JP2006179402A - Fuel cell - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複数の単セルを積層して締結した構造となる燃料電池に関する。 The present invention relates to a fuel cell having a structure in which a plurality of single cells are stacked and fastened.
例えば、固体高分子形燃料電池は、電池の単位である単セルが複数積層され、その積層された複数の単セルが締結された構造となっている。各単セルは、基本的に、電解質膜と該電解質膜を挟む一対の触媒層と各触媒層の外側に位置する一対の拡散層とを含む膜・電極接合体(以下、MEA(Membrane Electrode Assembly)という)が一対のセパレータにて挟まれた構造となっている。このような構造の燃料電池では、従来、次のようにして複数の単セルの締結がなされている(例えば、特許文献1参照)。 For example, a polymer electrolyte fuel cell has a structure in which a plurality of single cells, which are units of a battery, are stacked, and the plurality of stacked single cells are fastened. Each single cell basically includes a membrane / electrode assembly (hereinafter referred to as MEA (Membrane Electrode Assembly) including an electrolyte membrane, a pair of catalyst layers sandwiching the electrolyte membrane, and a pair of diffusion layers positioned outside each catalyst layer. )) Is sandwiched between a pair of separators. In a fuel cell having such a structure, conventionally, a plurality of single cells are fastened as follows (see, for example, Patent Document 1).
下部ホルダと板状の押さえ部材とが複数のロッドによって所定の間隔を保って連結され、下部ホルダと前記押さえ部材の内側に位置する上部ホルダとの間に複数の単セルが積層されている。そして、押さえ部材に螺合する複数の調整ボルトの先端が上部ホルダに当接しており、各調整ボルトを締め付けることにより上部ホルダが下部ホルダに向けて押圧されて、上部ホルダと下部ホルダとの間に積層された複数の単セルが締結される。 The lower holder and the plate-like pressing member are connected to each other with a predetermined distance by a plurality of rods, and a plurality of single cells are stacked between the lower holder and the upper holder positioned inside the pressing member. The tips of a plurality of adjustment bolts screwed to the holding member are in contact with the upper holder, and the upper holder is pressed toward the lower holder by tightening each adjustment bolt, so that the gap between the upper holder and the lower holder is reduced. A plurality of single cells stacked on each other are fastened.
このような構造の従来の燃料電池では、前記調整ボルトの締め付けトルクを適当に調整することにより、積層された複数の単セルを均一な締結荷重にて締結することが可能となる。
ところで、各単セルは、前述したように、MEAとそれを挟む2つのセパレータとを有しているが、その2つのセパレータの外周部位間は例えば接着剤によってシールされている。更に、隣接する単セルの外周部位間もまた例えばシリコンゴム等によってシールされている。このように複数の単セルの積層体(スタック)の外周部位がシール部となり、その外周部位の内側が、MEAを含み実質的に発電を行なう発電部となっている。 By the way, as described above, each single cell has the MEA and two separators sandwiching the MEA, and the outer peripheral portions of the two separators are sealed with, for example, an adhesive. Further, the outer peripheral portions of adjacent single cells are also sealed with, for example, silicon rubber. Thus, the outer peripheral part of the laminated body (stack) of a plurality of single cells is a seal part, and the inner side of the outer peripheral part is a power generation part that substantially includes the MEA and generates power.
前記シール部でのシール性を向上させるためには、積層された複数の単セルをできるだけ大きな締結荷重にて締結することが好ましい。一方、発電部に含まれるMEAは、薄膜で構成されるため、積層された複数の単セルを過大な締結荷重にて締結すると、MEAのつぶれや、セパレータに形成されたガス流路にMEAがはみ出してしまう等により燃料電池の性能低下、耐久性低下等の不具合が生じてしまう。 In order to improve the sealing performance at the seal portion, it is preferable to fasten a plurality of stacked single cells with as large a fastening load as possible. On the other hand, since the MEA included in the power generation unit is composed of a thin film, when a plurality of stacked single cells are fastened with an excessive fastening load, the MEA collapses or the MEA is formed in the gas flow path formed in the separator. If it protrudes, problems such as a decrease in performance and durability of the fuel cell occur.
積層された複数の単セルが均一な締結荷重にて締結される従来の燃料電池では、その締結荷重がシール部に適したものであると、その締結荷重がMEA(発電部)に対しては大きすぎて前述したような不具合が生ずる可能性がある。一方、前記締結荷重がMEAに適したものであると、逆にシール部でのシール性が充分確保できないおそれがある。 In a conventional fuel cell in which a plurality of stacked single cells are fastened with a uniform fastening load, if the fastening load is suitable for a seal portion, the fastening load is not applied to the MEA (power generation portion). There is a possibility that the problems described above may occur due to being too large. On the other hand, if the fastening load is suitable for MEA, conversely, the sealing performance at the seal portion may not be sufficiently secured.
本発明は、このような従来の問題を解決するためになされたもので、シール部での良好なシール性を確保しつつ発電部に対して過大な荷重がかからないように単セルの積層体を締結することのできる燃料電池を提供するものである。 The present invention has been made to solve such a conventional problem, and a single-cell laminate is formed so that an excessive load is not applied to the power generation unit while ensuring good sealing performance at the seal unit. A fuel cell that can be fastened is provided.
本発明に係る燃料電池は、複数の単セルを積層して締結した構造となる燃料電池であって、前記複数の単セルの積層体における発電部とシール部とに対して異なる締結荷重を加える締結荷重付与機構を有する構成となる。 The fuel cell according to the present invention is a fuel cell having a structure in which a plurality of single cells are stacked and fastened, and different fastening loads are applied to the power generation section and the seal section in the stack of the plurality of single cells. It becomes the structure which has a fastening load provision mechanism.
このような構成により、単セルの積層体における発電部に対して加えられる締結荷重と、前記積層体におけるシール部に対して加えられる締結荷重とが異なった状態で、当該単セルの積層体が締結される。このため、単セルの積層体における発電部及びシール部の双方に対して適切な締結荷重を加えることができるようになる。 With such a configuration, in a state where the fastening load applied to the power generation unit in the laminated body of single cells is different from the fastening load applied to the seal part in the laminated body, the laminated body of the single cells It is concluded. For this reason, it becomes possible to apply an appropriate fastening load to both the power generation section and the seal section in the single cell laminate.
前記発電部は、単セルの積層体において水の存在下での燃料ガス(水素含有ガス)と酸化剤ガス(酸素含有ガス)との反応によって実質的に発電を行なう部位をいう。また、シール部は、単セルの積層体において実施的な発電を行なうことなくシールの施された部位をいう。 The power generation unit refers to a portion that substantially generates power by a reaction between a fuel gas (hydrogen-containing gas) and an oxidant gas (oxygen-containing gas) in the presence of water in a single cell laminate. Further, the seal portion refers to a portion where a seal is applied without performing practical power generation in a single cell laminate.
また、本発明に係る燃料電池は、前記締結加重付与手段が、前記シール部に対して締結荷重を与える第1の部分締結荷重付与機構と、前記発電部に対して締結荷重を与える第2の部分締結荷重付与機構とを有する構成とすることができる。 In the fuel cell according to the present invention, the fastening weight applying means includes a first partial fastening load applying mechanism that applies a fastening load to the seal portion, and a second that applies a fastening load to the power generation portion. It can be set as the structure which has a partial fastening load provision mechanism.
このような構成により、単セルの積層体におけるシール部と発電部とに対してそれぞれ異なる締結荷重を与えることができるようになる。 With such a configuration, different fastening loads can be applied to the seal portion and the power generation portion in the single cell laminate.
また、本発明に係る燃料電池は、前記第1の部分締結荷重付与機構が、前記複数の単セルの積層体を挟み込む第1プレート体及び第2プレート体を有し、前記第1プレート体及び第2プレート体の少なくとも一方は、前記積層体における端部単セルの前記発電部に対応した部位に接することなく、前記端部単セルの前記シール部に対応した外周部位に当接し、前記第1プレートと前記第2プレートとを所定の締結荷重にて締め付ける締付機構を有する構成とすることができる。 Further, in the fuel cell according to the present invention, the first partial fastening load applying mechanism includes a first plate body and a second plate body that sandwich the stacked body of the plurality of single cells, and the first plate body and At least one of the second plate bodies is in contact with an outer peripheral portion corresponding to the seal portion of the end single cell without contacting a portion corresponding to the power generation portion of the end single cell in the stacked body, It can be set as the structure which has a fastening mechanism which fastens 1 plate and the said 2nd plate with a predetermined fastening load.
このような構成により、締付機構が第1プレート体と第2プレート体とを所定の締結荷重にて締め付けると、その所定の締結荷重が単セルの積層体におけるシール部に加えられるようになる。 With such a configuration, when the tightening mechanism tightens the first plate body and the second plate body with a predetermined fastening load, the predetermined fastening load is applied to the seal portion in the single cell laminate. .
更に、本発明に係る燃料電池は、前記締付機構が、前記第1プレート体と前記第2プレート対との間の距離を所定値に規制する手段を有する構成とすることができる。 Furthermore, the fuel cell according to the present invention may be configured such that the tightening mechanism includes means for regulating a distance between the first plate body and the second plate pair to a predetermined value.
このような構成により、所定値に規制される第1プレート体と第2プレート体との間の距離に応じた締結荷重が、当該第1プレート体と第2プレート体にて挟まれる複数の単セルのそれぞれに対するシール部に加えられるようになる。 With such a configuration, a fastening load according to the distance between the first plate body and the second plate body, which is regulated to a predetermined value, is a plurality of single units sandwiched between the first plate body and the second plate body. Added to the seal for each of the cells.
また、本発明に係る燃料電池は、前記第2の部分締結荷重付与機構が、前記第1プレート体及び第2プレート体の少なくとも一方が接することのない前記端部単セルの前記発電部に対応した部位に対して締結荷重を付与する構成とすることができる。 Further, in the fuel cell according to the present invention, the second partial fastening load applying mechanism corresponds to the power generation unit of the end single cell in which at least one of the first plate body and the second plate body does not contact. It can be set as the structure which provides a fastening load with respect to the performed site | part.
このような構成により、第2の部分締結荷重付与機構から第1プレート体と第2プレート体とに挟まれる複数の単セルの積層体における発電部に対して締結荷重が加えられることとなる。 With such a configuration, a fastening load is applied from the second partial fastening load applying mechanism to the power generation unit in the stacked body of a plurality of single cells sandwiched between the first plate body and the second plate body.
また、本発明に係る燃料電池は、前記第2の部分締結荷重付与機構が、締結荷重を調整する調整機構を有する構成とすることができる。 In the fuel cell according to the present invention, the second partial fastening load applying mechanism may have an adjustment mechanism for adjusting the fastening load.
このような構成により、単セルの積層体における発電部に対する締結荷重を調整することができるようになる。 With such a configuration, it is possible to adjust the fastening load on the power generation unit in the single cell stack.
本発明に係る燃料電池によれば、単セルの積層体における発電部に対して加えられる締結荷重と、その積層体におけるシール部に対して加えられる締結荷重とが異なった状態で、当該単セルの積層体が締結されるため、単セルの積層体における発電部及びシール部の双方に対して適切な締結荷重を加えることができるようになる。その結果、シール部での良好なシール性を確保しつつ発電部に対して過大な荷重がかからないように複数の単セルの積層体を締結することができる。 According to the fuel cell of the present invention, the single cell in a state where the fastening load applied to the power generation unit in the stacked body of single cells is different from the fastening load applied to the seal portion in the stacked body. Therefore, an appropriate fastening load can be applied to both the power generation section and the seal section in the single cell stack. As a result, it is possible to fasten a laminate of a plurality of single cells so that an excessive load is not applied to the power generation unit while ensuring good sealing performance at the seal unit.
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
本発明の第一の実施の形態に係る燃料電池は、図1に示すように構成される。 The fuel cell according to the first embodiment of the present invention is configured as shown in FIG.
図1において、この燃料電池は、複数の単セル10の積層体(スタック)が一対のエンドプレート21、22(第1プレート体、第2プレート体)によって挟まれた構造となっている。一方のエンドプレート21は略平板形状となり、単セル10の積層体の一方側端部に位置する単セル10(端部単セル)の端面全体がエンドプレート21に当接している。他方のエンドプレート22は、中央に凹部22cが形成されたカップ部22bとカップ部22bの外周から外側に突出するフランジ部22aとから構成されている。そして、単セル10の積層体の他方側端部に位置する単セル10(端部単セル)の外周部位がエンドプレート22のカップ部22bの端縁部からフランジ部22aに続く所定部位に当接している。
In FIG. 1, this fuel cell has a structure in which a stacked body (stack) of a plurality of
エンドプレート22のカップ部22bに形成された凹部22cにはスプリングボックス25が収容され、カップ部22bに取り付けられた荷重調整器26によってスプリングボックス25の加圧力が調整されるようになっている。そして、単セル10の積層体の前記他方側端部に位置する単セル10の前記外周部位の内側となる所定部位がスプリングボックス25に当接している。
A
エンドプレート21の四隅とエンドプレート22のフランジ部22aの四隅とがスルーボルト23a、23b(図面では、2つしか表れていない)によって連結され、各スルーボルト23a、23bの両端に螺合するナット24a、24b、24c、24dによってエンドプレート21及びエンドプレート22が締め付けられている(締付機構)。
Four corners of the
図1におけるA部詳細構造を示す図2を参照して、更に詳細な構造について説明する。 A more detailed structure will be described with reference to FIG. 2 showing the detailed structure of the A part in FIG.
図2において、積層された単セル10のそれぞれは、電解質膜と該電解質膜を挟む一対の触媒層と各触媒層の外側に位置する一対の拡散層とを含むMEA(Membrane Electrode Assembly)11が一対のセパレータ12、13にて挟まれた構造となっている。各セパレータ12、13は、断面凹凸状となり、ガス流路や水の流路が形成されている。各単セル10における一対のセパレータ12、13の前記ガス流路等が形成されていない外周部位が接着剤14によって貼り合わされることにより、当該外周部位間がシールされている。また、隣接する単セル10の外周部位間がシリコンゴム等のガスケットシール15によってシールされている。このように、複数の単セル10の積層体の外周部位がシール部100a(接着剤14、ガスケットシール15を含む)となる。そして、単セル10の積層体においてMEA11により実質的に発電がなされる部位となる発電部100bがシール部100aの内側に位置する。
In FIG. 2, each of the stacked
前述したエンドプレート22のカップ部22bの端縁部からフランジ部22aに続く所定部位Eが、単セル10の積層体におけるシール部100aに対応した前記端部単セルの外周部位に当接している。また、スプリングボックス25が、単セル10の積層体における発電部100bに対応した前記端部単セルの所定部位に当接している。
る。
The predetermined part E following the
The
このような構造の燃料電池において、エンドプレート21、22がスルーボルト23a、23bの両端に装着されたナット24a、24b、24c、24dにて締め付けられることにより、エンドプレート21とエンドプレート22の所定部位Eとによって挟み込まれた複数の単セル10が締結される。そして、前記各ナットの締め付けにより発生する締結荷重が単セル10の積層体におけるシール部100aに加えられ、シール部100aが圧縮される。所定枚数(複数)の単セル10に加えられる前記締結荷重はエンドプレート21とエンドプレート22のフランジ部22aとの間の距離Lに応じたものとなる。従って、エンドプレート21とエンドプレート22のフランジ部22aとの間の距離Lが、シール部100aでのシール性が充分確保できる程度の締結荷重に対応するものとなるように、前記ナットによるエンドプレート21、22の締め付けがなされる。
In the fuel cell having such a structure, the
このように単セル10の積層体におけるシール部100aに対して締結荷重が加えられた状態で、例えば、前記積層体における発電部100bに対しては締結荷重が加えられない、あるいは、僅かな締結荷重しか加えられないように、ガスケットシール15の寸法、各セパレータ12、13の厚み等が設定されている。
Thus, in the state where the fastening load is applied to the
この状態で、荷重調整器16によってスプリングボックス25の加圧力が調整され、スプリングボックス25から単セル10の積層体における発電部100bに対して前記加圧力に応じた締結荷重が加えられる。この発電部100bに対して加えられる締結荷重は、発電部100bに含まれるMEA11(薄膜)のつぶれや、セパレータ12、13に形成されたガス流路等にMEA11がはみ出してしまうこと等がない範囲に設定される。
In this state, the applied pressure of the
このように、本発明の第一の実施の形態に係る燃料電池では、各スルーボルト23a、23bの両端に装着された各ナット24a、24b、24c、24dによるエンドプレート21、22の締め付けより、単セル10の積層体におけるシール部100aにそのシール性を良好に保持できる締結荷重を加えることができる。また、荷重調整器26によって加圧力の調整されるスプリングボックス25により、単セル10の積層体における発電部100bに対してその発電作用を損なうこととない適当な締結荷重を加えることができる。
Thus, in the fuel cell according to the first embodiment of the present invention, by tightening the
次に、本発明の第二の実施の形態に係る燃料電池について説明する。 Next, a fuel cell according to a second embodiment of the present invention will be described.
第二の実施の形態に係る燃料電池の基本的な構造は、図1に示すものと同様であるが、単セル10の積層体におけるシール部100aに締結荷重を加える機構が図1(図2)に示すものと異なる。
The basic structure of the fuel cell according to the second embodiment is the same as that shown in FIG. 1, but a mechanism for applying a fastening load to the
第二の実施の形態に係る燃料電池では、図3に示すように、エンドプレート22は、中央に凹部22cが形成されたカップ部22bとカップ部22bの外周から内側に突出するフランジ部22dとから構成されている。フランジ部22dの外面に当接するように押し当て板27が配置され、押し当て板27の先端部が単セル10の積層体におけるシール部100aに対応した端部単セルの外周部位に当接している。また、各スルーボルト23a、23bは、押し当て板27及びエンドプレート22のフランジ部22dを貫通しており、エンドプレート22のフランジ部22dからカップ部22bの凹部22cに入り込む各スルーボルト23a(23b)の先端にナット24a、(24c)が装着されている。
In the fuel cell according to the second embodiment, as shown in FIG. 3, the
このような構造の燃料電池では、各スルーボルト23a、24aの両端に装着されたナット24a、24b、24c、24dによりエンドプレート21、22を締め付けることにより、押し当て板27を介して単セル10の積層体におけるシール部100aに締結荷重が加えられる。この場合、エンドプレート21と押し当て板27との間の距離Lが、シール部100aでのシール性が充分確保できる程度の締結荷重に対応するものとなるように、前記ナットによるエンドプレート21、22の締め付けがなされる。
In the fuel cell having such a structure, the
次に、本発明の第三の実施の形態に係る燃料電池について説明する。 Next, a fuel cell according to a third embodiment of the present invention will be described.
第三の実施の形態に係る燃料電池の基本的な構造は、図1に示すものと同様であるが、スルーボルト23a、23bの構造が図1(図2)に示すものと異なる。
The basic structure of the fuel cell according to the third embodiment is the same as that shown in FIG. 1, but the structure of the through
第三の実施の形態に係る燃料電池は、図4に示すように、エンドプレート21、22が段つきスルーボルト23a(23b)によって連結される。段つきスルーボルト23aは、長さLの大径部とその大径部の両端に小径部が形成され、大径部と小径部との境界に段230が形成される。エンドプレート22のフランジ部22a及びエンドプレート21(図示略)のそれぞれに形成される段つきスルーボルト23aの貫通孔は、小径部の径に合致するものとなっている。
In the fuel cell according to the third embodiment, as shown in FIG. 4, the
このような燃料電池では、各段つきボルト23a、23bの両端に装着されたナット24a、24b、24c、24dによってエンドプレート21及びエンドプレート22のフランジ部22aを締め付けることにより、エンドプレート21とエンドプレート22のフランジ部22aとの間が段つきスルーボルト23aの大径部の長さに相当する距離Lに規制される。その結果、エンドプレート21とエンドプレート22のフランジ部22aとの間の距離Lに対応した締結荷重が単セル10の積層体におけるシール部100aに加わるようになる。
In such a fuel cell, the
この場合、各段つきスルーボルト23a、23bの大径部の長さを、シール部100aでのシール性が充分確保できる程度の締結荷重に対応するエンドプレート21とエンドプレート22のフランジ部22aとの間の距離Lに相当する値に設定しておくことにより、エンドプレート21とエンドプレート22のフランジ部22aとの間の距離を測定しつつ各ナット24a、24b、24c、24dを締め付けなくても、単に、各ナットを最大限締め付けることにより、自動的に、エンドプレート21とエンドプレート22のフランジ部22aとの間が距離Lに規制され、シール部100aにそのシール性を充分確保できる適正な締結荷重が加えられるようになる。
In this case, the length of the large-diameter portion of each stepped through
次に、本発明の第四の実施の形態に係る燃料電池について説明する。 Next, a fuel cell according to a fourth embodiment of the present invention will be described.
第四の実施の形態に係る燃料電池の基本的な構造は、図1に示すものと同様であるが、スルーボルト23a、23bに代えて円柱または角柱のアングル材が用いられる点で、前記第一及び第三の実施の形態と異なる。
The basic structure of the fuel cell according to the fourth embodiment is the same as that shown in FIG. 1 except that a cylindrical or prismatic angle member is used instead of the through
第四の実施の形態に係る燃料電池は、図5に示すように、エンドプレート21、22がアングル材28a(28b)によって連結される。アングル材28a(28b)の両端面にはネジ孔が形成されている。エンドプレート22のフランジ部22a及びエンドプレート21に形成された貫通孔を通してネジ29a(29b)をアングル材28a(28b)の両端面に形成されたネジ孔にねじ込んでエンドプレート21及びエンドプレート22のフランジ部22aを締め付けることにより、エンドプレート21とエンドプレート22との間がアングル材28aの長さに規制される。その結果、エンドプレート21とエンドプレート22のフランジ部22aとの間の距離に対応した締結荷重が単セル10の積層体におけるシール部100aに加わる。
As shown in FIG. 5, in the fuel cell according to the fourth embodiment, the
この場合、アングル材28a(28b)の長さを、シール部100aでのシール性が充分確保できる程度の締結荷重に対応するエンドプレート21とエンドプレート22のフランジ部22aとの間の距離Lに相当する値に設定しておくことにより、単に、各ネジ29a(29b)を最大限アングル材28a(28b)にねじ込むことにより、自動的に、エンドプレート21とエンドプレート22のフランジ部22aとの間が距離Lに規制され、シール部100aにそのシール性を充分確保できる適正な締結荷重が加えられるようになる。
In this case, the length of the
次に、本発明の第五の実施の形態に係る燃料電池について説明する。 Next, a fuel cell according to a fifth embodiment of the invention will be described.
第四の実施の形態に係る燃料電池の基本的な構造は、図1に示すものと同様であるが、前述したのと同様スルーボルト23a、23bに代えてプレート材が用いられる点で、前記第一及び第三の実施の形態と異なる。
The basic structure of the fuel cell according to the fourth embodiment is the same as that shown in FIG. 1 except that a plate material is used instead of the through
第五の実施の形態に係る燃料電池は、図6に示すように、エンドプレート21、22がプレート材30a(30b)によって連結されている。プレート材30a(30b)の両端部に段部300が形成されている。プレート材30a(30b)の各段部300がエンドプレート22のフランジ部22aの端部、エンドプレート21の端部(図示略)に係合させられる。そして、プレート材30a(30b)の一端部とエンドプレート22のフランジ部22aの端部とがネジ31aによってネジ止めされ、プレート材30a(30b)の他端部とエンドプレート21の端部とがネジ(31b)によってネジ止めされる。これにより、エンドプレート21とエンドプレート22との間がプレート材30a(30b)の段部300間の長さに規制され、エンドプレート21とエンドプレート22のフランジ部22aとの間の距離に対応した締結荷重が単セル10の積層体におけるシール部100aに加わる。
In the fuel cell according to the fifth embodiment, as shown in FIG. 6, the
この場合、プレート材30a(30b)の段部300間の長さを、シール部100aでのシール性が充分確保できる程度の締結荷重に対応するエンドプレート21とエンドプレート22のフランジ部22aとの間の距離Lに相当する値に設定しておくことにより、単に、各ネジ31a(31b)よってプレート材30a(30b)をエンドプレート21とエンドプレート22のフランジ部22aにネジ止めすることにより、自動的に、エンドプレート21とエンドプレート22のフランジ部22aとの間が距離Lに規制され、シール部100aにそのシール性を充分確保できる適正な締結荷重が加えられるようになる。
なお、プレート材30a、30bの長さだけでも締結荷重を規制することは可能である。
In this case, the length between the
The fastening load can be restricted only by the length of the
次に、本発明の第六の実施の形態に係る燃料電池について説明する。 Next, a fuel cell according to a sixth embodiment of the present invention will be described.
第六の実施の形態に係る燃料電池は、単セル10aの積層体におけるシール部100aについてもその発電部100bと同様にスプリングボックスによって締結荷重を加える点で、前述した各実施の形態に係る燃料電池と異なる。
The fuel cell according to the sixth embodiment is the fuel according to each embodiment described above in that a fastening load is applied to the
第六の実施の形態に係る燃料電池は、図7に示すように構成される。 The fuel cell according to the sixth embodiment is configured as shown in FIG.
図7において、この燃料電池は、複数の単セル10の積層体が一対のエンドプレート21、22によって挟まれた構造となっている。単セル10の積層体の一方側の端部単セルの端面全体がエンドプレート21に当接している。単セル10の積層体の他方端部側に位置する端部単セルの外周部位(シール部100a(図2乃至図6参照)に対応)とエンドプレート22との間にリング状のスプリングボックス32が配置されている。また、単セル10の積層体の前記他方端部側に位置する端部単セルの前記外周部位の内側となる所定部位がスプリングボックス25に当接している。エンドプレート21、22は、図1に示す場合と同様に、スルーボルト23a、23bによって連結され、各スルーボルト23a、23bの両端に装着されたナット24a、24b、24c、24dによって締め付けられている。
In FIG. 7, this fuel cell has a structure in which a stack of a plurality of
このような構造の燃料電池では、単セル10の積層体におけるシール部に対応した外周部位にはスプリングボックス32にて発生する加圧力に相当した締結荷重が加えられ、単セル10の積層体における発電部に対応した前記外周部位の内側の所定部位には荷重調整器26にて調整されたスプリングボックス25にて発生する加圧力に相当した締結荷重が加えられる。従って、スプリングボックス32にて発生する加圧力を適当に設定すると共に、スプリングボックス25に発生するか圧力を荷重調整器26にて適当に調整することにより、単セル10の積層体におけるシール部にそのシール性を良好に保持できる締結荷重を加えると共に、単セル10の積層体における発電部に対してその発電作用を損なうこととない適当な締結荷重を加えることができるようになる。
In the fuel cell having such a structure, a fastening load corresponding to the pressurizing force generated in the
なお、前述した第一の実施の形態乃至第五の実施の形態では(図1乃至図6参照)、一方側のエンドプレート22側にスプリングボックス25を配置するようになっているが、他方側のエンドプレート21もエンドプレート22と同様の構造にして、そのエンドプレート21側にもスプリングボックスを配置することもできる。
以上、本発明の実施例を説明した。締結荷重を付与する機構はスプリングボックスに限定されるものではなく、弾性を有している樹脂(ゴム等)でもよい。
In the first to fifth embodiments described above (see FIGS. 1 to 6), the
The embodiments of the present invention have been described above. The mechanism for applying the fastening load is not limited to the spring box, and may be an elastic resin (rubber or the like).
以上、説明したように、本発明に係る燃料電池は、シール部での良好なシール性を確保しつつ発電部に対して過大な荷重がかからないように単セルの積層体を締結することができるようになるので、複数の単セルを積層して締結した構造となる燃料電池として有用である。 As described above, the fuel cell according to the present invention can fasten a single-cell stack so that an excessive load is not applied to the power generation unit while ensuring good sealing performance at the seal unit. Therefore, it is useful as a fuel cell having a structure in which a plurality of single cells are stacked and fastened.
10 単セル
11 膜・電極接合体(MEA)
12、13 セパレータ
14 接着剤層
15 ガスケットシール
21、22 エンドプレート
22a フランジ部
22b カップ部
22c 凹部
23a、23b スルーボルト(段つきスルーボルト)
24a、24b、24c、24d ナット
25 スプリングボックス
26 荷重調整器
27 押し当て板
28a アングル材
29a、31a ネジ
30a プレート材
32 スプリングボックス
100a シール部
100b 発電部
10
12, 13
24a, 24b, 24c,
Claims (6)
前記複数の単セルの積層体における発電部とシール部とに対して異なる締結荷重を加える締結荷重付与機構を有することを特徴とする燃料電池。 A fuel cell having a structure in which a plurality of single cells are stacked and fastened,
A fuel cell, comprising: a fastening load applying mechanism that applies different fastening loads to the power generation section and the seal section in the laminate of the plurality of single cells.
前記発電部に対して締結荷重を与える第2の部分締結荷重付与機構とを有することを特徴とする請求項1記載の燃料電池。 The fastening weight applying means includes a first partial fastening load applying mechanism that applies a fastening load to the seal portion;
The fuel cell according to claim 1, further comprising a second partial fastening load applying mechanism that applies a fastening load to the power generation unit.
5. The fuel cell according to claim 2, wherein the second partial fastening load application mechanism includes an adjustment mechanism that adjusts the fastening load. 6.
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