JP2008078071A - Fuel cell stack - Google Patents

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之人 田中
Toshiki Kawamura
俊樹 河村
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    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To surely apply a desired fastening load in the stacking direction of a stack in simple and compact constitution. <P>SOLUTION: A fuel cell stack 10 has a stack 14 formed by stacking two or more unit cells 12, and end plates 20a, 20b are arranged at both ends in the stacking direction of the stack 14. The end plates 20a, 20b and side plates 22a, 22b are fixed with a fastening mechanism 24. The fastening mechanism 24 includes bracket members 60a-60d for pressing the side plates 22a, 22b by bending or curving their ends against the end plates 20a, 20b; and two or more bolts for fastening and fixing the bracket members 60a-60d to the end plates 20a, 20b. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、電解質の両側に一対の電極が設けられた電解質・電極構造体とセパレータとが積層された積層体を備え、前記積層体の積層方向両端部に配置されるエンドプレートと、前記積層体の側部に配置されるサイドプレートとを固定して前記積層体を保持する燃料電池スタックに関する。   The present invention comprises a laminate in which an electrolyte / electrode structure provided with a pair of electrodes on both sides of an electrolyte and a separator are laminated, an end plate disposed at both ends in the lamination direction of the laminate, and the laminate The present invention relates to a fuel cell stack that holds a laminated body by fixing a side plate disposed on a side of the body.

例えば、固体高分子型燃料電池は、高分子イオン交換膜からなる電解質膜(電解質)を採用している。この電解質膜の両側に、それぞれカーボンを主体とする基材に貴金属系の電極触媒層を接合したアノード側電極及びカソード側電極を配設した電解質膜・電極構造体を、セパレータによって挟持することにより燃料電池が構成されている。   For example, a polymer electrolyte fuel cell employs an electrolyte membrane (electrolyte) made of a polymer ion exchange membrane. By sandwiching an electrolyte membrane / electrode structure having an anode-side electrode and a cathode-side electrode in which a noble metal-based electrode catalyst layer is bonded to a base mainly made of carbon, on both sides of the electrolyte membrane, by a separator A fuel cell is configured.

通常、この燃料電池は、所望の発電力を得るために、所定数(例えば、数十〜数百)だけ積層した燃料電池スタックとして使用されている。この燃料電池スタックは、燃料電池の内部抵抗の増大や反応ガスのシール性の低下等を阻止するために、積層されている各燃料電池同士を確実に加圧保持する必要がある。   Normally, this fuel cell is used as a fuel cell stack in which a predetermined number (for example, several tens to several hundreds) is stacked in order to obtain a desired power generation. In this fuel cell stack, the stacked fuel cells need to be reliably pressurized and held in order to prevent an increase in the internal resistance of the fuel cell and a decrease in the sealing performance of the reaction gas.

そこで、燃料電池スタック全体の小型化及び軽量化を図るとともに、各単位セルに所望の押圧力を作用させることを目的とする電池モジュールが、例えば、特許文献1に開示されている。   Therefore, for example, Patent Document 1 discloses a battery module that aims to reduce the size and weight of the entire fuel cell stack and to apply a desired pressing force to each unit cell.

この電池モジュールは、図11に示すように、電池積層体1とモジュール形成部材2とにより構成されている。電池積層体1は、発電層(MEA)3と、冷却セパレータ4と、端部セパレータ5と、サンドイッチ構造の前記発電層3と交互に配置される中央セパレータ6とから構成されている。   As shown in FIG. 11, the battery module includes a battery stack 1 and a module forming member 2. The battery stack 1 includes a power generation layer (MEA) 3, a cooling separator 4, an end separator 5, and central separators 6 arranged alternately with the power generation layer 3 having a sandwich structure.

モジュール形成部材2のモジュール折曲係合部2a、2bは、電池積層体1に積層方向の押圧力を作用させた状態で、前記電池積層体1の積層端に設けられた段差部7、8に折り曲げて係合させている。   The module bending engagement portions 2a and 2b of the module forming member 2 are stepped portions 7 and 8 provided at the stacking end of the battery stack 1 in a state where a pressing force in the stacking direction is applied to the battery stack 1. And are engaged with each other.

そして、複数の電池モジュールを積層してなる積層体の両積層端には、図示しないが、それぞれ2つの集電板、絶縁板及びエンドプレートが配設されるとともに、これらが筐体状の積層体形成部材内に支持されることにより、燃料電池が構成されている。   Although not shown, two current collector plates, an insulating plate, and an end plate are disposed at both ends of the stacked body formed by stacking a plurality of battery modules, and these are stacked in a casing shape. The fuel cell is configured by being supported in the body forming member.

特開平9−92324号公報(図4)Japanese Unexamined Patent Publication No. 9-92324 (FIG. 4)

ところが、上記の燃料電池では、各電池モジュール毎に個別に構成されるため、前記燃料電池を組み付ける際、各電池モジュール同士を正確に位置決め保持することが困難である。しかも、各電池モジュール同士に所望の締め付け荷重を付与する必要があり、構成が複雑化するとともに、燃料電池全体として良好な発電性能を得ることができないという問題がある。   However, since the fuel cell is configured individually for each battery module, it is difficult to accurately position and hold the battery modules when assembling the fuel cell. In addition, it is necessary to apply a desired tightening load to each battery module, which complicates the configuration and prevents the fuel cell as a whole from obtaining good power generation performance.

本発明はこの種の問題を解決するものであり、簡単且つコンパクトな構成で、積層体の積層方向に所望の締め付け荷重を確実に付与することが可能な燃料電池スタックを提供することを目的とする。   The present invention solves this type of problem, and has an object to provide a fuel cell stack capable of reliably applying a desired tightening load in the stacking direction of a stacked body with a simple and compact configuration. To do.

本発明は、電解質の両側に一対の電極が設けられた電解質・電極構造体とセパレータとが積層された積層体を備え、前記積層体の積層方向両端部に配置されるエンドプレートと、前記積層体の側部に配置されるサイドプレートとが締結機構により固定される燃料電池スタックに関するものである。   The present invention comprises a laminate in which an electrolyte / electrode structure provided with a pair of electrodes on both sides of an electrolyte and a separator are laminated, an end plate disposed at both ends in the lamination direction of the laminate, and the laminate The present invention relates to a fuel cell stack in which a side plate disposed on a side of a body is fixed by a fastening mechanism.

締結機構は、サイドプレートの端部を屈曲乃至湾曲させてエンドプレートに押し付けるブラケット部材と、前記ブラケット部材を前記エンドプレートに締め付け固定する締め付け部材とを備えている。   The fastening mechanism includes a bracket member that bends or curves an end portion of the side plate and presses the end plate against the end plate, and a fastening member that fastens and fixes the bracket member to the end plate.

また、ブラケット部材は、エンドプレートの発電面方向に平行なプレート面に対応する第1押圧面と、前記エンドプレートの前記プレート面に交差する側面に対応する第2押圧面とを有し、サイドプレートは、少なくとも前記プレート面と前記第1押圧面との間及び前記側面と前記第2押圧面との間に挟持されることが好ましい。   The bracket member has a first pressing surface corresponding to a plate surface parallel to the power generation surface direction of the end plate, and a second pressing surface corresponding to a side surface intersecting the plate surface of the end plate, It is preferable that the plate is sandwiched at least between the plate surface and the first pressing surface and between the side surface and the second pressing surface.

さらに、エンドプレートは、発電面方向に交差する側面に積層方向に向かって傾斜するテーパ面を有する一方、ブラケット部材は、前記テーパ面に押圧されるテーパ形状部を有し、サイドプレートは、少なくとも前記テーパ面と前記テーパ形状部との間に挟持されることが好ましい。   Further, the end plate has a tapered surface inclined toward the stacking direction on the side surface intersecting the power generation surface direction, the bracket member has a tapered portion pressed against the tapered surface, and the side plate has at least It is preferable to be sandwiched between the tapered surface and the tapered portion.

さらにまた、エンドプレートは、発電面方向に平行なプレート面にテーパ面を設ける一方、ブラケット部材は、前記テーパ面に押圧されるテーパ形状部を有し、サイドプレートは、少なくとも前記テーパ面と前記テーパ形状部との間に挟持されることが好ましい。   Furthermore, the end plate is provided with a tapered surface on a plate surface parallel to the power generation surface direction, while the bracket member has a tapered portion pressed against the tapered surface, and the side plate has at least the tapered surface and the It is preferably sandwiched between the tapered portion.

また、サイドプレートの端部は、ブラケット部材又は前記サイドプレート自体に接合されることが好ましい。   Moreover, it is preferable that the edge part of a side plate is joined to a bracket member or the said side plate itself.

さらに、少なくともテーパ面又はテーパ形状部には、凹凸形状面が設けられることが好ましい。   Furthermore, it is preferable that an uneven surface is provided at least on the tapered surface or the tapered portion.

さらにまた、ブラケット部材は、エンドプレートの発電面方向に交差する側面に対応する押圧面を有し、少なくとも前記側面又は前記押圧面には、凹凸形状面が設けられることが好ましい。   Furthermore, it is preferable that the bracket member has a pressing surface corresponding to a side surface intersecting with the power generation surface direction of the end plate, and at least the side surface or the pressing surface is provided with an uneven surface.

また、ブラケット部材は、押圧面を有するとともに、前記押圧面とは反対側に第1テーパ面を有する第1ブラケットと、前記第1テーパ面に接触する第2テーパ面を有し、締め付け部材により第1ブラケットと一体にエンドプレートに固定される第2ブラケットとを設けることが好ましい。   The bracket member has a pressing surface, a first bracket having a first taper surface on the opposite side of the pressing surface, and a second taper surface in contact with the first taper surface. It is preferable to provide the 2nd bracket fixed to an end plate integrally with a 1st bracket.

さらに、ブラケット部材は、押圧面とは反対側にテーパ面を有し、前記テーパ面に締め付け部材が接触することが好ましい。   Furthermore, it is preferable that the bracket member has a tapered surface on the side opposite to the pressing surface, and the fastening member contacts the tapered surface.

本発明では、ブラケット部材によりサイドプレートの端部が屈曲乃至湾曲されてエンドプレートに押し付けられるとともに、前記ブラケット部材が締め付け部材を介して前記エンドプレートに締め付け固定されている。   In the present invention, the end portion of the side plate is bent or curved by the bracket member and pressed against the end plate, and the bracket member is fastened and fixed to the end plate via the tightening member.

このため、サイドプレートは、エンドプレートに対して強固且つ確実に固定され、前記サイドプレートに発生する積層方向の張力を介し、積層体に所望の締め付け荷重が良好に付与される。   For this reason, the side plate is firmly and securely fixed to the end plate, and a desired tightening load is favorably applied to the stacked body through the tension in the stacking direction generated in the side plate.

しかも、エンドプレートとサイドプレートとは、ブラケット部材及び締め付け部材を介して固定されている。これにより、燃料電池スタック全体の構成が有効に簡素化されるとともに、容易にコンパクト化を図ることができる。   Moreover, the end plate and the side plate are fixed via a bracket member and a fastening member. As a result, the configuration of the entire fuel cell stack can be effectively simplified and can be easily made compact.

図1は、本発明の第1の実施形態に係る燃料電池スタック10の一部分解概略斜視図であり、図2は、前記燃料電池スタック10の一部断面側面図である。燃料電池スタック10は、例えば、図示しない車両に搭載される。   FIG. 1 is a partially exploded schematic perspective view of a fuel cell stack 10 according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a partial sectional side view of the fuel cell stack 10. The fuel cell stack 10 is mounted on a vehicle (not shown), for example.

図1に示すように、燃料電池スタック10は、複数の単位セル12が水平方向(矢印A方向)に積層された積層体14を備える。積層体14の積層方向(矢印A方向)一端には、ターミナルプレート16a、絶縁プレート18a及びエンドプレート20aが外方に向かって配設される。積層体14の積層方向他端には、ターミナルプレート16b、絶縁性プレート18b及びエンドプレート20bが外方に向かって配設される。   As shown in FIG. 1, the fuel cell stack 10 includes a stacked body 14 in which a plurality of unit cells 12 are stacked in the horizontal direction (arrow A direction). A terminal plate 16a, an insulating plate 18a, and an end plate 20a are disposed outward at one end of the stack 14 in the stacking direction (arrow A direction). At the other end in the stacking direction of the stacked body 14, a terminal plate 16b, an insulating plate 18b, and an end plate 20b are disposed outward.

燃料電池スタック10は、横方向(矢印B方向)が高さ方向(矢印C方向)よりも長尺に構成されており、積層体14の側部である上部及び下部にサイドプレート22a、22bが配設される。サイドプレート22a、22bは、薄板状の金属パネルで構成され、前記サイドプレート22a、22bとエンドプレート20a、20bとは、締結機構24により固定される。   The fuel cell stack 10 is configured such that the lateral direction (arrow B direction) is longer than the height direction (arrow C direction), and side plates 22a and 22b are provided on the upper and lower sides of the stacked body 14, respectively. Arranged. The side plates 22a and 22b are composed of thin metal panels, and the side plates 22a and 22b and the end plates 20a and 20b are fixed by a fastening mechanism 24.

図2及び図3に示すように、各単位セル12は、電解質膜・電極構造体(電解質・電極構造体)30と、前記電解質膜・電極構造体30を挟持する薄板波形状の第1金属セパレータ32及び第2金属セパレータ34とを備える。なお、第1金属セパレータ32及び第2金属セパレータ34に代えて、例えば、カーボンセパレータを使用してもよい。   As shown in FIGS. 2 and 3, each unit cell 12 includes an electrolyte membrane / electrode structure (electrolyte / electrode structure) 30 and a thin-plate-shaped first metal that sandwiches the electrolyte membrane / electrode structure 30. A separator 32 and a second metal separator 34 are provided. Instead of the first metal separator 32 and the second metal separator 34, for example, a carbon separator may be used.

単位セル12の長辺方向(図3中、矢印B方向)の一端縁部には、矢印A方向に互いに連通して、酸化剤ガス、例えば、酸素含有ガスを供給するための酸化剤ガス供給連通孔36a、冷却媒体を供給するための冷却媒体供給連通孔38a、及び燃料ガス、例えば、水素含有ガスを排出するための燃料ガス排出連通孔40bが設けられる。   An oxidant gas supply for supplying an oxidant gas, for example, an oxygen-containing gas, communicates with each other in the arrow A direction at one end edge of the unit cell 12 in the long side direction (the arrow B direction in FIG. 3). A communication hole 36a, a cooling medium supply communication hole 38a for supplying a cooling medium, and a fuel gas discharge communication hole 40b for discharging a fuel gas, for example, a hydrogen-containing gas, are provided.

単位セル12の長辺方向の他端縁部には、矢印A方向に互いに連通して、燃料ガスを供給するための燃料ガス供給連通孔40a、冷却媒体を排出するための冷却媒体排出連通孔38b、及び酸化剤ガスを排出するための酸化剤ガス排出連通孔36bが設けられる。   The other end edge in the long side direction of the unit cell 12 communicates with each other in the direction of arrow A, and a fuel gas supply communication hole 40a for supplying fuel gas, and a cooling medium discharge communication hole for discharging the cooling medium. 38b and an oxidizing gas discharge communication hole 36b for discharging the oxidizing gas are provided.

電解質膜・電極構造体30は、例えば、パーフルオロスルホン酸の薄膜に水が含浸された固体高分子電解質膜42と、前記固体高分子電解質膜42を挟持するアノード側電極44及びカソード側電極46とを備える。   The electrolyte membrane / electrode structure 30 includes, for example, a solid polymer electrolyte membrane 42 in which a perfluorosulfonic acid thin film is impregnated with water, and an anode side electrode 44 and a cathode side electrode 46 that sandwich the solid polymer electrolyte membrane 42. With.

アノード側電極44及びカソード側電極46は、カーボンペーパ等からなるガス拡散層と、白金合金が表面に担持された多孔質カーボン粒子が前記ガス拡散層の表面に一様に塗布されて形成された電極触媒層とを有する。電極触媒層は、固体高分子電解質膜42の両面に形成される。   The anode side electrode 44 and the cathode side electrode 46 were formed by uniformly applying a gas diffusion layer made of carbon paper or the like and porous carbon particles carrying a platinum alloy on the surface thereof to the surface of the gas diffusion layer. An electrode catalyst layer. The electrode catalyst layers are formed on both surfaces of the solid polymer electrolyte membrane 42.

第1金属セパレータ32の電解質膜・電極構造体30に向かう面32aには、燃料ガス供給連通孔40aと燃料ガス排出連通孔40bとを連通する燃料ガス流路48が形成される。この燃料ガス流路48は、例えば、矢印B方向に延在する複数本の溝部により構成される。第1金属セパレータ32の面32bには、冷却媒体供給連通孔38aと冷却媒体排出連通孔38bとを連通する冷却媒体流路50が形成される。この冷却媒体流路50は、矢印B方向に延在する複数本の溝部により構成される。   A fuel gas flow path 48 that connects the fuel gas supply communication hole 40 a and the fuel gas discharge communication hole 40 b is formed on the surface 32 a of the first metal separator 32 facing the electrolyte membrane / electrode structure 30. The fuel gas channel 48 is constituted by, for example, a plurality of grooves extending in the arrow B direction. On the surface 32b of the first metal separator 32, a cooling medium flow path 50 that connects the cooling medium supply communication hole 38a and the cooling medium discharge communication hole 38b is formed. The cooling medium flow path 50 is configured by a plurality of grooves extending in the arrow B direction.

第2金属セパレータ34の電解質膜・電極構造体30に向かう面34aには、例えば、矢印B方向に延在する複数本の溝部からなる酸化剤ガス流路52が設けられるとともに、この酸化剤ガス流路52は、酸化剤ガス供給連通孔36aと酸化剤ガス排出連通孔36bとに連通する。第2金属セパレータ34の面34bには、第1金属セパレータ32の面32bと重なり合って冷却媒体流路50が一体的に形成される。   The surface 34a of the second metal separator 34 facing the electrolyte membrane / electrode structure 30 is provided with, for example, an oxidant gas flow path 52 composed of a plurality of grooves extending in the direction of arrow B, and this oxidant gas. The flow path 52 communicates with the oxidant gas supply communication hole 36a and the oxidant gas discharge communication hole 36b. A cooling medium flow path 50 is integrally formed on the surface 34 b of the second metal separator 34 so as to overlap the surface 32 b of the first metal separator 32.

第1金属セパレータ32の面32a、32bには、この第1金属セパレータ32の外周端部を周回して第1シール部材54が一体成形される。第1シール部材54は、面32aで燃料ガス供給連通孔40a、燃料ガス排出連通孔40b及び燃料ガス流路48を囲繞してこれらを連通させる一方、面32bで冷却媒体供給連通孔38a、冷却媒体排出連通孔38b及び冷却媒体流路50を囲繞してこれらを連通させる。   A first seal member 54 is integrally formed on the surfaces 32 a and 32 b of the first metal separator 32 around the outer peripheral end of the first metal separator 32. The first seal member 54 surrounds the fuel gas supply communication hole 40a, the fuel gas discharge communication hole 40b, and the fuel gas flow path 48 on the surface 32a so as to communicate with each other, and on the surface 32b, the cooling medium supply communication hole 38a, The medium discharge communication hole 38b and the cooling medium flow path 50 are surrounded and communicated with each other.

第2金属セパレータ34の面34a、34bには、この第2金属セパレータ34の外周端部を周回して第2シール部材56が一体成形される。第2シール部材56は、面34aで酸化剤ガス供給連通孔36a、酸化剤ガス排出連通孔36b及び酸化剤ガス流路52を囲繞してこれらを連通させる一方、面34bで冷却媒体供給連通孔38a、冷却媒体排出連通孔38b及び冷却媒体流路50を囲繞してこれらを連通させる。   A second seal member 56 is integrally formed on the surfaces 34 a and 34 b of the second metal separator 34 around the outer peripheral end of the second metal separator 34. The second seal member 56 surrounds and communicates the oxidant gas supply communication hole 36a, the oxidant gas discharge communication hole 36b, and the oxidant gas flow path 52 on the surface 34a, while the cooling medium supply communication hole on the surface 34b. 38a, the cooling medium discharge communication hole 38b, and the cooling medium flow path 50 are surrounded and communicated.

図1及び図2に示すように、締結機構24は、サイドプレート22a、22bの矢印A方向両端部を屈曲乃至湾曲させてエンドプレート20a、20bに押し付けるブラケット部材60a〜60dと、前記ブラケット部材60a〜60dを矢印C方向に向かって前記エンドプレート20a、20bに締め付け固定する締め付け部材、例えば、複数のボルト62とを備える。   As shown in FIGS. 1 and 2, the fastening mechanism 24 includes bracket members 60a to 60d that are bent or curved at both ends in the direction of arrow A of the side plates 22a and 22b and pressed against the end plates 20a and 20b, and the bracket member 60a. A fastening member, for example, a plurality of bolts 62, for fastening ˜60d to the end plates 20a, 20b in the direction of arrow C is provided.

ブラケット部材60aは、矢印B方向に長尺に構成されてサイドプレート22aの幅寸法と略同一寸法に設定されるとともに、断面略L字状を有する。このブラケット部材60aは、エンドプレート20aの発電面方向に平行なプレート面64aに対応する第1押圧面66aと、前記エンドプレート20aの前記プレート面64aに交差する側面64bに対応する第2押圧面66bとを有する(図2参照)。ブラケット部材60aには、ボルト62を挿通させるために上下方向に貫通して複数、例えば、4つの孔部70が設けられる。   The bracket member 60a is elongated in the direction of the arrow B, is set to have substantially the same width as the side plate 22a, and has a substantially L-shaped cross section. The bracket member 60a includes a first pressing surface 66a corresponding to a plate surface 64a parallel to the power generation surface direction of the end plate 20a and a second pressing surface corresponding to a side surface 64b intersecting the plate surface 64a of the end plate 20a. 66b (see FIG. 2). A plurality of, for example, four holes 70 are provided in the bracket member 60a so as to penetrate the bolt 62 in the vertical direction.

サイドプレート22aの一端部は、プレート面64aと第1押圧面66aとの間及び側面64bと第2押圧面66bとの間に挟持されるとともに、前記第1押圧面66aの先端に溶接等による接合部68を設けて固定される。サイドプレート22aの両端部には、ボルト62を挿通させる複数、例えば、4つの孔部71が形成される。なお、孔部70、71は、ボルト62を挿通させるため、このボルト62の直径より大径に設定してもよく、以下、特に説明しないが、例えば、長円状等、種々の形状に選択することができる。   One end of the side plate 22a is sandwiched between the plate surface 64a and the first pressing surface 66a and between the side surface 64b and the second pressing surface 66b, and is welded to the tip of the first pressing surface 66a. A joint 68 is provided and fixed. A plurality of, for example, four holes 71 through which the bolts 62 are inserted are formed at both ends of the side plate 22a. The holes 70 and 71 may be set to have a diameter larger than the diameter of the bolt 62 in order to allow the bolt 62 to pass therethrough. Although not specifically described below, for example, various shapes such as an oval shape are selected. can do.

エンドプレート20aの上下両側面64bには、ボルト62を螺合するために4つのねじ孔72が形成される。他のブラケット部材60b〜60dは、上記のブラケット部材60aと同様に構成されており、同一の構成要素には同一の参照符号を付して、その詳細な説明は省略する。サイドプレート22bの両端部には、4つの孔部69が形成される一方、エンドプレート20bの上下両側面64bには、エンドプレート20aと同様にねじ孔72が形成される。   Four screw holes 72 are formed in the upper and lower side surfaces 64b of the end plate 20a for screwing the bolts 62 therein. The other bracket members 60b to 60d are configured in the same manner as the bracket member 60a described above, and the same reference numerals are given to the same components, and detailed descriptions thereof are omitted. Four holes 69 are formed at both ends of the side plate 22b, and screw holes 72 are formed on both the upper and lower side surfaces 64b of the end plate 20b in the same manner as the end plate 20a.

このように構成される燃料電池スタック10の動作について、以下に説明する。   The operation of the fuel cell stack 10 configured as described above will be described below.

先ず、図1に示すように、燃料電池スタック10では、エンドプレート20aの酸化剤ガス供給連通孔36aに酸素含有ガス等の酸化剤ガスが供給されるとともに、燃料ガス供給連通孔40aに水素含有ガス等の燃料ガスが供給される。さらに、冷却媒体供給連通孔38aに純水やエチレングリコール、オイル等の冷却媒体が供給される。このため、積層体14では、矢印A方向に重ね合わされた複数組の単位セル12に対し、酸化剤ガス、燃料ガス及び冷却媒体が矢印A方向に供給される。   First, as shown in FIG. 1, in the fuel cell stack 10, an oxidant gas such as an oxygen-containing gas is supplied to the oxidant gas supply communication hole 36a of the end plate 20a, and hydrogen is contained in the fuel gas supply communication hole 40a. Fuel gas such as gas is supplied. Further, a cooling medium such as pure water, ethylene glycol, or oil is supplied to the cooling medium supply communication hole 38a. For this reason, in the stacked body 14, the oxidant gas, the fuel gas, and the cooling medium are supplied in the arrow A direction to the plurality of sets of unit cells 12 superimposed in the arrow A direction.

図3に示すように、酸化剤ガスは、酸化剤ガス供給連通孔36aから第2金属セパレータ34の酸化剤ガス流路52に導入され、電解質膜・電極構造体30のカソード側電極46に沿って移動する。一方、燃料ガスは、燃料ガス供給連通孔40aから第1金属セパレータ32の燃料ガス流路48に導入され、電解質膜・電極構造体30のアノード側電極44に沿って移動する。   As shown in FIG. 3, the oxidant gas is introduced into the oxidant gas flow path 52 of the second metal separator 34 through the oxidant gas supply communication hole 36 a, and along the cathode side electrode 46 of the electrolyte membrane / electrode structure 30. Move. On the other hand, the fuel gas is introduced into the fuel gas passage 48 of the first metal separator 32 through the fuel gas supply communication hole 40 a and moves along the anode side electrode 44 of the electrolyte membrane / electrode structure 30.

従って、各電解質膜・電極構造体30では、カソード側電極46に供給される酸化剤ガスと、アノード側電極44に供給される燃料ガスとが、電極触媒層内で電気化学反応により消費され、発電が行われる。   Therefore, in each electrolyte membrane / electrode structure 30, the oxidant gas supplied to the cathode side electrode 46 and the fuel gas supplied to the anode side electrode 44 are consumed by an electrochemical reaction in the electrode catalyst layer, Power generation is performed.

次いで、カソード側電極46に供給されて消費された酸化剤ガスは、酸化剤ガス排出連通孔36bに沿って流動した後、エンドプレート20aから外部に排出される。同様に、アノード側電極44に供給されて消費された燃料ガスは、燃料ガス排出連通孔40bに排出されて流動し、エンドプレート20aから外部に排出される。   Next, the oxidant gas consumed by being supplied to the cathode side electrode 46 flows along the oxidant gas discharge communication hole 36b, and then is discharged to the outside from the end plate 20a. Similarly, the fuel gas consumed by being supplied to the anode side electrode 44 is discharged to the fuel gas discharge communication hole 40b, flows, and is discharged from the end plate 20a to the outside.

また、冷却媒体は、冷却媒体供給連通孔38aから第1及び第2金属セパレータ32、34間の冷却媒体流路50に導入された後、矢印B方向に沿って流動する。この冷却媒体は、電解質膜・電極構造体30を冷却した後、冷却媒体排出連通孔38bを移動してエンドプレート20aから排出される。   The cooling medium flows in the direction of arrow B after being introduced into the cooling medium flow path 50 between the first and second metal separators 32 and 34 from the cooling medium supply communication hole 38a. The cooling medium cools the electrolyte membrane / electrode structure 30, and then moves through the cooling medium discharge communication hole 38b and is discharged from the end plate 20a.

この場合、第1の実施形態では、図1及び図2に示すように、サイドプレート22aの矢印A方向両端部は、それぞれブラケット部材60a、60bを介して屈曲された状態で、エンドプレート20a、20bにボルト62を介して固定されている。一方、サイドプレート22bの矢印A方向両端部は、それぞれブラケット部材60c、60dを介して屈曲された状態で、エンドプレート20a、20bにボルト62を介して固定されている。   In this case, in the first embodiment, as shown in FIGS. 1 and 2, both end portions in the direction of arrow A of the side plate 22a are bent via the bracket members 60a and 60b, respectively, and the end plate 20a, It is fixed to 20b via a bolt 62. On the other hand, both end portions in the arrow A direction of the side plate 22b are fixed to the end plates 20a and 20b via bolts 62 while being bent via bracket members 60c and 60d, respectively.

具体的には、サイドプレート22aの一端部は、ブラケット部材60aの第1押圧面66aとエンドプレート20aのプレート面64aとの間、及び前記ブラケット部材60aの第2押圧面66bと前記エンドプレート20aの側面64bとの間に、挟持されている。その際、第1押圧面66aと第2押圧面66bとは、互いに略90°の角度をなしている。   Specifically, one end of the side plate 22a is located between the first pressing surface 66a of the bracket member 60a and the plate surface 64a of the end plate 20a, and between the second pressing surface 66b of the bracket member 60a and the end plate 20a. Is sandwiched between the side surface 64b of the first and second side surfaces 64b. In that case, the 1st press surface 66a and the 2nd press surface 66b have comprised the angle of about 90 degrees mutually.

このため、サイドプレート22aの一端部は、エンドプレート20aに対して強固且つ確実に固定され、このサイドプレート22aに発生する積層方向の張力をブラケット部材60aにより確実に受けることができる。これにより、積層体14には、所望の締め付け荷重が良好に付与されるという効果が得られる。   Therefore, one end of the side plate 22a is firmly and securely fixed to the end plate 20a, and the tension in the stacking direction generated on the side plate 22a can be reliably received by the bracket member 60a. Thereby, the effect that the desired tightening load is favorably applied to the laminate 14 is obtained.

しかも、エンドプレート20aとサイドプレート22aとは、ブラケット部材60a及びボルト62を介して固定されている。従って、締結機構24の構成が良好に簡素化される。   Moreover, the end plate 20a and the side plate 22a are fixed via a bracket member 60a and a bolt 62. Therefore, the structure of the fastening mechanism 24 is simplified easily.

一方、サイドプレート22aの他端部とエンドプレート20bとは、同様にブラケット部材60b及びボルト62により固定されている。さらに、サイドプレート22bの両端部とエンドプレート20a、20bとは、ブラケット部材60c、60d及び複数のボルト62により固定されている。   On the other hand, the other end of the side plate 22a and the end plate 20b are similarly fixed by bracket members 60b and bolts 62. Furthermore, both end portions of the side plate 22b and the end plates 20a and 20b are fixed by bracket members 60c and 60d and a plurality of bolts 62.

このため、締結機構24の作用下に、サイドプレート22a、22bに所望の張力を付与した状態で、前記サイドプレート22a、22bをエンドプレート20a、20bに対して強固に固定することができる。これにより、積層体14全体に所望の締め付け荷重を確実に付与するとともに、燃料電池スタック10全体の構成が有効に簡素化され、前記燃料電池スタック10のコンパクト化が容易に図られるという効果が得られる。   For this reason, under the action of the fastening mechanism 24, the side plates 22a and 22b can be firmly fixed to the end plates 20a and 20b in a state where a desired tension is applied to the side plates 22a and 22b. As a result, it is possible to reliably apply a desired tightening load to the entire laminated body 14, effectively simplify the configuration of the entire fuel cell stack 10, and easily reduce the size of the fuel cell stack 10. It is done.

さらにまた、サイドプレート22aの一端部は、ブラケット部材60aの第1押圧面66aの先端側に溶接等による接合部68を介して固定されるとともに、第2押圧面66bに挟持される部分に開けられた孔部71に挿入されるボルト62を介してエンドプレート20aに固定されている。従って、サイドプレート22aの一端部は、エンドプレート20aとブラケット部材60aとに挟持されて、強固且つ確実に固定される。   Furthermore, one end portion of the side plate 22a is fixed to the distal end side of the first pressing surface 66a of the bracket member 60a via a joint portion 68 by welding or the like, and is opened in a portion sandwiched by the second pressing surface 66b. It is fixed to the end plate 20a through a bolt 62 inserted into the hole 71 formed. Accordingly, one end of the side plate 22a is sandwiched between the end plate 20a and the bracket member 60a, and is firmly and securely fixed.

図4は、本発明の第2の実施形態に係る燃料電池スタック80の一部拡大説明図である。なお、第1の実施形態に係る燃料電池スタック10と同一の構成要素には同一の参照符号を付し、その詳細な説明は省略する。また、以下に説明する第3〜第8の実施形態においても同様に、その詳細な説明は省略する。   FIG. 4 is a partially enlarged explanatory view of a fuel cell stack 80 according to the second embodiment of the present invention. The same components as those of the fuel cell stack 10 according to the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. Similarly, in the third to eighth embodiments described below, detailed description thereof is omitted.

図4には、サイドプレート22aの一端部とエンドプレート20aの端部との結合状態のみが示されているが、このサイドプレート22aの他端部とエンドプレート20b、及びサイドプレート22bの両端部とエンドプレート20a、20bとの接合状態は同様であり、その図示は省略する。第3の実施形態以降においても、同様にその図示は省略する。   FIG. 4 shows only the coupling state between one end of the side plate 22a and the end of the end plate 20a. The other end of the side plate 22a, the end plate 20b, and both ends of the side plate 22b are shown. The end plates 20a and 20b are joined in the same manner, and their illustration is omitted. In the third and subsequent embodiments as well, the illustration is omitted in the same manner.

燃料電池スタック80は、締結機構82を備えるとともに、前記締結機構82は、ブラケット部材84とボルト62とを有する。サイドプレート22aの一端部は、エンドプレート20aのプレート面64aとブラケット部材84の第1押圧面66aとの間、及び前記エンドプレート20aの側面64bと前記ブラケット部材84の第2押圧面66bとの間に挟持される。サイドプレート22aの一端部は、さらにブラケット部材84の外周を周回した後、積層方向に延在してその端部が溶接等の接合部68により接合される。   The fuel cell stack 80 includes a fastening mechanism 82, and the fastening mechanism 82 includes a bracket member 84 and a bolt 62. One end of the side plate 22a is between the plate surface 64a of the end plate 20a and the first pressing surface 66a of the bracket member 84, and between the side surface 64b of the end plate 20a and the second pressing surface 66b of the bracket member 84. Sandwiched between. One end portion of the side plate 22a further circulates around the outer periphery of the bracket member 84, and then extends in the stacking direction, and the end portion is joined by a joining portion 68 such as welding.

このように構成される第2の実施形態では、サイドプレート22aの一端部は、ブラケット部材84とエンドプレート20aとの間で屈曲して挟持されるとともに、このブラケット部材84の外周を周回している。そして、サイドプレート22aは、ブラケット部材84をサンドイッチした状態で、ボルト62によりエンドプレート20aに固定されている。   In the second embodiment configured as described above, one end portion of the side plate 22a is bent and sandwiched between the bracket member 84 and the end plate 20a, and circulates around the outer periphery of the bracket member 84. Yes. The side plate 22a is fixed to the end plate 20a with bolts 62 in a state where the bracket member 84 is sandwiched.

これにより、サイドプレート22aの一端部は、ボルト62を介してエンドプレート20aに一層強固且つ確実に固定される他、上記の第1の実施形態と同様の効果が得られる。   As a result, one end of the side plate 22a is more firmly and reliably fixed to the end plate 20a via the bolt 62, and the same effects as those of the first embodiment are obtained.

図5は、本発明の第3の実施形態に係る燃料電池スタック90の一部拡大説明図である。   FIG. 5 is a partially enlarged explanatory view of a fuel cell stack 90 according to the third embodiment of the present invention.

燃料電池スタック90を構成する締結機構92は、ブラケット部材94及びボルト62を備える。エンドプレート20aの側面64bには、積層方向(矢印A方向)に向かって傾斜するテーパ面96が設けられる。ブラケット部材94は、テーパ面96に押圧されるテーパ形状部98を有する。   The fastening mechanism 92 constituting the fuel cell stack 90 includes a bracket member 94 and a bolt 62. The side surface 64b of the end plate 20a is provided with a tapered surface 96 that is inclined in the stacking direction (arrow A direction). The bracket member 94 has a tapered portion 98 that is pressed against the tapered surface 96.

サイドプレート22aの一端部は、エンドプレート20aのテーパ面96とブラケット部材94のテーパ形状部98との間に挟持されるとともに、このブラケット部材94を周回して接合部68により接合される。   One end portion of the side plate 22 a is sandwiched between the tapered surface 96 of the end plate 20 a and the tapered portion 98 of the bracket member 94, and is joined by the joint portion 68 around the bracket member 94.

ボルト62は、サイドプレート22aの孔部71、ブラケット部材94の孔部70及び前記サイドプレート22aの孔部71に挿入されて、前記エンドプレート20aのねじ孔72にねじ込まれる。   The bolt 62 is inserted into the hole 71 of the side plate 22a, the hole 70 of the bracket member 94, and the hole 71 of the side plate 22a, and screwed into the screw hole 72 of the end plate 20a.

これにより、第3の実施形態では、サイドプレート22aの一端部は、テーパ面96とテーパ形状部98との間に挟持されており、前記エンドプレート20aと前記ブラケット部材94とにより強固且つ確実に固定される等、上記の第1及び第2の実施形態と同様の効果が得られる。しかも、サイドプレート22aは、テーパ面96によりエンドプレート20a、20b間の長さが調整され、前記サイドプレート22aによる締め付け力が調整可能になる。   Thus, in the third embodiment, one end portion of the side plate 22a is sandwiched between the tapered surface 96 and the tapered shape portion 98, and the end plate 20a and the bracket member 94 are firmly and reliably secured. The same effects as those of the first and second embodiments described above can be obtained. In addition, the length of the side plate 22a between the end plates 20a and 20b is adjusted by the tapered surface 96, and the tightening force by the side plate 22a can be adjusted.

図6は、本発明の第4の実施形態に係る燃料電池スタック100の一部拡大説明図である。   FIG. 6 is a partially enlarged explanatory view of a fuel cell stack 100 according to the fourth embodiment of the present invention.

この燃料電池スタック100は、第3の実施形態に係る燃料電池スタック90と略同様に構成され、締結機構102を構成するブラケット部材104は、エンドプレート20aのテーパ面96との間にサイドプレート22aの一端部を挟持するテーパ形状部98を設ける。   The fuel cell stack 100 is configured in substantially the same manner as the fuel cell stack 90 according to the third embodiment, and the bracket member 104 constituting the fastening mechanism 102 is disposed between the side plate 22a and the tapered surface 96 of the end plate 20a. The taper-shaped part 98 which clamps the one end part is provided.

ブラケット部材104は、略楔形状を有するとともに、サイドプレート22aの一端部は、このブラケット部材104を周回した後、前記サイドプレート22aの途上に接合部68により一体に接合される。しかも、テーパ面96を介してサイドプレート22aによる締め付け力が調整可能になる。従って、第4の実施形態では、上記の第3の実施形態と同様の効果が得られる。   The bracket member 104 has a substantially wedge shape, and one end portion of the side plate 22a circulates around the bracket member 104 and is integrally joined to the side plate 22a by a joining portion 68. In addition, the tightening force by the side plate 22 a can be adjusted via the tapered surface 96. Therefore, in the fourth embodiment, the same effect as in the third embodiment can be obtained.

図7は、本発明の第5の実施形態に係る燃料電池スタック110の一部拡大説明図である。   FIG. 7 is a partially enlarged explanatory view of the fuel cell stack 110 according to the fifth embodiment of the present invention.

燃料電池スタック110を構成する締結機構112は、ブラケット部材114及びボルト116を備える。エンドプレート20aは、プレート面64aにテーパ面118を設けるとともに、このテーパ面118は、粗面化処理等によって凹凸形状面を構成する。   The fastening mechanism 112 constituting the fuel cell stack 110 includes a bracket member 114 and a bolt 116. The end plate 20a is provided with a tapered surface 118 on the plate surface 64a, and the tapered surface 118 forms an uneven surface by a roughening process or the like.

ブラケット部材114は、エンドプレート20aのテーパ面118に対応するテーパ形状部120を有するとともに、このテーパ形状部120の表面には、同様に凹凸形状面を構成する。なお、テーパ面118又はテーパ形状部120の一方にのみ、凹凸形状面を設けてもよい。また、以下に説明する第6の実施形態以降においても、同様である。   The bracket member 114 has a tapered portion 120 corresponding to the tapered surface 118 of the end plate 20a, and the surface of the tapered portion 120 similarly forms an uneven surface. Note that an uneven surface may be provided on only one of the tapered surface 118 or the tapered portion 120. The same applies to the sixth and subsequent embodiments described below.

サイドプレート22aの一端部は、エンドプレート20aの側面64bに沿ってプレート面64a側に延在し、テーパ面118とテーパ形状部120との間に挟持される。サイドプレート22aは、さらにブラケット部材114を周回した状態で、ボルト116によって前記ブラケット部材114と一体的に前記エンドプレート20aに固定される。ボルト116は、積層体14の積層方向(矢印A方向)に向かって締め付けられており、サイドプレート22aを二重にしてエンドプレート20aに固定している。   One end of the side plate 22a extends toward the plate surface 64a along the side surface 64b of the end plate 20a, and is sandwiched between the tapered surface 118 and the tapered portion 120. The side plate 22a is fixed to the end plate 20a integrally with the bracket member 114 by a bolt 116 in a state in which the bracket member 114 is further circulated. The bolts 116 are tightened in the stacking direction (arrow A direction) of the stacked body 14, and the side plates 22a are doubled and fixed to the end plate 20a.

このように構成される第5の実施形態では、テーパ面118及びテーパ形状部120は、凹凸形状面を構成しており、サイドプレート22aとの接触面に大きな摩擦力を発生させることができる。従って、サイドプレート22aに大きな張力が作用しても、凹凸形状面の摩擦力によって前記サイドプレート22aを一層強固且つ確実に固定することができるという効果が得られる。   In the fifth embodiment configured as described above, the tapered surface 118 and the tapered portion 120 form an uneven surface, and a large frictional force can be generated on the contact surface with the side plate 22a. Therefore, even if a large tension acts on the side plate 22a, the side plate 22a can be more firmly and reliably fixed by the frictional force of the uneven surface.

図8は、本発明の第6の実施形態に係る燃料電池スタック130の一部拡大説明図である。   FIG. 8 is a partially enlarged explanatory view of the fuel cell stack 130 according to the sixth embodiment of the present invention.

燃料電池スタック130を構成する締結機構132は、第1ブラケット134aと第2ブラケット134bとを有するブラケット部材136を備え、このブラケット部材136がボルト62によりエンドプレート20aに固定される。エンドプレート20aの側面64bは、凹凸形状面を構成する一方、第1ブラケット134aは、前記側面64bに対応する押圧面138を有し、この押圧面138は、凹凸形状面を構成する。   The fastening mechanism 132 constituting the fuel cell stack 130 includes a bracket member 136 having a first bracket 134 a and a second bracket 134 b, and the bracket member 136 is fixed to the end plate 20 a by bolts 62. The side surface 64b of the end plate 20a constitutes an uneven surface, while the first bracket 134a has a pressing surface 138 corresponding to the side surface 64b, and the pressing surface 138 forms an uneven surface.

第1ブラケット134aは、押圧面138とは反対側に第1テーパ面140を有する一方、第2ブラケット134bは、前記第1テーパ面140に接触する第2テーパ面142を有する。   The first bracket 134 a has a first tapered surface 140 on the opposite side of the pressing surface 138, while the second bracket 134 b has a second tapered surface 142 that contacts the first tapered surface 140.

サイドプレート22aの一端部は、側面64bと押圧面138との間に挟持されるとともに、第1ブラケット134aと第2ブラケット134bとの間で、第1テーパ面140と第2テーパ面142との間で挟持される。この状態で、ボルト62は、第2ブラケット134b、サイドプレート22a、第1ブラケット134a及び前記サイドプレート22aに挿入され、エンドプレート20aのねじ孔72にねじ込まれる。   One end portion of the side plate 22a is sandwiched between the side surface 64b and the pressing surface 138, and between the first bracket 134a and the second bracket 134b, the first tapered surface 140 and the second tapered surface 142 Sandwiched between. In this state, the bolt 62 is inserted into the second bracket 134b, the side plate 22a, the first bracket 134a, and the side plate 22a, and screwed into the screw hole 72 of the end plate 20a.

これにより、第6の実施形態では、サイドプレート22aの一端部が、凹凸形状面を構成する側面64b及び押圧面138間に挟持されるとともに、第1テーパ面140及び第2テーパ面142間に挟持されている。従って、サイドプレート22aの一端部を締結機構132によりエンドプレート20aに対し一層強固且つ確実に固定することができ、例えば、溶接等による接合部を設ける必要がない。   Thereby, in 6th Embodiment, while the one end part of the side plate 22a is clamped between the side surface 64b which comprises an uneven | corrugated shaped surface, and the press surface 138, between the 1st taper surface 140 and the 2nd taper surface 142, it is. It is pinched. Therefore, one end portion of the side plate 22a can be more firmly and reliably fixed to the end plate 20a by the fastening mechanism 132, and there is no need to provide a joint portion by welding or the like, for example.

図9は、本発明の第7の実施形態に係る燃料電池スタック150の一部拡大説明図である。   FIG. 9 is a partially enlarged explanatory view of a fuel cell stack 150 according to the seventh embodiment of the present invention.

燃料電池スタック150を構成する締結機構152は、ブラケット部材154を備える。第6の実施形態と同様に、エンドプレート20aの側面64bは、凹凸形状面を構成するとともに、ブラケット部材154は、前記側面64bに対応する押圧面156を有する。この押圧面156は、好ましくは、凹凸形状面を構成している。ブラケット部材154は、押圧面156とは反対側にテーパ面158を有し、前記テーパ面158にボルト62の頭部が接触する。   The fastening mechanism 152 constituting the fuel cell stack 150 includes a bracket member 154. Similarly to the sixth embodiment, the side surface 64b of the end plate 20a constitutes an uneven surface, and the bracket member 154 has a pressing surface 156 corresponding to the side surface 64b. The pressing surface 156 preferably constitutes an uneven surface. The bracket member 154 has a tapered surface 158 on the side opposite to the pressing surface 156, and the head of the bolt 62 contacts the tapered surface 158.

これにより、サイドプレート22aの端部は、プレート面64aと押圧面156との間に挟持されるとともに、ブラケット部材154を周回してテーパ面158に配置された状態で、ボルト62がエンドプレート20aのねじ孔72にねじ込まれる。このため、ブラケット部材154は矢印A方向に移動可能であり、サイドプレート22aに対して矢印A方向の張力が確実に付与される。   Thus, the end portion of the side plate 22a is sandwiched between the plate surface 64a and the pressing surface 156, and the bolt 62 is disposed on the taper surface 158 around the bracket member 154 and the end plate 20a. The screw hole 72 is screwed. For this reason, the bracket member 154 can move in the direction of arrow A, and the tension in the direction of arrow A is reliably applied to the side plate 22a.

従って、第7の実施形態では、サイドプレート22aの一端部は、凹凸形状部を構成する側面64bと押圧面156とに挟持されており、上記の第6の実施形態と同様の効果が得られる。   Therefore, in the seventh embodiment, one end portion of the side plate 22a is sandwiched between the side surface 64b and the pressing surface 156 constituting the concavo-convex shape portion, and the same effect as in the sixth embodiment can be obtained. .

図10は、本発明の第8の実施形態に係る燃料電池スタック160の一部拡大説明図である。   FIG. 10 is a partially enlarged explanatory view of the fuel cell stack 160 according to the eighth embodiment of the present invention.

燃料電池スタック160を構成する締結機構162は、ブラケット部材164を備える。エンドプレート20aの側面64bには、テーパ面166が設けられるとともに、このテーパ面166は、凹凸形状面を構成する。ブラケット部材164は、テーパ面166に対応するテーパ形状部168を有するとともに、前記テーパ形状部168には、必要に応じて凹凸形状面を設けることができる。   The fastening mechanism 162 constituting the fuel cell stack 160 includes a bracket member 164. A tapered surface 166 is provided on the side surface 64b of the end plate 20a, and the tapered surface 166 forms an uneven surface. The bracket member 164 has a tapered portion 168 corresponding to the tapered surface 166, and the tapered portion 168 can be provided with an uneven surface as necessary.

サイドプレート22aの一端部は、テーパ面166とテーパ形状部168とに挟持されるとともに、ブラケット部材164を周回して配置される。この状態で、ボルト62がエンドプレート20aのねじ孔72にねじ込まれることにより、サイドプレート22aは、締結機構162を介して前記サイドプレート22aに固定される。   One end portion of the side plate 22a is sandwiched between the tapered surface 166 and the tapered portion 168, and is disposed around the bracket member 164. In this state, when the bolt 62 is screwed into the screw hole 72 of the end plate 20a, the side plate 22a is fixed to the side plate 22a via the fastening mechanism 162.

従って、第8の実施形態では、サイドプレート22aをテーパ面166及びテーパ形状部168により強固に保持することができ、上記の各実施形態と同様の効果が得られる。   Therefore, in the eighth embodiment, the side plate 22a can be firmly held by the tapered surface 166 and the tapered portion 168, and the same effects as those of the above embodiments can be obtained.

本発明の第1の実施形態に係る燃料電池スタックの一部分解概略斜視図である。1 is a partially exploded schematic perspective view of a fuel cell stack according to a first embodiment of the present invention. 前記燃料電池スタックの一部断面側面図である。It is a partial cross section side view of the said fuel cell stack. 前記燃料電池スタックを構成する単位セルの分解斜視説明図である。It is a disassembled perspective explanatory drawing of the unit cell which comprises the said fuel cell stack. 本発明の第2の実施形態に係る燃料電池スタックの一部拡大説明図である。It is a partially expanded explanatory view of a fuel cell stack according to a second embodiment of the present invention. 本発明の第3の実施形態に係る燃料電池スタックの一部拡大説明図である。It is a partially expanded explanatory view of a fuel cell stack according to a third embodiment of the present invention. 本発明の第4の実施形態に係る燃料電池スタックの一部拡大説明図である。It is a partially expanded explanatory view of a fuel cell stack according to a fourth embodiment of the present invention. 本発明の第5の実施形態に係る燃料電池スタックの一部拡大説明図である。It is a partially expanded explanatory view of a fuel cell stack according to a fifth embodiment of the present invention. 本発明の第6の実施形態に係る燃料電池スタックの一部拡大説明図である。It is a partially expanded explanatory view of a fuel cell stack according to a sixth embodiment of the present invention. 本発明の第7の実施形態に係る燃料電池スタックの一部拡大説明図である。It is a partially expanded explanatory view of a fuel cell stack according to a seventh embodiment of the present invention. 本発明の第8の実施形態に係る燃料電池スタックの一部拡大説明図である。It is a partially expanded explanatory view of a fuel cell stack according to an eighth embodiment of the present invention. 特許文献1に開示される電池モジュールの断面説明図である。FIG. 6 is a cross-sectional explanatory view of a battery module disclosed in Patent Document 1.

符号の説明Explanation of symbols

10、80、90、100、110、130、150、160…燃料電池スタック
12…単位セル 14…積層体
20a、20b…エンドプレート 22a、22b…サイドプレート
24、82、92、102、112、132、152、162…締結機構
30…電解質膜・電極構造体 32、34…金属セパレータ
42…固体高分子電解質膜 44…アノード側電極
46…カソード側電極 48…燃料ガス流路
50…冷却媒体流路 52…酸化剤ガス流路
60a〜60d、84、94、104、114、136、154、164…ブラケット部材
62、116…ボルト 64a…プレート面
64b…側面 66a、66b、138、156…押圧面
68…接合部 69〜71…孔部
72…ねじ孔
96、118、140、142、158、166…テーパ面
98、120、168…テーパ形状部
134a、134b…ブラケット
10, 80, 90, 100, 110, 130, 150, 160 ... fuel cell stack 12 ... unit cell 14 ... laminated body 20a, 20b ... end plate 22a, 22b ... side plate 24, 82, 92, 102, 112, 132 , 152, 162 ... fastening mechanism 30 ... electrolyte membrane / electrode structure 32, 34 ... metal separator 42 ... solid polymer electrolyte membrane 44 ... anode side electrode 46 ... cathode side electrode 48 ... fuel gas passage 50 ... cooling medium passage 52 ... Oxidant gas flow paths 60a-60d, 84, 94, 104, 114, 136, 154, 164 ... Bracket members 62, 116 ... Bolts 64a ... Plate surfaces 64b ... Side surfaces 66a, 66b, 138, 156 ... Press surfaces 68 ... Junction part 69-71 ... Hole 72 ... Screw hole 96, 118, 140, 142, 158, 166 ... Taper 98,120,168 ... tapered portion 134a, 134b ... bracket

Claims (9)

電解質の両側に一対の電極が設けられた電解質・電極構造体とセパレータとが積層された積層体を備え、前記積層体の積層方向両端部に配置されるエンドプレートと、前記積層体の側部に配置されるサイドプレートとが締結機構により固定される燃料電池スタックであって、
前記締結機構は、前記サイドプレートの端部を屈曲乃至湾曲させて前記エンドプレートに押し付けるブラケット部材と、
前記ブラケット部材を前記エンドプレートに締め付け固定する締め付け部材と、
を備えることを特徴とする燃料電池スタック。
An end plate disposed at both ends in the stacking direction of the stack, the stack including an electrolyte / electrode structure in which a pair of electrodes are provided on both sides of the electrolyte, and a separator, and side portions of the stack A side plate disposed on the fuel cell stack fixed by a fastening mechanism,
The fastening mechanism includes a bracket member that bends or curves an end of the side plate and presses the end plate;
A fastening member for fastening and fixing the bracket member to the end plate;
A fuel cell stack comprising:
請求項1記載の燃料電池スタックにおいて、前記ブラケット部材は、前記エンドプレートの発電面方向に平行なプレート面に対応する第1押圧面と、
前記エンドプレートの前記プレート面に交差する側面に対応する第2押圧面と、
を有し、
前記サイドプレートは、少なくとも前記プレート面と前記第1押圧面との間及び前記側面と前記第2押圧面との間に挟持されることを特徴とする燃料電池スタック。
The fuel cell stack according to claim 1, wherein the bracket member includes a first pressing surface corresponding to a plate surface parallel to a power generation surface direction of the end plate;
A second pressing surface corresponding to a side surface intersecting the plate surface of the end plate;
Have
The fuel cell stack, wherein the side plate is sandwiched between at least the plate surface and the first pressing surface and between the side surface and the second pressing surface.
請求項1記載の燃料電池スタックにおいて、前記エンドプレートは、発電面方向に交差する側面に前記積層方向に向かって傾斜するテーパ面を有する一方、
前記ブラケット部材は、前記テーパ面に押圧されるテーパ形状部を有し、
前記サイドプレートは、少なくとも前記テーパ面と前記テーパ形状部との間に挟持されることを特徴とする燃料電池スタック。
2. The fuel cell stack according to claim 1, wherein the end plate has a tapered surface inclined toward the stacking direction on a side surface intersecting the power generation surface direction.
The bracket member has a tapered portion pressed against the tapered surface,
The fuel cell stack, wherein the side plate is sandwiched at least between the tapered surface and the tapered portion.
請求項1記載の燃料電池スタックにおいて、前記エンドプレートは、発電面方向に平行なプレート面にテーパ面を設ける一方、
前記ブラケット部材は、前記テーパ面に押圧されるテーパ形状部を有し、
前記サイドプレートは、少なくとも前記テーパ面と前記テーパ形状部との間に挟持されることを特徴とする燃料電池スタック。
2. The fuel cell stack according to claim 1, wherein the end plate is provided with a tapered surface on a plate surface parallel to the power generation surface direction,
The bracket member has a tapered portion pressed against the tapered surface,
The fuel cell stack, wherein the side plate is sandwiched at least between the tapered surface and the tapered portion.
請求項1乃至4のいずれか1項に記載の燃料電池スタックにおいて、前記サイドプレートの端部は、前記ブラケット部材又は前記サイドプレート自体に接合されることを特徴とする燃料電池スタック。   5. The fuel cell stack according to claim 1, wherein an end portion of the side plate is joined to the bracket member or the side plate itself. 6. 請求項3又は4記載の燃料電池スタックにおいて、少なくとも前記テーパ面又は前記テーパ形状部には、凹凸形状面が設けられることを特徴とする燃料電池スタック。   5. The fuel cell stack according to claim 3, wherein at least the tapered surface or the tapered portion is provided with an uneven surface. 請求項1記載の燃料電池スタックにおいて、前記ブラケット部材は、前記エンドプレートの発電面方向に交差する側面に対応する押圧面を有し、
少なくとも前記側面又は前記押圧面には、凹凸形状面が設けられることを特徴とする燃料電池スタック。
The fuel cell stack according to claim 1, wherein the bracket member has a pressing surface corresponding to a side surface intersecting with a power generation surface direction of the end plate,
A fuel cell stack, wherein at least the side surface or the pressing surface is provided with an uneven surface.
請求項7記載の燃料電池スタックにおいて、前記ブラケット部材は、前記押圧面を有するとともに、前記押圧面とは反対側に第1テーパ面を有する第1ブラケットと、
前記第1テーパ面に接触する第2テーパ面を有し、前記締め付け部材により前記第1ブラケットと一体に前記エンドプレートに固定される第2ブラケットと、
を設けることを特徴とする燃料電池スタック。
8. The fuel cell stack according to claim 7, wherein the bracket member has the pressing surface and a first bracket having a first taper surface on the opposite side of the pressing surface.
A second bracket that has a second taper surface that contacts the first taper surface and is fixed to the end plate integrally with the first bracket by the fastening member;
A fuel cell stack characterized by comprising:
請求項7記載の燃料電池スタックにおいて、前記ブラケット部材は、前記押圧面とは反対側にテーパ面を有し、
前記テーパ面に前記締め付け部材が接触することを特徴とする燃料電池スタック。
The fuel cell stack according to claim 7, wherein the bracket member has a tapered surface on the side opposite to the pressing surface,
The fuel cell stack, wherein the fastening member is in contact with the tapered surface.
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