ナット、Ａ〜Ｉ…重り、ａ〜ｉ、ｐ…支柱

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者吉田利彦埼玉県入間郡大井町西鶴ケ岡一丁目３番１号東燃株式会社総合研究所内 (72)発明者大森敬朗埼玉県入間郡大井町西鶴ケ岡一丁目３番１号東燃株式会社総合研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】固体電解質板をセパレータを介して複数積
層してなる電池本体と、該電池本体を支持するベース部
材と、前記電池本体の外周側面に装着されたマニホール
ドと、前記電池本体とマニホールド間に設けられたガス
ケットと、前記マニホールドの外周にベース部材上に立
設された支持壁と、該支持壁と前記マニホールド間に設
けられた弾性部材と、前記マニホールドの底部に形成さ
れ作動ガスを給排するための開口と、該開口に対向して
前記ベース部材に形成された開口と、前記ベース部材の
開口周縁とマニホールドの開口周縁との間に介在された
リング状の球面軸受とを備えたことを特徴とする平板状
固体電解質型燃料電池。
【請求項２】固体電解質板をセパレータを介して複数積
層してなる電池本体と、該電池本体を支持するベース部
材と、前記電池本体の外周側面に装着されたマニホール
ドと、前記ベース部材とマニホールド間に設けられた封
止材と、前記マニホールドの底部に接続されたガス配管
と、対向する一対のマニホールドの外側に配設された押
さえ部材と、該押さえ部材に形成され前記マニホールド
の上面に係止させた係止片と、前記押さえ部材の上下を
貫通するシャフトと、該シャフトの両端で押さえ部材を
締め付けるための弾性部材及びナットとを備えたことを
特徴とする平板状固体電解質型燃料電池。
【請求項３】固体電解質板をセパレータを介して複数積
層してなる電池本体と、該電池本体を支持するベース部
材と、前記電池本体の外周側面に装着されたマニホール
ドと、前記ベース部材とマニホールド間に設けられた封
止材と、前記マニホールドの底部に接続されたガス配管
と、対向する一対のマニホールドの外側に配設された押
さえ部材と、該押さえ部材の上下を貫通するシャフト
と、該シャフトの両端で押さえ部材を締め付けるための
弾性部材及びナットと、前記マニホールドの上面に支柱
を介して支持させた重りとを備えたことを特徴とする平
板状固体電解質型燃料電池。