JP2002063929A - Stack structure of fuel cell - Google Patents

Stack structure of fuel cell

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JP2002063929A
JP2002063929A JP2000245769A JP2000245769A JP2002063929A JP 2002063929 A JP2002063929 A JP 2002063929A JP 2000245769 A JP2000245769 A JP 2000245769A JP 2000245769 A JP2000245769 A JP 2000245769A JP 2002063929 A JP2002063929 A JP 2002063929A
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cell stack
end plate
pressing
stack structure
cell
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JP2000245769A
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Japanese (ja)
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Minehisa Imazato
峰久 今里
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Sony Corp
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    • 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

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a stack structure of a fuel cell wherein a superior adhesion between cells by effecting a uniform pressure against the whole laminated surface of the cell is possible to be provided without increasing the outer dimension of the stack structure and without reduction of generation ability of respective cells. SOLUTION: A pair of end plates 4 and a cell laminated body 3 mutually laminated and pinched between the end plates 4 are arranged in the space formed by an endless belt body 26. Plural threads 8 are made on an erected part 26B of the belt body, and the inner end of the threads abut on the end plate 4. The outer end of the thread 8 protrudes outward the erected part 26B, and a nut 8 is threaded. When the nut is rotated, the screw 8 is threaded back and forth, and the pressure for the cell laminated body 3 changes. More detailed pressure adjustment can be made by selecting either one of the nuts and it rotating it.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は燃料電池のスタック構造
に関し、特に多数の発電素子(セル)を積層した積層体
の先頭と末尾にそれぞれ端板を配置し、積層方向に圧力
を加えた燃料電池のスタック構造に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fuel cell stack structure, and more particularly, to a fuel cell in which a plurality of power generating elements (cells) are stacked and end plates are arranged at the beginning and end of the stack to apply pressure in the stacking direction. The present invention relates to a battery stack structure.

【0002】[0002]

【従来の技術】燃料電池は、セルと呼ばれる発電素子を
複数並べて接続し、燃料電池スタックとして使用するの
が一般的である。ここでセルは、水素イオンを通す高分
子の伝導体膜を、水素極と酸素極からなる2枚の電極で
挟んでおり、更にその両側をセパレータで囲む構造であ
る。酸素と水素が、セパレータに設けた通路に互いに独
立して供給されると、水素ガスは水素極によって水素イ
オンとなり、伝導体膜を通過して酸素極側に移動する。
このとき水素は電子を放出しそれが電位差を生じさせ
る。電位差は1セル当りで1ボルトに満たないが、多数
のセルを積層して直列接続することで高い電圧が得られ
る。
2. Description of the Related Art A fuel cell is generally used by arranging a plurality of power generating elements called cells and connecting them to form a fuel cell stack. Here, the cell has a structure in which a polymer conductive film through which hydrogen ions pass is sandwiched between two electrodes including a hydrogen electrode and an oxygen electrode, and both sides are further surrounded by separators. When oxygen and hydrogen are supplied independently of each other to the passage provided in the separator, the hydrogen gas is converted into hydrogen ions by the hydrogen electrode and moves to the oxygen electrode side through the conductor film.
At this time, hydrogen emits electrons, which generate a potential difference. Although the potential difference is less than 1 volt per cell, a high voltage can be obtained by stacking many cells and connecting them in series.

【0003】1個のセルの出力を向上させるためには、
伝導体膜と電極との密着が必要である。また、燃料電池
スタック全体の出力を向上させるためには、各セル間の
密着度を向上させて、接続部分での電力の伝達損失を防
ぐ必要があり、セルの積層体に所望の圧縮力を作用させ
る必要がある。このために、図4に示される従来の燃料
電池のスタック構造51では、互いに積層された複数の
セル2が集合したセル積層体3を挟むように、セル積層
体3の先頭のセル2の前方と末尾のセル2の後方にそれ
ぞれ端板54、54を配置し、セルを積層方向に加圧す
るために、端板54、54を互いに接近する方向に加圧
する加圧手段55を設けている。ここで、端板54の外
形寸法は、各セル2の外形寸法よりも大きく形成し、端
板54の各セル2の投影面の外側位置に、4個の穴が形
成され、それぞれの穴は、対向する端板の穴と同軸とな
るように配置される。そして、加圧手段55は、加圧ボ
ルト58とナット59により構成され、加圧ボルト58
を対向する端板54の穴部に貫通配置させ、端板54の
外側に突出した加圧ボルト58にナット59を螺合締結
することで、端板54,54間でセル積層体3を加圧し
ている。
In order to improve the output of one cell,
Adhesion between the conductor film and the electrode is required. Further, in order to improve the output of the entire fuel cell stack, it is necessary to improve the degree of adhesion between the cells to prevent power transmission loss at the connection portion, and to provide a desired compressive force to the cell stack. Need to work. For this reason, in the conventional fuel cell stack structure 51 shown in FIG. 4, the front of the top cell 2 of the cell stack 3 is sandwiched by the cell stack 3 in which a plurality of cells 2 stacked on each other are assembled. The end plates 54, 54 are arranged behind the last cell 2 and the last cell 2, respectively, and pressurizing means 55 for pressing the end plates 54, 54 in a direction approaching each other is provided to press the cells in the stacking direction. Here, the outer dimensions of the end plate 54 are formed larger than the outer dimensions of each cell 2, and four holes are formed at positions outside the projection surface of each cell 2 of the end plate 54. Are arranged coaxially with the holes of the end plates facing each other. The pressing means 55 includes a pressing bolt 58 and a nut 59, and the pressing bolt 58
Of the cell stack 3 between the end plates 54, 54 by screwing and fastening a nut 59 to a pressure bolt 58 protruding outside the end plate 54. I'm pressing.

【0004】また、図5に示される他の従来の燃料電池
のスタック構造61では、端板64をセル積層体3を挟
むように配置することは図4の構成と同じであるが、各
セル2の略中央部に、貫通穴を同軸形成し、貫通穴に加
圧ボルト68を挿通させ、端板64の外側に突出した加
圧ボルト68にナット69を螺合締結することで、端板
64、64間でセル積層体3を加圧している。なお、図
5の構成は、米国特許第5,484,666号に記載さ
れるスタック構造を模式的に示したものである。
In another conventional fuel cell stack structure 61 shown in FIG. 5, the arrangement of the end plates 64 so as to sandwich the cell stack 3 is the same as that of FIG. 2, a through hole is formed coaxially, a pressure bolt 68 is inserted through the through hole, and a nut 69 is screwed and fastened to the pressure bolt 68 protruding outside the end plate 64, thereby forming an end plate. The cell stack 3 is pressurized between 64 and 64. The configuration in FIG. 5 schematically shows a stack structure described in US Pat. No. 5,484,666.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかし、図4に示され
る従来の構成では、セル2の外形輪郭の外側に4本の加
圧ボルト54が位置しているので、燃料電池のスタック
構造51全体でみると、セル2の積層面方向でのサイズ
が増大し、全体として嵩張る構成となる。また、加圧ボ
ルト58は、セル2と干渉しない位置、即ち端板54の
4隅に配置されているため、ナット59の締結によって
端板54の四隅に加重がかかることになる。従って端板
54の剛性を十分に大きくとらないと、セル積層面3の
中央部での密着力が低くなり、各セル2間の良好な密着
力が得られなくなる。端板54の剛性アップのために
は、端板を厚くするか、弾性変形の少ない材料を用いる
必要があり、すると、スタック構造全体では積層方向に
も寸法が増大するか、重量が増大する。
However, in the conventional structure shown in FIG. 4, since four pressure bolts 54 are located outside the outer contour of the cell 2, the entire fuel cell stack structure 51 is formed. In view of the above, the size of the cell 2 in the stacking surface direction increases, and the configuration becomes bulky as a whole. Further, since the pressure bolts 58 are arranged at positions that do not interfere with the cell 2, that is, at the four corners of the end plate 54, the four corners of the end plate 54 are loaded by fastening the nut 59. Therefore, if the rigidity of the end plate 54 is not made sufficiently large, the adhesion at the center of the cell stacking surface 3 becomes low, so that good adhesion between the cells 2 cannot be obtained. In order to increase the rigidity of the end plate 54, it is necessary to increase the thickness of the end plate or to use a material having little elastic deformation. Then, the size or weight of the entire stack structure also increases in the stacking direction.

【0006】また図5に示される従来の構成では、セル
2の積層面の面積が、貫通穴の分だけ減少することにな
るので、各セル2の発電能力がその分だけ低下する。
In the conventional structure shown in FIG. 5, since the area of the stacking surface of the cells 2 is reduced by the through holes, the power generation capacity of each cell 2 is reduced by that amount.

【0007】そこで本発明は、セルの積層面方向でのス
タック構造全体の外形寸法を増大させることなく、また
セルの発電能力の低下を来すことなく、セルの積層面全
体に対して均一な加圧力を作用してセル間の良好な密着
力を提供することが可能な燃料電池のスタック構造を提
供することを目的とする。
Therefore, the present invention provides a method for forming a uniform structure on the entire stacking surface of a cell without increasing the external dimensions of the entire stack structure in the direction of the stacking surface of the cell and without reducing the power generation capacity of the cell. An object of the present invention is to provide a fuel cell stack structure capable of providing good adhesion between cells by applying a pressing force.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、互いに積層された複数のセルが集合した
セル積層体と、該セル積層体を挟むように該セル積層体
の先頭のセルの前方と末尾のセルの後方に配置された一
対の端板と、該セルを積層方向に加圧するために、該端
板を互いに接近する方向に加圧する加圧手段とを備えた
燃料電池のスタック構造において、該加圧手段は、外部
構造体と押圧機構とにより構成され、該外部構造体は、
該セル積層体に沿って積層方向に延びる基部と、該基部
と一体であり該一対の端板の積層方向外方に位置して該
端板と対向する1対の立設部を備え、該押圧機構は、少
なくとも一方の該立設部に支持された状態で、該少なく
とも一方の立設部に対向する一方の端板に当接可能に配
置され、該一方の端板を他方の端板方向に押圧する燃料
電池のスタック構造を提供している。
In order to achieve the above object, the present invention provides a cell stack in which a plurality of cells stacked on each other are assembled, and a top of the cell stack so as to sandwich the cell stack. Comprising a pair of end plates disposed in front of the last cell and behind the last cell, and pressurizing means for pressing the end plates in a direction approaching each other in order to press the cells in the stacking direction. In the battery stack structure, the pressurizing means includes an external structure and a pressing mechanism, and the external structure includes:
A base extending in the stacking direction along the cell stack, and a pair of upright portions integral with the base and located outside the pair of end plates in the stacking direction and facing the end plates; The pressing mechanism is arranged so as to be able to abut on one end plate facing the at least one standing portion while being supported by at least one of the standing portions, and to connect the one end plate to the other end plate. The present invention provides a fuel cell stack structure that is pressed in a direction.

【0009】ここで、該外部構造体は、該立設部間を一
体に接続する接続部を該セル積層体に関して該基部とは
反対側に設け、全体として断面無端形状をなす板状部材
により構成され、該板状部材の幅は、セルの幅と同一か
セル幅より小さく形成されているのが好ましい。
Here, in the external structure, a connecting portion for integrally connecting the standing portions is provided on a side opposite to the base with respect to the cell laminate, and a plate-like member having an endless cross section as a whole is provided. It is preferable that the width of the plate member is equal to or smaller than the cell width.

【0010】また、該板状部材は、該セル積層体と該端
板と該押圧部材とを該積層方向に取囲んで保護するのが
好ましい。
It is preferable that the plate-like member surrounds and protects the cell laminate, the end plate and the pressing member in the laminating direction.

【0011】更に、該押圧機構は、積層方向に移動可能
であって移動後の位置が固定可能な変位量調整固定手段
を備えているのが好ましい。
Further, it is preferable that the pressing mechanism is provided with a displacement adjusting / fixing means capable of moving in the stacking direction and fixing the position after the movement.

【0012】更に、該押圧機構は、該一方の端板を他方
の端板方向に押圧する押圧力を調整可能な押圧力調整手
段を備えているのが好ましい。
Further, the pressing mechanism preferably includes a pressing force adjusting means capable of adjusting a pressing force for pressing the one end plate toward the other end plate.

【0013】加えて、該押圧機構は、該少なくとも一方
の端板に複数設けられ、該複数の押圧機構を選択的に動
作させるのが好ましい。
[0013] In addition, it is preferable that a plurality of the pressing mechanisms are provided on the at least one end plate, and the plurality of pressing mechanisms are selectively operated.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】本発明の第1の実施の形態による
燃料電池のスタック構造について図1に基づき説明す
る。第1の実施の形態は、いわば本発明の基本構造を示
すものである。図1に示されるように、燃料電池のスタ
ック構造1は、互いに積層された複数のセル2が集合し
たセル積層体3と、セル積層体3を挟むように配置され
た一対の端板4、4と、各セル2を積層方向に加圧する
ために、端板4を互いに接近する方向に加圧する加圧手
段5を備える。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A fuel cell stack structure according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The first embodiment shows a basic structure of the present invention. As shown in FIG. 1, the fuel cell stack structure 1 includes a cell stack 3 in which a plurality of cells 2 stacked together are assembled, and a pair of end plates 4 arranged so as to sandwich the cell stack 3. 4 and pressurizing means 5 for pressing the end plates 4 in directions approaching each other in order to press the cells 2 in the stacking direction.

【0015】それぞれのセル2の構造は、従来のセルと
同様であり、水素電極と、酸素電極と両電極間に配置さ
れた伝導体膜と、一方のセルの水素電極と他方のセルの
酸素電極とを仕切るためのセパレータを備える。上述し
たように、酸素と水素が、セパレータに設けた通路に互
いに独立して供給されると、水素ガスは水素極によって
水素イオンとなり、伝導体膜を通過して酸素極側に移動
する。このとき水素は電子を放出し電位差を生じさせ
る。そしてセル積層体3は、隣接するセル2を互いに積
層させて電気的に接続したものであり、多数のセル2積
層して直列接続することで所望の高い電圧が得られる。
The structure of each cell 2 is the same as that of the conventional cell, and includes a hydrogen electrode, a conductor film disposed between the oxygen electrode and the two electrodes, a hydrogen electrode of one cell and an oxygen electrode of the other cell. It is provided with a separator for partitioning the electrode. As described above, when oxygen and hydrogen are supplied independently of each other to the passage provided in the separator, the hydrogen gas is converted into hydrogen ions by the hydrogen electrode, and moves to the oxygen electrode side through the conductor film. At this time, hydrogen emits electrons to generate a potential difference. The cell stack 3 is formed by stacking adjacent cells 2 and electrically connecting them, and a desired high voltage can be obtained by stacking a large number of cells 2 and connecting them in series.

【0016】それぞれの端板4は厚さが均一な板状体で
あり、セル2の積層面方向の外形輪郭と略同一の外形形
状をなす。
Each end plate 4 is a plate-like body having a uniform thickness, and has substantially the same outer shape as the outer shape of the cell 2 in the direction of the lamination surface.

【0017】加圧手段5は、外部構造体6と押圧機構7
とにより構成され、外部構造体6は、断面コの字形状の
ブラケットであり、セル積層体3に沿って積層方向に延
びる基部6Aと、基部6Aの端部と一体であり一対の端
板4、4の積層方向外方に位置して端板と対向する1対
の立設部6Bを備る。ここで、基部6Aや立設部6Bの
幅(紙面に垂直方向の幅)は、セル積層面の幅(紙面に
垂直方向の幅)よりも狭いか、せいぜい同一である。な
お立設部6B、6Bには、後述するボルト7,7と螺合
するための貫通雌ネジが形成されている。
The pressing means 5 comprises an external structure 6 and a pressing mechanism 7
The external structure 6 is a bracket having a U-shaped cross section. The base 6A extends in the stacking direction along the cell stack 3 and a pair of end plates 4 integral with the end of the base 6A. 4, a pair of standing portions 6B which are located outside in the stacking direction and face the end plate. Here, the width (width in the direction perpendicular to the paper) of the base 6A and the standing portion 6B is smaller than the width of the cell stacking surface (width in the direction perpendicular to the paper) or is at most the same. In addition, a penetrating female screw for screwing with a bolt 7, 7 described later is formed in the standing portion 6B.

【0018】押圧機構7は、ボルト8、8及びナット
9、9により構成される。ボルト8はそれぞれの立設部
6B、6Bの雌ネジに螺合して支持され、ボルト8の内
端はそれぞれの端板4の略中央部に当接可能であり、ボ
ルト8の外端は、立設部6B、6Bから突出して、ナッ
ト9と螺合している。なお、ボルト8、8は十分な軸長
を備えており、厚みの異なるセルをスタック構造に配置
した場合や、セルの枚数が変化した場合にも対応可能で
ある。
The pressing mechanism 7 is composed of bolts 8, 8 and nuts 9, 9. The bolt 8 is screwed and supported by the female screw of each of the erected portions 6B, 6B. , Projecting from the standing portions 6B, 6B, and screwed with the nut 9. The bolts 8, 8 have a sufficient axial length, and can cope with a case where cells having different thicknesses are arranged in a stack structure or a case where the number of cells changes.

【0019】以上の構成において、セル積層体3を端板
4、4間に挟んだ状態で、立設部6B、6B間に配置さ
せ、図示せぬレンチ等を用いてナット9を回転させる
と、ボルト8の螺進によってボルト8の内端が端板4の
中央部に当接して、端板4を他方の端板4方向に加圧す
る。ボルト8の螺進退量を調節することによって、厚み
の異なるセルをスタック構造に配置した場合や、セルの
枚数が変化した場合にも最適の加圧力をセルに作用させ
ることができる。換言すれば、ボルト8とナット9の組
合せは、セル積層方向に移動可能であって移動後の位置
が固定可能な変位量調整固定手段としての機能、及び一
方の端板を他方の端板方向に押圧する押圧力を調整可能
な押圧力調整手段としての機能を発揮する。
In the above configuration, when the cell laminate 3 is sandwiched between the end plates 4 and 4, the cell laminate 3 is disposed between the upright portions 6 B and 6 B, and the nut 9 is rotated using a wrench or the like (not shown). The inner end of the bolt 8 comes into contact with the central portion of the end plate 4 by the screw advance of the bolt 8, and the end plate 4 is pressed in the direction of the other end plate 4. By adjusting the screw retreat amount of the bolt 8, an optimum pressing force can be applied to the cells even when cells having different thicknesses are arranged in a stack structure or when the number of cells changes. In other words, the combination of the bolt 8 and the nut 9 is capable of moving in the cell stacking direction and functioning as a displacement adjustment fixing means capable of fixing the position after the movement, and one end plate is moved in the other end plate direction. It exerts a function as a pressing force adjusting means capable of adjusting the pressing force applied to the device.

【0020】本発明の第2の実施の形態による燃料電池
のスタック構造について図2に基づき説明する。第2の
実施の形態による燃料電池のスタック構造11は、外部
構造体として無端帯板体16を用いている。無端帯板体
16は、その内周面において端板4とセル積層体3をセ
ル積層方向に取囲んでいる。そして帯板体16の幅W
は、セルの幅より小さく形成されている。また、無端帯
板体16の材料は、金属又はプラスチックであり、一部
にゴムのような弾性体を用いても良い。
A fuel cell stack structure according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The fuel cell stack structure 11 according to the second embodiment uses an endless band plate 16 as an external structure. The endless strip 16 surrounds the end plate 4 and the cell stack 3 in the cell stacking direction on the inner peripheral surface. And the width W of the strip 16
Are formed smaller than the width of the cell. Further, the material of the endless band plate body 16 is metal or plastic, and an elastic body such as rubber may be partially used.

【0021】無端帯板体16は、第1の実施の形態の基
部6Aや立設部6Bに対応する底部16Aと、端壁部1
6Bを有する。更に、セル積層体3に関して底部16A
とは反対側に設けられ端壁部16B間を一体に接続した
接続部16Cを備え、底部16A、端壁部16B、接続
部16Cとにより無端形状をなす。ここで端壁部16B
の縦辺の長さHは、端板4の縦辺よりも短く、その分だ
け底部16Aと接続部16Cの両端が傾斜する傾斜部1
6Dを備えて、端壁部16Bに一体に接続されている。
また、押圧機構7を構成するボルト8とナット9は、一
方の端壁部16Bのみに設けられている。
The endless strip 16 has a bottom portion 16A corresponding to the base portion 6A and the upright portion 6B of the first embodiment, and an end wall portion 1A.
6B. Further, with respect to the cell stack 3, the bottom 16A
And a connecting portion 16C provided on the opposite side to connect the end wall portions 16B integrally, and has an endless shape by the bottom portion 16A, the end wall portion 16B, and the connecting portion 16C. Here, the end wall portion 16B
The length H of the vertical side is shorter than the vertical side of the end plate 4, and the inclined portion 1 in which both ends of the bottom 16A and the connecting portion 16C are inclined by that length
6D, and is integrally connected to the end wall 16B.
Further, the bolt 8 and the nut 9 constituting the pressing mechanism 7 are provided only on one end wall 16B.

【0022】以上の構成において、セル積層体3を端板
4、4間に挟み、一方の端板4が押圧機構を設けていな
い端壁部側の傾斜部16Dに当接した状態で、無端帯板
体16内の空間に配置する。そして図示せぬレンチ等を
用いてナット9を回転させると、ボルト8の螺進によっ
てボルト8の内端が他方の端板4の中央部に当接にて端
板4を上述した一方の端板4方向に加圧する。このボル
トの螺進退量を調節することによって、厚みの異なるセ
ルをスタック構造に配置した場合や、セルの枚数が変化
した場合にも最適の加圧力をセルに作用させることがで
きる。
In the above configuration, the cell stack 3 is sandwiched between the end plates 4, 4, and one end plate 4 is in endless contact with the inclined portion 16 D on the end wall side where no pressing mechanism is provided. It is arranged in the space inside the band plate body 16. When the nut 9 is rotated using a wrench or the like (not shown), the inner end of the bolt 8 abuts on the center of the other end plate 4 by screwing the bolt 8 so that the end plate 4 is connected to the one end described above. Pressure is applied in the direction of the plate 4. By adjusting the amount of screw advance / retreat, an optimum pressing force can be applied to the cells even when cells having different thicknesses are arranged in a stack structure or when the number of cells changes.

【0023】第2の実施の形態では、無端形状をなして
端板4とセル積層体3をセル積層方向に取囲んでいるの
で、第1の実施の形態と比較して、セル2や端板4の保
護効果が高い。また、外部構造体を薄肉の帯板体16に
て構成したこと、及び帯板体16の幅Wが、セルの幅よ
り小さく形成されていることから、装置全体としてコン
パクト及び軽量となる。これは無端形状としたために、
第1の実施の形態と比較しても一定の強度が得られるた
めである。
In the second embodiment, the end plate 4 and the cell stack 3 are formed in an endless shape and are surrounded in the cell stacking direction. The protection effect of the plate 4 is high. In addition, since the external structure is formed of the thin band plate body 16 and the width W of the band plate body 16 is formed smaller than the width of the cell, the entire apparatus becomes compact and lightweight. Because this was an endless shape,
This is because a certain strength can be obtained as compared with the first embodiment.

【0024】次に、本発明の第3の実施の形態による燃
料電池のスタック構造について図3に基づき説明する。
第3の実施の形態による燃料電池のスタック構造21
は、第2の実施の形態と同様に、外部構造体として無端
帯板体26が用いられているが、その断面形状は長方形
をなし、また幅Wは、セルの幅よりわずかに大きく形成
されている。また、一方の立設部26Bには複数の(図
示の例では4個)の押圧機構7が設けられている。更
に、無端帯板体26の四角形の開口端を覆うと共に、中
央部に開口27aが形成された蓋体27が着脱可能に設
けられている。従ってセル積層体3と端板4は、無端帯
板体26内及び蓋体27により保護される。
Next, a fuel cell stack structure according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
Stack structure 21 of fuel cell according to third embodiment
As in the second embodiment, an endless band plate 26 is used as an external structure, but its cross-sectional shape is rectangular, and its width W is formed slightly larger than the width of the cell. ing. Further, a plurality of (four in the illustrated example) pressing mechanisms 7 are provided on one standing portion 26B. Further, a lid 27 having a rectangular opening end of the endless band plate body 26 and an opening 27a formed in the center is detachably provided. Therefore, the cell stack 3 and the end plate 4 are protected in the endless band plate 26 and the cover 27.

【0025】以上の構成において、セル積層体3を端板
4、4間に挟み、無端帯板体26内の空間に配置する。
そして図示せぬレンチ等を用いていずれか又は全てのナ
ット9を回転させると、ボルト8の螺進によってボルト
8の内端が一方の端板4に当接して端板4を他方の端板
4方向に加圧する。ボルト8の螺進退量を調節すること
によって、厚みの異なるセルをスタック構造に配置した
場合や、セルの枚数が変化した場合にも最適の加圧力を
セルに作用させることができる。
In the above configuration, the cell stack 3 is sandwiched between the end plates 4 and 4 and arranged in the space within the endless band plate 26.
When any or all of the nuts 9 are rotated using a wrench or the like (not shown), the inner ends of the bolts 8 contact the one end plate 4 by screwing of the bolts 8 and the end plate 4 is connected to the other end plate. Press in four directions. By adjusting the screw retreat amount of the bolt 8, an optimum pressing force can be applied to the cells even when cells having different thicknesses are arranged in a stack structure or when the number of cells changes.

【0026】第3の実施の形態では、上述した実施の形
態と比較して、セル2や端板4の保護効果が一層高めら
れるのみならず、複数の押圧機構7のうちのいずれか又
は2個以上を選択的に動作させることによって、セル積
層体3に対して最適な加圧力及び加圧分布を与えること
ができる。
In the third embodiment, as compared with the above-described embodiment, not only the protection effect of the cell 2 and the end plate 4 can be further enhanced, but also any one of the plurality of pressing mechanisms 7 or the two. By selectively operating more than one cell, an optimum pressure and pressure distribution can be given to the cell stack 3.

【0027】本発明による燃料電池のスタック構造は上
述した実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載
した範囲で種々の変形や改良が可能である。
The stack structure of the fuel cell according to the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications and improvements can be made within the scope described in the claims.

【0028】例えば、上述した加圧機構では、ボルトや
ナットが用いられているが、これらに代えて、立設部と
端板との間に、圧縮スプリングや、圧縮ゴム、伸縮可能
な油圧シリンダ等を配置させてもよい。
For example, in the above-mentioned pressurizing mechanism, bolts and nuts are used, but instead of these, a compression spring, a compression rubber, a telescopic hydraulic cylinder can be provided between the standing portion and the end plate. May be arranged.

【0029】また第1の実施の形態では、両方の立設部
6B、6Bに加圧機構が設けられているが、一方の端板
を直接立設部に当接させ、他方の立設部のみに加圧機構
を設けて、セル積層体を加圧するようにしてもよい。
Further, in the first embodiment, the pressurizing mechanism is provided on both the upright portions 6B, 6B. However, one end plate is brought into direct contact with the upright portion, and the other upright portion is brought into contact with the upright portion. A pressurization mechanism may be provided only to pressurize the cell stack.

【0030】更に、第2の実施の形態では1個の加圧機
構が設けられ、第3の実施の形態では4個の加圧機構が
設けられているが、所望の加圧力をえるためには本数は
これらに限定されない。また、第2、第3の実施の形態
においては、一方の立設部側にのみ加圧機構が設けられ
ているが、必要に応じて、他方の立設部側にも加圧機構
を設けてもよい。
Further, in the second embodiment, one pressing mechanism is provided, and in the third embodiment, four pressing mechanisms are provided. However, in order to obtain a desired pressure, Is not limited to these numbers. Further, in the second and third embodiments, the pressurizing mechanism is provided only on one of the upright portions, but the pressurizing mechanism is provided on the other upright portion as necessary. You may.

【0031】[0031]

【発明の効果】請求項1記載の燃料電池のスタック構造
によれば、加圧手段は、外部構造体と押圧機構とにより
構成され、外部構造体が、セル積層体に沿って積層方向
に延びる基部と、基部と一体であり一対の端板の積層方
向外方に位置して該端板と対向する1対の立設部を備
え、押圧機構が、少なくとも一方の立設部に支持された
状態で、少なくとも一方の立設部に対向する一方の端板
に当接可能に配置され、一方の端板を他方の端板方向に
押圧する構成であるので、セルの積層面の外側に加圧手
段が位置せず、スタック構造全体としては、セルの外形
輪郭を大きく越える形状とならずにコンパクトな形状と
なるばかりか、加圧手段はセルの内部を貫通しないの
で、セルの発電能力を低下させることがない。
According to the fuel cell stack structure of the first aspect, the pressurizing means is constituted by the external structure and the pressing mechanism, and the external structure extends in the stacking direction along the cell stack. A base, and a pair of uprights, which are integral with the base and are located outside the pair of end plates in the stacking direction and face the end plates, are provided, and the pressing mechanism is supported by at least one of the uprights. In this state, it is arranged so as to be able to abut one end plate facing at least one of the standing portions, and the one end plate is pressed in the direction of the other end plate. Since the pressure means is not located, the stack structure as a whole has a compact shape without greatly exceeding the outer contour of the cell, and since the pressure means does not penetrate the inside of the cell, the power generation capacity of the cell is reduced. It does not lower.

【0032】請求項2記載の燃料電池のスタック構造に
よれば、外部構造体が、全体として断面無端形状をなす
板状部材により構成され、板状部材の幅は、セルの幅と
同一かセル幅より小さく形成されているので、スタック
構造全体の体積を縮小できる。
According to the fuel cell stack structure of the second aspect, the outer structure is constituted by a plate-like member having an endless cross section as a whole, and the width of the plate-like member is the same as the cell width or the cell width. Since it is formed smaller than the width, the volume of the entire stack structure can be reduced.

【0033】請求項3記載の燃料電池のスタック構造に
よれば、板状部材は、セル積層体と端板と押圧部材とを
積層方向に取囲んでいるので、セルや端板や押圧部材を
物理的に保護することができる。
According to the fuel cell stack structure of the third aspect, the plate-like member surrounds the cell stack, the end plate, and the pressing member in the stacking direction. Can be physically protected.

【0034】請求項4記載の燃料電池のスタック構造に
よれば、変位量調整固定手段を備えていることにより、
スタック枚数が変化しても、各セルに対して良好な密着
力を提供することができる。
According to the fuel cell stack structure of the fourth aspect, by providing the displacement adjusting and fixing means,
Even if the number of stacks changes, good adhesion can be provided to each cell.

【0035】請求項5記載の燃料電池のスタック構造に
よれば、押圧力調整手段を備えていることにより、押圧
力を任意に調整可能となり、厚みの異なるセルを適用し
ても、各セルに対して良好な密着力を提供することがで
きる。
According to the fuel cell stack structure of the fifth aspect, since the pressing force adjusting means is provided, the pressing force can be adjusted arbitrarily, and even if cells having different thicknesses are applied, each cell has a different thickness. Good adhesive strength can be provided.

【0036】請求項6記載の燃料電池のスタック構造に
よれば、複数の押圧機構を選択的に動作させることによ
り、押圧手段の数や押圧力の分布を任意に調整でき、各
セルに対してより均一な加圧力を作用させることができ
る。
According to the fuel cell stack structure of the present invention, the number of pressing means and the distribution of the pressing force can be arbitrarily adjusted by selectively operating the plurality of pressing mechanisms. A more uniform pressing force can be applied.

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

【図1】本発明の第1の実施の形態による燃料電池のス
タック構造を示す側面図。
FIG. 1 is a side view showing a fuel cell stack structure according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第2の実施の形態による燃料電池のス
タック構造を示す斜視図。
FIG. 2 is a perspective view showing a fuel cell stack structure according to a second embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第3の実施の形態による燃料電池のス
タック構造を示す斜視図。
FIG. 3 is a perspective view showing a fuel cell stack structure according to a third embodiment of the present invention.

【図4】従来の燃料電池のスタック構造を示す斜視図。FIG. 4 is a perspective view showing a stack structure of a conventional fuel cell.

【図5】他の従来の燃料電池のスタック構造を示す斜視
図。
FIG. 5 is a perspective view showing another conventional fuel cell stack structure.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、11、21 燃料電池のスタック構造 2 セル 3 セル積層体 4 端板 6 外部構造体たるブラケット 16、26 外部構造体たる無端帯板体 7 加圧機構 8 加圧機構のボルト 9 加圧機構のナット DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 11, 21 Stack structure of fuel cell 2 Cell 3 Cell laminated body 4 End plate 6 Bracket as external structure 16, 26 Endless band plate as external structure 7 Pressing mechanism 8 Bolt of pressing mechanism 9 Pressing mechanism Nuts

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 互いに積層された複数のセルが集合した
セル積層体と、 該セル積層体を挟むように該セル積層体の先頭のセルの
前方と末尾のセルの後方に配置された一対の端板と、 該セルを積層方向に加圧するために、該端板を互いに接
近する方向に加圧する加圧手段とを備えた燃料電池のス
タック構造において、 該加圧手段は、外部構造体と押圧機構とにより構成さ
れ、 該外部構造体は、該セル積層体に沿って積層方向に延び
る基部と、該基部と一体であり該一対の端板の積層方向
外方に位置して該端板と対向する1対の立設部を備え、 該押圧機構は、少なくとも一方の該立設部に支持された
状態で、該少なくとも一方の立設部に対向する一方の端
板に当接可能に配置され、該一方の端板を他方の端板方
向に押圧することを特徴とする燃料電池のスタック構
造。
1. A cell stack in which a plurality of cells stacked together are assembled, and a pair of cells arranged in front of a first cell and behind a last cell of the cell stack so as to sandwich the cell stack. In a fuel cell stack structure comprising: an end plate; and pressurizing means for pressing the end plates in a direction to approach each other in order to press the cells in the stacking direction, wherein the pressurizing means comprises an external structure and A press mechanism, wherein the external structure has a base extending along the cell stack in the stacking direction, and the end plate being integral with the base and positioned outside the pair of end plates in the stacking direction. And a pair of upright portions facing the at least one of the upright portions while the pressing mechanism is supported by at least one of the upright portions. Wherein the one end plate is pressed in the direction of the other end plate. Stack structure of the battery.
【請求項2】 該外部構造体は、該立設部間を一体に接
続する接続部を該セル積層体に関して該基部とは反対側
に設け、全体として断面無端形状をなす板状部材により
構成され、該板状部材の幅は、セルの幅と同一かセル幅
より小さく形成されていることを特徴とする請求項1記
載の燃料電池のスタック構造。
2. The external structure comprises a plate-like member having an endless cross section as a whole, provided with a connecting portion for integrally connecting the standing portions on a side opposite to the base portion with respect to the cell laminate. 2. The fuel cell stack structure according to claim 1, wherein the width of the plate member is equal to or smaller than the cell width.
【請求項3】 該板状部材は、該セル積層体と該端板と
該押圧部材とを該積層方向に取囲んで保護することを特
徴とする請求項2記載の燃料電池のスタック構造。
3. The fuel cell stack structure according to claim 2, wherein the plate-like member surrounds and protects the cell stack, the end plate, and the pressing member in the stacking direction.
【請求項4】 該押圧機構は、積層方向に移動可能であ
って移動後の位置が固定可能な変位量調整固定手段を備
えていることを特徴とする請求項1記載の燃料電池のス
タック構造。
4. The fuel cell stack structure according to claim 1, wherein the pressing mechanism includes a displacement amount adjusting and fixing means which can move in the stacking direction and fix a position after the movement. .
【請求項5】 該押圧機構は、該一方の端板を他方の端
板方向に押圧する押圧力を調整可能な押圧力調整手段を
備えていることを特徴とする請求項1記載の燃料電池の
スタック構造。
5. The fuel cell according to claim 1, wherein the pressing mechanism includes a pressing force adjusting means capable of adjusting a pressing force for pressing the one end plate toward the other end plate. Stack structure.
【請求項6】 該押圧機構は、該少なくとも一方の端板
に複数設けられ、該複数の押圧機構を選択的に動作させ
ることを特徴とする請求項1記載の燃料電池のスタック
構造。
6. The fuel cell stack structure according to claim 1, wherein a plurality of said pressing mechanisms are provided on said at least one end plate, and said plurality of pressing mechanisms are selectively operated.
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Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004362940A (en) * 2003-06-04 2004-12-24 Yuasa Corp Cell stack of fuel battery
JP2006244852A (en) * 2005-03-03 2006-09-14 Hitachi Ltd Fuel cell and electronic apparatus mounting the same
JP2007059341A (en) * 2005-08-26 2007-03-08 Toyota Motor Corp Fuel cell
JP2007184200A (en) * 2006-01-10 2007-07-19 Toyota Motor Corp Fuel cell stack
KR100781035B1 (en) * 2007-01-23 2007-11-30 이영철 A chinese medicine chest a low temperature lamination structure
US7776489B2 (en) 2008-03-04 2010-08-17 Hyundai Motor Company Fuel cell stack clamping device
JP2013012325A (en) * 2011-06-28 2013-01-17 Toyota Motor Corp Fuel battery and manufacturing method of fuel battery
JP2013073760A (en) * 2011-09-27 2013-04-22 Ngk Spark Plug Co Ltd Fuel battery
JP2014183015A (en) * 2013-03-21 2014-09-29 Toyota Motor Corp Fuel cell
JP2016514351A (en) * 2013-03-08 2016-05-19 ヌヴェラ・フュエル・セルズ・インコーポレーテッド Electrochemical stack compression system
JP2018152159A (en) * 2017-03-09 2018-09-27 トヨタ自動車株式会社 Checker for fuel cell
CN109687008A (en) * 2019-01-15 2019-04-26 安徽明天氢能科技股份有限公司 A kind of fuel cell pile system assembles pallet
WO2019149543A1 (en) * 2018-01-31 2019-08-08 Audi Ag Fuel-cell stack comprising a tensioning device
JP2020149787A (en) * 2019-03-11 2020-09-17 トヨタ自動車株式会社 Fuel cell module

Cited By (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004362940A (en) * 2003-06-04 2004-12-24 Yuasa Corp Cell stack of fuel battery
JP2006244852A (en) * 2005-03-03 2006-09-14 Hitachi Ltd Fuel cell and electronic apparatus mounting the same
JP2007059341A (en) * 2005-08-26 2007-03-08 Toyota Motor Corp Fuel cell
JP2007184200A (en) * 2006-01-10 2007-07-19 Toyota Motor Corp Fuel cell stack
KR100781035B1 (en) * 2007-01-23 2007-11-30 이영철 A chinese medicine chest a low temperature lamination structure
US7776489B2 (en) 2008-03-04 2010-08-17 Hyundai Motor Company Fuel cell stack clamping device
JP2013012325A (en) * 2011-06-28 2013-01-17 Toyota Motor Corp Fuel battery and manufacturing method of fuel battery
CN103620848A (en) * 2011-06-28 2014-03-05 丰田自动车株式会社 Fuel cell, and method for production of fuel cell
US9559378B2 (en) 2011-06-28 2017-01-31 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Fuel cell stack case with pressure plate
JP2013073760A (en) * 2011-09-27 2013-04-22 Ngk Spark Plug Co Ltd Fuel battery
JP2016514351A (en) * 2013-03-08 2016-05-19 ヌヴェラ・フュエル・セルズ・インコーポレーテッド Electrochemical stack compression system
US10109880B2 (en) 2013-03-08 2018-10-23 Nuvera Fuel Cells, LLC Electrochemical stack compression system
JP2020031062A (en) * 2013-03-08 2020-02-27 ヌヴェラ・フュエル・セルズ,エルエルシー Electrochemical stack compression system
JP2014183015A (en) * 2013-03-21 2014-09-29 Toyota Motor Corp Fuel cell
JP2018152159A (en) * 2017-03-09 2018-09-27 トヨタ自動車株式会社 Checker for fuel cell
WO2019149543A1 (en) * 2018-01-31 2019-08-08 Audi Ag Fuel-cell stack comprising a tensioning device
US11876272B2 (en) 2018-01-31 2024-01-16 Volkswagen Ag Fuel-cell stack comprising a tensioning device
CN109687008A (en) * 2019-01-15 2019-04-26 安徽明天氢能科技股份有限公司 A kind of fuel cell pile system assembles pallet
CN109687008B (en) * 2019-01-15 2023-08-25 安徽明天氢能科技股份有限公司 Fuel cell stack system assembly tray
JP2020149787A (en) * 2019-03-11 2020-09-17 トヨタ自動車株式会社 Fuel cell module

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