JPH1197042A - Layered fuel cell - Google Patents

Layered fuel cell

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JPH1197042A
JPH1197042A JP9252375A JP25237597A JPH1197042A JP H1197042 A JPH1197042 A JP H1197042A JP 9252375 A JP9252375 A JP 9252375A JP 25237597 A JP25237597 A JP 25237597A JP H1197042 A JPH1197042 A JP H1197042A
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JP
Japan
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edge
plate
fuel cell
anode
spring
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Pending
Application number
JP9252375A
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Japanese (ja)
Inventor
Yasushi Shimizu
康 清水
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YOYU TANSANENGATA NENRYO DENCHI HATSUDEN SYSTEM GIJUTSU KENKYU KUMIAI
Original Assignee
YOYU TANSANENGATA NENRYO DENCHI HATSUDEN SYSTEM GIJUTSU KENKYU KUMIAI
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Filing date
Publication date
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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    • Y02E60/30Hydrogen technology
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  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To further improve the gas sealability of a seal part such as a wet seal part or a manifold seal part, and to precisely keep the cell performance. SOLUTION: This layered fuel cell comprises an edge spring 31 interposed between the inner peripheral edge 7b and an interconnector 6 for closely bringing an anode edge plate 7 into contact with an electrolyte matrix 2 by pressing an inner peripheral edge part 7b of the anode edge plate 7 to a peripheral edge part 2a of the electrolyte matrix 2 by the elastic force, and a seal reinforcement plate 35 having a projecting part 35a on an area opposing to the inner peripheral edge part 7b, along a peripheral edge direction thereof, is interposed between the edge spring 31 and the inner peripheral edge 7b of the anode edge plate 7, for reinforcing the adhesive force between the anode edge plate 7 and the electrolyte matrix 2.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、燃料極(アノー
ド)及びこのアノードと電解質マトリクスを挟んで対向
配置された空気極(カソード)を備えた単電池と、アノ
ードに燃料ガスをカソードに酸化剤ガスをそれぞれ隔て
て導くセパレータとを交互に積層して構成された積層型
燃料電池に係わり、特に、スプリング等の弾性部材を用
いてガスシール性を向上させた積層型燃料電池に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a unit cell having a fuel electrode (anode) and an air electrode (cathode) opposed to the anode with an electrolyte matrix interposed therebetween, a fuel gas at the anode and an oxidant at the cathode. The present invention relates to a stacked fuel cell configured by alternately stacking separators for guiding gas with a space therebetween, and more particularly to a stacked fuel cell having improved gas sealing properties using an elastic member such as a spring.

【0002】[0002]

【従来の技術】燃料電池は、燃料極(アノード)で生成
された水素イオンが電解質マトリクスを介して空気極
(カソード)上で酸素イオンと電気化学反応して直接電
気エネルギーを生成する発電システムであり、通常、上
述したアノード、電解質マトリクス、及びカソードを有
する単電池を複数個積層して大容量の積層型燃料電池を
構成している。
2. Description of the Related Art A fuel cell is a power generation system in which hydrogen ions generated at a fuel electrode (anode) electrochemically react with oxygen ions on an air electrode (cathode) via an electrolyte matrix to directly generate electric energy. In general, a large-capacity stacked fuel cell is formed by stacking a plurality of unit cells each having the above-described anode, electrolyte matrix, and cathode.

【0003】積層型燃料電池の各単電池間には、アノー
ド上に水素イオン生成用の水素ガス等の燃料ガスを継続
して供給し、カソード上に酸素イオン生成用の空気等の
酸化剤ガスを継続して供給する機能と、それぞれの単電
池を電気的に直列に接続する機能とを併せ持つセパレー
タが介装されている。このセパレータは、ガス供給時に
当該燃料ガス及び酸化剤ガスとが混合して発電性能が劣
化するのを防ぐために、燃料ガスのみを流通させる燃料
ガス流路と、この燃料ガス流路と隔離された酸化剤ガス
のみを流通させる酸化剤ガス流路とをそれぞれ有してい
る。
[0003] A fuel gas such as hydrogen gas for generating hydrogen ions is continuously supplied between the cells of the stacked fuel cell, and an oxidizing gas such as air for generating oxygen ions is provided on the cathode. And a function of continuously supplying the cells and a function of electrically connecting the respective cells in series. In order to prevent the fuel gas and the oxidizing gas from being mixed with each other at the time of gas supply and to prevent the power generation performance from deteriorating, the separator is separated from the fuel gas flow path through which only the fuel gas flows and the fuel gas flow path. And an oxidizing gas flow path through which only the oxidizing gas flows.

【0004】上述したセパレータを有する積層型の燃料
電池の内、特に溶融炭酸塩により生成された電解質マト
リクスを用いた溶融炭酸塩型燃料電池を図6に示す。な
お、図6は、燃料電池の内、単電池及びこの単電池に積
層されたセパレータから成る単セル部分のみを示してい
る。また、図6におけるC−C矢視断面図(この断面図
では、単セルを2つ重ねた状態を示している)を図7に
示す。
[0004] Among the stacked fuel cells having the separator described above, FIG. 6 shows a molten carbonate fuel cell using an electrolyte matrix formed by molten carbonate, in particular. FIG. 6 shows only a single cell portion of the fuel cell, which is composed of a single cell and a separator laminated on the single cell. FIG. 7 shows a cross-sectional view taken along the line CC in FIG. 6 (this cross-sectional view shows a state in which two single cells are stacked).

【0005】単電池1は、矩形板状の電解質マトリクス
2と、この両面(積層側上面及び下面)に密着して配置
される矩形板状のアノード3及びカソード4とから構成
されている。
The unit cell 1 is composed of a rectangular plate-shaped electrolyte matrix 2 and a rectangular plate-shaped anode 3 and cathode 4 which are arranged in close contact with both sides (upper and lower surfaces on the lamination side).

【0006】電解質マトリクス2は、金属酸化物の粒子
からなる多孔質体の隙間に炭酸塩が満たされて生成され
たものであり、その炭酸塩は常温では固体であるが、発
電運転温度においては溶融状態となる。また、電解質マ
トリクス2は、アノード3及びカソード4よりもひとま
わり大きく形成されている。アノード3とカソード4
は、金属あるいは金属酸化物の多孔質体であり、炭酸塩
は当該アノード3とカソード4との気孔の隙間にも一部
満たされる。なお、アノード3とカソード4の大きさ
は、当該アノード3及びカソード4(電極)と隣接する
セパレータ(後述するエッジ板)との境界において剪断
力が作用するのを防ぐために、互いに異なるように形成
されている。
[0006] The electrolyte matrix 2 is formed by filling the gaps between porous bodies composed of metal oxide particles with carbonates. The carbonates are solid at room temperature, but at a power generation operating temperature. It becomes a molten state. Further, the electrolyte matrix 2 is formed to be slightly larger than the anode 3 and the cathode 4. Anode 3 and cathode 4
Is a porous body of a metal or a metal oxide, and the carbonate is also partially filled in the pore gap between the anode 3 and the cathode 4. The size of the anode 3 and the size of the cathode 4 are different from each other in order to prevent a shearing force from acting at the boundary between the anode 3 and the cathode 4 (electrode) and an adjacent separator (edge plate described later). Have been.

【0007】上述した単電池1を積層して構成された燃
料電池は、約650℃前後の温度で運転され、その運転
時においては、各単電池1のアノード3及びカソード4
にそれぞれ燃料ガス及び酸化剤ガスが供給される。そし
て、この燃料ガス及び酸化剤ガスは、溶融した炭酸塩と
当該アノード3及びカソード4との界面で電気化学反応
して電気エネルギーを発生させるようになっている。
A fuel cell constituted by stacking the above-mentioned unit cells 1 is operated at a temperature of about 650 ° C. During the operation, the anode 3 and the cathode 4 of each unit cell 1 are operated.
Are supplied with a fuel gas and an oxidizing gas, respectively. The fuel gas and the oxidizing gas are electrochemically reacted at the interface between the molten carbonate and the anode 3 and the cathode 4 to generate electric energy.

【0008】一方、単電池1の上面側及び下面側には、
セパレータ5が密着して配設されている(図6におい
て、単電池1の上面側はセパレータ5の一部のみを示
す)。このセパレータ5は、基本的に板状でガス不透過
性のインターコネクタ6、アノードエッジ板7、カソー
ドエッジ板8、アノード集電板9、及びカソード集電板
10を積層して構成されており、燃料ガス11をアノー
ド3に、酸化剤ガス12をカソード4にそれぞれ混合す
ることなく導くようになっている。
On the other hand, on the upper and lower sides of the cell 1,
The separator 5 is arranged in close contact (in FIG. 6, only a part of the separator 5 is shown on the upper surface side of the unit cell 1). The separator 5 is basically formed by laminating a plate-shaped gas-impermeable interconnector 6, an anode edge plate 7, a cathode edge plate 8, an anode current collector 9, and a cathode current collector 10. The fuel gas 11 is introduced to the anode 3 and the oxidant gas 12 is introduced to the cathode 4 without being mixed.

【0009】アノードエッジ板7及びカソードエッジ板
8は、略均一厚の矩形薄板状に形成され、アノード3及
びカソード4を配設するために、その中央部が矩形状に
切り抜かれた矩形開口板として構成されている。そし
て、両エッジ板7、8の外周縁部7a、8aは、インタ
ーコネクタ6の外周縁部6aに対して、当該外周縁部6
aを挟持するようにアノード側及びカソード側から密着
して接合されている。また、アノードエッジ板7及びカ
ソードエッジ板8における矩形開口部Hの周りの縁部
(内周縁部)7b、8bは、それぞれアノード側及びカ
ソード側に向けて凸状に突出されており、アノードエッ
ジ板7及びカソードエッジ板8は、外周縁部7a、8a
及び内周縁部7b、8bの2段構造を成している。そし
て、この両エッジ板7、8の内周縁部7b、8bが当該
内周縁部と対向する単電池1(の電解質マトリクス2)
の周縁部2aに密着して接触されている。
The anode edge plate 7 and the cathode edge plate 8 are formed in a rectangular thin plate shape having a substantially uniform thickness, and a rectangular opening plate having a central portion cut out in a rectangular shape for disposing the anode 3 and the cathode 4. Is configured as The outer peripheral edges 7a, 8a of the both edge plates 7, 8 are connected to the outer peripheral edge 6a of the interconnector 6.
a is sandwiched from the anode side and the cathode side so as to sandwich “a”. In addition, edges (inner peripheral edges) 7b, 8b around the rectangular opening H in the anode edge plate 7 and the cathode edge plate 8 project in a convex shape toward the anode side and the cathode side, respectively. The plate 7 and the cathode edge plate 8 have outer peripheral edges 7a, 8a
And an inner peripheral edge portion 7b, 8b. Then, (the electrolyte matrix 2 of) the unit cell 1 in which the inner peripheral edges 7b, 8b of the edge plates 7, 8 face the inner peripheral edges.
Is closely contacted with the peripheral edge portion 2a.

【0010】また、アノードエッジ板7及びカソードエ
ッジ板8は、上述したように薄板で形成されているた
め、当該内周縁部7b、8bはアノード側及びカソード
側へ向けて撓むようになっており、セパレータの各構成
要素の積層方向(厚さ方向)の寸法偏差等を吸収可能に
なっている。
Since the anode edge plate 7 and the cathode edge plate 8 are formed of thin plates as described above, the inner peripheral edges 7b and 8b are bent toward the anode side and the cathode side. It is possible to absorb a dimensional deviation and the like in the laminating direction (thickness direction) of each component of the separator.

【0011】アノード集電板9及びカソード集電板10
は、ステンレス鋼矩形状平板を互い違いに折り曲げる等
して略一定の間隔で平面的に凹凸化されている。そし
て、アノード集電板9はアノードエッジ板7に囲まれる
ように配置され、そのアノード側凹凸面の凸部がアノー
ド3に、インターコネクタ6側凹凸面の凸部がインター
コネクタ6にそれぞれ接合されている。また、カソード
集電板10も同様に、カソードエッジ板8に囲まれるよ
うに配置され、そのカソード側凹凸面の凸部がカソード
4に、インターコネクタ6側凹凸面の凸部がインターコ
ネクタ6にそれぞれ接合されている。このように構成さ
れた両集電板9、10は、両電極3、4に密着して両電
極面を面で支持し単電池1上で生じた電気を面内に均一
に集電するとともに、上記凹凸面の凸部が形成する空間
によりガス流路を確保している。これらの集電板は、電
極面を支持・集電する部分(集電板と呼ばれる)と前記
集電板を支持してガス流路を確保する部分(集電板サポ
ートと呼ばれる)との2つの独立した構成要素から成る
場合もある。
Anode current collector 9 and cathode current collector 10
Are unevenly planarized at substantially constant intervals by, for example, alternately bending stainless steel rectangular flat plates. The anode current collector plate 9 is arranged so as to be surrounded by the anode edge plate 7, and the convex portion of the concave and convex surface on the anode side is joined to the anode 3, and the convex portion of the concave and convex surface on the interconnector 6 side is joined to the interconnector 6. ing. Similarly, the cathode current collector plate 10 is also arranged so as to be surrounded by the cathode edge plate 8, and the convex portion of the concave and convex surface on the cathode side corresponds to the cathode 4, and the convex portion of the concave and convex surface on the interconnector 6 corresponds to the interconnector 6. Each is joined. The current collectors 9 and 10 thus configured are in close contact with the electrodes 3 and 4 to support the surfaces of both electrodes and collect electricity generated on the unit cell 1 uniformly in the surface. The gas flow path is secured by the space formed by the projections of the uneven surface. These current collectors have two parts: a part that supports and collects the electrode surface (called a current collector) and a part that supports the current collector and secures a gas flow path (called a current collector support). It may consist of two independent components.

【0012】そして、アノードエッジ板7及びカソード
エッジ板8とインターコネクタ6との間には、図7に示
すように、それぞれセルの積層方向に伸縮可能なアノー
ドエッジスプリング13及びカソードエッジスプリング
14がそれぞれ介装されており、このアノードエッジス
プリング13及びカソードエッジスプリング14の作用
によりアノードエッジ板7及びカソードエッジ板8の内
周縁部7b、8bが電解質マトリクス2の周縁部2aに
押し付けられて当該アノードエッジ板7及びカソードエ
ッジ板8と電解質マトリクス2とを確実に密着させてい
る。この結果、電解質マトリクス2の溶融された炭酸塩
が両エッジ板7、8及び電解質マトリクス2間の界面を
濡らす(ウエットシールされる)ため、燃料ガス及び酸
化剤ガスが両エッジ板7、8及び電解質マトリクス2間
から漏洩するのが防止される(特開平6−290797
号公報参照)。
As shown in FIG. 7, between the anode edge plate 7 and the cathode edge plate 8 and the interconnector 6, there are provided an anode edge spring 13 and a cathode edge spring 14 which can expand and contract in the cell stacking direction. The inner edge portions 7b and 8b of the anode edge plate 7 and the cathode edge plate 8 are pressed against the peripheral edge portion 2a of the electrolyte matrix 2 by the action of the anode edge spring 13 and the cathode edge spring 14, respectively. The edge plate 7 and the cathode edge plate 8 are securely adhered to the electrolyte matrix 2. As a result, the molten carbonate of the electrolyte matrix 2 wets (wet seals) the interface between the both edge plates 7 and 8 and the electrolyte matrix 2, so that the fuel gas and the oxidizing gas are supplied to the both edge plates 7 and 8 and Leakage from between the electrolyte matrices 2 is prevented (Japanese Patent Laid-Open No. 6-290797).
Reference).

【0013】上述したエッジスプリングの一例(例えば
アノードエッジスプリング13)を図8に示す。図8に
よれば、エッジスプリング13は、電解質マトリクス2
の4つの周縁部の内の一つの周縁部2aに対してその周
縁部2aと対向する内周縁部7bが密着されたアノード
エッジ板7とインターコネクタ6との間に介装されてお
り、板バネ構造のスプリング板20を複数段積層した構
造(図8は4段構造)を有している。
FIG. 8 shows an example of the above-described edge spring (for example, the anode edge spring 13). According to FIG. 8, the edge spring 13 is connected to the electrolyte matrix 2.
An inner edge portion 7b opposed to the edge portion 2a is interposed between the anode edge plate 7 and the interconnector 6, which are in close contact with one edge portion 2a of the four edge portions. It has a structure in which a plurality of spring plates 20 having a spring structure are stacked (FIG. 8 shows a four-stage structure).

【0014】すなわち、このエッジスプリング13の各
スプリング板20には、薄板の一面に亘って当該アノー
ドエッジ板7の内周縁部7bの周縁方向(当該内周縁部
7bに接触する電解質マトリクス周縁部2aの周縁方
向)に直交する方向に沿って突出部20aが設けられて
おり、この突出部20aは、内周縁部7bの周縁方向に
所定のピッチp毎に並んでいる。
That is, each of the spring plates 20 of the edge spring 13 extends along the peripheral direction of the inner peripheral edge 7b of the anode edge plate 7 (the electrolyte matrix peripheral edge 2a in contact with the inner peripheral edge 7b) over one surface of the thin plate. (Peripheral direction of the inner peripheral edge 7b) are provided along the direction perpendicular to the inner peripheral edge 7b.

【0015】各スプリング板20の突出部20aは、当
該薄板において対応する部分がアノードエッジ板7の内
周縁部7bに向かうように凸状に折り曲げられて形成さ
れており、その折り曲げ線は、内周縁部7bの周縁方向
に直交する方向となっている。そして、積層方向に隣接
するスプリング板20の内の一方は、その突出部20a
が隣接する他方の突出部20aと半ピッチずれるように
積層されている。
The projecting portion 20a of each spring plate 20 is formed by projecting a corresponding portion of the thin plate toward the inner peripheral edge 7b of the anode edge plate 7 in a convex shape. The direction is orthogonal to the peripheral direction of the peripheral portion 7b. One of the spring plates 20 adjacent in the laminating direction has its protruding portion 20a.
Are stacked so as to be shifted by a half pitch from the other adjacent protruding portion 20a.

【0016】図8では、電解質マトリクス2の四つの周
縁部2aの内のある一つの周縁部2aとこの周縁部2a
に沿って設けられたエッジスプリング13のみを示した
が、上述した構造のアノードエッジスプリング13は、
アノードエッジ板7とインターコネクタ6との間に、単
電池2の四つの周縁に合わせてそれぞれ介装されてい
る。なお、カソードエッジスプリング14も同様の構造
になっている。
In FIG. 8, one of the four peripheral edges 2a of the electrolyte matrix 2 and the peripheral edge 2a
Although only the edge spring 13 provided along is shown, the anode edge spring 13 having the above-described structure is
Interposed between the anode edge plate 7 and the interconnector 6 along the four edges of the unit cell 2. The cathode edge spring 14 has the same structure.

【0017】さらに積層型燃料電池の電池反応部分には
ガス給排用のマニホールドが設けられている。図6及び
図7は、マニホールドがセパレータ5の内部に設けられ
た内部マニホールド型の燃料電池を示しており、各セパ
レータ5(アノードエッジ板7及びカソードエッジ板
8)には、当該セパレータ5(アノードエッジ板7及び
カソードエッジ板8)を積層方向に貫通する貫通孔(マ
ニホールド孔)25が設けられ、単電池1を介して向き
合う両貫通孔25、25は、マニホールドリング26を
介して気密状態で連接されており、外部から供給された
燃料ガス11及び酸化剤ガス12をマニホールドリング
26、貫通孔25を介して各エッジ板7、8とインター
コネクタ6で形成される流路に沿って単電池1に供給し
(図6中矢印参照)、単電池1において排出された燃料
ガス及び酸化剤ガスを当該貫通孔25及びマニホールド
リング26を介して外部に排出するようになっている。
Further, a gas supply / discharge manifold is provided in a cell reaction portion of the stacked fuel cell. FIGS. 6 and 7 show an internal manifold type fuel cell in which a manifold is provided inside the separator 5. Each separator 5 (anode edge plate 7 and cathode edge plate 8) has the separator 5 (anode edge plate 7). A through-hole (manifold hole) 25 penetrating through the edge plate 7 and the cathode edge plate 8) in the stacking direction is provided, and the two through-holes 25 facing the unit cell 1 in an airtight state via a manifold ring 26. The fuel cells 11 and the oxidizing gas 12 supplied from outside are connected to each other along a flow path formed by the edge plates 7 and 8 and the interconnector 6 through the manifold ring 26 and the through hole 25. 1 (see the arrow in FIG. 6), and the fuel gas and the oxidizing gas discharged from the cell 1 are supplied to the through hole 25 and the manifold ring 26. It is adapted to discharge to the outside through.

【0018】ところで、マニホールドリングを含むマニ
ホールドリング部の構成の一つに、マニホールドリング
におけるアノード側及びカソード側の端面の内の一方
を、隣接するアノードエッジ板あるいはカソードエッジ
板に接合し、他方の端面を電気絶縁性のシール材を挟ん
で隣接するカソードエッジ板あるいはアノードエッジ板
に単に機械的(非接着状態)に接触させることにより、
接着剤の剥離等によるシール性劣化を招くことなくマニ
ホールド部のシール材とエッジ板との間のシール性を向
上させ、燃料ガス及び酸化剤ガスの漏洩を防ぐ構成が知
られている。
Incidentally, one of the structures of the manifold ring portion including the manifold ring is such that one of the anode-side and cathode-side end faces of the manifold ring is joined to an adjacent anode edge plate or cathode edge plate, and the other is formed. By merely mechanically (non-adhered) contacting the end face to the adjacent cathode edge plate or anode edge plate with an electrically insulating sealing material interposed therebetween,
There is known a configuration in which the sealing property between the sealing material of the manifold portion and the edge plate is improved without causing the deterioration of the sealing property due to the peeling of the adhesive, and the leakage of the fuel gas and the oxidizing gas is prevented.

【0019】上述したマニホールドリングをエッジ板に
機械的に接触させる構成においては、マニホールドリン
グはエッジスプリングの収縮力に応じて収縮させること
が望ましく、またエッジスプリング同様にスプリング機
能を有する構造を採用することもできる。特開平07−
201353号公報では、エッジスプリングと同様に、
貫通孔の内周縁部に沿って等ピッチの突出部を設けたス
プリング板を複数段積層して形成されたスプリング部材
を用いてマニホールドリングを含むマニホールド部を構
成している。
In the above-described configuration in which the manifold ring is brought into mechanical contact with the edge plate, it is desirable that the manifold ring be contracted in accordance with the contraction force of the edge spring, and a structure having a spring function like the edge spring is employed. You can also. JP-A-07-
In 2013353, like the edge spring,
A manifold portion including a manifold ring is formed by using a spring member formed by stacking a plurality of spring plates having projecting portions of equal pitch along the inner peripheral edge of the through hole.

【0020】上述したように、積層構造の溶融炭酸塩型
燃料電池は、セパレータと単電池を積層して構成されて
おり、特にエッジ板と単電池(電解質マトリクス)との
界面においては、接触のみにより単セル内外の燃料ガス
及び酸化剤ガスをシールしているため、接触状態を良好
にするために、燃料電池は上下方向から締め付けられて
いる。
As described above, a molten carbonate fuel cell having a laminated structure is formed by laminating a separator and a unit cell. Particularly, at the interface between the edge plate and the unit cell (electrolyte matrix), only the contact is made. The fuel cell and the oxidizing gas inside and outside the single cell are sealed by the fuel cell, so that the fuel cell is tightened from above and below in order to improve the contact state.

【0021】[0021]

【発明が解決しようとする課題】上述したエッジスプリ
ングを有する積層構造の燃料電池では、当該エッジスプ
リング13、14は、単電池2の四辺の周縁部2aに沿
ってそれぞれ介装されている。すなわち、エッジスプリ
ング13(14)は、図6に示す燃料ガス11及び酸化
剤ガス12の流れ方向(矢印参照)に平行な単電池1
(電解質マトリクス2)の周縁部2aに沿った領域、及
び当該燃料ガス11及び酸化剤ガス12の流れ方向に直
交な単電池1の周縁部2aに沿った領域、つまりマニホ
ールド(貫通孔25)から単電池1までの各エッジ板
7,8とインターコネクタ6で形成される流路上にも設
けられている。したがって、従来の構成では、図8に示
したように、各突出部20aの折れ曲げ線を、エッジ板
7(8)の内周縁部7b(8b)の周縁方向に直交する
方向にしたため、ガス流路上に設けられたエッジスプリ
ング13(14)においては、当該エッジスプリング1
3(14)の突出部20aと根本部20b、20bが形
成する空間(流路)を介してガスがスムーズに流れるよ
うにしている。
In the fuel cell having the above-described stacked structure having the edge springs, the edge springs 13 and 14 are interposed along the four peripheral edges 2a of the unit cell 2, respectively. That is, the edge springs 13 (14) are connected to the unit cells 1 parallel to the flow directions (see arrows) of the fuel gas 11 and the oxidizing gas 12 shown in FIG.
From the region along the peripheral portion 2a of the (electrolyte matrix 2) and the region along the peripheral portion 2a of the unit cell 1 perpendicular to the flow direction of the fuel gas 11 and the oxidizing gas 12, that is, from the manifold (through hole 25). It is also provided on a flow path formed by the edge plates 7 and 8 up to the cell 1 and the interconnector 6. Therefore, in the conventional configuration, as shown in FIG. 8, the bending line of each protrusion 20a is set in a direction perpendicular to the peripheral direction of the inner peripheral edge 7b (8b) of the edge plate 7 (8), In the edge spring 13 (14) provided on the flow path, the edge spring 1
The gas smoothly flows through the space (flow path) formed by the protrusion 20a and the roots 20b, 20b of the third (14).

【0022】しかしながら、単電池1の周縁に沿って突
出部20aが所定のピッチp毎に不連続(不均一)に設
けられているため、エッジスプリング13(14)の収
縮に伴って薄板状のエッジ板7、8には不連続な圧力が
作用する。この結果、エッジ板(例えばアノードエッジ
板7)の内周縁部7bにおけるスプリング板20の各突
出部20aに接する領域の中央部Mにおいて、当該中央
部Mと電解質マトリクス2の周縁部2aとを確実に密着
させるために必要な接触面圧が得られない危険性が生
じ、ガスのシール性を阻害する危険性が生じていた(カ
ソードエッジ板8についても同様)。
However, since the protruding portions 20a are provided discontinuously (non-uniformly) at predetermined pitches p along the peripheral edge of the unit cell 1, the thin plate-like shape is formed with the contraction of the edge springs 13 (14). A discontinuous pressure acts on the edge plates 7 and 8. As a result, in the central portion M of the inner peripheral edge portion 7b of the edge plate (for example, the anode edge plate 7) in contact with each of the protrusions 20a of the spring plate 20, the central portion M and the peripheral edge portion 2a of the electrolyte matrix 2 are securely connected. There is a danger that the contact surface pressure required to adhere to the surface cannot be obtained, and there is a danger that the gas sealing performance is impaired (the same applies to the cathode edge plate 8).

【0023】また、スプリング機能を有したマニホール
ド部についても同様に、スプリング板の突出部が貫通孔
の内周縁部にその周縁方向に沿って所定のピッチで並ん
でいるため、マニホールドリングと電気絶縁性のシール
材との間の接触面において十分な接触面圧が得られず、
マニホールド部とセパレータとの間のシール性を阻害す
る恐れが生じていた。
Similarly, since the projecting portions of the spring plate are arranged on the inner peripheral edge of the through hole at a predetermined pitch along the peripheral direction of the manifold portion having the spring function, the same applies to the manifold ring. Contact pressure is not obtained at the contact surface between the sealing material
There has been a risk that the sealing performance between the manifold and the separator may be impaired.

【0024】このように単電池とセパレータ(エッジ
板)との間(ウエットシール部)のシール部やマニホー
ルド部とセパレータ(エッジ板)との間(マニホールド
シール部)において接触面圧が不足してシール性が劣化
すると、燃料ガス及び酸化剤ガスの漏出や電池雰囲気ガ
スの流入、燃料ガス及び酸化剤ガスの混合等が発生して
電池性能が劣化し、燃料電池の信頼性が損なわれる危険
性が生じていた。
As described above, the contact surface pressure is insufficient at the seal portion between the cell and the separator (edge plate) (wet seal portion) and between the manifold portion and the separator (edge plate) (manifold seal portion). If the sealing property is deteriorated, leakage of the fuel gas and the oxidizing gas, inflow of the battery atmosphere gas, mixing of the fuel gas and the oxidizing gas, and the like may occur, thereby deteriorating the performance of the battery and reducing the reliability of the fuel cell. Had occurred.

【0025】本発明は上述した事情に鑑みてなされたも
ので、ウエットシール部、マニホールドシール部等のシ
ール部のガスシール性をさらに高めて電池性能を高度に
維持し、燃料電池の信頼性を向上させる積層型燃料電池
を提供することをその目的する。
The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and further enhances gas sealing properties of seal portions such as a wet seal portion and a manifold seal portion to maintain a high level of cell performance and improve the reliability of a fuel cell. It is an object of the present invention to provide a stacked fuel cell having improved characteristics.

【0026】[0026]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成させるた
め、本発明では、単電池(電解質マトリクス)と接触す
るエッジ板の内周縁部と対向する部分(本発明における
対向とは、直接面する場合、及び例えばカバー等を介し
て間接的に対向する場合も含まれるものとする)に、そ
の周縁方向に沿って突出部が設けられた補強板を介装す
ることにより、内周縁部の周縁方向(単電池の周縁方
向)に沿って連続且つ均一な接触面圧が作用して単電池
とエッジ板との密着性が強化され、シール性を向上させ
ることができる。
In order to achieve the above object, according to the present invention, a portion of an edge plate which is in contact with a unit cell (electrolyte matrix) is opposed to an inner peripheral edge portion of the edge plate. In some cases, for example, the case may be indirectly opposed via a cover or the like), and a reinforcing plate provided with a protruding portion along the circumferential direction is interposed, so that a peripheral edge of the inner peripheral edge portion is provided. A continuous and uniform contact surface pressure acts in the direction (peripheral direction of the unit cell), whereby the adhesion between the unit cell and the edge plate is strengthened, and the sealing property can be improved.

【0027】また、本発明では、セパレータと接触する
絶縁リングと対向する部分に、その絶縁リングの周方向
に沿って突出部が設けられた補強リングを備えているた
め、絶縁リングの周方向に沿って連続且つ均一な接触面
圧が作用してセパレータと絶縁リングとの密着性が強化
され、シール性を向上させることができる。
Further, according to the present invention, since the reinforcing ring provided with a protruding portion along the circumferential direction of the insulating ring is provided at a portion facing the insulating ring in contact with the separator, the reinforcing ring is provided in the circumferential direction of the insulating ring. A continuous and uniform contact surface pressure acts along the gap, whereby the adhesion between the separator and the insulating ring is strengthened, and the sealing performance can be improved.

【0028】すなわち、請求項1に記載した積層型燃料
電池によれば、電解質マトリクスをアノード、カソード
両電極で挟んで構成された単電池を複数個積層し、前記
アノードに燃料ガスを、カソードに酸化剤ガスをそれぞ
れ隔てて導くセパレータを隣接する各単電池間に介装し
てなる積層型燃料電池であって、前記セパレータは、前
記燃料ガスの流路及び前記酸化剤ガスの流路を隔てて形
成するためのインターコネクタと、このインターコネク
タの周縁部を挟持するように当該インターコネクタ表面
のアノード隣接側及びカソード隣接側にそれぞれ配置し
た中央部が開口の2枚のエッジ板とを有し、各エッジ板
の開口部周辺の内周縁部を前記電解質マトリクスの周縁
部に接触するように構成して当該エッジ板とインターコ
ネクタとの間に前記燃料ガス流路及び酸化剤ガス流路を
形成するとともに、前記インターコネクタと前記アノー
ド中央部及び当該インターコネクタと前記カソード中央
部にそれぞれ介在され当該アノード及びカソードを支持
し且つ前記燃料ガス流路及び酸化剤ガス流路を確保する
ための集電部とを有した積層型燃料電池において、前記
各エッジ板の内周縁と前記インターコネクタとの間に介
装され弾性力により当該内周縁部を前記電解質マトリク
スの周縁部に押し付けて当該エッジ板と電解質マトリク
スとを密着させるエッジスプリングを有し、前記エッジ
板と電解質マトリクスとの密着力を補強するために、前
記エッジスプリングと前記各エッジ板の内周縁との間
に、当該内周縁部と対向する部分にその周縁方向に沿っ
て突出部が設けられた補強部材を介装している。
That is, according to the stacked fuel cell of the present invention, a plurality of single cells each having an electrolyte matrix sandwiched between an anode and a cathode are stacked, a fuel gas is supplied to the anode, and a fuel gas is supplied to the cathode. A stacked fuel cell in which a separator for introducing an oxidant gas is interposed between adjacent unit cells, wherein the separator separates a flow path of the fuel gas and a flow path of the oxidant gas. An interconnector for forming the interconnector, and two edge plates having openings at the central portions respectively disposed on the anode adjacent side and the cathode adjacent side of the interconnector surface so as to sandwich the peripheral edge of the interconnector. The inner peripheral edge of the periphery of the opening of each edge plate is configured to be in contact with the peripheral edge of the electrolyte matrix, and the front edge is located between the edge plate and the interconnector. A fuel gas flow path and an oxidizing gas flow path are formed, the interconnector and the anode central part and the interconnector and the cathode central part are interposed respectively to support the anode and the cathode, and the fuel gas flow path and In a stacked fuel cell having a current collector for securing an oxidant gas flow path, the inner peripheral edge is interposed between the inner peripheral edge of each edge plate and the interconnector and elastically deforms the inner peripheral edge. An edge spring that is pressed against the periphery of the electrolyte matrix to make the edge plate and the electrolyte matrix adhere to each other, and in order to reinforce the adhesion between the edge plate and the electrolyte matrix, the inside of the edge spring and each of the edge plates is used. A reinforcing member provided with a protruding portion along the peripheral direction at a portion facing the inner peripheral portion between the peripheral portion and the peripheral edge; To have.

【0029】請求項2に記載した積層型燃料電池によれ
ば、前記突出部は前記エッジ板の内周縁に向けて配設さ
れている。
[0029] According to the stacked fuel cell described in claim 2, the protruding portion is provided toward the inner peripheral edge of the edge plate.

【0030】請求項3に記載した積層型燃料電池によれ
ば、前記エッジスプリングは、前記エッジ板の内周縁と
対向する部分に当該内周縁の周縁方向に直交する方向に
沿って設けられ、当該周縁方向に所定のピッチで並べら
れた複数の突出部を有するスプリング板を複数枚積層し
て形成され、積層方向に隣接するスプリング板の突出部
が隣接する他方の突出部と半ピッチずれるように構成さ
れている。
According to the third aspect of the present invention, the edge spring is provided at a portion facing the inner peripheral edge of the edge plate along a direction perpendicular to the peripheral direction of the inner peripheral edge. It is formed by laminating a plurality of spring plates having a plurality of protrusions arranged at a predetermined pitch in the peripheral direction, and the protrusions of the spring plate adjacent in the stacking direction are shifted by half a pitch from the other protrusion adjacent to the spring plate. It is configured.

【0031】請求項4に記載した積層型燃料電池によれ
ば、前記補強部材は、前記エッジ板の開口部と略同等の
大きさを有する開口部を有する開口板として構成され、
前記突出部は、前記開口板における前記エッジ板の内周
縁部と対向する部分に前記電解質マトリクスの周縁部全
周に亘って連続して設けられている。
According to the stacked fuel cell described in claim 4, the reinforcing member is configured as an opening plate having an opening having substantially the same size as the opening of the edge plate,
The protruding portion is provided continuously over the entire periphery of the electrolyte matrix at a portion of the opening plate facing the inner periphery of the edge plate.

【0032】一方、前記目的を達成するため請求項5に
記載した積層型燃料電池によれば、電解質マトリクスを
アノード、カソード両電極で挟んで構成された単電池を
複数個積層し、前記アノードに燃料ガスを、前記カソー
ドに酸化剤ガスをそれぞれ隔てて導くセパレータを各単
電池間に介装してなる積層型燃料電池において、前記燃
料ガス及び前記酸化剤ガスを独立して導くために前記セ
パレータに設けられ当該セパレータを積層方向に貫通す
る複数の孔と、前記単電池を介して隣り合うセパレータ
の貫通孔間に介装され当該貫通孔どうしを気密に連通さ
せるマニホールド部を有し、このマニホールド部は、積
層方向に収縮可能なリング状のマニホールドスプリング
と、このマニホールドスプリングと前記隣り合うセパレ
ータの内の少なくとも一方との間に介装されて当該セパ
レータに密着された電気絶縁性の絶縁リングとを備え、
前記マニホールドスプリングは、前記絶縁リングとセパ
レータとの間の密着力を補強するために、当該絶縁リン
グと対向する部分に当該絶縁リングの周方向に沿って突
出部が設けられた補強リングを備えている。
On the other hand, in order to achieve the above object, according to the stacked fuel cell according to the fifth aspect, a plurality of single cells each having an electrolyte matrix sandwiched between an anode and a cathode are stacked and a plurality of cells are stacked on the anode. In a stacked fuel cell comprising a fuel gas and a separator for introducing an oxidant gas to the cathode with a separator interposed between each unit cell, the separator is used for independently introducing the fuel gas and the oxidant gas. And a plurality of holes that penetrate the separator in the stacking direction, and a manifold portion that is interposed between the through holes of adjacent separators via the unit cells and that allows the through holes to communicate with each other in an airtight manner. The part is a ring-shaped manifold spring that can be contracted in the laminating direction, and at least one of the manifold spring and the adjacent separator. Also a interposed by the insulating ring electrically insulating, which is adhered to the separator between one,
The manifold spring includes a reinforcing ring provided with a protruding portion along a circumferential direction of the insulating ring at a portion facing the insulating ring in order to reinforce the adhesion between the insulating ring and the separator. I have.

【0033】請求項6に記載した積層型燃料電池によれ
ば、前記突出部は前記絶縁リングの内周縁に向けて配設
されている。
[0033] According to the stacked fuel cell described in claim 6, the protruding portion is provided toward the inner peripheral edge of the insulating ring.

【0034】請求項7に記載した積層型燃料電池によれ
ば、前記マニホールドスプリングは、前記補強リング
と、このシール補強リングと対向する部分に当該補強リ
ングの周方向に沿って設けられ当該周方向に所定のピッ
チで並べられた複数の突出部を有する複数枚のリング状
スプリング板とを隣接するリング状スプリング板の内の
一方の突出部が隣接する他方の突出部と半ピッチずれる
ように積層して形成された積層体を有し、この積層体を
スプリングカバーで覆って構成されている。
According to the stacked fuel cell described in claim 7, the manifold spring is provided along the circumferential direction of the reinforcing ring at a portion facing the reinforcing ring and the seal reinforcing ring. A plurality of ring-shaped spring plates having a plurality of protrusions arranged at a predetermined pitch are stacked such that one of the adjacent ring-shaped spring plates is shifted by a half pitch from the other adjacent protrusion. And a laminate formed by covering the laminate with a spring cover.

【0035】請求項8に記載した積層型燃料電池によれ
ば、前記補強リングの突出部は、前記絶縁リングの全周
に亘って連続して設けられている。
According to the stacked fuel cell described in claim 8, the protrusion of the reinforcing ring is provided continuously over the entire circumference of the insulating ring.

【0036】請求項9に記載した積層型燃料電池によれ
ば、前記積層型燃料電池は、前記電解質マトリクスとし
て溶融炭酸塩により生成された電解質マトリクスを用い
た溶融炭酸塩型燃料電池である。
According to a ninth aspect of the present invention, the stacked fuel cell is a molten carbonate type fuel cell using an electrolyte matrix formed by molten carbonate as the electrolyte matrix.

【0037】[0037]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
参照して説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0038】(第1実施形態)図1は、本実施形態の積
層型燃料電池におけるアノードエッジスプリング部分の
一部を拡大して示す図であり、図2は、図1におけるA
−A矢視断面図である。なお、本実施形態の積層型燃料
電池は、エッジスプリング部分のみが前掲図6〜図8に
示した積層型燃料電池の構成と異なるため、そのエッジ
スプリング以外の構成については図6〜図8と同等の符
号を付して説明を省略する。
(First Embodiment) FIG. 1 is an enlarged view showing a part of an anode edge spring portion in a stacked fuel cell according to the present embodiment, and FIG.
It is sectional drawing in the -A arrow direction. Note that the stacked fuel cell of this embodiment is different from the stacked fuel cell shown in FIGS. 6 to 8 only in the edge spring portion. The same reference numerals are given and the description is omitted.

【0039】図1によれば、積層型燃料電池30は、図
8と同様に、単電池1(の電解質マトリクス2)の四つ
の周縁部2aの内のある一つの周縁部2aに内周縁部7
bが密着されたアノードエッジ板7とインターコネクタ
6との間に介装されたエッジスプリング31を有してい
る。このエッジスプリング31は、板バネ構造のスプリ
ング板32を複数段積層した構造を有している(なお、
図1では3段構造である)。
According to FIG. 1, the stacked fuel cell 30 has an inner peripheral edge formed on one of the four peripheral edges 2a of the cell 1 (electrolyte matrix 2) as in FIG. 7
b has an edge spring 31 interposed between the anode edge plate 7 and the interconnector 6 to each other. The edge spring 31 has a structure in which spring plates 32 having a leaf spring structure are stacked in multiple stages.
FIG. 1 shows a three-stage structure).

【0040】各スプリング板32の突出部32aは、当
該薄板において対応する部分が電解質マトリクス2に密
着するアノードエッジ板7の内周縁部7bに向かうよう
に凸状に折り曲げられて形成されており、その折り曲げ
線は、内周縁部7bの長手方向に直交する方向となって
いる。そして、積層方向に隣接するスプリング板32の
内の一方は、その突出部32aが隣接する他方の突出部
32aと半ピッチずれるように積層されている。
The protruding portion 32a of each spring plate 32 is formed to be bent in a convex shape so that the corresponding portion of the thin plate is directed toward the inner peripheral edge 7b of the anode edge plate 7 which is in close contact with the electrolyte matrix 2, The bending line is a direction orthogonal to the longitudinal direction of the inner peripheral edge 7b. One of the spring plates 32 adjacent in the stacking direction is stacked such that the protruding portion 32a is shifted by half a pitch from the other adjacent protruding portion 32a.

【0041】上述した構造のアノードエッジスプリング
31は、アノードエッジ板7とインターコネクタ6との
間に、単電池1の四つの周縁に合わせてそれぞれ介装さ
れている。
The anode edge spring 31 having the above-described structure is interposed between the anode edge plate 7 and the interconnector 6 in accordance with the four peripheral edges of the unit cell 1.

【0042】そして、本実施形態の燃料電池30におい
ては、複数段構造のアノードエッジスプリング31にお
ける最もアノードエッジ板7の内周縁7b側のスプリン
グ板32' と当該アノードエッジ板7の内周縁部7bと
の間にシール補強板35を介装している。このシール補
強板35は薄板状であり、アノードエッジ板7の内周縁
部7bと対向する部分には、当該内周縁部7bの周縁方
向に沿って少なくとも一つ(一条)の突出部35aが形
成されている。その突出部35aは、当該薄板において
対応する部分がアノードエッジ板7の内周縁部7bに向
かうように凸状に折り曲げられて形成されており、その
折り曲げ線は、内周縁部7bの周縁方向に平行な方向と
なっている。そして、この突出部35aは、薄板におい
て対応する部分を例えばプレスにより押圧して成型され
ている。
In the fuel cell 30 of the present embodiment, the spring plate 32 ′ on the inner peripheral edge 7 b side of the anode edge plate 7 of the anode edge spring 31 having a multi-stage structure and the inner peripheral edge 7 b of the anode edge plate 7 And a seal reinforcing plate 35 is interposed therebetween. The seal reinforcing plate 35 has a thin plate shape, and at least one (one) protruding portion 35a is formed in a portion of the anode edge plate 7 facing the inner peripheral edge 7b along the peripheral direction of the inner peripheral edge 7b. Have been. The protruding portion 35a is formed by bending a corresponding portion of the thin plate toward the inner peripheral edge 7b of the anode edge plate 7 in a convex shape, and the bending line is formed in the peripheral direction of the inner peripheral edge 7b. The directions are parallel. The projecting portion 35a is formed by pressing a corresponding portion of the thin plate by, for example, a press.

【0043】図1では、単電池1のある一つの周縁部2
aに密着されたアノードエッジ板7の内周縁部7bとア
ノードエッジスプリング31との間に介装されたシール
補強板35のみを示したが、このシール補強板35は、
単電池1の四つの周縁に合わせてそれぞれ介装された四
つのアノードエッジスプリング31に対応して当該4つ
のアノードエッジスプリング31とアノードエッジ板7
の内周縁部7bとの間にそれぞれ介装されている。
In FIG. 1, one peripheral portion 2 of the cell 1 is provided.
Although only the seal reinforcing plate 35 interposed between the inner peripheral edge portion 7b of the anode edge plate 7 and the anode edge spring 31 which are in close contact with a is shown, this seal reinforcing plate 35 is
The four anode edge springs 31 and the anode edge plate 7 corresponding to the four anode edge springs 31 interposed respectively along the four peripheral edges of the cell 1.
Are respectively interposed between the inner peripheral edge portion 7b and the inner peripheral edge portion 7b.

【0044】そして、突出部35aを含むシール補強板
35の積層方向の厚さは、当該シール補強板35が図6
に示した燃料ガス11及び酸化剤ガス12の流れ方向に
直交な単電池1の周縁部2a表面に沿った領域(つま
り、ガスの流路上)にも設けられることを考慮して次の
ように定められている。すなわち、アノードエッジ板7
の矩形開口部H内に配設されたアノード3とアノード集
電板9の積層方向の厚さ(図2中a+bで表す)が、当
該シール補強板35の積層方向の厚さ,エッジスプリン
グ31の突出部32aを含む積層方向の厚さ,及びアノ
ードエッジ板7の厚さの総和(図2中cで表す)と同等
かそれ以上(a+b≧c)であれば、エッジスプリング
13内におけるガス流通断面積を低下させることがない
ため、上記関係式を満足する範囲内においてシール補強
板35の突出部35aを含む積層方向の厚さを定めれば
よい。
The thickness of the seal reinforcing plate 35 including the protrusion 35a in the stacking direction is such that
In consideration of the fact that the fuel cell 11 and the oxidizing gas 12 are provided also in a region (that is, on a gas flow path) along the surface of the peripheral portion 2a of the unit cell 1 orthogonal to the flow direction of the fuel gas 11 and Stipulated. That is, the anode edge plate 7
The thickness (indicated by a + b in FIG. 2) of the anode 3 and the anode current collector 9 disposed in the rectangular opening H in the stacking direction is the thickness of the seal reinforcing plate 35 in the stacking direction and the edge spring 31. If the sum (a + b ≧ c) of the total thickness (represented by c in FIG. 2) of the anode edge plate 7 in the stacking direction including the protruding portions 32a is equal to or greater than (a + b ≧ c), the gas in the edge spring 13 In order not to reduce the flow cross-sectional area, the thickness in the stacking direction including the protruding portion 35a of the seal reinforcing plate 35 may be determined within a range satisfying the above relational expression.

【0045】なお、カソードエッジスプリング部分も図
1及び図2に示したアノードエッジスプリング部分と同
様に構成されている。
The cathode edge spring portion has the same structure as the anode edge spring portion shown in FIGS.

【0046】本構成によれば、アノードエッジスプリン
グ31の反力はシール補強板35を介してアノードエッ
ジ板7の内周縁部7b及び電解質マトリクス2の周縁部
2aの接触部分(シール部分)に作用する。このとき、
その反力はシール補強板35の突出部35aに集中する
ため、アノードエッジ板7が密着される電解質マトリク
ス2の周縁部2a全体に亘って、その突出部35aに沿
った局所的な面圧を作用させることができる。したがっ
て、アノードエッジ板7及び電解質マトリクス2の接触
部分に連続且つ強力な面圧を作用させることができる。
また、シール補強板35に設けられた突出部35aは、
突出方向の薄板の強度を高める効果を有しており、シー
ル補強板35の突出部35aの連続方向に対してより均
一な面圧を作用させることができる。
According to this configuration, the reaction force of the anode edge spring 31 acts on the contact portion (seal portion) between the inner peripheral edge 7b of the anode edge plate 7 and the peripheral edge 2a of the electrolyte matrix 2 via the seal reinforcing plate 35. I do. At this time,
Since the reaction force concentrates on the protrusion 35a of the seal reinforcing plate 35, the local surface pressure along the protrusion 35a is reduced over the entire periphery 2a of the electrolyte matrix 2 to which the anode edge plate 7 is in close contact. Can work. Therefore, a continuous and strong surface pressure can be applied to the contact portion between the anode edge plate 7 and the electrolyte matrix 2.
Further, the protrusion 35a provided on the seal reinforcing plate 35 is
This has the effect of increasing the strength of the thin plate in the protruding direction, so that a more uniform surface pressure can be applied to the continuous direction of the protruding portion 35a of the seal reinforcing plate 35.

【0047】また、上述した作用は、カソードエッジ板
8と電解質マトリクス2との間の接触部分においても同
様に得られる。
The above-described operation can be similarly obtained at the contact portion between the cathode edge plate 8 and the electrolyte matrix 2.

【0048】すなわち、本構成によれば、単電池1(の
電解質マトリクス2)とセパレータ5(のエッジ板7、
8)とを均一且つ強力な面圧により確実に密着させるこ
とができ、ウエットシールを確実に形成することができ
る。この結果、燃料ガス及び酸化剤ガスの漏出や電池雰
囲気ガスの流入、燃料ガス及び酸化剤ガスの混合等の発
生を大幅に抑制して電池性能及び燃料電池の信頼性を向
上させることができる。
That is, according to the present configuration, the cell 1 (the electrolyte matrix 2 thereof) and the separator 5 (the edge plate 7 of the separator 5,
8) can be surely brought into close contact with each other by a uniform and strong surface pressure, and a wet seal can be reliably formed. As a result, leakage of the fuel gas and the oxidizing gas, inflow of the battery atmosphere gas, mixing of the fuel gas and the oxidizing gas, and the like can be significantly suppressed, and the battery performance and the reliability of the fuel cell can be improved.

【0049】また本構成では、シール補強板35の突出
部35aを含む積層方向の厚みをエッジスプリング31
内におけるガス流通断面積を低下させることがない範囲
内で設定したため、良好なガス流通を維持しながらウエ
ットシールを確実に形成することができる。
In this configuration, the thickness of the seal reinforcing plate 35 in the stacking direction including the protruding portion 35a is set to the edge spring 31.
Since the gas flow cross-sectional area is set within a range that does not decrease, the wet seal can be reliably formed while maintaining good gas flow.

【0050】なお、シール補強板35に形成された突出
部35aは、図1に示したようにエッジ板7の内周縁部
7b側へ向いているのが望ましく、突出部35aによっ
て局所的に接触面圧を高めることができる。
The protrusion 35a formed on the seal reinforcing plate 35 desirably faces the inner peripheral edge 7b of the edge plate 7 as shown in FIG. 1, and is locally contacted by the protrusion 35a. Surface pressure can be increased.

【0051】また、図1では、シール補強板35の突出
部35aを一つ設けた例を示したが、エッジ板7の内周
縁部7bの周縁方向に沿った突出部を当該内周縁部の周
縁方向に直交する方向に沿って複数列設けてもよい。こ
のように構成すれば、各突出部に作用する接触面圧は低
下するが、その反面、エッジ板及び電解質マトリクスに
対して接触面圧が作用する部分が複数列となるため、そ
の複数列部分において単電池1とセパレータ5とを密着
させることができ、接触面圧作用面積が拡大するという
利点を有している。この変形例は、上記利点を生かして
燃料ガス及び酸化剤ガスと電池雰囲気ガスとの差圧が小
さい場合に特に有効である。
FIG. 1 shows an example in which one protruding portion 35a of the seal reinforcing plate 35 is provided, but the protruding portion along the peripheral direction of the inner peripheral edge portion 7b of the edge plate 7 is formed as the inner peripheral edge portion. A plurality of rows may be provided along a direction orthogonal to the peripheral direction. With this configuration, the contact surface pressure acting on each protrusion decreases, but, on the other hand, the portion where the contact surface pressure acts on the edge plate and the electrolyte matrix is formed in a plurality of rows. In this case, the unit cell 1 and the separator 5 can be brought into close contact with each other, and there is an advantage that the contact surface pressure acting area is increased. This modification is particularly effective when the pressure difference between the fuel gas and the oxidizing gas and the battery atmosphere gas is small, taking advantage of the above advantages.

【0052】さらに、本構成の変形例として、スプリン
グ板とエッジ板の内周縁部との間に介装されたシール補
強板を図1とは裏返しに設けてもよい。すなわち、この
変形例における突出部は、薄板において対応する部分が
当該スプリング板に向うように凸状に折り曲げられて形
成されている。
Further, as a modification of the present configuration, a seal reinforcing plate interposed between the spring plate and the inner peripheral edge of the edge plate may be provided upside down from FIG. That is, the protruding portion in this modification is formed by bending a corresponding portion of the thin plate in a convex shape so as to face the spring plate.

【0053】このように構成すれば、突出部を形成する
2箇所の付けね部(図1中32b参照)がエッジ板(内
周縁部)及び電解質マトリクス(周縁部)の接触部分に
作用するため、当該2箇所の付けね部(シール箇所)に
おいてエッジ板と電解質マトリクスとを密着させること
ができる。
With this configuration, the two attachment portions (see 32b in FIG. 1) forming the protrusion act on the contact portion between the edge plate (inner peripheral portion) and the electrolyte matrix (peripheral portion). The edge plate and the electrolyte matrix can be brought into close contact with each other at the two attachment portions (seal locations).

【0054】(第2実施形態)図3は、本実施形態の積
層型燃料電池におけるアノードエッジ板7及びこのアノ
ードエッジ板7と図示しないアノードスプリングとの間
に介装されるシール補強板40を拡大して示す斜視図で
あり、図4は、図3におけるB−B矢視断面図である。
なお、アノードスプリング及びその他の構成要素は第1
実施形態と同様であるため、その説明は省略する。
(Second Embodiment) FIG. 3 shows an anode edge plate 7 and a seal reinforcing plate 40 interposed between the anode edge plate 7 and an anode spring (not shown) in the stacked fuel cell of this embodiment. FIG. 4 is an enlarged perspective view, and FIG. 4 is a sectional view taken along line BB in FIG.
The anode spring and other components are the first
The description is omitted because it is the same as the embodiment.

【0055】図3及び図4によれば、本構成のシール補
強板40は、中央部が矩形状に切り抜かれた矩形開口板
として構成されており、その矩形開口部H1 の大きさ
(面積)は、アノードエッジ板7の矩形開口部Hと略同
等になっている。
According to FIG. 3 and FIG. 4, the seal reinforcing plate 40 of the present configuration is configured as a rectangular opening plate whose center is cut out in a rectangular shape, and the size (area) of the rectangular opening H1. Is substantially equal to the rectangular opening H of the anode edge plate 7.

【0056】このシール補強板40の矩形開口部H1 の
周りの縁部(周縁部)40aのアノードエッジ板7の内
周縁部7bと対向する部分には、第1実施形態と同様
に、その内周縁部40aの周縁方向に沿って少なくとも
一つ(一条)の突出部40bが、コーナー部分を含めた
周縁部40a全周に亘って形成されている。そして、こ
のシール補強板40は、例えばプレス一体成型により製
造されている。
As in the first embodiment, an edge (peripheral edge) 40a around the rectangular opening H1 of the seal reinforcing plate 40 facing the inner peripheral edge 7b of the anode edge plate 7 is provided. At least one (one) protruding portion 40b is formed along the peripheral direction of the peripheral portion 40a over the entire periphery of the peripheral portion 40a including the corner portion. The seal reinforcing plate 40 is manufactured by, for example, press integral molding.

【0057】なお、カソードエッジスプリング部分も図
3及び図4に示したアノードエッジスプリング部分と同
様に構成されている。
The cathode edge spring portion has the same structure as the anode edge spring portion shown in FIGS.

【0058】次に本構成の作用を従来のエッジスプリン
グと比較して説明する。
Next, the operation of the present configuration will be described in comparison with a conventional edge spring.

【0059】すなわち、従来の所定のピッチに突出部を
設けたスプリング板を複数積層して構成されたエッジス
プリングを用いた積層型燃料電池では、通常矩形状の単
電池の4つの周縁に合わせて4本のエッジスプリングを
単電池とエッジ板との間に介装しているが、各エッジス
プリングの両端では、撓ませるスプリング板平坦部が片
側支持となることから接触面圧が低下しやすく、単電池
のコーナー部分においてウエットシールが損なわれやす
くなっていた。
That is, in a conventional stacked fuel cell using an edge spring formed by stacking a plurality of spring plates provided with protrusions at a predetermined pitch, the fuel cell is usually aligned with the four edges of a rectangular unit cell. Although four edge springs are interposed between the unit cell and the edge plate, the contact surface pressure is likely to decrease at both ends of each edge spring because the spring plate flat portion to be bent is supported on one side, The wet seal was easily damaged at the corners of the cell.

【0060】しかしながら本構成のシール補強板を用い
ることにより、上述した欠点を補うことができる。すな
わち、シール補強板40は各コーナー部分で接続されて
いるため、当該コーナー部分において隣接するエッジス
プリング31を橋絡することができる。また、シール補
強板40の突出部40bは、コーナーを含めて単電池1
の周縁全周に亘って連続して形成されているため、各エ
ッジスプリング31の反力に基づいて、単電池1(電解
質マトリクス2)の周縁コーナー部とアノードエッジ板
7の内周縁コーナー部との接触部分に対して当該シール
補強板40の突出部40bを介して局所的な面圧を作用
させることができる。
However, the use of the seal reinforcing plate having the above configuration can make up for the above-mentioned disadvantage. That is, since the seal reinforcing plate 40 is connected at each corner, the adjacent edge springs 31 can be bridged at the corner. In addition, the protruding portion 40b of the seal reinforcing plate 40 is
Is formed continuously over the entire periphery of the cell, the peripheral corner of the cell 1 (electrolyte matrix 2) and the inner peripheral corner of the anode edge plate 7 are formed based on the reaction force of each edge spring 31. , A local surface pressure can be applied to the contact portion through the protrusion 40b of the seal reinforcing plate 40.

【0061】なお、上述した作用は、カソードエッジ板
8と電解質マトリクス2との間の接触部分においても同
様に得られる。
The above-described operation can be similarly obtained at the contact portion between the cathode edge plate 8 and the electrolyte matrix 2.

【0062】したがって、本構成では、単電池1(電解
質マトリクス2)の周縁コーナー部分においても、当該
電解質マトリクス2とセパレータ5(のエッジ板7、
8)とを均一且つ強力な面圧により確実に密着させるこ
とができるため、ウエットシールを確実に形成すること
ができる。この結果、第1実施形態と同様に燃料ガス及
び酸化剤ガスの漏出等を大幅に抑制して電池性能及び燃
料電池の信頼性を向上させることができる。
Therefore, in the present configuration, even at the peripheral corner of the cell 1 (electrolyte matrix 2), the electrolyte matrix 2 and the edge plate 7,
8) can be surely brought into close contact with each other by a uniform and strong surface pressure, so that a wet seal can be reliably formed. As a result, similarly to the first embodiment, leakage of the fuel gas and the oxidizing gas and the like can be significantly suppressed, and the cell performance and the reliability of the fuel cell can be improved.

【0063】(第3実施形態)図5は、本実施形態の積
層型燃料電池(内部マニホールド型燃料電池)における
ガス給排用のマニホールド部(特に酸化剤ガス供給用マ
ニホールド部分)を拡大して示す図であり、その一部
(マニホールド部)を断面的に示している。なお、マニ
ホールド部以外の構成要素は前掲実施形態と同様である
ため、前掲図6〜図8と同等の符号を付してその説明を
省略する。
(Third Embodiment) FIG. 5 is an enlarged view of a gas supply / discharge manifold section (particularly, an oxidant gas supply manifold section) in a stacked fuel cell (inner manifold fuel cell) of this embodiment. It is a figure which shows the part (manifold part) in cross section. Note that components other than the manifold section are the same as those in the above-described embodiment, and therefore, the same reference numerals as those in FIGS.

【0064】図5によれば、積層方向に隣接するセパレ
ータ5、5' のアノードエッジ板7及びカソードエッジ
板8には、当該アノードエッジ板7及びカソードエッジ
板8を積層方向に貫通する貫通孔25が設けられ、単電
池1を介して向き合う両貫通孔25、25間にはマニホ
ールドリング部50が介装されている。すなわち、セパ
レータ6のアノードエッジ板7の貫通孔25は、セパレ
ータ5' のカソードエッジ板8' の貫通孔25に対して
マニホールドリング部50を介して気密状に連接されて
おり、外部から供給された酸化剤ガスを図5の破線矢印
Sで示すようにマニホールドリング部50、貫通孔25
を介して各カソードエッジ板8、8' とインターコネク
タ6で形成される流路に沿って単電池1に供給するよう
になっている。
According to FIG. 5, the anode edge plate 7 and the cathode edge plate 8 of the separators 5 and 5 'adjacent to each other in the stacking direction have through holes penetrating the anode edge plate 7 and the cathode edge plate 8 in the stacking direction. A manifold ring part 50 is interposed between the two through holes 25 facing each other with the unit cell 1 interposed therebetween. That is, the through hole 25 of the anode edge plate 7 of the separator 6 is connected to the through hole 25 of the cathode edge plate 8 'of the separator 5' in an airtight manner via the manifold ring 50, and is supplied from outside. The oxidizing gas is supplied to the manifold ring portion 50 and the through-hole 25 as shown by a broken arrow S in FIG.
To the cell 1 along the flow path formed by the cathode edge plates 8, 8 'and the interconnector 6.

【0065】マニホールドリング部50は、リング状の
マニホールドスプリング51と絶縁リング52とを備え
ており、マニホールドスプリング51は、リング状の複
数のスプリング板53とシール補強リング54とを積層
し、この積層体をスプリングカバー55で覆って構成さ
れている。
The manifold ring portion 50 includes a ring-shaped manifold spring 51 and an insulating ring 52. The manifold spring 51 is formed by laminating a plurality of ring-shaped spring plates 53 and a seal reinforcing ring 54. The body is covered with a spring cover 55.

【0066】スプリングカバー55のカソードエッジ板
8' 側端面は、当該端面に対向するカソードエッジ板
8' における貫通孔25の内周縁部に例えば溶接等で接
合され、アノードエッジ板7側端面は絶縁リング52を
介して当該アノードエッジ板7の貫通孔25の内周縁部
に機械的(非接着状態)に接触している。
The end face of the spring cover 55 on the cathode edge plate 8 'side is joined to the inner peripheral edge of the through hole 25 in the cathode edge plate 8' facing the end face by, for example, welding, and the end face on the anode edge plate 7 side is insulated. The inner peripheral edge of the through hole 25 of the anode edge plate 7 is mechanically (non-adhered) in contact with the anode edge plate 7 via the ring 52.

【0067】絶縁リング52には、セラミック多孔質体
に溶融塩を含浸したものを用いており、当該溶融塩の発
電時における溶融により、マニホールドリング部50
(の絶縁リング52)とアノードエッジ板7との間にウ
エットシールを形成させている。
As the insulating ring 52, a ceramic porous body impregnated with a molten salt is used.
A wet seal is formed between (the insulating ring 52) and the anode edge plate 7.

【0068】一方、スプリング板53は、リング状の薄
板に等ピッチで突出部を周方向に沿って全周に亘って設
け、この突出部が設けられたスプリング板53をその軸
方向に沿って隣接するスプリング板53の突出部の位相
をずらしながら積層して構成している。したがって、マ
ニホールドスプリング51は、スプリング板53の平坦
部を撓ませることにより、当該スプリング板53の積層
方向に沿って収縮可能になっている。
On the other hand, the spring plate 53 is provided on the ring-shaped thin plate with projections at equal pitches along the entire circumferential direction, and the spring plate 53 provided with the projections is provided along the axial direction. The adjacent spring plates 53 are stacked while being shifted in phase. Therefore, the manifold spring 51 can be contracted in the stacking direction of the spring plate 53 by bending the flat portion of the spring plate 53.

【0069】そして、スプリング板53の内最もアノー
ドエッジ板7側のスプリング板53と絶縁リング52に
隣接するスプリングカバー55との間に、シール補強リ
ング54を介装している。このシール補強リング54は
リング状薄板で形成され、絶縁リング52側の端面に
は、当該絶縁リング52の周方向に沿って全周に亘って
連続した少なくとも一つ(一条)のリング状突出部54
aが形成されている。そのリング状突出部54aは、当
該リング状薄板において対応する部分が絶縁リング52
に向かうように凸状に折り曲げられて形成されている。
A seal reinforcing ring 54 is interposed between the spring plate 53 closest to the anode edge plate 7 among the spring plates 53 and the spring cover 55 adjacent to the insulating ring 52. The seal reinforcing ring 54 is formed of a ring-shaped thin plate, and has at least one (one) ring-shaped protruding portion continuous over the entire circumference along the circumferential direction of the insulating ring 52 on the end surface on the insulating ring 52 side. 54
a is formed. The corresponding portion of the ring-shaped protruding portion 54a is the insulating ring 52.
It is bent and formed so as to face.

【0070】さらに、カソードエッジ板8' とインター
コネクタ6' との間には、図示しないガス流路リングを
設け、インターコネクタ6' とカソードエッジ板8' と
が形成するカソードガス流路が閉塞しないように支持し
ている。
Further, a gas flow path ring (not shown) is provided between the cathode edge plate 8 'and the interconnector 6' to block the cathode gas flow path formed by the interconnector 6 'and the cathode edge plate 8'. I do not support it.

【0071】なお、燃料ガス供給用マニホールド部、燃
料ガス排出用マニホールド部、及び酸化剤ガス排出用マ
ニホールド部も、上述した酸化剤ガス供給用マニホール
ド部と同様の構成を有している。
The fuel gas supply manifold, the fuel gas discharge manifold, and the oxidant gas discharge manifold have the same configuration as the above-described oxidant gas supply manifold.

【0072】本構成によれば、積層型燃料電池を積層方
向に締め付けると、ガス流路リングによりインターコネ
クタ6' とカソードエッジ板8' とが形成するガス流路
が保持された状態でマニホールドスプリング51が積層
方向に収縮し、このマニホールドスプリング51の収縮
に合わせて酸化剤ガスマニホールド部の高さが変化す
る。
According to this configuration, when the stacked fuel cell is tightened in the stacking direction, the manifold spring is held in a state where the gas flow path formed by the interconnector 6 'and the cathode edge plate 8' is held by the gas flow path ring. 51 contracts in the stacking direction, and the height of the oxidizing gas manifold portion changes in accordance with the contraction of the manifold spring 51.

【0073】マニホールドスプリング51が収縮したこ
とによりこの反力が当該マニホールドスプリング51及
びシール補強リング54を介して絶縁リング52に作用
して、当該絶縁リング52とアノードエッジ板7の貫通
孔25に沿った内周縁部との接触部分に作用する。この
とき、その反力はシール補強板リング54のリング状突
出部54aに集中しており、当該リング状突出部54a
はリング状且つ連続に形成されたため、アノードエッジ
板7が密着される絶縁リング52の端面全周に亘って、
そのリング状突出部54aに沿った連続且つ均等な接触
面圧を作用させることができる。
The contraction of the manifold spring 51 causes the reaction force to act on the insulating ring 52 via the manifold spring 51 and the seal reinforcing ring 54, and to move along the insulating ring 52 and the through hole 25 of the anode edge plate 7. It acts on the contact portion with the inner peripheral edge. At this time, the reaction force is concentrated on the ring-shaped protrusion 54a of the seal reinforcing plate ring 54, and the ring-shaped protrusion 54a
Is formed in a ring shape and continuously, so that the entire surface of the insulating ring 52 to which the anode edge plate 7 is in close contact is
A continuous and uniform contact surface pressure along the ring-shaped protrusion 54a can be applied.

【0074】なお、上述した作用は、燃料ガス供給用マ
ニホールド部、燃料ガス排出用マニホールド部、及び酸
化剤ガス排出用マニホールド部においても、同様に行な
われる。
The above-described operation is similarly performed in the fuel gas supply manifold, the fuel gas discharge manifold, and the oxidizing gas discharge manifold.

【0075】すなわち、本構成によれば、各エッジ板
7、8と各マニホールド部との接触部分に連続且つ強力
な面圧を作用させることができるため、マニホールド部
を各エッジ板7、8に確実に密着させることができ、ウ
エットシールを確実に形成させることができる。この結
果、マニホールド部とエッジ板(セパレータ)との間の
シール性を高度に維持することができ、燃料ガス及び酸
化剤ガスの漏出や電池雰囲気ガスの流入、燃料ガス及び
酸化剤ガスの混合等の発生を大幅に抑制して電池性能及
び燃料電池の信頼性を向上させることができる。
That is, according to this configuration, since a continuous and strong surface pressure can be applied to the contact portion between each edge plate 7, 8 and each manifold portion, the manifold portion is applied to each edge plate 7, 8. The contact can be surely made tight, and the wet seal can be reliably formed. As a result, the sealing performance between the manifold portion and the edge plate (separator) can be maintained at a high level, and leakage of fuel gas and oxidizing gas, inflow of battery atmosphere gas, mixing of fuel gas and oxidizing gas, and the like can be achieved. Can be greatly suppressed, and the cell performance and the reliability of the fuel cell can be improved.

【0076】なお、シール補強リング54に形成された
リング状突出部54aは、図5に示したように絶縁リン
グ52側へ向いているのが望ましく、絶縁リング52に
作用する接触面圧はシール補強リングの突出部分に集中
的に生じ、高い接触面圧を保持することができる。
It is desirable that the ring-shaped protrusion 54a formed on the seal reinforcing ring 54 is directed toward the insulating ring 52 as shown in FIG. It is concentrated on the protruding portion of the reinforcing ring, and can maintain a high contact surface pressure.

【0077】また、図5では、シール補強リング54の
リング状突出部54aを一つ設けた例を示したが、同心
円状に複数設けてもよい。このように構成すれば、各リ
ング状突出部に作用する接触面圧は低下するが、その反
面、絶縁リング及びエッジ板に対して接触面圧が作用す
る部分が複数となるため、その複数部分においてマニホ
ールド部とエッジ板(セパレータ)とを密着させること
ができ、接触面圧作用面積が拡大するという利点を有し
ている。この変形例は、上記利点を生かして燃料ガス及
び酸化剤ガスと電池雰囲気ガスとの差圧が小さい場合に
特に有効である。
Although FIG. 5 shows an example in which one ring-shaped protrusion 54a of the seal reinforcing ring 54 is provided, a plurality of concentric rings may be provided. With such a configuration, the contact surface pressure acting on each ring-shaped protrusion is reduced, but on the other hand, the contact surface pressure acts on the insulating ring and the edge plate in a plurality of portions, so that the plurality of portions In this case, the manifold portion and the edge plate (separator) can be brought into close contact with each other, which has the advantage that the contact surface pressure acting area increases. This modification is particularly effective when the pressure difference between the fuel gas and the oxidizing gas and the battery atmosphere gas is small, taking advantage of the above advantages.

【0078】さらに、本構成の変形例として、スプリン
グ板53と絶縁リング52に隣接するスプリングカバー
55との間に介装されたシール補強リングを図5とは裏
返しに設けてもよい。すなわち、この変形例におけるリ
ング状突出部は、リング状薄板において対応する部分が
当該スプリング板に向うように凸状に折り曲げられて形
成されている。
Further, as a modification of the present configuration, a seal reinforcing ring interposed between the spring plate 53 and the spring cover 55 adjacent to the insulating ring 52 may be provided upside down from FIG. That is, the ring-shaped protrusion in this modification is formed by bending a corresponding portion of the ring-shaped thin plate in a convex shape so as to face the spring plate.

【0079】このように構成すれば、リング状突出部5
4aを形成する2箇所の付けね部がマニホールド部(絶
縁リング)とエッジ板(内周縁部)の接触部分に作用す
るため、当該2箇所の付けね部(シール箇所)において
マニホールド部とエッジ板とを密着させることができ
る。
With this configuration, the ring-shaped protrusion 5
Since the two attachment portions forming 4a act on the contact portion between the manifold portion (insulating ring) and the edge plate (inner peripheral portion), the manifold portion and the edge plate are provided at the two attachment portions (seal portions). And can be brought into close contact with each other.

【0080】なお、本実施形態では、アノードエッジ板
7の貫通孔25の内周縁部と絶縁リング52とを機械的
(非接着状態)に接触させているが、カソードエッジ板
8'の貫通孔25の内周縁部と絶縁リング52とを機械
的に接触させてもよく、また、アノードエッジ板及びカ
ソードエッジ板の両方を絶縁リング52と機械的に接触
させてもよい。なお、この場合では、両方の絶縁リング
側にシール補強リングが設けられることになる。
In the present embodiment, the inner peripheral edge of the through hole 25 of the anode edge plate 7 and the insulating ring 52 are brought into mechanical (non-adhered) contact with each other. The inner peripheral edge of 25 and the insulating ring 52 may be brought into mechanical contact with each other, or both the anode edge plate and the cathode edge plate may be brought into mechanical contact with the insulating ring 52. In this case, a seal reinforcing ring is provided on both insulating rings.

【0081】また、本実施形態では、リング状突出部5
4aは、シール補強リング54の絶縁リング52側の端
面に当該絶縁リング52の周方向に沿って全周に亘って
連続して設けられたが、全周ではなく所要の部分のみで
あってもよい。
In this embodiment, the ring-shaped projection 5
4a is provided on the end face of the seal reinforcing ring 54 on the insulating ring 52 side over the entire circumference along the circumferential direction of the insulating ring 52. However, even if only a required portion is provided instead of the entire circumference. Good.

【0082】さらに第1乃至第3実施形態によれば、ア
ノードエッジスプリング及びマニホールドスプリングを
板バネ状のスプリングとして構成したが、本発明はこれ
に限定されるものではなく、必要な弾性力を有するスプ
リング部材であり、ガス流通を阻害しないものであれ
ば、いかなる構造のものであってもよい。
Further, according to the first to third embodiments, the anode edge spring and the manifold spring are configured as leaf springs. However, the present invention is not limited to this, and has the necessary elasticity. The spring member may have any structure as long as it does not hinder gas flow.

【0083】なお、本発明では、電解質マトリクスとし
て溶融炭酸塩により生成された電解質マトリクスを用い
た溶融炭酸塩型燃料電池を例にとって説明したが、本発
明がこれに限定されるものではなく、例えば電解質マト
リクスとしてリン酸を用いたもの等、その他の電解質マ
トリクスを用いた積層型燃料電池であってもよい。
In the present invention, a molten carbonate fuel cell using an electrolyte matrix formed by molten carbonate as an electrolyte matrix has been described as an example. However, the present invention is not limited to this. A stacked fuel cell using other electrolyte matrices, such as one using phosphoric acid as the electrolyte matrix, may be used.

【0084】[0084]

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、単
電池(の電解質マトリクス)とセパレータ(のエッジ
板)とを均一且つ強力な面圧により確実に密着させるこ
とができ、ウエットシールを確実に形成することができ
る。この結果、燃料ガス及び酸化剤ガスの漏出や電池雰
囲気ガスの流入、燃料ガス及び酸化剤ガスの混合等の発
生を大幅に抑制して電池性能及び燃料電池の信頼性を向
上させることができる。
As described above, according to the present invention, the cell (electrolyte matrix) and the separator (edge plate) can be surely brought into close contact with each other by a uniform and strong surface pressure, and the wet seal can be obtained. Can be reliably formed. As a result, leakage of the fuel gas and the oxidizing gas, inflow of the battery atmosphere gas, mixing of the fuel gas and the oxidizing gas, and the like can be significantly suppressed, and the battery performance and the reliability of the fuel cell can be improved.

【0085】また、本発明によれば、セパレータ(エッ
ジ板)と各マニホールド部との接触部分に連続且つ強力
な面圧を作用させることができるため、マニホールド部
をセパレータに確実に密着させることができ、ウエット
シールを確実に形成させることができる。この結果、マ
ニホールド部とセパレータとの間のシール性を高度に維
持することができ、燃料ガス及び酸化剤ガスの漏出や電
池雰囲気ガスの流入、燃料ガス及び酸化剤ガスの混合等
の発生を大幅に抑制して電池性能及び燃料電池の信頼性
を向上させることができる。
Further, according to the present invention, since a continuous and strong surface pressure can be applied to the contact portion between the separator (edge plate) and each manifold portion, the manifold portion can be securely brought into close contact with the separator. As a result, a wet seal can be reliably formed. As a result, the sealing performance between the manifold and the separator can be maintained at a high level, and leakage of the fuel gas and the oxidizing gas, inflow of the battery atmosphere gas, mixing of the fuel gas and the oxidizing gas, and the like are greatly reduced. And the cell performance and the reliability of the fuel cell can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1実施形態に係る積層型燃料電池に
おけるアノードエッジスプリング部分の一部を拡大して
示す図。
FIG. 1 is an enlarged view showing a part of an anode edge spring part in a stacked fuel cell according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1におけるA−A矢視断面図。FIG. 2 is a sectional view taken along the line AA in FIG.

【図3】本発明の第2実施形態に係る積層型燃料電池に
おけるアノードエッジ板及びシール補強板を拡大して示
す斜視図。
FIG. 3 is an enlarged perspective view showing an anode edge plate and a seal reinforcing plate in a stacked fuel cell according to a second embodiment of the present invention.

【図4】図3におけるB−B矢視断面図。FIG. 4 is a sectional view taken along the line BB in FIG. 3;

【図5】本発明の第3実施形態に係る積層型燃料電池に
おける酸化剤ガス供給用マニホールド部分を拡大して断
面的に示す図。
FIG. 5 is an enlarged sectional view showing an oxidizing gas supply manifold portion in a stacked fuel cell according to a third embodiment of the present invention.

【図6】従来の積層型燃料電池の単セル部分を展開して
示す斜視図。
FIG. 6 is an exploded perspective view showing a single cell portion of a conventional stacked fuel cell.

【図7】図6におけるC−C矢視断面図。FIG. 7 is a sectional view taken along the line CC in FIG. 6;

【図8】従来の積層型燃料電池におけるアノードエッジ
スプリング部分の一部を拡大して示す図。
FIG. 8 is an enlarged view showing a part of an anode edge spring portion in a conventional stacked fuel cell.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 単電池 2 電解質マトリクス 2a 電解質マトリクス(単電池)の周縁部 3 アノード 4 カソード 5 セパレータ 6 インターコネクタ 7 アノードエッジ板 7b アノードエッジ板の内周縁部 8 カソードエッジ板 8b カソードエッジ板の内周縁部 25 貫通孔 26 マニホールドリング 30 積層型燃料電池 31 エッジスプリング 32 スプリング板 32a 突出部 35、40 シール補強板 35a、40b 突出部 40a シール補強板の内周縁部 50 マニホールドリング部 51 マニホールドスプリング 52 絶縁リング 53 リング状スプリング板 54 シール補強リング 54a リング状突出部 55 スプリングカバー DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Single cell 2 Electrolyte matrix 2a Peripheral part of electrolyte matrix (cell) 3 Anode 4 Cathode 5 Separator 6 Interconnector 7 Anode edge plate 7b Inner peripheral part of anode edge plate 8 Cathode edge plate 8b Inner peripheral part of cathode edge plate 25 Through hole 26 Manifold ring 30 Stacked fuel cell 31 Edge spring 32 Spring plate 32a Projection 35, 40 Seal reinforcement plate 35a, 40b Projection 40a Inner peripheral edge of seal reinforcement plate 50 Manifold ring part 51 Manifold spring 52 Insulation ring 53 Ring Spring Plate 54 Seal Reinforcement Ring 54a Ring Projection 55 Spring Cover

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 電解質マトリクスをアノード、カソード
両電極で挟んで構成された単電池を複数個積層し、前記
アノードに燃料ガスを、カソードに酸化剤ガスをそれぞ
れ隔てて導くセパレータを隣接する各単電池間に介装し
てなる積層型燃料電池であって、 前記セパレータは、前記燃料ガスの流路及び前記酸化剤
ガスの流路を隔てて形成するためのインターコネクタ
と、このインターコネクタの周縁部を挟持するように当
該インターコネクタ表面のアノード隣接側及びカソード
隣接側にそれぞれ配置した中央部が開口の2枚のエッジ
板とを有し、各エッジ板の開口部周辺の内周縁部を前記
電解質マトリクスの周縁部に接触するように構成して当
該エッジ板とインターコネクタとの間に前記燃料ガス流
路及び酸化剤ガス流路を形成するとともに、前記インタ
ーコネクタと前記アノード中央部及び当該インターコネ
クタと前記カソード中央部にそれぞれ介在され当該アノ
ード及びカソードを支持し且つ前記燃料ガス流路及び酸
化剤ガス流路を確保するための集電部とを有した積層型
燃料電池において、 前記各エッジ板の内周縁と前記インターコネクタとの間
に介装され弾性力により当該内周縁部を前記電解質マト
リクスの周縁部に押し付けて当該エッジ板と電解質マト
リクスとを密着させるエッジスプリングを有し、前記エ
ッジ板と電解質マトリクスとの密着力を補強するため
に、前記エッジスプリングと前記各エッジ板の内周縁と
の間に、当該内周縁部と対向する部分にその周縁方向に
沿って突出部が設けられた補強部材を介装したことを特
徴とする積層型燃料電池。
A plurality of unit cells each having an electrolyte matrix sandwiched between an anode and a cathode are stacked, and separators for guiding fuel gas to the anode and oxidizing gas to the cathode are separated from each other. A stacked fuel cell interposed between cells, wherein the separator is an interconnector formed to separate the fuel gas flow path and the oxidant gas flow path, and a peripheral edge of the interconnector. The central portion disposed on the anode adjacent side and the cathode adjacent side of the surface of the interconnector so as to sandwich the portion has two edge plates with openings, and the inner peripheral edge around the opening of each edge plate is A fuel gas flow path and an oxidizing gas flow path are formed between the edge plate and the interconnector so as to be in contact with the periphery of the electrolyte matrix. A current collector for interposing the interconnector and the anode central portion and the interconnector and the cathode central portion to support the anode and the cathode and to secure the fuel gas flow path and the oxidizing gas flow path; In the stacked fuel cell having the edge plate and the electrolyte matrix, the inner peripheral edge is interposed between the inner peripheral edge of each edge plate and the interconnector, and the inner peripheral edge is pressed against the peripheral edge of the electrolyte matrix by elastic force. In order to reinforce the adhesive force between the edge plate and the electrolyte matrix, between the edge spring and the inner peripheral edge of each of the edge plates, at a portion opposed to the inner peripheral edge portion. A stacked fuel cell comprising a reinforcing member provided with a protruding portion along a peripheral direction thereof.
【請求項2】 前記突出部は前記エッジ板の内周縁に向
けて配設された請求項1記載の積層型燃料電池。
2. The stacked fuel cell according to claim 1, wherein the projecting portion is provided toward an inner peripheral edge of the edge plate.
【請求項3】 前記エッジスプリングは、前記エッジ板
の内周縁と対向する部分に当該内周縁の周縁方向に直交
する方向に沿って設けられ、当該周縁方向に所定のピッ
チで並べられた複数の突出部を有するスプリング板を複
数枚積層して形成され、積層方向に隣接するスプリング
板の突出部が隣接する他方の突出部と半ピッチずれるよ
うに構成された請求項1又は2記載の積層型燃料電池。
3. A plurality of edge springs are provided at a portion facing the inner peripheral edge of the edge plate along a direction orthogonal to a peripheral direction of the inner peripheral edge, and are arranged at a predetermined pitch in the peripheral direction. 3. The lamination type according to claim 1, wherein a plurality of spring plates having protrusions are formed by laminating the plurality of spring plates, and the protrusions of the spring plates adjacent in the stacking direction are shifted from the other adjacent protrusions by a half pitch. Fuel cell.
【請求項4】 前記補強部材は、前記エッジ板の開口部
と略同等の大きさを有する開口部を有する開口板として
構成され、前記突出部は、前記開口板における前記エッ
ジ板の内周縁部と対向する部分に前記電解質マトリクス
の周縁部全周に亘って連続して設けられた請求項3記載
の積層型燃料電池。
4. The reinforcing member is configured as an opening plate having an opening having substantially the same size as the opening of the edge plate, and the projecting portion is an inner peripheral edge of the edge plate in the opening plate. 4. The fuel cell stack according to claim 3, wherein the fuel cell is provided continuously over the entire periphery of the electrolyte matrix at a portion opposed to the fuel cell.
【請求項5】 電解質マトリクスをアノード、カソード
両電極で挟んで構成された単電池を複数個積層し、前記
アノードに燃料ガスを、前記カソードに酸化剤ガスをそ
れぞれ隔てて導くセパレータを各単電池間に介装してな
る積層型燃料電池において、 前記燃料ガス及び前記酸化剤ガスを独立して導くために
前記セパレータに設けられ当該セパレータを積層方向に
貫通する複数の孔と、前記単電池を介して隣り合うセパ
レータの貫通孔間に介装され当該貫通孔どうしを気密に
連通させるマニホールド部を有し、このマニホールド部
は、積層方向に収縮可能なリング状のマニホールドスプ
リングと、このマニホールドスプリングと前記隣り合う
セパレータの内の少なくとも一方との間に介装されて当
該セパレータに密着された電気絶縁性の絶縁リングとを
備え、 前記マニホールドスプリングは、前記絶縁リングとセパ
レータとの間の密着力を補強するために、当該絶縁リン
グと対向する部分に当該絶縁リングの周方向に沿って突
出部が設けられた補強リングを備えたことを特徴とする
積層型燃料電池。
5. A plurality of unit cells each comprising an electrolyte matrix sandwiched between an anode and a cathode, and a plurality of unit cells each having a separator for leading a fuel gas to the anode and an oxidant gas to the cathode with the oxidant gas being separated from each other. In the stacked fuel cell interposed therebetween, a plurality of holes provided in the separator to independently guide the fuel gas and the oxidizing gas and penetrating the separator in the stacking direction, A manifold portion interposed between the through holes of adjacent separators through which the through holes are air-tightly communicated, the manifold portion is a ring-shaped manifold spring that can be contracted in the laminating direction, and the manifold spring. An electrically insulating insulation interposed between at least one of the adjacent separators and closely attached to the separator. The manifold spring is provided with a protruding portion along a circumferential direction of the insulating ring at a portion facing the insulating ring in order to reinforce the adhesion between the insulating ring and the separator. A stacked fuel cell comprising a reinforcing ring.
【請求項6】 前記突出部は前記絶縁リングの内周縁に
向けて配設された請求項5記載の積層型燃料電池。
6. The stacked fuel cell according to claim 5, wherein the protruding portion is disposed toward an inner peripheral edge of the insulating ring.
【請求項7】 前記マニホールドスプリングは、前記補
強リングと、このシール補強リングと対向する部分に当
該補強リングの周方向に沿って設けられ当該周方向に所
定のピッチで並べられた複数の突出部を有する複数枚の
リング状スプリング板とを隣接するリング状スプリング
板の内の一方の突出部が隣接する他方の突出部と半ピッ
チずれるように積層して形成された積層体を有し、この
積層体をスプリングカバーで覆って構成された請求項6
記載の積層型燃料電池。
7. The manifold spring includes a plurality of protrusions provided at a portion facing the seal reinforcing ring along a circumferential direction of the reinforcing ring and arranged at a predetermined pitch in the circumferential direction. A laminate formed by laminating a plurality of ring-shaped spring plates having such that one protruding portion of the adjacent ring-shaped spring plates is shifted by half a pitch from the other protruding portion adjacent thereto, and 7. A structure in which the laminate is covered with a spring cover.
The stacked fuel cell according to the above.
【請求項8】 前記補強リングの突出部は、前記絶縁リ
ングの全周に亘って連続して設けられた請求項7記載の
積層型燃料電池。
8. The stacked fuel cell according to claim 7, wherein the protrusion of the reinforcing ring is provided continuously over the entire circumference of the insulating ring.
【請求項9】 前記積層型燃料電池は、前記電解質マト
リクスとして溶融炭酸塩により生成された電解質マトリ
クスを用いた溶融炭酸塩型燃料電池である請求項1又は
5記載の積層型燃料電池。
9. The stacked fuel cell according to claim 1, wherein the stacked fuel cell is a molten carbonate fuel cell using an electrolyte matrix formed of a molten carbonate as the electrolyte matrix.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003109648A (en) * 2001-09-28 2003-04-11 Honda Motor Co Ltd Fuel cell stack

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2003109648A (en) * 2001-09-28 2003-04-11 Honda Motor Co Ltd Fuel cell stack

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