JP2010272263A - Vehicular fuel battery - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a vehicular fuel battery which has a simple structure and can improve impact resistance of a laminated body without increasing an on-vehicle space. <P>SOLUTION: The fuel battery 10 has tension shafts 18 fitted into a side face 14a of a laminated body 14 in a laminating direction and fastens end plates 16 so as to tighten the laminated body 14. The fuel battery 10 also has a connecting member 22 connecting center sections 20 of the tension shafts 18 in the laminating direction, and two corner sections farthest from the center sections 20, that is, corner sections of the fuel battery 10 on the side face 14a. Bending of the tension shafts 18 can be restrained at the time of collision of a vehicle since the connecting members 22 reinforce portions of the tension shafts 18 where rigidity is smaller, and at the same time, shift of unit cells 12 can also be restrained. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は車両に搭載される車両用燃料電池に関し、特に複数の単位セルを積層して構成される積層体を支持する構造の改良に関する。   The present invention relates to a vehicular fuel cell mounted on a vehicle, and more particularly to an improvement in a structure for supporting a laminated body formed by laminating a plurality of unit cells.

燃料電池は、反応ガスである燃料ガス（水素）と酸化ガス（酸素）を電気化学反応させて発電を行う装置である。近年、２つの電極の間の電解質に固体高分子を用いた固体高分子型の燃料電池が開発され、その優れた車載性から、自動車等の車両用の電力供給源として期待されている。   A fuel cell is a device that generates electricity by causing an electrochemical reaction between a fuel gas (hydrogen), which is a reaction gas, and an oxidizing gas (oxygen). In recent years, a polymer electrolyte fuel cell using a solid polymer as an electrolyte between two electrodes has been developed, and is expected as a power supply source for vehicles such as automobiles because of its excellent in-vehicle property.

燃料電池は、複数の単位セルを積層して構成される積層体を有する。単位セルは、一方の電極である燃料極（以下、アノードと記す）と、高分子電解質膜と、他方の電極である空気極（以下、カソードと記す）とが順に積層した膜電極接合体を、２枚のセパレータで狭持した構造である。積層方向における積層体の両端には、一組のエンドプレートが設けられる。そして、積層方向における積層体の側面には、テンションシャフトが積層方向に伸びて設けられる。テンションシャフトは、積層体の両端側から積層体を締め付けるように一組のエンドプレートを締結する。このように、テンションシャフトがエンドプレートを介して積層体を積層方向に締め付けることにより、積層方向に対して垂直な方向への単位セルのずれを抑制している。   The fuel cell has a stacked body formed by stacking a plurality of unit cells. The unit cell includes a membrane electrode assembly in which a fuel electrode (hereinafter referred to as an anode) as one electrode, a polymer electrolyte membrane, and an air electrode (hereinafter referred to as a cathode) as the other electrode are sequentially laminated. The structure is sandwiched between two separators. A pair of end plates are provided at both ends of the stacked body in the stacking direction. A tension shaft extends in the stacking direction on the side surface of the stack in the stacking direction. The tension shaft fastens a pair of end plates so as to fasten the laminate from both ends of the laminate. As described above, the tension shaft tightens the stacked body in the stacking direction via the end plate, thereby suppressing the shift of the unit cells in the direction perpendicular to the stacking direction.

下記特許文献１には、複数のセルを積層して構成されるスタックと、このスタックの両端に設けられるエンドプレートと、各エンドプレートを、スプリングとプレッシャープレートを介して支持する支持部とを有する燃料電池支持体が記載されている。また、この燃料電池支持体は、スタックの中間に配置され連結部を備える中間プレートと、スタックの鉛直方向下方に位置し、積層方向において、中間プレートを挟んで配置された二つの固定部と、連結部と各固定部とをそれぞれ連結するリンクとを有する。このように、固定部とリンクが中間プレートの位置を規制することにより、スタックの撓みの発生を抑制することができる。   The following Patent Document 1 includes a stack configured by stacking a plurality of cells, end plates provided at both ends of the stack, and a support portion that supports each end plate via a spring and a pressure plate. A fuel cell support is described. In addition, the fuel cell support body includes an intermediate plate disposed in the middle of the stack and provided with a connecting portion, two fixed portions that are positioned vertically below the stack and are disposed with the intermediate plate interposed therebetween in the stacking direction, It has a link which connects a connection part and each fixed part, respectively. As described above, the fixing portion and the link regulate the position of the intermediate plate, thereby suppressing the occurrence of stack deflection.

下記特許文献２には、発電積層体と、これの両端に設けられる１組のエンドプレートと、１組のエンドプレートを掛け渡して発電積層体に対して積層方向に圧縮応力を与える締結棒とを有する、車載用燃料電池スタックが記載されている。この燃料電池スタックにおいては、締結棒が連結部を介して車両の隔壁に支持されているので、発電積層体の動きを規制し、発電積層体の間にずれが発生するのを抑制することができる。   Patent Document 2 listed below includes a power generation laminate, a pair of end plates provided at both ends of the power generation laminate, and a fastening rod that spans the pair of end plates and applies compressive stress to the power generation laminate in the stacking direction. An in-vehicle fuel cell stack is described. In this fuel cell stack, since the fastening rod is supported by the partition wall of the vehicle via the connecting portion, it is possible to restrict the movement of the power generation stack and to prevent the displacement between the power generation stacks. it can.

特開２００５−２３５４０６号公報JP-A-2005-235406 特開２００８−２９０４７０号公報JP 2008-290470 A

従来の車両用燃料電池においては、テンションシャフトが積層体を積層方向に締め付けることにより、積層方向に対して垂直な方向への単位セルのずれを抑制している。しかしながら、車両の衝突時などに、積層方向に交差する方向に強い衝撃が燃料電池に与えられた場合、積層体内部に大きなせん断力が発生し、このせん断力によりテンションシャフトが撓むとともに、単位セルがずれてしまうという問題があった。   In the conventional vehicle fuel cell, the tension shaft tightens the stacked body in the stacking direction, thereby suppressing the shift of the unit cells in the direction perpendicular to the stacking direction. However, when a strong impact is applied to the fuel cell in a direction crossing the stacking direction, such as when a vehicle collides, a large shearing force is generated inside the stack, and the tension shaft is bent by this shearing force and the unit cell. There was a problem that would shift.

車両用燃料電池の耐衝撃性の向上を図るために、上記特許文献１の燃料電池支持体のように、衝突時に最も大きく撓むスタックの中間位置に中間プレートを設け、この中間プレートの移動を規制する構造を新たに設けることが考えられる。しかし、部品点数が増加してしまい、コスト及び組み立て工数が増加してしまうという問題がある。   In order to improve the impact resistance of the fuel cell for a vehicle, an intermediate plate is provided at an intermediate position of the stack that bends most at the time of collision, as in the fuel cell support of Patent Document 1, and this intermediate plate is moved. It is conceivable to provide a new structure for regulation. However, there is a problem that the number of parts increases, and the cost and assembly man-hour increase.

また、上記特許文献２の車載用燃料電池スタックのように、締結棒を車両から支持し、締結棒を補強する構造を新たに設けることが考えられる。しかし、燃料電池スタックの車載用スペースが大きくなってしまうという問題がある。   Moreover, it is conceivable to newly provide a structure that supports the fastening rod from the vehicle and reinforces the fastening rod, as in the on-vehicle fuel cell stack of Patent Document 2. However, there is a problem that the in-vehicle space of the fuel cell stack becomes large.

さらに、従来の車両用燃料電池のテンションシャフトの剛性を大きくすることが考えられる。しかし、テンションシャフトの重量が大きくなり、車両用燃料電池自体の重量が大きくなってしまうという問題がある。   Further, it is conceivable to increase the rigidity of the tension shaft of a conventional vehicle fuel cell. However, there is a problem that the weight of the tension shaft increases and the weight of the vehicle fuel cell itself increases.

本発明の目的は、簡易な構造で、車載用スペースが増大することなく、積層体の耐衝撃性の向上を図ることができる車両用燃料電池を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a fuel cell for a vehicle that has a simple structure and can improve the impact resistance of a laminate without increasing the space for mounting on a vehicle.

本発明は、複数の単位セルを積層して構成される積層体と、積層方向における積層体の両端に設けられる一組のエンドプレートと、積層方向における積層体の側面に嵌り、前記両端側から積層体を締め付けるように前記一組のエンドプレートを締結するテンションシャフトと、を有する車両用燃料電池において、積層方向におけるテンションシャフトの中央部と、前記側面上における燃料電池の隅部であって、前記中央部から最も離れた２つの隅部とを連結する連結部材を有することを特徴とする。   The present invention includes a laminated body constituted by laminating a plurality of unit cells, a pair of end plates provided at both ends of the laminated body in the laminating direction, and fitted to the side surfaces of the laminated body in the laminating direction, A vehicle fuel cell having a tension shaft that fastens the pair of end plates so as to clamp the stack, and a center portion of the tension shaft in the stacking direction and a corner of the fuel cell on the side surface, It has a connecting member which connects two corners most distant from the central part.

また、テンションシャフトは、積層体の側面に互いに間隔を空けて設けられた第１テンションシャフトと第２テンションシャフトとを有し、連結部材は、第１テンションシャフトの中央部と、この中央部に対応する２つの第１隅部とを連結する第１連結部材と、第２テンションシャフトの中央部と、この中央部に対応する２つの第２隅部とを連結する第２連結部材と、を有することができる。   In addition, the tension shaft has a first tension shaft and a second tension shaft that are provided on the side surface of the laminate so as to be spaced apart from each other, and the connecting member includes a central portion of the first tension shaft and a central portion thereof. A first connecting member that connects the two corresponding first corners, a central portion of the second tension shaft, and a second connecting member that connects the two second corners corresponding to the central portion. Can have.

また、第１テンションシャフトと第２テンションシャフトは前記側面の対向する両辺にそれぞれ設けられることが好適である。   In addition, it is preferable that the first tension shaft and the second tension shaft are respectively provided on opposite sides of the side surface.

また、テンションシャフトは、さらに、第１テンションシャフトと第２テンションシャフトとの間に第３テンションシャフトを有し、連結部材は、第３テンションシャフトの中央部と、第１及び第２隅部とを連結する第３連結部材を有することができる。   The tension shaft further includes a third tension shaft between the first tension shaft and the second tension shaft, and the connecting member includes a central portion of the third tension shaft, first and second corner portions, and A third connecting member for connecting the two.

また、各連結部材は帯状であることができる。   In addition, each connecting member can be strip-shaped.

また、第１及び第２連結部材と第３連結部材とは、第１及び第２隅部に向かう途中で合流して一体化することができる。   Further, the first and second connecting members and the third connecting member can be merged and integrated on the way to the first and second corners.

また、第１及び第２連結部材と第３連結部とが一体化した部分の幅は、その部分以外の第１及び第２連結部材の幅より大きいことが好適である。   Moreover, it is preferable that the width | variety of the part which the 1st and 2nd connection member and the 3rd connection part integrated is larger than the width | variety of 1st and 2nd connection members other than the part.

また、前記一体化した部分の幅と、その部分以外の第１及び第２連結部材の幅との比は２：１であることが好適である。   Moreover, it is preferable that the ratio of the width of the integrated part to the widths of the first and second connecting members other than the part is 2: 1.

また、前記隅部は、積層方向におけるテンションシャフトの端部であることが好適である。   Further, it is preferable that the corner portion is an end portion of the tension shaft in the stacking direction.

本発明の車両用燃料電池によれば、簡易な構造で、車載用スペースが増大することなく、積層体の耐衝撃性の向上を図ることができる。   According to the vehicle fuel cell of the present invention, it is possible to improve the impact resistance of the laminated body with a simple structure and without increasing the in-vehicle space.

本実施形態の車両用燃料電池の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the fuel cell for vehicles of this embodiment. 図１のＡ−Ａ線による断面図である。It is sectional drawing by the AA line of FIG. 別の本実施形態の車両用燃料電池の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the fuel cell for vehicles of another this embodiment. 図３のＢ−Ｂ線による断面図である。It is sectional drawing by the BB line of FIG.

以下、本発明に係る車両用燃料電池の実施形態について、図を用いて説明する。一例として、単位セルの積層方向が車幅方向になるように車両に搭載される車両用燃料電池を挙げ、この車両用燃料電池の構成について説明する。なお、本発明は、単位セルの積層方向と車幅方向とが一致するように車両に搭載される車両用燃料電池に限らず、他の方向、例えば積層方向と車両の進行方向とが一致するように車両に搭載される車両用燃料電池にも適用できる。   Hereinafter, embodiments of a fuel cell for a vehicle according to the present invention will be described with reference to the drawings. As an example, a vehicle fuel cell mounted on a vehicle so that the stacking direction of unit cells is in the vehicle width direction will be described, and the configuration of the vehicle fuel cell will be described. The present invention is not limited to the vehicle fuel cell mounted on the vehicle so that the unit cell stacking direction and the vehicle width direction match, and other directions, for example, the stacking direction and the vehicle traveling direction match. Thus, the present invention can also be applied to a vehicle fuel cell mounted on a vehicle.

図１は、本実施形態の車両用燃料電池（以下、単に燃料電池という）１０の構成を示す図であり、図２は、図１のＡ−Ａ線による断面図である。燃料電池１０は、複数の単位セル１２を積層して構成される積層体１４を有する。単位セル１２は、図示しないが、一方の電極であるアノードと、高分子電解質膜と、他方の電極であるカソードとが順に積層した膜電極接合体を、２枚のセパレータで狭持した構造である。   FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a vehicle fuel cell (hereinafter simply referred to as a fuel cell) 10 of the present embodiment, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. The fuel cell 10 includes a stacked body 14 configured by stacking a plurality of unit cells 12. Although not shown, the unit cell 12 has a structure in which a membrane electrode assembly in which an anode as one electrode, a polymer electrolyte membrane, and a cathode as the other electrode are sequentially stacked is sandwiched by two separators. is there.

また、燃料電池１０は、積層方向における積層体１４の両端に設けられる一組のエンドプレート１６を有する。エンドプレート１６は金属製であり、例えばステンレス鋼である。エンドプレート１６には、積層体１４に燃料ガス、酸化剤ガス及び冷却媒体を供給するための開口（図示せず）と、積層体１４から排出燃料ガス、排出酸化剤ガス及び冷却媒体を排出するための開口（図示せず）とが形成される。また、エンドプレート１６には、後述するテンションシャフト１８を締結するボルト用の孔（図示せず）が形成される。   The fuel cell 10 has a pair of end plates 16 provided at both ends of the stacked body 14 in the stacking direction. The end plate 16 is made of metal, for example, stainless steel. The end plate 16 is provided with an opening (not shown) for supplying fuel gas, oxidant gas, and cooling medium to the laminate 14, and exhaust fuel gas, exhaust oxidant gas, and cooling medium are discharged from the laminate 14. Opening (not shown) is formed. The end plate 16 is formed with a bolt hole (not shown) for fastening a tension shaft 18 described later.

また、燃料電池１０は、積層方向における積層体１４の側面１４ａに、積層方向に伸びて設けられるテンションシャフト１８を有する。テンションシャフト１８は金属製であり、例えば炭素鋼、ステンレス鋼またはこれらを組み合わせた複合材である。テンションシャフト１８はエンドプレート１６に固定される。具体的には、テンションシャフト１８の両端は、ボルト（図示せず）を介してエンドプレート１６にそれぞれ締結される。この締結により、エンドプレート１６が積層体１４の両端側から積層体１４を所定の圧力で押し付け、単位セル１２間を密着させるとともに、単位セル１２間のずれを抑制する。   Further, the fuel cell 10 includes a tension shaft 18 that extends in the stacking direction on the side surface 14a of the stack 14 in the stacking direction. The tension shaft 18 is made of metal, for example, carbon steel, stainless steel, or a composite material combining these. The tension shaft 18 is fixed to the end plate 16. Specifically, both ends of the tension shaft 18 are fastened to the end plate 16 via bolts (not shown). By this fastening, the end plate 16 presses the laminated body 14 from both ends of the laminated body 14 with a predetermined pressure to bring the unit cells 12 into close contact with each other and suppresses the deviation between the unit cells 12.

テンションシャフト１８は、側面１４ａの対向する辺にそれぞれ設けられ、図２に示されるように、側面１４ａに嵌るように設けられている。テンションシャフト１８が側面１４ａに嵌るとは、側面１４の一部が積層方向に沿って凹んで形成され、ここにテンションシャフト１８が嵌るということである。この構成により、積層体１４とテンションシャフト１８とは、積層方向に垂直な方向において互いに当接する。つまり、本実施形態においては、積層体１４とテンションシャフト１８とは、車両進行方向またはこれに反対の方向において互いに当接する。よって、テンションシャフト１８は、車両の振動等により生ずるこれらの方向へ移動体１４の移動、すなわち単位セル１２間のずれを規制することができる。   The tension shafts 18 are respectively provided on opposite sides of the side surface 14a, and are provided so as to fit on the side surface 14a, as shown in FIG. When the tension shaft 18 is fitted to the side surface 14a, a part of the side surface 14 is formed to be recessed along the stacking direction, and the tension shaft 18 is fitted here. With this configuration, the stacked body 14 and the tension shaft 18 are in contact with each other in a direction perpendicular to the stacking direction. That is, in the present embodiment, the laminate 14 and the tension shaft 18 abut on each other in the vehicle traveling direction or in the opposite direction. Therefore, the tension shaft 18 can regulate the movement of the moving body 14 in these directions caused by the vibration of the vehicle, that is, the displacement between the unit cells 12.

図２に示されるように、テンションシャフト１８は、軽量化を考慮した角パイプ形状であり、その内部が中空である。なお、テンションシャフト１８が角パイプ形状であることに限定されず、丸パイプ形状とすることもでき、または内部を中実にすることもできる。   As shown in FIG. 2, the tension shaft 18 has a square pipe shape in consideration of weight reduction, and the inside thereof is hollow. The tension shaft 18 is not limited to a square pipe shape, and may be a round pipe shape, or the inside may be solid.

従来技術で上述したように従来の燃料電池においては、車両の衝突時などに、積層方向に交差する方向に強い衝撃が燃料電池に与えられた場合、積層体内部に大きなせん断力が発生し、このせん断力によりテンションシャフトが撓んで変形するとともに、単位セルがずれてしまうという問題があった。   As described above in the prior art, in a conventional fuel cell, when a strong impact is applied to the fuel cell in a direction crossing the stacking direction, such as at the time of a vehicle collision, a large shear force is generated inside the stack, The shearing force causes the tension shaft to bend and deform, and the unit cell is displaced.

この問題を解消するために、本実施形態においては、積層方向におけるテンションシャフト１８の中央部２０と、側面１４ａ上における燃料電池１０の隅部であって、中央部２０から最も離れた２つの隅部とを連結する連結部材２２を有することを特徴とする。本実施形態の隅部とは、積層方向におけるテンションシャフト１８の端部２４のことである。しかし、本発明はこれに限定されず、隅部をエンドプレート１６の端部とすることもできる。   In order to solve this problem, in the present embodiment, the central portion 20 of the tension shaft 18 in the stacking direction and the corners of the fuel cell 10 on the side surface 14a, the two corners farthest from the central portion 20. It has the connection member 22 which connects a part, It is characterized by the above-mentioned. The corner of this embodiment is the end 24 of the tension shaft 18 in the stacking direction. However, the present invention is not limited to this, and the corner may be the end of the end plate 16.

連結部材２２は金属製であり、テンションシャフト１８の中央部２０及び端部２４において、例えば溶接により固着される。連結部材２２は平板状であり、具体的には、所定の幅ｔ１を有する帯状である。なお、連結部材２２は平板状に限定されず、他の形状、例えば棒状であってもよい。   The connecting member 22 is made of metal, and is fixed to the central portion 20 and the end portion 24 of the tension shaft 18 by, for example, welding. The connecting member 22 has a flat plate shape, and specifically has a belt shape having a predetermined width t1. The connecting member 22 is not limited to a flat plate shape, and may have another shape, for example, a rod shape.

連結部材２２は、第１連結部材２２ａと第２連結部材２２ｂを有する。第１連結部材２２ａは、車両進行方向側のテンションシャフト１８の中央部２０と、車両進行方向に反対側のテンションシャフト１８の各端部２４とを連結するように設けられる。また、第２連結部材２２ｂは、車両進行方向に反対側のテンションシャフト１８の中央部２０と、車両進行方向のテンションシャフト１８の各端部２４とを連結するように設けられる。第１及び第２連結部材２２ａ，２２ｂは、図１に示されるように、それぞれＶ字状であり、これらが交差する領域において一体化されている。   The connecting member 22 includes a first connecting member 22a and a second connecting member 22b. The first connecting member 22a is provided so as to connect the central portion 20 of the tension shaft 18 on the vehicle traveling direction side and the end portions 24 of the tension shaft 18 on the opposite side in the vehicle traveling direction. The second connecting member 22b is provided so as to connect the central portion 20 of the tension shaft 18 on the side opposite to the vehicle traveling direction and the end portions 24 of the tension shaft 18 in the vehicle traveling direction. As shown in FIG. 1, the first and second connecting members 22 a and 22 b are each V-shaped, and are integrated in a region where they intersect.

このような構成により、車両の衝突時などに、積層方向に交差する方向に強い衝撃が燃料電池１０に与えられた場合、テンションシャフト１８の撓みを抑制することができる。具体的に説明すると、上記衝撃により積層体１４の慣性質量の影響を受けてテンションシャフト１８が最も変形してしまう領域、すなわち最も撓む領域は中央部２０であり、逆に最も変形しない領域、すなわち最も撓まない領域は各端部２４である。つまり、テンションシャフト１８の中央部２０は最も剛性が小さく、各端部２４は最も剛性が大きい。そこで、連結部材２２により、一方のテンションシャフト１８の、最も撓む領域である中央部２０と、他方のテンションシャフト１８の、最も撓まない領域である各端部２４とを連結し、剛性の小さい中央部２０を補強する。これにより、例えば車両前突時に、積層体１４が車両進行方向に移動しようとして車両進行方向側のテンションシャフト１８に力を付勢した場合であっても、このテンションシャフト１８の中央部２０（最も撓む領域）が他方のテンションシャフト１８の各端部２４（最も撓まない領域）に対して連結部材２２ａを介して連結され補強されているために、テンションシャフト１８の撓みが抑制される。なお、車両後突時の場合も同様に、連結部材２２ｂにより、車両進行方向に反対側のテンションシャフト１８の撓みが抑制される。   With such a configuration, when a strong impact is applied to the fuel cell 10 in a direction crossing the stacking direction at the time of a vehicle collision or the like, the bending of the tension shaft 18 can be suppressed. Specifically, the region in which the tension shaft 18 is most deformed by the impact of the inertial mass of the laminate 14 due to the impact, that is, the most deflected region is the central portion 20, and conversely, the region that is least deformed. That is, the regions that are least bent are the end portions 24. That is, the central portion 20 of the tension shaft 18 has the lowest rigidity, and each end portion 24 has the highest rigidity. Therefore, the connecting member 22 connects the central portion 20 that is the most bent region of the one tension shaft 18 and each end portion 24 that is the least bent region of the other tension shaft 18, and has a rigidity. Reinforce the small central part 20. Thus, for example, even when the laminated body 14 tries to move in the vehicle traveling direction and a force is applied to the tension shaft 18 on the vehicle traveling direction side at the time of the frontal collision of the vehicle, The bending of the tension shaft 18 is suppressed because the bending region is reinforced by being connected to each end 24 (the least bending region) of the other tension shaft 18 via the connecting member 22a. In the case of a rear collision, the connecting member 22b similarly suppresses the bending of the tension shaft 18 on the opposite side in the vehicle traveling direction.

したがって、従来の燃料電池の構成から連結部材２２という簡易な構造を追加するだけで、車両の衝突時におけるテンションシャフト１８の撓みを抑制するとともに、単位セル１２のずれを抑制することができ、結果として、積層体１４の耐衝撃性を向上させることができる。   Therefore, only by adding a simple structure of the connecting member 22 from the configuration of the conventional fuel cell, it is possible to suppress the deflection of the tension shaft 18 at the time of a vehicle collision and to suppress the deviation of the unit cell 12, and as a result. As a result, the impact resistance of the laminate 14 can be improved.

本実施形態においては、テンションシャフト１８が側面１４ａの対向する辺にそれぞれ設けられる場合について説明したが、この構成に限定されない。テンションシャフト１８が、側面１４ａに互いに間隔を空けて設けられれば、側面１４ａの辺より内側に設けられてもよい。   In the present embodiment, the case where the tension shaft 18 is provided on each of the opposing sides of the side surface 14a has been described, but the present invention is not limited to this configuration. If the tension shaft 18 is provided on the side surface 14a with a space between each other, the tension shaft 18 may be provided on the inner side of the side of the side surface 14a.

本実施形態においては、第１及び第２連結部材２２ａ，２２ｂはそれぞれＶ字状である場合について説明したが、この構成に限定されない。連結部材２２は、一方のテンションシャフト１８の中央部２０と、他方のテンションシャフト１８の１つの端部２４、またはこの端部２４よりさらに積層方向において外側のエンドプレート１６の端部とを連結するように設けられてもよい。この構成でも、一方のテンションシャフト１８の撓みを抑制することができる。   In this embodiment, although the case where the 1st and 2nd connection members 22a and 22b were each V-shaped was demonstrated, it is not limited to this structure. The connecting member 22 connects the central portion 20 of one tension shaft 18 and one end portion 24 of the other tension shaft 18 or the end portion of the end plate 16 outside the end portion 24 in the stacking direction. It may be provided as follows. Even with this configuration, bending of one tension shaft 18 can be suppressed.

次に、別の態様の燃料電池１０について、図を用いて説明する。図３は、別の態様の燃料電池１０の構成を示す図であり、図４は、図３のＢ−Ｂ線による断面図である。なお、上記実施形態と同じ構成要素については同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。   Next, another embodiment of the fuel cell 10 will be described with reference to the drawings. FIG. 3 is a diagram showing a configuration of the fuel cell 10 according to another aspect, and FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line BB of FIG. In addition, the same code | symbol is attached | subjected about the same component as the said embodiment, and detailed description is abbreviate | omitted.

この実施形態の燃料電池１０は、側面１４ａの対向する辺にそれぞれ設けられたテンションシャフト１８のほかに、これらのテンションシャフト１８の間に、さらにテンションシャフト１８を有する。このテンションシャフト１８は、側面１４ａの中央に設けられ、エンドプレート１６に固定される。具体的には、テンションシャフト１８の両端は、ボルト（図示せず）を介してエンドプレート１６にそれぞれ締結される。図４に示されるように、側面１４ａの中央に設けられたテンションシャフト１８は、両辺に設けられたテンションシャフト１８と同様に、角パイプ形状であり、その内部が中空である。しかし、側面１４ａの中央に設けられたテンションシャフト１８には、より強い剛性が求められるため、このテンションシャフト１８の中空部分は、他のテンションシャフト１８のそれよりも小さく形成されている。   The fuel cell 10 of this embodiment further includes a tension shaft 18 between the tension shafts 18 in addition to the tension shafts 18 provided on opposite sides of the side surface 14a. The tension shaft 18 is provided at the center of the side surface 14 a and is fixed to the end plate 16. Specifically, both ends of the tension shaft 18 are fastened to the end plate 16 via bolts (not shown). As shown in FIG. 4, the tension shaft 18 provided at the center of the side surface 14 a has a rectangular pipe shape and is hollow inside, as is the case with the tension shaft 18 provided on both sides. However, the tension shaft 18 provided in the center of the side surface 14 a is required to have higher rigidity. Therefore, the hollow portion of the tension shaft 18 is formed smaller than that of the other tension shafts 18.

連結部材２２は、第１連結部材２２ａと第２連結部材２２ｂの他に、側面１４ａの中央に設けられたテンションシャフト１８の中央部２０と、両辺に設けられた各テンションシャフト１８の計４個の端部２４とをそれぞれ連結する第３連結部材２２ｃを有する。   In addition to the first connecting member 22a and the second connecting member 22b, the connecting member 22 includes a central portion 20 of the tension shaft 18 provided in the center of the side surface 14a and a total of four tension shafts 18 provided on both sides. The third connecting member 22c is connected to each of the end portions 24.

本実施形態の第３連結部材２２ｃは、各端部２４に向かう途中で第１及び第２連結部材２２ａ，２２ｂに合流して一体化される。各連結部材２２ａ，２２ｂ，２２ｃが一体化されることにより、部品点数を削減することができ、組み立て工数を削減することができる。しかし、本発明は、この構成に限定されず、第３連結部材２２ｃと第１及び第２連結部材２２ａ，２２ｂとが別々に設けられてもよい。   The third connecting member 22c of the present embodiment joins and is integrated with the first and second connecting members 22a and 22b on the way to the end portions 24. By integrating the connecting members 22a, 22b, and 22c, the number of parts can be reduced, and the number of assembly steps can be reduced. However, the present invention is not limited to this configuration, and the third connecting member 22c and the first and second connecting members 22a and 22b may be provided separately.

また、第１及び第２連結部材２２ａ，２２ｂと第３連結部材２２ｃとが一体化した部分の幅ｔ２は、この部分以外の第１及び第２連結部材２２ａ，２２ｂの幅ｔ１より大きく形成される。具体的には、幅ｔ２と幅ｔ１との比は、２：１であることが好適である。上述の一体化した部分の幅ｔ２がそれ以外に部分の幅ｔ１より大きく形成されることにより、一体化した部分が、第１または第２連結部材２２ａ，２２ｂと、第３連結部材２２ｃとがそれぞれ連結する中央部２０から受ける合計の反力を許容することができる。   Further, the width t2 of the portion where the first and second connecting members 22a, 22b and the third connecting member 22c are integrated is formed larger than the width t1 of the first and second connecting members 22a, 22b other than this portion. The Specifically, the ratio between the width t2 and the width t1 is preferably 2: 1. By forming the width t2 of the integrated portion larger than the width t1 of the other portions, the integrated portion is made up of the first or second connecting member 22a, 22b and the third connecting member 22c. It is possible to allow the total reaction force received from the central portions 20 to be connected to each other.

なお、図３に示されるように、側面１４ａの中央に設けられたテンションシャフト１８の中央部２０領域の第３連結部材２２ｃの幅が、他の中央部２０領域の第１及び第２連結部材２２ａ，２２ｂの幅より大きく形成されている。これは、両辺のテンションシャフト１８より大きい肉厚を有する、側面１４ａの中央に設けられたテンションシャフト１８と第３連結部材２２ｃとを溶接により固着するとき、第３連結部材２２ｃに生じるひずみを防止するためである。   As shown in FIG. 3, the width of the third connecting member 22c in the central portion 20 region of the tension shaft 18 provided in the center of the side surface 14a is the same as the first and second connecting members in the other central portion 20 regions. It is formed larger than the width of 22a, 22b. This prevents the strain generated in the third connecting member 22c when the tension shaft 18 provided at the center of the side surface 14a and the third connecting member 22c are fixed to each other by welding. It is to do.

また、図３に示されるように、各連結部材２２ａ，２２ｂ，２２ｃが合流する部分には孔２６が形成されている。この合流部分の幅は、上述の幅ｔ１，ｔ２より大きく、無駄な領域が含まれる。そこで、孔２６を形成することにより、無駄な領域を削減し、燃料電池１０の軽量化を図っている。なお、合流部分の無駄な領域を削減するためには孔２６を形成することに限らず、切り欠きを形成することもできる。   Moreover, as shown in FIG. 3, a hole 26 is formed in a portion where the connecting members 22a, 22b, and 22c merge. The width of the merged portion is larger than the above-described widths t1 and t2, and includes a useless area. Therefore, by forming the hole 26, a useless area is reduced, and the weight of the fuel cell 10 is reduced. In addition, in order to reduce the useless area | region of a junction part, it is not restricted to forming the hole 26, A notch can also be formed.

次に、このように構成される燃料電池１０において、車両前突時などに、車両進行方向に強い衝撃が積層体１４に与えられた場合について説明する。   Next, in the fuel cell 10 configured as described above, a case where a strong impact is applied to the laminate 14 in the vehicle traveling direction at the time of a vehicle front collision will be described.

上記衝撃による積層体１４の慣性質量の影響を受けて、車両進行方向側のテンションシャフト１８と、側面１４ａの中央に設けられたテンションシャフト１８とが撓もうとする。これらのテンションシャフト１８の各中央部２０と、車両進行方向の反対側のテンションシャフト１８の各端部２４とにはそれぞれ連結部材２２ａ，２２ｃが連結されている。つまり、車両進行方向側のテンションシャフト１８と、側面１４ａの中央に設けられたテンションシャフト１８との最も剛性が小さい部分と、車両進行方向の反対側のテンションシャフト１８の最も剛性が大きい部分とがそれぞれ連結部材２２ａ，２２ｃにより連結されている。この構成により、車両進行方向側のテンションシャフト１８と、側面１４ａの中央に設けられたテンションシャフト１８との最も剛性が小さい部分である中央部２０が補強され剛性が大きくなるので、これらのテンションシャフト１８の撓みが抑制される。なお、車両後突時の場合も同様に、各連結部材２２ｂ，２２ｃにより、車両進行方向に反対側のテンションシャフト１８の撓みが抑制される。   Under the influence of the inertial mass of the laminate 14 due to the impact, the tension shaft 18 on the vehicle traveling direction side and the tension shaft 18 provided in the center of the side surface 14a tend to bend. Connecting members 22a and 22c are connected to each central portion 20 of the tension shaft 18 and each end portion 24 of the tension shaft 18 on the opposite side of the vehicle traveling direction. That is, a portion having the smallest rigidity between the tension shaft 18 on the vehicle traveling direction side and the tension shaft 18 provided at the center of the side surface 14a and a portion having the largest rigidity on the tension shaft 18 on the opposite side in the vehicle traveling direction. They are connected by connecting members 22a and 22c, respectively. With this configuration, the central portion 20 which is the least rigid portion between the tension shaft 18 on the vehicle traveling direction side and the tension shaft 18 provided at the center of the side surface 14a is reinforced and the rigidity is increased. 18 bending is suppressed. Similarly, in the case of a vehicle rear collision, the connecting members 22b and 22c similarly suppress the bending of the tension shaft 18 on the opposite side in the vehicle traveling direction.

したがって、本実施形態においては、上述した実施形態の構成から連結部材２２ｃという簡易な構造を追加するだけで、単位セル１２のずれを確実に抑制することができ、結果として、積層体１４の耐衝撃性をさらに向上させることができる。   Therefore, in the present embodiment, the displacement of the unit cell 12 can be reliably suppressed by simply adding the simple structure of the connecting member 22c from the configuration of the above-described embodiment, and as a result, the resistance of the stacked body 14 can be reduced. The impact property can be further improved.

１０ 燃料電池、１２ 単位セル、１４ 積層体、１４ａ 側面、１６ エンドプレート、１８ テンションシャフト、２０ 中央部、２２ 連結部材、２４ 端部、２６ 孔。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Fuel cell, 12 unit cell, 14 laminated body, 14a side surface, 16 end plate, 18 tension shaft, 20 center part, 22 connection member, 24 end part, 26 hole.

Claims (9)

複数の単位セルを積層して構成される積層体と、
積層方向における積層体の両端に設けられる一組のエンドプレートと、
積層方向における積層体の側面に嵌り、前記両端側から積層体を締め付けるように前記一組のエンドプレートを締結するテンションシャフトと、
を有する車両用燃料電池において、
積層方向におけるテンションシャフトの中央部と、前記側面上における燃料電池の隅部であって、前記中央部から最も離れた２つの隅部とを連結する連結部材を有する、
ことを特徴とする車両用燃料電池。 A laminated body constituted by laminating a plurality of unit cells;
A set of end plates provided at both ends of the stack in the stacking direction;
A tension shaft that fits on the side surface of the laminate in the laminating direction and fastens the set of end plates so as to tighten the laminate from both ends.
In a vehicle fuel cell having
A connecting member that connects the central part of the tension shaft in the stacking direction and the corners of the fuel cell on the side surface, the two corners being farthest from the central part;
A fuel cell for a vehicle. 請求項１に記載の車両用燃料電池において、
テンションシャフトは、積層体の側面に互いに間隔を空けて設けられた第１テンションシャフトと第２テンションシャフトとを有し、
連結部材は、
第１テンションシャフトの中央部と、この中央部に対応する２つの第１隅部とを連結する第１連結部材と、
第２テンションシャフトの中央部と、この中央部に対応する２つの第２隅部とを連結する第２連結部材と、
を有する、
ことを特徴とする車両用燃料電池。 The vehicle fuel cell according to claim 1,
The tension shaft has a first tension shaft and a second tension shaft which are provided on the side surface of the laminated body at intervals.
The connecting member is
A first connecting member that connects a central portion of the first tension shaft and two first corner portions corresponding to the central portion;
A second connecting member that connects the central portion of the second tension shaft and the two second corner portions corresponding to the central portion;
Having
A fuel cell for a vehicle. 請求項２に記載の車両用燃料電池において、
第１テンションシャフトと第２テンションシャフトは前記側面の対向する両辺にそれぞれ設けられる、
ことを特徴とする車両用燃料電池。 The vehicle fuel cell according to claim 2,
The first tension shaft and the second tension shaft are respectively provided on opposite sides of the side surface.
A fuel cell for a vehicle. 請求項３に記載の車両用燃料電池において、
テンションシャフトは、さらに、第１テンションシャフトと第２テンションシャフトとの間に第３テンションシャフトを有し、
連結部材は、第３テンションシャフトの中央部と、第１及び第２隅部とを連結する第３連結部材を有する、
ことを特徴とする車両用燃料電池。 The vehicle fuel cell according to claim 3, wherein
The tension shaft further includes a third tension shaft between the first tension shaft and the second tension shaft,
The connecting member includes a third connecting member that connects the center portion of the third tension shaft and the first and second corner portions.
A fuel cell for a vehicle. 請求項４に記載の車両用燃料電池において、
各連結部材は、帯状である、
ことを特徴とする車両用燃料電池。 The vehicle fuel cell according to claim 4, wherein
Each connecting member is strip-shaped,
A fuel cell for a vehicle. 請求項５に記載の車両用燃料電池において、
第１及び第２連結部材と第３連結部材とは、第１及び第２隅部に向かう途中で合流して一体化する、
ことを特徴とする車両用燃料電池。 The vehicle fuel cell according to claim 5, wherein
The first and second connecting members and the third connecting member are merged and integrated on the way to the first and second corners,
A fuel cell for a vehicle. 請求項６に記載の車両用燃料電池において、
第１及び第２連結部材と第３連結部とが一体化した部分の幅は、その部分以外の第１及び第２連結部材の幅より大きい、
ことを特徴とする車両用燃料電池。 The fuel cell for a vehicle according to claim 6, wherein
The width of the portion where the first and second connecting members and the third connecting portion are integrated is larger than the width of the first and second connecting members other than the portion,
A fuel cell for a vehicle. 請求項７に記載の車両用燃料電池において、
前記一体化した部分の幅と、その部分以外の第１及び第２連結部材の幅との比は２：１である、
ことを特徴とする車両用燃料電池。 The vehicle fuel cell according to claim 7, wherein
The ratio of the width of the integrated part and the widths of the first and second connecting members other than the part is 2: 1.
A fuel cell for a vehicle. 請求項１から８に記載の車両用燃料電池において、
前記隅部は、積層方向におけるテンションシャフトの端部である、
ことを特徴とする車両用燃料電池。 The fuel cell for a vehicle according to claim 1,
The corner is the end of the tension shaft in the stacking direction,
A fuel cell for a vehicle.
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