JP2010027543A - Fuel battery device and holding mechanism of fuel battery stack - Google Patents

Fuel battery device and holding mechanism of fuel battery stack Download PDF

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Naohiro Takeshita
直宏 竹下
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  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To enhance vibration-resistant characteristics of a fuel battery stack without spoiling durability as the whole fuel battery stack. <P>SOLUTION: In a fuel battery device 10 having the fuel battery stack 20 wherein a plurality of power generation bodies including an electrolyte membrane and a pair of electrodes formed on the electrolyte membrane are laminated, the fuel battery device 10 has a first or third support section fixed on the fuel battery stack 20 and supporting the fuel battery stack 20, the first support section and a second support section are fixed on the fuel battery stack 20 at positions where positions to the laminating direction of the fuel battery stack 20 are almost the same, and the distance in the laminating direction between the position where the first and second support sections are fixed and the position where the third support section is fixed is shorter than the distance of both ends in the laminating direction of the plurality of the whole laminated power generation bodies. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

この発明は、燃料電池装置、および、燃料電池スタックの保持機構に関する。   The present invention relates to a fuel cell device and a fuel cell stack holding mechanism.

燃料電池は、一般に、単セルを複数積層したスタック構造を有すると共に、スタック構造の両端部には剛性の高い部材であるエンドプレートを備え、エンドプレート間に締結力を加えることによって、スタック構造を保持している。このような燃料電池を所望の場所に設置する際には、例えば、エンドプレートに設けた設置用の取り付け部材により、所望の場所への固定が行なわれる。このような燃料電池を、例えば車両に搭載して車両の駆動用電源として用いる場合には、車両の振動に耐える耐久性が必要になる。そのため、燃料電池スタックの耐振動性を高める構成として、上記エンドプレートに設けた設置用の取り付け部材に加えて、さらに、積層方向の中間部分に、支持部材を追加して設ける構成が提案されている(例えば、特許文献1参照)。このように、燃料電池スタックの両端部に加えて、燃料電池スタックの中ほどに支持部材を追加して設けることにより、燃料電池スタックの耐振動性の向上を図っている。   In general, a fuel cell has a stack structure in which a plurality of single cells are stacked, and is provided with end plates that are highly rigid members at both ends of the stack structure, and the stack structure is formed by applying a fastening force between the end plates. keeping. When such a fuel cell is installed at a desired location, for example, fixing to the desired location is performed by an installation attachment member provided on the end plate. For example, when such a fuel cell is mounted on a vehicle and used as a power source for driving the vehicle, it is necessary to have durability to withstand vibration of the vehicle. Therefore, as a configuration for improving the vibration resistance of the fuel cell stack, a configuration in which a support member is additionally provided in the intermediate portion in the stacking direction is proposed in addition to the installation mounting member provided on the end plate. (For example, refer to Patent Document 1). Thus, in addition to the both ends of the fuel cell stack, an additional support member is provided in the middle of the fuel cell stack to improve the vibration resistance of the fuel cell stack.

特開2002−93454JP2002-93454 特開平5−283097JP-A-5-283097 特開平6−013103JP-A-6-013103 特開2004−164969JP2004-164969

しかしながら、燃料電池スタックを支持しつつ固定する取り付け部材を設ける箇所を、燃料電池スタックの両端に加えて、さらに積層方向の中間部分に追加すると、燃料電池スタックを支持する取り付け部材における変位が燃料電池スタックに入力されることになる。具体的には、例えば燃料電池を駆動用電源として車載する場合には、燃料電池スタックが固定される車体における撓みやねじれが取り付け部材を介して燃料電池スタックに伝わり、燃料電池スタック内で応力を発生することになる。そのため、取り付け部材に支持される支持部位を増やして耐振動性の向上を図ったにも拘わらず、却って、燃料電池スタックの耐久性が不十分となる可能性がある。また、取り付け部材を設ける箇所の増加は、部品点数の増加および製造工程の煩雑化を伴うため、採用し難い場合がある。   However, if a location for providing an attachment member that supports and fixes the fuel cell stack is added to both ends of the fuel cell stack and further to an intermediate portion in the stacking direction, the displacement of the attachment member that supports the fuel cell stack causes the fuel cell It will be entered on the stack. Specifically, for example, when a fuel cell is mounted on a vehicle as a driving power source, bending or twisting in a vehicle body to which the fuel cell stack is fixed is transmitted to the fuel cell stack via the attachment member, and stress is generated in the fuel cell stack. Will occur. For this reason, the durability of the fuel cell stack may become insufficient despite the increase in the vibration resistance by increasing the number of support parts supported by the mounting member. Moreover, since the increase in the location which provides an attachment member is accompanied by the increase in a number of parts and complication of a manufacturing process, it may be difficult to employ | adopt.

なお、燃料電池スタックにおける耐振動性および耐久性を向上させる要求は、車両のような移動体に搭載する場合に限るものではなく、例えば定置型の燃料電池システムにおいても同様に求められる。定置型の燃料電池システムでは、例えば地震発生時における耐振動性が重要となる。   In addition, the request | requirement which improves the vibration resistance and durability in a fuel cell stack is not restricted to mounting in a moving body like a vehicle, For example, it is calculated | required similarly also in a stationary fuel cell system. In a stationary fuel cell system, for example, vibration resistance during an earthquake is important.

本発明は、上述した従来の課題を解決するためになされたものであり、燃料電池スタック全体としての耐久性を損なうことなく、燃料電池スタックの耐振動性を高めることを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described conventional problems, and an object thereof is to increase the vibration resistance of the fuel cell stack without impairing the durability of the entire fuel cell stack.

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実施することが可能である。   SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following forms or application examples.

[適用例1]
電解質膜および該電解質膜上に形成された一対の電極を含む発電体を複数積層して成る燃料電池スタックを備える燃料電池装置であって、
前記燃料電池スタックに固定されて前記燃料電池スタックを支持する第1ないし第3の支持部を備え、
前記第1および第2の支持部は、前記燃料電池スタックの積層方向に対する位置がほぼ同一となる位置において、前記燃料電池スタックに固定されており、
前記第1および第2の支持部が固定された位置と、前記第3の支持部が固定された位置との、前記積層方向における距離は、積層された複数の前記発電体全体の前記積層方向における両端部間の距離よりも短い
燃料電池装置。
[Application Example 1]
A fuel cell device comprising a fuel cell stack formed by laminating a plurality of power generators including an electrolyte membrane and a pair of electrodes formed on the electrolyte membrane,
Comprising first to third support portions fixed to the fuel cell stack and supporting the fuel cell stack;
The first and second support portions are fixed to the fuel cell stack at a position where the positions in the stacking direction of the fuel cell stack are substantially the same,
The distance in the stacking direction between the position where the first and second support portions are fixed and the position where the third support portion is fixed is the stacking direction of the plurality of stacked power generators as a whole. The fuel cell device is shorter than the distance between both ends of the fuel cell device.

適用例1に記載の燃料電池装置では、第1および第2の支持部が固定された位置と、第3の支持部が固定された位置との、積層方向における距離は、積層された複数の発電体全体の積層方向における両端部の長さよりも短くなっているため、燃料電池スタックの固有振動数を高めることができる。そのため、燃料電池装置が固定される場所が振動する場合であっても、燃料電池スタックの共振を抑え、燃料電池スタックの耐振動性を高めることができる。また、燃料電池スタックを3つの支持部によって3点で固定するため、燃料電池装置の取り付け場所に変位が生じても、燃料電池スタックの取り付け面の歪みが抑えられ、取り付け面の歪みに起因する燃料電池装置の耐久性の低下を抑制することができる。また、支持部を3つとすることにより、燃料電池装置の部品点数を抑制することができる。   In the fuel cell device according to Application Example 1, the distance in the stacking direction between the position at which the first and second support portions are fixed and the position at which the third support portion is fixed is a plurality of stacked layers. Since it is shorter than the length of the both ends in the stacking direction of the entire power generation body, the natural frequency of the fuel cell stack can be increased. Therefore, even when the place where the fuel cell device is fixed vibrates, the resonance of the fuel cell stack can be suppressed and the vibration resistance of the fuel cell stack can be improved. In addition, since the fuel cell stack is fixed at three points by the three support portions, even when the fuel cell device is attached at a location where the fuel cell stack is displaced, distortion of the mounting surface of the fuel cell stack can be suppressed, resulting from distortion of the mounting surface. A decrease in the durability of the fuel cell device can be suppressed. Moreover, the number of parts of a fuel cell apparatus can be suppressed by using three support parts.

[適用例2]
適用例1記載の燃料電池装置であって、前記燃料電池スタックは、該燃料電池スタックの両端に配置された一対のエンドプレートと、複数の前記発電体と共に前記燃料電池スタックの内部に積層された1以上の中間プレートと、を備え、前記エンドプレートと前記中間プレートとから選択されると共に少なくとも1枚の中間プレートを含む2枚のプレートであって、前記燃料電池スタック全体を構成する発電体の数よりも少ない数の複数の発電体が間に配置された2枚のプレートの内、一方のプレートである第1のプレートにおいて前記第1および第2の支持部が固定されており、前記2枚のプレートの内の他方のプレートである第2のプレートにおいて前記第3の支持部が固定されている燃料電池装置。適用例2に記載の燃料電池装置によれば、一対のエンドプレートと中間プレートとから選択される少なくとも1枚の中間プレートを含む2枚のプレートの内、一方のプレートにおいて2つの支持部が固定されており、他方のプレートにおいて1つの支持部が固定されているため、エンドプレートのそれぞれに支持部を設けて燃料電池スタックを支持する場合に比べて、積層方向における支持部材間の距離を短くすることができる。これにより、エンドプレートのそれぞれに支持部を設けて燃料電池スタックを支持する場合に比べて、燃料電池スタックの固有振動数を大きくすることができる。
[Application Example 2]
The fuel cell device according to Application Example 1, wherein the fuel cell stack is stacked inside the fuel cell stack together with a pair of end plates disposed at both ends of the fuel cell stack and a plurality of the power generators. One or more intermediate plates, and two plates including at least one intermediate plate selected from the end plate and the intermediate plate, the power generator constituting the entire fuel cell stack The first and second support portions are fixed to the first plate, which is one of the two plates between which a plurality of power generators smaller in number are disposed, and the 2 A fuel cell device in which the third support portion is fixed to a second plate which is the other of the plates. According to the fuel cell device described in the application example 2, two support portions are fixed on one plate out of two plates including at least one intermediate plate selected from a pair of end plates and an intermediate plate. Since one support portion is fixed on the other plate, the distance between the support members in the stacking direction is shortened compared to the case where the support portion is provided on each end plate to support the fuel cell stack. can do. Thereby, the natural frequency of the fuel cell stack can be increased as compared with the case where the support portion is provided on each of the end plates to support the fuel cell stack.

[適用例3]
適用例2記載の燃料電池装置であって、前記燃料電池スタックは、前記燃料電池スタック全体を構成する発電体の数よりも少ない数の複数の発電体が間に配置された2枚の中間プレートを備え、前記2枚の中間プレートの一方が、前記第1のプレートであり、前記2枚の中間プレートのうちの他方が、前記第2のプレートである燃料電池装置。適用例3に記載の燃料電池装置によれば、燃料電池スタックの固有振動数は、2枚の中間プレート間の積層方向の距離に応じた値となるため、エンドプレートのそれぞれに支持部を設けて燃料電池スタックを支持する場合に比べて、燃料電池スタックの固有振動数を大きくすることができる。
[Application Example 3]
The fuel cell device according to Application Example 2, wherein the fuel cell stack includes two intermediate plates in which a plurality of power generators smaller than the number of power generators constituting the entire fuel cell stack are disposed. A fuel cell device in which one of the two intermediate plates is the first plate, and the other of the two intermediate plates is the second plate. According to the fuel cell device described in Application Example 3, since the natural frequency of the fuel cell stack is a value corresponding to the distance in the stacking direction between the two intermediate plates, a support portion is provided on each of the end plates. Thus, the natural frequency of the fuel cell stack can be increased as compared with the case of supporting the fuel cell stack.

[適用例4]
適用例2記載の燃料電池装置であって、前記燃料電池スタックは、1枚の中間プレートを備え、前記一対のエンドプレートの一方と前記中間プレートとの内の、一方が前記第1のプレートであり他方が前記第2のプレートである燃料電池装置。適用例4に記載の燃料電池装置によれば、燃料電池スタックの固有振動数は、支持部が固定された中間プレートと、支持部が取り付けられたエンドプレートとの間の積層方向の距離に応じた値となるため、エンドプレートのそれぞれに支持部を設けて燃料電池スタックを支持する場合に比べて、燃料電池スタックの固有振動数を大きくすることができる。
[Application Example 4]
The fuel cell device according to Application Example 2, wherein the fuel cell stack includes one intermediate plate, and one of the pair of end plates and the intermediate plate is the first plate. A fuel cell device in which the other is the second plate. According to the fuel cell device described in Application Example 4, the natural frequency of the fuel cell stack depends on the distance in the stacking direction between the intermediate plate to which the support portion is fixed and the end plate to which the support portion is attached. Therefore, the natural frequency of the fuel cell stack can be increased as compared to the case where the support portion is provided on each end plate to support the fuel cell stack.

[適用例5]
適用例1ないし4いずれか記載の燃料電池装置であって、前記燃料電池装置は、車両の駆動用電源として車両に搭載されており、前記第1ないし第3の支持部で固定された前記燃料電池スタックにおける固有振動数は、100Hz以上である燃料電池装置。適用例5に記載の燃料電池装置によれば、燃料電池スタックの固有振動数を100Hz以上とすることにより、車両の走行時に燃料電池スタックが共振することを抑制する効果を高めることができる。
[Application Example 5]
5. The fuel cell device according to any one of application examples 1 to 4, wherein the fuel cell device is mounted on a vehicle as a power source for driving the vehicle and is fixed by the first to third support portions. A fuel cell device in which the natural frequency in the battery stack is 100 Hz or more. According to the fuel cell device described in Application Example 5, by setting the natural frequency of the fuel cell stack to 100 Hz or more, it is possible to enhance the effect of suppressing the fuel cell stack from resonating when the vehicle travels.

[適用例6]
適用例1ないし4いずれか記載の燃料電池装置であって、前記燃料電池装置は、定置型電源であり、前記第1ないし第3の支持部で固定された前記燃料電池スタックにおける固有振動数は、10Hz以上である燃料電池装置。適用例6に記載の燃料電池装置によれば、燃料電池スタックの固有振動数を10Hz以上とすることにより、地震発生時に燃料電池スタックが共振することを抑制する効果を高めることができる。
[Application Example 6]
5. The fuel cell device according to any one of application examples 1 to 4, wherein the fuel cell device is a stationary power source, and the natural frequency in the fuel cell stack fixed by the first to third support portions is A fuel cell device of 10 Hz or higher. According to the fuel cell device described in Application Example 6, by setting the natural frequency of the fuel cell stack to 10 Hz or more, it is possible to enhance the effect of suppressing the fuel cell stack from resonating when an earthquake occurs.

本発明は、上記以外の種々の形態で実現可能であり、例えば、燃料電池スタックの保持機構や、本発明の燃料電池装置を搭載する移動体などの形態で実現することが可能である。   The present invention can be realized in various forms other than those described above. For example, the present invention can be realized in the form of a holding mechanism for a fuel cell stack, a moving body on which the fuel cell device of the present invention is mounted, and the like.

A.装置の全体構成:
図1は、本発明の好適な一実施例である燃料電池装置10の外観を模式的に表わす説明図である。本実施例の燃料電池装置10は、車両に搭載されて、車両の駆動用電源として用いられる。燃料電池装置10は、燃料電池スタック20と、燃料電池スタック20を車体に対して固定するマウント部25とを備えている。図1では、燃料電池装置10を、燃料電池スタック20の一方の側面から見た様子を、平面的に表わしている。本実施例の燃料電池装置10は、マウント部25による燃料電池スタック20の支持に係る構成に特徴があるが、最初に、燃料電池スタック20の構成について説明する。なお、図1では、矢印によって上下方向を示しており、以下の説明では、燃料電池スタック20あるいは燃料電池スタック20を構成する各部材の面において、上方の面を上面と呼び、下方の面を底面と呼ぶ。
A. Overall configuration of the device:
FIG. 1 is an explanatory view schematically showing the appearance of a fuel cell device 10 which is a preferred embodiment of the present invention. The fuel cell device 10 of this embodiment is mounted on a vehicle and used as a power source for driving the vehicle. The fuel cell device 10 includes a fuel cell stack 20 and a mount portion 25 that fixes the fuel cell stack 20 to the vehicle body. In FIG. 1, a state in which the fuel cell device 10 is viewed from one side surface of the fuel cell stack 20 is shown in a plan view. The fuel cell device 10 of this embodiment is characterized by the configuration related to the support of the fuel cell stack 20 by the mount portion 25. First, the configuration of the fuel cell stack 20 will be described. In FIG. 1, the up and down directions are indicated by arrows. In the following description, the upper surface is called the upper surface and the lower surface is the upper surface of the fuel cell stack 20 or each member constituting the fuel cell stack 20. Called the bottom.

A1.燃料電池スタック20の構成:
燃料電池スタック20は、複数の単セル50を積層することによって構成されている。図2は、単セル50の構成の概略を表わす分解斜視図である。各単セル50は、電解質膜上に電極であるアノードおよびカソードを形成して成るMEA(Membrane Electrode Assembly:膜−電極接合体)30と、電極上に配置されたガス拡散層31(図1では、MEA30の一方の面上に配置されたガス拡散層31のみを示す)と、ガス拡散層31上に配置されたガスセパレータ32,33と、を備えている。
A1. Configuration of the fuel cell stack 20:
The fuel cell stack 20 is configured by stacking a plurality of single cells 50. FIG. 2 is an exploded perspective view showing an outline of the configuration of the single cell 50. Each single cell 50 includes an MEA (Membrane Electrode Assembly) 30 formed by forming an anode and a cathode as electrodes on an electrolyte membrane, and a gas diffusion layer 31 (in FIG. 1) arranged on the electrode. , Only the gas diffusion layer 31 disposed on one surface of the MEA 30 is shown), and gas separators 32 and 33 disposed on the gas diffusion layer 31.

MEA30を構成する電解質膜は、固体高分子材料、例えばフッ素系樹脂により形成されるプロトン伝導性のイオン交換膜とすることができる。ガス拡散層31は、ガス透過性を有する導電性部材、例えば、カーボンペーパやカーボンクロスによって形成することができる。ガスセパレータ32,33は、ガス不透過な導電性部材、例えば、カーボンを圧縮してガス不透過とした緻密質カーボンや、焼成カーボン、あるいはステンレス鋼などの金属材料により形成することができる。   The electrolyte membrane constituting the MEA 30 can be a proton conductive ion exchange membrane formed of a solid polymer material such as a fluorine resin. The gas diffusion layer 31 can be formed of a conductive member having gas permeability, such as carbon paper or carbon cloth. The gas separators 32 and 33 can be formed of a gas-impermeable conductive member, for example, a dense carbon that has been made gas impermeable by compressing carbon, a fired carbon, or a metal material such as stainless steel.

ガスセパレータ32,33は、MEA30との間に形成される反応ガス(水素を含有する燃料ガスあるいは酸素を含有する酸化ガス)の流路の壁面を成す部材であって、その表面には、ガス流路を形成するための凹凸形状が形成されている。表面に溝40が形成されたガスセパレータ32とMEA30との間には、酸化ガスの流路であるセル内酸化ガス流路が形成される。また、表面に溝41が形成されたガスセパレータ33とMEA30との間には、燃料ガスの流路であるセル内燃料ガス流路が形成される。単セル50を組み立てる際には、MEA30の外周にシール部(図示せず)を配置して、単セル50内のガス流路のシール性を確保しつつ、ガスセパレータ32、33間を接合する。   The gas separators 32 and 33 are members that form walls of a flow path of a reaction gas (a fuel gas containing hydrogen or an oxidizing gas containing oxygen) formed between the gas separators 32 and 33. An uneven shape for forming the flow path is formed. Between the gas separator 32 having the groove 40 formed on the surface and the MEA 30, an in-cell oxidizing gas channel, which is an oxidizing gas channel, is formed. In addition, an in-cell fuel gas flow path, which is a flow path of the fuel gas, is formed between the gas separator 33 having the groove 41 formed on the surface and the MEA 30. When the single cell 50 is assembled, a seal portion (not shown) is arranged on the outer periphery of the MEA 30 to join the gas separators 32 and 33 while ensuring the sealing performance of the gas flow path in the single cell 50. .

ここで、ガスセパレータ32,33において、セル内ガス流路を形成するための溝40,41が設けられた面の裏面には、凹部42が形成されている(ただし、ガスセパレータ32の裏面に形成された凹部42は図2では図示せず)。ガスセパレータ32,33のそれぞれに形成された凹部42は、互いに対応する形状を有しており、複数の単セル50を積層して燃料電池を組み立てたときには、隣り合う一方の単セル50のガスセパレータ32に形成された凹部42と、隣り合う他方の単セル50のガスセパレータ33に形成された凹部42とが、丁度重なり合って、セル間冷媒流路を形成する。   Here, in the gas separators 32 and 33, a recess 42 is formed on the back surface of the surface provided with the grooves 40 and 41 for forming the in-cell gas flow path (however, on the back surface of the gas separator 32). The formed recess 42 is not shown in FIG. The recesses 42 formed in each of the gas separators 32 and 33 have shapes corresponding to each other. When a fuel cell is assembled by stacking a plurality of single cells 50, the gas of one adjacent single cell 50 is The concave portion 42 formed in the separator 32 and the concave portion 42 formed in the gas separator 33 of the other adjacent single cell 50 are just overlapped to form an inter-cell refrigerant flow path.

ガスセパレータ32,33は、その外周近くの互いに対応する位置に、複数の孔部である孔部34〜39を備えている。単セル50を複数積層して燃料電池を組み立てると、各セパレータの対応する位置に設けられた孔部は、互いに重なり合って、ガスセパレータの積層方向に燃料電池内部を貫通する流路を形成する。すなわち、孔部34〜37は、セル内ガス流路に対して反応ガスを供給・排出する給排ガス流路であるガスマニホールドを形成する。また、孔部38,39は、セル間冷媒流路に対して冷媒を供給・排出する冷媒マニホールドを形成する。   The gas separators 32 and 33 are provided with holes 34 to 39 which are a plurality of holes at positions corresponding to each other near the outer periphery thereof. When a fuel cell is assembled by stacking a plurality of single cells 50, holes provided at corresponding positions of the separators overlap each other to form a flow path that penetrates the fuel cell in the stacking direction of the gas separators. That is, the holes 34 to 37 form a gas manifold that is a supply / exhaust gas flow path for supplying and discharging reaction gas to / from the in-cell gas flow path. The holes 38 and 39 form a refrigerant manifold that supplies and discharges the refrigerant to and from the inter-cell refrigerant flow path.

また、燃料電池スタック20は、図1に示すように、単セル50の積層構造内において、単セル50間に配置されて単セル50と共に積層される板状部材である第1中間プレート60および第2中間プレート61を備えている。図3は、中間プレート60,61の構成の概略を表わす平面図である。中間プレート60,61には、ガスセパレータ32,33と同様の位置に、同様の形状の孔部34〜39が形成されている。中間プレート60,61に形成されたこのような孔部34〜39は、中間プレート60,61が燃料電池スタック20内に組み込まれたときには、ガスセパレータ32,33に形成された孔部34〜39と共に、既述した各マニホールドを形成する。なお、中間プレート60,61は、導電性材料、例えばステンレス鋼などの金属材料により形成することができ、ガスセパレータ32,33よりも剛性の高い部材により形成することが望ましい。   In addition, as shown in FIG. 1, the fuel cell stack 20 includes a first intermediate plate 60 that is a plate-like member disposed between the single cells 50 and stacked together with the single cells 50 in the stacked structure of the single cells 50. A second intermediate plate 61 is provided. FIG. 3 is a plan view schematically illustrating the configuration of the intermediate plates 60 and 61. In the intermediate plates 60 and 61, holes 34 to 39 having the same shape are formed at the same positions as the gas separators 32 and 33. The holes 34 to 39 formed in the intermediate plates 60 and 61 are formed in the holes 34 to 39 formed in the gas separators 32 and 33 when the intermediate plates 60 and 61 are incorporated in the fuel cell stack 20. At the same time, each manifold described above is formed. The intermediate plates 60 and 61 can be formed of a conductive material, for example, a metal material such as stainless steel, and are preferably formed of a member having higher rigidity than the gas separators 32 and 33.

さらに、燃料電池スタック20は、図1に示すように、上記のような単セル50の積層構造の外側に、出力端子を備える集電板(ターミナル)51,52と、絶縁板(インシュレータ)53,54と、エンドプレート55,56と、を順次積層することによって構成されている。集電板51,52のいずれかと、これに対応する絶縁板53,54のいずれか及びエンドプレート55,56のいずれかにおいては、ガスセパレータ32,33に形成された孔部34〜39のそれぞれに対応する位置に、これら孔部によって形成されるマニホールドと連通する開口部が設けられている。これらの開口部に対して、各流体(燃料ガス、酸化ガス、冷媒)の供給装置あるいは排出装置が接続される(図示せず)。   Further, as shown in FIG. 1, the fuel cell stack 20 includes current collecting plates (terminals) 51 and 52 having output terminals and an insulating plate (insulator) 53 on the outside of the laminated structure of the single cells 50 as described above. , 54 and end plates 55, 56 are sequentially laminated. In any one of the current collecting plates 51 and 52 and any of the corresponding insulating plates 53 and 54 and any of the end plates 55 and 56, the holes 34 to 39 formed in the gas separators 32 and 33, respectively. Is provided with an opening communicating with the manifold formed by these holes. A supply device or a discharge device for each fluid (fuel gas, oxidizing gas, refrigerant) is connected to these openings (not shown).

また、燃料電池スタック20は、燃料電池スタック20の積層方向に延出して、燃料電池スタック20の積層方向長さとほぼ同一の長さを有するテンションプレート58をさらに備えている。このテンションプレート58は、燃料電池スタック20の両端部に設けられたエンドプレート55,56に対してボルト59によって結合されることにより、燃料電池スタック20を構成する各積層部材を、押圧力が加えられた状態で締結している。   The fuel cell stack 20 further includes a tension plate 58 that extends in the stacking direction of the fuel cell stack 20 and has a length that is substantially the same as the length of the fuel cell stack 20 in the stacking direction. The tension plate 58 is connected to end plates 55 and 56 provided at both ends of the fuel cell stack 20 by bolts 59, thereby applying a pressing force to each laminated member constituting the fuel cell stack 20. It is concluded in the state that was.

燃料電池スタック20を構成する各部材の形状等については種々の変形が可能であり、燃料電池スタック20は、複数の板状部材を積層することによって、電解質膜および電解質膜上に形成された一対の電極を含む発電体を複数積層した構造を有していれば良い。ここで、燃料電池スタック20における単セル50の積層数は、燃料電池スタック20に要求される出力に応じて任意に設定可能である。また、本実施例の燃料電池スタック20は、電解質膜として高分子電解質膜を備える固体高分子型燃料電池としたが、固体酸化物型燃料電池等、他種の燃料電池としても良い。   Various modifications can be made to the shape and the like of each member constituting the fuel cell stack 20, and the fuel cell stack 20 is formed by stacking a plurality of plate-like members to form a pair formed on the electrolyte membrane and the electrolyte membrane. It suffices to have a structure in which a plurality of power generators including these electrodes are stacked. Here, the number of stacked single cells 50 in the fuel cell stack 20 can be arbitrarily set according to the output required for the fuel cell stack 20. Further, the fuel cell stack 20 of the present embodiment is a solid polymer fuel cell having a polymer electrolyte membrane as an electrolyte membrane, but may be other types of fuel cells such as a solid oxide fuel cell.

A2.燃料電池スタック20の保持機構:
本実施例の燃料電池装置10は、上記のような燃料電池スタック20を底面側で支持しつつ車体(本実施例ではサイドフレーム15)に固定する支持部としての3つのマウント部25を備える保持機構を有している。3つのマウント部25の内、2つのマウント部25は、第1中間プレート60に取り付けられており、残りの1つのマウント部25は、第2中間プレート61に取り付けられている。図4は、燃料電池装置10を、上方(上面側)から見ることによってマウント部25の平面的な配置を表わす説明図である。図4では、底面側に配置されるマウント部25の位置を、破線で表わした丸によって示している。第1中間プレート60では、その底面の両端部近傍に、2つのマウント部25が設けられている。また、第2中間プレート61では、その底面の中央部に、マウント部25が設けられている。
A2. Fuel cell stack 20 holding mechanism:
The fuel cell device 10 of the present embodiment is provided with three mounting portions 25 as support portions for fixing the fuel cell stack 20 as described above to the vehicle body (side frame 15 in the present embodiment) while supporting the fuel cell stack 20 on the bottom surface side. It has a mechanism. Of the three mount portions 25, two mount portions 25 are attached to the first intermediate plate 60, and the remaining one mount portion 25 is attached to the second intermediate plate 61. FIG. 4 is an explanatory diagram showing a planar arrangement of the mount portion 25 when the fuel cell device 10 is viewed from above (upper surface side). In FIG. 4, the position of the mount portion 25 disposed on the bottom side is indicated by a circle represented by a broken line. In the first intermediate plate 60, two mount portions 25 are provided in the vicinity of both end portions of the bottom surface. In the second intermediate plate 61, the mount portion 25 is provided at the center of the bottom surface.

図5は、マウント部25の構成を表わす説明図である。図5では、第1中間プレートに取り付けられた一方のマウント部25について、図4における5−5断面の様子を示しているが、他の2つのマウント部25も同様の構成を備えている。   FIG. 5 is an explanatory diagram showing the configuration of the mount portion 25. FIG. 5 shows the state of the cross section 5-5 in FIG. 4 with respect to one mount portion 25 attached to the first intermediate plate, but the other two mount portions 25 also have the same configuration.

マウント部25は、第1マウント部材70と、第2マウント部材71と、第3マウント部材72と、第4マウント部材73と、中間プレート固定ボルト74と、マウント固定ボルト75とを備えている。本実施例では、第1マウント部材70および第3マウント部材72を金属材料で構成し、第2マウント部材71および第4マウント部材73を絶縁弾性部材として構成しているが、異なる構成としても良い。例えば、すべてを絶縁弾性部材によって構成しても良く、燃料電池スタック20と車体とを絶縁しつつ、燃料電池スタック20を支持できればよい。第1マウント部材70ないし第4マウント部材73は順次積層され、第1マウント部材70は第1中間プレート60の底面に当接し、第4マウント部材73はサイドフレーム15に当接するように配置される。   The mount portion 25 includes a first mount member 70, a second mount member 71, a third mount member 72, a fourth mount member 73, an intermediate plate fixing bolt 74, and a mount fixing bolt 75. In the present embodiment, the first mount member 70 and the third mount member 72 are made of a metal material, and the second mount member 71 and the fourth mount member 73 are made of insulating elastic members. However, different configurations may be used. . For example, all of them may be constituted by an insulating elastic member, as long as the fuel cell stack 20 can be supported while insulating the fuel cell stack 20 and the vehicle body. The first mount member 70 to the fourth mount member 73 are sequentially stacked, the first mount member 70 is in contact with the bottom surface of the first intermediate plate 60, and the fourth mount member 73 is disposed in contact with the side frame 15. .

第1マウント部材70ないし第3マウント部材72は、積層されたときに重なって連通する中空部をそれぞれ有している。中間プレート固定ボルト74は、この中空部分を貫通し、先端部が第1中間プレート60に螺合される。これにより、第1マウント部材70ないし第3マウント部材72は、第1中間プレート60に固定される。同様に、第3マウント部材72および第4マウント部材73は、積層されたときに重なって連通する中空部をそれぞれ有している。マウント固定ボルト75は、サイドフレーム15を貫通して配置されると共に、さらに上記中空部分を貫通して、先端部が第3マウント部材72上においてナットにより締結されている。これにより、第3マウント部材72および第4マウント部材73は、サイドフレーム15に固定される。その結果、燃料電池スタック20は、第1中間プレート60において、マウント部25を介してサイドフレーム15に固定される。   Each of the first mount member 70 to the third mount member 72 has a hollow portion that overlaps and communicates when stacked. The intermediate plate fixing bolt 74 passes through the hollow portion, and the tip portion is screwed to the first intermediate plate 60. Thereby, the first mount member 70 to the third mount member 72 are fixed to the first intermediate plate 60. Similarly, the third mount member 72 and the fourth mount member 73 each have a hollow portion that overlaps and communicates when stacked. The mount fixing bolt 75 is disposed so as to penetrate the side frame 15, and further penetrates the hollow portion, and a tip end portion thereof is fastened with a nut on the third mount member 72. As a result, the third mount member 72 and the fourth mount member 73 are fixed to the side frame 15. As a result, the fuel cell stack 20 is fixed to the side frame 15 via the mount portion 25 in the first intermediate plate 60.

以上のように構成された本実施例の燃料電池装置10によれば、燃料電池スタック20を、エンドプレート55,56よりも積層方向内側に配置した中間プレート60,61において支持しているため、燃料電池スタック20の固有振動数を高めることができる。図6は、燃料電池スタックがマウント部によって支持される様子を、図1と同様の方向から見た様子として模式的に表わす説明図である。図6(A)は、本実施例の燃料電池装置10を表わし、図6(B)は、中間プレート60,61を備えることなく、エンドプレート55,56において燃料電池スタックを支持する燃料電池装置を表わす。このような燃料電池装置が振動するときの様子を解析する際には、一般に燃料電池装置においては積層方向が長手方向であるため、積層方向に離間して設けられたマウント部間の、積層方向における距離を弦の長さとして、両端を支持された両持ち梁のモデルに簡略化して考えることが可能である。図6に示すように、燃料電池スタック20の中央部よりの位置に2枚の中間プレート60,61を設けて燃料電池スタック20を支持することで、エンドプレート55,56において燃料電池スタック20を支持する場合よりも、両持ち梁の弦の長さをより短くすることができる。ここで、両持ち梁の固有振動数ωは、以下の(1)式で表わされることが知られている。   According to the fuel cell device 10 of the present embodiment configured as described above, the fuel cell stack 20 is supported by the intermediate plates 60 and 61 arranged on the inner side in the stacking direction than the end plates 55 and 56. The natural frequency of the fuel cell stack 20 can be increased. FIG. 6 is an explanatory view schematically showing the state in which the fuel cell stack is supported by the mount portion as seen from the same direction as in FIG. 6A shows the fuel cell device 10 of the present embodiment, and FIG. 6B shows a fuel cell device that supports the fuel cell stack on the end plates 55 and 56 without providing the intermediate plates 60 and 61. Represents. When analyzing the state when such a fuel cell device vibrates, since the stacking direction is generally the longitudinal direction in the fuel cell device, the stacking direction between the mount portions provided apart from each other in the stacking direction The distance at can be considered as a model of a doubly supported beam supported at both ends, where the length of the string is the length of the string. As shown in FIG. 6, by providing two intermediate plates 60 and 61 at a position from the center of the fuel cell stack 20 to support the fuel cell stack 20, the fuel cell stack 20 is supported by the end plates 55 and 56. The chord length of the doubly supported beam can be made shorter than in the case of supporting. Here, it is known that the natural frequency ω of the cantilever beam is expressed by the following equation (1).

ω=λ2(1/l2)√(EI/ρA) …(1)
ただし、λ:固有値、l:弦の長さ、EI:剛性、ρ:密度、A:断面積。
ω = λ 2 (1 / l 2 ) √ (EI / ρA) (1)
Where λ: eigenvalue, l: chord length, EI: rigidity, ρ: density, A: cross-sectional area.

このように、固有振動数ωは、弦の長さの2乗に反比例するため、マウント部25を設けるための中間プレート60,61をさらに設けて弦の長さを短くすることにより、燃料電池スタック20の固有振動数ωの値を大きくすることができる。このように、燃料電池スタック20の固有振動数ωの値を大きくすることにより、車両の走行時に燃料電池装置10に振動が入力されても、燃料電池スタック20の共振を抑え、燃料電池装置10の耐久性を高めることができる。すなわち、エンドプレートで燃料電池スタック20を固定したときの燃料電池スタック20の固有振動数が、車両走行時に燃料電池スタック20に入力されることになる振動の振動数に比較的近く、共振を起こし得る場合であっても、中間プレートを設けて支持部の位置を変更するという簡便な構成により、容易に共振を抑制することができる。なお、車両が悪路を走行する際に入力される振動の振動数は、一般に100Hz弱程度であるため、中間プレート60,61間の距離である弦の長さは、燃料電池スタック20の固有振動数ωが、100Hz以上となる長さとすることが望ましい。また、燃料電池装置10を、車両以外の移動体に搭載して駆動用電源として用いることも可能であるが、この場合にも、移動体において発生する振動の振動数に応じて、共振を抑制できるように、中間プレート60,61間の距離(弦の長さ)を充分に短くすれば良い。   Thus, since the natural frequency ω is inversely proportional to the square of the length of the string, the intermediate plate 60, 61 for providing the mount portion 25 is further provided to shorten the length of the string. The value of the natural frequency ω of the stack 20 can be increased. In this way, by increasing the value of the natural frequency ω of the fuel cell stack 20, even if vibration is input to the fuel cell device 10 during traveling of the vehicle, the resonance of the fuel cell stack 20 is suppressed, and the fuel cell device 10 Can increase the durability. That is, the natural frequency of the fuel cell stack 20 when the fuel cell stack 20 is fixed by the end plate is relatively close to the frequency of vibration that is input to the fuel cell stack 20 when the vehicle travels, causing resonance. Even if it is a case where it obtains, resonance can be easily suppressed by the simple structure which provides an intermediate plate and changes the position of a support part. Since the vibration frequency input when the vehicle travels on a rough road is generally about 100 Hz, the length of the string, which is the distance between the intermediate plates 60 and 61, is unique to the fuel cell stack 20. It is desirable that the frequency ω is 100 Hz or more. In addition, the fuel cell device 10 can be mounted on a moving body other than the vehicle and used as a driving power source. In this case, too, resonance is suppressed according to the frequency of vibration generated in the moving body. The distance (string length) between the intermediate plates 60 and 61 may be made sufficiently short so that it can be done.

ここで、燃料電池スタック20の固有振動数ωは、弦の長さの他に、上記したように剛性や密度、あるいは断面積により変動する値である。これら弦の長さ以外の要因は、具体的には、燃料電池スタック20を構成する各部材の材料や、燃料電池スタック20に加えられる締結圧などにより定まる値である。したがって、所定の材料からなる部材を組み立てて燃料電池スタック20を作製する際には、本実施例のように中間プレートをさらに設けて燃料電池スタック20の弦の長さを短くすることにより、容易に燃料電池スタックの固有振動数ωを高め、共振を抑制することが可能になる。   Here, the natural frequency ω of the fuel cell stack 20 is a value that varies depending on the stiffness, density, or cross-sectional area as described above in addition to the length of the string. Factors other than the lengths of the strings are specifically values determined by the material of each member constituting the fuel cell stack 20, the fastening pressure applied to the fuel cell stack 20, and the like. Accordingly, when the fuel cell stack 20 is manufactured by assembling members made of a predetermined material, an intermediate plate is further provided to shorten the string length of the fuel cell stack 20 as in the present embodiment. In addition, it is possible to increase the natural frequency ω of the fuel cell stack and suppress the resonance.

さらに、本実施例の燃料電池装置10によれば、2枚の中間プレート60,61において、3つのマウント部25によって燃料電池スタック20の固定を行なっており、燃料電池スタック20を3点で支持しているため、車体の撓みやねじれの燃料電池スタック20に対する入力を抑制できるという効果が得られる。すなわち、燃料電池スタック20を4点以上で支持して固定する場合には、走行時などに車体に撓みやねじれが生じると、燃料電池スタック20の固定面が歪むことになり、車体に生じたこのような変位がマウント部25などの支持部を介して燃料電池スタック20に入力されてしまう。燃料電池スタック20に対して車体の変位が入力されると、燃料電池スタック20内に応力が発生して、燃料電池スタック20の耐久性の低下が引き起こされる可能性がある。これに対して、本実施例のように燃料電池スタック20を3点で支持する場合には、車体に撓みやねじれなどの変位が生じても、このような変位は主として燃料電池スタック20の固定面の傾きの変化を引き起こすだけであり、固定面全体の歪みを小さく抑えることができる。したがって、3点支持の場合には、車体の変位の燃料電池スタック20への入力を抑制し、燃料電池スタック20の耐久性を向上させることができる。また、燃料電池スタック20を3点で支持することにより、燃料電池スタック20を固定するための部品点数も抑えることができる。   Furthermore, according to the fuel cell device 10 of the present embodiment, the fuel cell stack 20 is fixed by the three mount portions 25 on the two intermediate plates 60 and 61, and the fuel cell stack 20 is supported at three points. Therefore, the effect that the input to the fuel cell stack 20 due to bending or twisting of the vehicle body can be suppressed can be obtained. That is, when the fuel cell stack 20 is supported and fixed at four or more points, if the vehicle body is bent or twisted during running or the like, the fixing surface of the fuel cell stack 20 is distorted, and the fuel cell stack 20 is generated on the vehicle body. Such a displacement is input to the fuel cell stack 20 via a support portion such as the mount portion 25. When the displacement of the vehicle body is input to the fuel cell stack 20, stress is generated in the fuel cell stack 20, and the durability of the fuel cell stack 20 may be reduced. On the other hand, when the fuel cell stack 20 is supported at three points as in the present embodiment, even if a displacement such as bending or twisting occurs in the vehicle body, such displacement is mainly fixed to the fuel cell stack 20. It only causes a change in the inclination of the surface, and the distortion of the entire fixed surface can be kept small. Therefore, in the case of three-point support, input of the displacement of the vehicle body to the fuel cell stack 20 can be suppressed, and the durability of the fuel cell stack 20 can be improved. Further, by supporting the fuel cell stack 20 at three points, the number of parts for fixing the fuel cell stack 20 can also be suppressed.

なお、本実施例では、第1中間プレート60とエンドプレート55との距離、および、第2中間プレート61とエンドプレート56との距離がほぼ等しくなるように中間プレート60,61を配置したが、異なる構成としても良い。エンドプレートと中間プレートとの距離に拘わらず、中間プレート60,61間の距離(弦の長さ)を調節することにより、燃料電池スタック20の固有振動数ωを、所望の値に調節することが可能になる。   In this embodiment, the intermediate plates 60 and 61 are arranged so that the distance between the first intermediate plate 60 and the end plate 55 and the distance between the second intermediate plate 61 and the end plate 56 are substantially equal. Different configurations may be used. Regardless of the distance between the end plate and the intermediate plate, the natural frequency ω of the fuel cell stack 20 is adjusted to a desired value by adjusting the distance (string length) between the intermediate plates 60 and 61. Is possible.

また、燃料電池装置10を車体に対して固定する際に、燃料電池スタック20をケース内に収納することとしても良いが、この場合には、例えば、車体に対してケースを固定すると共に、このケースに対して、燃料電池スタック20を、中間プレート60,61およびマウント部25を介して固定すればよい。このように、積層部材である中間プレートにおいて燃料電池スタック20が直接支持されており、両端のエンドプレートで支持する場合に比べて両持ち梁の弦の長さを短くする態様で燃料電池スタック20が固定されているならば、実施例と同様の効果が得られる。   Further, when the fuel cell device 10 is fixed to the vehicle body, the fuel cell stack 20 may be stored in the case. In this case, for example, the case is fixed to the vehicle body, The fuel cell stack 20 may be fixed to the case via the intermediate plates 60 and 61 and the mount portion 25. As described above, the fuel cell stack 20 is directly supported by the intermediate plate, which is a laminated member, and the length of the strings of the cantilever beams is shortened as compared with the case where the fuel cell stack 20 is supported by the end plates at both ends. If is fixed, the same effect as the embodiment can be obtained.

B.変形例:
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
B. Variation:
The present invention is not limited to the above-described examples and embodiments, and can be implemented in various modes without departing from the gist thereof. For example, the following modifications are possible.

B1.変形例1:
実施例では、燃料電池スタック20において2枚の中間プレート60,61を設け、一方の中間プレートの2カ所および他方の中間プレートの1カ所において燃料電池スタック20を支持することとしたが、異なる構成としても良い。例えば、中間プレートは1枚のみ設け、他の中間プレートの代わりに、一方のエンドプレートを用いても良い。2枚のエンドプレートと1以上の中間プレートとの中から選択されると共に少なくとも1枚の中間プレートを含む2枚のプレートの内、一方のプレートにおいて2つのマウント部25が設けられており、他方のプレートにおいて1つのマウント部25が設けられていれば、実施例と同様に弦を短くすることにより燃料電池スタック20の固有振動数ωの値を大きくする効果が得られる。
B1. Modification 1:
In the embodiment, two intermediate plates 60 and 61 are provided in the fuel cell stack 20, and the fuel cell stack 20 is supported at two locations on one intermediate plate and one location on the other intermediate plate. It is also good. For example, only one intermediate plate may be provided, and one end plate may be used instead of the other intermediate plate. Of the two plates selected from two end plates and one or more intermediate plates and including at least one intermediate plate, two mount portions 25 are provided in one plate, and the other If one mount portion 25 is provided in this plate, an effect of increasing the value of the natural frequency ω of the fuel cell stack 20 can be obtained by shortening the string as in the embodiment.

B2.変形例2:
実施例では、マウント部25を取り付けるために、燃料電池スタック20においてさらに中間プレートを設けることとしたが、燃料電池スタック20を構成する積層部材のいずれかにおいて燃料電池スタック20を3点支持するならば、実施例の中間プレートとは異なる部材において支持部の取り付けを行なっても良い。燃料電池スタック20と設置場所(実施例ではサイドフレーム15)との間の短絡が防止できれば良く、例えば、燃料電池を構成する所定の単セル50の外周を取り囲むように設けた樹脂ベルトを用いることができる。すなわち、燃料電池スタック20を支持すべき箇所であって、所望の弦の長さに対応する距離をおいた2カ所において、当該箇所に位置する単セル50の外周を取り囲むように樹脂ベルトを巻き付け、この樹脂ベルト部分に支持部を取り付けることとしても良い。この場合には、燃料電池スタック20内に特別な部材をさらに積層する必要がない。また、このように、単セル50の外周部に配置される絶縁性部材を介して燃料電池スタック20の固定を行なう際には、固定場所は、特定の単セル50に対応する場所としても良く、あるいは、隣接する複数の単セル50にわたる場所としても良い。また、このとき、実施例における第1中間プレート60に設けられた2つのマウント部25のように積層方向に対して並んで配置すべき2つの支持部は、同一の単セル50に対応して設けられる必要はなく、積層方向への若干のずれは許容される。このような場合であっても、燃料電池スタック20を3点で支持すると共に、2点は、積層方向に対してほぼ同じ位置であることにより、弦を短くして固有振動数ωの値を大きくする同様の効果を得ることができる。
B2. Modification 2:
In the embodiment, an intermediate plate is further provided in the fuel cell stack 20 in order to attach the mount portion 25. However, if the fuel cell stack 20 is supported at three points in any of the laminated members constituting the fuel cell stack 20, as shown in FIG. For example, you may attach a support part in the member different from the intermediate | middle plate of an Example. It is only necessary to prevent a short circuit between the fuel cell stack 20 and the installation location (the side frame 15 in the embodiment). For example, a resin belt provided so as to surround the outer periphery of a predetermined single cell 50 constituting the fuel cell is used. Can do. That is, at two locations where the fuel cell stack 20 should be supported and spaced a distance corresponding to the desired string length, a resin belt is wrapped around the outer periphery of the single cell 50 located at that location. A support portion may be attached to the resin belt portion. In this case, it is not necessary to further stack a special member in the fuel cell stack 20. Further, when the fuel cell stack 20 is fixed through the insulating member arranged on the outer periphery of the single cell 50 as described above, the fixing location may be a location corresponding to the specific single cell 50. Alternatively, it may be a place over a plurality of adjacent single cells 50. At this time, the two support portions to be arranged side by side with respect to the stacking direction like the two mount portions 25 provided on the first intermediate plate 60 in the embodiment correspond to the same single cell 50. It is not necessary to be provided, and a slight shift in the stacking direction is allowed. Even in such a case, the fuel cell stack 20 is supported at three points, and the two points are substantially the same position in the stacking direction, so that the value of the natural frequency ω can be reduced by shortening the string. A similar effect can be obtained.

B3.変形例3:
実施例では、燃料電池装置10は、駆動用電源として移動体に搭載することとしたが、異なる構成としても良い。例えば、燃料電池装置10を、定置型電源とすることができる。定置型電源の出力をより大きくするためには、直列に積層する単セル50の数をより多くする必要があり、このような燃料電池スタック20をエンドプレートにおいて支えようとすると、積層した単セル50の枚数に応じて弦の長さが長くなり、固有振動数ωの値が小さくなる。このように大出力の燃料電池装置であっても、本発明を適用することにより、固有振動数ωの値を充分に大きくすることが可能になる。ここで、定置型燃料電池装置の耐久性を問題にする際に考慮すべき大きな地震が発生する際には、このような地震の振動数は一般に0.5〜2Hz程度であるため、定置型の燃料電池装置においては、燃料電池スタックの固有振動数の値が10Hz以上になるように、燃料電池スタックを3点支持する際の支持部間の積層方向に対する距離(弦の長さ)を調節することが望ましい。
B3. Modification 3:
In the embodiment, the fuel cell device 10 is mounted on the moving body as a driving power source, but may have a different configuration. For example, the fuel cell device 10 can be a stationary power source. In order to increase the output of the stationary power source, it is necessary to increase the number of unit cells 50 stacked in series. When an attempt is made to support such a fuel cell stack 20 on the end plate, the stacked unit cells In accordance with the number of 50, the length of the string increases and the value of the natural frequency ω decreases. Even in such a high-power fuel cell device, the value of the natural frequency ω can be sufficiently increased by applying the present invention. Here, when a large earthquake that should be taken into consideration when considering the durability of the stationary fuel cell device is a problem, the frequency of such an earthquake is generally about 0.5 to 2 Hz. In the fuel cell apparatus, the distance (string length) between the support portions when the fuel cell stack is supported at three points is adjusted so that the natural frequency value of the fuel cell stack is 10 Hz or more. It is desirable to do.

燃料電池装置10の外観を模式的に表わす説明図である。1 is an explanatory diagram schematically showing the appearance of a fuel cell device 10. FIG. 単セル50の構成の概略を表わす分解斜視図である。2 is an exploded perspective view showing an outline of a configuration of a single cell 50. FIG. 中間プレート60,61の構成の概略を表わす平面図である。FIG. 3 is a plan view schematically showing the configuration of intermediate plates 60 and 61. マウント部25の配置を表わす説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram showing the arrangement of the mount unit 25. マウント部25の構成を表わす説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram illustrating a configuration of a mount unit 25. 燃料電池スタックがマウント部によって支持される様子を模式的に表わす説明図である。It is explanatory drawing which represents a mode that a fuel cell stack is supported by the mount part.

符号の説明Explanation of symbols

10…燃料電池装置
15…サイドフレーム
20…燃料電池スタック
25…マウント部
30…MEA
31…ガス拡散層
32,33…ガスセパレータ
34〜39…孔部
40,41…溝
42…凹部
50…単セル
55,56…エンドプレート
58…テンションプレート
59…ボルト
60…第1中間プレート
61…第2中間プレート
70…第1マウント部材
71…第2マウント部材
72…第3マウント部材
73…第4マウント部材
74…中間プレート固定ボルト
75…マウント固定ボルト
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Fuel cell apparatus 15 ... Side frame 20 ... Fuel cell stack 25 ... Mount part 30 ... MEA
31 ... Gas diffusion layer 32, 33 ... Gas separator 34-39 ... Hole 40, 41 ... Groove 42 ... Recess 50 ... Single cell 55, 56 ... End plate 58 ... Tension plate 59 ... Bolt 60 ... First intermediate plate 61 ... Second intermediate plate 70 ... first mount member 71 ... second mount member 72 ... third mount member 73 ... fourth mount member 74 ... intermediate plate fixing bolt 75 ... mount fixing bolt

Claims (7)

電解質膜および該電解質膜上に形成された一対の電極を含む発電体を複数積層して成る燃料電池スタックを備える燃料電池装置であって、
前記燃料電池スタックに固定されて前記燃料電池スタックを支持する第1ないし第3の支持部を備え、
前記第1および第2の支持部は、前記燃料電池スタックの積層方向に対する位置がほぼ同一となる位置において、前記燃料電池スタックに固定されており、
前記第1および第2の支持部が固定された位置と、前記第3の支持部が固定された位置との、前記積層方向における距離は、積層された複数の前記発電体全体の前記積層方向における両端部間の距離よりも短い
燃料電池装置。
A fuel cell device comprising a fuel cell stack formed by laminating a plurality of power generators including an electrolyte membrane and a pair of electrodes formed on the electrolyte membrane,
Comprising first to third support portions fixed to the fuel cell stack and supporting the fuel cell stack;
The first and second support portions are fixed to the fuel cell stack at a position where the positions in the stacking direction of the fuel cell stack are substantially the same,
The distance in the stacking direction between the position where the first and second support portions are fixed and the position where the third support portion is fixed is the stacking direction of the plurality of stacked power generators as a whole. The fuel cell device is shorter than the distance between both ends of the fuel cell device.
請求項1記載の燃料電池装置であって、
前記燃料電池スタックは、該燃料電池スタックの両端に配置された一対のエンドプレートと、複数の前記発電体と共に前記燃料電池スタックの内部に積層された1以上の中間プレートと、を備え、
前記エンドプレートと前記中間プレートとから選択されると共に少なくとも1枚の中間プレートを含む2枚のプレートであって、前記燃料電池スタック全体を構成する発電体の数よりも少ない数の複数の発電体が間に配置された2枚のプレートの内、一方のプレートである第1のプレートにおいて前記第1および第2の支持部が固定されており、前記2枚のプレートの内の他方のプレートである第2のプレートにおいて前記第3の支持部が固定されている
燃料電池装置。
The fuel cell device according to claim 1,
The fuel cell stack includes a pair of end plates disposed at both ends of the fuel cell stack, and one or more intermediate plates stacked inside the fuel cell stack together with the plurality of power generators,
A plurality of power generators selected from the end plate and the intermediate plate and including at least one intermediate plate, the number of power generators being smaller than the number of power generators constituting the entire fuel cell stack The first and second support portions are fixed to the first plate, which is one of the two plates disposed between the two plates, and the other of the two plates is The fuel cell device, wherein the third support is fixed to a second plate.
請求項2記載の燃料電池装置であって、
前記燃料電池スタックは、前記燃料電池スタック全体を構成する発電体の数よりも少ない数の複数の発電体が間に配置された2枚の中間プレートを備え、
前記2枚の中間プレートの一方が、前記第1のプレートであり、前記2枚の中間プレートのうちの他方が、前記第2のプレートである
燃料電池装置。
The fuel cell device according to claim 2, wherein
The fuel cell stack includes two intermediate plates each having a plurality of power generation bodies smaller than the number of power generation bodies constituting the entire fuel cell stack,
One of the two intermediate plates is the first plate, and the other of the two intermediate plates is the second plate.
請求項2記載の燃料電池装置であって、
前記燃料電池スタックは、1枚の中間プレートを備え、
前記一対のエンドプレートの一方と前記中間プレートとの内の、一方が前記第1のプレートであり他方が前記第2のプレートである
燃料電池装置。
The fuel cell device according to claim 2, wherein
The fuel cell stack includes one intermediate plate,
One of the pair of end plates and the intermediate plate, one is the first plate and the other is the second plate.
請求項1ないし4いずれか記載の燃料電池装置であって、
前記燃料電池装置は、車両の駆動用電源として車両に搭載されており、
前記第1ないし第3の支持部で固定された前記燃料電池スタックにおける固有振動数は、100Hz以上である
燃料電池装置。
The fuel cell device according to any one of claims 1 to 4, wherein
The fuel cell device is mounted on a vehicle as a power source for driving the vehicle,
The fuel cell device has a natural frequency of 100 Hz or more in the fuel cell stack fixed by the first to third support portions.
請求項1ないし4いずれか記載の燃料電池装置であって、
前記燃料電池装置は、定置型電源であり、
前記第1ないし第3の支持部で固定された前記燃料電池スタックにおける固有振動数は、10Hz以上である
燃料電池装置。
The fuel cell device according to any one of claims 1 to 4, wherein
The fuel cell device is a stationary power source,
The fuel cell device has a natural frequency of 10 Hz or more in the fuel cell stack fixed by the first to third support portions.
電解質膜および該電解質膜上に形成された一対の電極を含む発電体を複数積層して成る燃料電池スタックの保持機構であって、
前記燃料電池スタックに固定されて前記燃料電池スタックを支持する第1ないし第3の支持部を備え、
前記第1および第2の支持部は、前記燃料電池スタックの積層方向に対する位置がほぼ同一となる位置において、前記燃料電池スタックに固定されており、
前記第1および第2の支持部が固定された位置と、前記第3の支持部が固定された位置との、前記積層方向における距離は、積層された複数の前記発電体全体の前記積層方向における両端部間の距離よりも短い
燃料電池スタックの保持機構。
A fuel cell stack holding mechanism in which a plurality of power generators including an electrolyte membrane and a pair of electrodes formed on the electrolyte membrane are stacked,
Comprising first to third support portions fixed to the fuel cell stack and supporting the fuel cell stack;
The first and second support portions are fixed to the fuel cell stack at a position where the positions in the stacking direction of the fuel cell stack are substantially the same,
The distance in the stacking direction between the position where the first and second support portions are fixed and the position where the third support portion is fixed is the stacking direction of the plurality of stacked power generators as a whole. The fuel cell stack holding mechanism is shorter than the distance between both ends of the fuel cell stack.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2012065702A1 (en) * 2010-11-17 2012-05-24 Mtu Friedrichshafen Gmbh Fuel cell arrangement having a fuel cell stack which can be deformed during operation
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