JP2001110439A - Fuel cell - Google Patents

Fuel cell

Info

Publication number
JP2001110439A
JP2001110439A JP28751799A JP28751799A JP2001110439A JP 2001110439 A JP2001110439 A JP 2001110439A JP 28751799 A JP28751799 A JP 28751799A JP 28751799 A JP28751799 A JP 28751799A JP 2001110439 A JP2001110439 A JP 2001110439A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fuel cell
stacked
stack
gas
supply
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP28751799A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP4862206B2 (en
Inventor
Akira Aoto
晃 青砥
Toru Konsaga
徹 昆沙賀
Hideyuki Tanaka
秀幸 田中
Yutaka Hotta
裕 堀田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP28751799A priority Critical patent/JP4862206B2/en
Priority to US09/679,830 priority patent/US6653008B1/en
Priority to DE10049801A priority patent/DE10049801B4/en
Publication of JP2001110439A publication Critical patent/JP2001110439A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4862206B2 publication Critical patent/JP4862206B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Landscapes

  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve practical use of a fuel cell by making it compact. SOLUTION: Four stacks are combined via a supply/exhaust box 200 for organizing a fuel cell. A water supply opening for supplying cooled water, and a water exhaust opening for exhausting water are short circuited by a cable to eliminate difference in potentials between the two openings. A water exhaust port for exhausting waterdrop is provided near an exhaust outlet of fuel gas of the supply/exhaust box. Each stack is constructed such that end plates provided at both ends of laminated cells are gripped by an upper side tension plate and a lower side tension plate, and the tension plates and the end plates are fixed tightly with bolts, which are inserted vertically for avoiding interference between the adjacent stacks and the supply/exhaust box. An insulating body is provided in one body with a surface of the tension plate contacting the cell. Thus, the entire organized fuel cell stored in an outer case, where the outer case is sealed tightly for preventing foreign obstacles from infiltration.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、水素イオンを透過
する電解質層を挟んで水素極と酸素極とを備える燃料電
池に関し、セルを積層して構成されるスタックを小型化
する技術に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fuel cell having a hydrogen electrode and an oxygen electrode with an electrolyte layer permeable to hydrogen ions interposed therebetween, and to a technique for reducing the size of a stack formed by stacking cells.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、水素イオンを透過する電解質
層を挟んで水素極と酸素極とを備え、陰極(水素極)と
陽極(酸素極)でそれぞれ次の反応式(1)(2)に応
じた反応を生じさせることによって、起電力を発生する
燃料電池が提案されている。電解質層は、 陰極(水素極) H2→2H+ + 2e- ・・・(1) 陽極(酸素極) (1/2)O2+2H++2e- → H2O ・・・(2)
2. Description of the Related Art Conventionally, a hydrogen electrode and an oxygen electrode are provided with an electrolyte layer permeable to hydrogen ions interposed therebetween, and a cathode (hydrogen electrode) and an anode (oxygen electrode) have the following reaction formulas (1) and (2), respectively. There has been proposed a fuel cell that generates an electromotive force by causing a reaction according to the temperature. The electrolyte layer is composed of a cathode (hydrogen electrode) H 2 → 2H + + 2e (1) an anode (oxygen electrode) (1/2) O 2 + 2H + + 2e → H 2 O (2)

【0003】燃料電池は、電解質層の種類に応じて、リ
ン酸型燃料電池、溶融炭酸塩型燃料電池、固体電解質型
燃料電池、アルカリ型燃料電池など種々の形式が提案さ
れている。近年では、出力密度が高く小型化が可能であ
る等の理由により、水素イオン導電性の高分子膜を電解
質層として適用した固体高分子型燃料電池が注目されて
おり、種々の改良が検討されている。
Various types of fuel cells, such as a phosphoric acid type fuel cell, a molten carbonate type fuel cell, a solid electrolyte type fuel cell, and an alkaline type fuel cell, have been proposed according to the type of the electrolyte layer. In recent years, polymer electrolyte fuel cells using a hydrogen ion conductive polymer membrane as the electrolyte layer have attracted attention because of their high output density and the possibility of miniaturization, and various improvements have been studied. ing.

【0004】燃料電池は、いずれの型においても単位セ
ル当たりの理論的な起電力は約1.23Vであるため、
多数のセルを積層して所望の電圧を得ている。セルを積
層してケースで固定されたユニットはスタックと呼ばれ
ている。一般にスタックではセルの積層精度が内部抵抗
として現れるから、極端に多くのセルを積層すると内部
抵抗が大きくなり燃料電池の効率が低下する。また、極
端に多くのセルを積層すると、燃料ガスを各セルに均等
に供給することが困難となる。これらの理由から、所望
の電圧が得られる程度にまでセルを積層した単一のスタ
ックにより燃料電池を構成することを避け、複数のスタ
ックに分けて燃料電池を構成し、これらを直列に接続す
ることで所望の電圧を得るのが通常である。本願の出願
人は、複数のスタックを用いた燃料電池において、各ス
タックに均等に燃料を供給するとともに、全体の小型化
を図ることができる技術として特開平8−171926
号記載の技術を提案している。これは、給排部材を介し
て4つのスタックを結合した構造である。
[0004] The fuel cell has a theoretical electromotive force per unit cell of about 1.23 V in both types.
A desired voltage is obtained by stacking many cells. A unit in which cells are stacked and fixed in a case is called a stack. Generally, in a stack, the stacking accuracy of cells appears as an internal resistance. Therefore, when an extremely large number of cells are stacked, the internal resistance increases and the efficiency of the fuel cell decreases. Further, if an extremely large number of cells are stacked, it becomes difficult to supply the fuel gas evenly to each cell. For these reasons, avoid configuring a fuel cell with a single stack of stacked cells to such an extent that a desired voltage is obtained, construct a fuel cell by dividing it into multiple stacks, and connect them in series. Usually, a desired voltage is obtained. The applicant of the present application has disclosed a technique in a fuel cell using a plurality of stacks in which fuel can be uniformly supplied to each stack and the overall size can be reduced.
The technology described in No. is proposed. This is a structure in which four stacks are connected via a supply / discharge member.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかし、スタックを、
車両など種々の機器に搭載しようとした場合、燃料の給
排上の課題の他、以下に示す種々の課題があることが見
出された。従来は、これらの各課題を解決する手段にお
いて、燃料電池の小型化が十分に考慮されていなかった
ため、各課題を解決しようとすれば、燃料電池が大型化
するという別の課題を招くことがあった。この意味で、
以下の各課題については、好ましい解決手段が十分検討
されていなかった。
However, the stack is
It has been found that, when it is intended to be mounted on various devices such as a vehicle, there are the following various problems in addition to the fuel supply / discharge problem. Conventionally, in the means for solving each of these problems, the miniaturization of the fuel cell has not been sufficiently considered, so that trying to solve each of the problems may cause another problem that the fuel cell becomes large. there were. In this sense,
Regarding the following problems, preferable solutions have not been sufficiently studied.

【0006】スタックについての第1の課題は、冷却に
起因する課題である。燃料電池は冷却水によって冷却さ
れている。冷却水は、セルのガス流路などを構成するセ
パレータに形成された冷却水路を流れる。セパレータ
は、一般に導電性の部材で構成されている。従って、冷
却水はセルを冷却する過程で、導電性のセパレータに接
触することによって、電極の電位に応じて帯電する。ス
タックに冷却水を供給する給水口と、スタックから冷却
水を排出する排水口の構成によっては、これらの近傍で
電位差が存在する場合がある。かかる場合には、この電
位差に起因して、給水口と排水口との間で電食などの弊
害を招く可能性がある。こうした弊害を回避するため
に、給水口と排水口とを絶縁材料で覆うなどの措置を施
せば、その分、スタックが大型化してしまう。特に、給
排部材を介して複数のスタックを連結する構造では、給
水口と排水口との電位差が数百ボルトに至るため、絶縁
部材の被覆を大型化する必要が生じ、装置のサイズに与
える影響が大きい。また、電位差が存在しない部位に給
水口と排水口とを併設しようとすれば、給水口と排水口
の設置部位についての制約が大きくなるため、冷却水路
の設計自由度が低減し、装置の小型化を阻害する要因と
なる。
[0006] The first problem with the stack is due to cooling. The fuel cell is cooled by cooling water. The cooling water flows through a cooling water passage formed in a separator constituting a gas flow passage of the cell. The separator is generally formed of a conductive member. Therefore, the cooling water is charged in accordance with the potential of the electrode by contacting the conductive separator in the process of cooling the cell. Depending on the configuration of the water supply port for supplying the cooling water to the stack and the drainage port for discharging the cooling water from the stack, there may be a potential difference near these. In such a case, there is a possibility that adverse effects such as electrolytic corrosion may be caused between the water supply port and the drain port due to the potential difference. If measures such as covering the water supply port and the drain port with an insulating material in order to avoid such adverse effects are taken, the size of the stack increases accordingly. In particular, in a structure in which a plurality of stacks are connected via a supply / discharge member, the potential difference between the water supply port and the discharge port reaches several hundred volts. A large impact. In addition, if a water inlet and a drain are installed together in a location where there is no potential difference, restrictions on the locations of the water inlet and the drain are increased, which reduces the degree of freedom in designing the cooling water channel and reduces the size of the device. It is a factor that hinders the conversion.

【0007】スタックについての第2の課題は、反応時
に生成される水の排出に起因する課題である。先に式
(1)(2)で示した通り、燃料電池は反応時に水(H
2O)が生成される。このセルで生じた水は、ガスの流
れによって、スタックにガスを供給するマニホールドを
通って、ガス排出口に運ばれる。また、固体高分子膜型
の燃料電池では電解質膜の加湿に用いられる水も同様の
経路でガス排出口に運ばれる。この際、ガス排出口に運
ばれる水の量が増えるとフラッディングと呼ばれる現象
が生じ、燃料電池の運転が不安定になることがあった。
つまり、ガス排出口の内部に凝縮した水滴が、ガス流路
の断面積を低下させることによってガスの流れを阻害
し、ひいては各セルへのガスの供給をも阻害するように
なり、発電を不安定にするのである。かかる弊害を回避
するために、スタックに排水ポートを設けた構造が特開
平11−204126に開示されている。しかしなが
ら、この構造は、スタックの外部にドレインバルブや排
出ポートを設けるものであり、スタックの構造、ひいて
は燃料電池全体の構造が極端に大型化するという課題が
ある。また、複数のスタックを備える燃料電池では、各
スタックごとにかかる排水機構を設ける必要が生じ、ま
すます燃料電池の大型化を招くことになる。
[0007] The second problem with the stack is due to the drainage of water generated during the reaction. As shown in equations (1) and (2) above, the fuel cell reacts with water (H
2 O) is produced. The water generated in this cell is carried by the gas flow through a manifold that supplies gas to the stack to a gas outlet. In a polymer electrolyte membrane fuel cell, water used for humidifying the electrolyte membrane is also carried to the gas outlet through the same route. At this time, when the amount of water carried to the gas outlet increases, a phenomenon called flooding occurs, and the operation of the fuel cell may become unstable.
In other words, water droplets condensed inside the gas discharge port reduce the cross-sectional area of the gas flow path, thereby impeding the flow of gas, and thus obstructing the supply of gas to each cell. Make it stable. To avoid such an adverse effect, a structure in which a drain port is provided in a stack is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-204126. However, in this structure, a drain valve and a discharge port are provided outside the stack, and there is a problem that the structure of the stack, and eventually the structure of the entire fuel cell, becomes extremely large. In a fuel cell including a plurality of stacks, it is necessary to provide a drainage mechanism for each stack, which further increases the size of the fuel cell.

【0008】スタックについての第3の課題は、セルの
絶縁性に起因する課題である。スタックは積層されたセ
ルが積層方向に分離しないように固定することで構成さ
れる。セルを固定する役割を果たす外部構造をここで
は、スタックケースと呼ぶものとする。セルは電極の集
まりであるから、このようにスタックを構成する場合に
は、スタックケースとセルの間を絶縁する必要がある。
従来は、セルとスタックケースとの間にシリコンゴムな
どの絶縁体を挿入することによって両者の絶縁性が確保
されていた。しかしながら、かかる構造で両者の絶縁を
図る場合は、スタックの製造工程において絶縁体を挿入
する工程が必要となり生産性が低下することがあった。
前述の通り、セルを積層してスタックを構成する工程
は、内部抵抗に関与する精密さを要求される工程である
から、絶縁体の挿入工程が増えることにより、生産性が
極端に低下することもあった。また、一般にシリコンゴ
ムなどの絶縁体は厚さに対する精度が比較的低いため、
セルに不要な荷重をかけることなくスタックを構成する
ためには、絶縁体の厚さのばらつきを考慮して、スタッ
クケースを大きめに製造しておく必要があった。さら
に、絶縁体自体の形状を維持するためには、ある程度の
厚さが必要となるから、不必要に絶縁体が大きくなり、
スタックケースの大型化を招いていた。
[0008] The third problem with the stack is a problem due to the insulating properties of the cells. The stack is configured by fixing the stacked cells so as not to be separated in the stacking direction. The external structure that serves to fix the cells is referred to herein as a stack case. Since the cell is a collection of electrodes, it is necessary to insulate the cell from the stack case when forming the stack in this way.
Conventionally, the insulation between the cell and the stack case has been ensured by inserting an insulator such as silicon rubber between the cell and the stack case. However, in order to insulate both with such a structure, a step of inserting an insulator is required in the manufacturing process of the stack, which may reduce productivity.
As described above, the process of forming a stack by stacking cells is a process that requires precision related to the internal resistance. There was also. In general, insulators such as silicon rubber have relatively low accuracy with respect to thickness.
In order to form a stack without applying an unnecessary load to the cell, it is necessary to manufacture the stack case in a large size in consideration of variations in the thickness of the insulator. Furthermore, in order to maintain the shape of the insulator itself, a certain thickness is required, so that the insulator becomes unnecessarily large,
This caused the stack case to become larger.

【0009】本願出願人は、こうした大型化を回避する
一つの技術を特開平8−162143として開示してい
る。この技術は、スタックの4面に、ゴムを塗布して被
覆する技術である。しかしながら、かかる方法でスタッ
クの絶縁を図る場合、ゴムを塗布する工程が余分に必要
となる他、一旦ゴムで被覆されたスタック内で破損など
が生じた場合に、修理が困難であるという別の課題を招
く。かかる観点から、スタックの生産性を損なうことな
く、確実にスタックの絶縁を施すことができ、しかも、
スタックケースの大型化を回避できる技術が要望されて
いた。
The applicant of the present application discloses one technique for avoiding such an increase in size as Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-162143. This technique is a technique of coating and coating rubber on four sides of a stack. However, when the stack is insulated by such a method, an extra step of applying rubber is required, and another problem that repair is difficult when breakage or the like occurs in the stack once covered with rubber. Invites challenges. From this point of view, the stack can be reliably insulated without impairing the productivity of the stack, and
There has been a demand for a technology capable of avoiding an increase in the size of the stack case.

【0010】スタックについての第4の課題は、防水
性、防塵性、およびスタックの剛性の確保に起因する課
題である。前述の通り、スタックは複数のセルがスタッ
クケースによって固定されている。しかしながら、セル
の電圧を監視するための端子をとりつける必要性および
端子を取り付ける際の作業性などに鑑みて、スタックケ
ースは完全な密閉構造になっていないことが多い。従っ
て、かかる構造のスタックを車両など種々の装置に搭載
して使用した場合、使用環境に応じて水、埃などがセル
の隙間に入り込む可能性があった。また、これらの装置
の運転時には振動を伴うことが通常であり、かかる振動
やそれに起因する荷重などがスタックに作用すると、ス
タックに生じる歪みによってセル間に隙間が生じる可能
性があった。これらの要因によって、スタックは内部抵
抗の増大による発電効率の低下や、発電不良などを生じ
る可能性があった。
[0010] The fourth problem with the stack is a problem caused by securing waterproofness, dustproofness, and rigidity of the stack. As described above, the stack has a plurality of cells fixed by the stack case. However, in view of the necessity of attaching a terminal for monitoring the voltage of the cell and the workability in attaching the terminal, the stack case is often not completely sealed. Therefore, when the stack having such a structure is used by being mounted on various devices such as a vehicle, there is a possibility that water, dust, and the like may enter the gap between the cells depending on the use environment. In addition, the operation of these devices usually involves vibration, and when the vibration and a load resulting from the vibration act on the stack, a gap may be generated between cells due to distortion generated in the stack. Due to these factors, the stack may cause a decrease in power generation efficiency due to an increase in internal resistance, a power generation failure, or the like.

【0011】かかる課題を解決するために、スタックケ
ースの外周を完全にシールするとともに、振動などによ
って変形しない程度にスタックケースの剛性を高める方
法を採ることも可能である。しかしながら、スタックケ
ースの外周をシールする工程を設けることはスタックの
生産性を損ねることになる。また、スタックケースの剛
性を十分に高めるためには、スタックケースの板厚を増
す必要があるため、スタックの重量増大および大型化を
招くことになる。特に、複数のスタックを用いる燃料電
池においては、その影響は多大であった。
In order to solve such a problem, it is possible to take a method of completely sealing the outer periphery of the stack case and increasing the rigidity of the stack case to such an extent that the stack case is not deformed by vibration or the like. However, providing a step of sealing the outer periphery of the stack case impairs the productivity of the stack. Further, in order to sufficiently increase the rigidity of the stack case, it is necessary to increase the thickness of the stack case, which leads to an increase in the weight and size of the stack. Particularly, in a fuel cell using a plurality of stacks, the effect was great.

【0012】スタックについての第5の課題は、積層さ
れたセルに弾性力を付与するための機構に起因する課題
である。セルを積層してスタックを構成する場合、内部
抵抗を低減するためにはセル同士を可能な限り密着させ
ることが望ましい。一方、発電時は化学反応によって熱
が生じ、セルが熱膨張するから、積層されたセルを完全
に固着してしまうと、熱応力による変形が生じる可能性
があり、発電不良や寿命の低下などの弊害を招く可能性
がある。かかる課題を解決する技術が、特開平11−2
33132に開示されている。これは、セルが積層され
た一端に皿バネを介してエンドプレートを組み付ける技
術であり、皿バネの弾性力によって熱膨張などに起因す
る変形を吸収しつつ、セル同士を密着させる力を付勢す
るものである。また、本願出願人も上記課題を解決する
技術を特開平7−335243で開示している。これ
は、積層されたセルの一端に弾性部材を介してエンドプ
レートを取り付けるとともに、このエンドプレートとセ
ルの一端との間の空間を、流体を注入可能な圧力室とし
て利用する技術であり、弾性部材による弾性力と流体の
圧力とを利用して、熱膨張などに起因する変形を吸収し
つつ、セル同士を密着させる力を付勢するものである。
A fifth problem of the stack is a problem caused by a mechanism for applying an elastic force to the stacked cells. When a cell is stacked to form a stack, it is desirable to make the cells as close as possible to reduce the internal resistance. On the other hand, during power generation, heat is generated by a chemical reaction and the cells thermally expand, so if the stacked cells are completely fixed, deformation due to thermal stress may occur, such as power generation failure and shortened life. May cause adverse effects. A technique for solving such a problem is disclosed in Japanese Unexamined Patent Publication No.
33132. This is a technology that attaches an end plate to one end where cells are stacked via a disc spring, and urges the force to make cells adhere to each other while absorbing deformation caused by thermal expansion and the like by the elastic force of the disc spring. Is what you do. The applicant of the present application also discloses a technique for solving the above problem in Japanese Patent Laid-Open No. Hei 7-335243. This is a technology in which an end plate is attached to one end of a stacked cell via an elastic member, and a space between the end plate and one end of the cell is used as a pressure chamber into which a fluid can be injected. Utilizing the elastic force of the member and the pressure of the fluid, a force for bringing the cells into close contact with each other is urged while absorbing deformation caused by thermal expansion and the like.

【0013】しかしながら、これらの技術では、積層方
向に貫通するボルトでエンドプレートを固定しているた
め、ボルトスペースによってスタックが大型化するとい
う課題があった。特に、スタックが積層方向に長くなっ
ていた。燃料電池は、電圧確保のために多数のセルを積
層する必要があり、積層方向の寸法は、必然的に大きく
なる傾向にある。一方、燃料電池を車両など種々の装置
に搭載する際のスペース確保という観点からは、一方向
のサイズが極端に大きい形状を回避した方が好ましいこ
とが多い。かかる観点から、セルの積層方向のサイズは
可能な限り抑えることが望ましく、上述したボルトスペ
ースに起因する大型化は、スタックを装置に搭載する際
の効率を損ねることになる。特に、複数のスタックを用
いる燃料電池における影響は多大である。従って、セル
の積層方向に適度の弾性力を付与しつつ、スタックの小
型化、特に積層方向の小型化を図ることができる技術が
要望されていた。
However, in these techniques, since the end plate is fixed by bolts penetrating in the stacking direction, there is a problem that the stack becomes large due to the bolt space. In particular, the stack was longer in the stacking direction. In a fuel cell, it is necessary to stack a large number of cells in order to secure a voltage, and the dimension in the stacking direction tends to be necessarily increased. On the other hand, from the viewpoint of securing space when mounting the fuel cell on various devices such as vehicles, it is often preferable to avoid a shape in which the size in one direction is extremely large. From such a viewpoint, it is desirable to suppress the size of the cells in the stacking direction as much as possible, and the increase in size due to the above-mentioned bolt space impairs the efficiency of mounting the stack on the device. In particular, the effect on a fuel cell using a plurality of stacks is significant. Therefore, there has been a demand for a technique that can reduce the size of the stack, particularly the size in the stacking direction, while providing an appropriate elastic force in the stacking direction of the cells.

【0014】以上で説明した通り、従来の燃料電池に
は、実用上の種々の課題があり、これらに起因してスタ
ックの大型化という大きな課題を招いていた。本発明
は、これらの課題に鑑みてなされたものであり、上述の
5つの課題の少なくとも一部を、スタックの大型化回避
という観点も含めて解決することを目的とする。
As described above, the conventional fuel cell has various practical problems, resulting in a large problem of increasing the size of the stack. The present invention has been made in view of these problems, and has as its object to solve at least a part of the above-described five problems, including a viewpoint of avoiding an increase in the size of a stack.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段およびその作用・効果】燃
料電池の小型化を図るという一の課題を解決しつつ、上
述した種々の課題の少なくとも一部を解決するために、
本発明は次の構成を採用した。本発明の第1の燃料電池
は、単電池を積層した積層電池を備える燃料電池であっ
て、該積層電池に導電性の冷媒を通過させて冷却を行う
機構であって、前記冷媒を前記積層電池に供給する供給
口と、前記冷媒を前記積層電池から排出する排出口と
は、電位が相違する部位に設けられている冷却機構と、
前記冷媒が流れる冷媒路に関し、前記供給口よりも上流
側の冷媒路と、前記排出口よりも下流側の冷媒路とを電
気的に短絡させる短絡手段を備えたことを要旨とする。
Means for Solving the Problems and Their Functions / Effects To solve at least one of the problems of downsizing the fuel cell and at least part of the various problems described above,
The present invention employs the following configuration. The first fuel cell according to the present invention is a fuel cell including a stacked battery in which unit cells are stacked, and a mechanism for cooling by passing a conductive refrigerant through the stacked battery. A supply port for supplying the battery, and a discharge port for discharging the refrigerant from the stacked battery, a cooling mechanism provided at a portion having a different potential,
The gist of the invention relates to a refrigerant path through which the refrigerant flows, and further comprises a short-circuit means for electrically short-circuiting the refrigerant path upstream of the supply port and the refrigerant path downstream of the discharge port.

【0016】第1の燃料電池によれば、短絡手段によっ
て、供給口と排出口で生じる冷却水の電位差を解消する
ことができるから、電食などの弊害を容易に回避するこ
とができる。電位差のある冷媒路を電気的に短絡させる
手段は、両者を導電性の部材で接続することにより実現
できるため、燃料電池の大型化、製造コストの増大など
の弊害を招くこともない。また、これによって供給口と
排出口とに絶縁部材を設けることによる装置の大型化を
回避することもできる。また、両者を電位差のない部位
に設けるなどの制約もなくなるため、設計自由度が増
し、装置のより一層の小型化を図ることが可能となる。
According to the first fuel cell, the potential difference between the cooling water generated at the supply port and the discharge port can be eliminated by the short-circuit means, so that adverse effects such as electrolytic corrosion can be easily avoided. The means for electrically short-circuiting the refrigerant path having a potential difference can be realized by connecting both with a conductive member, and thus does not cause adverse effects such as an increase in the size of the fuel cell and an increase in manufacturing cost. This also makes it possible to avoid an increase in the size of the device due to the provision of insulating members at the supply port and the discharge port. Further, since there is no restriction such as providing both at a portion where there is no potential difference, the degree of freedom in design is increased and the size of the device can be further reduced.

【0017】なお、供給口、排出口は冷媒を給排するた
めに積層電池に設けられた孔を意味しており、「供給口
よりも上流側の冷媒路」、「排出口よりも下流側の冷媒
路」とは、積層電池に連通された冷媒路を意味してい
る。従って、本発明の短絡手段は、積層電池の内部では
なく、外部に設けられたものである。このことによっ
て、積層電池を構成した後で短絡手段を装着することが
できるため、積層電池の生産性を損なうことなく短絡手
段を設けることができる利点がある。また、断線などの
障害が生じた場合の対処が容易になる利点もある。
Note that the supply port and the discharge port mean holes provided in the stacked battery for supplying and discharging the refrigerant, and include “a refrigerant path upstream of the supply port” and “a refrigerant path downstream of the discharge port. The “refrigerant path” means a refrigerant path communicated with the stacked battery. Therefore, the short-circuit means of the present invention is provided outside the laminated battery, not inside. Thus, since the short-circuit means can be mounted after the stacked battery is formed, there is an advantage that the short-circuit means can be provided without impairing the productivity of the stacked battery. There is also an advantage that it is easy to cope with a failure such as a disconnection.

【0018】上記短絡手段は、単一の積層電池に対して
施すものとしても構わないが、該燃料電池が、前記積層
電池を複数備えている場合には、前記冷媒路は、各積層
電池の供給口よりも上流側の冷媒路の少なくとも一部、
および各積層電池の排出口よりも下流側の冷媒路の少な
くとも一部が共通の冷媒路として構成されており、前記
短絡手段が、複数の積層電池に共通の冷媒路として構成
された個所に設けるものとすることが望ましい。
The short-circuit means may be applied to a single stacked battery. However, when the fuel cell includes a plurality of the stacked batteries, the refrigerant path is connected to each of the stacked batteries. At least a portion of the refrigerant passage upstream of the supply port,
And at least a part of the refrigerant path downstream of the outlet of each of the stacked batteries is configured as a common refrigerant path, and the short-circuit means is provided at a location configured as a common refrigerant path for the plurality of stacked batteries. Is desirable.

【0019】かかる構成によれば、共通の冷媒路に短絡
手段を設けるため、各積層電池に短絡手段を設けるまで
なく、冷媒の電位差を解消することができる。従って、
短絡手段を設けるための工程、コストを抑制することが
できる。複数の積層電池を通過した冷媒は非常に大きな
電位差を有することがあるため、容易に電位差を解消す
ることができる点で本発明の有用性は非常に高い。複数
の積層電池を備える燃料電池の一例としては、供給され
た燃料ガスを前記各積層電池に分配する機能および前記
各積層電池からの排出ガスを集約する機能を果たすこと
によって外部と各積層電池との間の燃料の給排を実現す
る給排部材を備えた構造を挙げることができる。この場
合、給排部材の内部に上述した共通の冷媒路が形成され
ることになる。かかる場合には、例えば、給排部材との
間で冷却水の給排を行うための供給口、排出口の近傍を
短絡させることにより、上記発明の構成を実現すること
ができる。
According to this configuration, since the short-circuit means is provided in the common refrigerant passage, the potential difference of the refrigerant can be eliminated without providing the short-circuit means in each of the stacked batteries. Therefore,
The process and cost for providing the short-circuit means can be reduced. Since the refrigerant that has passed through a plurality of stacked batteries may have a very large potential difference, the utility of the present invention is very high in that the potential difference can be easily eliminated. As an example of a fuel cell including a plurality of stacked batteries, by performing the function of distributing the supplied fuel gas to each of the stacked batteries and the function of aggregating the exhaust gas from each of the stacked batteries, the outside and each of the stacked batteries and And a structure provided with a supply / discharge member for realizing supply / discharge of fuel during the period. In this case, the above-described common refrigerant path is formed inside the supply / discharge member. In such a case, for example, the configuration of the present invention can be realized by short-circuiting the vicinity of the supply port and the discharge port for supplying and discharging the cooling water to and from the supply and discharge member.

【0020】本発明の第2の燃料電池は、単電池を積層
した積層電池を複数備える燃料電池であって、前記複数
の積層電池と、供給された燃料ガスを前記各積層電池に
分配する機能および前記各積層電池からの排出ガスを集
約する機能を果たすことによって外部と各積層電池との
間の燃料の給排を実現する給排部材を備え、該給排部材
は、内部構造として、前記集約された排出ガスが流れる
集約ガス流路と、該集約ガス流路から分岐して、該ガス
流路内の水滴を排出する排水機構とを備える構造体であ
ることを要旨とする。
A second fuel cell according to the present invention is a fuel cell including a plurality of stacked cells in which unit cells are stacked, and has a function of distributing the supplied fuel gas to each of the stacked cells. And a supply / discharge member that realizes supply / discharge of fuel between the outside and each of the stacked batteries by performing a function of consolidating exhaust gas from each of the stacked batteries, and the supply / discharge member has an internal structure, The gist of the present invention is that the structure includes an integrated gas flow path through which the integrated exhaust gas flows, and a drainage mechanism that branches off from the integrated gas flow path and discharges water droplets in the gas flow path.

【0021】第2の燃料電池によれば、給排部材に設け
られた排水機構により、ガス流路内の水滴を適宜排出す
ることができるから、フラッディングを回避することが
できる。また、排水機構を給排部材内に設けるため、特
開平11−204126に記載された従来技術と異な
り、外部にドレインバルブなどを設ける必要がなく、装
置の大型化を回避することができる。特に、給排部材に
排水機構を設けるため、各積層電池に対し個別に排水機
構を設けることを回避でき、装置を小型化することがで
きる。
According to the second fuel cell, the drainage mechanism provided in the supply / discharge member can appropriately discharge the water droplets in the gas flow path, so that flooding can be avoided. In addition, since the drainage mechanism is provided in the supply / discharge member, unlike the related art described in Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-204126, there is no need to provide an external drain valve or the like, and an increase in the size of the apparatus can be avoided. In particular, since the drainage mechanism is provided in the supply / discharge member, it is possible to avoid providing a drainage mechanism individually for each of the stacked batteries, and the device can be downsized.

【0022】なお、排水機構はガス流路から分岐し、水
滴を一時的に蓄える蓄水機構と、蓄えられた水を排出す
る排水管とから構成することができる。排水管は、重力
によって水を排出する構成とすることもできるが、より
ガス流路内を流れるガスの圧力を利用して積極的に水を
排出する機構とすることもできる。燃料ガスを単位電池
に均一に滞りなく供給するため、ガスは比較的高圧で供
給されるのが通常であり、単位電池内で圧力損失はある
ものの排出されるガスは大気圧に比べ十分に高い圧力を
有しているのが通常である。従って、排出ガスの圧力が
水面に作用する構成の蓄水機構、例えばガス流路が曲が
っており局所的に圧力が高くなる部位に設けられた蓄水
機構や、排出ガスの流れ方向に対し鋭角的に結合された
分岐を介して設けられた蓄水機構などを用いることによ
り、この圧力を利用して積極的に水を排出することが可
能となる。圧力を利用して排水する場合には、重力で排
水する場合に比較して排水管の位置に対する自由度が高
くなるから、装置を更に小型化することができる。
The drainage mechanism can be composed of a water storage mechanism that branches off from the gas flow path and temporarily stores water drops, and a drainage pipe that discharges the stored water. The drain pipe may be configured to discharge water by gravity, or may be configured to more positively discharge water by utilizing the pressure of the gas flowing in the gas flow path. In order to supply the fuel gas uniformly to the unit cells without interruption, the gas is usually supplied at a relatively high pressure, and although the pressure loss occurs in the unit cells, the discharged gas is sufficiently higher than the atmospheric pressure. It is normal to have pressure. Therefore, a water storage mechanism in which the pressure of the exhaust gas acts on the water surface, for example, a water storage mechanism provided in a portion where the gas flow path is bent and the pressure is locally increased, or an acute angle with respect to the flow direction of the exhaust gas By using a water storage mechanism or the like provided via a branch that is connected to the outside, water can be positively discharged using this pressure. When the drainage is performed by using the pressure, the degree of freedom with respect to the position of the drainage pipe is increased as compared with the case where the drainage is performed by gravity, so that the size of the apparatus can be further reduced.

【0023】本発明の第3の燃料電池は、単電池を積層
した積層電池を備える燃料電池であって、前記積層電池
は、積層された単電池を固定するための固定部材を備
え、該固定部材は、前記単電池と接触する側の面に絶縁
層が一体的に設けられていることを要旨とする。
A third fuel cell according to the present invention is a fuel cell including a stacked cell in which unit cells are stacked, wherein the stacked cell includes a fixing member for fixing the stacked unit cells, and The gist of the member is that an insulating layer is integrally provided on a surface in contact with the unit cell.

【0024】第3の燃料電池によれば、積層電池を製造
する過程において、単電池と固定部材との間に絶縁材を
挿入する工程を省略することができ、生産性の向上を図
ることができる。特に、単位電池の積層は、積層電池の
性能に大きく影響する精密作業であるため、かかる工程
における簡易化は、生産性の大幅な向上につながる。絶
縁層を一体的に設ける方法としては、絶縁部材を固定部
材の一面に接着する方法、絶縁材料を固定部材の一面に
塗布する方法など種々の方法を適用することができる。
これらの方法によって一体的に形成することにより、絶
縁層を別体で用意する場合に比較して、絶縁層自体の厚
さを薄くすることができる。また、厚さの寸法誤差を抑
制することもできる。さらに、絶縁層が別体で用意され
ている場合には、仮に絶縁層の位置にずれが生じても、
単位電池と固定部材との間が接触しないよう、十分な空
隙を設けておく必要があるが、絶縁層を固定部材に一体
化した場合には、このような配慮が不要となり単位電池
と固定部材との空隙を縮小することができる。固定部材
に絶縁層を一体化した第3の燃料電池は、これらの作用
によって、装置を小型化することができる。
According to the third fuel cell, the step of inserting an insulating material between the unit cell and the fixing member can be omitted in the process of manufacturing the stacked battery, and the productivity can be improved. it can. In particular, since stacking of unit batteries is a precision operation that greatly affects the performance of the stacked battery, simplification in such a process leads to significant improvement in productivity. As a method of integrally providing the insulating layer, various methods such as a method of bonding an insulating member to one surface of a fixing member and a method of applying an insulating material to one surface of the fixing member can be applied.
By forming them integrally by these methods, the thickness of the insulating layer itself can be reduced as compared with the case where the insulating layer is prepared separately. In addition, a dimensional error in thickness can be suppressed. Furthermore, if the insulating layer is prepared separately, even if the position of the insulating layer is shifted,
It is necessary to provide a sufficient gap so that the unit battery and the fixing member do not come into contact with each other. However, when the insulating layer is integrated with the fixing member, such consideration is not required, and the unit battery and the fixing member are unnecessary. Can be reduced. The third fuel cell in which the insulating layer is integrated with the fixing member can reduce the size of the device by these actions.

【0025】本発明の第4の燃料電池は、単電池を積層
した積層電池を備える燃料電池であって、複数の前記積
層電池と、該複数の積層電池をまとめて収容するととも
に、外部からの異物の侵入を防止可能に密閉された構造
を有する容器とを備えることを要旨とする。異物として
は、埃や水などが挙げられる。
A fourth fuel cell according to the present invention is a fuel cell including a stacked cell in which unit cells are stacked. The fuel cell includes a plurality of the stacked cells, the plurality of the stacked cells collectively accommodated, and an external And a container having a sealed structure so as to prevent intrusion of foreign matter. Examples of the foreign matter include dust and water.

【0026】かかる容器を備えることにより、各積層電
池には異物への完全な対処を施す必要がなくなる。従っ
て、積層電池の構造を簡易化することができ、積層電池
の小型化を図ることができる。また、生産性の向上、製
造コストの低減を図ることができる。さらに、単電池の
電位を監視する必要がある場合には、上述の容器を備え
ることにより、単電池が外観できる状態で積層電池を構
成することができるため有用性が高い。
By providing such a container, it is not necessary for each laminated battery to completely deal with foreign matter. Therefore, the structure of the stacked battery can be simplified, and the size of the stacked battery can be reduced. In addition, productivity can be improved and manufacturing cost can be reduced. Further, when it is necessary to monitor the electric potential of the unit cell, by providing the above-described container, the stacked cell can be configured in a state in which the unit cell can be viewed, so that the utility is high.

【0027】第4の燃料電池は、また、剛性確保という
観点でも利点がある。燃料電池を車両などに搭載する場
合、燃料電池には振動や種々の外力が作用する。安定し
て発電を行うためには、燃料電池について、振動や外力
によって変形を生じない程度の剛性を確保しておく必要
がある。ここで、変形とは主として曲げ変形および捩れ
変形であり、これらに対する剛性は、断面二次モーメン
ト、断面二次極モーメントを指標として判断することが
できる。これらの係数は、曲げ変形の中立軸、および捩
れ変形の回転軸からの距離が大きい断面ほど大きくなる
ことが知られている。第4の燃料電池の容器は、積層電
池をまとめて収容するため、断面二次モーメント、断面
二次極モーメントが積層電池よりも明らかに大きくな
る。従って、第4の燃料電池は、材料の板厚を抑制しつ
つ、十分な剛性を確保することができる。容器が剛性を
確保すれば、積層電池はそれほど高い剛性を確保する必
要がなくなるため、小型化を図ることができる。また、
容器の板厚を抑制することができるから、燃料電池全体
の重量の増加も抑制できる。
The fourth fuel cell also has an advantage in terms of securing rigidity. When a fuel cell is mounted on a vehicle or the like, vibration and various external forces act on the fuel cell. In order to stably generate power, it is necessary to secure a rigidity of the fuel cell such that the fuel cell does not deform due to vibration or external force. Here, the deformation is mainly a bending deformation and a torsional deformation, and the rigidity thereof can be determined by using the second moment of area and the second moment of area as indices. It is known that these coefficients increase as the distance from the neutral axis of bending deformation and the rotation axis of torsional deformation increases. Since the container of the fourth fuel cell accommodates the stacked batteries collectively, the second moment of area and the second moment of area are clearly larger than those of the stacked battery. Therefore, the fourth fuel cell can ensure sufficient rigidity while suppressing the thickness of the material. If the container has sufficient rigidity, it is not necessary for the laminated battery to have such high rigidity, so that the size can be reduced. Also,
Since the thickness of the container can be suppressed, an increase in the weight of the entire fuel cell can also be suppressed.

【0028】第4の燃料電池において、さらに、容器内
の前記積層電池との間で燃料ガス、酸化ガスおよび冷却
水の供給および排出を行うための機構とは別に、該容器
内に生じた気体または液体を容器外部に排出するための
排出機構を備えるものとしてもよい。
In the fourth fuel cell, a gas generated in the container is provided separately from a mechanism for supplying and discharging a fuel gas, an oxidizing gas and cooling water to and from the stacked battery in the container. Alternatively, a device for discharging the liquid to the outside of the container may be provided.

【0029】燃料ガスとして用いられる水素は、非常に
微細な分子であるため、運転時に単位電池の各種の接合
部から浸み出るようにして漏れることがある。また、燃
料電池の反応で生成される水も積層電池外部に漏れ出る
こともある。第4の燃料電池は容器を密閉するため、こ
うして排出される気体および液体が容器内に蓄積される
可能性がある。上記構成によれば、排出機構により、こ
れらの気体、液体を適切に容器内から排出することがで
きる。なお、排出機構は、排出管を取り付けた簡易な構
成を適用することもできるが、外部からの異物の侵入を
防ぐため、取り付け部に弁体などを合わせて設けること
が好ましい。
Since hydrogen used as a fuel gas is a very fine molecule, it sometimes leaks out of various junctions of the unit cell during operation. Further, water generated by the reaction of the fuel cell may leak out of the stacked cell. Since the fourth fuel cell seals the container, gases and liquids thus discharged may accumulate in the container. According to the above configuration, the gas and the liquid can be appropriately discharged from the container by the discharge mechanism. Note that the discharge mechanism may have a simple configuration in which a discharge pipe is mounted, but it is preferable to provide a valve body or the like at the mounting portion in order to prevent foreign matter from entering from the outside.

【0030】本発明の第5の燃料電池は、単電池を積層
した積層電池を備える燃料電池であって、前記積層電池
は、前記単電池に対し積層方向に弾性力を与える弾性部
材と、前記積層された単電池の両端に該単電池と平行に
配置され、前記弾性力に対し剛体とみなし得る剛性を有
する一対の端板と、該一対の端板同士を連結し、該端板
に前記弾性力と釣り合う力を作用させる連結部材とを備
え、前記端板と前記連結部材とは、前記積層方向と直交
する方向に挿入された締結部材で締結されたことを要旨
とする。
A fifth fuel cell according to the present invention is a fuel cell including a stacked cell in which unit cells are stacked, wherein the stacked cell has an elastic member that applies an elastic force to the unit cell in a stacking direction; A pair of end plates arranged in parallel with the unit cells at both ends of the stacked unit cells and having rigidity that can be regarded as a rigid body with respect to the elastic force, connecting the pair of end plates together, and connecting the pair of end plates to each other, A connecting member for applying a force that balances the elastic force is provided, and the end plate and the connecting member are fastened by a fastening member inserted in a direction orthogonal to the laminating direction.

【0031】第5の燃料電池によれば、弾性部材の弾性
力によって、熱による変形を吸収しつつ、単電池を十分
に密着させ安定した運転を実現することができる。この
ように弾性力を付与する機構において、第5の燃料電池
は、単電池に付与される弾性力の反作用として端板にか
かる荷重を、連結部材で支持する構造を採る。ここで、
連結部材と端板との締結部材は積層方向と直交する方向
に挿入されている。締結部材を積層方向に挿入する場合
には、その分、積双方向のサイズが大型化するが、積層
方向と直交する方向に挿入する場合には、かかる大型化
を回避できる。
According to the fifth fuel cell, the unit cells can be sufficiently adhered to each other and stable operation can be realized while absorbing deformation due to heat by the elastic force of the elastic member. In the mechanism for applying the elastic force in this manner, the fifth fuel cell employs a structure in which the load applied to the end plate as a reaction of the elastic force applied to the unit cell is supported by the connecting member. here,
The fastening member between the connecting member and the end plate is inserted in a direction orthogonal to the laminating direction. When the fastening member is inserted in the stacking direction, the size of the product in both directions increases accordingly. When the fastening member is inserted in the direction orthogonal to the stacking direction, such increase in size can be avoided.

【0032】上記構成は、複数の積層電池を備える燃料
電池において、以下に示す通り、特に有用性が高い。複
数の積層電池を備える燃料電池では、各単電池に均一に
燃料ガスなどの供給を行うために、積層方向に供給口、
排出口を設けることが好ましい。特に、前述した給排部
材を用いて複数の積層電池を結合する場合、各積層電池
は一方の端板を介して給排部材に結合されることにな
る。第5の燃料電池によれば、積層方向と直交する方向
に締結部材が挿入されているため、給排部材との結合面
で締結部材が干渉することを回避できる。また、給排部
材と積層電池とを結合した後も、締結部材による締結状
態の確認などを行うことができるため、整備性も向上す
る。給排部材を利用しない場合でも、程度の差こそあ
れ、同様の効果を得ることができる。
The above configuration is particularly useful in a fuel cell having a plurality of stacked cells, as shown below. In a fuel cell including a plurality of stacked cells, in order to uniformly supply fuel gas or the like to each unit cell, a supply port in the stacking direction,
Preferably, an outlet is provided. In particular, when a plurality of stacked batteries are connected using the above-described supply / discharge member, each stacked battery is connected to the supply / discharge member via one end plate. According to the fifth fuel cell, since the fastening member is inserted in the direction orthogonal to the stacking direction, it is possible to avoid interference of the fastening member on the coupling surface with the supply / discharge member. Further, even after the supply / discharge member and the stacked battery are connected, the fastening state of the fastening member can be checked, and thus the maintainability is also improved. Even when the supply / discharge member is not used, the same effect can be obtained to some extent.

【0033】さらに、第5の燃料電池においては、前記
積層電池を複数備える場合には、該積層電池が前記締結
部材の挿入方向と直交する方向に配列されているものと
することが望ましい。かかる配置とすることにより、積
層電池同士で締結部材が干渉することを回避でき、燃料
電池のより一層の小型化を図ることができる。また、整
備性を向上することもできる。なお、このように第5の
燃料電池は、複数の積層電池を備える場合に、特に有用
性が高いが、単一の積層電池にも有効に適用できること
はいうまでもない。
Further, in the fifth fuel cell, when a plurality of the stacked batteries are provided, it is preferable that the stacked batteries are arranged in a direction orthogonal to the insertion direction of the fastening member. With such an arrangement, it is possible to avoid interference of the fastening members between the stacked cells, and to further reduce the size of the fuel cell. Further, maintainability can be improved. The fifth fuel cell is particularly useful when it has a plurality of stacked batteries as described above, but it goes without saying that the fifth fuel cell can be effectively applied to a single stacked battery.

【0034】上記説明では、第1〜第5の燃料電池とし
て個別に説明したが、これらの発明を組み合わせた燃料
電池を種々構成することもでき、それぞれ第1〜第5の
各燃料電池の利点を兼ね備えた燃料電池を実現すること
ができる。なお、上記発明は、特に小型化が期待されて
いる固体高分子型の燃料電池に適用することが望ましい
が、これに限定されるものではなく、リン酸型燃料電
池、溶融炭酸塩型燃料電池、固体電解質型燃料電池、ア
ルカリ型燃料電池など種々の形式の燃料電池に適用可能
である。
In the above description, the fuel cells are individually described as the first to fifth fuel cells. However, various configurations of the fuel cells obtained by combining these inventions are also possible. Can be realized. The above-described invention is desirably applied to a polymer electrolyte fuel cell which is expected to be particularly miniaturized, but is not limited to this. For example, a phosphoric acid fuel cell, a molten carbonate fuel cell The present invention can be applied to various types of fuel cells such as a solid oxide fuel cell and an alkaline fuel cell.

【0035】[0035]

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について、実
施例に基づき、以下の順序で説明する。 A.全体構成: B.冷却系統の短絡手段: C.排水機構: D.テンションプレートの絶縁構成: E.セルを固定する構造およびスタックの配置: F.アウタケース:
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described in the following order based on examples. A. Overall configuration: B. Short circuit means for cooling system: Drainage mechanism: D. E. Insulation configuration of tension plate: F. Structure for fixing cells and arrangement of stacks: Outer case:

【0036】A.全体構成:図1は本実施例のスタック
10の概略構成を示す斜視図である。スタック10は、
起電力を生じる単位電池としてのセル100を所定数だ
け積層した積層電池の形態で形成される。積層されたセ
ルは、上下に配置されたテンションプレート170,1
72と締結されて固定されている。セル100は、それ
ぞれ固体高分子型燃料電池として形成されており、各セ
ルが1V強の起電圧を生じる。本実施例では、各スタッ
クで約100Vの起電圧を生じるよう、100枚のセル
を積層している。セル100の詳細構造は、後述する
が、それぞれセパレータで酸素極、電解質膜、水素極を
この順序に挟んだ構造をなしている。スタック10で
は、隣接するセル100のセパレータは共有されてい
る。一般には、「スタック」という用語は、単に積層さ
れたセルの総称として用いる場合と、セルを固定する部
材も含めた構造体を意味する場合とがある。本明細書で
は、単にスタック10と呼ぶ場合には、後者の意味、即
ち積層されたセル100の他、上下のテンションプレー
ト170、172も含めた構造体を意味し、前者の意味
で用いる場合には、「狭義のスタック」と呼ぶものとす
る。
A. Overall Configuration: FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of a stack 10 of the present embodiment. Stack 10
It is formed in the form of a stacked battery in which a predetermined number of cells 100 as unit batteries that generate electromotive force are stacked. The stacked cells are connected to the tension plates 170, 1 arranged vertically.
72 and fixed. Each of the cells 100 is formed as a polymer electrolyte fuel cell, and each cell generates an electromotive voltage of a little over 1V. In this embodiment, 100 cells are stacked so that an electromotive voltage of about 100 V is generated in each stack. Although a detailed structure of the cell 100 will be described later, the cell 100 has a structure in which an oxygen electrode, an electrolyte membrane, and a hydrogen electrode are sandwiched by a separator in this order. In the stack 10, the separators of the adjacent cells 100 are shared. In general, the term “stack” may be used simply as a generic term for stacked cells, or may refer to a structure including members for fixing cells. In this specification, when simply referred to as the stack 10, it means the latter meaning, that is, a structure including the upper and lower tension plates 170 and 172 in addition to the stacked cells 100. Shall be called “stack in a narrow sense”.

【0037】スタック10は、一端からエンドプレート
12、絶縁板16、集電板18、複数のセル100、集
電板20、絶縁板22、エンドプレート14の順に積層
されて構成される。エンドプレート12、14は、剛性
を確保するため、鋼等の金属によって形成されている。
集電板18、20は緻密質カーボンや銅板などガス不透
過な導電性部材によって形成され、絶縁板16、22は
ゴムや樹脂等の絶縁性部材によって形成されている。ス
タック10で生じた電力は、集電板18、20に結線す
ることによって出力される。
The stack 10 is formed by stacking an end plate 12, an insulating plate 16, a current collecting plate 18, a plurality of cells 100, a current collecting plate 20, an insulating plate 22, and an end plate 14 in this order from one end. The end plates 12 and 14 are formed of a metal such as steel in order to secure rigidity.
The current collecting plates 18 and 20 are formed of a gas-impermeable conductive member such as a dense carbon or copper plate, and the insulating plates 16 and 22 are formed of an insulating member such as rubber or resin. The electric power generated in the stack 10 is output by connecting to the current collector plates 18 and 20.

【0038】一方のエンドプレート14には、燃料ガス
供給口35、燃料ガス排出口36、酸化ガス供給口3
3、酸化ガス排出口34、冷却水供給口31、冷却水排
出口32が設けられている。燃料ガス供給口35からス
タック10に供給された燃料ガスは、エンドプレート1
2に向かって流れながら各セル100に分配される。各
セル100に配分された燃料ガスは、エンドプレート1
2に向かって流れながら各セル100に分配され、図中
の左方から右方にセル100内の流路を流れた後、エン
ドプレート14側に流れ、燃料ガス排出口36から排出
される。酸化ガスも同様に、酸化ガス供給口33から供
給された後、エンドプレート12に向かって流れながら
各セル100に分配され、各セル100内の流路を図中
の上方から下方に流れた後、酸化ガス排出口34から排
出される。冷却水は、冷却水供給口31から供給された
後、所定の間隔で設けられた冷却用のセパレータを通
り、セルを冷却した後、冷却水排出口32から排出され
る。スタック10は、このようなガスおよび冷却水の流
れを実現できるよう内部で各セル100のガス流路が形
成されている。スタック10の各セル100を構成する
電解質膜132は、セパレータ110、120と接する
周辺領域がシールされている。このシールは、セル10
0内部から燃料ガスおよび酸化ガスが漏れ出し、両者が
混合するのを防止する役割を果たす。
One end plate 14 has a fuel gas supply port 35, a fuel gas discharge port 36, and an oxidizing gas supply port 3.
3, an oxidizing gas discharge port 34, a cooling water supply port 31, and a cooling water discharge port 32 are provided. The fuel gas supplied to the stack 10 from the fuel gas supply port 35 is supplied to the end plate 1.
2 and is distributed to each cell 100. The fuel gas distributed to each cell 100 is supplied to the end plate 1
After flowing toward the cell 2, it is distributed to each cell 100, flows through the flow path in the cell 100 from left to right in the drawing, flows toward the end plate 14, and is discharged from the fuel gas discharge port 36. Similarly, after the oxidizing gas is supplied from the oxidizing gas supply port 33, the oxidizing gas is distributed to each cell 100 while flowing toward the end plate 12, and flows through the flow path in each cell 100 from above to below in the drawing. Is discharged from the oxidizing gas discharge port 34. The cooling water is supplied from the cooling water supply port 31, passes through cooling separators provided at predetermined intervals, cools the cells, and is discharged from the cooling water discharge port 32. The gas flow path of each cell 100 is formed inside the stack 10 so that the flow of the gas and the cooling water can be realized. The electrolyte membrane 132 constituting each cell 100 of the stack 10 has a peripheral area in contact with the separators 110 and 120 sealed. This seal is located in cell 10
The fuel gas and the oxidizing gas leak from the inside of the fuel cell 0, and serve to prevent the two from mixing.

【0039】図2はセル100の構造を示す斜視図であ
る。セル100は固体高分子型燃料電池として構成され
ている。セル100は、電解質膜132を水素極13
4、酸素極136で挟み込み、さらにその両側をセパレ
ータ110、120で挟んだ構造を有している。酸素極
136は電解質膜132を挟んで水素極134の裏面、
図中では隠れた側の面に存在する。水素極134、酸素
極136は、ガス拡散電極である。セパレータ110、
120は水素極134、酸素極136と対向する面に複
数の凹凸状のリブが形成されている。セパレータ11
0、120が、水素極134、酸素極136をさらに両
側から挟み込むことによって、水素極134との間に燃
料ガス流路112、酸素極136との間に酸化ガス流路
122が形成される。セパレータ110、120は両面
にリブが形成されており、片面は水素極134との間で
燃料ガス流路112を形成し、他面は隣接するセル10
0が備える酸素極136との間で酸化ガス流路122を
形成する。このように、セパレータ110、120は、
ガス拡散電極との間でガス流路を形成するとともに、隣
接するセル間で燃料ガスと酸化ガスの流れを分離する役
割を果たしている。
FIG. 2 is a perspective view showing the structure of the cell 100. The cell 100 is configured as a polymer electrolyte fuel cell. The cell 100 includes an electrolyte membrane 132 and a hydrogen electrode 13.
4. It has a structure sandwiched between oxygen electrodes 136 and further sandwiched between separators 110 and 120 on both sides. The oxygen electrode 136 is on the back side of the hydrogen electrode 134 with the electrolyte membrane 132 interposed therebetween,
In the figure, it exists on the hidden side. The hydrogen electrode 134 and the oxygen electrode 136 are gas diffusion electrodes. Separator 110,
120 has a plurality of uneven ribs formed on the surface facing the hydrogen electrode 134 and the oxygen electrode 136. Separator 11
The fuel gas flow path 112 is formed between the hydrogen electrode 134 and the oxygen electrode 136 by sandwiching the hydrogen electrode 134 and the oxygen electrode 136 from both sides. The separators 110 and 120 have ribs formed on both sides, one side forms a fuel gas flow path 112 with the hydrogen electrode 134, and the other side has an adjacent cell 10.
An oxidizing gas flow path 122 is formed between the oxygen gas 136 and the oxygen electrode 136 included in 0. Thus, the separators 110 and 120
In addition to forming a gas flow path with the gas diffusion electrode, the gas diffusion electrode plays a role in separating the flow of the fuel gas and the oxidizing gas between adjacent cells.

【0040】電解質膜132は、固体高分子材料、例え
ばフッ素系樹脂により形成されたプロトン伝導性のイオ
ン交換膜であり、湿潤状態で良好な電気伝導性を示す。
電解質膜132としては、例えばナフィオン膜(デュポ
ン社製)などを適用することができる。電解質膜132
の表面には、触媒としての白金が塗布されている。本実
施例では、触媒としての白金を担持したカーボン粉を有
機溶剤に分散させ、電解質溶液(例えば、Aldric
h Chemical社、Nafion Soluti
on)を適量添加してペースト化した上で、電解質膜1
32上にスクリーン印刷する方法で触媒を塗布した。触
媒層の形成方法は、他にも種々の方法を適用でき、例え
ば、上記触媒を担持したカーボン粉を含有するペースト
を膜成形してシートを作製し、電解質膜132上にプレ
スするものとしてもよい。また、触媒には白金と他の金
属からなる合金を用いることもできる。水素極134お
よび酸素極136は、炭素繊維を織成したカーボンクロ
スにより形成されている。水素極134および酸素極1
36を炭素繊維からなるカーボンペーパまたはカーボン
フエルトにより形成するものとしてもよい。また、上述
の触媒は、ガス拡散電極と電解質膜132との間に介在
しておればよいため、電解質膜132側に触媒を塗布す
る方法に代えて、水素極134および酸素極136の電
解質膜132と接する側に、触媒を塗布するものとして
もよい。
The electrolyte membrane 132 is a proton-conductive ion exchange membrane formed of a solid polymer material, for example, a fluorine-based resin, and has good electric conductivity in a wet state.
As the electrolyte membrane 132, for example, a Nafion membrane (manufactured by DuPont) or the like can be used. Electrolyte membrane 132
Is coated with platinum as a catalyst. In this embodiment, carbon powder supporting platinum as a catalyst is dispersed in an organic solvent, and an electrolyte solution (for example, Aldric) is used.
h Chemical, Nafion Soluti
on) into a paste by adding an appropriate amount of
The catalyst was applied on the sample No. 32 by screen printing. Various other methods can be applied to the method of forming the catalyst layer. For example, a method may be used in which a paste containing carbon powder supporting the catalyst is formed into a film to form a sheet and pressed on the electrolyte membrane 132. Good. Also, an alloy composed of platinum and another metal can be used for the catalyst. The hydrogen electrode 134 and the oxygen electrode 136 are formed by carbon cloth woven from carbon fibers. Hydrogen electrode 134 and oxygen electrode 1
36 may be formed of carbon paper or carbon felt made of carbon fiber. Further, since the above-described catalyst may be interposed between the gas diffusion electrode and the electrolyte membrane 132, the electrolyte membrane of the hydrogen electrode 134 and the oxygen electrode 136 may be used instead of the method of applying the catalyst on the electrolyte membrane 132 side. A catalyst may be applied to the side in contact with 132.

【0041】セパレータ110、120は、ガス不透過
の導電性部材、例えば、カーボンを圧縮してガス不透過
とした緻密質カーボンにより形成されている。セパレー
タ110、120はその両面に、平行に配置された複数
のリブが形成されている。リブは、必ずしも両面で平行
に形成する必要はなく、面毎に直交するなど種々の角度
で形成することができる。また、リブは燃料ガスおよび
酸化ガスの流路を形成可能な形状であれば、必ずしも平
行な溝状である必要はない。
The separators 110 and 120 are formed of a gas-impermeable conductive member, for example, a dense carbon which is made of gas by compressing carbon. A plurality of ribs arranged in parallel are formed on both surfaces of the separators 110 and 120. The ribs do not necessarily need to be formed in parallel on both surfaces, but can be formed at various angles such as being orthogonal to each surface. The rib does not necessarily have to be a parallel groove as long as it can form a flow path for the fuel gas and the oxidizing gas.

【0042】セパレータ110、120には、その周辺
部の2カ所に、円形断面の冷却水孔151、152が形
成されている。この冷却水孔151、152は、セル1
00を積層した際に、スタック10を積層方向に貫通す
る冷却水路を形成する。セパレータ110、1120の
各辺付近には、それぞれの辺に沿う細長い形状の燃料ガ
ス孔153、154および酸化ガス孔155、156が
形成されている。燃料ガス孔153、154および酸化
ガス孔155、156は、セル100を積層することに
よってスタック10を形成した際に、スタック10を積
層方向に貫通する燃料ガス流路112および酸化ガス流
路122を形成する。本実施例では、図3の左方の辺に
沿って燃料ガス供給路、右方の辺に沿って燃料ガス排出
路が形成される。また、上方の辺に沿って酸化ガス供給
路、下方の辺に沿って酸化ガス排出路が形成される。
The separators 110 and 120 are formed with cooling water holes 151 and 152 having a circular cross section at two locations on the periphery thereof. The cooling water holes 151 and 152 are connected to the cell 1
When the layers 00 are stacked, a cooling water passage that penetrates the stack 10 in the stacking direction is formed. Near the sides of the separators 110 and 1120, elongated fuel gas holes 153 and 154 and oxidizing gas holes 155 and 156 are formed along the respective sides. The fuel gas holes 153 and 154 and the oxidizing gas holes 155 and 156 form the fuel gas passage 112 and the oxidizing gas passage 122 that penetrate the stack 10 in the stacking direction when the stack 10 is formed by stacking the cells 100. Form. In this embodiment, a fuel gas supply path is formed along the left side of FIG. 3, and a fuel gas discharge path is formed along the right side. An oxidizing gas supply path is formed along the upper side, and an oxidizing gas discharge path is formed along the lower side.

【0043】スタック10の燃料ガス供給口35は燃料
ガス供給路につながっており、燃料ガス排出口36は燃
料ガス排出路につながっている。燃料ガス供給口35か
ら供給された燃料ガスは、燃料ガス供給路を通じて各セ
ル100の燃料ガス流路112に流れ込む。そして、水
素極134で所定の反応に供された後、燃料ガス排出路
から燃料ガス排出口36に流出する。酸化ガスも同様の
経路で流れる。スタック10の酸化ガス供給口33は酸
化ガス供給路につながっており、酸化ガス排出口34は
酸化ガス排出路につながっている。酸化ガス供給口33
から供給された酸化ガスは、酸化ガス供給路を通じて各
セル100の酸化ガス流路122に流れ込む。そして、
酸素極136で所定の反応に供された後、酸化ガス排出
路から酸化ガス排出口34に流出する。
The fuel gas supply port 35 of the stack 10 is connected to a fuel gas supply path, and the fuel gas discharge port 36 is connected to a fuel gas discharge path. The fuel gas supplied from the fuel gas supply port 35 flows into the fuel gas channel 112 of each cell 100 through the fuel gas supply path. Then, after being subjected to a predetermined reaction at the hydrogen electrode 134, it flows out of the fuel gas discharge path to the fuel gas discharge port 36. The oxidizing gas flows through the same route. The oxidizing gas supply port 33 of the stack 10 is connected to an oxidizing gas supply path, and the oxidizing gas discharge port 34 is connected to an oxidizing gas discharge path. Oxidizing gas supply port 33
Is supplied to the oxidizing gas channel 122 of each cell 100 through the oxidizing gas supply path. And
After being subjected to a predetermined reaction at the oxygen electrode 136, it flows out of the oxidizing gas discharge path to the oxidizing gas discharge port 34.

【0044】スタック10では、セル100が5枚積層
されるごとに1枚の割合で、冷却セパレータ140が設
けられている。冷却セパレータ140は、セル100を
冷却する冷却水路を形成するためのセパレータである。
冷却セパレータ140には、冷却水孔を連絡する葛折状
の冷却水溝142が形成されている。セパレータ11
0、120のうち冷却セパレータ140と対向する面
は、リブのないフラットな面となっており、冷却セパレ
ータ140に設けられた溝はセパレータ110、120
との間で冷却水路を形成する。なお、セパレータ11
0、120および冷却セパレータ140は、緻密質カー
ボンの他、導電性を有する種々の材料によって形成する
ことができる。例えば、剛性および伝熱性を重視して銅
合金やアルミニウム合金などの金属で形成してもよい。
また、冷却セパレータ140を設ける割合は、スタック
10の要求出力に応じたセル100の発熱量、冷却水の
温度および流量などの条件に応じて冷却に適した範囲で
設定することができる。
In the stack 10, a cooling separator 140 is provided at a rate of one every five cells 100 are stacked. The cooling separator 140 is a separator for forming a cooling channel for cooling the cell 100.
The cooling separator 140 has a concavity-shaped cooling water groove 142 that connects the cooling water holes. Separator 11
The surface facing the cooling separator 140 is a flat surface without ribs, and the grooves provided in the cooling separator 140 are the separators 110 and 120.
And a cooling channel is formed between them. The separator 11
0, 120 and the cooling separator 140 can be formed of various conductive materials other than dense carbon. For example, it may be formed of a metal such as a copper alloy or an aluminum alloy with emphasis on rigidity and heat conductivity.
Further, the proportion of the cooling separator 140 provided can be set in a range suitable for cooling according to conditions such as the calorific value of the cell 100 according to the required output of the stack 10, the temperature and the flow rate of the cooling water, and the like.

【0045】本実施例の燃料電池1は、上述したスタッ
ク10を4つ連結して構成される。図3は燃料電池1の
概略構造を示す分解斜視図である。本実施例では、直方
体状の給排ボックス200の対向する2面に4つのスタ
ック10A〜10Dを連結する構成を適用した。給排ボ
ックス200は燃料供給源、酸化ガス供給源、冷却水供
給源に連結されており、燃料、酸化ガス、冷却水は、そ
れぞれ給排ボックス200を介して各スタック10A〜
10Dに均等に分配されるとともに、各スタック10A
〜10Dから給排ボックス200に集約されて外部に排
出される。
The fuel cell 1 according to the present embodiment is configured by connecting the four stacks 10 described above. FIG. 3 is an exploded perspective view showing a schematic structure of the fuel cell 1. In the present embodiment, a configuration in which four stacks 10A to 10D are connected to two opposing surfaces of a rectangular parallelepiped supply / discharge box 200 is applied. The supply / discharge box 200 is connected to a fuel supply source, an oxidizing gas supply source, and a cooling water supply source. The fuel, the oxidizing gas, and the cooling water are respectively supplied to the stacks 10A to 10A through the supply / discharge box 200.
10D, each stack 10A
10D to 10D are collected into the supply / discharge box 200 and discharged outside.

【0046】図4は燃料ガス、酸化ガス、冷却水の給排
状況を示す説明図である。給排ボックス200には、各
スタック10A〜10Dに設けられた燃料ガス供給口3
5、燃料ガス排出口36、酸化ガス供給口33、酸化ガ
ス排出口34、冷却水供給口31、冷却水排出口32に
連通する孔が設けられている。また、スタック10A〜
10Dと接合しない残りの4面には、それぞれ燃料供給
源、酸化ガス供給源、冷却水供給源などと連接するため
の孔が設けられている。給排ボックス200の内部構造
については詳細な説明を省略するが、これらの孔を介し
て給排ボックス200は、各スタック10A〜10Dへ
の燃料ガス、酸化ガス、冷却水の給排を実現している。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing the supply / discharge status of fuel gas, oxidizing gas and cooling water. The supply / discharge box 200 has fuel gas supply ports 3 provided in each of the stacks 10A to 10D.
5, holes communicating with the fuel gas outlet 36, the oxidizing gas supply port 33, the oxidizing gas outlet 34, the cooling water supply port 31, and the cooling water discharge port 32 are provided. In addition, stack 10A ~
The remaining four surfaces not joined to 10D are provided with holes for connecting to a fuel supply source, an oxidizing gas supply source, a cooling water supply source, and the like. Although the detailed description of the internal structure of the supply / discharge box 200 is omitted, the supply / discharge box 200 realizes supply / discharge of fuel gas, oxidizing gas, and cooling water to / from each of the stacks 10A to 10D through these holes. ing.

【0047】冷却水は、図示する通り、給排ボックス2
00の上面に設けられた給水口201、排水口202を
介して給排される。給排ボックス200の内部には、給
水口201から供給された冷却水を各スタックの冷却水
供給口31に分配して供給する流路、および各スタック
の冷却水排出口32から排出された冷却水を排水口20
2に集約する流路が形成されている。外部から供給され
た冷却水は、図中に実線の矢印で示す経路でスタックに
供給され、破線で示す経路でスタックから排出される。
ここでは、図の煩雑化を避けるため、スタック10Cに
ついてのみ冷却水の経路を示したが、スタック10A、
10B、10Dについても同様である。
The cooling water is supplied to the supply / discharge box 2 as shown in the figure.
The water is supplied / discharged through a water supply port 201 and a water discharge port 202 provided on the upper surface of the fuel cell 00. Inside the supply / discharge box 200, a flow path for distributing the cooling water supplied from the water supply port 201 to the cooling water supply port 31 of each stack and supplying the cooling water discharged from the cooling water discharge port 32 of each stack. Drain water 20
2 are formed. The cooling water supplied from the outside is supplied to the stack along a path indicated by a solid arrow in the drawing, and is discharged from the stack along a path indicated by a broken line.
Here, in order to avoid complication of the drawing, the cooling water path is shown only for the stack 10C, but the stack 10A,
The same applies to 10B and 10D.

【0048】酸化ガスは、図示する通り、給排ボックス
200の上面に設けられた供給口203を介して供給さ
れ、下面に設けられた排出口から排出される。給排ボッ
クス200の内部には、供給口203に供給された酸化
ガスを各スタック10A〜10Dの酸化ガス供給口33
に分配して供給するための流路が設けられている。ま
た、各スタック10A〜10Dの酸化ガス排出口34か
ら排出された酸化ガスを排出口に集約するための流路が
設けられている。外部から供給された酸化ガスは、図中
に矢印で示す経路でスタックに供給されるとともに、各
スタックから排出される。ここでは、図の煩雑化を避け
るため、スタック10A,10Dについてのみ酸化ガス
の経路を示したが、スタック10B、10Cについても
同様である。
As shown in the figure, the oxidizing gas is supplied through a supply port 203 provided on the upper surface of the supply / discharge box 200, and is discharged from a discharge port provided on the lower surface. The oxidizing gas supplied to the supply port 203 is supplied to the inside of the supply / discharge box 200 by the oxidizing gas supply port 33 of each of the stacks 10A to 10D.
And a flow path for distributing and supplying the fluid. Further, a flow path is provided for collecting the oxidizing gas discharged from the oxidizing gas discharge port 34 of each of the stacks 10A to 10D into the discharge port. The oxidizing gas supplied from the outside is supplied to the stacks along a path indicated by an arrow in the drawing, and is discharged from each stack. Although the path of the oxidizing gas is shown only for the stacks 10A and 10D to avoid complicating the drawing, the same applies to the stacks 10B and 10C.

【0049】燃料ガスは、図4において給排ボックス2
00の背面に設けられた供給口から供給され、図4にお
いて手前の側面に設けられた排出口204から排出され
る。給排ボックス200の内部には、供給口に供給され
た燃料ガスを各スタック10A〜10Dの燃料ガス供給
口35に分配して供給するための流路が設けられてい
る。また、各スタック10A〜10Dの、燃料ガス排出
口36から排出された燃料ガスを排出口204に集約す
るための流路が設けられている。外部から供給された燃
料ガスは、図中に矢印で示す経路でスタックに供給され
るとともに、各スタックから排出される。ここでは、図
の煩雑化を避けるため、スタック10A,10Dについ
てのみ酸化ガスの経路を示したが、スタック10B、1
0Cについても同様である。
The fuel gas is supplied to the supply / discharge box 2 in FIG.
00, and is discharged from a discharge port 204 provided on the front side in FIG. Inside the supply / discharge box 200, a flow path for distributing and supplying the fuel gas supplied to the supply port to the fuel gas supply port 35 of each of the stacks 10A to 10D is provided. Further, a flow path for collecting the fuel gas discharged from the fuel gas discharge port 36 of each of the stacks 10A to 10D into the discharge port 204 is provided. The fuel gas supplied from the outside is supplied to the stacks along a path indicated by an arrow in the drawing, and is discharged from each stack. Here, in order to avoid complication of the figure, the path of the oxidizing gas is shown only for the stacks 10A and 10D,
The same applies to 0C.

【0050】スタック10A〜10Dは直列に結線され
ている。各スタックは約100Vの起電圧を生じるか
ら、本実施例の燃料電池は、4つのスタックにより約4
00Vの起電圧を実現している。本実施例では、給排ボ
ックス200を用いて各スタックを結合する構成を採用
したが、スタックの結合には、その他種々の構造を適用
することができる。また、スタックの数も、要求される
電圧に応じて種々設定可能である。なお、本実施例の燃
料電池は、給排ボックス200および4つのスタック1
0A〜10Dを、一つのアウターケースに収容してい
る。アウターケースの構造については、後述する。以上
では、燃料電池についての一般的な概略構成を説明し
た。以下では、本実施例の燃料電池について特徴的な構
成についてそれぞれ項を分けて説明する。
The stacks 10A to 10D are connected in series. Since each stack generates an electromotive voltage of about 100 V, the fuel cell of this embodiment has about 4
An electromotive voltage of 00V is realized. In the present embodiment, a configuration in which the stacks are connected using the supply / discharge box 200 is employed, but various other structures can be applied to the connection of the stacks. Also, the number of stacks can be variously set according to the required voltage. The fuel cell according to the present embodiment includes a supply / discharge box 200 and four stacks 1.
0A to 10D are housed in one outer case. The structure of the outer case will be described later. The general schematic configuration of the fuel cell has been described above. Hereinafter, the characteristic configuration of the fuel cell according to the present embodiment will be described separately in each section.

【0051】B.冷却系統の短絡手段:図5は冷却系統
に設けられた短絡手段の概念を示す説明図である。図4
で説明した通り、本実施例の燃料電池は、給排ボックス
200を介して4つのスタック10A〜100Dが結合
されており、給排ボックス200には、これらの4つの
スタックに冷却水を分配・集約して給排するための給水
口、排出口が設けられている。図4では、給排ボックス
200の上面に設けられている構造を示したが、ここで
は短絡手段の特徴を図示する際の図の煩雑化を回避する
ため、側面に給水口201A、排水口202Aが設けら
れているものとして示した。
B. Short-circuit means of cooling system: FIG. 5 is an explanatory view showing the concept of short-circuit means provided in the cooling system. FIG.
As described in the above, in the fuel cell of this embodiment, the four stacks 10A to 100D are connected via the supply / discharge box 200, and the supply / discharge box 200 distributes cooling water to these four stacks. Water inlets and outlets are provided for centralized water supply and drainage. FIG. 4 shows the structure provided on the upper surface of the water supply / discharge box 200, but here, in order to avoid complication of the drawing when illustrating the features of the short-circuit means, the water supply port 201A and the water discharge port 202A are provided on the side surfaces. Is provided.

【0052】本実施例では、このように設けられた給水
口201Aと排水口202Aとの間に、両者を電気的に
短絡させる短絡手段として短絡ケーブル210が設けら
れている。本実施例では、給水口201Aと排水口20
2Aとを確実に短絡するために、両者に巻回するように
して導電線の短絡ケーブル210を固定した。短絡ケー
ブル210の固定は、給水口201Aと排水口202A
とを電気的に短絡可能な種々の態様で行うことができ
る。例えば、両者の一点にそれぞれハンダ漬けしてもよ
いし、ボルト止めしてもよい。また、短絡ケーブル21
0は、必ずしも導電線で形成する必要はなく、給水口2
01A、排水口202Aが貫通する孔をあけた導電板を
用いることもできる。短絡手段としては、このように給
水口201Aと排水口202Aとを導電性の部材で接続
する他、両者が短絡するように接触させて配置する方法
を採るものとしてもよい。さらに、プリント基板と同様
の手法により、給排ボックス200の表面にエッチング
などで形成するものとしても構わない。
In this embodiment, a short-circuit cable 210 is provided between the water supply port 201A and the drain port 202A thus provided as a short-circuit means for electrically short-circuiting the two. In this embodiment, the water inlet 201A and the drain 20
In order to reliably short-circuit 2A, a short-circuit cable 210 of a conductive wire was fixed so as to be wound around both. The short-circuit cable 210 is fixed by using a water supply port 201A and a drain port 202A.
Can be performed in various modes that can be electrically short-circuited. For example, both may be soldered at one point, or may be bolted. In addition, the short-circuit cable 21
0 does not necessarily need to be formed of a conductive wire.
01A, a conductive plate having a hole through which the drain port 202A penetrates may be used. As the short-circuit means, in addition to connecting the water supply port 201A and the drain port 202A with a conductive member as described above, it is also possible to adopt a method in which both are brought into contact with each other so as to be short-circuited. Further, it may be formed on the surface of the supply / discharge box 200 by etching or the like in the same manner as the printed circuit board.

【0053】短絡ケーブル210の作用は次の通りであ
る。図2で説明した通り、スタックに供給された冷却水
は冷却セパレータを通過ることによってセルの冷却を行
うが、冷却セパレータは導電性の部材で形成されている
ため、冷却水は、冷却時にセルの電位に応じて帯電す
る。この結果、冷却水の給水口201Aと排水口202
Aとで冷却水に電位差が生じることがある。図5に本実
施例における冷却水の流れを示した。図示する通り、給
水口201Aから供給された冷却水は、各スタック10
A〜10Dに分配され、それぞれのスタックを冷却した
後、集約されて排水口202Aから排出される。ここ
で、本実施例では、4つのスタックを直列に接続してい
るから、スタック10Aからスタック10Dに向けて電
位は100V刻みで上昇する。従って、図示する通り、
スタック10A、10Bを冷却した冷却水は約100V
に帯電し、スタック10C、10Dを冷却した冷却水は
約300Vに帯電することになる。この結果、給水口2
01Aと排水口202Aとの間には、約200Vの電位
差が生じる。
The operation of the short-circuit cable 210 is as follows. As described with reference to FIG. 2, the cooling water supplied to the stack cools the cells by passing through the cooling separator. However, since the cooling separator is formed of a conductive member, the cooling water is cooled during cooling. Is charged according to the potential of. As a result, the cooling water inlet 201A and the drain 202
A and A may cause a potential difference in the cooling water. FIG. 5 shows the flow of the cooling water in this embodiment. As shown in the figure, the cooling water supplied from the water supply port 201A is
After being distributed to A to 10D and cooling the respective stacks, they are collected and discharged from the drain port 202A. Here, in this embodiment, since four stacks are connected in series, the potential increases from the stack 10A to the stack 10D in steps of 100V. Therefore, as shown,
The cooling water for cooling the stacks 10A and 10B is about 100V
And the cooling water that has cooled the stacks 10C and 10D is charged to about 300V. As a result, water supply port 2
A potential difference of about 200 V is generated between 01A and the drain port 202A.

【0054】本実施例によれば、上述した短絡ケーブル
210によって、給水口201Aと排水口202Aとが
電気的に短絡されているため、両者の電位差を解消する
ことができる。従って、本実施例によれば、給水口20
1Aと排水口202Aとの間に生じる電位差に起因する
電食などの弊害を回避することができる。また、短絡手
段は、上述した通り、比較的容易に実現できるため、燃
料電池の大型化、製造コストの増大などの弊害を招くこ
ともない。また、これによって供給口と排出口とに絶縁
部材を設けることによる装置の大型化を回避することも
できる。また、両者を電位差のない部位に設けるなどの
制約もなくなるため、設計自由度が増し、装置のより一
層の小型化を図ることが可能となる。
According to the present embodiment, since the water supply port 201A and the water discharge port 202A are electrically short-circuited by the short-circuit cable 210, the potential difference between the two can be eliminated. Therefore, according to the present embodiment, the water supply port 20
It is possible to avoid adverse effects such as electrolytic corrosion caused by a potential difference generated between 1A and the drain port 202A. Further, since the short-circuit means can be realized relatively easily as described above, there is no adverse effect such as an increase in the size of the fuel cell and an increase in the manufacturing cost. This also makes it possible to avoid an increase in the size of the device due to the provision of insulating members at the supply port and the discharge port. Further, since there is no restriction such as providing both at a portion where there is no potential difference, the degree of freedom in design is increased and the size of the device can be further reduced.

【0055】本実施例では、給排ボックス200の給水
口201Aおよび排水口202Aの間に短絡ケーブル2
10を接続するものとした。短絡ケーブルは各スタック
ごとに設けても構わないが、給排ボックス200を利用
することにより、1箇所の設置で済むため、短絡ケーブ
ル210の設置が容易となり、また、断線などの障害が
生じた場合の対処が容易になるなど、作業負担を軽減で
きる利点がある。
In this embodiment, the short-circuit cable 2 is connected between the water supply port 201A and the water discharge port 202A of the supply / discharge box 200.
10 was connected. Although the short-circuit cable may be provided for each stack, the use of the supply / discharge box 200 suffices to install the short-circuit cable 210 at a single location, which facilitates the installation of the short-circuit cable 210 and also causes troubles such as disconnection. There is an advantage that the work load can be reduced, such as easy handling of the case.

【0056】短絡ケーブル210の設置方法についての
変形例を示す。図6は第1の変形例としての短絡ケーブ
ル210の設置方法を示す説明図である。ここでは、ス
タック10A〜10Dおよび給排ボックス200の平面
図を示した。第1の変形例では、図示する通り、給水口
201Bと排水口202Bとが給排ボックス200の対
向する面に設けられている点で、実施例と相違する。か
かる場合には、短絡ケーブル210を、給排ボックス2
00を横断する形で給水口201Bと排水口202Bと
を短絡するように設置すればよい。なお、この場合にお
いて、短絡ケーブルは、給排ボックス200の外部を通
るように設置することが簡便であるが、内部を横断する
ようにしても構わない。
A modification of the method of installing the short-circuit cable 210 will be described. FIG. 6 is an explanatory diagram showing a method of installing the short-circuit cable 210 as a first modification. Here, plan views of the stacks 10A to 10D and the supply / discharge box 200 are shown. The first modification differs from the embodiment in that a water supply port 201B and a drainage port 202B are provided on opposing surfaces of a supply / discharge box 200 as shown in the figure. In such a case, the short-circuit cable 210 is connected to the supply / discharge box 2
What is necessary is just to install so that the water supply port 201B and the drainage port 202B may be short-circuited so that it may cross 00. In this case, it is convenient to install the short-circuit cable so as to pass through the outside of the supply / discharge box 200, but the short-circuit cable may cross the inside.

【0057】図7は第2の変形例としての短絡ケーブル
210の設置方法を示す説明図である。実施例では、給
排ボックス200に短絡ケーブル210を固定したが、
ここでは、各スタックに固定する場合を例示した。図5
から明らかな通り、本実施例の構成では、各スタックご
とに見れば、同電位の部分から給水および排水がなされ
ているため、冷却水の電位差は生じない。しかしなが
ら、図7に示すようにスタックの両端に給水口201
C、排水口202Cを設ける場合には、電位差が生じ
る。第2の変形例は、かかる場合に適用でき、短絡ケー
ブル210は、スタックを横断するようにして給水口2
01Cと排水口202Cとを結合するように設けられ
る。
FIG. 7 is an explanatory view showing a method of installing a short-circuit cable 210 as a second modification. In the embodiment, the short-circuit cable 210 is fixed to the supply / discharge box 200.
Here, the case of fixing to each stack is illustrated. FIG.
As is clear from the above, in the configuration of the present embodiment, when viewed from each stack, since water is supplied and drained from a portion having the same potential, no potential difference occurs in the cooling water. However, as shown in FIG.
C, when the drain port 202C is provided, a potential difference occurs. The second modification can be applied to such a case, and the short-circuit cable 210 is connected to the water supply port 2 so as to traverse the stack.
01C and a drain port 202C are provided so as to be connected to each other.

【0058】第1の変形例および第2の変形例において
も、実施例と同様、種々の態様で短絡手段を設けること
ができる。短絡手段は、実施例および変形例に例示した
態様に限定されず、電位差が存在する部位に応じて種々
の態様で設けることが可能である。
In the first modified example and the second modified example, similarly to the embodiment, the short-circuit means can be provided in various modes. The short-circuit means is not limited to the modes illustrated in the examples and the modifications, and can be provided in various modes depending on the portion where the potential difference exists.

【0059】C.排水機構:図8は燃料ガスの排出口2
04に設けられた排水機構を示す説明図である。本実施
例の給排ボックス200をガスの排出口204を含む平
面で切断した場合のカットアウェイ図である。図の煩雑
化を避けるため、断面の様子は、排出口204近傍のみ
を示した。既に説明した通り、各スタック10A〜10
Dから排出された燃料ガスは給排ボックス200で集約
され、ガスの排出口204から外部に排出される。図8
には、各スタックからのガスが集約された後の流路を示
した。
C. Drainage mechanism: Fig. 8 shows fuel gas outlet 2
It is explanatory drawing which shows the drainage mechanism provided in 04. FIG. 4 is a cutaway diagram when the supply / discharge box 200 of the present embodiment is cut along a plane including a gas discharge port 204. In order to avoid complication of the drawing, the cross section shows only the vicinity of the discharge port 204. As described above, each of the stacks 10A to 10A
The fuel gas discharged from D is collected in the supply / discharge box 200 and discharged to the outside from the gas discharge port 204. FIG.
Shows the flow path after the gas from each stack was collected.

【0060】図示する通り、ガスの流路は、排出口20
4近傍で分岐しており、排水ポート205が設けられて
いる。分岐から排水ポートに至る流路は、水が流れ得る
状態で形成されていればよく、給排ボックス200に設
けられた他の流路を妨げない位置に適宜設けることがで
きる。図8では、L字型に折れ曲がった流路を図示した
が、曲線状に構成されていても構わない。本実施例で
は、後述する通り、L字型の流路の屈曲部が一時的に水
滴を蓄える蓄水部となる。排水用の流路は、ガスの排出
口204の近傍に設けられており、排出口204に別の
配管が接続される継ぎ手部分で局所的に高くなった静圧
APが、この蓄水部に蓄えられた水滴の水面に十分作用
する位置に設けられている。
As shown in the figure, the gas flow path is
4 and a drain port 205 is provided. The flow path from the branch to the drain port only needs to be formed in a state in which water can flow, and can be appropriately provided at a position that does not interfere with other flow paths provided in the supply / discharge box 200. Although FIG. 8 illustrates the flow path bent in an L-shape, the flow path may be configured in a curved shape. In the present embodiment, as described later, the bent part of the L-shaped flow path serves as a water storage part for temporarily storing water droplets. The drainage flow path is provided near the gas outlet 204, and the static pressure AP locally increased at the joint where another pipe is connected to the outlet 204 is supplied to the water storage unit. It is provided at a position that sufficiently acts on the water surface of the stored water droplets.

【0061】排水機構の作用は、次の通りである。燃料
電池は、先に従来技術で示した式(1)(2)に基づい
て発電を行うため、発電の結果物として水を生成する。
また、本実施例では、固体高分子型の燃料電池を用いて
おり、発電を行うためには、各セルの電解質膜を適度に
加湿する必要がある。これらの結果、セルを通過した燃
料ガスには、少なからず水滴が混入する。燃料電池で
は、比較的高い圧力で各セルに燃料ガスが供給されるた
め、これらの水滴は、ガスの圧力によって排出口204
に運ばれる。しかしながら、こうして発生した水滴は、
燃料ガスの流路のいずれかの部分で排出する必要があ
る。ガス流路に水滴が残存したままでは、水滴がガス流
路の内面に付着し燃料ガスの給排を妨げる可能性がある
からである。本実施例の排水機構は、排出されたガスに
混入した水滴を外部に排出する作用を奏するものであ
る。
The operation of the drainage mechanism is as follows. Since the fuel cell generates power based on the equations (1) and (2) shown in the prior art, water is generated as a result of the power generation.
Further, in the present embodiment, a polymer electrolyte fuel cell is used, and in order to generate power, it is necessary to appropriately humidify the electrolyte membrane of each cell. As a result, the fuel gas that has passed through the cell contains a considerable amount of water droplets. In a fuel cell, since fuel gas is supplied to each cell at a relatively high pressure, these water droplets are discharged from the outlet 204 by the gas pressure.
Transported to However, the resulting water droplets
It must be exhausted in any part of the fuel gas flow path. This is because if water droplets remain in the gas flow channel, the water droplets may adhere to the inner surface of the gas flow channel and hinder the supply and discharge of the fuel gas. The drainage mechanism of the present embodiment has an effect of discharging water droplets mixed into the discharged gas to the outside.

【0062】燃料ガスの排出口204付近に運ばれてき
た水滴は、排水ポート側の流路に流れ込む。L字型に構
成された流路の屈曲部はこれらの水滴を一時的に蓄える
蓄水部206としての役割を果たす。排水ポート側の流
路は、重力の作用によって水滴が効率的に流れ込むよ
う、ガス流路の下方に設けることが望ましい。こうして
蓄えられた水滴は逐次、排水ポート205から排出され
る。
The water droplets carried near the fuel gas outlet 204 flow into the flow path on the drain port side. The bent portion of the L-shaped channel serves as a water storage unit 206 for temporarily storing these water droplets. The flow path on the drain port side is desirably provided below the gas flow path so that water drops can flow efficiently by the action of gravity. The water droplets thus accumulated are sequentially discharged from the drain port 205.

【0063】このような排水機構は、燃料ガスを排出す
る流路のいかなる部位に設けることもでき、燃料電池の
外部に設けてることも可能である。しかしながら、本実
施例では、給排ボックス200において、各スタック1
0A〜10Dから排出されたガスが集約された後の部位
に設けた点に大きな特徴がある。かかる部位に設けるこ
とにより、単一の排水機構で、水滴を効率的に排出する
ことができるのである。また、排水機構を一箇所に設け
れば済むため、装置の構成を簡易にするとともに、小型
化を図ることも可能となる。給排ボックス200の内部
に設けることにより、外部にドレインバルブなどを設け
る必要がなく、装置を更に小型化することができる。
Such a drainage mechanism can be provided at any part of the flow path for discharging the fuel gas, or can be provided outside the fuel cell. However, in this embodiment, each stack 1
There is a great feature in that the gas exhausted from 0A to 10D is provided at a portion after being collected. By providing such a portion, water droplets can be efficiently discharged by a single drainage mechanism. Further, since the drainage mechanism only needs to be provided at one location, the configuration of the apparatus can be simplified and the size can be reduced. By providing the inside of the supply / discharge box 200, there is no need to provide a drain valve or the like outside, and the apparatus can be further downsized.

【0064】また、本実施例の排水機構は、重力のみな
らず燃料ガスの圧力をも利用することで、効率的に水滴
を排出することができる利点もある。先に説明した通
り、本実施例では、排水用の流路内に蓄水部206が設
けられており、ここに蓄えられた水面にガスの圧力AP
が十分に作用するように構成されている。燃料ガスは高
圧で各スタックに供給されるため、一般に排出される燃
料ガスも大気圧に比較して圧力が高い状態にある。従っ
て、蓄水部206に蓄えられた水滴の水面にこの圧力を
作用させることによって、積極的に効率よく水を排出す
ることができるのである。このようにガスの圧力を利用
して排水可能とすることにより、排水ポート205の径
を小さくすることができ、装置の小型化を図ることが可
能となる。
Further, the drainage mechanism of this embodiment has an advantage that water droplets can be efficiently discharged by utilizing not only gravity but also pressure of fuel gas. As described above, in the present embodiment, the water storage unit 206 is provided in the drain passage, and the gas pressure AP is applied to the water surface stored here.
Is configured to operate sufficiently. Since the fuel gas is supplied to each stack at a high pressure, the generally discharged fuel gas is also at a higher pressure than the atmospheric pressure. Therefore, by applying this pressure to the surface of the water droplets stored in the water storage section 206, water can be positively and efficiently discharged. By making it possible to drain using the pressure of the gas as described above, the diameter of the drain port 205 can be reduced, and the size of the apparatus can be reduced.

【0065】本実施例では、ガスの排出口204の近傍
に分岐を設けることにより、水を効率的に排出可能な静
圧APを蓄水部206に作用させる構成を採用したが、
分岐の位置、形状はガスの圧力を作用させ得る種々の態
様を採ることができる。例えば、ガスの流路が曲がって
おり局所的に圧力が高くなる部位に分岐を設けるものと
してもよいし、排出ガスの流れ方向に対し鋭角的に分岐
を結合し、ガスの動圧が作用するようにしてもよい。も
ちろん、ガスの圧力を利用する構成は、必須のものでは
なく、重力のみで排水する機構を用いるものとしても構
わない。
In the present embodiment, a configuration is adopted in which a branch is provided in the vicinity of the gas discharge port 204 so that the static pressure AP capable of efficiently discharging water acts on the water storage section 206.
The position and shape of the branch can adopt various modes in which the pressure of the gas can be applied. For example, a branch may be provided at a portion where the gas flow path is bent and the pressure is locally increased, or the branch is connected at an acute angle to the flow direction of the exhaust gas, and the dynamic pressure of the gas acts. You may do so. Of course, the configuration using the pressure of the gas is not essential, and a mechanism for draining only by gravity may be used.

【0066】ガスの圧力を利用して排水することによ
り、排水ポートの位置に対する自由度が高くなる利点も
ある。かかる利点を活かした排水ポートの例を変形例と
して示す。図9は変形例としての排水機構を示す説明図
である。変形例では、排水ポート205がガスの排出口
204よりも上方に設けられている点で実施例と相違す
る。図示する通り、排水ポートに至る流路は、ガスを排
出する流路から、実施例と同様の部位で分岐する。分岐
部は実施例と同様、ガスを排出する流路の下部に設けら
れている。この分岐部は蓄水部206Aを構成する。変
形例では、この蓄水部206Aに内に開口し、排水ポー
ト205Aに連通するように排水流路207が設けられ
ている。排出されるガスの圧力APが蓄水部206Aの
水面に作用すると、この圧力は、大気圧よりも高いか
ら、水滴は排水流路207を通り、排水ポート205A
から排出される。このようにガスの圧力が作用する部位
に蓄水部206Aを設けることにより、任意の部位に排
水ポート205Aを設けることができるのである。従っ
て、排水ポート205Aの位置に対する自由度が高くな
り、設計によって装置全体の小型化を図ることが可能と
なる。変形例においても、実施例で説明したのと同様、
蓄水部206Aはガスの圧力を作用させ得る種々の態様
で設けることができる。
By draining using the gas pressure, there is also an advantage that the degree of freedom for the position of the drain port is increased. An example of a drainage port utilizing this advantage will be described as a modification. FIG. 9 is an explanatory diagram showing a drainage mechanism as a modification. The modification differs from the embodiment in that the drain port 205 is provided above the gas outlet 204. As shown in the figure, the flow path leading to the drain port branches from the flow path for discharging gas at the same site as in the embodiment. The branch part is provided below the flow path for discharging gas, as in the embodiment. This branch part constitutes the water storage part 206A. In a modified example, a drain passage 207 is provided in the water storage section 206A so as to open inside and communicate with the drain port 205A. When the pressure AP of the discharged gas acts on the water surface of the water storage section 206A, since this pressure is higher than the atmospheric pressure, water droplets pass through the drain passage 207 and drain port 205A.
Is discharged from By providing the water storage section 206A at the location where the gas pressure acts, the drainage port 205A can be provided at an arbitrary location. Therefore, the degree of freedom for the position of the drain port 205A is increased, and the size of the entire apparatus can be reduced by design. Also in the modified example, as described in the embodiment,
The water storage section 206A can be provided in various modes in which gas pressure can be applied.

【0067】図8および図9では、燃料ガスの排出部に
ついての排水機構を説明した。酸化ガスについても燃料
ガスと同様、排水を行う必要がある。本実施例では、酸
化ガスの流路にも燃料ガスと同様の排水機構が設けられ
ている。かかる機構について、変形例(図9)の機構を
適用することも可能である。
FIGS. 8 and 9 show the drainage mechanism for the fuel gas discharge section. It is necessary to drain the oxidizing gas as well as the fuel gas. In this embodiment, a drainage mechanism similar to the fuel gas is provided also in the flow path of the oxidizing gas. For such a mechanism, the mechanism of the modified example (FIG. 9) can be applied.

【0068】D.テンションプレートの絶縁構成:図1
0はテンションプレートの構造を示す説明図である。こ
こでは、図1に示したテンションプレートのうち、狭義
のスタック10nの下面に設けられるテンションプレー
ト172のみを図示した。上面に設けられるテンション
プレート170も同一の構成をなしているため、以下で
は図示および説明を省略する。
D. Insulation configuration of tension plate: Fig. 1
0 is an explanatory view showing the structure of the tension plate. Here, among the tension plates shown in FIG. 1, only the tension plate 172 provided on the lower surface of the stack 10n in a narrow sense is shown. Since the tension plate 170 provided on the upper surface also has the same configuration, illustration and description are omitted below.

【0069】テンションプレート172には、セルを積
層した狭義のスタックとの接面に絶縁層174が設けら
れている。本実施例では、シリコンゴムシートを接着す
ることで絶縁層174を形成した。絶縁層174の素材
は必ずしもシリコンゴムシートに限られず、絶縁作用を
奏する種々の素材を適用することができる。シリコンゴ
ムシートをもちいる場合には、絶縁作用の他、狭義のス
タック10nを防振することもできる利点がある。テン
ションプレート172が絶縁性の材料で形成されている
場合など、狭義のスタック10nとテンションプレート
172との間を改めて絶縁する必要がない場合などに
は、絶縁層174を防振作用のみを果たす防振層として
設けても構わない。また、絶縁層174は接着の他、コ
ーティングによって形成するものとしてもよい。このよ
うに絶縁層174は、絶縁作用、防振作用のいずれを果
たすかに応じて、種々の素材、方法で形成することがで
きる。
The tension plate 172 is provided with an insulating layer 174 on the surface in contact with the stack in a narrow sense in which cells are stacked. In this embodiment, the insulating layer 174 is formed by bonding a silicon rubber sheet. The material of the insulating layer 174 is not necessarily limited to a silicon rubber sheet, and various materials having an insulating effect can be applied. When a silicon rubber sheet is used, there is an advantage that the stack 10n in a narrow sense can be isolated from vibration in addition to the insulating action. When it is not necessary to insulate the stack 10n in a narrow sense and the tension plate 172 again, such as when the tension plate 172 is formed of an insulating material, the insulating layer 174 is used to perform only the vibration damping action. It may be provided as a vibration layer. Further, the insulating layer 174 may be formed by coating instead of bonding. As described above, the insulating layer 174 can be formed by various materials and methods depending on which of the insulating function and the vibration-proof function is performed.

【0070】本実施例のテンションプレート172を用
いれば、スタック10を製造する工程を簡素化できる利
点がある。例えば、絶縁層174を別途設ける場合に
は、狭義のスタック10nとテンションプレートとの間
に絶縁材を挿入する工程が必要となるが、本実施例のテ
ンションプレート172を利用すれば、かかる工程を省
略することができるのである。セルを積層してスタック
10を形成する工程は、燃料電池の性能に大きく影響す
る精密作業であるため、かかる工程における簡易化は、
生産性の大幅な向上につながる。
The use of the tension plate 172 of this embodiment has an advantage that the process of manufacturing the stack 10 can be simplified. For example, when the insulating layer 174 is separately provided, a step of inserting an insulating material between the stack 10n in a narrow sense and the tension plate is required. However, if the tension plate 172 of this embodiment is used, such a step is required. It can be omitted. The process of stacking the cells to form the stack 10 is a precision operation that greatly affects the performance of the fuel cell.
This leads to a significant increase in productivity.

【0071】また、絶縁層174をテンションプレート
172に一体的に形成することにより、以下に示す理由
により、スタック10を小型化することができる利点も
ある。第1に絶縁材を別体で用意する場合には、絶縁材
自体の形状維持のため厚くなりがちであるが、本実施例
のようにテンションプレート172に絶縁層174を一
体的に形成するものとすれば、その厚さを薄くすること
ができる。また、厚さの寸法誤差を抑制することもでき
る。第2に絶縁材が別体で用意されている場合には、仮
に絶縁材の位置にずれが生じても、狭義のスタック10
nとテンションプレート172とが接触しないよう、十
分な空隙を設けておく必要があるが、本実施例のように
テンションプレート172に絶縁層174を一体的に形
成するものとすれば、このような配慮が不要となり両者
の空隙を縮小することができる。これらの作用によっ
て、本実施例で説明したテンションプレート172を用
いれば、スタック10、ひいては燃料電池全体の小型化
を図ることが可能となる。
By forming the insulating layer 174 integrally with the tension plate 172, there is also an advantage that the stack 10 can be reduced in size for the following reason. First, when the insulating material is prepared separately, the insulating material itself tends to be thick in order to maintain its shape. However, as in the present embodiment, the insulating layer 174 is integrally formed on the tension plate 172. Then, the thickness can be reduced. In addition, a dimensional error in thickness can be suppressed. Second, when the insulating material is prepared separately, even if the position of the insulating material is shifted, the stack 10 in a narrow sense is used.
It is necessary to provide a sufficient gap so that the n and the tension plate 172 do not come into contact with each other. However, if the insulating layer 174 is formed integrally with the tension plate 172 as in the present embodiment, such a gap can be obtained. No consideration is required, and the gap between the two can be reduced. By these effects, the use of the tension plate 172 described in the present embodiment makes it possible to reduce the size of the stack 10 and, consequently, the entire fuel cell.

【0072】ここでは、スタック10の上下にテンショ
ンプレート170、172を配置する構成(図1参照)
を例にとって説明したが、絶縁層を一体的に形成する構
成は、スタック10を完全に収容する箱状のケースを用
いる場合や、スタック10の4面を板で固定する場合な
ど種々の構造に適用することができる。
Here, a configuration in which the tension plates 170 and 172 are arranged above and below the stack 10 (see FIG. 1)
However, the configuration in which the insulating layer is integrally formed can be applied to various structures such as a case in which a box-shaped case that completely accommodates the stack 10 is used and a case in which four surfaces of the stack 10 are fixed by plates. Can be applied.

【0073】E.セルを固定する構造およびスタックの
配置:図11はセルを固定する構造を示す説明図であ
る。既に説明した通り、スタック10は上下をテンショ
ンプレート170、172で挟んで固定されている。こ
こでは、固定方法について更に詳述する。
E. Cell fixing structure and stack arrangement: FIG. 11 is an explanatory view showing a cell fixing structure. As described above, the stack 10 is fixed with the upper and lower portions sandwiched between the tension plates 170 and 172. Here, the fixing method will be described in more detail.

【0074】図11(a)はスタック10をエンドプレ
ート12側から見た斜視図である。図示する通り、スタ
ック10のエンドプレート12、14は図中の上下方向
に挿入された8本のボルト175によって、テンション
プレート170と締結されている。斜視図には現れない
が、下面のテンションプレート172とも同様、上下方
向に挿入された8本のボルトで締結されている。エンド
プレート12には、中央付近に突部12Aが設けられて
いる。
FIG. 11A is a perspective view of the stack 10 as viewed from the end plate 12 side. As shown, the end plates 12 and 14 of the stack 10 are fastened to the tension plate 170 by eight bolts 175 inserted vertically in the drawing. Although not shown in the perspective view, the lower surface of the tension plate 172 is similarly fastened by eight bolts inserted vertically. The end plate 12 has a protrusion 12A near the center.

【0075】図11(b)はスタック10のA−A断面
図である。既に説明した通り、スタック10は多数のセ
ル100を積層して形成されている。セル100は、そ
の両端をエンドプレート12、14で挟むようにして固
定されている。セル100の一端とエンドプレート12
との間には皿バネ220が挿入されている。エンドプレ
ート12の中央部は、皿バネ220の位置ずれを防止す
るよう受け皿状に変形されている。突部12Aはこの変
形を外観したものである。なお、皿バネ220はセル1
00を密着させる方向に弾性力EFを付勢するよう、挿
入されている。
FIG. 11B is a sectional view of the stack 10 taken along the line AA. As described above, the stack 10 is formed by stacking many cells 100. The cell 100 is fixed such that both ends thereof are sandwiched between end plates 12 and 14. One end of cell 100 and end plate 12
And a disc spring 220 is inserted between them. The central portion of the end plate 12 is deformed into a tray shape so as to prevent the disc spring 220 from shifting. The protrusion 12A is an appearance of this deformation. The disc spring 220 is located in the cell 1
00 is inserted so as to urge the elastic force EF in the direction in which the 00 comes into close contact.

【0076】皿バネ220がセル100に弾性力を作用
させると、その反作用F1,F2がエンドプレート1
2、14に働く。本実施例では、図11(a)に示す通
り、上下に固定されたテンションプレート170、17
2がこの反作用F1,F2と釣り合う弾性力TF1,T
F2をエンドプレート12、14に作用させることで、
全体の構造を成立させている。エンドプレート12、1
4はかかる弾性力に対し、十分な剛性を維持することが
できる素材および板厚で形成されている。
When the disc spring 220 exerts an elastic force on the cell 100, the reaction F1, F2 is generated by the end plate 1.
Work on 2,14. In this embodiment, as shown in FIG. 11A, the tension plates 170 and 17 fixed vertically
2 is an elastic force TF1, T balanced with the reaction F1, F2.
By making F2 act on the end plates 12 and 14,
The whole structure is established. End plate 12, 1
4 is made of a material and a plate thickness capable of maintaining sufficient rigidity against the elastic force.

【0077】上述の構造による作用は次の通りである。
皿バネ220の弾性力EFによってセル100間が密着
されるため、セル間の隙間などに起因する内部抵抗を低
減することができる。セル100は発電時の熱によって
変形するが、皿バネ220はこの変形を吸収しつつ、セ
ル100を密着させることができるため、本実施例の燃
料電池は常に安定した発電を実現することができる。皿
バネ220は、かかる作用を十分奏することができるよ
う、弾性力および大きさを適宜選択すればよい。
The operation of the above structure is as follows.
Since the cells 100 are brought into close contact with each other by the elastic force EF of the disc spring 220, the internal resistance caused by the gap between the cells and the like can be reduced. Although the cell 100 is deformed by heat during power generation, the disc spring 220 can make the cell 100 adhere to each other while absorbing this deformation, so that the fuel cell of this embodiment can always realize stable power generation. . The disc spring 220 may have an elastic force and a size appropriately selected so as to sufficiently perform such an operation.

【0078】また、テンションプレート170、172
とエンドプレート12、14とを図中の上下方向、即ち
セル100の積層方向に直交する方向に挿入されたボル
トで締結することによって、以下に示す通り、装置の小
型化を図ることができる利点もある。第1にかかる方向
にボルトを挿入するため、積層方向にボルトの頭部が突
出することを回避でき、その分、スタック10の積層方
向のサイズを抑制することができる利点がある。電圧を
確保するために、複数枚のセルを積層することから、一
般に、スタック10は積層方向に長くなるのが通常であ
り、燃料電池を車両などの機器に搭載する場合には、特
に積層方向の寸法に対して厳しい要求が課せられること
が大きいため、積層方向の短縮は意義が大きい。
Further, the tension plates 170 and 172
By fastening the end plates 12 and 14 with bolts inserted in the vertical direction in the drawing, that is, in the direction perpendicular to the stacking direction of the cells 100, the apparatus can be downsized as described below. There is also. Since the bolt is inserted in the first direction, it is possible to prevent the head of the bolt from protruding in the stacking direction, and accordingly, there is an advantage that the size of the stack 10 in the stacking direction can be suppressed. Since a plurality of cells are stacked in order to secure a voltage, the stack 10 generally has a longer length in the stacking direction. In general, when the fuel cell is mounted on a device such as a vehicle, the stack 10 is particularly stacked. Since strict requirements are often imposed on the dimensions of the layers, shortening the stacking direction is significant.

【0079】また、図1に示したように本実施例の燃料
電池は、給排ボックス200に4つのスタック10A〜
10Dを結合して構成される。各スタックにおいて、セ
ルを固定するためのボルトが積層方向に突出している場
合には、給排ボックス200と干渉し、この干渉を回避
するための構成が必要となり、燃料電池全体の大型化や
給排ボックス200の構成の複雑化などにつながる恐れ
がある。これに対し、本実施例のスタックによれば、ボ
ルトが干渉することなく、各スタック10A〜10Dを
給排ボックス200に結合することができ、構造の簡素
化、小型化を図ることができる。
Further, as shown in FIG. 1, the fuel cell of this embodiment has four stacks 10A to 10
10D. In each stack, when a bolt for fixing the cell projects in the stacking direction, it interferes with the supply / discharge box 200, and a configuration for avoiding this interference is required. There is a possibility that the configuration of the discharge box 200 may be complicated. On the other hand, according to the stack of the present embodiment, each of the stacks 10A to 10D can be connected to the supply / discharge box 200 without interference of the bolts, so that the structure can be simplified and downsized.

【0080】なお、上述の効果は、ボルトを積層方向に
直交する方向に挿入することによって得られる効果であ
る。本実施例では、複数のスタックの配置を工夫するこ
とによって、装置の更なる小型化を図っている。図12
は本実施例におけるスタックの配置を示す説明図であ
る。本実施例の燃料電池は、図1に示す通り、4つのス
タック10A〜10Dを給排ボックス200に結合して
構成されている。ここでは、それらのうち、スタック1
0A,10Dの配置を図示した。スタック10B,10
Cもこれに準じた配置がなされている。
The above-described effects are obtained by inserting bolts in a direction perpendicular to the laminating direction. In the present embodiment, the size of the apparatus is further reduced by devising the arrangement of the plurality of stacks. FIG.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing the arrangement of stacks in the present embodiment. As shown in FIG. 1, the fuel cell of this embodiment is configured by connecting four stacks 10A to 10D to a supply / discharge box 200. Here, among them, stack 1
The arrangement of 0A and 10D is illustrated. Stacks 10B, 10
C is also arranged according to this.

【0081】図示する通り、本実施例では、隣接する2
つのスタック10A,10Dは、ボルト175が挿入さ
れた方向と直交する方向に配列されている。このように
配列することにより、ボルト175同士の干渉なく、ス
タック10A、10Dを蜜に配置することができるた
め、燃料電池全体の小型化を図ることができる。図13
はボルト175が挿入されている方向にスタックを配置
した状態を示す説明図である。図13(a)はスタック
10Aの上にスタック10Dを積み重ねた場合の斜視図
である。図13(b)はかかる場合の側面図である。こ
のように上下方向にスタックを配置した場合には、図1
3(b)に示す通り、スタック10A,10Dの間の領
域B1,B2において、それぞれのボルト175同士が
干渉するため、スタック10A,10Dを密着して配置
することができず、大型化を招くことになる。これに対
し、図12に示したように、ボルト175の挿入方向に
直交する方向にスタック10A,10Dを配置すれば、
両者の間隔を狭めることができるのである。
As shown, in this embodiment, two adjacent
The stacks 10A and 10D are arranged in a direction orthogonal to the direction in which the bolts 175 are inserted. By arranging in this manner, the stacks 10A and 10D can be arranged closely without interference between the bolts 175, so that the overall size of the fuel cell can be reduced. FIG.
FIG. 7 is an explanatory view showing a state where the stack is arranged in a direction in which the bolt 175 is inserted. FIG. 13A is a perspective view when the stack 10D is stacked on the stack 10A. FIG. 13B is a side view in such a case. When the stacks are arranged in the vertical direction as described above, FIG.
As shown in FIG. 3B, in the regions B1 and B2 between the stacks 10A and 10D, the bolts 175 interfere with each other, so that the stacks 10A and 10D cannot be arranged in close contact with each other, resulting in an increase in size. Will be. On the other hand, as shown in FIG. 12, if the stacks 10A and 10D are arranged in a direction orthogonal to the insertion direction of the bolt 175,
The distance between them can be narrowed.

【0082】スタック10A,10Dの配置は、ボルト
175同士の干渉を回避できる方向であればよく、図1
2に示すようにスタック10A,10Dのセルの積層方
向が平行になるように配置するものに限定はされない。
スタック10A、10Dをセルの積層方向に並べて配置
するものとしてもよい。
The stacks 10A and 10D may be arranged in any direction as long as interference between the bolts 175 can be avoided.
As shown in FIG. 2, there is no limitation to the arrangement in which the stacking directions of the cells of the stacks 10A and 10D are parallel.
The stacks 10A and 10D may be arranged side by side in the cell stacking direction.

【0083】本実施例では、テンションプレート170
を矩形の板で構成する場合を例示したが、テンションプ
レート170の形状はこれに限定されない。図14はテ
ンションプレートの変形例を示す説明図である。変形例
のテンションプレート170Aは、エンドプレートと結
合される両端部では幅が広く、中央付近で幅が狭いH字
型に形成されている。かかる形状でも弾性力TF1,T
F2を作用することができるため、スタックを構成する
ことが可能である。変形例のテンションプレート170
Aによれば、セル100に熱変形が生じた場合、エンド
プレートを通じて作用する引張り荷重F1,F2による
テンションプレート170Aの変形例が実施例よりも大
きくなる。つまり、皿バネの他、テンションプレート1
70Aによってもセル100の熱変形を吸収する作用を
奏することができる。この結果、皿バネの弾性力の過不
足をテンションプレート170Aで補償することがで
き、皿バネの選択範囲が広がり、燃料電池の製造コスト
を低減することが可能となる。テンションプレート17
0は、ここで例示した形状に限らず、弾性力の要求に応
じて、種々の板厚、形状で構成することが可能である。
In this embodiment, the tension plate 170
Is exemplified by a rectangular plate, but the shape of the tension plate 170 is not limited to this. FIG. 14 is an explanatory view showing a modification of the tension plate. The tension plate 170A of the modified example is formed in an H shape having a large width at both ends coupled to the end plate and a small width near the center. Even with such a shape, the elastic force TF1, T
Since F2 can act, a stack can be formed. Modified tension plate 170
According to A, when thermal deformation occurs in the cell 100, the modification of the tension plate 170A due to the tensile loads F1 and F2 acting through the end plate becomes larger than that of the embodiment. That is, besides the disc spring, the tension plate 1
The effect of absorbing the thermal deformation of the cell 100 can also be achieved by 70A. As a result, the excess or deficiency of the elastic force of the disc spring can be compensated for by the tension plate 170A, the selection range of the disc spring can be expanded, and the manufacturing cost of the fuel cell can be reduced. Tension plate 17
0 is not limited to the shape exemplified here, but can be configured with various plate thicknesses and shapes according to the demand of elastic force.

【0084】本実施例および変形例では、皿バネを介し
てセルを挟持するエンドプレートをテンションプレート
で上下から支持する構造を例示した。本実施例の第1の
特徴は、テンションプレートを締結するボルトを積層方
向に直交する方向に挿入することであり、かかる方向に
ボルトを挿入するものであれば、更に左右方向にテンシ
ョンプレートを設ける構造、上下左右の4面にテンショ
ンプレートを設ける構造を採ることが可能である。ま
た、エンドプレートとテンションプレート間の剛性を十
分に確保できる場合には、上下左右のいずれか一方にの
み設けられたテンションプレートでセルを固定するもの
としてもよい。また、本実施例および変形例ではボルト
によって締結する場合を例示したが、締結部材は、これ
らに限定されるものではない。また、弾性力を与える部
材も,皿バネに限らず種々のバネやゴムシートなどを適
宜用いることができる。
In the present embodiment and the modified example, the structure in which the end plate for sandwiching the cell via the disc spring is supported from above and below by the tension plate is illustrated. The first feature of this embodiment is that a bolt for fastening a tension plate is inserted in a direction perpendicular to the laminating direction. If the bolt is inserted in such a direction, a tension plate is further provided in the left-right direction. It is possible to adopt a structure, a structure in which tension plates are provided on four surfaces, up, down, left, and right. If the rigidity between the end plate and the tension plate can be sufficiently ensured, the cells may be fixed by tension plates provided only on one of the upper, lower, left, and right sides. In addition, in the present embodiment and the modified example, the case of fastening with the bolt is illustrated, but the fastening member is not limited to these. Also, the member for applying the elastic force is not limited to the disc spring, and various springs and rubber sheets can be used as appropriate.

【0085】F.アウタケース:全体構成についての説
明で述べた通り、本実施例の燃料電池1は、アウタケー
スに収容されている。図15は燃料電池がアウタケース
に収容された状態を示す説明図である。図15(a)に
は燃料電池1が収容された状態を斜視図で示した。図中
の破線で燃料電池1である。図示する通り、アウタケー
スは本体2とふた3とから構成されている。本体2には
ドレインホース5が取り付けられており、ふた3には排
気ホース4が取り付けられている。なお、アウタケース
には、燃料電池1に燃料ガス、酸化ガス、冷却水を給排
するためのパイプが接合されているが、図の煩雑化を回
避するため、ここでは図示を省略した。
F. Outer case: As described in the description of the overall configuration, the fuel cell 1 of this embodiment is housed in the outer case. FIG. 15 is an explanatory diagram showing a state where the fuel cell is housed in the outer case. FIG. 15A is a perspective view showing a state in which the fuel cell 1 is housed. The broken line in the figure indicates the fuel cell 1. As shown, the outer case is composed of a main body 2 and a lid 3. A drain hose 5 is attached to the main body 2, and an exhaust hose 4 is attached to the lid 3. Although a pipe for supplying and discharging fuel gas, oxidizing gas, and cooling water to and from the fuel cell 1 is connected to the outer case, it is not shown here to avoid complication of the drawing.

【0086】図15(b)は斜視図のB−B面における
断面図である。図中のハッチングを付した部分が燃料電
池1に相当する。アウタケースの本体2とふた3は接合
面でシール6で密閉されている。本実施例では、燃料電
池1に水や埃などの異物が外部から浸入することを防止
するために、アウタケースを密閉している。本実施例で
は、シール6にシリコンゴムを適用するものとしたが、
上記目的に沿うものであれば、種々の素材および方法に
より密閉することが可能であり、例えば、本体2とふた
3とを溶接するものとしてもよいし、かしめなどの方法
によって本体2とふた3とを固着するものとしてもよ
い。
FIG. 15B is a cross-sectional view taken along the line BB of the perspective view. The hatched portions in the figure correspond to the fuel cell 1. The main body 2 and the lid 3 of the outer case are hermetically sealed by a seal 6 at a joint surface. In this embodiment, the outer case is sealed to prevent foreign matter such as water and dust from entering the fuel cell 1 from the outside. In this embodiment, the silicone rubber is applied to the seal 6.
As long as it meets the above purpose, it is possible to seal with various materials and methods. For example, the main body 2 and the lid 3 may be welded, or the main body 2 and the lid 3 may be crimped or the like. May be fixed.

【0087】ドレインホース5は何らかの原因によりア
ウタケース内にたまった水を排出するためのホースであ
り、本体2の下部に設けられた孔に止め具で固定されて
いる。排気ホース4はアウタケース内にたまった種々の
ガスを排出するためのホースであり、ふた3の上部に設
けられた孔に止め具で固定されている。なお、ドレイン
ホース5および排気ホース4は外部からの水、埃などの
異物の侵入を抑制できる構造となっている。本実施例で
は、これらのホースの長さを十分に長くし、適度に屈曲
させておくことで、かかる作用を奏するようにした。異
物の侵入を更に確実に防止するために、これらのホース
の取り付け部に弁体を設けるものとしてもよい。なお、
ドレインホース5、排気ホース4は、アウタケースに必
須のものではなく、アウタケース内部で燃料電池から水
や種々の気体が生じる可能性が低い場合など、必要性が
低い場合には、これらの少なくとも一方を省略する構成
としても構わない。
The drain hose 5 is a hose for discharging water accumulated in the outer case for some reason, and is fixed to a hole provided at a lower portion of the main body 2 with a stopper. The exhaust hose 4 is a hose for discharging various gases accumulated in the outer case, and is fixed to a hole provided at an upper portion of the lid 3 with a stopper. The drain hose 5 and the exhaust hose 4 have a structure that can prevent foreign substances such as water and dust from entering from outside. In the present embodiment, such an effect is achieved by making the length of these hoses sufficiently long and bending them appropriately. In order to more reliably prevent intrusion of foreign matter, a valve body may be provided at a portion where these hoses are attached. In addition,
The drain hose 5 and the exhaust hose 4 are not essential for the outer case. When the necessity is low, for example, when the possibility that water or various gases are generated from the fuel cell inside the outer case is low, at least these are used. One may be omitted.

【0088】アウタケースの作用は、次の通りである。
第1に、アウタケース内に燃料電池1を収納することに
よって異物の侵入を防止することができる。従って、セ
ル間に異物が紛れ込んで発電効率が低下することを回避
できる。また、燃料電池1は、周囲を完全に被覆すると
いった異物への対策を施す必要がなくなるため、全体の
構造を簡易化することができ、積層電池の小型化を図る
ことができる。同時に燃料電池の生産性の向上、製造コ
ストの低減を図ることもできる。
The operation of the outer case is as follows.
First, the intrusion of foreign matter can be prevented by housing the fuel cell 1 in the outer case. Therefore, it is possible to prevent the foreign matter from entering between the cells and lowering the power generation efficiency. Further, the fuel cell 1 does not need to take measures against foreign substances such as completely covering the surroundings, so that the overall structure can be simplified and the size of the stacked battery can be reduced. At the same time, it is possible to improve the productivity of the fuel cell and reduce the manufacturing cost.

【0089】アウタケースは、また、重量の増加や燃料
電池の大型化をもたらすことなく、剛性を確保すること
ができる利点もある。図15の軸Ax,Ayはそれぞれ
上下方向および左右方向の曲げ変形における中立軸を意
味している。十分な曲げ剛性を確保して燃料電池1を構
成するためには、これらの中立軸Ax,Ayについての
断面二次モーメントを十分に大きくすることが望まし
い。ここで燃料電池自体は、中立軸Ax,Ayから外周
までの距離が全般に小さいため、アウタケースに比較し
て断面二次モーメントが小さくなる。従って、アウタケ
ースを用いない場合に十分な曲げ剛性を確保しようとす
れば、燃料電池1の板厚、特にテンションプレートの板
厚を厚くする必要が生じる。これに対し、アウタケース
は中立軸Ax,Ayから外周までの距離を十分に確保す
ることができるため、断面二次モーメントが大きい。従
って、比較的薄い板厚でも十分な曲げ剛性を確保するこ
とができる。アウタケースが十分な曲げ剛性を有してい
る場合、燃料電池1には、ほとんど曲げ荷重は作用しな
くなるから、燃料電池1の板厚を薄くすることができ
る。
The outer case also has the advantage that the rigidity can be ensured without increasing the weight or increasing the size of the fuel cell. The axes Ax and Ay in FIG. 15 represent neutral axes in bending deformation in the vertical and horizontal directions, respectively. In order to configure the fuel cell 1 with sufficient bending rigidity, it is desirable to make the moment of inertia about these neutral axes Ax and Ay sufficiently large. Here, since the distance from the neutral axes Ax, Ay to the outer periphery of the fuel cell itself is generally small, the second moment of area is smaller than that of the outer case. Therefore, in order to ensure sufficient bending rigidity when the outer case is not used, it is necessary to increase the thickness of the fuel cell 1, particularly, the thickness of the tension plate. On the other hand, since the outer case can secure a sufficient distance from the neutral axes Ax and Ay to the outer periphery, the second moment of area is large. Therefore, sufficient bending rigidity can be ensured even with a relatively thin plate thickness. When the outer case has a sufficient bending rigidity, a bending load hardly acts on the fuel cell 1, so that the thickness of the fuel cell 1 can be reduced.

【0090】燃料電池1に作用する荷重としては、上述
した曲げ荷重の他に捩れ荷重が挙げられる。捩れ荷重に
対して十分な剛性を確保するためには、捩れの中心軸、
即ち図15において中立軸Ax,Ayの交点に対する断
面二次極モーメントを大きくすることが望ましい。断面
二次極モーメントは、中心軸から外周までの距離が大き
い程大きくなる。従って、アウタケースを用いた場合に
は、燃料電池単体の場合に比較して大きな断面二次極モ
ーメントを実現することができる。この結果、アウタケ
ースは、比較的薄い板厚で十分な捩れ剛性を確保するこ
とができる。アウタケースが十分な捩れ剛性を有してい
る場合、燃料電池1には、ほとんど捩れ荷重は作用しな
くなるから、燃料電池1の板厚を薄くすることができ
る。
The load acting on the fuel cell 1 includes a torsional load in addition to the bending load described above. In order to ensure sufficient rigidity against torsional load, the central axis of torsion,
That is, in FIG. 15, it is desirable to increase the secondary moment of area with respect to the intersection of the neutral axes Ax and Ay. The secondary polar moment of area increases as the distance from the central axis to the outer periphery increases. Therefore, when the outer case is used, a larger secondary moment of area can be realized as compared with the case of a single fuel cell. As a result, the outer case can secure sufficient torsional rigidity with a relatively thin plate thickness. When the outer case has a sufficient torsional rigidity, almost no torsional load acts on the fuel cell 1, so that the thickness of the fuel cell 1 can be reduced.

【0091】これらの作用により、アウタケースを用い
ることにより、容易に十分な剛性を確保することができ
るから、燃料電池1の板厚を薄くすることができ、重量
軽減および小型化を図ることができる。なお、アウタケ
ースを用いることにより容積的には、燃料電池単体より
も大きくなるものの、燃料電池1の周囲は、燃料ガス、
酸化ガス、冷却水を給排するための配管のために所定の
スペースが要求されるのが通常であるから、アウタケー
ス内にこれらの配管を適宜配置することにより、容積が
大きくなるデメリットを解消することができる。
With these functions, sufficient rigidity can be easily secured by using the outer case, so that the thickness of the fuel cell 1 can be reduced, and the weight and size can be reduced. it can. Although the volume is larger than that of the fuel cell alone by using the outer case, the periphery of the fuel cell 1 is fuel gas,
Since a predetermined space is usually required for the piping for supplying and discharging the oxidizing gas and the cooling water, eliminating the disadvantage of increasing the volume by appropriately arranging these pipings in the outer case. can do.

【0092】アウタケースは、図15に示した他、種々
の形状で構成することができる。図16は第1の変形例
としてのアウタケースを示す斜視図である。実施例で
は、本体2に燃料電池1をほぼ完全に収容し、ふた3を
かぶせる構成とした。これに対し、変形例では、本体2
Aを比較的小さく形成し、ふた3Aを大きくした。例え
ば、燃料電池の周囲に燃料ガス、酸化ガス、冷却水など
の配管を十分に施してアウタケースに収容する場合、変
形例では、本体2Aに燃料電池を収容した後、ふた3A
を被せる前は、燃料電池の大半が露出されている状態と
なるため、上述の配管作業を容易かつ確実に行うことが
できる利点がある。本体およびふたの寸法は、実施例ま
たは第1の変形例のようにいずれか一方を大きくする必
要はなく、同じ大きさで形成してもよい。
The outer case can be formed in various shapes other than that shown in FIG. FIG. 16 is a perspective view showing an outer case as a first modification. In the embodiment, the fuel cell 1 is almost completely accommodated in the main body 2 and the lid 3 is covered. On the other hand, in the modified example, the main body 2
A was formed relatively small, and the lid 3A was enlarged. For example, when the fuel cell, the oxidizing gas, the cooling water, and the like are sufficiently provided around the fuel cell and housed in the outer case, in a modified example, after the fuel cell is housed in the main body 2A, the lid 3A
Before covering, most of the fuel cell is in an exposed state, so that there is an advantage that the above-mentioned piping work can be performed easily and reliably. As for the dimensions of the main body and the lid, it is not necessary to increase one of them as in the embodiment or the first modification, and they may be formed in the same size.

【0093】図17は第2の変形例としてのアウタケー
スを示す斜視図である。実施例および変形例では、本体
とふたの2つからアウタケースを構成する場合を例示し
た。つまり、上下に分割された部材を結合してアウタケ
ースとする場合を例示した。アウタケースは、必ずしも
かかる構成とする必要はなく、例えば、左右に分割され
た2つの部材を結合して構成するものとしてもよい。か
かる構成が第2の変形例に相当する。アウタケースは、
水、埃などの異物が内部の燃料電池に侵入することを防
止できる構造であり、剛性を確保するのに適した構造で
あれば、ここに例示した以外にも種々の構造を適用する
ことができる。
FIG. 17 is a perspective view showing an outer case as a second modification. In the embodiment and the modification, the case where the outer case is constituted by the main body and the lid is illustrated. That is, the case where the vertically divided members are combined to form the outer case is illustrated. The outer case is not necessarily required to have such a configuration, and may be configured by, for example, combining two members divided into right and left. Such a configuration corresponds to a second modification. The outer case is
It is a structure that can prevent foreign substances such as water and dust from entering the internal fuel cell, and various structures other than those exemplified here can be applied as long as the structure is suitable for securing rigidity. it can.

【0094】もちろん、燃料電池を搭載する状況によっ
て、それほど高い剛性が要求されない場合には異物の侵
入のみを目的としたアウタケースを用いるものとしても
よい。かかる場合には、比較的小型のアウタケースを用
いることができる。また、剛性が要求されないため、樹
脂を用いて形成することも可能である。
Of course, if a high degree of rigidity is not required depending on the situation in which the fuel cell is mounted, an outer case only for the purpose of intrusion of foreign matter may be used. In such a case, a relatively small outer case can be used. Further, since rigidity is not required, it can be formed using a resin.

【0095】以上で説明した本実施例の燃料電池によれ
ば、第1に冷却系統の短絡手段により冷却水に生じる電
位差に起因する弊害を抑制することができる。第2に排
水機構により、いわゆるフラッディングによる発電不良
や不安定な運転を回避することができる。第3にテンシ
ョンプレートの絶縁構成により、燃料電池を製造する際
の生産性を向上することができる。第4にセルを固定す
る構造およびスタックの配置により、燃料電池のセルに
適切な弾性力を与え、セル間の積層不良を回避すること
ができる。第5にアウタケースを用いることにより、燃
料電池に異物が侵入することを回避することができる。
さらに、本実施例の燃料電池では、それぞれ装置の小型
化に配慮した構成によって、上述した効果を実現してい
る。従って、本実施例によれば、燃料電池を種々の装置
に搭載する際の実用性を大きく向上することができる。
According to the fuel cell of the present embodiment described above, first, it is possible to suppress the adverse effects caused by the potential difference generated in the cooling water by the short circuit means of the cooling system. Secondly, the drainage mechanism can prevent poor power generation and unstable operation due to so-called flooding. Thirdly, the insulation configuration of the tension plate can improve the productivity when manufacturing the fuel cell. Fourth, by the structure for fixing the cells and the arrangement of the stack, an appropriate elastic force is applied to the cells of the fuel cell, and it is possible to avoid lamination failure between the cells. Fifth, by using the outer case, it is possible to prevent foreign matter from entering the fuel cell.
Further, in the fuel cell according to the present embodiment, the above-described effects are realized by the configuration in consideration of the miniaturization of each device. Therefore, according to this embodiment, the practicability when mounting the fuel cell on various devices can be greatly improved.

【0096】なお、上述の実施例では、冷却系統の短絡
手段、排水機構、テンションプレートの絶縁構成、セル
を固定する構造およびスタックの配置、アウタケースと
いう5つの特徴を全て適用した場合を例示したが、これ
らの特徴は、それぞれ個別に適用することが可能であ
る。実際に使用される燃料電池が解決すべき課題に応じ
て、上述の各手段を適宜選択的に適用すればよい。以
上、本発明の種々の実施例について説明したが、本発明
はこれらの実施例に限定されず、その趣旨を逸脱しない
範囲で種々の構成を採ることができることはいうまでも
ない。
In the above-described embodiment, a case where all of the five features, that is, the short-circuit means of the cooling system, the drainage mechanism, the insulating structure of the tension plate, the structure for fixing the cells and the arrangement of the stack, and the outer case are illustrated. However, each of these features can be applied individually. The above-described means may be selectively applied as appropriate according to the problem to be solved by the fuel cell actually used. Although various embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to these embodiments, and it goes without saying that various configurations can be adopted without departing from the spirit of the present invention.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本実施例のスタック10の概略構成を示す斜視
図である。
FIG. 1 is a perspective view illustrating a schematic configuration of a stack 10 of the present embodiment.

【図2】セル100の構造を示す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view showing the structure of the cell 100.

【図3】燃料電池1の概略構造を示す分解斜視図であ
る。
FIG. 3 is an exploded perspective view showing a schematic structure of the fuel cell 1.

【図4】燃料ガス、酸化ガス、冷却水の給排状況を示す
説明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a supply / discharge state of fuel gas, oxidizing gas, and cooling water.

【図5】冷却系統に設けられた短絡手段の概念を示す説
明図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing the concept of a short-circuit means provided in a cooling system.

【図6】第1の変形例としての短絡ケーブル210の設
置方法を示す説明図である。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a method of installing a short-circuit cable 210 as a first modification.

【図7】第2の変形例としての短絡ケーブル210の設
置方法を示す説明図である。
FIG. 7 is an explanatory diagram showing a method of installing a short-circuit cable 210 as a second modification.

【図8】燃料ガスの排出口204に設けられた排水機構
を示す説明図である。
FIG. 8 is an explanatory diagram showing a drainage mechanism provided at a fuel gas outlet 204.

【図9】変形例としての排水機構を示す説明図である。FIG. 9 is an explanatory view showing a drainage mechanism as a modification.

【図10】テンションプレートの構造を示す説明図であ
る。
FIG. 10 is an explanatory view showing the structure of a tension plate.

【図11】セルを固定する構造を示す説明図である。FIG. 11 is an explanatory diagram showing a structure for fixing a cell.

【図12】本実施例におけるスタックの配置を示す説明
図である。
FIG. 12 is an explanatory diagram showing an arrangement of stacks in the present embodiment.

【図13】ボルト175が挿入されている方向にスタッ
クを配置した状態を示す説明図である。
FIG. 13 is an explanatory view showing a state where the stack is arranged in a direction in which the bolt 175 is inserted.

【図14】テンションプレートの変形例を示す説明図で
ある。
FIG. 14 is an explanatory view showing a modification of the tension plate.

【図15】燃料電池がアウタケースに収容された状態を
示す説明図である。
FIG. 15 is an explanatory diagram showing a state in which the fuel cell is housed in an outer case.

【図16】第1の変形例としてのアウタケースを示す斜
視図である。
FIG. 16 is a perspective view showing an outer case as a first modified example.

【図17】第2の変形例としてのアウタケースを示す斜
視図である。
FIG. 17 is a perspective view showing an outer case as a second modified example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2、2A…本体 4…排気ホース 5…ドレインホース 6…シール 10、10A、10B,10C,10D…スタック 10n…スタック 12…エンドプレート 12A…突部 14…エンドプレート 16…絶縁板 18、20…集電板 22…絶縁板 31…冷却水供給口 32…冷却水排出口 33…酸化ガス供給口 34…酸化ガス排出口 35…燃料ガス供給口 36…燃料ガス排出口 100…セル 110…セパレータ 112…燃料ガス流路 122…酸化ガス流路 132…電解質膜 134…水素極 136…酸素極 140…冷却セパレータ 142…冷却水溝 151…冷却水孔 153…燃料ガス孔 155…酸化ガス孔 170,170A…テンションプレート 172…テンションプレート 174…絶縁層 175…ボルト 200…給排ボックス 201、201A、201B、201C…給水口 202、202A、202B、202C…排水口 203…供給口 204…排出口 205、205A…排水ポート 206A…蓄水部 206…蓄水部 207…排水流路 210…短絡ケーブル 220…皿バネ 2, 2A: Main body 4: Exhaust hose 5: Drain hose 6: Seal 10, 10A, 10B, 10C, 10D: Stack 10n: Stack 12: End plate 12A: Protrusion 14: End plate 16: Insulating plate 18, 20 ... Current collecting plate 22 ... Insulating plate 31 ... Cooling water supply port 32 ... Cooling water discharge port 33 ... Oxidizing gas supply port 34 ... Oxidizing gas discharge port 35 ... Fuel gas supply port 36 ... Fuel gas discharge port 100 ... Cell 110 ... Separator 112 ... Fuel gas channel 122 ... Oxidizing gas channel 132 ... Electrolyte membrane 134 ... Hydrogen electrode 136 ... Oxygen electrode 140 ... Cooling separator 142 ... Cooling water groove 151 ... Cooling water hole 153 ... Fuel gas hole 155 ... Oxidizing gas hole 170, 170A … Tension plate 172… tension plate 174… insulation layer 175… bolt 200… supply / discharge box 01, 201A, 201B, 201C ... water supply port 202, 202A, 202B, 202C ... drain port 203 ... supply port 204 ... discharge port 205, 205A ... drain port 206A ... water storage section 206 ... water storage section 207 ... drain flow path 210 … Short circuit cable 220… Disc spring

フロントページの続き (72)発明者 田中 秀幸 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 堀田 裕 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内 Fターム(参考) 5H026 AA06 CC03 CC08 CX08 Continued on the front page (72) Inventor Hideyuki Tanaka 1 Toyota Town, Toyota City, Aichi Prefecture Inside Toyota Motor Corporation (72) Inventor Hiroshi Hotta 1 Toyota Town, Toyota City, Aichi Prefecture Toyota Motor Corporation F-term (reference 5H026 AA06 CC03 CC08 CX08

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 単電池を積層した積層電池を備える燃料
電池であって、 該積層電池に導電性の冷媒を通過させて冷却を行う機構
であって、前記冷媒を前記積層電池に供給する供給口
と、前記冷媒を前記積層電池から排出する排出口とは、
電位が相違する部位に設けられている冷却機構と、 前記冷媒が流れる冷媒路に関し、前記供給口よりも上流
側の冷媒路と、前記排出口よりも下流側の冷媒路とを電
気的に短絡させる短絡手段を備えた燃料電池。
1. A fuel cell including a stacked battery in which unit cells are stacked, a mechanism for cooling by passing a conductive refrigerant through the stacked battery, and supplying the refrigerant to the stacked battery. Outlet, and an outlet for discharging the refrigerant from the stacked battery,
A cooling mechanism provided at a portion having a different electric potential, and a coolant path through which the coolant flows, and electrically short-circuits a coolant path upstream of the supply port and a coolant path downstream of the discharge port. A fuel cell provided with a short-circuit means for causing a short-circuit.
【請求項2】 請求項1記載の燃料電池において、 該燃料電池は、前記積層電池を複数備えており、 前記冷媒路は、各積層電池の供給口よりも上流側の冷媒
路の少なくとも一部、および各積層電池の排出口よりも
下流側の冷媒路の少なくとも一部が共通の冷媒路として
構成されており、 前記短絡手段が、複数の積層電池に共通の冷媒路として
構成された個所に設けられたことを特徴とする燃料電
池。
2. The fuel cell according to claim 1, wherein the fuel cell includes a plurality of the stacked batteries, and the coolant path is at least a part of a coolant path upstream of a supply port of each stacked battery. , And at least a part of the refrigerant path downstream of the outlet of each of the stacked batteries is configured as a common refrigerant path, and the short-circuit means is provided at a location configured as a common refrigerant path for the plurality of stacked batteries. A fuel cell, which is provided.
【請求項3】 単電池を積層した積層電池を複数備える
燃料電池であって、 前記複数の積層電池と、供給された燃料ガスを前記各積
層電池に分配する機能および前記各積層電池からの排出
ガスを集約する機能を果たすことによって外部と各積層
電池との間の燃料の給排を実現する給排部材を備え、 該給排部材は、内部構造として、 前記集約された排出ガスが流れる集約ガス流路と、 該集約ガス流路から分岐して、該ガス流路内の水滴を排
出する排水機構とを備える構造体である燃料電池。
3. A fuel cell comprising a plurality of stacked batteries in which unit cells are stacked, wherein the plurality of stacked batteries, a function of distributing a supplied fuel gas to each of the stacked batteries, and an exhaust from each of the stacked batteries are provided. A supply / discharge member that realizes supply / discharge of fuel between the outside and each of the stacked batteries by performing a function of condensing gas; and the supply / discharge member has an internal structure in which the collected exhaust gas flows. A fuel cell, which is a structure including a gas flow path, and a drainage mechanism that branches off from the aggregated gas flow path and discharges water droplets in the gas flow path.
【請求項4】 単電池を積層した積層電池を備える燃料
電池であって、 前記積層電池は、積層された単電池を固定するための固
定部材を備え、 該固定部材は、前記単電池と接触する側の面に絶縁層が
一体的に設けられていることを特徴とする燃料電池。
4. A fuel cell including a stacked battery in which unit cells are stacked, wherein the stacked battery includes a fixing member for fixing the stacked unit cells, and the fixing member contacts the unit cell. A fuel cell, wherein an insulating layer is provided integrally on the surface on the side of the fuel cell.
【請求項5】 単電池を積層した積層電池を備える燃料
電池であって、 複数の前記積層電池と、 該複数の積層電池をまとめて収容するとともに、外部か
らの異物の侵入を防止可能に密閉された構造を有する容
器とを備える燃料電池。
5. A fuel cell comprising a stacked battery in which unit cells are stacked, wherein the plurality of stacked batteries and the plurality of stacked batteries are collectively housed and sealed so as to prevent foreign matter from entering from outside. A fuel cell comprising: a container having a structured structure.
【請求項6】 請求項5記載の燃料電池であって、 さらに、容器内の前記積層電池との間で燃料ガス、酸化
ガスおよび冷却水の供給および排出を行うための機構と
は別に、該容器内に生じた気体または液体を容器外部に
排出するための排出機構を備える燃料電池。
6. The fuel cell according to claim 5, further comprising a mechanism for supplying and discharging a fuel gas, an oxidizing gas, and cooling water to and from the stacked battery in a container. A fuel cell having a discharge mechanism for discharging gas or liquid generated in a container to the outside of the container.
【請求項7】 単電池を積層した積層電池を備える燃料
電池であって、 前記積層電池は、 前記単電池に対し積層方向に弾性力を与える弾性部材
と、 前記積層された単電池の両端に該単電池と平行に配置さ
れ、前記弾性力に対し剛体とみなし得る剛性を有する一
対の端板と、 該一対の端板同士を連結し、該端板に前記弾性力と釣り
合う力を作用させる連結部材とを備え、前記端板と前記
連結部材とは、前記積層方向と直交する方向に挿入され
た締結部材で締結されたことを特徴とする燃料電池。
7. A fuel cell including a stacked battery in which unit cells are stacked, wherein the stacked battery includes: an elastic member that applies elastic force to the unit cell in a stacking direction; A pair of end plates arranged in parallel with the cell and having a rigidity that can be regarded as a rigid body with respect to the elastic force; connecting the pair of end plates to each other to apply a force to the end plates to balance the elastic force; A fuel cell, comprising: a connecting member, wherein the end plate and the connecting member are fastened by a fastening member inserted in a direction orthogonal to the stacking direction.
【請求項8】 請求項7記載の燃料電池であって、 前記積層電池を複数備えるとともに、該積層電池が前記
締結部材の挿入方向と直交する方向に配列されているこ
とを特徴とする燃料電池。
8. The fuel cell according to claim 7, further comprising a plurality of the stacked batteries, wherein the stacked batteries are arranged in a direction orthogonal to an insertion direction of the fastening member. .
JP28751799A 1999-10-08 1999-10-08 Fuel cell Expired - Fee Related JP4862206B2 (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP28751799A JP4862206B2 (en) 1999-10-08 1999-10-08 Fuel cell
US09/679,830 US6653008B1 (en) 1999-10-08 2000-10-05 Fuel cell apparatus
DE10049801A DE10049801B4 (en) 1999-10-08 2000-10-09 fuel cell device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP28751799A JP4862206B2 (en) 1999-10-08 1999-10-08 Fuel cell

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2001110439A true JP2001110439A (en) 2001-04-20
JP4862206B2 JP4862206B2 (en) 2012-01-25

Family

ID=17718377

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP28751799A Expired - Fee Related JP4862206B2 (en) 1999-10-08 1999-10-08 Fuel cell

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4862206B2 (en)

Cited By (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6632556B2 (en) 2000-12-19 2003-10-14 Utc Fuel Cells, Llc Manifold assembly for a fuel cell power plant
JP2005056814A (en) * 2003-07-22 2005-03-03 Toyota Motor Corp Fuel cell
JP2005327611A (en) * 2004-05-14 2005-11-24 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Solid polymer fuel cell
JP2006040717A (en) * 2004-07-27 2006-02-09 Nissan Motor Co Ltd Fuel cell device
JP2006196386A (en) * 2005-01-17 2006-07-27 Toyota Motor Corp Case for fuel cell
JP2006221855A (en) * 2005-02-08 2006-08-24 Toyota Motor Corp Fuel cell
JP2006221854A (en) * 2005-02-08 2006-08-24 Toyota Motor Corp Fuel cell for movable body
JP2006236611A (en) * 2005-02-22 2006-09-07 Honda Motor Co Ltd Fuel cell stack
CN1295804C (en) * 2003-04-29 2007-01-17 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 Flow field plate structure used for fuel cell and assembled fuel cell
JP2007026695A (en) * 2005-07-12 2007-02-01 Honda Motor Co Ltd Fuel cell stack
JP2007165286A (en) * 2005-12-09 2007-06-28 Hyundai Motor Co Ltd Fuel cell stack structure
JP2007299646A (en) * 2006-04-28 2007-11-15 Toshiba Corp Cell stack unit of fuel cell and fuel cell equipped with it
KR100796656B1 (en) 2006-07-05 2008-01-22 삼성에스디아이 주식회사 Fuel cell system
US7338728B2 (en) 2001-09-27 2008-03-04 Siemens Aktiengesellschaft Fuel cell block including a water separator
JP2008159414A (en) * 2006-12-25 2008-07-10 Toyota Motor Corp Fuel cell
KR100846920B1 (en) * 2006-09-04 2008-07-17 현대자동차주식회사 A fuel cell stack having multi-module mounting structure
JP2009129851A (en) * 2007-11-27 2009-06-11 Kyocera Corp Horizontally striped fuel battery cell, cell stack, and fuel battery
US7560187B2 (en) 2003-11-25 2009-07-14 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Fuel cell stack
JP2009163912A (en) * 2007-12-28 2009-07-23 Toyota Motor Corp Fuel battery unit, and fuel battery
JP2010503159A (en) * 2006-09-07 2010-01-28 エネルディ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング Housing for housing at least one fuel cell stack
US7867665B2 (en) * 2006-02-28 2011-01-11 Sanyo Electric Co., Ltd. Fuel cell stack
JP2012059712A (en) * 2003-07-22 2012-03-22 Toyota Motor Corp Fuel battery
JP2016520976A (en) * 2013-05-30 2016-07-14 ニンポー インスティテュート オブ マテリアルズ テクノロジー アンド エンジニアリング, チャイニーズ アカデミー オブ サイエンシズ Stack array in solid oxide fuel cell power generation system
JP2019160656A (en) * 2018-03-15 2019-09-19 本田技研工業株式会社 Fuel cell system
CN111799406A (en) * 2019-04-02 2020-10-20 丰田自动车株式会社 Battery pack
CN115172840A (en) * 2022-09-08 2022-10-11 北京新研创能科技有限公司 Fuel cell common end plate and double-stack fuel cell
CN115954788A (en) * 2023-03-13 2023-04-11 四川电器集团中低压智能配电有限公司 Inflatable inflating cabinet

Cited By (37)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6632556B2 (en) 2000-12-19 2003-10-14 Utc Fuel Cells, Llc Manifold assembly for a fuel cell power plant
US7338728B2 (en) 2001-09-27 2008-03-04 Siemens Aktiengesellschaft Fuel cell block including a water separator
CN1295804C (en) * 2003-04-29 2007-01-17 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 Flow field plate structure used for fuel cell and assembled fuel cell
US7803474B2 (en) 2003-07-22 2010-09-28 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Thermal stress tolerant fuel cell assembly within a housing
JP2005056814A (en) * 2003-07-22 2005-03-03 Toyota Motor Corp Fuel cell
JP2012059712A (en) * 2003-07-22 2012-03-22 Toyota Motor Corp Fuel battery
US7560187B2 (en) 2003-11-25 2009-07-14 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Fuel cell stack
JP2005327611A (en) * 2004-05-14 2005-11-24 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Solid polymer fuel cell
JP4544906B2 (en) * 2004-05-14 2010-09-15 三菱重工業株式会社 Polymer electrolyte fuel cell
JP2006040717A (en) * 2004-07-27 2006-02-09 Nissan Motor Co Ltd Fuel cell device
JP4645092B2 (en) * 2004-07-27 2011-03-09 日産自動車株式会社 Fuel cell device
US8202665B2 (en) 2004-07-27 2012-06-19 Nissan Motor Co., Ltd. Fuel cell apparatus
JP2006196386A (en) * 2005-01-17 2006-07-27 Toyota Motor Corp Case for fuel cell
JP2006221854A (en) * 2005-02-08 2006-08-24 Toyota Motor Corp Fuel cell for movable body
JP2006221855A (en) * 2005-02-08 2006-08-24 Toyota Motor Corp Fuel cell
JP4621513B2 (en) * 2005-02-22 2011-01-26 本田技研工業株式会社 Fuel cell stack
JP2006236611A (en) * 2005-02-22 2006-09-07 Honda Motor Co Ltd Fuel cell stack
JP2007026695A (en) * 2005-07-12 2007-02-01 Honda Motor Co Ltd Fuel cell stack
JP2007165286A (en) * 2005-12-09 2007-06-28 Hyundai Motor Co Ltd Fuel cell stack structure
US7867665B2 (en) * 2006-02-28 2011-01-11 Sanyo Electric Co., Ltd. Fuel cell stack
JP2007299646A (en) * 2006-04-28 2007-11-15 Toshiba Corp Cell stack unit of fuel cell and fuel cell equipped with it
KR100796656B1 (en) 2006-07-05 2008-01-22 삼성에스디아이 주식회사 Fuel cell system
KR100846920B1 (en) * 2006-09-04 2008-07-17 현대자동차주식회사 A fuel cell stack having multi-module mounting structure
JP2010503159A (en) * 2006-09-07 2010-01-28 エネルディ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング Housing for housing at least one fuel cell stack
JP2008159414A (en) * 2006-12-25 2008-07-10 Toyota Motor Corp Fuel cell
JP2009129851A (en) * 2007-11-27 2009-06-11 Kyocera Corp Horizontally striped fuel battery cell, cell stack, and fuel battery
JP2009163912A (en) * 2007-12-28 2009-07-23 Toyota Motor Corp Fuel battery unit, and fuel battery
JP2016520976A (en) * 2013-05-30 2016-07-14 ニンポー インスティテュート オブ マテリアルズ テクノロジー アンド エンジニアリング, チャイニーズ アカデミー オブ サイエンシズ Stack array in solid oxide fuel cell power generation system
US10141596B2 (en) 2013-05-30 2018-11-27 Ningbo Institute Of Materials Technology & Engineering, Chinese Academy Of Sciences Stack array in solid oxide fuel cell power generation system
JP2019160656A (en) * 2018-03-15 2019-09-19 本田技研工業株式会社 Fuel cell system
JP7154021B2 (en) 2018-03-15 2022-10-17 本田技研工業株式会社 fuel cell system
CN111799406A (en) * 2019-04-02 2020-10-20 丰田自动车株式会社 Battery pack
CN111799406B (en) * 2019-04-02 2022-06-03 丰田自动车株式会社 Battery pack
CN115172840A (en) * 2022-09-08 2022-10-11 北京新研创能科技有限公司 Fuel cell common end plate and double-stack fuel cell
CN115172840B (en) * 2022-09-08 2022-11-08 北京新研创能科技有限公司 Fuel cell common end plate and double-stack fuel cell
CN115954788A (en) * 2023-03-13 2023-04-11 四川电器集团中低压智能配电有限公司 Inflatable inflating cabinet
CN115954788B (en) * 2023-03-13 2023-05-12 四川电器集团中低压智能配电有限公司 Inflatable cabinet capable of exchanging air

Also Published As

Publication number Publication date
JP4862206B2 (en) 2012-01-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2001110439A (en) Fuel cell
US6653008B1 (en) Fuel cell apparatus
US8105731B2 (en) Fuel cell system
JP3460346B2 (en) Solid polymer electrolyte fuel cell
US6455179B1 (en) Fuel cell system
JPH08130028A (en) Solid polymer electrolyte fuel cell
JP4828841B2 (en) Fuel cell
JPWO2005034272A1 (en) Fuel cell system and fuel cell vehicle
JP2001243970A (en) Fuel cell
JP2005056814A (en) Fuel cell
WO1999026304A1 (en) Solid electrolyte fuel cell
US8076041B2 (en) Fuel cell
JP4820068B2 (en) Fuel cell stack
JP4910707B2 (en) Fuel cell
JP2012059712A (en) Fuel battery
JP4507451B2 (en) Fuel cell manifold
JP4789448B2 (en) Fuel cell stack
JP4121315B2 (en) Fuel cell
JP4886406B2 (en) Fuel cell system
JP5255849B2 (en) Fuel cell and separator / seal structure
JP5378074B2 (en) Fuel cell stack
JP2002343409A (en) Manifold for fuel cell
JP2005259427A (en) Fuel cell
JP4551746B2 (en) Fuel cell stack
JP4726182B2 (en) Fuel cell stack

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20060823

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20090821

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20090825

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20091026

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20101109

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20101224

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20111011

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20111024

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20141118

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20141118

Year of fee payment: 3

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees