JP4058345B2 - 燃料電池スタックに均一圧力シールを提供する凸状燃料マニホールド - Google Patents

Description

本発明は、燃料電池スタックのための反応物気体マニホールドであって、初期凸状形状を有しており、燃料電池スタックにボルト止めされるときに、マニホールドの長さに沿って実質的に均一なシール圧力を提供する、反応物気体マニホールドに関する。

気体状反応物を使用する燃料電池スタックは、一般に、対向する対となった外部マニホールドを備えており、この外部マニホールドは、スタック内の電池に反応物気体を分配するとともに、スタック内の電池から反応物排出気体を集める。より大きな市販のスタックでは、マニホールドは、大きなシェルの形態を取ることができ、このシェルは、スタックの側面に隣接するとともに、何らかの種類の留め具手段により所定位置に固定される。米国特許第４，３４５，００９号は、そのような市販のスタックおよびマニホールド構成の例示となる。

この種の構成が使用されるときは、マニホールドの縁部をスタックに対してシールするように配慮する必要があり、それによって、反応物気体および排出気体は、周囲環境に漏れないようになる。このシールは、エラストマーガスケットで、実施されてきており、また、エラストマー接着性ガスケットで、実施されてきている。エラストマーガスケットは、マニホールドをスタックへとこれらの完全性のために固定する機構の圧縮力に依拠している。エラストマー接着性ガスケットは、スタックおよびマニホールドへのこれらの完全性のための圧縮力と接着性に依拠しているので、より安定なシールを提供する。

通常の実施は、燃料電池マニホールドに極端に平坦なシール面を提供することである。しかしながら、エラストマー接着性ガスケットが使用されるときでさえ、複雑な負荷保持システムが、マニホールドシールの長さに沿って均一な圧力を得るために、なお必要である。

本発明は、マニホールドと燃料電池スタックの間のシールの長さに沿ってより均一な圧力を本質的に提供する燃料電池反応物気体マニホールドと、製造および組み立てを簡単にするとともに、燃料電池を製造する費用を低減する燃料電池反応物気体マニホールドと、スタックと反応物気体マニホールドの間により良好なシールを有する燃料電池スタックと、を提供できる。

本発明によれば、燃料電池スタックの反応物気体のためのマニホールドは、少なくとも１つの寸法方向（ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ）において凸状シール面を備えて製造されており、燃料電池スタックにボルト止めされるときに、マニホールドは曲げられることで、凸状面をまっすぐにするとともに、マニホールドスタック界面の長さに沿って実質的に均一な圧力シールを提供する。本発明は、シールに沿ってボルトラインを確立するのが困難または不可能な場合の使用に特に適する。

図１は、本発明の簡略図であり、この図では、短い端部７および長い側部８を有するマニホールド６が、平坦な上面１２および凸状の下面１３を備えて形成されており、この下面１３は、燃料電池スタック１７の対応する面１６と共にシールを形成するような面になっている。凸状面は、図３では中間壁１８を有する燃料入口／出口マニホールド６ａの一部として、および、図４では燃料反転マニホールド６ｂの一部として、例示される。

図２において理解されるように、マニホールド６が、ボルト２０などによって、電池スタック１７にしっかりと引っ張られるときに、面１３は、平坦になり、電池スタックの平坦な面１６と完全に合致する。

マニホールドは、好ましくは、強化材としてのガラス繊維およびプラスチックとしてのエポキシから成る構成物などの強化プラスチックから形成される。しかしながら、どのようなプラスチックおよび充填材も、構成物が、マニホールドが使用される燃料電池の化学的および作動上の環境に適合できる限り、使用され得る。シールの長さ、マニホールドの厚み、および構成物の弾力特性に依存して、面１３の湾曲は、ボルト２０による所望の圧力があるとき、同じ圧力が面１３、１６の間のシールの長さに亘って実質的に維持されることになるように、決定され得る。

本発明は、賢明でないマニホールド負荷保持システムの必要を除去し、それによって、費用、重量、および組み立ての困難さを低減する。

マニホールドが電池スタックにボルト止めされる前の本発明に従うマニホールドおよび電池スタックの様式化された簡略側立面図。 マニホールドが電池スタックにボルト止めされた後の本発明に従うマニホールドおよび電池スタックの様式化された簡略側立面図。 本発明による燃料入口／出口マニホールドの簡略斜視図。 本発明による燃料反転マニホールドの簡略斜視図。

Claims (3)

1. ２つの対向する長い側部が２つの対向する短い端部（７）により互いに結合されている平面の構成を有する、燃料電池スタック組立体のための反応物気体マニホールド（６ａ、６ｂ）であり、これらの側部および端部が燃料電池スタックに対するシールのための滑らかな面を有する、反応物気体マニホールドであって、
   強化プラスチックから形成されており、
   短い端部が、燃料電池スタックにボルト止めされるためにボルトを挿通させるための孔を有しており、
   長い側部のシール面（１３）が、長い側部の長さ全体に亘って１つの湾曲を形成するように凸状であり、それによって、マニホールドが、短い端部が燃料電池スタックにボルト止めされる結果として、曲げられるとき、長い側部のシール面によって、この長い側部の長さ全体に亘って均一なシール圧力が提供されることになる、
   ことを特徴とする反応物気体マニホールド。
2. 前記マニホールドの厚みは、長い側部の中央が端部より厚くなっていることを特徴とする請求項１記載のマニホールド。
3. 長い側部または短い端部と平行でありかつ長い側部または短い端部の間にある中間壁（１８）であって、前記長い側部の凸状のシール面と位置合わせされた凸状のシール面を有する中間壁（１８）をさらに備えることを特徴とする請求項１記載のマニホールド。

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