CN106920984A - 燃料电池堆 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种燃料电池堆。该燃料电池堆具备：一对端板，它们从沿着第一方向的两侧夹持燃料电池层叠体；连结杆，其架设在一对端板之间；紧固连结构件，其在第一方向上对端板和连结杆进行紧固连结；以及筒状顶销，其在第一方向上横跨而配设在所述端板及所述连结杆中的端板侧安装孔及连结杆侧安装孔内，并且该筒状顶销在端板侧安装孔及连结杆侧安装孔内外套于紧固连结构件，其中，在端板侧安装孔内，在第一方向上位于筒状顶销与紧固连结构件之间的部分，夹设有至少与端板侧安装孔的内周面及紧固连结构件密接的第一密封构件。

Description

燃料电池堆

技术领域

本发明涉及一种燃料电池堆。

背景技术

搭载于车辆等的燃料电池堆具有燃料电池层叠体(以下，仅称为层叠体。)和收纳层叠体的壳体(例如，参照日本特开2014-216269号公报)。

层叠体通过将多个单位单元层叠而构成。单位单元具备由阳极电极和阴极电极从两侧夹着固体高分子电解质膜而构成的膜电极结构体(MEA)和对MEA进行夹持的隔板。

壳体具有从层叠方向的两侧夹持层叠体的一对端板、在一对端板之间架设的连结杆、及从与层叠方向交差的方向包围层叠体的周围的侧板。

端板及连结杆在沿层叠体的层叠方向相互对接的状态下，由穿过端板侧安装孔及连结杆侧安装孔内的紧固连结构件进行紧固连结。例如，在日本特开2013-179032号公报中公开了在端板侧安装孔及连结杆侧安装孔内配设有筒状顶销的结构。筒状顶销横跨端板侧安装孔与连结杆侧安装孔之间而配设，并且外套于紧固连结构件。

在上述的燃料电池堆中，向阳极电极供给氢气作为燃料气体，并且向阴极电极供给空气作为氧化剂气体。由此，在阳极电极处通过催化剂反应而产生的氢离子透过固体高分子电解质膜而移动至阴极电极，在阴极电极处与空气中的氧发生电化学反应而进行发电。

然而，在以往的燃料电池堆中，在层叠体内流动的反应气体(燃料气体、氧化剂气体)有时通过各单位单元间的间隙等而向层叠体的外部漏出。在该情况下，漏出到层叠体的外部的反应气体例如可能通过端板侧安装孔及连结杆侧安装孔内而向壳体的外部漏出。尤其是用于燃料气体的氢气由于分子小，因此上述的课题变得显著。

若在壳体的外部存在的水进入端板侧安装孔、连结杆侧安装孔内，则可能会导致筒状顶销等的腐蚀。

发明内容

因此，本发明的方案考虑上述的情况而提出，其目的在于提供一种能够抑制反应气体向壳体的外部漏出且能够抑制水从壳体的外部的进入的燃料电池堆。

(1)为了达到上述目的，本发明的一个方案的燃料电池堆的特征在于，具备：燃料电池层叠体，其在第一方向上层叠有多个燃料电池单元；壳体，其收纳所述燃料电池层叠体；一对端板，它们构成所述壳体的一部分，且从沿着所述第一方向的两侧夹持所述燃料电池层叠体；连结杆，其架设在一对所述端板之间；紧固连结构件，其在所述第一方向上对所述端板和所述连结杆进行紧固连结；以及筒状顶销，其在所述第一方向上横跨而配设在所述端板及所述连结杆中的、供所述紧固连结构件穿过的端板侧安装孔及连结杆侧安装孔内，并且该筒状顶销在所述端板侧安装孔及所述连结杆侧安装孔内外套于所述紧固连结构件，其中，在所述端板侧安装孔内，在所述第一方向上位于所述筒状顶销与所述紧固连结构件之间的部分，夹设有至少与所述端板侧安装孔的内周面及所述紧固连结构件密接的第一密封构件。

(2)本发明的一个方案的燃料电池堆的特征在于，具备：燃料电池层叠体，其在第一方向上层叠有多个燃料电池单元；壳体，其收纳所述燃料电池层叠体；一对端板，它们构成所述壳体的一部分，且从沿着所述第一方向的两侧夹持所述燃料电池层叠体；连结杆，其架设在一对所述端板之间；紧固连结构件，其在所述第一方向上对所述端板和所述连结杆进行紧固连结；以及筒状顶销，其在所述第一方向上横跨而配设在所述端板及所述连结杆中的、供所述紧固连结构件穿过的端板侧安装孔及连结杆侧安装孔内，并且该筒状顶销在所述端板侧安装孔及所述连结杆侧安装孔内外套于所述紧固连结构件，所述燃料电池堆还具有：第二密封构件，其在所述端板侧安装孔内外套于所述筒状顶销，且与所述端板侧安装孔的内周面及所述筒状顶销密接；以及第三密封构件，其在所述连结杆侧安装孔内外套于所述筒状顶销，且与所述连结杆侧安装孔的内周面及所述筒状顶销密接。

根据上述(1)的方案，能够抑制从层叠体漏出而存在于壳体内的反应气体通过各安装孔向燃料电池堆的外部放出的情况。

尤其是形成为如下结构：在端板侧安装孔内，在第一方向上位于筒状顶销与紧固连结构件之间的部分，第一密封构件至少与端板侧安装孔的内周面及紧固连结构件密接。因此，能够通过一个第一密封构件堵住通过筒状顶销的外周侧及内周侧而流通的反应气体。因此，在实现了简化的基础上，能够可靠地抑制反应气体向外部漏出的情况。

能够通过第一密封构件堵住存在于壳体的外部的水通过端板侧安装孔而向壳体内进入的情况。在该情况下，能够在比端板与连结杆的边界部分靠端板侧的位置堵住水，因此尤其在筒状顶销中，能够抑制相当于端板与连结杆的边界部分的部分(以下，称为剪切部分。)的腐蚀。

根据上述(2)的方案，能够抑制从层叠体漏出而存在于壳体内的反应气体通过各安装孔向燃料电池堆的外部放出的情况。

尤其是第二密封构件与端板侧安装孔的内周面及筒状顶销密接，因此能够抑制进入到安装孔内的反应气体通过筒状顶销的外周侧而向燃料电池堆外部漏出的情况。

能够通过第二密封构件堵住存在于壳体的外部的水通过端板侧安装孔而向壳体内进入的情况。在该情况下，能够在比端板与连结杆的边界部分靠端板侧的位置堵住水，因此尤其能够抑制筒状顶销的剪切部分的腐蚀。

第三密封构件与连结杆侧安装孔的内周面及筒状顶销密接，因此能够抑制进入到安装孔内的反应气体从简状顶销中的第一方向的层叠体侧回绕而向筒状顶销的内周侧进入的情况。

附图说明

图1是从第一端板侧观察到的第一实施方式的燃料电池堆的分解立体图。

图2是图1所示的单位单元的分解立体图。

图3是与图1的III-III线相当的剖视图。

图4是与图5的IV-IV线相当的剖视图。

图5是从第二端板侧观察到的第一实施方式的燃料电池堆的分解立体图。

图6是与图1的VI-VI线相当的剖视图。

图7是第一实施方式的变形例中的与图6相当的剖视图。

图8是第二实施方式中的与图6相当的剖视图。

具体实施方式

接下来，基于附图，对本发明的实施方式进行说明。

(第一实施方式)

[燃料电池堆]

图1是从第一端板81侧观察到的本实施方式的燃料电池堆1的分解立体图。

如图1所示，本实施方式的燃料电池堆1搭载于在未图示的车辆的前部划分出的电动机室或底板下。燃料电池堆1例如用于向驱动用电动机供给电力。本实施方式的燃料电池堆1例如以图中的A方向(第一方向)成为车辆的宽度方向、B方向(第二方向)成为车辆的前后方向、C方向(第二方向)成为车辆的上下方向的方式搭载于车辆。

燃料电池堆1主要具备层叠体(燃料电池层叠体)3和收纳层叠体3的壳体4。

层叠体3通过将多个单位单元(燃料电池单元)2沿A方向(层叠方向)层叠而构成。在以下的说明中，在上述的A方向、B方向及C方向(重力方向)上，存在将接近层叠体3的中央部的方向称为内侧、将从层叠体3的中央部离开的方向称为外侧这样的情况。

<单位单元>

图2是单位单元2的分解立体图。

如图2所示，单位单元2例如具备一对隔板21、22和夹持在各隔板21、22之间的膜电极结构体23(以下，仅称为MEA23。)。MEA23具备固体高分子电解质膜31和从A方向的两侧夹持固体高分子电解质膜31的阳极电极32及阴极电极33。

阳极电极32及阴极电极33包括由碳纸等构成的气体扩散层和将表面担载有铂合金的多孔质碳粒子均匀地涂敷在气体扩散层的表面而形成的电极催化剂层。

固体高分子电解质膜31例如由在全氟磺酸聚合物中浸渗有水的原料形成。固体高分子电解质膜31的从A方向观察到的主视外形比阳极电极32及阴极电极33大。在图2的例子中，阳极电极32及阴极电极33重合于固体高分子电解质膜31的中央部。固体高分子电解质膜31的外周部相对于阳极电极32及阴极电极33呈框状伸出。

单位单元2的各隔板21、22为与MEA23的阳极电极32面对的第一隔板21、及与MEA23的阴极电极33面对的第二隔板22。在以下的说明中，在各隔板21、22中，对相同的结构标注同样的符号而进行统一说明。

各隔板21、22具有隔板板体3和对隔板板体35的外周部进行覆盖的覆盖构件36。

隔板板体35由将B方向作为长度方向的长方形形状的金属板或碳板构成。在图2的例子中，隔板板体35的主视外形与固体高分子电解质膜31同等地形成。隔板板体35从A方向观察时与MEA23重合。

图3是与图1的III-III线相当的剖视图。

如图3所示，覆盖构件36由能够弹性变形的材料(例如橡胶等)形成。覆盖构件36在A方向上与固体高分子电解质膜31的外周部密接。

如图2所示，在单位单元2(固体高分子电解质膜31及各隔板21、22)的各角部形成有入口侧气体连通孔(氧化剂气体入口连通孔41i及燃料气体入口连通孔42i)和出口侧气体连通孔(氧化剂气体出口连通孔41o及燃料气体出口连通孔42o)。各连通孔41i、41o、42i、42o沿A方向将单位单元2贯通。在图2所示的例子中，在单位单元2的右上角部形成有氧化剂气体入口连通孔41i。氧化剂气体入口连通孔41i供向阴极电极33供给的氧化剂气体(例如空气等)流通。在单位单元2的右下角部形成有燃料气体入口连通孔42i。燃料气体入口连通孔42i供向阳极电极32供给的燃料气体(例如氢等)流通。在单位单元2的左下角部形成有氧化剂气体出口连通孔41o。氧化剂气体出口连通孔41o供通过阴极电极33后的使用完毕的氧化剂气体流通。在单位单元2的左上角部形成有燃料气体出口连通孔42o。燃料气体出口连通孔42o供通过阳极电极32后的使用完毕的燃料气体流通。

在单位单元2中，在相对于各入口连通孔41i、42i而位于B方向的内侧的部分分别形成有制冷剂入口连通孔43i。

在单位单元2中，在相对于各出口连通孔41o、42o而位于B方向的内侧的部分分别形成有制冷剂出口连通孔43o。一对制冷剂入口连通孔43i彼此及一对制冷剂出口连通孔43o彼此配置于将阳极电极32及阴极电极33夹在中间而分别在C方向上对置的位置。

各隔板21、22(隔板板体35)的中央部通过冲压成形等而形成为凹凸形状。隔板21、22中的与MEA23对置的面在该面与MEA23之间分别形成气体流路45、46(在图2中由箭头表示)。

具体而言，在第一隔板21的朝向阳极电极32的面与MEA23的阳极电极32之间形成有燃料气体流路45。燃料气体流路45与燃料气体入口连通孔42i及燃料气体出口连通孔42o分别连通。

在第二隔板22的朝向阴极电极33的面与MEA23的阴极电极33之间形成有氧化剂气体流路46。氧化剂气体流路46与氧化剂气体入口连通孔41i及氧化剂气体出口连通孔41o分别连通。

如图3所示，层叠体3通过将一个单位单元2的第一隔板21和与该一个单位单元2相邻的另一单位单元2的第二隔板22在重合的状态下沿A方向层叠而构成。并且，在一个单位单元2的第一隔板21与另一单位单元2的第二隔板22之间形成有制冷剂流路55。如图2所示，制冷剂流路55与制冷剂入口连通孔43i及制冷剂出口连通孔43o分别连通。作为在制冷剂流路55中流通的制冷剂，例如适合使用纯水、乙二醇等。

单位单元2的层叠结构不限于上述的结构。例如，也可以通过三张隔板和夹持在各隔板之间的两张MEA构成单位单元。对各连通孔的布局也能够适当进行设计变更。

图4是与图5的IV-IV线相当的剖视图。

如图3、图4所示，相对于层叠体3而在A方向的两侧分别配置有接线板(第一接线板61及第二接线板62)。各接线板61、62的主视外形比隔板21、22小。如图3所示，第一接线板61经由第一隔板21而与层叠体3(各单位单元2)中的位于A方向的第一端的单位单元(以下，称为第一端部单元2a。)的阳极电极32导通。如图1所示，在第一接线板61上形成有朝向A方向的外侧突出的输出端子63(参照图1)。

相对于第一接线板61而在A方向的外侧配置有第一绝缘体66。第一绝缘体66的主视外形比第一接线板61大。第一绝缘体66中的A方向的厚度比第一接线板61厚。

在第一绝缘体66的中央部形成有朝向A方向的外侧凹陷的收容部71。在收容部71内收容有上述的第一接线板61。

第一绝缘体66的外周部(位于收容部71的外侧的部分)从A方向的外侧与第一端部单元2a中的第一隔板21(覆盖构件36)密接。在第一绝缘体66的外周部形成有与上述的各气体入口连通孔41i、42i分别连通的氧化剂气体入口连接孔72及燃料气体入口连接孔(未图示)。在第一绝缘体66的外周部形成有与上述的氧化剂气体出口连通孔41o连通的未图示的氧化剂气体出口连接孔、及与燃料气体出口连通孔42o连通的燃料气体出口连接孔。

如图4所示，上述的第二接线板62经由第二隔板22而与各单位单元2中的位于A方向的第二端的单位单元(以下，称为第二端部单元2b。)的阴极电极33导通。在第二接线板62上形成有朝向A方向的外侧突出的输出端子64(参照图5)。

相对于第二接线板62而在A方向的外侧配置有第二绝缘体67。第二绝缘体67的主视外形比第二接线板62大。第二绝缘体67中的A方向的厚度比第二接线板62厚。

在第二绝缘体67的中央部形成有朝向A方向的外侧凹陷的收容部73。在收容部73内收容有上述的第二接线板62。

第二绝缘体67的外周部(位于收容部73的外侧的部分)从A方向的外侧与第二端部单元2b中的第二隔板22(覆盖构件36)密接。在第二绝缘体67的外周部形成有与上述的各制冷剂入口连通孔43i连通的制冷剂入口连接孔74、及与各制冷剂出口连通孔43o连通的制冷剂出口连接孔(未图示)。

<壳体>

如图1所示，壳体4形成为比层叠体3大一圈的箱型。在壳体4的内部收纳有层叠体3。具体而言，壳体4具备四张侧板80、一对端板(第一端板81及第二端板82)及连结杆(在端板81、82中的对置的两边上分别设置的一对第一连结杆83及一对第二连结杆84)。

侧板80包围层叠体3的周围(B方向的两侧及C方向的两侧)。

如图3、图4所示，端板81、82从A方向的两侧夹持层叠体3。各端板81、82的主视外形形成为比单位单元2大的长方形形状。如图3所示，第一端板81在其与层叠体3之间夹入第一接线板61及第一绝缘体66的状态下，相对于层叠体3配置在A方向的第一端侧。第一端板81的周围由上述的侧板80包围。

如图1所示，在第一端板81上形成有气体入口孔(氧化剂气体入口孔85i及燃料气体入口孔86i)及气体出口孔(氧化剂气体出口孔85o及燃料气体出口孔86o)。氧化剂气体入口孔85i通过在第一绝缘体66上形成的氧化剂气体入口连接孔72而与氧化剂气体入口连通孔41i连通。燃料气体入口孔86i通过在第一绝缘体66上形成的燃料气体入口连接孔(未图示)而与燃料气体入口连通孔42i连通。氧化剂气体出口孔85o通过在第一绝缘体66上形成的氧化剂气体出口连接孔(未图示)而与氧化剂气体出口连通孔41o连通。燃料气体出口孔86o通过在第一绝缘体66上形成的燃料气体出口连接孔(未图示)而与燃料气体出口连通孔42o连通。

在第一端板81上连接有多个气体歧管91i、91o、92i、92o。各气体歧管91i、91o、92i、92o为氧化剂气体入口歧管91i、氧化剂气体出口歧管91o、燃料气体入口歧管92i及燃料气体出口歧管92o。各气体歧管91i、91o、92i、92o形成为从第一端板81朝向A方向的外侧延伸的筒状。

氧化剂气体入口歧管91i配设在第一端板81的右上角部。氧化剂气体入口歧管91i通过氧化剂气体入口孔85i及氧化剂气体入口连接孔72(参照图3)而与层叠体3的氧化剂气体入口连通孔41i(参照图3)连通。在氧化剂气体入口歧管91i上连接有未图示的氧化剂气体入口配管。

氧化剂气体出口歧管91o配设在第一端板81的左下角部。氧化剂气体出口歧管91o通过第一端板81的氧化剂气体出口孔85o及第一绝缘体66的氧化剂气体出口连接孔而与层叠体3的氧化剂气体出口连通孔41o(参照图2)连通。在氧化剂气体出口歧管91o上连接有未图示的氧化剂气体出口配管。

燃料气体入口歧管92i配设在第一端板81的右下角部。燃料气体入口歧管92i通过第一端板81的燃料气体入口孔86i及第一绝缘体66的燃料气体入口连接孔而与层叠体3的燃料气体入口连通孔42i(参照图2)连通。在燃料气体入口歧管92i上连接有未图示的燃料气体入口配管。

燃料气体出口歧管92o配设在第一端板81的左上角部。燃料气体出口歧管92o通过第一端板81的燃料气体出口孔86o及第一绝缘体66的燃料气体出口连接孔而与层叠体3的燃料气体出口连通孔42o(参照图2)连通。在燃料气体出口歧管92o上连接有未图示的燃料气体出口配管。

如图4所示，第二端板82在其与层叠体3之间夹入第二接线板62及第二绝缘体67的状态下，相对于层叠体3配置在A方向的第二端侧。第二端板82的周围由上述的侧板80包围。因此，层叠体3、接线板61、62及绝缘体66、67整体由壳体4(端板81、82及四张侧板80)包围。

图5是从第二端板82侧观察到的燃料电池堆1的分解立体图。

如图5所示，在第二端板82上形成有一对制冷剂入口孔95i及一对制冷剂出口孔95o。制冷剂入口孔95i通过第二绝缘体67的对应的制冷剂入口连接孔74(参照图4)而与制冷剂入口连通孔43i连通。制冷剂出口孔95o通过第二绝缘体67的对应的制冷剂出口连接孔而与制冷剂出口连通孔43o连通。

在第二端板82上连接有多个制冷剂歧管(制冷剂入口歧管96i及制冷剂出口歧管96o)。制冷剂入口歧管96i在从B方向观察的侧视下形成为拱形状。制冷剂入口歧管96i的C方向上的两侧的开口部与第二端板82的各制冷剂入口孔95i中的对应的制冷剂入口孔95i分别连通。由此，制冷剂入口歧管96i通过制冷剂入口孔95i及制冷剂入口连接孔74(参照图3)而与层叠体3的制冷剂入口连通孔43i连通。在制冷剂入口歧管96i中的C方向的中央部突出设置有入口端口98。在入口端口98处连接有未图示的制冷剂入口配管。

制冷剂出口歧管96o在从B方向观察的侧视下形成为拱形状。制冷剂出口歧管96o的C方向上的两侧的开口部与第二端板82的各制冷剂出口孔95o中的对应的制冷剂出口孔95o分别连通。由此，制冷剂出口歧管96o通过制冷剂出口孔95o及第二绝缘体67的未图示的制冷剂出口连接孔而与层叠体3的制冷剂出口连通孔43o连通。在制冷剂出口歧管96o中的C方向的中央部突出设置有出口端口99。在出口端口99处连接有未图示的制冷剂出口配管。

如图1所示，第一连结杆83及第二连结杆84形成为沿着A方向延伸的板状。各连结杆83、84在A方向的两端面与各端板81、82中的A方向的内侧端面对接的状态下，通过一对紧固连结构件100分别紧固连结于端板81、82。具体而言，第一连结杆83相对于层叠体3而在C方向的两侧将各端板81、82的长边部分彼此连结。第二连结杆84相对于层叠体3而在B方向的两侧将各端板81、82的短边部分彼此连结。紧固连结构件100也可以在各个连结杆83、84上设置三根以上。

接下来，对各端板81、82与各连结杆83、84的紧固连结结构进行详细叙述。其中，各端板81、82与各连结杆83、84的紧固连结结构均为同样的结构。因此，在以下的说明中，主要对第一端板81与第一连结杆83的紧固连结结构进行说明，对其他部分的紧固连结结构省略说明。

图6是与图1的VI-VI线相当的剖视图。

如图6所示，在第一端板81上，在从A方向观察时与第一连结杆83重叠的部分形成有端板侧安装孔101。端板侧安装孔101为沿A方向贯通第一端板81的圆形的贯通孔。端板侧安装孔101呈越位于A方向的内侧内径越小的多台阶形状。具体而言，端板侧安装孔101具有位于A方向的外侧的端板侧大径部101a和相对于端板侧大径部101a与A方向的内侧相连的端板侧小径部101b。端板侧大径部101a的A方向的长度比端板侧小径部101b短。在本实施方式中，端板侧安装孔101在B方向上隔开间隔而形成有两个。

在第一连结杆83中的A方向的外侧端面，在从A方向观察时与端板侧安装孔101重叠的部分形成有连结杆侧安装孔102。连结杆侧安装孔102沿着A方向延伸，并且在第一连结杆83的A方向的外侧端面上开口。连结杆侧安装孔102的A方向的外侧开口部与端板侧安装孔101连通。

连结杆侧安装孔102形成为越位于A方向的内侧而内径越小的多台阶形状。具体而言，连结杆侧安装孔102具有位于A方向的外侧的连结杆侧大径部102a和相对于连结杆侧大径部102a与A方向的内侧相连的连结杆侧小径部102b。

连结杆侧大径部102a的内径与端板侧小径部101b的内径同等。在图6所示的例子中，连结杆侧大径部102a的内周面与端板侧小径部101b的内周面配置成同一面。

在连结杆侧安装孔102中，至少连结杆侧小径部102b成为内螺纹孔。

在各安装孔101、102内插入有筒状顶销110。筒状顶销110进行第一端板81与第一连结杆83的定位，并且承受在第一端板81与第一连结杆83之间作用的剪切载荷。筒状顶销110形成为沿A方向延伸的筒状。

筒状顶销110的A方向的长度比端板侧小径部101b及连结杆侧大径部102a各自的A方向的长度长，且比端板侧小径部101b与连结杆侧大径部102a的A方向的合计长度短。筒状顶销110横跨端板侧小径部101b内和连结杆侧大径部102a内而配置。在本实施方式中，筒状顶销110的A方向的内侧端面从A方向的外侧抵碰于连结杆侧大径部102a与连结杆侧小径部102b之间的连结杆侧边界面102c。因此，筒状顶销110的A方向的外侧端面位于比端板侧大径部101a与端板侧小径部101b之间的端板侧边界面101c靠A方向的内侧的位置。

筒状顶销110的外径比端板侧小径部101b及连结杆侧大径部102a的内径小。筒状顶销110的内径为连结杆侧小径部102b的内径以上。

紧固连结构件100通过端板侧安装孔101而在连结杆侧安装孔102内螺接。具体而言，紧固连结构件100的头部100a以将垫片112夹在中间的方式从A方向的外侧与端板侧边界面101c抵接。在该情况下，垫片112及头部100a的一部分收容在端板侧大径部101a内。由此，头部100a的从第一端板81向A方向的外侧突出的突出量被抑制。本实施方式的紧固连结构件100例如适合使用六角头螺栓。但是，紧固连结构件100不限于六角头螺栓，也可以是内六角螺栓。在该情况下，能够使用扳手等来组装紧固连结构件100，因此与使用旋具等来组装紧固连结构件的情况相比，能够缩小组装时所需的空间。

紧固连结构件100的轴部100b的外径比筒状顶销110的内径小。轴部100b在各安装孔101、102内将筒状顶销110内贯通。轴部100b的前端部与连结杆侧小径部102b内螺接。

在此，在端板侧安装孔101内，在由垫片112与筒状顶销110包围的部分(以下，称为密封空间S。)配设有密封构件(第一密封构件)115。密封构件115由能够弹性变形的材料形成。密封构件115形成为以A方向为轴向的环状。密封构件115在密封空间S中外套于紧固连结构件100的轴部100b。在图示的例子中，密封构件115的沿着A方向的纵截面形成为圆形状，但不限于此，也可以形成为矩形形状等。

在本实施方式中，密封构件115与轴部100b之间具有过盈量。因此，密封构件115至少以在径向方向(与A方向正交的方向)上被挤压变形的状态与轴部100b的外周面及端板侧小径部101b的内周面密接。密封构件115也可以以在轴向方向(A方向)上被挤压变形的状态配设于密封空间S。另外，密封构件115也可以在A方向上与垫片112、筒状顶销110密接。

<作用>

接下来，对上述的燃料电池堆1的作用进行说明。

如图1所示，从未图示的压缩机压力输送而成为高温(例如，与燃料电池堆1的工作温度同等程度)的氧化剂气体通过氧化剂气体入口歧管91i而向本实施方式的燃料电池堆1供给。另外，从未图示的氢罐送出的燃料气体通过燃料气体入口歧管92i而向燃料电池堆1供给。

流入到氧化剂气体入口歧管91i内的氧化剂气体通过氧化剂气体入口孔85i及氧化剂气体入口连接孔72(参照图3)而向层叠体3供给。如图3所示，供给到层叠体3的氧化剂气体在各单位单元2的氧化剂气体入口连通孔41i中向A方向中的朝向第二端板82的方向流通。如图2所示，在氧化剂气体入口连通孔41i中流通的氧化剂气体向氧化剂气体流路46导入，由此向MEA23的阴极电极33供给。

另一方面，如图1所示，流入到燃料气体入口歧管92i内的燃料气体通过第一端板81的燃料气体入口孔86i及第一绝缘体66的燃料气体入口连接孔而向层叠体3内供给。供给到层叠体3内的燃料气体在各单位单元2的燃料气体入口连通孔42i中向A方向中的朝向第二端板82的方向流通。如图2所示，在燃料气体入口连通孔42i中流通的燃料气体向燃料气体流路45导入，由此向MEA23的阳极电极32供给。

其结果是，在阳极电极32处通过催化剂反应而产生的氢离子透过固体高分子电解质膜31而移动至阴极电极33，在阴极电极33处与氧化剂气体发生电化学反应而进行发电。

然后，在阴极电极33处用于发电了的使用完毕的氧化剂气体向氧化剂气体出口连通孔41o内流入。流入到氧化剂气体出口连通孔41o的使用完毕的氧化剂气体在氧化剂气体出口连通孔41o中向A方向中的朝向第一端板81的方向流通。如图1所示，使用完毕的氧化剂气体通过第一绝缘体66的氧化剂气体出口连接孔及第一端板81的氧化剂气体出口孔85o而向氧化剂气体出口歧管91o排出。排出到氧化剂气体出口歧管91o的氧化剂气体通过未图示的氧化剂气体出口配管而向车外排出。

另一方面，如图2所示，在阳极电极32处用于发电后的使用完毕的燃料气体向燃料气体出口连通孔42o流入。流入到燃料气体出口连通孔42o的使用完毕的燃料气体在燃料气体出口连通孔42o内向A方向中的朝向第一端板81的方向流通。然后，如图1所示，使用完毕的燃料气体通过第一绝缘体66的燃料气体出口连接孔及第一端板81的燃料气体出口孔86o而向燃料气体出口歧管92o排出，并再次向燃料气体入口歧管92i供给。排出到燃料气体出口歧管92o的燃料气体的一部分通过未图示的稀释器与使用完毕的氧化剂气体混合而被稀释后，向车外排出。

另外，通过使未图示的水泵工作，从而制冷剂在层叠体3内、层叠体3、驱动用电动机、散热器等之间进行循环。具体而言，从水泵送出的制冷剂通过图5所示的制冷剂入口歧管96i、制冷剂入口孔95i及制冷剂入口连接孔74(参照图3)而向层叠体3的制冷剂入口连通孔43i流入。如图2所示，流入到制冷剂入口连通孔43i内的制冷剂在制冷剂入口连通孔43i内向A方向中的朝向第一端板81的方向流通。在制冷剂入口连通孔43i中流通的制冷剂向制冷剂流路55供给，从而与各单位单元2之间进行热交换。然后，制冷剂向制冷剂出口连通孔43o内流入，在制冷剂出口连通孔43o内向A方向中的朝向第二端板82的方向流通。然后，如图5所示，制冷剂通过第二绝缘体67的制冷剂出口连接孔及第二端板82的制冷剂出口孔95o而向制冷剂出口歧管96o排出。排出到制冷剂出口歧管96o的制冷剂通过出口端口99及制冷剂出口配管而在散热器、驱动用电动机等中流通后，再次向层叠体3内供给。

在此，在本实施方式中形成为如下结构：在端板侧安装孔101内，在由垫片112和筒状顶销110包围的密封空间S中夹设有与端板侧小径部101b和紧固连结构件100的轴部100b密接的密封构件115。

根据该结构，能够抑制从层叠体3漏出而存在于壳体4内的反应气体(尤其是燃料气体)通过各安装孔101、102向燃料电池堆1(壳体4)的外部放出的情况。

然而，如图6所示，通过第一端板81与第一连结杆83之间的间隙而进入到安装孔101、102内的反应气体存在通过筒状顶销110的外周侧朝向A方向的外侧流动的情况(图6中的箭头G1)。在该情况下，在筒状顶销110的外周侧流动的反应气体向A方向的外侧的流动由密封构件115堵住。

另一方面，进入到安装孔101、102内的反应气体存在从A方向的内侧将筒状顶销110回绕而进入筒状顶销110的内周侧，并通过筒状顶销110的内周侧朝向A方向的外侧流动的情况(图6中的箭头G2)。在该情况下，对于在筒状顶销110的内周侧流动的反应气体而言，向A方向的外侧的流动也由密封构件115堵住。由此，能够确保安装孔101、102与紧固连结构件100之间的密封性，从而能够通过密封构件115抑制反应气体通过安装孔101、102而向壳体4的外部放出的情况。

尤其在本实施方式中，能够通过一个密封构件115堵住通过筒状顶销110的外周侧及内周侧而流通的反应气体。因此，在实现了简化的基础上，能够可靠地抑制反应气体向燃料电池堆1的外部漏出的情况。

能够通过密封构件115堵住存在于壳体4的外部的水通过端板侧安装孔101而向壳体4内进入的情况。在该情况下，能够在比第一端板81与第一连结杆83的边界部分靠A方向的外侧的位置堵住水，因此尤其在筒状顶销110中，能够抑制相当于第一端板81与第一连结杆83的边界部分的部分(以下，称为剪切部分。)的腐蚀。

关于第一端板81与第二连结杆84、第二端板82与第一连结杆83、及第二端板82与第二连结杆84各自的紧固连结结构，也起到与上述的实施方式同样的作用效果。

(变形例)

接下来，对第一实施方式的变形例进行说明。图7是第一实施方式的变形例的与图6相当的剖视图。在本变形例中，在将紧固连结构件100的轴部150形成为带台阶形状这一点上与上述的第一实施方式不同。

如图7所示，紧固连结构件100的轴部150具有位于A方向的外侧的大径轴部150a和相对于大径轴部150a与A方向的内侧相连的小径轴部150b。

大径轴部150a在轴向方向(A方向)上横跨端板侧大径部101a及端板侧小径部101b而配置。在大径轴部150a上外套有密封构件115。大径轴部150a的外径比密封构件115的内径大，且比端板侧小径部101b的内径小。即，大径轴部150a与密封构件115之间具有过盈量。由此，密封构件115以在径向方向上变形了的状态与端板侧小径部101b及小径轴部150b密接。在大径轴部150a处，在端板侧大径部101a内外套有垫片112。

小径轴部150b的外径比筒状顶销110及密封构件115各自的内径小。小径轴部150b横跨端板侧小径部101b及连结杆侧安装孔102而配置。具体而言，小径轴部150b在各安装孔101、102内将筒状顶销110贯通。小径轴部150b的前端部在连结杆侧小径部102b内螺接。

根据该结构，通过使紧固连结构件100的轴部150为带台阶形状，由此在紧固连结构件100的组装时，能够抑制密封构件115与小径轴部150b之间的干涉。由此，在紧固连结构件100的组装时，能够抑制密封构件115的扭转等，因此能够抑制螺纹部100c引起的密封构件115的损伤。因此，能够长期确保密封性。

(第二实施方式)

接下来，对本发明的第二实施方式进行说明。图8是第二实施方式中的与图6相当的剖视图。在本实施方式中，在使用两个密封构件210、211这一点上与上述的第一实施方式不同。在以下的说明中，对与上述的第一实施方式相同的结构，标注同一符号并省略说明。

在图8所示的燃料电池堆200中，筒状顶销201的A方向的长度与端板侧小径部101b及连结杆侧大径部102a的A方向的合计长度同等。因此，筒状顶销201的A方向的内侧端面从A方向的外侧与连结杆侧边界面102c抵碰。另一方面，筒状顶销201的A方向的外侧端面在A方向上配置于与端板侧边界面101c同等的位置。只要筒状顶销201的A方向的长度为端板侧小径部101b及连结杆侧大径部102a的A方向的合计长度以下，则能够进行适当变更。

在筒状顶销201的外周面上，沿A方向隔开间隔而形成有两个收容槽205、206。各收容槽205、206向筒状顶销201的径向的内侧凹陷，并且在筒状顶销201的整周形成。在各收容槽205、206中，位于A方向的外侧的外侧收容槽205形成在筒状顶销201中的位于端板侧小径部101b内的部分。另一方面，在各收容槽205、206中，位于A方向的内侧的内侧收容槽206形成在筒状顶销201中的位于连结杆侧大径部102a内的部分。

在各收容槽205、206内分别收容有密封构件210、211。密封构件210、211以在径向上变形了的状态分别收容在各收容槽205、206内。在该情况下，在密封构件210、211中，位于A方向的外侧的外侧密封构件(第二密封构件)210收容在外侧收容槽205内。外侧密封构件210与外侧收容槽205的内表面及端板侧小径部101b的内周面密接。另一方面，在密封构件210、211中，位于A方向的内侧的内侧密封构件(第三密封构件)211收容在内侧收容槽206内。内侧密封构件211与内侧收容槽206的内表面及连结杆侧大径部102a的内周面密接。

在本实施方式中，如上述那样，具有与外侧收容槽205的内表面及端板侧小径部101b的内周面密接的外侧密封构件210。因此，能够通过外侧密封构件210抑制进入到安装孔101、102内的反应气体通过筒状顶销201的外周侧而向A方向的外侧流动的情况。

在本实施方式中，如上述那样，形成为具有与内侧收容槽206的内表面及连结杆侧大径部102a的内周面密接的内侧密封构件211的结构。因此，能够通过内侧密封构件211抑制进入到安装孔101、102内的反应气体在筒状顶销201的A方向的内侧回绕而向筒状顶销201的内周侧进入的情况。

由此，能够确保安装孔101、102与紧固连结构件100之间的密封性，从而能够通过密封构件210、211抑制反应气体从安装孔101、102向壳体4的外部放出的情况。

能够通过外侧密封构件210堵住存在于壳体4的外部的水通过端板侧安装孔101而向壳体4内进入的情况。在该情况下，能够在比第一端板81与第一连结杆83的边界部分靠A方向的外侧的位置堵住水，因此尤其能够抑制筒状顶销201的剪切部分的腐蚀。

在上述的实施方式中，对使用一个或两个密封构件的情况进行了说明，但也可以使用三个以上的多个密封构件。

在上述的实施方式中，对紧固连结构件100的头部100a收容在端板侧大径部101a内的结构进行了说明，但并不限于此。即，也可以是紧固连结构件100的头部100a与端板81、82的A方向的外侧端面抵接的结构。

在上述的实施方式中，对将安装孔101、102形成为多台阶形状的情况进行了说明，但并不限于此，也可以整体形成为同样的内径。

以上，对本发明的优选的实施例进行了说明，但本发明并不限于上述的实施例。在不脱离本发明的主旨的范围内，能够进行结构的附加、省略、置换及其他变更。本发明并不被前述的说明限定，仅由添加的技术方案限定。

Claims (2)

1.一种燃料电池堆，其具备：

燃料电池层叠体，其在第一方向上层叠有多个燃料电池单元；

壳体，其收纳所述燃料电池层叠体；

一对端板，它们构成所述壳体的一部分，且从沿着所述第一方向的两侧夹持所述燃料电池层叠体；

连结杆，其架设在一对所述端板之间；

紧固连结构件，其在所述第一方向上对所述端板和所述连结杆进行紧固连结；以及

筒状顶销，其在所述第一方向上横跨而配设在所述端板及所述连结杆中的、供所述紧固连结构件穿过的端板侧安装孔及连结杆侧安装孔内，并且该筒状顶销在所述端板侧安装孔及所述连结杆侧安装孔内外套于所述紧固连结构件，

在所述端板侧安装孔内，在所述第一方向上位于所述筒状顶销与所述紧固连结构件之间的部分，夹设有至少与所述端板侧安装孔的内周面及所述紧固连结构件密接的第一密封构件。

2.一种燃料电池堆，其具备：

燃料电池层叠体，其在第一方向上层叠有多个燃料电池单元；

壳体，其收纳所述燃料电池层叠体；

一对端板，它们构成所述壳体的一部分，且从沿着所述第一方向的两侧夹持所述燃料电池层叠体；

连结杆，其架设在一对所述端板之间；

紧固连结构件，其在所述第一方向上对所述端板和所述连结杆进行紧固连结；以及

筒状顶销，其在所述第一方向上横跨而配设在所述端板及所述连结杆中的、供所述紧固连结构件穿过的端板侧安装孔及连结杆侧安装孔内，并且该筒状顶销在所述端板侧安装孔及所述连结杆侧安装孔内外套于所述紧固连结构件，

所述燃料电池堆还具有：

第二密封构件，其在所述端板侧安装孔内外套于所述筒状顶销，且与所述端板侧安装孔的内周面及所述筒状顶销密接；以及

第三密封构件，其在所述连结杆侧安装孔内外套于所述筒状顶销，且与所述连结杆侧安装孔的内周面及所述筒状顶销密接。