燃料電池接合構造

【課題】容易に気密やサイズを制御できる燃料電池接合構造を提供する。
【解決手段】加圧装置とモールド５０を利用して、高温或いは室温で、押し合わせして成形されるブロック体で、ランナー板同士を結合するための接合構造であり、固体酸化物型燃料電池に適用でき、主として、少なくとも一つ以上のランナー板１０，２０と、ランナー板同士を接合する接合層３０とを有する。各ランナー板は、板体と複数のランナーを有し、それらのランナー１２，２２が、ランナー板の表面に設置され、接合層３０は、それらのランナーの周りを囲み、幾何のリング状のブロック体形状であり、必要に応じて、異なるモールドを利用して、加圧装置に合わせて、閉鎖や非閉鎖のリング状ブロック体形状にダイカストされる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池接合構造に関し、特に、固体酸化物型燃料電池（Solid Oxide Fuel Cells、 SOFCs）に適用でき、加熱や圧接作業を行いながら、ランナー板同士や接合層に隣り合う機構を接合できるものに関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は、燃料に格納された化学エネルギーを、電気化学反応を介して、直接に、電気エネルギーに変換できる発電装置である。燃料電池の種類が色々有り、その中、固体酸化物型燃料電池（Solid Oxide Fuel Cells、 SOFCs）に使用される陰極酸化剤と陽極燃料とも、気体形態であり、また、燃料電池が、高温環境下で操作されるため、その酸化剤と燃料とを、厳密に隔離しなければならなく、それは、気体が互いに接すると、電池が故障になり、最悪の場合、燃焼や爆発する恐れがある。燃料電池構造のランナー板は、電流を伝導するだけでなく、陰陽極気体を隔離する機能を発揮し、また、ランナー板とランナー板、或いはランナー板と電池シートとの間の封止には、適当且つ安定の高温型パッケージ材を利用して接合することが必要とする。
【０００３】
しかしながら、従来の積層組立て式燃料電池は、少なくとも、陰陽極集電板やフィルム電極セット及びランナー板が含有され、また、それらの部材は、板状構造であり、それらの部材は、緊密にパッケージ接合手段により、一枚状構造になる。従来の燃料電池パッケージ技術の一つとして、ガラスやセラミック或いはその混合物を高温封止材とし、接合する時、上記材質の粉末を、ペーストに配合した後、ランナー板とランナー板、或いはランナー板と電池シートの接合位置に塗布し、その後、加熱により焼結硬化して、封止（中空）構造が形成される。しかし、粉末の特性によれば、低粘度のペーストを塗布する時、加圧や自身の重さにより、接合位置以外に溢れ、また、低粘度のペーストの場合、高密度を維持し難く、更に、焼結の後、サイズ収縮が発生し、また、ピンホールの発生や結晶温度の低下等の欠点があり、それにより、漏れ率が高くなり、或いは、応力が発生して接合部材から脱離するなどの封止故障が発生する。
【０００４】
燃料電池は、板同士の間に接着剤を塗布する接合によると、色々の欠点があるため、実用的とは言えない。
【０００５】
本発明者は、上記欠点を解消するため、慎重に研究し、また、学理を活用して、有効に上記欠点を解消でき、設計が合理である本発明を提案する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の主な目的は、従来の上記問題を解消でき、加圧装置とモールドとを利用して、高温或いは室温下において、押し合わせして成形されたブロック体で、ランナー板同士を結合するための接合構造を提供する。
【０００７】
本発明の他の目的は、加熱や圧接作業を行いながら、従来の粉末による接合層を利用する場合、そのコロイドが、粘度が低いため、所定の位置から溢れる問題を解消でき、また、接合する時、粉末の隙間により、ピンホールが発生する問題も解消でき、これにより、容易に気密やサイズを制御できる接合構造を提供する。
【０００８】
本発明の更に他の目的は、必要に応じて、異なるモールドを利用し、加圧装置似合わせて、閉鎖や非閉鎖のリング状ブロック体形状にダイカストされる接合構造を提供する。
【０００９】
本発明の更に他の目的は、固体酸化物型燃料電池中の接合構造に適用できる燃料電池接合構造を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、上記の目的を達成するために、燃料電池接合構造であり、主として、少なくとも一つ以上のランナー板と、ランナー板同士の間において接合する接合層とが含有される。その中、各ランナー板は、板体と複数のランナーを有し、それらのランナーが、上記板体の表面に設置され、上記接合層は、それらのランナーの周りを囲み、幾何のリング状のブロック体形状になり、必要に応じて、異なるモールドを利用し、加圧装置に合わせて、閉鎖や非閉鎖のリング状のブロック体形状にダイカストされる。
【００１１】
よりよい実施例において、上記モールドは、板体と、上記板体上に位置する第一枠体と第二枠体とを有し、上記第一、二枠体は、四つのＬ形状の角枠から形成され、各角枠が、間を置いて隣り合うようになり、また、上記第一枠体が、上記第二枠体よりも大きく、上記第一、二枠体により、キャビティが形成される。
【００１２】
よりよい実施例において、上記接合層は、中央に、内部槽が設けられ、上記接合層の内部槽の断面が、凵形状で、上記内部槽の両側を側壁とし、上記両側壁に、複数の互いに対応する欠け口が形成される。
【００１３】
以下、図面を参照しながら、本発明の特徴や技術内容について、詳しく説明するが、それらの図面等は、参考や説明のためであり、本発明は、それによって制限されることが無い。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の接合状態の概念図
【図２】本発明のより良い実施例の接合層の上面概念図
【図３】本発明のより良い実施例のモールドの側面概念図
【図４】本発明のより良い実施例のモールドの上面概念図
【図５】本発明のより良い実施例の接合状態の概念図
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１は、本発明の接合状態の概念図である。図のように、本発明に係る燃料電池接合構造とその製造方法は、固体酸化物型燃料電池（Solid Oxide Fuel Cells、 SOFCs）に適用でき、主として、少なくとも一つ以上のランナー板１０、２０と、それらのランナー板１０、２０同士の間に接合される接合層３０とを有する。
【００１６】
上記ランナー板１０、２０は、板体１１、２１と複数のランナー１２、２２を有し、それらのランナー１２、２２は、上記板体１１、２１の表面に設置される。
【００１７】
上記接合層３０は、それらのランナー１２、２２の周りを囲むように、幾何のリング状のブロック体形状であり、必要に応じて、異なるモールドを利用し、加圧装置に合わせて、閉鎖や非閉鎖のリング状のブロック体形状にダイカストされることができる。その中、上記接合層３０は、ガラスやセラミック或いはその混合物からなる。
【００１８】
図２〜図５は、それぞれ、本発明のより良い実施例の接合層の上面概念図と本発明のより良い実施例のモールドの側面概念図、本発明のより良い実施例のモールドの上面概念図及び本発明のより良い実施例の接合状態の概念図である。図のように、より良い実施例において、前記ランナー板について、本発明は、第一ランナー板１０aと第二ランナー板２０aを有し、その中、上記第一ランナー板１０aは、第一板体１１aと複数の第一ランナー１２aを有し、それらの第一ランナー１２aが、上記第一板体１１aの表面に設置され、上記第二ランナー板２０aは、第二板体２１aと複数の第二ランナー２２aを有し、それらの第二ランナー２２aが、上記第二板体２１aの表面に設置される。本発明の接合層３０aは、加圧装置４０とモールド５０を利用し、上記モールド５０は、図３と図４のように、板体５１と上記板体５１上に位置する第一枠体５２と第二枠体５３を有し、上記第一、二枠体５２、５３は、ともに、四つのＬ形状の角枠５２１、５３１からなり、各角枠５２１、５３１は、間を置いて隣り合い、また、上記第一枠体５２が、上記第二枠体５３よりも大きく、上記第一、二枠体５２、５３によってキャビティ５４が形成される。モールド５０と上記加圧装置４０により、高温や室温において、矩形ガラスフレームにダイカストされ、そのフレームを、燃料電池アセンブリーの封止素子（接合構造）とする。図５のように、上記フレーム（即ち、接合層３０a）は、中央に、内部槽３１aが設けられ、上記接合層３０aの内部槽３１aの断面が、凵形状で、上記内部槽３１aの両側を側壁３２aとし、上記両側壁３２a上に、複数の互いに対応する欠け口３３aが形成される。本発明によれば、上記のように、厚さ約1ミリメートル（mm）の矩形ガラスフレームを作製し、それを、それらの第一、二ランナー１１a、２２aの周りを囲むように、第一、二ランナー板１０a、２０aの間に設置し、また、適当なパッケージ工程で、例えば、赤外線やマイクロ波等の加熱や加圧により接合させると、封止（中空）構造が形成される。
【００１９】
上記のように、本発明は、加圧装置とモールドを利用して、高温や室温で、押し合わせして成形されるブロック体を、ランナー板同士を結合する接合構造であり、これにより、加熱や圧接作業を行いながら、ランナー板同士や接合層に隣り合う機構を接合でき、また、ブロック体の構造により、有効に、従来の粉末による接合層のコロイドが、粘度が低いため、所定の位置以外に溢れる問題を解消でき、また、接合する時、粉末の隙間により、ピンホールが発生する問題も解消でき、これにより、容易に気密やサイズを制御できる。
【００２０】
以上のように、本発明に係る燃料電池接合構造は、有効に従来の諸欠点を解消でき、加圧装置とモールドを利用することにより、高温や室温で、押し合わせして成形されるブロック体を、ランナー板同士の接合構造とし、加熱や圧接作業を行いながら、ランナー板同士や接合層に隣り合う機構を接合でき、また、ブロック体の構造で、有効に、従来の粉末による接合層のコロイドが、粘度が低いため、所定の位置以外に溢れる問題を解消でき、また、接合する時、粉末の隙間により、ピンホールが発生する問題も解消でき、これにより、容易に気密やサイズを制御でき、そのため、本発明は、より進歩的かつより実用的で、法に従って特許請求を出願する。
【００２１】
以上は、ただ、本発明のより良い実施例であり、本発明は、それによって制限されることが無く、本発明に係わる特許請求の範囲や明細書の内容に基づいて行った等価の変更や修正は、全てが、本発明の特許請求の範囲内に含まれる。
【符号の説明】
【００２２】
１０、１０a 第一ランナー板
１１、１１a 第一板体
１２、１２a 第一ランナー
２０、２０a 第二ランナー板
２１、２１a 第二板体
２２、２２a 第二ランナー
３０、３０a 接合層
３１a 内部槽
３２a 側壁
３３a 欠け口
４０加圧装置
５０モールド
５１板体
５２第一枠体
５２１角枠
５３第二枠体
５３１角枠
５４キャビティ

【特許請求の範囲】
【請求項１】
加圧装置とモールドとを用いて、高温或いは室温下において、押し合わせして成形されたブロック体で、ランナー板同士を結合するための接合構造であって、
それぞれのランナー板に、板体と複数のランナーが含まれ、また、それらのランナーが、上記板体の表面に設置される少なくとも一つ以上のランナー板と、
幾何のリング状のブロック体形状で、それらのランナーの周りを囲んで、それらのランナー板同士を接合する接合層と、が含有されることを特徴とする燃料電池接合構造。
【請求項２】
固体酸化物型燃料電池（Solid Oxide Fuel Cells、 SOFCs）に適用できることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池接合構造。
【請求項３】
上記接合層は、加熱や加圧により、それらのランナー板同士の間に接合されることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池接合構造。
【請求項４】
上記加熱方式は、赤外線やマイクロ波によることを特徴とする請求項３に記載の燃料電池接合構造。
【請求項５】
上記接合層は、ガラスやセラミック、或いはその混合物からなることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池接合構造。
【請求項６】
上記モールドは、板体と、上記板体上に位置する第一枠体と第二枠体を有し、また、上記第一枠体が、上記第二枠体より大きく、上記第一、二枠体により、キャビティが形成されることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池接合構造。
【請求項７】
上記第一枠体は、四つのＬ形状の角枠から形成され、各角枠が、間を置いて隣り合うことを特徴とする請求項６に記載の燃料電池接合構造。
【請求項８】
上記第二枠体は、四つのＬ形状の角枠から形成され、各角枠が、間を置いて、隣り合うことを特徴とする請求項６に記載の燃料電池接合構造。
【請求項９】
上記接合層の形状は、必要に応じて、異なるモールドを利用し、加圧装置に合わせて、閉鎖リング状のブロック体形状にダイカストされることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池接合構造。
【請求項１０】
上記接合層の形状は、必要に応じて、異なるモールドを利用し、加圧装置に合わせて、非閉鎖リング状のブロック体形状にダイカストされることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池接合構造。
【請求項１１】
上記接合層は、中央に、内部槽が、設けられ、上記接合層の内部槽の断面が、凵形状で、上記内部槽の両側を側壁とし、上記両側壁に、複数の互いに対応する欠け口が形成されることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池接合構造。

【図１】