JP2009135024A

JP2009135024A - Fuel cell

Info

Publication number: JP2009135024A
Application number: JP2007311050A
Authority: JP
Inventors: Makoto Takeyama; 誠武山; Akihiko Takami; 晃彦高見
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2007-11-30
Filing date: 2007-11-30
Publication date: 2009-06-18

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel cell capable of being efficiently assembled while suppressing large-sizing. <P>SOLUTION: The fuel cell includes a cell laminate 20 formed by laminating a plurality of cells, an end plate 12 arranged outside in the laminating direction of the cell laminate 20, and a spring module 23 which is installed between the cell laminate 20 and the end plate 12 and adjusts compression load to the cell laminate 12. The spring module 23 includes an upper plate 41, a lower plate 42, and the coil spring 43 arranged between these upper plate 41 and lower plate 42. In the lower plate 42, an insulating member 46 is integrally installed on the face of a cell lamination part 22 side. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、発電セルを積層させたセル積層体を有する燃料電池に関する。 The present invention relates to a fuel cell having a cell stack in which power generation cells are stacked.

近年、燃料ガスと酸化ガスとの電気化学反応によって発電する燃料電池をエネルギ源とした燃料電池自動車等が注目されている。
このような燃料電池は、通常、燃料ガスと酸化ガスとの電気化学反応によって発電するセルを所要数積層したセル積層体と、このセル積層体の積層方向の外側に配置されるとともに荷重調整ネジで調整された圧縮荷重をセル積層体に与えるエンドプレートとを備えた燃料電池スタックとして構成されている。
そして、この燃料電池では、セル積層体への圧縮荷重の均一化及び圧縮荷重の変動の低減のため、プレート間に複数のスプリングを配置したスプリングモジュールをセル積層体とエンドプレートとの間に介在させている（例えば、特許文献１，２参照）。
特開２００２−１２４２９１号公報特開２００４−２８８６１８号公報 In recent years, a fuel cell vehicle using a fuel cell that generates power by an electrochemical reaction between a fuel gas and an oxidizing gas as an energy source has attracted attention.
Such a fuel cell is usually provided with a cell stack in which a required number of cells that generate electricity by an electrochemical reaction between a fuel gas and an oxidizing gas are stacked, and is disposed outside the stack of the cell stacks and a load adjusting screw. The fuel cell stack is provided with an end plate that applies a compression load adjusted in step (1) to the cell stack.
In this fuel cell, a spring module in which a plurality of springs are arranged between the plates is interposed between the cell stack and the end plate in order to equalize the compressive load on the cell stack and reduce the fluctuation of the compressive load. (For example, refer to Patent Documents 1 and 2).
JP 2002-124291 A JP 2004-288618 A

ところで、スプリングモジュールとセル積層体との間には、絶縁用のインシュレータを介在させているが、このインシュレータは、厚さが厚く、しかも別部品であるため、燃料電池の大型化や組み立て作業の煩雑化を招いていた。
ここで、インシュレータを薄く成形すれば燃料電池の大型化を抑制することができるが、インシュレータを薄く成形すると、反りが生じ、組み立てがさらに困難となる。 By the way, an insulator for insulation is interposed between the spring module and the cell stack. However, since this insulator is thick and is a separate part, the fuel cell is increased in size and assembled. It was complicated.
Here, if the insulator is thinly formed, the increase in size of the fuel cell can be suppressed. However, if the insulator is thinly formed, warping occurs and assembly becomes more difficult.

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、大型化を抑制しつつ効率良く組み立てることが可能な燃料電池を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a fuel cell that can be efficiently assembled while suppressing an increase in size.

上記目的を達成するために、本発明の燃料電池は、複数のセルが積層されてなるセル積層体と、該セル積層体の積層方向の外側に配置されたエンドプレートと、前記セル積層体と前記エンドプレートとの間に設けられて前記セル積層体への圧縮荷重を調整する調整装置とを備えた燃料電池であって、前記調整装置は、一対の板体と、これら板体間に配置されて弾性力によって前記板体同士を互いに離間させる弾性部材とを備え、前記セル積層体側の板体には、前記セル積層体側の面に、絶縁部材が一体に設けられている。 In order to achieve the above object, a fuel cell according to the present invention includes a cell stack in which a plurality of cells are stacked, an end plate disposed outside the stack of the cell stack, and the cell stack. A fuel cell comprising an adjustment device provided between the end plate and adjusting a compressive load applied to the cell stack, wherein the adjustment device is disposed between a pair of plates and the plates. And an elastic member that separates the plates from each other by an elastic force, and the plate member on the cell laminate side is integrally provided with an insulating member on the surface on the cell laminate side.

かかる構成の燃料電池によれば、調整装置を構成するセル積層体側の板体のセル積層体側の面に、絶縁部材が一体に設けられているので、反りなどの不具合なく絶縁部材を薄くすることができ、これにより、調整装置のセル積層体側に別部品のインシュレータを設ける場合と比較して、大型化を抑制しつつ効率良く組み立てることができる。 According to the fuel cell having such a configuration, since the insulating member is integrally provided on the cell stack side surface of the cell stack side plate constituting the adjustment device, the insulating member can be made thin without problems such as warpage. Thus, as compared with a case where an insulator as a separate part is provided on the cell laminate side of the adjustment device, it is possible to efficiently assemble while suppressing an increase in size.

また、前記絶縁部材は、前記板体の成形時に絶縁樹脂を一体成形することにより設けられていても良い。 The insulating member may be provided by integrally molding an insulating resin when the plate body is molded.

かかる構成とすれば、一体成形によって調整装置のセル積層体側の板体に、容易に絶縁部材を設けることができる。 With this configuration, the insulating member can be easily provided on the plate body on the cell laminate side of the adjusting device by integral molding.

本発明の燃料電池によれば、大型化を抑制しつつ効率良く組み立てることができる。 According to the fuel cell of the present invention, it is possible to efficiently assemble while suppressing an increase in size.

次に、本発明に係る燃料電池の実施形態を図面を参照しつつ説明する。 Next, an embodiment of a fuel cell according to the present invention will be described with reference to the drawings.

図１は、燃料電池１０を示すものである。この燃料電池１０は、燃料電池自動車の車載発電システムや船舶、航空機、電車あるいは歩行ロボット等のあらゆる移動体用の発電システム、さらには、建物（住宅、ビル等）用の発電設備として用いられる定置用発電システム等に適用可能であるが、具体的には自動車用となっている。 FIG. 1 shows a fuel cell 10. The fuel cell 10 is used as a power generation system for an in-vehicle power generation system of a fuel cell vehicle, a power generation system for any moving body such as a ship, an aircraft, a train, or a walking robot, and a power generation facility for a building (house, building, etc.). It can be applied to power generation systems for automobiles, but specifically for automobiles.

燃料電池１０は、燃料電池スタック１１と、この燃料電池スタック１１の外側を覆う合成樹脂等の絶縁材料からなる図示しないスタックケースとを有している。
燃料電池スタック１１は、一対の矩形状のエンドプレート１２（一方は図示略）を、互いの外縁部同士をテンションプレート１３で連結して外側部分が構成されており、これらエンドプレート１２及びテンションプレート１３は例えばジュラルミン等で形成されている。 The fuel cell 10 includes a fuel cell stack 11 and a stack case (not shown) made of an insulating material such as a synthetic resin that covers the outside of the fuel cell stack 11.
The fuel cell stack 11 includes a pair of rectangular end plates 12 (one is not shown) and the outer edges of the fuel cell stack 11 are connected to each other by a tension plate 13. The end plate 12 and the tension plate 13 is formed of, for example, duralumin.

また、燃料電池スタック１１は、エンドプレート１２同士の間に燃料ガス及び酸化ガスの供給を受けて電気化学反応により発電する平面視矩形状のセル２１を所要数積層してなるセル積層部２２を有している。そして、一方のエンドプレート１２とセル積層部２２との間には、エンドプレート１２側から順に、スプリングモジュール（調整装置）２３、ターミナルプレート２５及びカバープレート２６が配置されている。
なお、図示はしないが他方のエンドプレート１２とセル積層部２２との間には、エンドプレート１２側から順に、絶縁プレート、ターミナルプレート及びカバープレートが配置されている。また、両カバープレートは必ずしも必須の構成要素ではない。 In addition, the fuel cell stack 11 includes a cell stacking portion 22 formed by stacking a required number of cells 21 having a rectangular shape in plan view, which are supplied with fuel gas and oxidizing gas between the end plates 12 and generate electric power by an electrochemical reaction. Have. A spring module (adjustment device) 23, a terminal plate 25, and a cover plate 26 are disposed between the one end plate 12 and the cell stack portion 22 in this order from the end plate 12 side.
Although not shown, an insulating plate, a terminal plate, and a cover plate are arranged in this order from the end plate 12 side between the other end plate 12 and the cell stack portion 22. Moreover, both cover plates are not necessarily essential components.

スプリングモジュール２３が設けられた側のエンドプレート１２は、その略中央部にメネジ３１が形成されており、このメネジ３１には、芋ネジからなるアジャストスクリュ３２が螺合され、その先端部がスプリングモジュール２３に当接されている。ここで、アジャストスクリュ３２には、後端側に六角ボルト等の工具を嵌合させる工具嵌合部３３が形成されており、アジャストスクリュ３２は、この工具嵌合部３３に嵌合する工具を介して回転させられることで、その軸線方向に沿って移動して、セル積層体２０への荷重を調整する。 The end plate 12 on the side where the spring module 23 is provided is formed with a female screw 31 at a substantially central portion thereof, and an adjusting screw 32 made of a male screw is screwed into the female screw 31, and its tip is a spring. It is in contact with the module 23. Here, the adjusting screw 32 is formed with a tool fitting portion 33 for fitting a tool such as a hexagonal bolt on the rear end side, and the adjusting screw 32 is provided with a tool fitted to the tool fitting portion 33. By being rotated, the load moves to the cell stack 20 along the axial direction.

スプリングモジュール２３は、エンドプレート１２側のアッパプレート（板体）４１と、セル積層体２０側のロアプレート（板体）４２とを有し、これらアッパプレート４１とロアプレート４２との間に、複数のコイルスプリング（弾性部材）４３が配設されている。
アッパプレート４１及びロアプレート４２には、互いの対向位置に、スプリング収納凹部４４，４５が形成されており、これらスプリング収納凹部４４，４５に、コイルスプリング４３の端部が保持されている。 The spring module 23 includes an upper plate (plate body) 41 on the end plate 12 side and a lower plate (plate body) 42 on the cell laminate 20 side, and between the upper plate 41 and the lower plate 42, A plurality of coil springs (elastic members) 43 are provided.
The upper plate 41 and the lower plate 42 are formed with spring storage recesses 44 and 45 at positions facing each other, and the end portions of the coil springs 43 are held in the spring storage recesses 44 and 45.

アッパプレート４１は、例えば、アルミニウムなどの比重の小さい金属材料から形成されており、このアッパプレート４１に、荷重調整ネジ３２が当接される。
ロアプレート４２も、アッパプレート４１と同様に、例えば、アルミニウムなどの比重の小さい金属材料から形成されており、さらに、このロアプレート４２では、セル積層部２２側に、絶縁部材４６が一体に設けられている。つまり、ロアプレート４２は、セル積層部２２側に絶縁樹脂を一体成形することにより、絶縁部材４６が設けられている。 The upper plate 41 is made of, for example, a metal material having a small specific gravity such as aluminum, and the load adjusting screw 32 is brought into contact with the upper plate 41.
Similarly to the upper plate 41, the lower plate 42 is made of a metal material having a small specific gravity such as aluminum. Further, in the lower plate 42, an insulating member 46 is integrally provided on the cell stacking portion 22 side. It has been. That is, the lower plate 42 is provided with the insulating member 46 by integrally molding the insulating resin on the cell stacking portion 22 side.

そして、上記燃料電池１０では、荷重調整ネジ３２によってセル積層体２０へ付与される圧縮荷重が、複数のコイルスプリング４３を有するスプリングモジュール２３によって面方向に調整されて均一化され、また、発電時の熱膨張による圧縮荷重の変動が吸収される。 In the fuel cell 10, the compressive load applied to the cell stack 20 by the load adjusting screw 32 is adjusted and made uniform in the surface direction by the spring module 23 having the plurality of coil springs 43. Variations in compressive load due to thermal expansion of are absorbed.

以上、説明したように、上記実施形態に係る燃料電池１０によれば、スプリングモジュール２３を構成するセル積層部２２側のロアプレート４２のセル積層部２２側の面に、絶縁部材４６が一体に設けられているので、反りなどの不具合なく絶縁部材４６を薄くすることができ、これにより、スプリングモジュール２３のセル積層部２２側に別部品のインシュレータを設ける場合と比較して、大型化を抑制しつつ効率良く組み立てることができる。 As described above, according to the fuel cell 10 according to the above embodiment, the insulating member 46 is integrally formed on the surface of the lower plate 42 on the cell stacking part 22 side that constitutes the spring module 23 on the cell stacking part 22 side. Since it is provided, the insulating member 46 can be made thin without problems such as warping, thereby suppressing an increase in size compared with the case where an insulator as a separate part is provided on the cell stacking portion 22 side of the spring module 23. And can be assembled efficiently.

また、絶縁部材４６は、ロアプレート４２の成形時に絶縁樹脂を一体成形することにより、容易にロアプレート４２に絶縁部材４６を設けることができる。 Further, the insulating member 46 can be easily provided on the lower plate 42 by integrally forming an insulating resin when the lower plate 42 is formed.

本実施形態に係る燃料電池の一部の断面図である。2 is a partial cross-sectional view of a fuel cell according to the present embodiment. FIG.

Explanation of symbols

１０…燃料電池、１２…エンドプレート、２０…セル積層体、２１…セル、２３…スプリングモジュール（調整装置）、４１…アッパプレート（板体）、４２…ロアプレート（板体）、４３…コイルスプリング（弾性部材）、４６…絶縁部材。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Fuel cell, 12 ... End plate, 20 ... Cell laminated body, 21 ... Cell, 23 ... Spring module (adjustment device), 41 ... Upper plate (plate body), 42 ... Lower plate (plate body), 43 ... Coil Spring (elastic member), 46 ... insulating member.

Claims

A cell stack formed by stacking a plurality of cells, an end plate disposed outside the cell stack in the stacking direction, and provided between the cell stack and the end plate to the cell stack A fuel cell comprising an adjustment device for adjusting the compression load of
The adjustment device includes a pair of plate bodies and an elastic member that is disposed between the plate bodies and separates the plate bodies from each other by an elastic force, and the plate body on the cell laminate side includes the cell laminate side. A fuel cell in which an insulating member is integrally provided on the surface.

The fuel cell according to claim 1, wherein the insulating member is provided by integrally molding an insulating resin when the plate body is molded.