(57)【要約】    【目的】ガスマニホールドが安価に、かつ高い電気絶縁性を保って燃料電池積層体に取付けられるりん酸型燃料電池を得る。    【構成】内面にＰＴＦＥシート押さえ金具４を用いてＰＴＦＥシート３を付設したガスマニホールド２をパッキング５Ａを介して燃料電池積層体１の側面に取付け、反応ガスの供給口、排出口を構成するものにおいて、下辺部に配されるパッキング５Ａに、ガスマニホールド２の内部の上方へと延伸するつば部（Ａ部）を備える。【選択図】          図１
2006032178.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内面に金具を用いてシートを付設したガスマニホールドをパッキングを介して燃料電池積層体の側面に取付け、反応ガスの供給口、あるいは排出口を構成したりん酸型燃料電池において、前記パッキングがガスマニホールドの内部方向へと延伸するつば部を有するよう構成されていることを特徴とするりん酸型燃料電池。
【請求項２】
前記パッキングがフッ素系ゴムより形成されていることを特徴とする請求項１に記載のりん酸型燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、複数の単電池を積層して形成された燃料電池積層体の側面に反応ガス供給・排出用のガスマニホールドを組み込んで構成されるりん酸型燃料電池に係り、特にガスマニホールドが優れた電気絶縁性を保持して取付けられる燃料電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
りん酸型燃料電池においては、りん酸を保持したマトリックスを２枚の電極で挟持して構成された単電池が基本ユニットとして用いられるが、単電池の発電電圧は低く、１Ｖに満たない低電圧であるため、複数個の単電池を積層して燃料電池積層体を構成し、電気的に直列接続することによって所望の発電電圧を得ている。したがって、りん酸型燃料電池においては、一般に、方形に積層された燃料電池積層体の４側面のそれぞれに鋼製の反応ガス供給・排出用のガスマニホールドを組込み、一方の側面から相対する側面へと反応ガスを通流させることによって、積層されたそれぞれの単電池に反応ガスを供給して発電する方式が採られている。本方式の構成では、導電時に燃料電池積層体の表面が全面にわたって導電状態となり、かつ、積層位置によって電位が異なるので、ガスマニホールドは電気絶縁を保持して燃料電池積層体に組込む必要がある。また、りん酸型燃料電池では運転に伴ってガスマニホールドの内部にもりん酸が蒸発、飛散し、付着するので、ガスマニホールドは防食機能も備える必要がある。
【０００３】
このため、燃料電池積層体へのガスマニホールドの取付けには、電気絶縁性を確保し、さらにはりん酸防食性を確保する必要があり、特許文献１〜５に示されているような種々の取付け方式が採用されている。すなわち、特許文献１および特許文献２には、パッキングにより燃料電池積層体との間に十分な沿面距離を保持してガスマニホールドを取付ける構成が示されており、特許文献３、特許文献４、および特許文献５には、ＰＴＦＥシート等によりりん酸に対する防食機能を備え、かつ沿面距離を確保したガスマニホールドの取付け構造が示されている。
図２は、従来のりん酸型燃料電池のガスマニホールドの取付け構成例を示す構造図で、（ａ）はガスマニホールドを組込んだりん酸型燃料電池の部分側面図、（ｂ）は燃料電池積層体側より見たガスマニホールドの内面図である。図２（ａ）に見られるように、本従来例のりん酸型燃料電池は、直方体状に積層された燃料電池積層体１の側面に鋼製のガスマニホールド２を組込んで構成されている。また、図２（ｂ）に示したように、ガスマニホールド２の内面は、ＰＴＦＥシート押さえ金具４、スタッド６等によって固定された耐りん酸性と耐電気絶縁性を備えたＰＴＦＥシート３によって全面にわたって覆われており、このＰＴＦＥシート３により鋼製のガスマニホールド２のりん酸による腐食が防止され、電気絶縁が維持されている。
【０００４】
図３は、図２（ａ）のＢ部のガスマニホールド２の取付け構造を示す部分断面図である。ガスマニホールド２には、ＰＴＦＥシート押さえ金具４、スタッド６、ナット７、およびガスケット８によって内面全体にわたってＰＴＦＥシート３が取付けられており、ゴム製のパッキング５を介して燃料電池積層体１の側面に押さえつけることによって気密が保持されている。なお、燃料電池積層体１に当接するパッキング５の窪み部にはシール材９が配設されており、燃料電池積層体１の表面の凹凸に応じて密着させることにより燃料電池積層体１とパッキング５との間を気密にシールしている。
【特許文献１】特開平6―60900
【特許文献２】特開平7―263014
【特許文献３】特開平8―241728
【特許文献４】特開平11―260391
【特許文献５】特開2002―190311
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
りん酸型燃料電池は、前記の図２、３に示したように、ガスマニホールド２を燃料電池積層体１の側面に組込み、気密性と電気絶縁性を保持することによって構成されている。しかしながら、かかる構成のりん酸型燃料電池においても、なお以下のごとき問題点を包蔵している。
すなわち、図３に示したように、ＰＴＦＥシート３は ＰＴＦＥシート押さえ金具４、スタッド６、ナット７、およびガスケット８によってガスマニホールド２の内面に取付けられているので、内面に配されたＰＴＦＥシート押さえ金具４はガスマニホールド２と電気的に導通状態にある。したがって、ＰＴＦＥシート３やゴム製のパッキング５がクリーンで乾燥した状態にあれば、燃料電池積層体１とガスマニホールド２、あるいはＰＴＦＥシート押さえ金具４との間は電気的に絶縁状態に保持されるが、りん酸型燃料電池の発電運転を継続的に実施すると、ガスマニホールド２の内面が飛散して生じたりん酸や水分、微小なカーボン粉により汚染される。特に、ガスマニホールド２の内部の最下部（底部）には、りん酸や水分の凝縮したドレンが堆積し易いので、パッキング５やＰＴＦＥシート３がこのドレンによって汚染し、燃料電池積層体１とＰＴＦＥシート押さえ金具４との間の電気絶縁性能が低下して発電性能が低下する事態が生じる危険性がある。 
【０００６】
このような発電性能の低下を回避する方法として、ＰＴＦＥシート押さえ金具４の機能を果す固定具を非電気導電性材料により形成し、燃料電池積層体１とガスマニホールド２との絶縁距離を長くして電気絶縁を保持する方法があるが、この方法を用いると固定具の製作コスト、ひいてはこれを組込むりん酸型燃料電池の製作コストが上昇するという難点がある。また、ガスマニホールド２の深さを深くすることによって燃料電池積層体１とＰＴＦＥシート押さえ金具４との間の距離を長くし、絶縁性能を向上させる方法もあるが、この方法を用いれば、電池本体の大きさも大型化し、かつ製作コストも高くなる。
本発明は上記のごとき従来技術の現状を顧慮してなされたもので、本発明の目的は、内面にシートを付設したガスマニホールドを燃料電池積層体の側面に取付けて構成されるりん酸型燃料電池で、長期にわたり運転を継続しても電気絶縁性を損なう恐れがなく、かつ、安価に製作することのできるりん酸型燃料電池を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、本発明においては、
内面に金具を用いてシートを付設したガスマニホールドをパッキングを介して燃料電池積層体の側面に取付け、反応ガスの供給口、あるいは排出口を構成したりん酸型燃料電池において、
（１）燃料電池積層体とガスマニホールド内面のシートとの間に配されたパッキングが、ガスマニホールドの内部方向へと延伸するつば部を備えることとする。
（２）さらに上記のパッキングをフッ素系ゴムにより形成することとする。
【発明の効果】
【０００８】
上記（１）のごとく、パッキングが、ガスマニホールドの内部方向へと延伸するつば部を備えれば、下辺部の燃料電池積層体とガスマニホールドの取付け金具との沿面距離が長くなるので、運転の継続に伴ってガスマニホールドの内部にりん酸や水分、あるいはカーボンの微粉末が飛散して汚染されたり、あるいは下部に堆積することがあっても、電気絶縁性は保持され、安定した運転が確保されることとなる。
また上記（２）のごとく、耐りん酸性、電気絶縁性に優れたフッ素系ゴムによりパッキングを形成すれば、より優れた電気絶縁性が保証されることとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明の最良の実施形態は、内面に金具を用いてシートを付設したガスマニホールドをパッキングを介して燃料電池積層体の側面に取付けることによって、反応ガスの供給口、あるいは排出口を構成するりん酸型燃料電池において、燃料電池積層体とガスマニホールド内面のシートとの間に配されたパッキングを、その下辺部にガスマニホールドの内部の上方へと延伸するつば部を備えて構成した形態にある。
【実施例１】
【００１０】
図１は、本発明のりん酸型燃料電池の実施例におけるガスマニホールド取付け構造を示した部分断面図である。本図は、従来例として示した図３に対比して示した部分断面図で、燃料電池積層体１の側面下端部のガスマニホールド２の取付け構造を示したものである。本図においても図３に示した従来例と同一機能を有する構成要素には同一符号が付されており、重複する説明は省略する。本図の構成の従来例との相違点は、図１に示したＡ部の構成にある。すなわち、本実施例の構成の特徴は、ガスマニホールド２およびその内面のＰＴＦＥシート３と燃料電池積層体１との間に配されたパッキング５Ａのうち、下辺部に配されたパッキング５Ａに、Ａ部のように、ガスマニホールドの内部の上方へと延伸するつば部を備えた点にある。パッキング５Ａ に設けられたつば部は、パッキング５Ａと同一材料であるフッ素ゴムからなり、パッキング５Ａと一体に形成されている。なお、つば部の厚みは自重で倒れることのない厚みであればよく、数ｍｍ程度でよい。
【００１１】
かかる構成のりん酸型燃料電池では、運転の継続とともにガスマニホールドの内部へとりん酸や水分、あるいはカーボンの微粉末が飛散して内面が汚染されたり、あるいは下部に堆積する事態が生じることとなるが、本実施例のごとく、パッキング５Ａにガスマニホールド２の内部の上方へと延伸するつば部を備えれば、沿面距離を大きくとることができるので絶縁耐圧が高くなり、長期にわたり燃料電池積層体１とガスマニホールド２との絶縁性を確保することができる。
【産業上の利用可能性】
【００１２】
以上述べたように、本発明のごとくりん酸型燃料電池を構成することとすれば，燃料電池積層体にガスマニホールドを取付ける際に組込むパッキングに簡単なつば部を設けることによって安価で、かつ容易に電気絶縁性が向上し、長期にわたり安定した発電運転が可能となるので、各種のりん酸型燃料電池に広く適用されることが期待される。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明のりん酸型燃料電池の実施例のガスマニホールド取付け構造を示した部分断面図
【図２】従来のりん酸型燃料電池のガスマニホールドの取付け構成例を示した構造図
【図３】図２（ａ）に示した従来のりん酸型燃料電池のＢ部のガスマニホールド取付け構造を示した部分断面図
【符号の説明】
【００１４】
１    燃料電池積層体
２    マニホールド
３    ＰＴＦＥシート
４    ＰＴＦＥシート押さえ金具
５Ａ    パッキング
６    スタッド
【図１】
2006032178.tif 000003
【図２】
2006032178.tif 000004
【図３】
2006032178.tif 000005