JPS6313309B2

JPS6313309B2 -

Info

Publication number: JPS6313309B2
Application number: JP57186318A
Authority: JP
Inventors: Kenro Mitsuta
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1982-10-22
Filing date: 1982-10-22
Publication date: 1988-03-24
Also published as: JPS5975578A

Description

【発明の詳細な説明】この発明は積層形燃料電池の位置決めに関す
る。

従来積層形燃料電池としては第１図に示すもの
があつた。第１図において、１はガス分離板、２
は酸化剤電極、３は電解質マトリツクス、４は燃
料電極であり、２ａ，４ａはそれぞれ酸化剤電極
２および燃料電極４の周辺部に設けられたパツキ
ンまたはウエツトシールで上記両電極２，４の１
部である。酸化剤電極２、電解質マトリツクス３
および燃料電極４で単電池５を形成する。反応ガ
スを供給するためにガス分離板１または酸化剤電
極２と燃料電極４にガス供給溝が設けられている
が、ここでは簡単のために省略する。また単電池
５とガス分離板１とで燃料電極の１積層単位を構
成し、これを１セルといい、数セルごとに冷却板
（図示せず）が挿入される。積層はガス分離板１
と単電池５を交互に積み重ねることによつて行な
われ、所定の積層数に達すると積層方向に平行な
４面に反応ガスの供給および排出機構（以下両機
構を合せてマニホールドと呼ぶ）を取り付け、電
気系統の配線などを終えた後、圧力容器などに収
納して運転する。なお電解質は積層以前又は積層
途中でマトリツクスに塗布される場合が多いが、
積層の後、しかるべき電解質補給機構を用いてマ
トリツクスに注入される場合もある。

次に動作について説明する。反応ガスのマニホ
ールドを通じて反応ガスの供給を行なうと単電池
５に電力が生じる。単電池１は導電性を有するガ
ス分離板１および冷却板によつて直列に接続され
ており、単電池１に生じた電流は積層体の両端に
設けられた集電板（図示せず）に集められ、しか
るべき電気系統の配線を通じて取り出される。積
層形燃料電池は一般に全系を高圧にして運転され
るため圧力容器に収められる。また反応ガスのマ
ニホールドは燃料ガスと酸化剤とが混合するのを
防ぐ働きもしており、このためマニホールドと積
層体との接触部分は極めて高い気密性を要する。
従つてマニホールドと接触するガス分離板１と単
電池５の積層端面は、積層する際に細心の注意を
もつて揃えておかなければならない。従来この作
業は、積層作業者の勘と技術に依存する部分が多
かつた。

従来の積層形燃料電池は以上のように構成され
ているので、数十、数百も積層する場合には、ガ
ス分離板と単電池の積層端面に不揃が生じやす
く、また積層した後も、積層体を移動する際にガ
ス分離板と単電池がずれる可能性があつた。この
ためマニホールドを取り付ける際に、積層体とマ
ニホールドの間に〓間ができ、反応ガスが外部に
漏れる恐れがあつた。また積層の際の積層端面を
揃える作業は細心の注意を要し、このため作業能
率を著しく低下させるなどの欠点があつた。

この発明は上記のような従来のものの欠点を除
去するためになされたもので、ガス分離板または
冷却板の周縁部に凹部を設け、この凹部に対応す
る単電池の部分に貫通孔を設け、上記凹部と貫通
孔にまたがり弾性を有する位置決め部材を設け
て、ガス分離板または冷却板と単電池の位置決め
をすることにより、簡単に積層端面の揃つた積層
体を形成することを目的としている。

以下、この発明の一実施例を図をもとに説明す
る。第２図はガス分離板１を積層方向から見た平
面図である。６はガス分離板１端部に設けた凹部
であり、冷却板の場合にもこれと同様に凹部を設
ける。単電池５にはガス分離板１の凹部６に対応
する部分に貫通孔を設ける。第３図、第４図は２
セル積層した状態を、２箇所の位置決め用係止部
を通り積層方向に平行な面で切断して示した断面
図である。第３図は積層直後の状態を示してお
り、第４図は積層方向に所定の圧力をかけた状態
（運転時の状態）を示している。図において７は
弾性を有する位置決め部材である。位置決め部材
７を円柱状とし、その径は単電池５に設けた貫通
孔よりも小さいものとし、その長さは単電池５の
貫通孔の長さと凹部６の深さを加えたものより長
いものとする。その具体的な径と長さは第４図の
ように所定の面圧をかけた状態において、単電池
５の貫通孔と位置決め部材７との間に〓間が生じ
ない状態を理想として定める。第５図、第６図は
それぞれ第３図、第４図の位置決め用係止部付近
を拡大したもので、面圧をかけることによる位置
決め部材７の伸縮の様子を示したものである。第
５図は加圧前、第６図は加圧後を表わしている。
この実施例においては位置決め用係止部は、ガス
分離板１（または冷却板）に設けた凹部６と、単
電池５に設けた貫通孔１０と、凹部６と貫通孔１
０とにまたがる位置決め部材７とにより構成され
ている。

次にこの発明による他の実施例を図をもとに説
明する。第７図、第８図はこの発明による他の実
施例を示したもので、第５図、第６図と同様に位
置決め用係止部の付近を拡大したものである。第
７図は加圧前、第８図は加圧後を表わしている。
この実施例においては、ガス分離板１（または冷
却板）に設けた凹部６と円柱形の位置決め用部材
７のそれぞれ中心付近に貫通孔１１，１２を設
け、耐食性かつ絶縁性材料であるポリテトラフル
オロエチレンを被覆したステンレスの丸棒８を挿
入している。丸棒８は複数個のセルに渡つて挿入
することが可能である。第９図は５セルに渡つて
丸棒８を挿入した実施例であり、２箇所の位置決
め用係止部を通り積層方向に平行な面で切断して
示した断面図である。第９図において９はナツト
であり、このナツト９を締めることにより５セル
は堅固に固定される。なお丸棒８の周囲にはフツ
素系のグリースを塗布しており、丸棒８とガス分
離板１（または冷却板）および位置決め部材７と
の摩擦を少なくしている。

次に積層形燃料電池の積み上げ形成方法につい
て説明する。第２図ないし第６図を用いて示した
一実施例においては、積層は次のようにして行な
われる。(ア)、ガス分離板１を組立て台の上に載せ
る。(イ)、位置決め部材７をガス分離板１に設けた
凹部６に挿入する。(ウ)、あらかじめ凹部６に対応
する部分に貫通孔をあけておいた単電池５を、位
置決め部材７が単電池５に設けた貫通孔に嵌まる
ように載せる。(エ)、次のガス分離板１をその凹部
６に位置決め部材７が嵌まるようにして載せる。
(オ)、(イ)〜(エ)の作業を繰り返す。以上の積層作業に
おいて、位置決め部材７と凹部６はガス分離板１
と単電池５の位置を固定する作用をしており、作
業中位置決め部材７と凹部６および単電池５に設
けた貫通孔１０を合わせて積層するだけで、積層
端面の揃つた積層体を形成することができる。ま
た積層方向に面圧をかけた状態では位置決め部材
７はガス分離板１および単電池５との接触が密接
となり、積層体の横ずれを防止すると共に、位置
決め部材７付近のシール性が向上する。

また、第７図ないし第９図を用いて示した他の
実施例においては、積層は次のようにして行なわ
れる。(ア)、ガス分離板１を組立て台の上に載せ
る。(イ)、ガス分離板１に設けた凹部６の貫通孔１
１に下端にナツトをはめた丸棒８を下から差し込
む。(ウ)、丸棒８をガス分離板１の凹部６から積層
方向へ少し突き出すようにして、丸棒８を一時固
定する。このとき突き出す長さは位置決め部材７
の長さの２倍程度が望ましい。(エ)、位置決め部材
７を挿入する。(オ)、あらかじめ凹部６に対応する
部分に貫通孔１０を設けておいた単電池５を、位
置決め部材７が単電池５に設けた貫通孔１０に嵌
まるようにして載せる。(カ)、次の分離板１（また
は冷却板）を、その凹部６に設けた貫通孔１１に
丸棒８が嵌まるようにして載せる。(キ)、(ウ)〜(カ)の
作業を繰り返し、所定の積層数に達したならば丸
棒８の上端にナツトを嵌めてねじを締める。この
ときの面圧は運転の際にかける面圧よりも少し低
くしておく。以上の積層作業において、位置決め
部材７と凹部６は先にあげた実施例と同様の作用
をするが、丸棒８を用いることにより複数個のセ
ルが堅固に固定されるため、丸棒８で固定された
積層体を横ずれすることなく自由に移動すること
が可能となる。従つて数十、数百のセルを直列に
積層する際には、丸棒８で固定された積層体をあ
らかじめ所定の数だけ作つて保存しておけば、こ
の積層体を積み重ねることにより極めて短い時間
で数十、数百のセルの積層を完了することができ
る。なお、運転の際、所定の面圧をかけたときに
は丸棒８に嵌めたナツト９はゆるむが、積層体の
横ずれを防止する作用は持続する。また燃料電池
の一部のセルに故障が生じセルを取り代える際な
ど、所定の面圧が取り去られた場合には丸棒８と
ナツト９による締め付け力が復帰し、積層方向に
対して所定の面圧よりも少し低い面圧が持続す
る。

また、上記実施例ではガス分離板１に凹部６を
設けたものを示したが、冷却板に凹部６を設けて
もよい。

また、上記実施例では丸棒８としてポリテトラ
フルオロエチレンを被覆したステンレスの棒を用
いたが、これに限らず耐食性に優れかつ周囲に絶
縁性を有するものであればよい。またその形状も
丸棒に限らず多角形の棒であつてもよく、位置決
め部材７や凹部６についても円柱形に限らず多角
柱であつてもよい。

また、電極２，４の周辺部２ａ，４ａはパツキ
ンまたはウエツトシールになつている。この周辺
部２ａ，４ａに位置決め用係止部を設けた方が電
池の有効面積を減らさずに実施することができ
る。

以上のように、この発明によればガス分離板ま
たは冷却板の周縁部に凹部を設け、この凹部に対
応する単電池の部分に貫通孔を設け、上記凹部と
貫通孔にまたがり弾性を有する位置決め部材を設
けて、ガス分離板または冷却板と単電池の位置決
めをしたので、工作が容易で、位置決め部のシー
ルを十分に行なうことができ、しかも簡単に積層
端面の揃つた積層体を形成することが可能となる
効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の積層形燃料電池を示す断面図、
第２図はこの発明の一実施例にかかわるガス分離
板の平面図、第３図、第４図はこの発明の一実施
例による積層形燃料電池を示す断面図で、第３図
は積層直後の状態を、第４図は積層方向に所定の
圧力をかけた状態を示している。第５図、第６図
はこの発明の一実施例による積層形燃料電池の位
置決め用係止部付近を拡大して示した断面図で、
第５図は加圧前、第６図は加圧後を表わしてい
る。第７図、第８図はこの発明の他の実施例によ
る積層形燃料電池の位置決め用係止部付近を拡大
して示した断面図で、第７図は加圧前、第８図は
加圧後を表わしている。第９図はこの発明の他の
実施例による積層形燃料電池の断面図である。図において、１はガス分離板、２は酸化剤電
極、３は電解質マトリツクス、４は燃料電極、５
は単電池、６はガス分離板１（または冷却板）に
設けた凹部、７は位置決め部材、８は棒、９はナ
ツトであり、凹部６と位置決め部材７または凹部
６と位置決め部材７と棒８およびナツト９で位置
決め用係止部を構成する。１０，１１，１２は貫
通孔である。なお、図中同一符号は同一または相
当部分を示すものとする。

Claims

【特許請求の範囲】１燃料電極、電解質マトリツクスと酸化剤電極
を有する単電池、並びにガス分離板または冷却板
を交互に複数個積層する積層形燃料電池におい
て、上記ガス分離板または冷却板の周縁部に凹部
を設け、この凹部に対応する上記単電池の部分に
貫通孔を設け、上記凹部と貫通孔にまたがり弾性
を有する位置決め部材を設けて、ガス分離板また
は冷却板と単電池の位置決めをしたことを特徴と
する積層形燃料電池。２ガス分離板または冷却板の凹部と位置決め部
材に貫通孔を設け、これらの貫通孔に棒を挿入し
てガス分離板または冷却板と単電池を固定するよ
うにしたことを特徴とする特許請求の範囲第１項
記載の積層形燃料電池。３耐食性かつ絶縁性材料で棒を被覆したことを
特徴とする特許請求の範囲第２項記載の積層形燃
料電池。