CN105144447A - 燃料电池堆的电池构造 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种将具有利用一对分隔件(2)夹持着膜电极接合体(1)的构造的单元电池(C)层叠而成的燃料电池堆(FS)的电池构造，膜电极接合体(1)在其周围具有比分隔件(2)的周缘部向外侧延伸的大小的框架(3)，在框架(3)的位于从在电池层叠方向上相邻的框架(3)彼此的密封部(11)到膜电极接合体(1)和分隔件(2)之间的密封部(12)为止的范围内的部分上设置有与框架的表背面连通的连通孔(21、22)，使在内外的密封部(11、12)之间形成的空间(Q)的空气从连通孔(21、22)向外部流出，防止用于形成密封部(11、12)的粘接剂的破损。
Description
技术领域
本发明涉及一种由多个单元电池层叠而成的燃料电池堆的电池构造。
背景技术
以往，作为燃料电池堆的电池构造，以燃料电池堆构造为名称记载于专利文献1。专利文献1所记载的燃料电池堆构造是利用一对分隔件夹住膜电极接合体(MEA)而构成电池(单元电池)。膜电极构造体在其周围具有夹着电解质膜的硬质的树脂框架，并将树脂框架的局部作为非发电区域。而且，燃料电池堆构造以如下方式构成：层叠上述电池而构成多电池模块，将该多电池模块在电池层叠方向上串联地排列多个，再利用缝隙密封垫将多电池模块之间密封。
专利文献1：日本国特开2005-190706号公报
发明内容
发明要解决的问题
在上述那样的燃料电池堆中，为了实现单元电池的薄型化，提出一种利用一对较薄的膜夹住膜电极接合体的周围并将该膜的局部作为框架的燃料电池堆。在使用了这样的框架的单元电池中，为了防止由雨水、结露水等外部的水引起的单元电池间的短路(液结)，将框架形成得比分隔件大一圈，在进行层叠以构成燃料电池堆时，将相邻的框架彼此沿着整周粘接起来，将该粘接部位作为密封部。
但是，在上述燃料电池堆中，理所当然，也在膜电极接合体和分隔件之间沿着整周存在密封部，因此，与上述框架彼此的密封部一起而使外周部成为双重密封构造，并且在内外的密封部之间形成闭合空间。因此，在燃料电池堆中，当在粘接剂固化前施加电池层叠方向的荷重时，存在被封闭在闭合空间的空气局部地割开呈线状涂覆的粘接剂而被放出的风险，而解决这样的问题点成为了课题。
本发明着眼于上述以往的课题而做成，目的在于提供一种于在外周部具有双重密封构造的燃料电池堆中能够防止用于形成密封部的粘接剂的破损的燃料电池堆的电池构造。
用于解决问题的方案
本发明的燃料电池堆的电池构造是一种由具有利用一对分隔件夹持着膜电极接合体的构造的单元电池层叠而成的燃料电池堆的电池构造，膜电极接合体在其周围具有比分隔件的周缘部向外侧延伸的的大小的框架。而且，燃料电池堆的电池构造形成为如下结构：在框架的位于从在电池层叠方向上相邻的框架彼此的密封部(粘接部位)到膜电极接合体和分隔件之间的密封部为止的范围内的部分上设置有与框架的表背面连通的连通孔，并将上述结构作为解决以往的课题的方法。
发明的效果
本发明的燃料电池堆的电池构造例如即使在制造时在电池层叠方向上施加荷重，也能使形成于内外的密封部之间的空间的空气从连通孔向外部流出，因此，在空气压力不会局部升高、且在外周部具有双重密封构造的燃料电池堆中，能够防止用于形成密封部的粘接剂的破损。
附图说明
图1是燃料电池堆的立体图(A)和立体分解图(B)。
图2是说明本发明的第1实施方式的分隔件和膜电极接合体的俯视图(A)、以及基于图A中的A-O-A线的电池模块的剖视图(B)。
图3是用于说明本发明的第2实施方式的分隔件和膜电极接合体的俯视图(A)、端板的俯视图(B)以及端板的剖视图(C)。
图4是说明本发明的第3实施方式的电池模块的剖视图。
图5是说明本发明的第4实施方式的电池模块的剖视图。
图6是说明本发明的第5实施方式的电池模块的剖视图。
图7是说明本发明的第6实施方式的电池模块的剖视图(A)和图A中的圆B部分的放大剖视图(B)。
图8是表示本发明的第7实施方式的电池模块的连通孔部分的截面和平面的说明图(A)以及表示连通孔的其他形状例的俯视图(B)。
图9是说明本发明的第8实施方式的框架的主要部件的剖视图(A)以及表示粘接前的状态的剖视图(B)。
图10是表示所涂覆的粘接剂被空气割开的状态的俯视图(A)以及表示空气使所涂覆的粘接剂变形的状态的俯视图(B)。
具体实施方式
(第1实施方式)
尤其如图1的(B)所示，图1所示的燃料电池堆FS具有：将多个单元电池C彼此层叠而一体化的至少两个以上的电池模块M；夹设在电池模块M彼此之间的密封板P。图示例的单元电池C和密封板P呈具有大致相同的纵横尺寸的长方形形状。另外，在图1的(B)中，虽然示出了两个电池模块M、一个密封板P，但实际上是层叠两个以上的电池模块M和一个以上的密封板P。
另外，燃料电池堆FS在电池模块M的层叠方向上的两端部分别配置有端板56A、56B，并且在成为单元电池C的长边侧的两个面(图1中的上下面)设置有连结板57A、57B，并且在成为短边侧的两个面设置有加强板58A、58B。各连结板57A、57B和加强板58A、58B通过未图示的螺栓连结于两个端板56A、56B。
这样一来，燃料电池堆FS成为如图1的(A)所示那样的壳体一体型构造，通过对各电池模块M和密封板P在层叠方向上进行约束和加压而对各个单元电池C施加规定的接触面压力，从而维持良好的气体密封性、导电性等。
如图2所示，单元电池C具有膜电极接合体1和用于夹持膜电极接合体1的一对分隔件2、2，并且在膜电极接合体1和各分隔件2、2之间形成有阳极气体和阴极气体各自的气体流路GA、GC。
膜电极接合体1通常被称作MEA(MembraneElectrodeAssembly)，虽省略了详细的图示，但其具有利用阳极电极层和阴极电极层夹持着由固体高分子构成的电解质层的构造。另外，膜电极接合体1的外周部分利用一对较薄的树脂膜夹持，并将该树脂膜的局部作为框架3。作为该树脂膜的材料，例如能够举出聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚丙烯(PP)、聚对苯二甲酸乙酯(PET)、聚四氟乙烯(PTFE)以及聚偏二氟乙烯(PVDF)等。
如图2所示，各分隔件2是具有表背翻转形状的金属制的板构件，例如是不锈钢制，能够通过冲压加工而成形为适合的形状。分隔件2将至少与膜电极接合体1对应的部分形成为截面凹凸形状。该分隔件2在长边方向连续地具有截面凹凸形状，在使波形凸部与膜电极接合体1接触的同时，在波形凹部和膜电极接合体1之间形成阳极的气体流路GA和阴极的气体流路GC。
如图1和图2所示，上述单元电池C在短边两侧分别排列有三个歧管孔H1～H3、H4～H6。这些歧管孔H1～H6分别形成在膜电极接合体1的框架3、各分隔件2的相同位置，在构成单元电池C时彼此连通。
图2的(A)的左侧所示的各歧管孔H1～H3从上侧开始依次是阴极气体供给用(H1)、冷却液排出用(H2)以及阳极气体排出用(H3)，以各歧管孔在层叠方向上彼此连通的方式形成各个歧管。另外，图2的(A)的右侧所示的各歧管孔H4～H6从上侧开始依次是阳极气体供给用(H4)、冷却液供给用(H5)以及阴极气体排出用(H6)，以各歧管孔在层叠方向上彼此连通的方式形成各个歧管。各歧管孔H1～H6的供给和排出的位置关系也可以一部分或者全部颠倒过来。
另外，虽然省略图示，在歧管孔H1～H6的周围配置有密封材料。这些密封材料也作为粘接剂发挥作用，将膜电极接合体(包含框架3)1和分隔件2气密地相接合。另外，配置于歧管孔H1～H6的周围的密封材料用于维持各歧管的气密性，而且为了供给与各层间对应的流体而在对应的部位具有开口。
上述单元电池C层叠规定数量而形成电池模块M。此时，在相邻的单元电池C彼此之间形成有冷却液(例如水)的流路F，在相邻的电池模块M彼此之间也形成有冷却液的流路F。因此，上述密封板P配置在电池模块M彼此之间、即配置在冷却液的流路F内。
上述密封板P在基板50的两端部形成有与单元电池C相同的歧管孔H1～H6。基板50是对具有导电性的一张金属板进行成形而成的，形成为俯视观察时具有与上述单元电池C大致相同的形状、相同的尺寸。由于该基板50由导电性金属板形成，能够长时间稳定地进行通电。
密封板P在各歧管孔H1～H6的周围具有未图示的密封构件，并且在基板50的周缘部分的整周设置有外周密封构件52和内周密封构件53。这些密封构件52、53彼此隔开规定间隔地互相平行地配置。该密封板P利用外周密封构件52防止来自外部的雨水等的进入的同时，利用内周密封材料53防止流经电池模块M间的流路F的冷却液的泄露。
在这里，如上所述，本发明的燃料电池堆FS的电池构造是由具有利用一对分隔件2、2夹持着膜电极接合体1的构造的单元电池C层叠而成的燃料电池堆FS的电池构造。而且，膜电极接合体1在其周围具有比分隔件2的周缘部向外侧延伸的大小的框架3。
即、单元电池C为了实现薄型化，利用一对较薄的膜夹住膜电极接合体1的周围，并将该膜的局部作为框架3。在具有这样的框架3的单元电池C中，为了形成为防止由雨水、结露水等外部的水引起的单元电池C间的短路(液结)的结构，如图2的(A)所示，将框架3形成得比分隔件2大一圈。而且，单元电池C在层叠而构成燃料电池堆FS时，如图2的(B)所示，将在电池层叠方向上相邻的框架3彼此沿着整周粘接起来，并将该粘接部位作为密封部11。该密封部11使用在涂覆后发生固化以发挥粘接作用和密封作用的粘接剂。
另外，如上所述，单元电池C将膜电极接合体1和分隔件2气密地相接合，如图2所示，将膜电极接合体1的框架3的周缘部和分隔件2沿整周粘接起来。在该粘接中，与上述的框架3的粘接一样，使用涂覆后发生固化而成为密封部12的粘接剂。另外，在图2的(A)中，各个密封部11、12为了与其他结构构件的轮廓区分开而用虚线来表示，而实际上是整周连续。
由此，单元电池C借助两个密封部11、12在外周部具有双重的密封构造，在内外的密封部之间、即位于从在电池层叠方向上相邻的框架3彼此的密封部11(粘接部位)到膜电极接合体1和分隔件2之间的密封部12(粘接位置)为止的范围内形成有环状的空间Q。
在这样的双重的密封构造中，如以往技术的内容所说明的那样，当在粘接剂固化前施加电池层叠方向的荷重时，存在被封闭在空间Q的空气局部地割开呈线状涂覆的粘接剂而被放出的风险。另外，即使在空气未被放出地粘接剂发生固化的情况下，存在在空间Q中被压缩的空气带来多余的层叠荷重、各单元电池的面压的偏差的风险。
与此相对，在本发明的燃料电池堆FS的电池构造中，在框架3的位于从在电池层叠方向上相邻的框架3彼此的密封部11到膜电极接合体1和分隔件2之间的密封部12为止的范围内的的部分上设置有使框架3的表背面连通的连通孔21、22。
各框架3的连通孔21、22将在电池层叠方向上相邻的连通孔彼此形成于在电池层叠方向上一致的位置。另外，在各框架3的多个部位形成有连通孔21、22。作为该多个部位，希望尽可能是彼此分开的位置。
具体而言，该实施方式的框架3在矩形状的四个角部即四个部位各具有两个连通孔21、22。两个连通孔21、22中的一者是形成于在电池层叠方向上相邻的框架3彼此的相对面3a的外侧连通孔21，另一者是形成于框架3的与分隔件2相对的相对面3b的内侧连通孔22。而且，在各框架3中，在电池层叠方向上相邻的外侧连通孔21彼此位于在电池层叠方向上一致的位置，并且，内侧连通孔22彼此位于在电池层叠方向上一致的位置。
而且，在该实施方式中，在分隔件2的位于从在电池层叠方向上相邻的框架3彼此的密封构件11到膜电极接合体1和分隔件2之间的密封部12为止的范围内的部分上形成有与框架3的表背面连通的连通孔23。在这里，在燃料电池堆FS中，将单元电池C的阳极侧的分隔件2和相邻的单元电池C的阴极侧的分隔件2相接合，由此上述连通孔23形成在两个分隔件2、2的相同位置。
该实施方式的各分隔件2的连通孔23设置于在电池层叠方向上一致的位置，如图2的(B)所示，框架3的内侧连通孔22也设置于在电池层叠方向上一致的位置。
在具有上述结构的燃料电池堆FS的电池构造中，在层叠单元电池C来制造电池模块M以及燃料电池堆FS时，在单元电池C的框架3的外周部涂覆粘接剂，涂覆之后，层叠下一个单元电池C并将框架3彼此粘接起来，之后重复相同的作业。
此时，在燃料电池堆FS的电池构造中，在内外的密封部12、11之间的空间Q中，在框架3上设置有与外部连通的外侧的连通孔21和内侧的连通孔22，因此，使所有的单元电池1的空间Q彼此连通。
因此，在燃料电池堆FS的电池构造中，即使在制造时在电池层叠方向上施加荷重，如图2的(B)中箭头所示，也能够使空间Q的空气从连通孔21、22向外部(相邻的单元电池C的空间Q)流出。这样的空气的流出在各单元电池C彼此之间进行。由此，在燃料电池堆FS的电池构造中，在空气压力不会局部升高、且在外周部具有双重的密封构造的燃料电池堆FS中，特别能够防止用于形成框架3彼此之间的密封部11的粘接剂的破损。
另外，在燃料电池堆FS的电池构造中，即使在所涂覆的粘接剂固化而成为密封部11后，空气也不会被封闭在一个空间Q内，因此，消除了由压缩空气带来的多余的层叠荷重、各单元电池的面压的偏差。
而且，在燃料电池堆FS的电池构造中，在电池层叠方向上相邻的连通孔21～23形成于在电池层叠方向上一致的位置，因此，使得各空间Q彼此的空气的流通性非常良好。
而且，在燃料电池堆FS的电池构造中，在框架3的多个部位形成有连通孔21、22，在该实施方式中，外侧的连通孔21和内侧的连通孔22分别形成在矩形状的四个角部(四处)。由此，在燃料电池堆FS的电池构造中，如图2的(A)中附图标记R所示，即使所涂覆的粘接剂向内侧溢出并堵空间Q的中途，空间Q也不会密闭。由此，防止用于形成密封部11的粘接剂的破损，并且消除多余的层叠荷重、各单元电池C的面压的偏差。
而且，在燃料电池堆FS的电池构造中，于在电池层叠方向上相邻的框架3彼此的相对面3a上形成有连通孔(外侧连通孔)21，使得相邻的空间Q彼此的空气的流通性更加良好。另外，在燃料电池堆FS的电池构造中，在框架3的与分隔件2相对的相对面3b上形成有连通孔(内侧连通孔)22，从而处于分隔件2介于相邻的连通孔22彼此之间的状态。由此，在膜电极接合体1中产生的水蒸气的冷凝水处于难以在电池层叠方向上流通的状态，能够防止由该水引起的单元电池C彼此的短路(液结)。
另外，上述冷凝水的流通也取决于单元电池C的朝向，因此，根据燃料电池堆FS的设置姿态来选择连通孔21、22的位置即可。上述实施方式在分隔件2上也形成有连通孔23，因此，是与阻止冷凝水的流通相比优先提高空气的流通的构造。
而且，在燃料电池堆FS的电池构造中，如上述那样在分隔件2上形成有连通孔23，因此，该连通孔23能够作为表面处理时的保持孔、单元电池C层叠时的定位孔来使用。表面处理时的保持孔是指，例如在将分隔件2浸渍在电解液槽中来进行表面处理时供用于将该分隔件2吊挂在母线上的钩子钩挂的孔。
(第2实施方式)
图3的(A)所示的单元电池C具有与第1实施方式(参照图2)相同的基本结构。在该实施方式的燃料电池堆的电池构造中，在框架3的多个部位、即作为矩形状的四个角部的四处分别形成有连通孔21、22。另外，如以图1的(B)所说明那样，燃料电池堆具有在层叠方向上夹持单元电池C的层叠体的端板56A、56B。
如图3的(B)和(C)所示，该实施方式的端板56A(56B)具有：与连通孔21、22的位置相对应地配置的压力吸收用的凹部61和使各凹部61连通的均压用的通路部62。即、因为单元电池C在矩形状的四个角部分别具有连通孔21、22，所以端板56A(56B)在相同的四个角部具有压力吸收用的凹部61，并且以将这些凹部61依次连通的方式具有四条通路部62。
另外，端板56A(56B)在其周缘部和电池模块M的层叠端部的单元电池C的框架之间，与框架3彼此之间一样，夹设有由粘接剂构成的密封部11。另外，该密封能够由密封板P的防水密封来代替。
具有上述结构的燃料电池堆的电池构造在将各单元电池C的空间Q彼此连通的同时，也与端板56A(56B)的凹部61连通。由此，在燃料电池堆的电池构造中，即使在制造时在电池层叠方向上施加荷重，各凹部61将作为压力吸收用的容量空间发挥作用。另外，在燃料电池堆的电池构造中，各凹部61通过通路部62彼此连通，因此，使各凹部61的空气压力变得均匀。
这样一来，对于在外周部具有双重的密封构造的燃料电池堆而言，燃料电池堆的电池构造能够防止由被封闭的空气引起的粘接剂的破损，同时，能够消除由局部的空气压力带来的多余的层叠荷重、各单元电池C的面压的偏差。
(第3实施方式)
图4所示的燃料电池堆的电池构造具有与第2实施方式(参照图3)等同的基本结构，具有在层叠规定数量的单元电池C而形成电池模块M的同时夹设在电池模块M间的密封板P。
该密封板P具有与其表背面连通的连通孔24和在比连通孔24靠外周侧的位置与电池模块M接触的外周密封构件52。另外，密封板P的连通孔24形成在与框架3的内侧连通孔22和分隔件2的连通孔23相对应的位置。
具有上述结构的燃料电池堆FS的电池构造在电池模块M的各单元电池C中与之前的实施方式一样，使空间Q彼此连通，除此之外，利用密封板P的连通孔24使电池模块M彼此连通。也就是说，燃料电池堆FS的整体处于所有的单元电池C的空间Q彼此连通的状态。
由此，对于在外周部具有双重的密封构造的燃料电池堆FS而言，燃料电池堆FS的电池构造能够防止由被封闭的空气引起的粘接剂的破损，同时，能够消除由局部的空气压力带来的多余的层叠荷重、各单元电池C的面压的偏差。
(第4实施方式)
图5所示的燃料电池堆FS的电池构造具有与第3实施方式(参照图4)等同的基本结构，并且，在电池层叠方向上相邻的连通孔中的至少一部分的连通孔形成在彼此错开的位置。在图示的框架3上，只形成有外侧连通孔21。也就是说，在该实施方式中，没有框架3的内侧连通孔(22)，外侧连通孔21和分隔件2的连通孔23形成在彼此不同的位置。
具有上述结构的燃料电池堆FS的电池构造与之前的实施方式一样，防止由被封闭的空气引起的粘接剂的破损、由局部的空气压力带来的多余的层叠荷重、各单元电池C的面压的偏差。而且，燃料电池堆FS的电池构造将外侧连通孔21和分隔件2的连通孔23设置在彼此不同的位置，使得在膜电极接合体1中产生的水蒸气的冷凝水处于难以在电池层叠方向上流通的状态，能够防止由该水引起的单元电池C彼此的短路(液结)。
在这里，在之前的第1实施方式中，针对在电池层叠方向上相邻的连通孔彼此形成于在电池层叠方向上一致的位置的结构进行了说明，在上述第4实施方式中，针对在电池层叠方向上相邻的连通孔中的至少一部分连通孔彼此形成在互相错开的位置的结构进行了说明。
在这些结构中，在电池层叠方向上相邻的各连通孔不仅是同一构件的各连通孔，也是在层叠构造上相邻的构件的各连通孔。即、作为在电池层叠方向上相邻的各连通孔，包含框架3的各连通孔、框架3和分隔件2的各连通孔、分隔件2的各连通孔、框架3和密封板P的各连通孔以及分隔件2和密封板P的各连通孔等。
(第5实施方式)
图6所示的燃料电池堆FS的电池构造具有与第4实施方式(参照图5)等同的基本结构，并且在电池层叠方向上相邻的各连通孔中的至少一部分连通孔形成在彼此错开的位置。即、在电池模块M中，为如下结构：相邻的单元电池C之间交替地具有外侧连通孔21和内侧连通孔22，并且没有分隔件2的连通孔(23)。由此，燃料电池堆FS的电池构造将在电池层叠方向上相邻的各连通孔21、22形成在彼此不同的位置。
具有上述结构的燃料电池堆FS的电池构造与之前的实施方式一样，防止由被封闭的空气引起的粘接剂的破损，消除由局部的空气压力带来的多余的层叠荷重、各单元电池C的面压的偏差。而且，在燃料电池堆FS的电池构造中，将在电池层叠方向上相邻的外侧连通孔21和内侧连通孔22配置在彼此不同的位置，使得在膜电极接合体1中产生的水蒸气的冷凝水处于难以在电池层叠方向上流通的状态，能够防止由该水引起的单元电池C彼此的短路(液结)。
(第6实施方式)
图7的(A)所示的燃料电池堆FS的电池构造具有与第3实施方式(参照图4)等同的基本结构，如图7的(B)所示，是沿着连通孔23的周缘部设置液结防止用的突部31的结构。图7的(B)是图(A)中的圆B部分的放大剖视图。在该实施方式中，在单元电池C的阳极侧(或者阴极侧)的分隔件2上设置有环状的上述突部31。这样的突部31是在分隔件2的制造中通过与开孔后实施的翻边、冲裁相伴的折边(日文：縁出)而形成的。
具有上述结构的燃料电池堆的电池构造在连通孔23的周缘部设置有突部31，因此，与上述各实施方式一样使空间Q的空气向外部流出，而利用突部31阻止在膜电极接合体1中产生的水蒸气的冷凝水从连通孔23流出。这样一来，燃料电池堆的电池构造使冷凝水处于难以在电池层叠方向上流通的状态，防止由该水引起的单元电池C彼此的短路(液结)。
(第7实施方式)
图8的(A)所示的燃料电池堆的电池构造是使单元电池C的阳极侧分隔件2的连通孔23A、阴极侧分隔件2的连通孔23C以及框架3的连通孔22的位置错开而成的结构。图示例的连通孔22、23A，23C均是圆形，相对于框架3的连通孔22，阴极侧分隔件2的连通孔23C位于错开了半径大小的位置。另外，相对于阴极侧分隔件2的连通孔23C，阳极侧分隔件2的连通孔23A位于错开了半径大小的位置。
由此，在相邻的单元电池C彼此之中，阳极侧分隔件2的连通孔23A和阴极侧分隔件2的连通孔23C也位于彼此错开半径大小的位置。即、在电池层叠方向上相邻的连通孔22、23A，23C彼此均形成在互相错开的位置。
具有上述结构的燃料电池堆的电池构造与之前的实施方式一样，使单元电池C的空间Q的空气向外部流出，而将在电池层叠方向上相邻的连通孔22、23A，23C彼此错开地配置，因此，在膜电极接合体1中产生的水蒸气的冷凝水处于很难在电池层叠方向上流通的状态，防止由该水引起的单元电池C彼此的短路(液结)。
而且，在本发明的燃料电池堆的电池构造中，作为更加优选的实施方式，能够构成为使在电池层叠方向上相邻的连通孔彼此的形状和大小中的至少一者不同。例如，如图8的(B)所示，框架3的连通孔22形成为圆形，与此相对，阳极侧和阴极侧的分隔件2的连通孔23A、23C形成为半圆形，并且使这些连通孔彼此错开地配置。
即使是具有这样的连通孔22、23A、23C的燃料电池堆的电池构造，也使单元电池C的空间Q的空气向外部流出，而使在膜电极接合体1中产生的水蒸气的冷凝水处于难以在电池层叠方向上流通的状态，能够防止由该水引起的单元电池C彼此的短路(液结)。
(第8实施方式)
在图9的(A)所示的燃料电池堆的电池构造中，构成单元电池的膜电极构造体的框架3在与相邻的框架彼此的密封部11对应的位置具有呈至少向单面侧突出的状态的厚壁部30。该厚壁部30的突出部分呈在密封部11的横截面上使该密封部11形成为向内外鼓出的状态的尖头形状。
该实施方式的框架3的厚壁部30在框架3的周缘部且呈向两面侧(图中上下侧)突出的状态，并且两面侧的突出部分30A、30B均呈梯形形状。尤其是，两个突出部分30A、30B呈在密封部11的横截面上至少将框架3的外周侧形成为斜边的梯形形状。另外，图示例的突出部分30A、30B是将两侧形成为斜边的梯形形状。
更具体而言，厚壁部30的在图中处于下侧的一个突出部分30A具有比在图中处于上侧的另一个突出部分30B的高度H1高的高度H2(H1<H2)。另外，一个突出部分30A具有比另一个突出部分30B的顶部宽度W1窄的顶部宽度W2，并且呈在密封部11的横截面上使该密封部11形成为向内外鼓出的状态的尖头形状。
此时，一个突出部分30A的顶部宽度W2成为用于使密封部11形成为向内外鼓出的状态的结构，如图9的(B)所示的粘接前的状态那样，比之后固化而形成密封部11的粘接剂11P的宽度W3窄。该粘接剂11P的宽度W3比一个突出部分30A的顶部宽度W2宽，但比另一个突出部分的顶部宽度W1窄(W1>W3>W1)。
另外，在图9中，只示出了框架3的外周侧的密封部11，但在框架3的内侧(图中左侧)配置有内周侧的密封部(例如参照图2的(B)的附图标记12)而在内外构成双重的密封构造，并在两个密封部之间形成环状的空间Q。与此相对，在各框架3上，在空间Q的范围内，形成有与框架3的表背面连通的连通孔21。
在这里，虽然在之前的各实施方式中也进行了说明，但在上述那样的双重的密封构造中，当在粘接剂11P的固化前施加电池层叠方向的荷重时，如图10的(A)所示，存在被封闭在空间Q的空气(箭头)局部地割开呈线状涂覆的粘接剂11P而被放出的风险。另外，即使在空气未放出粘接剂11P就固化的情况下，如图10的(B)所示，在空间Q中被压缩的空气(箭头)使粘接剂11P局部变形，并在变形的状态下固化而形成密封部11。在这样的情况下，密封部11的变形部分的密封宽度Wx比原本的密封宽度Ws明显变小的可能性较高，其结果，充分的密封性有受损的风险。
与此相对，在上述燃料电池堆的电池构造中，即使在制造时在电池层叠方向上施加荷重，如图9的(A)中箭头所示，能够使空间Q的空气从连通孔21向外部、相邻的单元电池C的空间Q流出。由此，在燃料电池堆的电池构造中，在空气压力也不会局部升高、且在外周部具有双重的密封构造的燃料电池堆中，尤其是能够防止用于形成框架3彼此之间的密封部11的粘接剂的破损。
另外，在燃料电池堆的电池构造中，在所涂覆的粘接剂11P固化而成为密封部11后，空气也不会被封闭在一个空间Q内，因此，消除了由压缩空气带来的多余的层叠荷重、各单元电池的面压的偏差。
而且，在上述实施方式的燃料电池堆的电池构造中，框架3具有呈至少向单面侧突出的状态的厚壁部30，该突出部分30A呈在密封部11的横截面上使该密封部形成为向内外鼓出的状态的尖头形状，因此，以压扁粘接剂11P的方式形成密封部11，实现密封部11的密封宽度Ws的均匀化、框架3和密封部11之间的界面的增大，从而达成稳定的密封功能。
另外，上述燃料电池堆的电池构造也能够对应于由点胶机进行的粘接剂11P的涂覆、由丝网印刷进行的粘接剂11P的涂覆中的任一种涂覆方式。另外，在上述实施方式中，厚壁部30呈向框架3的两面侧突出的状态，但也可以仅是图9中的下侧所示的突出部分30A。在这样的结构中，框架的上表面侧平坦，因此，例如在利用丝网印刷涂覆粘接剂11P的情况下，能够使粘接剂11P的厚度均匀，使密封部11的品质更稳定。
而且，在上述燃料电池堆的电池构造中，厚壁部30处于向框架3的两面侧突出的状态，两面侧的突出部分呈在密封部11的横截面上至少将框架3的外周侧形成为斜边的梯形形状，因此，在构成了图1所示的壳体一体型构造的情况下，在框架3的端部(图9中右侧端部)与加强板58A、58B接触时，通过将突出部分30A、30B的框架外周侧形成为斜边，能够避免与来自壳体侧(加强板侧)的振动等外力对应的应力集中。另外，通过将突出部分30A、30B形成为梯形形状，还具有在对框架3进行树脂成形时的脱模性良好这样的优点。
本发明的燃料电池堆的电池构造的结构并不限于上述各实施方式，可以使各实施方式的结构组合在一起，或者改变结构构件的材料、形状、数量、大小以及配置等。
附图标记说明
C单元电池
FS燃料电池堆
M电池模块
P密封板
1膜电极接合体
2分隔件
3框架
11密封部(框架彼此的密封部)
12密封部(膜电极接合体和分隔件之间的密封部)
21外侧连通孔
22内侧连通孔
23分隔件的连通孔
23A阳极侧分隔件的连通孔
23C阴极侧分隔件的连通孔
24密封板的连通孔
30厚壁部
30A一个突出部分
30B另一个突出部分
31突部
52外周密封构件
56A端板
56B端板
61凹部
62通路部
Claims (13)
1.一种燃料电池堆的电池构造，其由具有利用一对分隔件夹持着膜电极接合体的构造的单元电池层叠而成，该燃料电池堆的电池构造的特征在于，
膜电极接合体在其周围具有比分隔件的周缘部向外侧延伸的大小的框架，
在框架的位于从在电池层叠方向上相邻的框架彼此的密封部到膜电极接合体和分隔件之间的密封部为止的范围内的部分上设置有与框架的表背面连通的连通孔。
2.根据权利要求1所述的燃料电池堆的电池构造，其特征在于，
连通孔形成于在电池层叠方向上相邻的框架彼此的相对面上。
3.根据权利要求1所述的燃料电池堆的电池构造，其特征在于，
连通孔形成在框架的与分隔件相对的相对面上。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的燃料电池堆的电池构造，其特征在于，
在分隔件的从在电池层叠方向上相邻的框架彼此的密封部到膜电极接合体和分隔件之间的密封部为止的范围内的部分上形成有与框架的表背面连通的连通孔。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的燃料电池堆的电池构造，其特征在于，
在框架的多个部位形成有连通孔，并且具有在层叠方向上夹持单元电池的层叠体的端板，
端板具有：与连通孔的位置相对应地配置的压力吸收用的凹部和使各凹部连通的均压用的通路部。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的燃料电池堆的电池构造，其特征在于，
该燃料电池堆的电池构造具有在层叠规定数量的单元电池而形成电池模块的同时夹设在电池模块间的密封板，
密封板具有：与其表背面连通的连通孔和在比连通孔靠外周侧的位置与电池模块接触的外周密封构件。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的燃料电池堆的电池构造，其特征在于，
在电池层叠方向上相邻的连通孔彼此形成于在电池层叠方向上一致的位置。
8.根据权利要求1～6中任一项所述的燃料电池堆的电池构造，其特征在于，
在电池层叠方向上相邻的连通孔之中的至少一部分的连通孔形成在彼此错开的位置。
9.根据权利要求1～8中任一项所述的燃料电池堆的电池构造，其特征在于，
沿着连通孔的周缘部设置有液结防止用的突部。
10.根据权利要求1～9中任一项所述的燃料电池堆的电池构造，其特征在于，
使在电池层叠方向上相邻的连通孔各自的形状和大小中的至少一者不同。
11.根据权利要求4～10中任一项所述的燃料电池堆的电池构造，其特征在于，
分隔件的连通孔作为表面处理时的保持孔、单元电池层叠时的定位孔来使用。
12.根据权利要求1～11中任一项所述的燃料电池堆的电池构造，其特征在于，
所述框架在与相邻的框架彼此的密封部对应的位置具有呈至少向单面侧突出的状态的厚壁部，
所述厚壁部的突出部分呈在密封部的横截面上使该密封部形成为向内外鼓出的状态的尖头形状。
13.根据权利要求12所述的燃料电池堆的电池构造，其特征在于，
所述框架的厚壁部位于框架的周缘部且呈向两面侧突出的状态，并且两面侧的突出部分呈在密封部的横截面上至少将框架的外周侧形成为斜边的梯形形状，
一个突出部分具有比另一个突出部分的高度高的高度，并且具有比另一个突出部分的顶部宽度窄的顶部宽度，呈在密封部的横截面上使该密封部形成为向内外鼓出的状态的尖头形状。
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