燃料電池及對燃料電池的供氣支管的襯墊安裝方法

2023-05-01 10:01:01 1

專利名稱：燃料電池及對燃料電池的供氣支管的襯墊安裝方法
技術領域：
本發明涉及一種燃料電池，特別涉及一種能防止供氣支管的磷酸腐蝕的燃料電池。
背景技術：
燃料電池是將對天然氣和甲烷氣體等的碳氫化合物類燃料進行改性得到的氫氣和作為氧化劑的空氣供給燃料電池本體內，通過使磷酸等的電解質起電化學反應來產生電能，多個具有上述發電功能的單個電池疊層形成疊層體結構(電池疊層cellstack結構)。


圖1表示以往使用的燃料電池的電池疊層結構的分解的斜視圖。即燃料電池本體的單電池1的結構為，在保持有電解質的基體層2的一面側，配設有從圖中的箭頭A的方向供給氫氣的燃料極3，在另一側，配設有從圖中箭頭B方向供給空氣的空氣極4，在該燃料極3和空氣極4上分別疊層帶有槽的電極基體材料5、6，在該帶有槽的電極基體材料5、6的任一個的上面疊層隔離物7。在每一個由多個該單電池1組成的疊層中，插入冷卻板8，構成一個分層疊加體9，將多個該分層疊加體9疊層形成電池疊層10。
在上述電池疊層10的最上部和最下部，分別裝上緊固板11，電池疊層10和上下緊固板11由緊固杆(tie rod)緊固，與電池疊層體13成為一體。
在由上述那樣構成的電池疊層體13的4個側面上，如圖2所示，一對燃料供氣支管(ガスマニホ-ルド)15a、15b和一對空氣供氣支管16a、16b分別裝在相對置的位置，以使燃料氣體和空氣相互沿正交的方向流通。
在上述電池疊層體13和各供氣支管15a、15b、16a、16b的相接面上，為了防止空氣和燃料氣體的洩漏造成的發電效率下降等問題的發生，設有密封墊18。
但是，當向上述供氣支管15a、16a分別供給燃料和空氣時，在構成電池疊層10的單電池1的基體層2和帶有槽的電極材料5、6中浸漬的磷酸的一部分，擴散到燃料氣體和空氣流中，以磷酸蒸氣的狀態排出電池疊層外(即供氣支管內)。
但是，由於供氣支管的溫度比電池疊層的溫度略低一些，被排出到供氣支管內的磷酸蒸氣的一部分凝聚，附著在供氣支管的內壁上。這樣，含有磷酸的燃料氣體和空氣與金屬制供氣支管的內部直接接觸時，金屬制供氣支管在高溫狀態下被劇烈侵蝕，有可能會立刻穿孔。
為了解決這樣的缺點，作為保護供氣支管不被磷酸腐蝕的方法，使用如USP-4950563號所示的將氟類樹脂在供氣支管的內面塗層的方法。
但是，將氟類樹脂在供氣支管的內面塗層的方法存在以下所述的問題，要完全防止供氣支管的磷酸腐蝕很困難。
即，在將氟類樹脂在供氣支管的內面塗層的方法中，存在磷酸從氣孔侵入的問題，以及因為樹脂塗層的線膨脹係數是供氣支管的10倍左右，起動停止和負荷變動造成溫度變化反覆，產生樹脂塗層的緊密接觸不良，從而使塗層剝離的問題。
而且，由於塗層的塗膜比較薄，磷酸容易浸透，存在將母材腐蝕的問題，可靠性差。另外，為了提高塗層的可靠性，需要增加塗膜的厚度，必須要反覆多次進行加熱、塗敷、冷卻工序，增加了加工時間和加工用工數。另外，由於塗敷處理工序成為供氣支管的製作工序和系列，這是阻礙工期縮短的主要因素。
而且，當燃料電池在運轉中萬一產生塗層破裂、剝離等的異常時，不能在短時間檢測出，有可能會發展成供氣支管的腐蝕和電絕緣不良。
本發明的第1個目的是提供一種耐磷酸性及電絕緣性優良、具有長期充分耐腐蝕性的燃料電池。
本發明的第2個目的是提供一種防止內襯的襯墊破損的燃料電池。
第3個目的是提供一種具有確認內襯的襯墊的完整性的裝置的燃料電池。
第4個目的是提供一種可靠性高的、將襯墊裝在燃料電池的供氣支管的方法。
發明的公開為了實現上述目的，本發明的燃料電池的特徵在於，將耐磷酸性樹脂層與供氣支管的內面形狀相對應而加工成形為襯墊，將該襯墊鬆弛地安裝在設置在構成燃料電池的電池疊層體的側面的上述供氣支管內面，該襯墊被預先成形為小於上述供氣支管的內面形狀，其小於內面形狀的部分，與上述燃料電池運轉時的熱膨脹部分相當。
根據具有上述結構的發明，因為可以將耐磷酸性樹脂層與供氣支管的形狀對應而加工成形為襯墊，並將該襯墊覆蓋在供氣支管的整體內面，因此可以防止磷酸對金屬制供氣支管母材的腐蝕。另外可以預先將襯墊對應於供氣支管的內面形狀加工成形，因此可以用與供氣支管不同的工序製作襯墊，可以縮短工期。
而且，即使供氣支管內部溫度上升、襯墊膨脹，由於襯墊與供氣支管的大小、形狀一致，可以防止襯墊產生破裂。
本發明的燃料電池，其特徵在於構成上述襯墊的耐磷酸性樹脂層是四氟乙烯與全氟烴基共聚物PFA樹脂層，或者是四氟乙烯與六氟丙烯的共聚物FEP樹脂層。
本發明的燃料電池，其特徵在於構成上述襯墊的耐磷酸性樹脂層是聚四氟乙烯PTFE樹脂層。
根據具有上述結構的的發明，可以形成磷酸的透過量少，耐熱溫度及機械強度佳的襯墊。
本發明的燃料電池，其特徵在於在構成上述襯墊的耐磷酸性樹脂層上，安裝有凹鉤或凸鉤的其中任一個，並且在供氣支管內面的預定位置，安裝凸鉤或凹鉤，該凸鉤或凹鉤與安裝在上述襯墊上的鉤部相互卡合。
根據具有上述結構的本發明，可以通過簡單的固定裝置，使襯墊可以從供氣支管上安裝和取下地支撐襯墊。
本發明的燃料電池，其特徵在於在構成上述襯墊的耐磷酸性樹脂層上，安裝帶有孔的補片，在上述層和補片之間安裝能夠移動的凹鉤或者凸鉤。
根據具有上述結構的本發明，因為可以將襯墊鬆弛地安裝在供氣支管上，因此可以吸收襯墊和供氣支管的熱膨脹差。
本發明的燃料電池，其特徵在於將構成上述襯墊的耐磷酸性樹脂層的厚度設定為0.1mm~1mm。
根據具有上述結構的本發明，可以減少磷酸透過量，形成保持優良的機械強度和電絕緣性的襯墊。
本發明的燃料電池，其特徵在於將構成上述襯墊的耐磷酸性樹脂層的角部的接合區間設定為1mm-10mm。
根據具有上述結構的本發明，能夠提高襯墊的接合部的強度。
本發明的燃料電池，其特徵在於將構成上述襯墊的耐磷酸性樹脂層的角部通過加熱至該樹脂層的熔點溫度以上並壓合，使其接合。
根據具有上述結構的本發明，通過加熱至熔點溫度以上並壓合，可以使兩層間分子充分結合，因此可以使構成襯墊的耐磷酸性樹脂層的角部完全接合。
本發明的燃料電池，其特徵在於將構成上述襯墊的耐磷酸性樹脂層的接合部通過脈衝焊接而接合。
根據具有上述結構的本發明，可以將構成襯墊耐磷酸性樹脂層的接合部在短時間內接合，成形的狀態也很美，接合強度的不均勻性少，可以實現穩定的接合。而且可以在幅度比較寬的加熱溫度、加熱時間、加熱時的壓縮面壓力等條件下進行接合。
本發明的燃料電池，其特徵在於將上述脈衝焊接的接合時的加熱溫度範圍設定為，從構成襯墊的耐磷酸性樹脂層的熔點溫度至400℃。
本發明的燃料電池，其特徵在於將上述脈衝焊接(インパルスウエルト)的接合時的加熱時間設定為50秒~300秒。
根據具有上述結構的本發明，通過適當地設定脈衝焊接達到接合條件，可以確實地進行接合，因此可以提高襯墊的強度。
本發明的燃料電池，其特徵在於在上述脈衝焊接的接合時，將0.01-0.04mm厚的四氟乙烯與六氟丙烯的共聚物PFA薄膜，夾在構成襯墊的耐磷酸性樹脂層的接合面間而接合。
根據具有上述結構的本發明，因為將加熱熔融了的薄的厚度的PFA薄膜作為粘合劑，因此能夠增加脈衝焊接的接合強度。
本發明的燃料電池，其特徵在於將上述脈衝焊接的接合時壓縮面壓力設定為0.05-0.2MPa。
根據具有上述結構的本發明，由於2樹脂層間的分子充分結合，可以使構成襯墊的耐磷酸性樹脂層完全接合。
本發明的燃料電池，其特徵在於將上述脈衝焊接的接合時的冷卻溫度設定為構成在耐磷酸性樹脂層的玻璃化溫度以下。
根據具有上述結構的本發明，通過冷卻至玻璃化溫度以下而確立固化狀態，能夠提高襯墊的接合強度。
本發明的燃料電池，其特徵在於它設有能夠監視上述襯墊和上述供氣支管間的壓力的壓力監視裝置。
根據具有上述結構的本發明，能夠監視襯墊的完整性。
本發明的燃料電池，其特徵在於上述襯墊是將耐磷酸性樹脂層的四個角的角接合部的缺口部切斷成138±3度的角度，將上述缺口部相向壓接合，形成帶鍔部的箱的形狀。
根據具有上述結構的本發明，可以形成與供氣支管的4個角部和鍔部的形狀一致的襯墊。
本發明的燃料電池，其特徵在於在上述供氣支管的供給排出氣體用法蘭部上安裝有法蘭蓋。
本發明的燃料電池，其特徵在於上述法蘭蓋通過加熱壓合與上述襯墊用耐磷酸性樹脂層的底面接合。
本發明的燃料電池，其特徵在於上述法蘭蓋是將形成環狀的上述襯墊用耐磷酸性樹脂的開口側端部按壓而成形。
本發明的燃料電池，其特徵在於上述法蘭蓋由四氟乙烯與六氟丙烯的共聚物PFA樹脂層構成。
根據具有上述結構的本發明，通過在供氣支管的法蘭部也裝有法蘭蓋，可以防止法蘭部的硫酸的腐蝕。
本發明的燃料電池，其特徵在於上述襯墊也安裝在分隔器的一部分上，所述分隔器分隔燃料側供氣支管形成的內部空間。
根據具有上述結構的本發明，由於燃料側供氣支管的分割部也覆蓋有襯墊，因此能夠完全防止磷酸對燃料側供氣支管的腐蝕。
本發明的燃料電池，其特徵在於上述耐磷酸性樹脂層的外周邊部沿著供氣支管的周邊部的鍔部被彎折，並和供氣支管的鍔部一起被夾板夾持固定。
根據具有上述結構的本發明，由於由耐磷酸性樹脂層構成的襯墊完全覆蓋供氣支管的周邊部，能夠更有效地防止磷酸對金屬制供氣支管母材的腐蝕。
本發明的燃料電池，其特徵在於使構成上述耐磷酸性樹脂層的厚度，根據設置在電池疊層體的側面的各供氣支管的磷酸排出量而變化。
本發明的燃料電池，其特徵在於使內襯墊在空氣供給側供氣支管的襯墊的厚度比內襯在其它部分的襯墊薄。
根據具有上述結構的本發明，根據設置在電池疊層體的側面的各供氣支管的磷酸排出量，使樹脂層的厚度發生變化，因此可以合理且確實地防止磷酸的透過。
本發明的燃料電池，其特徵在於在上述供氣支管的至少內面上塗敷耐熱塗料。
根據具有上述結構的本發明，通過在供氣支管的至少內面上塗敷耐熱塗料，襯墊和金屬制供氣支管的接觸面變得光滑。
本發明的燃料電池，其特徵在於上述壓力監視裝置是通過將設置在供氣支管的壓力測定用插塞連接在壓力引出管的一端開口，而將該壓力引出管的另一端開口插入水中而構成。
本發明的燃料電池，其特徵在於上述壓力引出管的上述另一端開口以向大氣開放的狀態形成U字形狀的配置部，至少在該U字形狀配置部內充填水。
根據具有上述結構的本發明，能夠監視襯墊的完整性。
本發明的燃料電池，其特徵在於上述壓力監視裝置是通過將設置在供氣支管的壓力測定用插塞連接在壓力引出管的一端開口，而將該壓力引出管的另一側開口與壓力計連接而構成。
本發明的燃料電池，其特徵在於上述壓力監視裝置是通過將設置在供氣支管的壓力測定用插塞(プラグ)連接在壓力引出管的一端開口，而將該壓力引出管的另一端開口與流量計連接而構成。
根據具有上述結構的本發明，能夠經常自動地監視襯墊的完整性。
本發明的燃料電池，其特徵在於將構成上述襯墊的耐磷酸性樹脂層的供氣支管的側面的覆蓋部延長，與相鄰的供氣支管的襯墊端部接合，並覆蓋電池疊層體的角部。
根據具有上述結構的本發明，能夠防止可燃氣體從電池疊層體的洩漏。
本發明的向燃料電池的供氣支管安裝襯墊的方法，其特徵在於在構成燃料電池的電池疊層體的側面設置的供氣支管的內面安裝襯墊，該襯墊是將耐磷酸性樹脂層與該供氣支管的形狀對應而加工成形為箱狀，並使襯墊小於供氣支管的內面形狀，該小於供氣支管的內面形狀的部分與上述燃料電池運轉時的熱膨脹部分相當。
根據具有上述結構的本發明，由於由耐磷酸性樹脂層構成的襯墊覆蓋供氣支管的整體內面，因此可以防止磷酸對金屬制供氣支管的母材的腐蝕。
本發明的燃料電池的向燃料電池的供氣支管安裝襯墊的方法，其特徵在於將上述耐磷酸性樹脂層的外周邊部沿供氣支管的周邊部的鍔部彎折，並與供氣支管的鍔部一起被夾板夾持而固定。
根據具有上述結構的本發明，由於由耐磷酸性樹脂層構成的襯墊也完全覆蓋供氣支管的周邊端部，因此可以防止磷酸對金屬制供氣支管的母材的腐蝕。
本發明的向燃料電池的供氣支管安裝襯墊的方法，其特徵在於將耐磷酸性樹脂層與供氣支管的形狀對應，加工成形為箱狀，從而形成襯墊，在構成該襯墊的耐磷酸性樹脂層上安裝凹鉤或凸鉤中的任一個，在供氣支管內面的預定位置上安裝與設置在上述襯墊上的鉤部卡合的凹鉤或凸鉤，通過使兩個鉤卡合，將襯墊安裝在供氣支管上。
根據具有上述結構的本發明，由於可以通過簡單的固定裝置將由耐磷酸性樹脂層構成的襯墊可以裝卸地安裝在供氣支管上，因此可以防止磷酸對金屬制供氣支管的母材的腐蝕。
本發明的向燃料電池的供氣支管安裝的襯墊方法，其特徵在於將構成上述襯墊的耐磷酸性樹脂層的外周邊部，沿供氣支管的周邊部的鍔部彎折，並和上述供氣支管的鍔部一起被夾板夾持固定。
根據具有上述結構的本發明，由於由耐磷酸性樹脂層構成的襯墊完全覆蓋供氣支管的周邊端部，因此可以防止磷酸對金屬制供氣支管母材的腐蝕。
本發明的燃料電池，其特徵在於上述襯墊通過將耐磷酸樹脂層吹塑成形而成形為箱狀。
根據具有上述結構的本發明，通過將裝在供氣支管的襯墊通過吹塑成形而成形為箱狀，可以容易地得到沒有接合部的可靠性高的襯墊。
本發明的燃料電池，其特徵在於將上述襯墊的吹塑成形時的加熱溫度範圍設定為在耐磷酸性樹脂的軟化點以上、在熔點下。
根據具有上述結構的本發明，通過將上述襯墊的吹塑成形時的加熱溫度範圍適當地設定，可以得到均勻的、高精度的襯墊，且成型作業變得容易。
附圖的簡單說明圖1是燃料電池的電池疊加結構的分解斜視圖。
圖2是在電池疊層體安裝供氣支管的狀態的斜視圖。
圖3是本發明的在供氣支管內襯的空氣側襯墊的斜視圖。
圖4是圖3所示空氣側襯墊的X部的放大圖。
圖5是構成圖3所示構成空氣側襯墊的PFA樹脂層的展開圖。
圖6是圖5所示空氣側襯墊用PFA樹脂層的Y部的放大圖。
圖7是圖5所示空氣側襯墊用PFA樹脂層的加熱接合時的彎折狀態的斜視圖。
圖8是圖7所示空氣側襯墊用PFA樹脂層的加熱接合時的彎折狀態的主要部分的放大圖。
圖9是將襯墊安裝在供氣支管上的擴大狀態的剖面圖。
圖10是表示樹脂層的磷酸透過量的圖。
圖11是表示空氣側襯墊的結構的平面圖。
圖12是圖11的B-B剖面圖。
圖13是圖12的C部的放大圖。
圖14A是燃料出口側襯墊的結構的平面圖，圖14B是燃料出口側襯墊的斜視圖。
圖15A是燃料出口側供氣支管的法蘭部結構的剖面圖。圖15B是燃料出口側供氣支管的法蘭部結構的斜視圖。
圖16是在燃料側供氣支管的分隔部將襯墊內襯的狀態的斜視圖。
圖17A、圖17B是供氣支管的周邊部，是表示圖11及圖14的E-E剖面的剖面斜視圖。
圖18表示襯墊固定用鉤部的結構，是表示圖11和圖14的D-D剖面的剖面圖。
圖19是表示圖18的平面圖。
圖20是安裝在襯墊的補片的平面圖。
圖21是將補片在樹脂層加熱壓合狀態的斜視面。
圖22A、22B是將法蘭蓋加熱壓合在樹脂層的狀態的斜視圖。
圖23是表示襯墊用PFA樹脂層的磷酸透過試驗裝置的結構的概略圖。
圖24是襯墊用PFA樹脂層的磷酸透過試驗的結果的圖。
圖25是供氣支管的氣體配流的示意圖。
圖26是表示襯墊用PFA樹脂層的壓縮面壓力和接合強度的關係的圖。
圖27是表示襯墊用PFA樹脂層的冷卻到達溫度和接合強度的關係的圖。
圖28是監視襯墊和供氣支管間的壓力的壓力監視裝置的概念圖。
圖29是表示襯墊和供氣支管問的壓力的壓力檢測用插塞結構的剖面圖。
圖30是表示安裝在相鄰的供氣支管的襯墊接合狀態的剖面圖。
圖31是將襯墊通過吹塑成形而成形的例子的剖面圖。
實施本發明的最佳實施例以下參照附圖對本發明的實施例進行說明。
(1.第1實施例)本實施例是將耐磷酸性樹脂層構成的襯墊覆蓋在燃料電池的供氣支管的全部內面。
(1-1.第1實施例的結構)即，在本實施例中，如圖3所示，將耐磷酸性樹脂層與供氣支管的內面的形狀對應而成型，通過在預定的位置(4個角、法蘭部等)接合，形成箱的形狀的襯墊20。並通過將該襯墊20安裝在供氣支管的內面，對供氣支管的內面加襯。其中，該供氣支管是裝在如圖4所示的電池疊層體13的4個側面。在將上述耐磷酸性樹脂層對應於供氣支管的內面形狀而成型時，其成形的形狀小於供氣支管的內面形狀，且比供氣支管的內面形狀小的部分，與燃料電池工作時的熱膨脹的部分相當。
圖3表示裝在空氣側供氣支管的內面的襯墊，在預定的位置裝有後述的法蘭蓋23和補片45。上述襯墊20如圖4所示，通過接合設在與供氣支管的4個角部及鍔部對應的彎折部分的接合部25，成型為箱的形狀。
圖5表示構成空氣側襯墊的PFA樹脂層22的展開圖，圖6表示圖5的Y部的放大圖。即上述接合部25與供氣支管的4個角部和鍔部的形狀相對應，被切開成138±3度的角度。而如圖7和圖8所示，構成襯墊的PFA樹脂層22與接合部25相互鑲合而壓接。圖中『m』表示接合區間。
即對於由耐磷酸性樹脂層構成的襯墊20，考慮到供氣支管內面的熱膨脹差，如圖9所示，按照比供氣支管30大致小了其差脹部分L/2，，在4個角部接合成形為箱狀。
(1-1-1.耐磷酸性樹脂層的材料)作為構成本發明的襯墊的耐磷酸性樹脂層，採用磷酸的透過性少的作為襯墊能使厚度變薄，並且很經濟。因而本發明選定適用於構成襯墊的耐磷酸性樹脂層，並對PFA(四氟乙烯與全氟烴基共聚物)樹脂層、PTFE(聚四氟乙烯)樹脂層及FEP(四氟乙烯與六氟丙烯共聚物)樹脂層，研究磷酸的透過性。
其結果如圖10所示，較好是使用磷酸的透過性低的PFA樹脂層、或FEP樹脂層作為襯墊層材料。如圖10所示，PFA樹脂層和FEP樹脂層在透過性上相同，但在耐熱溫度和機械的強度方面，PFA樹脂層較好，因此使用PFA樹脂層為更好。另外，PTFE樹脂層比PFA樹脂層透過性差，但機械強度高，在起動停止頻繁的情況下使用有效，也可以將其作為襯墊層材料。
(1-1-2.法蘭部的結構)圖11是空氣側供氣支管用襯墊(以下稱為空氣側襯墊)20的平面圖，圖12是圖11所示的法蘭部的B-B剖面圖，圖13是圖12的C部的放大圖。
即如圖11～圖13所示，供氣支管30的法蘭部31通過焊接(weld)與供氣支管30一體化而形成，襯墊20對應於供氣支管的法蘭部31的位置、形狀被切割成圓形。另一方面，在供氣支管的法蘭部31的內面，加襯有法蘭蓋23，該法蘭蓋23和襯墊20如圖13所示，在Y部接合。
圖14A是燃料出口側供氣支管用襯墊(以下稱為燃料側襯墊)21的平面圖，圖14B表示斜視圖。圖15A是圖14A、圖14B所示燃料出口法蘭部的G-G剖面圖，圖15B是燃料出口法蘭部的斜視圖。
即如圖14A、圖14B及圖15A、15B所示，燃料出口側供氣支管32的法蘭部33通過焊接與供氣支管32一體化，襯墊21對應於供氣支管32的法蘭部33的位置、形狀被切割成圓形。另一方面，在供氣支管的法蘭部33的內面，加襯有法蘭蓋24，該法蘭蓋24和襯墊21如圖15A所示，在Z部接合。在圖15A、圖15B中，34是為了使氣體燃料換向而設置的分隔器，其內面也被襯墊21覆蓋。(參照下面)作為上述法蘭蓋23、24，採用PTFE的機械加工品，如上述那樣通過加熱熔敷分別與襯墊用耐磷酸樹脂層20、21接合，構成襯墊的法蘭部。
上述法蘭蓋23、24在襯墊用耐磷酸樹脂層形成環狀後，可以將鍔在上述環的開口側端部按壓成形來製作，這個方法可以大幅提高經濟性。法蘭蓋23、24的材料通過採用PFA樹脂層，磷酸的耐透過性被改善，而且由於可使厚度變薄，接合性也得到了改善。
(1-1-3.分隔部局部的結構)如圖15A、15B所示，在燃料出口側供氣支管32，為了使燃料氣體換向而設置有沿縱軸方向分割供氣支管的內部空間的分隔器34。燃料側襯墊21也覆蓋這個分隔部。
圖16是表示燃料出口側供氣支管32被燃料側襯墊21覆蓋的狀態的斜視圖。即燃料側襯墊21按照也覆蓋分隔部34的方式而成形和被接合，其中，該分割部34將燃料供氣支管32的內部分隔為2個室。圖中的a~e表示燃料側襯墊21的接合順序。
(1-1-4.供氣支管周邊端部的結構)圖17A、圖17B是表示供氣支管的周邊部的剖面斜視圖，它表示上述圖11和圖14A的E-E的剖面。
即如圖17A所示，在供氣支管30、32的周邊端部，分別將襯墊20、21彎折並覆蓋供氣支管的周邊端部，並從上面用剖面形狀為U形的塑料夾板36以適當的間隔將其夾持，將襯墊20、21固定在供氣支管30、32。
如圖17B所示，同樣地也可以將襯墊20、21彎折並覆蓋供氣支管的周邊端部，從其上面介著PFA長方形層38、用金屬夾板39以適當的間隔將其夾持，將襯墊20、21固定在供氣支管30、32。
在襯墊20、21的周邊端部，經過金屬夾板裝有耐熱膠帶37，且與襯墊20、21一起被卷繞在供氣支管30、32的緣(リツブ)部35上，並被固定為一體。
(1-1-5.供氣支管和襯墊的固定裝置〕圖18是表示將襯墊20、21的底部分別支撐在供氣支管30、32上的鉤部40的結構的剖面圖，它表示圖11和圖14A的D-D的剖面。圖19是圖18的平面圖。
即如圖18所示，鉤部40由相互卡合的凸鉤41和凹鉤43構成。環狀的薄不鏽鋼板42通過鉚接在上述凸鉤41上而與其一體化，該不鏽鋼板42通過點焊固定在供氣支管30、32。
另一方面，具有一定剛性的環狀的板44通過鉚接在凹鉤43上而與其一體化，在襯墊20、21的背面，由與襯墊相同的材料構成的補片45被加熱壓合。在該補片45上，如圖18和圖20所示，開有僅比凹鉤43的半徑大『G』的孔45a。
通過在該補片45和襯墊20、21間插入與上述凹鉤43一體化了的板44，可以支撐凹鉤43使其相對於襯墊20、21隻能移動『G』的範圍。
通過使用這樣的固定裝置，可以將襯墊鬆弛地裝在供氣支管上，因而可以吸收襯墊和供氣支管的熱膨脹差。
在圖18所示的例中，在供氣支管側裝有凸鉤，在襯墊側裝有凹鉤，但也可以在襯墊側裝上凸鉤。
圖21是表示將上述補片45加熱壓合在PFA樹脂層22上的狀態的斜視圖。圖22A、22B是表示將上述法蘭蓋23、24分別加熱壓合在PFA樹脂層22上的狀態的斜視圖。而將該PFA樹脂層22裝在供氣支管30、32上的狀態的平面圖已在圖12、11、13中表示。
(1-1-6.耐磷酸性樹脂層的厚度…其1)供氣支管的襯墊所使用的耐磷酸性樹脂層的厚度，是保護金屬制供氣支管不受磷酸腐蝕的最重要的因素。本發明研究了200℃時耐磷酸性樹脂層的厚度和磷酸的透過量的關係。
本實驗使用了圖23所示的裝置。即將耐磷酸性樹脂層51和磷酸吸收材料52重疊，並用測定槽53將其夾持，將磷酸注入該測定槽53的耐磷酸性樹脂層51側，並將整體放入密閉容器54內密閉後，在乾燥器中加熱到200℃。經過15000小時加熱後，取出磷酸吸收材料52，分析在吸收材料表面發生反應的磷酸量，計算出透過的磷酸量。
在本實驗中，作為耐磷酸性樹脂層51，使用PFA樹脂層，並使其厚度在0.025～1.5mm變化。所用的磷酸的濃度為95％，作為磷酸吸收材料使用厚度為1mm的軟鋼。但是，要預先確認該磷酸吸收材料能捕獲近100％的透過的磷酸。
圖24表示本實驗的結果。即可以判明磷酸透過量與耐磷酸性樹脂層的厚度成反比，隨著厚度的增加而減少。特別是當耐磷酸性樹脂層的厚度在0.10mm以下時，磷酸透過量急劇增加，另一方面，當耐磷酸性樹脂層的厚度在0.10mm以上時，磷酸透過量沒有顯著的差異。
但是，當耐磷酸性樹脂層的厚度在1mm以上時，襯墊整體的重量增加，使得固定在金屬制供氣支管上變得困難，且材料費用幾乎與重量成比例地增大，從而成本變高。而且在對樹脂層加熱、熔敷的情況下，厚度在1mm以上時，熱傳導很差，沿層的厚度方向產生溫度分布，使得將整體均勻地熔融變得困難。即距離熱源近的部分的樹脂層開始分解，而距離熱源遠的部分還未熔融，樹脂層的熔敷變得不完全，產生接合部分的機械強度變弱、出現破損、氣體從該部分洩漏的問題。
而且，對於樹脂層的燃料電池來說，其另一個重要的性能，即電池本體和金屬供氣支管間的電絕緣性與薄膜的厚度成比例而變大。例如，在燃料電池的情況下，當絕緣破壞電壓至少需要是定額電壓的10倍時，為2千伏。作為耐磷酸性樹脂層使用PFA樹脂層的情況下，因為厚度為1mm時絕緣破壞電壓為2萬伏，因此薄膜的厚度至少要在0.1mm以上。
因此，通過使供氣支管的襯墊所使用的樹脂層的厚度為0.1~1mm，可以提供耐磷酸浸透性優良、電絕緣性確實、可靠性高的供氣支管。
〔1-1-7.耐磷酸性樹脂層的厚度…其2〕對從實際的電池向供氣支管排出的磷酸量進行調查，可知在燃料入口、出口、空氣入口、出口的排出量大不相同。即，從空氣側排出的磷酸比從燃料側供氣支管排出的相對要多，而且，若將入口與出口比較，可知對於燃料側供氣支管和空氣側供氣支管，都有出口側比入口側多的趨勢。
還要考慮氣體的排流方式來使樹脂層的厚度變化。例如，在圖25所示的排流的情況下，空氣出口側的供氣支管30b的磷酸的排出量最多，接著磷酸的排出量以燃料換向側的供氣支管32c、燃料出入口側的供氣支管32b、32a的順序減少。空氣入口側的供氣支管30a的磷酸排出量最少。因此，使樹脂層的厚度與該磷酸排出量成比例變化是合理的。
例如，可以按照磷酸排出量多的空氣出口側＞燃料換向側＞燃料出入口側＞空氣入口側的順序，使構成襯墊的樹脂層的厚度從0.5mm到0.1mm變化。
這樣，通過使樹脂層的厚度與磷酸排出量成比例而變化，可以合理且確實地防止磷酸的透過。
〔1-1-8.耐磷酸性樹脂層的接合區間〕接著研究襯墊用耐磷酸性樹脂層的4個角部的接合部。其結果可知當接合區間在1mm以下時，不能得到充分的接合強度，會產生由於接合的不均勻導致的可靠性差的部分。
另一方面，當接合區間在10mm以上時，接合部的前端與金屬制供氣支管的4個角部接觸，當氣體在供氣支管內流動時，其壓力使接合部前端彎折，接合部集中有多餘的應力。例如，當剪斷應力集中時，有損傷接合部分的層的危險。
將2枚樹脂層剝離來試驗接合強度，大部分是接合距離在10mm以內的部分被剝離，由此可知，為了得到充分的接合強度，接合距離為10mm已足夠。
由以上可知，通過使襯墊用耐磷酸性樹脂層的4個角部的接合區間為1～10mm，可以提高襯墊的強度，提供可靠性高的供氣支管。
1-1-9.(耐磷酸性樹脂層的接合方法…加熱溫度〕接著研究襯墊用耐磷酸性樹脂層的4個角部的接合方法，可知將樹脂層加熱至熔點以上，並進行壓合的方法較合適。
即，在接合部分，將2枚樹脂層鑲合而重合，將重合的前端壓合的同時用板狀的加熱器加熱至熔點以上，將2枚的樹脂層接合。例如，在PFA樹脂層的情況下，熔點約為310℃，在低於該熔點時，2枚的樹脂層間的分子間的結合不充分，因而使接合不完全。另一方面，通過加熱至熔點以上並進行壓合，使得2枚的層間的分子間的結合充分，從而使接合完全。
這樣，在將襯墊用耐磷酸性樹脂層的4個角部接合的情況下，通過將樹脂層加熱到熔點以上並進行壓合，可以使接合變得確實，因此可以提高襯墊的強度，並提供可靠性高的供氣支管。
接合時的加熱溫度最好在PFA樹脂層的熔點～400℃範圍內，為了完全地接合，最好為315～340℃。其理由為，當接合時的加熱溫度在315℃以下時，由於溫度分布而可能使局部的溫度在310℃以下，該部分的接合變得不充分。而且加熱時間要變長，顯得不經濟。
另一方面，當接合溫度在340℃以上時，因為PFA樹脂層的熔融粘度下降，樹脂層變得易流動，使接合部的厚度變薄，接合部的強度下降。進而，當接合時的加熱溫度上升為400℃以上時，樹脂層表面開始分解，產生有害的氣體、發泡、並且接合強度極度下降。
這樣，接合PFA樹脂層時的加熱溫度至少在熔點～400℃的範圍內，最好在熔點+5～30℃進行壓合。其結果，可以在短時間確實地接合，因而可以提高襯墊的強度，並能提供可靠性高的供氣支管。
(1-1-10.耐磷酸性樹脂層的接合方法…加熱時間)對接合襯墊用耐磷酸性樹脂層的加熱時間的研究的結果可知，加熱時間最好為5秒～300秒之間。其理由是，當加熱時間少於5秒時，加熱器等其它的部件吸收的熱量的比例多，因而接合不完全。加熱時間少於5秒時，不合格率在50％以上。
另一方面，加熱時間在300秒以上時，因加熱時間過長，接合部分徐變變薄，強度下降。而且，接合時間長也不經濟。
根據上述結果，最好使接合的加熱時間為5秒～300秒。其結果，可以提供可靠性高的供氣支管。
〔1-1-11.耐磷酸性樹脂層的接合方法…之1〕本發明對襯墊用耐磷酸性樹脂層的角部的接合方法進行了研究，為了找出最佳方法，探討了各種方法。
即作為加熱接合的方法，有從外部加熱的外部加熱法、和從內部加熱的內部加熱法，作為從外部加熱的方法，研究了加熱焊接和脈衝焊接。而作為從內部加熱的方法，研究了超聲波焊接、高頻率焊接。
其結果，從內部加熱的方法不管是對超聲波焊接還是對高頻率焊接，都不能接合襯墊用耐磷酸性樹脂層的角部。這是因為耐磷酸性樹脂層是由剛性分子構成，樹脂層自身的發熱不充分。
與此相對，從外部加熱的方法中，加熱焊接的接合方法其裝置簡單，費用少，但由於加熱接合後，將熱板在熱的狀態下分開，接合部的強度有減小的趨勢。而且可知存在著接合強度的均勻性很差的缺點。
另一方面，脈衝焊接的方法是減少加熱器的容量，在短時間通以大容量的電流加熱、接合，即使電流斷開後，一直到接合部的溫度冷卻下來為止保持壓縮狀態，冷卻後取出接合部的方法。
該脈衝焊接可以在短時間接合，成型狀態也很美，接合強度也比加熱焊接高。而且，接合強度的不均勻性也很少，可以實現穩定的接合。另外，即使多少有一些溫度差異，也可以在短時間接合，可以在相對幅度較寬的加熱溫度、加熱時間、加熱時的壓縮面壓力等的條件下接合。這可以考慮是由於在上述PFA氟樹脂層的情況下，溶融粘度高、分子量分布的幅度相對較小的緣故。
根據上述，通過將襯墊用耐磷酸性樹脂層的角部用脈衝焊接接合，可以提供接合強度和可靠性俱佳的供氣支管。
(1-1-12.耐磷酸性樹脂層的接合方法…之2)對於襯墊用耐磷酸性樹脂層的角部的接合所使用的脈衝焊接，通過在接合的2枚的樹脂層之間，夾持比該樹脂層薄的PFA薄膜，來進行脈衝焊接接合，可以使接合時間縮短，並增加接合強度。
其準確的原因還不明白，但可以考慮是由於夾持在2枚的樹脂層間的PFA薄膜很薄，熱容量小，當加熱時完全溶化，發揮粘合劑的作用，使2枚的樹脂層間完全接合。
對夾在2枚樹脂層間的薄的PFA薄膜的厚度進行研究的結果，可知0.01～0.04mm的PFA薄膜能增加強度。其中，0.025mm厚的薄膜的接合強度增加最大。
這樣，通過在2枚的樹脂層間夾持0.01～0.04mm的PFA薄膜，可以增加脈衝焊接的接合強度，提供可靠性高的耐磷酸性樹脂層。
(1-1-13耐磷酸性樹脂層的接合方法…之3)下面對襯墊用耐磷酸性樹脂層的角部的接合所使用的脈衝焊接，研究接合時的脈衝焊接的壓縮面壓力。
即作為樹脂層使用0.5mm厚的PFA層，使流過脈衝加熱器的電流密度和加壓時間一定，使脈衝加熱器的壓縮面壓力在0.025～0.6MPa變化，來研究接合強度。
圖26表示該結果，從圖中可明確看出，脈衝加熱器的壓縮面壓力在0.05～0.2MPa的範圍內是接合強度的峰值，而在此之外接合強度有下降的趨勢。
這可以推測為，為了接合加熱熔融的樹脂層，2枚的樹脂層間的分子需要相互結合，因此需要0.05～0.2MPa左右的壓縮面壓力。當壓縮面壓力在0.05MPa以下時，分子間的相互結合不充分，而當壓縮面壓力在0.2MPa以上時，雖然分子的相互結合充分，但壓縮面壓力過多，接合部的厚度變薄，接合強度下降。
這樣，對於脈衝加熱器的接合，最好使接合時的脈衝加熱器的壓縮面壓力為0.05～0.2MPa，由此可以確實地接合，提供接合強度高、可靠性高的耐磷酸性的供氣支管。
(1-1-14.耐磷酸性樹脂層的接合方法…之4)下面對於襯墊用耐磷酸性樹脂層的角部的接合所使用的脈衝焊接，討論冷卻溫度的影響。具體來說，研究將接合部冷卻多少次後，取出時接合強度最高。
即，樹脂層使用0.5mm的PFA層，使流過脈衝加熱器的電流密度、加熱時間、壓縮面壓力一定，並使冷卻溫度變化，來研究接合強度。
圖27表示其結果，從圖中可明確看出，冷卻溫度在70～100℃範圍內接合強度為峰值，在此之外，接合強度有下降的趨勢。
這可以考慮是冷卻溫度在100℃以上時，冷卻不完全，處於熔融到固化的過程中，因而接合強度低。反之冷卻溫度在70℃以下時，在這期間受到壓縮面壓力，接合部多少產生蠕變，厚度變薄，使強度下降。
在熔融到固化的過程中，固化的狀態被確立的玻璃化溫度可考慮是在70～100℃的範圍，，最好冷卻到玻璃化溫度以下。由此可以提供接合強度強、可靠性高的耐磷酸性的供氣支管。
(1-2.向供氣支管安裝襯墊的方法的具體例子)以下說明向供氣支管安裝襯墊的方法的一個實施例。
首先，在耐磷酸性樹脂層上，考慮到對應於供氣支管的形狀的預定的熱膨脹，用油性筆畫上切割線。此時切割4個角部，使得彎折時樹脂層成為箱狀(前端角度138℃)。另外，也可以在樹脂層彎折成箱狀而成形後再切掉4個角部。
接著，將開有孔的小片補片壓接在耐磷酸性樹脂層的數個位置上，用作將耐磷酸性樹脂層安裝在供氣支管上時固定之用。
預先將耐磷酸性樹脂層變圓，壓接成套筒形狀，將法蘭蓋通過壓接安裝在與供氣支管的給排氣用法蘭部對應的位置，其中，該法蘭蓋的兩端被加熱成形為法蘭形狀。
接著，將耐磷酸性樹脂層的4個角部的接合部相互鑲合地壓接。與4個角部相對應彎折4邊，成形為箱狀，從而形成襯墊。
進而，將預先將薄不鏽鋼板鉚接而一體化了的凸鉤，與壓接在耐磷酸性樹脂層上的上述小片補片組合。另一方面，將環狀層鉚接而一體化了的凹鉤，通過點焊接安裝在供氣支管上與上述凸鉤對應的位置。
將安裝有凹鉤的供氣支管與安裝有凸鉤的箱狀的襯墊組合，並將法蘭蓋鑲合在供氣支管的法蘭部，使襯墊的凸鉤和供氣支管的凹鉤相互卡合而固定。
最後，將襯墊的周邊與供氣支管的周邊部的鍔部對應而彎折，將彎折的襯墊的端部和供氣支管的鍔部同時用夾板夾持，固定在各邊的2處位置以上。
(1-3.第一實施例的作用、效果)如上所述，根據本實施例，通過用耐磷酸樹脂層構成的襯墊覆蓋供氣支管的整體內面，可以防止磷酸對金屬制供氣支管母材的腐蝕。另外通過取得充分的供氣支管彎折端部的尺寸，可以確保電氣絕緣沿面距離，並可以得到高的耐磷酸性和電氣絕緣性的供氣支管。
而且通過將襯墊不直接固定在供氣支管上，而是松馳的安裝以便充分吸收熱膨脹差，從而可以適應於啟動停止時和負荷變動時溫度變化導致的樹脂層的熱膨脹。
另外，由於可以分別製作襯墊和供氣支管，因而可以縮短製造的時間.
(2.第二實施例)本實施例是為了防止內襯在金屬制供氣支管的襯墊的破損，而對供氣支管的進行了改良。
如實施例1所示的襯墊，在彎折部將彎折半徑加工的很小是很難的，因此需要在襯墊的彎折部和金屬制供氣支管的彎折部的接合部，使金屬制供氣支管側的彎折半徑儘可能小，因此本發明對金屬制供氣支管側的彎折半徑研究的結果，如果使該彎折半徑在2mm以下，可以使襯墊的彎折部和金屬制供氣支管的彎折部的接合變得光滑，可以防止襯墊的破損。
金屬制供氣支管不但通過彎折加工，而且其一部分通過焊接而形成。特別是四個角部和與之相連的切口部通過焊接而形成，因此需要焊接焊道的凸部不損壞襯墊來順利地的加工。因此如果用砂輪機僅對該凸部進行加工，與襯墊的接觸變得光滑，不會產生損壞襯墊的危險。作為襯使與墊的接觸光滑的方法，在金屬制供氣支管的至少內面上用耐熱塗料塗敷，可以取得很好的效果。
這樣，根據本實施例，可以使金屬制供氣支管和襯墊間的接觸光滑，因而可以防止金屬制供氣支管造成的襯墊的破損。
(3.第三實施例)本實施例的目的是通過監視襯墊和供氣支管間的壓力，確認襯墊的完整性。
在本實施例中，如圖28和29所示，在各供氣支管上設有監視襯墊和供氣支管間的壓力的裝置。即，密封地裝在供氣支管上的壓力測定插塞62，在襯墊和氣體管供氣支管間的空間具有一端開口，而壓力測定插塞62的另一端與壓力引出管61的一側開口連接，該壓力引出管61的另一側的開口插入水腔63的水中，使得可容易地檢測出氣泡。
壓力引出管道61由眼睛能夠看見內部的管構成，並在其上設有U字形狀配置部，該U字形狀配置部內充填有水，如果一側的開口向大氣開放，可以保持封閉性，並能作為U字壓力計64使用，因而能夠監視供氣支管和襯墊間的壓力。
作為自動監視襯墊和供氣支管間的壓力的方法，將發送壓力信號的壓力計65或發送流量信號的流量計66與上述壓力引出管61連接，如果能夠測定襯墊和供氣支管間的壓力和洩漏流量，則能經常確認襯墊的完整性。
如上所述，通過監視襯墊和供氣支管間的壓力，可以確認襯墊的完整性，其理由如下。既在萬一襯墊的接合部和PFA樹脂層自身發生洩漏的情況下，由於空氣側供氣支管和燃料側供氣支管的內壓都有反壓力因而比大氣壓力高。
(4.第四實施例)本實施例是對空氣側襯墊和燃料襯墊的接合部進行的改進。即如圖30所示，使空氣襯墊20和燃料側襯墊21的兩邊加長，兩個相同的襯墊由端部67接合。
通過這樣的結構，可以用空氣側襯墊20和燃料側襯墊21的端部覆蓋電池疊層體13的露出大氣的角部，因而可以防止從電池疊層體13洩漏可燃氣體，可以得到安全性高的燃料電池發電裝置。
(5.第五實施例)本實施例是關於將襯墊通過吹塑成形而成形。
如圖31所示，在與供氣支管相同形狀的金屬模70的表面上覆蓋耐磷酸性樹脂層71，並在其上放置鐵板72，用夾板73將其周圍固定。在上述金屬模70的底面，設置與設在外部的真空泵74連接的連接部75，並且為了覆蓋底面的全部，配設有壓力均勻板76。該壓力均勻板76由多孔材料構成，使得可將底面均勻地抽為真空。
接著將覆蓋耐磷酸性樹脂層71的金屬模70放入加熱爐，同時用真空泵74抽氣，將耐磷酸樹脂層加熱至耐磷酸性樹脂層的軟化點以上、熔點以下的溫度，直至與金屬70為相同形狀，然後急劇冷卻，得到成形為箱狀的襯墊。
在這裡說明將襯墊成形時的加熱溫度範圍，設定為在構成襯墊的耐磷酸性樹脂層的軟化點以上，熔點以下的理由。
在熔點以下時，樹脂層的伸展少，成形困難。另一方面當在熔點以上時，容易受到溫度分布的影響，當只要有溫度高的部分存在時，該部分的層極端的伸展，因而層的厚度變薄，在明顯的情況下，會使得樹脂層被切斷從而不能夠成形。
這樣，通過吹塑成形將襯墊成形可以容易的得到沒有接合部、可靠性高的襯墊。
產業上的可利用性根據以上所述，本發明能夠提供耐磷酸性和電絕緣性優良、具有長期耐腐蝕性的燃料電池。而且可以提供防止內襯的襯墊破損的燃料電池。還可以提供具有確認襯墊的完整性的裝置的燃料電池。另外還可以提供可靠性高的向燃料電池的供氣支管安裝襯墊的方法。
權利要求
1.一種燃料電池，其特徵在於將耐磷酸性樹脂層與供氣支管的內面形狀相對應而加工成形為襯墊，將該襯墊鬆弛地安裝在設置在構成燃料電池的電池疊層體的側面的上述供氣支管的內面，該襯墊被預先成形為小於上述供氣支管的內面形狀，其小於內面形狀的部分，與上述燃料電池運轉時的熱膨脹部分相當。
2.根據權利要求1記載的燃料電池，其特徵在於構成上述襯墊的耐磷酸性樹脂層是四氟乙烯·全氟烴基共聚物PFA樹脂層，或者是四氟乙烯·六氟丙烯共聚物FEP樹脂層。
3.根據權利要求1記載的燃料電池，其特徵在於構成上述襯墊的耐磷酸性樹脂層是聚四氟乙烯PTFE樹脂層。
4.根據權利要求1記載的燃料電池，其特徵在於在構成上述襯墊的耐磷酸性樹脂層上，安裝有凹鉤或凸鉤中的任一個，並且在供氣支管內面的預定位置，安裝凸鉤或凹鉤，該凸鉤或凹鉤與安裝在上述襯墊上的鉤部相互卡合。
5.根據權利要求4記載的燃料電池，其特徵在於在構成上述襯墊的耐磷酸性樹脂層上，安裝帶有孔的補片，在上述層和補片之間安裝能夠移動的凹鉤或者凸鉤。
6.根據權利要求1記載的燃料電池，其特徵在於將構成上述襯墊的耐磷酸性樹脂層的厚度設定為0.1mm~1mm。
7.根據權利要求1記載的燃料電池，其特徵在於將構成上述襯墊的耐磷酸性樹脂層的角部的接合區間設定為1mm-10mm。
8.根據權利要求1記載的燃料電池，其特徵在於將構成上述襯墊的耐磷酸性樹脂層的角部，通過加熱至該樹脂層的熔點溫度以上壓合，使其接合。
9.根據權利要求1記載的燃料電池，其特徵在於將構成上述襯墊的耐磷酸性樹脂層的接合部通過脈衝焊接而接合。
10.根據權利要求9記載的燃料電池，其特徵在於將上述脈衝焊接的接合時的加熱溫度範圍，設定為從構成襯墊的耐磷酸性樹脂層的熔點溫度至400℃。
11.根據權利要求9記載的燃料電池，其特徵在於將上述脈衝焊接的接合時的加熱時間設定為50秒~300秒。
12.根據權利要求9記載的燃料電池，其特徵在於在上述脈衝焊接的接合時，將0.01-0.04mm厚的四氟乙烯·六氟丙烯的共聚物PFA薄膜，夾在構成襯墊的耐磷酸性樹脂層的接合面間進行接合。
13.根據權利要求9記載的燃料電池，其特徵在於將上述脈衝焊接的接合時的壓縮面壓力設定為0.05-0.2MPa。
14.根據權利要求9記載的燃料電池，其特徵在於將上述脈衝焊接的接合時的冷卻溫度，設定為在構成襯墊的耐磷酸性樹脂層的玻璃態化溫度以下。
15.根據權利要求1記載的燃料電池，其特徵在於它設有能夠監視上述襯墊和上述供氣支管間的壓力的壓力監視裝置。
16.根據權利要求1記載的燃料電池，其特徵在於上述襯墊是將耐磷酸性樹脂層的四個角的角接合部的缺口部切斷成138±3度的角度，將上述缺口部相向壓著接合，形成帶鍔部的箱形狀。
17.根據權利要求1記載的燃料電池，其特徵在於在上述供氣支管的供給排出氣體用法蘭部上安裝有法蘭蓋。
18.根據權利要求17記載的燃料電池，其特徵在於上述法蘭蓋與上述襯墊用耐磷酸性樹脂層的底面，通過加熱壓合而被接合。
19.根據權利要求17記載的燃料電池，其特徵在於上述法蘭蓋是將形成環狀的上述襯墊用耐磷酸性樹脂的開口側端部按壓而成形的。
20.根據權利要求17記載的燃料電池，其特徵在於上述法蘭蓋由四氟乙烯·六氟丙烯共聚物PFA樹脂層構成。
21.根據權利要求1記載的燃料電池，其特徵在於上述襯墊也安裝在分隔器的一部分上，所述分隔器是分隔由燃料側供氣支管形成的內部空間的。
22.根據權利要求1記載的燃料電池，其特徵在於上述耐磷酸性樹脂層的外周邊部沿著供氣支管的周邊部的鍔部被彎折，並和供氣支管的鍔部一起被夾板夾持固定。
23.根據權利要求1記載的燃料電池，其特徵在於使構成上述耐磷酸性樹脂層的厚度，根據設置在電池疊層體的側面的各供氣支管的磷酸排出量而變化。
24.根據權利要求1記載的燃料電池，其特徵在於使內襯在空氣供給側供氣支管的襯墊的厚度比內襯其它部分的襯墊的厚度薄。
25.根據權利要求1記載的燃料電池，其特徵在於在上述供氣支管的至少內面上塗敷耐熱塗料。
26.根據權利要求15記載的燃料電池，其特徵在於上述壓力監視裝置是通過將設置在供氣支管的壓力測定用插塞，連接在壓力引出管的一端開口，而將該壓力引出管的另一端開口插入水中而構成的。
27.根據權利要求26記載的燃料電池，其特徵在於上述壓力引出管的上述另一端開口，以向大氣開放的狀態形成U字形狀的配置部，至少在該U字形狀配置部內充填水。
28.根據權利要求15記載的燃料電池，其特徵在於上述壓力監視裝置是通過將設置在供氣支管的壓力測定用插塞連接在壓力引出管的一端開口，而將該壓力引出管的另一側開口與壓力計連接而構成的。
29.根據權利要求15記載的燃料電池，其特徵在於上述壓力監視裝置是通過將設置在供氣支管的壓力測定用插塞連接在壓力引出管的一端開口，而將該壓力引出管的另一端開口與流量計連接而構成。
30.根據權利要求1記載的燃料電池，其特徵在於將構成上述襯墊的耐磷酸性樹脂層的供氣支管的側面的覆蓋部延長，與相鄰的供氣支管的襯墊端部接合，並覆蓋電池疊層體的角部。
31.一種對燃料電池的供氣支管的襯墊的安裝方法，其特徵在於在構成燃料電池的電池疊層體的側面設置的供氣支管的內面安裝襯墊，其是將耐磷酸性樹脂層與該供氣支管的形狀對應而加工成形為箱狀，並使襯墊小於所述供氣支管的內面形狀，該小於供氣支管的內面形狀的部分與上述燃料電池運轉時的熱膨脹部分相當。
32.根據權利要求31記載的對燃料電池的的供氣支管的襯墊的安裝方法，其特徵在於將上述耐磷酸性樹脂層的外周邊部，沿供氣支管的周邊部的鍔部彎折，並與供氣支管的鍔部一起被夾板夾持而固定。
33.一種對燃料電池的供氣支管的襯墊的安裝方法，其特徵在於將耐磷酸性樹脂層與供氣支管的形狀對應而加工成形為箱狀，從而形成襯墊，在構成該襯墊的耐磷酸性樹脂層上安裝凹鉤或凸鉤中的任一個，並在供氣支管內面的預定位置上安裝與設置在上述襯墊上的鉤部卡合的凹鉤或凸鉤，通過使兩個鉤卡合，將襯墊安裝在供氣支管上。
34.根據權利要求33記載的對燃料電池的供氣支管的襯墊的安裝方法，其特徵在於將構成上述襯墊的耐磷酸性樹脂層的外周邊部，沿供氣支管的周邊部的鍔部彎折，並和上述供氣支管的鍔部一起被夾板夾持固定。
35.根據權利要求1記載的燃料電池，其特徵在於上述襯墊通過將耐磷酸樹脂層吹塑成形而形成為箱狀。
36.根據權利要求35記載的燃料電池，其特徵在於將上述襯墊的吹塑成形時的加熱溫度範圍，設定為在耐磷酸性樹脂的軟化點以上、在其熔點下。
全文摘要
本發明提供一種耐磷酸性和電絕緣性優良、具有長期充分耐腐蝕性的供氣支管。將耐磷酸性高的樹脂層,以比供氣支管15、16的內面角部僅小約熱膨脹部分的尺寸而彎折,將該彎折面密封地加熱壓合形成箱狀的襯墊20、21,將該襯墊20、21內襯到供氣支管的內面。並將補片加熱壓合在襯墊20、21的底部外面,將凸鉤41或凹鉤43鬆弛地裝在補片上,將與之卡合的凹鉤43或凸鉤41裝在供氣支管15、16內面的相對置的位置,通過該鉤部41、43,可使襯墊15、16能裝卸地固定在供氣支管15、16上。
文檔編號B29C65/38GK1252172SQ98803900
公開日2000年5月3日 申請日期1998年2月9日 優先權日1997年2月7日
發明者牛腸義次, 居安巨太郎, 畔蒜義行, 金野敏郎 申請人:東芝株式會社