JPS58140978A - 燃料電池サブスタツク - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 イ）技　術　分　野 本発明は燃料電池特にスタック形状に組立てられる燃料
電池サブタックに関するものである。

口）背　景　技　術 燃料電池スタックの現状構成において、個々の重セルを
一体化するに用いられている。この構成型式では劣化セ
ルを取換えるためにスタックが全体的に分解されねばな
らない。積重セル数が多くなるにつれ−Ｃ劣化セルを取
換える際、劣化セルの位置検出とスタックの分解は不可
能でなくても極めて困難である。その結果場合によって
は劣化セルを含むセルグループを短絡し、この状態でス
タックを使用する。

しかし上記の方法はスタック特性を低下させ且厄介な短
絡器具を必要とする。従ってこれは全く満足できる問題
解決策からは程遠い。

同一譲受人に譲渡された関連米国特許出願番号第３３８
３５３には、夫々が多数の単位セルを含む多数の燃料電
池パックで構成された燃料電池スタックについて記載さ
れており、その多数の単位セルは、ユニットを作成する
よう内部的に連結され、従ってこれを一緒にして且他の
パックの単位セルとは独立にスタックから撤去きれる。

か〜る燃料電池パックは、ずへてのパックがスタックか
ら撤去され且スタックの他のパックを損なうことなく取
換えうるから、劣化セルの検出及びこのセルのスタック
からの撤去を簡単な手法で行なうことができる。

前記形式の燃料電池パックは全く有利であるが、更にそ
の有用性を増大するための技術が今尚探索されている。

ハ）目　　　　的 本発明の目的は、燃料電池スタック内のサブスタックを
他のサブスタックから撤去可能とするよう適用される燃
料電池サブタックを提供することである。

又本発明の他の目的は、それ自身もしくは他のサブスタ
ックに実質的損傷を起こすことなしに、３− 燃料電池スタ／り内のサブサタックを他のサブスタック
から撤去可能とするよう適用きれる燃料電池サブスタッ
クを提供することである。

二）発　明　の概要 前記目的は本発明の原理にもとづいて、燃料電池サブス
タック（このサブスタックは多数の単位セルを含み隨一
端に冷却手段の一半部を持ち、この−半部と単位セルは
単一構成を形成するよう連結手段で一体に保持されてい
る。）からなる装置で実現される。又多数の単位セルを
含んだもう１つの燃料電池サブスタックは、その・一端
に冷却手段の他半部を備え、この他半部とサブスタック
とは同様に単一構成を形成するよう連結手段で一体化さ
れている。この２つのサブスタックは前記−半部と他半
部で互に隣接配置され、それにより冷却手段と燃料電池
スタックを構成する。又破断可能なシールが、完成冷却
手段を漏洩に対してシールするよう設けられる。

本発明装置ではサブスタックの連結は、かくて他のセル
要素より通常大なる強度で従って、組立４− 及び分解中損傷しにくい冷却手段において有効裡に行わ
れる。更に破断可能なシールの使用は、保守もしくは取
換えのためサブスタックの簡単な撤去を可能とする。

ホ）実　　施　　例 図において、燃料電池スタック（１）は、本発明の原理
にもとついて組立てられた多数の燃料電池サブスタック
（２）を積重することにより構成される。これらサブス
タック（２〉は同様に作られ、唯１つのサブサタックと
隣接サブスタックの頂端のみが図示されている。

各サブスタック（２）は、多数のガス分離板（３）とマ
ド・リックスを挾持する陰・陽極からなる多数の混成体
（４）とを含んでいる。これら混成体（４）は、ガス分
離板（３）に挾持されて多数の単位セル（５）を構成し
ている。ガス分離板（３）は更に各単位セルに反応ガス
を運ぶための通路（６）を備えている。

本発明によれはガス分離板（３）と混成体（４）は一体
化されてユニットを構成する。ガス分離板（３）と混成
体（４）の連結は前述の関連出願で開示されるように、
サブスタックの内部手段の使用により実現することが適
当である。特に通孔（７〉は、ザブスタックを貫通し且
所望の連結を付与すへく強力接着剤（８）で満たされる
。接着剤（８）の代りに筒状摩擦充填プラグも用いうる
。更にサブスタック構成物を連結する他の手段は、構成
物の隣接対向平坦面間に接着剤を用いることである。こ
の連結方式は又図示方式と併用してもよい。

内部相互連結はザブスタック（２）に好ましいが、本発
明の原理は他の連結方式の拡長を意図していることに注
目されるべきである。かくて例えは外部連結方式もス本
発明の範囲内であると意図される。

更に本発明によれば各ザブスタック（２）は付加的にそ
の一端もしくは両端に冷却手段の部分を備えている。現
実施例では各サブスタックは、その上端に一半冷却プレ
ート（９）をその下端に他生冷却プレート（１１）を夫
々含む。これら冷却プレートは又形成きれたユニットか
プレートを含めるように通孔（７）及び接着剤（８）に
よって単位セル（５〉に連結きれる。

図示のように冷却プレートは、その外表面（即ちそれら
表面（９ａ）及び（ｌｌａ＞はザブスタック〈２）の外
方に面している。）に冷却ガスを運ぶための開いた半チ
ャンネル（１２）を含む。代りにプレートの外表面は、
隣接ザブスタックのプレート外表面に冷却ガスを運ぶの
に必要な開いた半チヘ・ンネルを持っておれは、平坦で
あってもよい。更に本実施例−Ｃは各ガス分離板は、そ
の隣接混成体（４）及びガス分離板（３）と共に単位セ
ル（５〉を形成し、その目的のため反応ガス通路を備え
ている。

了解されるようにスタック（１）を構成するようサブス
タック（２）を互に積重することにより、各ザブスタッ
クの冷却プレート（１１）は次のザブスタックの対応冷
却プレート（９）に隣接位置することになる。かくて隣
接冷却プレートは、各プレートの開いた半チャンネルの
一致で構成された閉した完成冷却チャンネル（１３）を
もつ全冷却手段を形成する。

更に本発明により且冷却チャンネル（１３）からの７− 漏洩を防１トするために、シール（１４）が隣接冷却プ
レート（１１）（９）間の界面に設けられる。図示のよ
うにシール（１４）は、結合部を橋絡して各プレートの
垂直端壁に沿って配設諮れる。シールのための他の配置
は、単独で若しくは図示シールといっしょに用いること
も出来る。かくてシールは、冷却プレートの周面（ｌｌ
ｂ）（９ｂ）並びに端チャンネルの垂直側壁（ｌｌｃ）
（９ｃ）に設けてもよい。

このシール（１４〉は、更にスタック（１）から各サブ
スタック（２〉の分解若しくは除去しろるよう容易に破
断可能に用いられる。典型的な破断可能なシール機構は
ガスケット、ペースト、接着テープ若しくはこれらの組
合せによって実現きれる。更にシール材を受入れるプレ
ート域はシール効果を向−ヒするよう溝付されてもよい
。

へ）効　　　　　果 前述のように組立てられたサブスタック（２）によって
著しい利点の得られることが判った。かくて通常他のセ
ル要素よりも厚い冷却プレート（９）（１１）は、サブ
スタック（２）に機械的強度を付与８− し、スタック（１）の組立中及びその後の修理若しくは
取換えのためのザブスタック（２）の撤去時破損の可能
性を著しく減少する。更に端面の冷却ブし・−トで与え
られるより広い表面積は、各リーブスタックの予備試験
中より良好なシール性を可能とし、それにより良好セル
のみがスタック（１）に組込まれるという確証を増大す
る。加うるに冷却プレート間の破断可能なシール（１４
）の使用は、シール材の硬化処理がさくづられ従って労
力と硬化炉の費用を節約するので、スタック組立工程を
簡単化する。加うるにサブスタック（２）は修理若しく
は取換えのためスタック（１）から容易に分離すること
ができる。

ずへての場合において、前述の構成は本発明の適用を示
す多くの可能な実施例の単なる説明であることが了解さ
れる。本発明の意図と範囲を逸脱することなく、多くの
他の変形構成が容易に考えられる。かくて例えばプレー
ト間界面のシール性は、その対向平坦面に凹凸をも一つ
プレートを用いることにより更に促進することができる
。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明による燃料電池サブスタックの側面図であ
る。 １・・電池スタック　２・・電池サブスタック３・・・
ガス分離板　５（４）・・・単位セル（混成体）６・・
・反応ガス通路７・・・通孔 ８・・強力接着剤　９．１１・・・冷却プレート１２・
・・半チャンネル １３　　・冷却ガス通路（チャンネル）１４・・・シー
ル 出願人　三洋電機株式会社 代理人　弁理士　佐野靜夫 ／１ １１−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ■互に積重配置された多数の単位セル、前記積重セルの
   端面に夫々配置された冷却手段の半部及び単一構成体を
   形成すべく前記積重セルと前記各半部を一体に保持する
   手段を備えることを特徴とする燃料電池サブスタック。 ■前記各サブスタックが互に積重配置されて電池スタッ
   クを構成する際、前記各半部が互に接合して冷却手段を
   形成したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   燃料電池サブスタック。 ■前記冷却手段の各半部は夫々プレートであり、これら
   プレートを接合したとき冷却ガスを運ぶ通路が形成され
   ることを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の燃料電
   池サブスタック。 ■前記各プレートの接合面に夫々間チャンネルを有し、
   これらチャンネルによって、前記通路を構成したことを
   特徴とする特許請求の範囲第３項記載の燃料電池サブス
   タック。 ■前記各プレートの接合面の一方は平坦面であり、他方
   は開チ〜〉・ネルを有し、これら平坦面と開チヘ・ンネ
   ルによって前記通路を構成したことを特徴とする特許請
   求の範囲第３項記載の燃料電池サブスタック。 ■前記通路からの冷却ガスのａ洩防止のための破断可能
   なシール手段を備えていないことを特徴とする特許請求
   の範囲第４項もしくは第５項記載の燃料電池サブスタッ
   ク。 ■前記レール手段は前記接合プレートの界面端壁に亘っ
   て位置していることを特徴とする特許請求の範囲第６項
   記載の燃料電池ザブタック。 ■前記シール手段は前記プレートの接合面に位置してい
   ることを特徴とする特許請求の範囲第６項記載の燃料電
   池サブスタック。 ■前記破断可能なシール手段は、ガスケット、ペースト
   、低強度接着剤及びデーゾのうちの１つですることを特
   徴とする特許請求の範囲第６項、第７項もしくは第８填
   記賊の燃料電池サブスタック。