JP2010146979A - Gasket structure and fuel cell - Google Patents

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洋介 深谷
Kazutomo Kato
千智 加藤
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a gasket structure which can prevent a load on a power generation cell from varying even when a pitch of the power generation cells fluctuates. <P>SOLUTION: The gasket structure 200 is arranged around an opening 110 formed on the power generation cell 20. A first distance L2 between a first contact part 170 contacting the first power generation cell 20 and the opening 110 is different from a second distance L3 between a second contact part 120 contacting the second power generation cell 20 and the opening 110. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は燃料電池に関し、特にガスケットの構造に関する。   The present invention relates to a fuel cell, and more particularly to a gasket structure.

燃料電池では、セパレータとセパレータとの間からの反応ガスの漏れを抑制するために、セパレータとセパレータとの間にガスケットを備えている(例えば特許文献1)。   In a fuel cell, a gasket is provided between the separator and the separator in order to suppress leakage of the reaction gas from between the separator and the separator (for example, Patent Document 1).

特開2008−243799JP2008-243799A

ところで、燃料電池を長期間運転させると、燃料電池スタックの全長が変動して発電セルのピッチが変動する場合がある。また、外部からの衝撃により、発電セルがずれて、発電セルのピッチが変動する場合がある。従来の技術では、発電セルのピッチが変動すると、発電セルに掛かる荷重が大きく変動するという問題があった。   By the way, when the fuel cell is operated for a long time, the total length of the fuel cell stack may fluctuate and the pitch of the power generation cells may fluctuate. In addition, due to an external impact, the power generation cell may shift and the power generation cell pitch may vary. In the prior art, when the pitch of the power generation cell varies, there is a problem that the load applied to the power generation cell varies greatly.

本発明は上記課題の少なくとも1つを解決し、発電セルのピッチが変動しても、発電セルに掛かる荷重が変動し難いガスケット構造を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to solve at least one of the above-described problems and to provide a gasket structure in which the load applied to the power generation cell does not easily change even if the pitch of the power generation cell varies.

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現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]
発電セルに形成された開口部の周りに配置されるガスケット構造であって、第1の発電セルに接する第1の端部と前記開口部との第1の距離が、第2の発電セルに接する第2の端部と前記開口部の第2の距離と異なっているガスケット部材を備える、ガスケット構造。
発電セルに荷重をかけると、ガスケットが変形して反力が発生する。この適用例によれば、ガスケットの変形の範囲が一定の範囲であれば、Oリングを用いる場合に比べて反力の変化が小さくなる。したがって、発電セルのピッチが変動しても、発電セルに掛かる荷重が変動し難いガスケット構造を提供することが可能となる。
[Application Example 1]
A gasket structure disposed around an opening formed in the power generation cell, wherein the first distance between the first end contacting the first power generation cell and the opening is the second power generation cell. A gasket structure, comprising a gasket member that is different from a second distance between the second end and the opening.
When a load is applied to the power generation cell, the gasket is deformed and a reaction force is generated. According to this application example, if the deformation range of the gasket is a certain range, the change in the reaction force is smaller than when the O-ring is used. Therefore, it is possible to provide a gasket structure in which the load applied to the power generation cell does not easily vary even if the pitch of the power generation cell varies.

[適用例2]
適用例1に記載のガスケット構造において、
前記ガスケット部材は、前記開口部を貫通する方向に沿って切断されたときの断面の形状がハの字形形状を有する、ガスケット構造。
この適用例によれば、第1の発電セルに接触する第1の接触部分と前記開口部との第1の距離が、第2の発電セルに接触する第2の接触部分と前記開口部の第2の距離とを異ならせることを容易に実現することが可能である。
[Application Example 2]
In the gasket structure described in Application Example 1,
The gasket structure is a gasket structure in which a cross-sectional shape when cut along a direction penetrating the opening has a square shape.
According to this application example, the first distance between the first contact portion in contact with the first power generation cell and the opening is equal to the second contact portion in contact with the second power generation cell and the opening. It is possible to easily realize the difference from the second distance.

[適用例3]
適用例1または適用例2に記載のガスケット構造において、前記ガスケット部材は、 硬質材で形成された心材と、前記心材を包む、軟質材で形成されたシール材とを備える、
ガスケット構造。
この適用例によれば、硬質材の変形に対する復元力を用いて発電セルに対する反力を発生させることができる。また、シール材と発電セルとの接触によりシール性が担保される。
[Application Example 3]
In the gasket structure according to Application Example 1 or Application Example 2, the gasket member includes a core material formed of a hard material and a seal material formed of a soft material that wraps the core material.
Gasket structure.
According to this application example, the reaction force against the power generation cell can be generated using the restoring force against the deformation of the hard material. Further, the sealing property is ensured by the contact between the sealing material and the power generation cell.

[適用例4]
適用例1から適用例3のいずれかに記載のガスケット構造において、前記発電セルは、前記ガスケット部材と接触する部分に、前記ガスケット部材の位置決めのための凹凸形状を備える、ガスケット構造。
この適用例によれば、ガスケットの横ずれを抑制することが可能となる。
[Application Example 4]
4. The gasket structure according to any one of application examples 1 to 3, wherein the power generation cell includes a concavo-convex shape for positioning the gasket member at a portion in contact with the gasket member.
According to this application example, it is possible to suppress the lateral displacement of the gasket.

[適用例5]
適用例1から適用例3のいずれかに記載のガスケット構造であって、前記ガスケット部材は、前記第1と第2の発電セルの間に設けられたセパレータと一体に形成されている、ガスケット構造。
この適用例によれば、ガスケットとセパレータを一体に形成できるので、構成部品の数を少なくすることが可能となる。
[Application Example 5]
4. The gasket structure according to any one of application examples 1 to 3, wherein the gasket member is formed integrally with a separator provided between the first and second power generation cells. .
According to this application example, since the gasket and the separator can be formed integrally, the number of components can be reduced.

なお、本発明は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、ガスケット構造の他、燃料電池等、様々な形態で実現することができる。   In addition, this invention can be implement | achieved with various forms, for example, can be implement | achieved with various forms, such as a fuel cell other than a gasket structure.

図1は、燃料電池スタックを示す説明図である。燃料電池スタック10は、発電セル20と、エンドプレート30とテンションロッド40とナット50を備える。発電セル20は、複数あり、積層されている。発電セル20の構成については後述する。エンドプレート30は、積層された発電セル20の両側に配置されている。テンションロッド40及びナット50は、2枚のエンドプレート30の間隔を一定の長さ(L1)に固定する。これにより、発電セル20に一定の締結荷重を加えている。   FIG. 1 is an explanatory diagram showing a fuel cell stack. The fuel cell stack 10 includes a power generation cell 20, an end plate 30, a tension rod 40, and a nut 50. There are a plurality of power generation cells 20 stacked. The configuration of the power generation cell 20 will be described later. The end plates 30 are disposed on both sides of the stacked power generation cells 20. The tension rod 40 and the nut 50 fix the distance between the two end plates 30 to a certain length (L1). Thereby, a fixed fastening load is applied to the power generation cell 20.

図2は、セパレータとガスケットの平面図を示す説明図である。同図では、セパレータ100とその上に配置されるガスケット200が描かれている。セパレータ100は、発電セル20の一方の面に配置されている部材である。なお、発電セル20の他方の面にはセパレータ150(同図では図示せず)が配置されている。セパレータ100は、略四角形形状を有しており、外縁部に複数の開口部110を備える。開口部110は、燃料ガス、酸化ガス、冷媒を供給、排出するためのマニホールドを形成する。ガスケット200は、開口部110の周りに配置されている。   FIG. 2 is an explanatory view showing a plan view of the separator and the gasket. In the same figure, the separator 100 and the gasket 200 arrange | positioned on it are drawn. The separator 100 is a member arranged on one surface of the power generation cell 20. A separator 150 (not shown in the figure) is disposed on the other surface of the power generation cell 20. The separator 100 has a substantially rectangular shape, and includes a plurality of openings 110 at the outer edge. The opening 110 forms a manifold for supplying and discharging fuel gas, oxidizing gas, and refrigerant. The gasket 200 is disposed around the opening 110.

図3は、図2における3−3切断線による断面を示す説明図である。同図に示す断面は、開口部110の長手方向と垂直な切断線で切った断面である。発電セル20は、セパレータ100、150と、電解質膜300と、ガス拡散層310と、フレーム400とを備える。電解質膜300は、アノード極で生成されたプロトンを、カソード極に移動させるための膜である。電解質膜300として、例えば、パーフルオロカーボンスルホン酸ポリマなどのフッ素系樹脂や炭化水素系樹脂からなるプロトン伝導性のイオン交換膜を用いることが可能である。電解質膜300の両面には、触媒層(図示せず)が形成されている。触媒として、例えば、白金触媒や、あるいは白金と他の金属とからなる白金合金触媒を用いることが可能である。触媒は、例えばカーボン粒子上に担持され、電解質膜300の表面に塗布されて、触媒層を形成している。ガス拡散層310は、電解質膜300の両面に配置されている。ガス拡散層310として、カーボン不織布を用いたカーボンクロスやカーボンペーパーを用いることが可能である。また、ガス拡散層310として、金属製や樹脂製の多孔体を用いることも可能である。フレーム400は、電解質膜300の外縁部に形成され、電解質膜300を支持している。フレーム400は、例えば、樹脂やゴムなどにより形成されている。   FIG. 3 is an explanatory diagram showing a cross section taken along line 3-3 in FIG. The cross section shown in the figure is a cross section cut along a cutting line perpendicular to the longitudinal direction of the opening 110. The power generation cell 20 includes separators 100 and 150, an electrolyte membrane 300, a gas diffusion layer 310, and a frame 400. The electrolyte membrane 300 is a membrane for moving protons generated at the anode electrode to the cathode electrode. As the electrolyte membrane 300, for example, a proton conductive ion exchange membrane made of a fluorine resin such as perfluorocarbon sulfonic acid polymer or a hydrocarbon resin can be used. A catalyst layer (not shown) is formed on both surfaces of the electrolyte membrane 300. As the catalyst, for example, a platinum catalyst or a platinum alloy catalyst made of platinum and another metal can be used. The catalyst is supported on, for example, carbon particles and applied to the surface of the electrolyte membrane 300 to form a catalyst layer. The gas diffusion layer 310 is disposed on both surfaces of the electrolyte membrane 300. As the gas diffusion layer 310, carbon cloth or carbon paper using a carbon nonwoven fabric can be used. In addition, as the gas diffusion layer 310, a porous body made of metal or resin can be used. The frame 400 is formed at the outer edge of the electrolyte membrane 300 and supports the electrolyte membrane 300. The frame 400 is made of, for example, resin or rubber.

セパレータ100、150は、ガス拡散層310の外側に配置されている。セパレータ100、150は、中央部に凹凸形状を有する。以下、セパレータ100、150の凹凸形状について、電解質膜300と反対側に突き出た部分をそれぞれ凸部102、152と呼び、凸部102、152から見て電解質膜300側に突き出た部分をそれぞれ凹部103、153と呼ぶ。セパレータ100の凸部102と、セパレータ150の凸部152とは、互いに接触しており、セパレータ100とセパレータ150とを電気的に導通させている。セパレータ100の凸部102とガス拡散層310との間には、反応ガス流路500が形成され、セパレータ150の凸部152とガス拡散層310との間には、反応ガス流路510が形成されている。また、セパレータ100の凹部103とセパレータ150の凹部153との間には、冷媒流路520が形成されている。   The separators 100 and 150 are disposed outside the gas diffusion layer 310. Separator 100,150 has an uneven shape in the center. Hereinafter, with respect to the concavo-convex shape of the separators 100 and 150, portions protruding to the side opposite to the electrolyte membrane 300 are referred to as convex portions 102 and 152, respectively, and portions protruding to the electrolyte membrane 300 side when viewed from the convex portions 102 and 152 are respectively concave portions. 103 and 153. The convex part 102 of the separator 100 and the convex part 152 of the separator 150 are in contact with each other, and the separator 100 and the separator 150 are electrically connected. A reactive gas flow channel 500 is formed between the convex portion 102 of the separator 100 and the gas diffusion layer 310, and a reactive gas flow channel 510 is formed between the convex portion 152 of the separator 150 and the gas diffusion layer 310. Has been. A coolant channel 520 is formed between the recess 103 of the separator 100 and the recess 153 of the separator 150.

セパレータ100とセパレータ150の外縁部の間には、ガスケット200が配置されている。ガスケット200は、同図に示す断面では、開口部110を貫通する方向に沿って切断されており、その断面の形状がハの字形形状を有している。ガスケット200の両端部は、それぞれ、セパレータ100、150と接触している。   A gasket 200 is disposed between the outer edge portions of the separator 100 and the separator 150. In the cross section shown in the figure, the gasket 200 is cut along the direction penetrating the opening 110, and the cross section has a C-shape. Both end portions of the gasket 200 are in contact with the separators 100 and 150, respectively.

図4は、図3のガスケットの近傍を拡大して示す説明図である。ガスケット200は、心材210とシール材220とを備える。心材210は、例えば、金属などの硬質の弾性材料で形成されている。心材210に硬質材料を用いるのは、硬質材料の変形に対する復元力を用いてセパレータ100、150に対する反力を発生させるためである。シール材220は、心材210を被覆するように設けられている。シール材220は、心材よりも柔らかな軟質材で形成されている。シール材220に軟質材を用いるのは、シール材220とセパレータ100、150とを密着させ、シール効果を向上させるためである。シール材220として、例えば、ゴムや樹脂を用いることが可能である。なお、シール材200は省略してもよい。   FIG. 4 is an explanatory view showing the vicinity of the gasket of FIG. 3 in an enlarged manner. The gasket 200 includes a core material 210 and a seal material 220. The core material 210 is made of, for example, a hard elastic material such as metal. The reason why a hard material is used for the core material 210 is to generate a reaction force against the separators 100 and 150 using a restoring force against deformation of the hard material. The sealing material 220 is provided so as to cover the core material 210. The sealing material 220 is formed of a soft material that is softer than the core material. The reason why the soft material is used for the sealing material 220 is to improve the sealing effect by bringing the sealing material 220 into contact with the separators 100 and 150. For example, rubber or resin can be used as the sealing material 220. Note that the sealing material 200 may be omitted.

ガスケット200の両端は、セパレータ100、150と接触している。発電セル20が締結されると、セパレータ100、150の間隔が狭まるので、ガスケット200は、平たくなる方向に変形させられる。その結果、ガスケットは元の斜め形状に戻ろうとしてガスケット200とセパレータ100の間、及びガスケット200とセパレータ150の間に、反力を発生させる。この反力により、ガスケット200とセパレータ100の間、及びガスケット200とセパレータ100間がシールされ、反応ガスや冷媒の漏れを抑制する。   Both ends of the gasket 200 are in contact with the separators 100 and 150. When the power generation cell 20 is fastened, the gap between the separators 100 and 150 is narrowed, so that the gasket 200 is deformed in a flattening direction. As a result, the gasket generates a reaction force between the gasket 200 and the separator 100 and between the gasket 200 and the separator 150 in an attempt to return to the original oblique shape. This reaction force seals between the gasket 200 and the separator 100, and between the gasket 200 and the separator 100, and suppresses leakage of reaction gas and refrigerant.

図5は、図2における5−5切断線による断面を示す説明図である。同図に示す断面は、開口部110の長手方向と平行な切断線で切った断面である。この切断面においても、ガスケット200は、開口部110を挟む2つの斜面の形状がハの字形形状となる斜面を有している。   FIG. 5 is an explanatory view showing a cross section taken along line 5-5 in FIG. The cross section shown in the figure is a cross section cut along a cutting line parallel to the longitudinal direction of the opening 110. Also in this cut surface, the gasket 200 has an inclined surface in which the shape of the two inclined surfaces sandwiching the opening 110 is a square shape.

図6は、セパレータのガスケットとの接触部分を示す説明図である。セパレータ100とガスケット200との接触部分120、及びセパレータ150とガスケット200との接触部分170は、いずれも四角形の額縁形状を有している。また、開口部110と接触部分120との間隔L3は、開口部110と接触部分170との間隔L2よりも大きくなっている。こうすることにより、図2における3−3切断線による断面でのガスケット200の形状、及び3−3切断線による断面でのガスケット200の形状を、いずれもハの字形形状にすることが可能となる。   FIG. 6 is an explanatory view showing a contact portion of the separator with the gasket. The contact portion 120 between the separator 100 and the gasket 200 and the contact portion 170 between the separator 150 and the gasket 200 all have a rectangular frame shape. Further, the interval L3 between the opening 110 and the contact portion 120 is larger than the interval L2 between the opening 110 and the contact portion 170. By doing so, it is possible to make the shape of the gasket 200 in the cross section along the 3-3 cutting line in FIG. 2 and the shape of the gasket 200 in the cross section along the 3-3 cutting line both into a square shape. Become.

図7は、ガスケットの変形量と、発電セルに掛かる荷重の関係を示す説明図である。同図では、本実施例のガスケット200を用いた場合の特性と、ガスケットとしてOリングを用いたときの特性が示されている。ガスケットとしてOリングを用いた場合には、ガスケットの変形量が少なくなると、発電セル20に掛かる荷重が急に小さくなる。一方、ガスケットの変形量が大きくなると、発電セル20に掛かる荷重が急に大きくなる。これに対し、本実施例では、ガスケット200の変形量が小さくなっても(発電セルのピッチが大きくなっても)、ある範囲内では、発電セル20に掛かる荷重が一定の範囲内に維持される。逆に、ガスケット200の変形量が大きくなっても(発電セルのピッチが小さくなっても)、ある範囲内では、発電セル20に掛かる荷重が一定の範囲内に維持されている。すなわち、発電セル20のピッチが変動しても、ある範囲内であれば、発電セル20に掛かる荷重が変動し難くすることが可能である。これにより、燃料電池スタック10の発電効率の変動を抑えることが出来、燃料電池スタック10は、安定した発電出力を出すことが可能となる。なお、このように、発電セル20のピッチが変動しても、その変動量がある範囲内であれば、発電セル20の掛かる荷重が変動し難くするためには、ガスケット200が、皿バネ特性を備えていることが好ましい。但し、ガスケット200としては、Oリングに比べて荷重(反力)の変動が小さいものを採用可能である。   FIG. 7 is an explanatory diagram showing the relationship between the amount of deformation of the gasket and the load applied to the power generation cell. In the figure, the characteristics when the gasket 200 of the present embodiment is used and the characteristics when an O-ring is used as the gasket are shown. When an O-ring is used as the gasket, the load applied to the power generation cell 20 is suddenly reduced as the amount of deformation of the gasket decreases. On the other hand, when the amount of deformation of the gasket increases, the load applied to the power generation cell 20 suddenly increases. On the other hand, in this embodiment, even if the deformation amount of the gasket 200 is reduced (even if the pitch of the power generation cell is increased), the load applied to the power generation cell 20 is maintained within a certain range within a certain range. The On the contrary, even if the deformation amount of the gasket 200 increases (even if the pitch of the power generation cell decreases), the load applied to the power generation cell 20 is maintained within a certain range within a certain range. That is, even if the pitch of the power generation cells 20 varies, it is possible to make it difficult for the load applied to the power generation cells 20 to vary within a certain range. Thereby, the fluctuation | variation of the power generation efficiency of the fuel cell stack 10 can be suppressed, and the fuel cell stack 10 can output a stable power generation output. In this way, even if the pitch of the power generation cell 20 varies, if the variation amount is within a certain range, in order to make it difficult for the load applied to the power generation cell 20 to vary, the gasket 200 has a disc spring characteristic. It is preferable to provide. However, as the gasket 200, it is possible to adopt a gasket having a smaller variation in load (reaction force) than an O-ring.

図8は、ガスケットの製造工程の一例を示す説明図である。工程(A)では、金属製の平板を、プレスにて打ち抜き、額縁状の心材210を形成する。次に、工程(B)では、シール材220で心材210に包む。次に工程(C)において、プレスにより、対抗する辺がハの字形形状になるように、変形させる。この製造方法では、ハの字形形状に変形させる前にシール材220で心材210を包んでいる。そのため、シール材220で心材210を包む工程を容易に行うことができる。   FIG. 8 is an explanatory view showing an example of a gasket manufacturing process. In the step (A), a metal flat plate is punched with a press to form a frame-shaped core material 210. Next, in the step (B), the core material 210 is wrapped with the sealing material 220. Next, in step (C), it is deformed by pressing so that the opposing sides have a square shape. In this manufacturing method, the core material 210 is wrapped with the sealing material 220 before being deformed into a square shape. Therefore, the process of wrapping the core material 210 with the sealing material 220 can be easily performed.

図9は、ガスケットの製造工程の別の例を示す説明図である。工程(A)では、金属製の平板を、プレスを用いて打ち抜いて、額縁状の心材210を形成する。次に、工程(B)では、プレスにより、対抗する辺がハの字形形状になるように、変形させる。次に工程(C)において、シール材220で心材210に包む。この製造方法では、シール材220で心材210を包む前に心材210をハの字形形状に変形させている。こうすると、単品の状態で心材210を変形させるので、変形における加工精度を高めることができる。なお、工程(A)と工程(B)を同時に行っても良い。   FIG. 9 is an explanatory view showing another example of the gasket manufacturing process. In the step (A), a metal flat plate is punched out using a press to form a frame-shaped core material 210. Next, at a process (B), it deform | transforms so that the edge | side to oppose may become a square shape by press. Next, in the step (C), the core material 210 is wrapped with the sealing material 220. In this manufacturing method, before the core material 210 is wrapped with the seal material 220, the core material 210 is deformed into a square shape. If it carries out like this, since the core material 210 will be deform | transformed in the state of a single item, the processing precision in a deformation | transformation can be raised. In addition, you may perform a process (A) and a process (B) simultaneously.

図10は、ガスケットの他の形状の例を示す説明図である。同図(A)は、ガスケット200がV字形形状を有している。なお、ガスケット200が逆V字形形状を有していてもよい。同図(B)は、ガスケット200が、逆U字形形状を有している。なお、ガスケット200がU字形形状を有していてもよい。このように、ガスケット200の形状をV字形形状やU字形形状にすることにより、ガスケット200に、皿バネ特性を備えさせることが可能となる。その結果、発電セル20のピッチが変動しても、ある範囲内であれば、発電セル20に掛かる荷重を変動し難くすることが可能となる。また、V字形形状やU字形形状とすることで、ハの字形形状よりもガスケット200の剛性を高めることが可能となる。   FIG. 10 is an explanatory view showing another example of the shape of the gasket. In FIG. 4A, the gasket 200 has a V-shape. The gasket 200 may have an inverted V shape. In FIG. 5B, the gasket 200 has an inverted U shape. Note that the gasket 200 may have a U-shape. Thus, by making the shape of the gasket 200 V-shaped or U-shaped, the gasket 200 can be provided with a disc spring characteristic. As a result, even if the pitch of the power generation cell 20 varies, it is possible to make it difficult to vary the load applied to the power generation cell 20 within a certain range. In addition, the V-shaped or U-shaped configuration can increase the rigidity of the gasket 200 as compared to the C-shaped configuration.

以上、本実施例によれば、開口部110と接触部分120との間隔L3を、開口部110と接触部分170との間隔L2よりも大きくなるように構成しているので、ガスケット200をハの字形形状にすることができる。その結果、ガスケット200が変形しても、発電セル20に掛かる荷重を一定の範囲内に維持することが可能となる。なお、ガスケット200の形状は、ハの字形形状に限られず、V字形形状や、U字形形状であってもよい。   As described above, according to the present embodiment, the gap L3 between the opening 110 and the contact portion 120 is configured to be larger than the gap L2 between the opening 110 and the contact portion 170. It can be shaped like a letter. As a result, even if the gasket 200 is deformed, the load applied to the power generation cell 20 can be maintained within a certain range. The shape of the gasket 200 is not limited to the C-shape, and may be a V-shape or a U-shape.

図11は、第2の実施例を示す説明図である。第2の実施例では、セパレータ100、150はガスケット200と接する部分にそれぞれ凹凸形状104、105と154、155を備える。凹凸形状104、105、154、155により、ガスケット200の位置決めが容易となる。また、ガスケット200の横ずれを抑制することが可能となる。なお、セパレータ100または150の双方が凹凸形状104、105あるいは154、155を備える必要はなく、いずれか一方のセパレータのみが凹凸形状を備えていればよい。また、セパレータ100、150は、内側の凹凸形状104,154のみ備えていてもよく、あるいは、外側の凹凸形状105、155のみ備えていてもよい。   FIG. 11 is an explanatory diagram showing the second embodiment. In the second embodiment, the separators 100 and 150 are provided with concave and convex shapes 104 and 105 and 154 and 155 at portions in contact with the gasket 200, respectively. The uneven shape 104, 105, 154, 155 facilitates the positioning of the gasket 200. Further, the lateral displacement of the gasket 200 can be suppressed. Note that it is not necessary for both the separators 100 and 150 to have the concavo-convex shapes 104, 105 or 154, 155, and only one of the separators has to have the concavo-convex shape. Further, the separators 100 and 150 may include only the inner uneven shapes 104 and 154, or may include only the outer uneven shapes 105 and 155.

図12は、第3の実施例を示す説明図である。第3の実施例では、セパレータ100と150の間に独立したガスケット200を備えていない。その代わり、セパレータ100の開口部110の周りの一部が、発電セル20の外側に折れ曲がっており、これによってガスケット部106が形成されている。ガスケット部106は、シール材220によって包まれている。言うなれば、第3の実施例は、第1の実施例に示すガスケット200とセパレータ100とが一体になっている構造を有している。このように構成しても、発電セル20のピッチが変動しても、その変動量がある範囲内であれば、発電セル20に掛かる荷重の変動を抑制することが可能である。また、セパレータ100の成形と同時にガスケット構造を形成することが可能となる。さらに、本実施例では、独立したガスケット200を用いないため、部品点数を少なくすることも可能である。   FIG. 12 is an explanatory diagram showing the third embodiment. In the third embodiment, an independent gasket 200 is not provided between the separators 100 and 150. Instead, a part around the opening 110 of the separator 100 is bent to the outside of the power generation cell 20, thereby forming the gasket portion 106. The gasket portion 106 is wrapped with a sealing material 220. In other words, the third embodiment has a structure in which the gasket 200 and the separator 100 shown in the first embodiment are integrated. Even if it comprises in this way, even if the pitch of the power generation cell 20 fluctuates, if the fluctuation amount is within a certain range, it is possible to suppress the fluctuation of the load applied to the power generation cell 20. Further, the gasket structure can be formed simultaneously with the molding of the separator 100. Furthermore, in this embodiment, since the independent gasket 200 is not used, it is possible to reduce the number of parts.

以上、いくつかの実施例に基づいて本発明の実施の形態について説明してきたが、上記した発明の実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨並びに特許請求の範囲を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物が含まれることはもちろんである。   The embodiments of the present invention have been described above based on some examples. However, the above-described embodiments of the present invention are for facilitating the understanding of the present invention and limit the present invention. It is not a thing. The present invention can be changed and improved without departing from the spirit and scope of the claims, and it is needless to say that the present invention includes equivalents thereof.

燃料電池スタックを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows a fuel cell stack. セパレータとガスケットの平面図を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the top view of a separator and a gasket. 図2における3−3切断線による断面を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the cross section by the 3-3 cutting line in FIG. 図3のガスケットの近傍を拡大して示す説明図である。It is explanatory drawing which expands and shows the vicinity of the gasket of FIG. 図2における5−5切断線による断面を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the cross section by the 5-5 cutting line in FIG. セパレータのガスケットとの接触部分を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows a contact part with the gasket of a separator. ガスケットの変形量と、発電セルに掛かる荷重の関係を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the relationship between the deformation amount of a gasket, and the load concerning a power generation cell. ガスケットの製造工程の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the manufacturing process of a gasket. ガスケットの製造工程の別の例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows another example of the manufacturing process of a gasket. ガスケットの他の形状の例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the example of the other shape of a gasket. 第2の実施例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows a 2nd Example. 第3の実施例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows a 3rd Example.

符号の説明Explanation of symbols

10…燃料電池スタック
20…発電セル
30…エンドプレート
40…テンションロッド
50…ナット
100…セパレータ
102…凸部
103…凹部
104、105…凹凸形状
106…ガスケット部
110…開口部
120…接触部分
150…セパレータ
152…凸部
153…凹部
170…接触部分
200…ガスケット
210…心材
220…シール材
300…電解質膜
310…ガス拡散層
400…フレーム
500…反応ガス流路
510…反応ガス流路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Fuel cell stack 20 ... Power generation cell 30 ... End plate 40 ... Tension rod 50 ... Nut 100 ... Separator 102 ... Convex part 103 ... Concave part 104, 105 ... Concave shape 106 ... Gasket part 110 ... Opening part 120 ... Contact part 150 ... Separator 152 ... convex part 153 ... concave part 170 ... contact part 200 ... gasket 210 ... core material 220 ... sealing material 300 ... electrolyte membrane 310 ... gas diffusion layer 400 ... frame 500 ... reaction gas flow path 510 ... reaction gas flow path

Claims (6)

発電セルに形成された開口部の周りに配置されるガスケット構造であって、
第1の発電セルに接する第1の端部と前記開口部との第1の距離が、第2の発電セルに接する第2の端部と前記開口部の第2の距離と異なっているガスケット部材を備える、ガスケット構造。
A gasket structure disposed around an opening formed in the power generation cell,
A gasket in which a first distance between the first end contacting the first power generation cell and the opening is different from a second distance between the second end contacting the second power generation cell and the opening. A gasket structure comprising a member.
請求項1に記載のガスケット構造において、
前記ガスケット部材は、前記開口部を貫通する方向に沿って切断されたときの断面の形状がハの字形形状を有する、ガスケット構造。
The gasket structure according to claim 1,
The gasket structure is a gasket structure in which a cross-sectional shape when cut along a direction penetrating the opening has a square shape.
請求項1または請求項2に記載のガスケット構造において、
前記ガスケット部材は、
硬質材で形成された心材と、
前記心材を包む、軟質材で形成されたシール材とを備える、
ガスケット構造。
In the gasket structure according to claim 1 or 2,
The gasket member is
A core material made of hard material,
A sealing material formed of a soft material that wraps around the core material,
Gasket structure.
請求項1から請求項3のいずれかに記載のガスケット構造において、
前記発電セルは、前記ガスケット部材と接触する部分に、前記ガスケット部材の位置決めのための凹凸形状を備える、ガスケット構造。
In the gasket structure according to any one of claims 1 to 3,
The said power generation cell is a gasket structure provided with the uneven | corrugated shape for positioning of the said gasket member in the part which contacts the said gasket member.
請求項1から請求項3のいずれかに記載のガスケット構造であって、
前記ガスケット部材は、前記第1と第2の発電セルの間に設けられたセパレータと一体に形成されている、ガスケット構造。
The gasket structure according to any one of claims 1 to 3,
The gasket structure, wherein the gasket member is formed integrally with a separator provided between the first and second power generation cells.
燃料電池であって、
発電セルと、
請求項1から請求項5のいずれかに記載のガスケット構造とを備える、燃料電池
A fuel cell,
A power generation cell;
A fuel cell comprising the gasket structure according to any one of claims 1 to 5.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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RU2563341C2 (en) * 2010-11-04 2015-09-20 Макита Корпорейшн Battery unit

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