JP2011253730A - Fuel cell stack - Google Patents

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Makoto Takeyama
誠 武山
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    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel cell laminate which eliminates dead space between a case and the cell laminate and makes it easy to replace cells in the case.SOLUTION: This invention relates to a fuel cell stack including a cell laminate formed by laminating multiple cells which generate electricity from an electrochemical reaction of fuel gas and oxidation gas, a case housing the cell laminate, an end plate arranged on at least one end of the cell laminate in the cell laminating direction, and a tension member fixing the cell laminate in the cell laminating direction. The case includes a body and a cover. At least one side surface of the body which is formed along the cell laminating direction and an end surface of the body, which is located at the one end in the cell laminating direction, are opened. The body includes a partition separating the opening portion of the end surface from the opening portion of the side surface. The cover covers at least the opening of the end surface and the opening of the side surface.

Description

本発明は、燃料電池スタックを構成するセル積層体を収容するケースに関するものである。   The present invention relates to a case for accommodating a cell stack constituting a fuel cell stack.

従来より、燃料ガス(水素)と酸化ガス(空気)との電気化学反応を利用して発電を行うセル(燃料電池セル)を積層したセル積層体と、セル積層体を収容するケースとを備える燃料電池スタックが知られている。   Conventionally, a cell stack in which cells (fuel cells) that generate electricity using an electrochemical reaction between a fuel gas (hydrogen) and an oxidizing gas (air) are stacked, and a case that houses the cell stack is provided. Fuel cell stacks are known.

例えば、特許文献1には、セル積層体を、セル積層方向に沿う側面の1つが開放されたケースに収容し、積層方向に荷重を加える荷重調整ねじにより、セル積層体を圧縮した燃料電池スタックが開示されている。   For example, Patent Document 1 discloses a fuel cell stack in which a cell stack is accommodated in a case having one of side surfaces along the cell stacking direction opened, and the cell stack is compressed by a load adjusting screw that applies a load in the stacking direction. Is disclosed.

また、例えば、特許文献2には、セル積層体を、セル積層方向の一方端側の端面が開放されたケースに収容した燃料電池スタックが開示されている。   Further, for example, Patent Document 2 discloses a fuel cell stack in which a cell stack is accommodated in a case having an open end face on one end side in the cell stacking direction.

また、例えば、特許文献3には、セル積層体に締結荷重を均一にかけるために、セル積層方向にセル積層体の全体に渡って延びたテンションシャフトが設けられた燃料電池スタックが開示されている。   Further, for example, Patent Document 3 discloses a fuel cell stack provided with a tension shaft extending over the entire cell stack in the cell stacking direction in order to apply a fastening load uniformly to the cell stack. Yes.

また、例えば、特許文献4には、エンドプレートとセル積層方向に対して傾斜した傾斜面を有する固定プレートとの間に、セル積層方向に交差して加わった外力により傾斜面を転動する転動ローラを介在させ、この転動ローラにより、固定プレート間のセル積層体を傾斜面間隔が狭い側に移動させることが可能な燃料電池スタックが開示されている。   Further, for example, in Patent Document 4, a rolling surface that rolls on an inclined surface by an external force applied across the cell stacking direction between the end plate and a fixed plate having an inclined surface tilted with respect to the cell stacking direction. There is disclosed a fuel cell stack in which a moving roller is interposed and a cell stack between fixed plates can be moved to a side where the inclined surface interval is narrow by the rolling roller.

また、例えば、特許文献5,6には、放水性、防塵性等の目的のために、両端が開口する筒状をなすカバーが、2枚のエンドプレート間のセル積層体を覆うように配置された燃料電池スタックが開示されている。   In addition, for example, in Patent Documents 5 and 6, a cylindrical cover having both ends opened is disposed so as to cover a cell stack between two end plates for the purpose of water discharge and dust resistance. An improved fuel cell stack is disclosed.

特開2002−134154号公報JP 2002-134154 A 韓国登録特許第875579号公報Korean Registered Patent No. 875579 特開2007−184200号公報JP 2007-184200 A 特開2009−59535号公報JP 2009-59535 A 特開2009−170169号公報JP 2009-170169 A 特開2008−159546号公報JP 2008-159546 A

このような燃料電池スタックでは、セル積層体を圧縮した際に生じるがケース内のデッドスペースを無くすこと、及びケース内のセルの交換が容易であることが求められている。   In such a fuel cell stack, it is required that the dead space in the case is eliminated and the replacement of the cell in the case is easy although it occurs when the cell stack is compressed.

そこで、本発明の目的は、ケースとセル積層体との間のデッドスペースを無くし、ケース内のセルを容易に交換することができる燃料電池積層体を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a fuel cell stack in which a dead space between the case and the cell stack is eliminated and the cells in the case can be easily replaced.

本発明は、燃料ガスと酸化ガスとの電気化学反応により発電を行うセルが複数積層されたセル積層体と、前記セル積層体を収容するケースと、前記セル積層体のセル積層方向の少なくとも一方端に配置されるエンドプレートと、前記セル積層体を積層方向に固定するテンション部材とを備える燃料電池スタックであって、前記ケースは、本体部とカバー部とを備え、前記本体部は、前記セル積層方向に沿う側面の少なくとも1つの側面及び前記セル積層方向の一方端側の端面が開放され、前記端面の開放部と前記側面の開放部とを仕切る仕切り部を備え、前記カバー部は少なくとも前記端面の開放部及び側面の開放部を覆うものである。   The present invention provides a cell stack in which a plurality of cells that generate power by an electrochemical reaction between a fuel gas and an oxidizing gas are stacked, a case that houses the cell stack, and at least one of the cell stacks in the cell stacking direction. A fuel cell stack including an end plate disposed at an end and a tension member that fixes the cell stack in the stacking direction, wherein the case includes a main body and a cover, and the main body includes At least one side surface of the side surface along the cell stacking direction and an end surface on one end side in the cell stacking direction are opened, and includes a partition portion that partitions the open portion of the end surface and the open portion of the side surface, and the cover portion is at least The open part of the end surface and the open part of the side surface are covered.

また、前記燃料電池スタックにおいて、前記テンション部材は、前記セル積層体のセル積層方向に沿って延設され、前記テンション部材の一端が前記エンドプレート側で固定され、前記テンション部材の他端が前記セル積層方向の他方端側の本体部の端面側で固定されることが好ましい。   In the fuel cell stack, the tension member extends along a cell stacking direction of the cell stack, one end of the tension member is fixed on the end plate side, and the other end of the tension member is It is preferable to be fixed on the end face side of the main body on the other end side in the cell stacking direction.

また、前記燃料電池スタックにおいて、前記テンション部材は、前記エンドプレートを前記セル積層方向にスライド可能に固定する固定ピンと、前記本体部に設けられ、前記固定ピンが挿着されるピン固定用溝と、を備えることが好ましい。   Further, in the fuel cell stack, the tension member includes a fixing pin that fixes the end plate so as to be slidable in the cell stacking direction, and a pin fixing groove that is provided in the main body portion and into which the fixing pin is inserted. Are preferably provided.

また、前記燃料電池スタックにおいて、前記本体部のセル積層方向に沿う側面には、前記セル積層方向に沿って、前記セル積層体を支持するガイド部材が形成されることが好ましい。   In the fuel cell stack, a guide member that supports the cell stack is preferably formed along the cell stacking direction on a side surface of the main body section along the cell stacking direction.

また、前記燃料電池スタックにおいて、前記本体部のセル積層方向に沿う側面を介して前記エンドプレートを固定する固定具を備えることが好ましい。   Moreover, it is preferable that the fuel cell stack further includes a fixture that fixes the end plate via a side surface of the main body portion along the cell stacking direction.

また、前記燃料電池スタックにおいて、前記エンドプレートの前記セル積層体側と反対側の面にざぐり穴が形成され、前記ざぐり穴から前記エンドプレートを介して前記ケースに当接し、前記エンドプレートを固定する固定具を備えることが好ましい。   Further, in the fuel cell stack, a counterbore is formed on a surface of the end plate opposite to the cell stack side, and the end plate is fixed by contacting the case from the counterbore through the end plate. It is preferable to provide a fixture.

また、前記燃料電池スタックにおいて、前記セル積層方向の他方端側の本体部の端面と前記セル積層方向に沿う側面との角部は、曲率Rを有する溝であることが好ましい。   Further, in the fuel cell stack, it is preferable that a corner portion between an end surface of the main body portion on the other end side in the cell stacking direction and a side surface along the cell stacking direction is a groove having a curvature R.

本発明によれば、ケースとセル積層体との間のデッドスペースを無くして、燃料電池スタックの小型化を可能とし、また、ケース内のセルを容易に交換することができるというサービス性を向上させることができる。   According to the present invention, the dead space between the case and the cell stack is eliminated, the fuel cell stack can be miniaturized, and the serviceability that the cells in the case can be easily replaced is improved. Can be made.

本実施形態に係る燃料電池スタックの構成の一例を示す模式断面図である。It is a schematic cross section which shows an example of a structure of the fuel cell stack concerning this embodiment. 本実施形態のケースの構成の一例を示す模式斜視図である。It is a model perspective view which shows an example of a structure of the case of this embodiment. 図1のA−A線における燃料電池スタックの構成の一例を示す模式断面図である。It is a schematic cross section which shows an example of a structure of the fuel cell stack in the AA line of FIG. 本実施形態に係る燃料電池スタックの構成の他の一例を示す模式断面図である。It is a schematic cross section which shows another example of a structure of the fuel cell stack which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る燃料電池スタックの構成の他の一例を示す模式断面図である。It is a schematic cross section which shows another example of a structure of the fuel cell stack which concerns on this embodiment. 図5のエンドプレートの模式平面図である。FIG. 6 is a schematic plan view of the end plate of FIG. 5. (A),(B)は、テンション部材の構成の他の一例を示す模式平面図である。(A), (B) is a schematic plan view which shows another example of a structure of a tension member. (A),(B)は、テンション部材の構成の他の一例を示す模式平面図である。(A), (B) is a schematic plan view which shows another example of a structure of a tension member. 本体部の構成の一例を示す模式斜視図である。It is a model perspective view which shows an example of a structure of a main-body part. (A)〜(C)は、ケースを構成する本体部の構成の他の一例を示す一部模式断面図である。(A)-(C) are partial schematic cross sections which show another example of a structure of the main-body part which comprises a case. ケースを構成する本体部の構成の他の一例を示す一部模式断面である。It is a partial schematic cross section which shows another example of a structure of the main-body part which comprises a case.

本発明の実施の形態について以下説明する。   Embodiments of the present invention will be described below.

図1は、本実施形態に係る燃料電池スタックの構成の一例を示す模式断面図である。図2は、本実施形態のケースの構成の一例を示す模式斜視図である。図1及び2に示すように、燃料電池スタック1は、燃料ガスと酸化ガスとの電気化学反応により発電を行うセル10が複数積層されたセル積層体12と、セル積層体12を収容するケース14と、セル積層方向の一方端に、セル積層体12側から順に配置されるシム16及びエンドプレート18と、セル積層体12を積層方向に固定するテンション部材20と、を備える。なお、図での説明は省略するが、セル積層体12の両端には、集電板としてのターミナルプレートと、絶縁板としてのインシュレータ等が配置されている。また、シム16はセル積層体12の積層方向の長さを調節する板材であり、必ずしも備える必要はない。   FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of the configuration of the fuel cell stack according to the present embodiment. FIG. 2 is a schematic perspective view showing an example of the configuration of the case of the present embodiment. As shown in FIGS. 1 and 2, the fuel cell stack 1 includes a cell stack 12 in which a plurality of cells 10 that generate power by an electrochemical reaction between a fuel gas and an oxidizing gas are stacked, and a case that houses the cell stack 12. 14, a shim 16 and an end plate 18 that are sequentially arranged from the cell stack 12 side, and a tension member 20 that fixes the cell stack 12 in the stacking direction, at one end in the cell stacking direction. In addition, although description in a figure is abbreviate | omitted, the terminal plate as a collector plate, the insulator as an insulating plate, etc. are arrange | positioned at the both ends of the cell laminated body 12. FIG. The shim 16 is a plate material that adjusts the length of the cell stack 12 in the stacking direction, and is not necessarily provided.

セル積層体12を収容するケース14は、本体部22とカバー部(24,26)とを備える。図2に示すように、本体部22は、収容するセル積層体12のセル積層方向(X方向)に沿う側面壁の少なくとも1つの側面壁が開放された側面開放部28及びセル積層方向の一方端側の端面壁が開放された端面開放部30、側面開放部28と端面開放部30とを仕切る柱(以下、仕切り部材32)を備える。側面開放部28は、主に燃料電池スタック1の修理、点検等の際にケース14からセル10を取り出すための空間であるため、作業性の点で、燃料電池スタック1を設置した際に、ケース14の上面となることが好ましい。なお、図での説明は省略するが、本体部22のセル積層方向の他方端側の端面壁には、セル10に燃料ガス及び酸化ガスを供給する配管が接続されている。   The case 14 that accommodates the cell stack 12 includes a main body portion 22 and cover portions (24, 26). As shown in FIG. 2, the main body portion 22 includes a side opening portion 28 in which at least one side wall of the side wall along the cell stacking direction (X direction) of the cell stack 12 to be accommodated is opened and one of the cell stacking directions. An end surface opening portion 30 having an end wall on the end side and a column (hereinafter referred to as a partition member 32) that partitions the side surface opening portion 28 and the end surface opening portion 30 are provided. The side opening 28 is a space for taking out the cell 10 from the case 14 mainly when the fuel cell stack 1 is repaired or inspected. Therefore, when the fuel cell stack 1 is installed in terms of workability, The upper surface of the case 14 is preferable. In addition, although description in a figure is abbreviate | omitted, piping which supplies fuel gas and oxidizing gas to the cell 10 is connected to the end surface wall of the other end side of the main body part 22 in the cell lamination direction.

本体部22は、耐衝撃性、防水性、防塵性等の点で、側面壁同士や側面壁と端面壁に継ぎ目のない一体成型品であることが好ましいが、各側面壁、端面壁をボルト等で固定して構成されるものであってもよい。   The main body 22 is preferably an integrally molded product that is seamless between the side walls or between the side wall and the end wall in terms of impact resistance, water resistance, dust resistance, and the like. It may be configured to be fixed by, for example.

カバー部(24,26)は、側面開放部28を覆う側面カバー部24及び端面開放部30を覆う端面カバー部26を備える。図1に示すように、側面カバー部24及び端面カバー部26はボルト等の固定具34により本体部22に固定される。また、図1に示すように、本体部22の側面開放部28と端面開放部30とを仕切る仕切り部材32上に、側面カバー部24及び端面カバー部26の一部を配置し、ボルト等の固定具36により固定される。このように、仕切り部材32を設けることにより、カバー部(24,26)の面シールが可能となり防水性、防塵性を十分に確保することができる。   The cover portions (24, 26) include a side surface cover portion 24 that covers the side surface opening portion 28 and an end surface cover portion 26 that covers the end surface opening portion 30. As shown in FIG. 1, the side cover portion 24 and the end surface cover portion 26 are fixed to the main body portion 22 by a fixing tool 34 such as a bolt. Further, as shown in FIG. 1, a part of the side surface cover portion 24 and the end surface cover portion 26 is arranged on a partition member 32 that partitions the side surface opening portion 28 and the end surface opening portion 30 of the main body portion 22, such as bolts. It is fixed by a fixing tool 36. Thus, by providing the partition member 32, the cover part (24, 26) can be face-sealed, and waterproofness and dustproofness can be sufficiently secured.

本体部22及びカバー部(24,26)の材質は、コスト、強度、製造が容易等の点で、アルミ鋳造等の金属材料であることが好ましい。   The material of the main body portion 22 and the cover portions (24, 26) is preferably a metal material such as aluminum casting in terms of cost, strength, and easy manufacture.

テンション部材20は、セル積層体12のセル積層方向に沿って延設されている棒状又は板状部材である。テンション部材20の一端はエンドプレート18を介してナット等の固定具38により支持され、他端は本体部22の端面壁を介して板状ナット等の固定具40により支持されている。具体的には、エンドプレート18(及びシム16)、本体部22の端面壁に形成された孔にテンション部材20を挿通し、エンドプレート18及び端面壁の外側から、ナット等の固定具(38,40)により、テンション部材20が固定される。これにより、セル積層体12にセル積層方向の締結荷重が付与され、ケース14に固定される。なお、テンション部材20の固定方法は上記に制限されるものではなく、セル積層体12をセル積層方向に固定することができれば、ケース14にはどのように固定されていてもよい。   The tension member 20 is a rod-like or plate-like member that extends along the cell stacking direction of the cell stack 12. One end of the tension member 20 is supported by a fixture 38 such as a nut via the end plate 18, and the other end is supported by a fixture 40 such as a plate nut via the end face wall of the main body 22. Specifically, the tension member 20 is inserted into a hole formed in the end face wall of the end plate 18 (and the shim 16) and the main body 22, and a fixture such as a nut (38) is formed from the outside of the end plate 18 and the end face wall. 40), the tension member 20 is fixed. Thereby, a fastening load in the cell stacking direction is applied to the cell stack 12 and the cell stack 12 is fixed to the case 14. The method of fixing the tension member 20 is not limited to the above, and the tension member 20 may be fixed to the case 14 in any way as long as the cell stack 12 can be fixed in the cell stacking direction.

このように、本体部22に、セル積層方向に沿う側面壁の少なくとも1つの側面壁が開放された側面開放部28及びセル積層方向の一方端側の端面壁が開放された端面開放部30を形成することにより、ケース14内のセル10の取り出しが容易となる(主に側面開放部28から)。また、本体部22の一方端側の端面壁が開放されているため、ケース14とセル10との間にデッドスペースがほとんど存在せず、燃料電池スタック1の小型化が可能となる。   As described above, the main body portion 22 includes the side surface opening portion 28 in which at least one side wall of the side walls along the cell stacking direction is open and the end surface opening portion 30 in which the end surface wall on one end side in the cell stacking direction is open. By forming, the cell 10 in the case 14 can be easily taken out (mainly from the side surface opening portion 28). Further, since the end face wall on the one end side of the main body portion 22 is opened, there is almost no dead space between the case 14 and the cell 10, and the fuel cell stack 1 can be downsized.

図1に示すように、本実施形態の燃料電池スタック1には、エンドプレート18を固定する固定具42を備えることが好ましい。本実施形態のように、端面開放部30及び側面開放部28が形成された本体部22では、エンドプレート18を本体部22により支持することができず、振動等の多い車両等に搭載される場合には、エンドプレート18を固定することが好ましい。具体的には、エンドプレート18に雌ねじ部を形成し、該ボルト穴に係合する本体部22の側面壁の位置に雌ねじ部を形成して、ボルト等の固定具42を本体部22の側面壁及びエンドプレート18の雌ねじ部に螺合することにより、エンドプレート18を本体部22に固定する。   As shown in FIG. 1, the fuel cell stack 1 of the present embodiment preferably includes a fixture 42 that fixes the end plate 18. As in the present embodiment, in the main body portion 22 in which the end surface opening portion 30 and the side surface opening portion 28 are formed, the end plate 18 cannot be supported by the main body portion 22 and is mounted on a vehicle having a lot of vibration or the like. In some cases, it is preferable to fix the end plate 18. Specifically, an internal thread portion is formed in the end plate 18, an internal thread portion is formed at the position of the side wall of the main body portion 22 that engages with the bolt hole, and the fixing tool 42 such as a bolt is attached to the side surface of the main body portion 22. The end plate 18 is fixed to the main body portion 22 by being screwed into the wall and the internal thread portion of the end plate 18.

図3は、図1のA−A線における燃料電池スタックの構成の一例を示す模式断面図である。図3に示すように、本体部22の側面壁には、セル積層方向に沿ってセル積層体12を支持するガイド部材44が形成されている。ガイド部材44を設けることにより、燃料電池スタック1を組み立てる際、セル10をケース14内に誘導することが容易となり、円滑にセル10の積層化を行うことができる。また、ケース14に衝撃等が加わった場合のセル10の撓みをガイド部材44により抑制することも可能である。本実施形態のガイド部材44はリブ状であるが、セル10に突起部を形成することが可能であれば、ガイド部材44をその突起部に係合する溝としてもよい。   FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing an example of the configuration of the fuel cell stack taken along line AA in FIG. As shown in FIG. 3, a guide member 44 that supports the cell stack 12 is formed in the side wall of the main body 22 along the cell stacking direction. By providing the guide member 44, when assembling the fuel cell stack 1, it becomes easy to guide the cells 10 into the case 14, and the cells 10 can be laminated smoothly. Further, the guide member 44 can suppress the bending of the cell 10 when an impact or the like is applied to the case 14. The guide member 44 of the present embodiment has a rib shape, but the guide member 44 may be a groove that engages with the protrusion as long as the protrusion can be formed in the cell 10.

図4は、本実施形態に係る燃料電池スタックの構成の他の一例を示す模式断面図である。図4に示す燃料電池スタック2において、図1に示す燃料電池スタック1と同様の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。図4に示す固定具46は、イモネジ等の止めネジ等であり、例えば、仕切り部材32に雌ねじ部を形成し、固定具46を仕切り部の雌ねじ部に通して、固定具46の先端をエンドプレート18に当接させ、エンドプレート18を固定する。このようにエンドプレート18に止めネジ等の固定具46を当接させ、エンドプレート18を固定する方法を採用することにより、セル積層体12の積層方向の長さに合わせてエンドプレート18をセル積層方向に移動させることも、また、固定することも可能となるため、シム16の枚数や厚さを減少させること、またはシム16を無くすことができる。   FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing another example of the configuration of the fuel cell stack according to the present embodiment. In the fuel cell stack 2 shown in FIG. 4, the same components as those of the fuel cell stack 1 shown in FIG. The fixing tool 46 shown in FIG. 4 is a set screw or the like such as a female screw. For example, a female screw part is formed in the partition member 32, the fixing tool 46 is passed through the female screw part of the partition part, and the tip of the fixing tool 46 is ended. The end plate 18 is fixed in contact with the plate 18. In this way, by adopting a method in which the end plate 18 is fixed by bringing the end plate 18 into contact with the fixing plate 46 such as a set screw, the end plate 18 is adjusted to the length of the cell stack 12 in the stacking direction. Since it can be moved in the stacking direction or fixed, the number and thickness of the shims 16 can be reduced, or the shims 16 can be eliminated.

本実施形態では、止めネジ等の固定具46を仕切り部材32に形成した雌ねじ部に通して、エンドプレート18を固定しているが、必ずしもこれに制限されるものではなく、例えば、カバー部(24,26)や本体部22の側面壁等に雌ねじ部を形成し、止めネジ等の固定具46を雌ねじ部に通して、固定具46の先端をエンドプレート18に当接させ、エンドプレート18を固定してもよい。   In the present embodiment, the end plate 18 is fixed by passing a fixing tool 46 such as a set screw through the female screw portion formed in the partition member 32. However, the present invention is not necessarily limited thereto. 24, 26) and the side wall of the main body 22 and the like, and a fixing tool 46 such as a set screw is passed through the female screw part, and the end of the fixing tool 46 is brought into contact with the end plate 18 to thereby end the end plate 18. May be fixed.

図5は、本実施形態に係る燃料電池スタックの構成の他の一例を示す模式断面図である。また、図6は、図5のエンドプレートの模式平面図である。図5に示す燃料電池スタック3において、図1に示す燃料電池スタック1と同様の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。図5に示す燃料電池スタック3のエンドプレート18には、セル積層体12側の面と反対側の面にざぐり穴48が形成され、また、図6に示すように、エンドプレート18の側辺部には、ざぐり穴48に貫通する雌ねじ部50が形成されている。そして、本実施形態では、止めネジ等の固定具46をざぐり穴48側から、エンドプレート18の側辺部に形成した雌ねじ部50に通して、止めネジ等の固定具46の先端を本体部22やカバー部(24,26)に当接させ、エンドプレート18を固定する。このようにエンドプレート18を固定することにより、本体部22やカバー部(24,26)に止めネジ等の固定具46を通す雌ねじ部50を形成する必要がなくなるため、ケース14の防水性、防塵性を向上させることができる。また、ざぐり穴48はエンドプレート18の強度を確保することができれば、その面積、深さ、数等特に制限されるものではないが、エンドプレート18の軽量化の点では、ざぐり穴48の面積等を大きくすることが好ましい。なお、エンドプレート18を介して止めネジ等の固定具46をケース14に当接させて、エンドプレート18を固定しているため、セル積層体12の積層方向の長さに合わせてエンドプレート18をセル積層方向に移動させることも、また、固定することも可能となるため、シム16の枚数や厚さを減少させること、またはシム16を無くすことができる。   FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing another example of the configuration of the fuel cell stack according to the present embodiment. FIG. 6 is a schematic plan view of the end plate of FIG. In the fuel cell stack 3 shown in FIG. 5, the same components as those in the fuel cell stack 1 shown in FIG. A counterbore 48 is formed in the end plate 18 of the fuel cell stack 3 shown in FIG. 5 on the surface opposite to the surface on the cell stack 12 side. Further, as shown in FIG. An internal thread 50 that penetrates the counterbore 48 is formed in the part. In this embodiment, the fixing tool 46 such as a set screw is passed from the counterbore 48 side through the female screw portion 50 formed on the side portion of the end plate 18, and the tip of the fixing tool 46 such as the set screw is inserted into the main body portion. 22 and the cover portions (24, 26), and the end plate 18 is fixed. By fixing the end plate 18 in this way, it is not necessary to form the female screw portion 50 through which the fixing tool 46 such as a set screw is passed through the main body portion 22 or the cover portion (24, 26). Dustproofness can be improved. If the strength of the end plate 18 can be ensured, the area, depth, number, etc. of the counterbore 48 are not particularly limited, but in terms of weight reduction of the end plate 18, the area of the counterbore 48 is reduced. Etc. are preferably increased. Since the end plate 18 is fixed by contacting a fixing tool 46 such as a set screw through the end plate 18 to the case 14, the end plate 18 is matched to the length of the cell stack 12 in the stacking direction. Can be moved in the cell stacking direction and can be fixed, so that the number and thickness of the shims 16 can be reduced or the shims 16 can be eliminated.

図7(A),(B)及び図8(A),(B)は、テンション部材の構成の他の一例を示す模式平面図である。図7(A),(B)に示すテンション部材は、図1に示すテンション部材20に代わるものであり、エンドプレート18をセル積層方向(X方向)にスライド可能に固定する固定ピン52と、固定ピン52が挿着されるピン固定用溝54と、を備える。図9は、本体部の構成の一例を示す模式斜視図である。図9に示すように、ピン固定用溝54は、本体部22の側面壁や仕切り部材32に形成される。   FIGS. 7A and 7B and FIGS. 8A and 8B are schematic plan views illustrating another example of the configuration of the tension member. The tension member shown in FIGS. 7A and 7B is an alternative to the tension member 20 shown in FIG. 1, and includes a fixing pin 52 that fixes the end plate 18 to be slidable in the cell stacking direction (X direction); A pin fixing groove 54 into which the fixing pin 52 is inserted. FIG. 9 is a schematic perspective view showing an example of the configuration of the main body. As shown in FIG. 9, the pin fixing groove 54 is formed in the side wall of the main body 22 or the partition member 32.

図7(A),(B)のテンション部材では、固定ピン52がセル10のセル積層面方向(Y方向)に移動するようにピン固定用溝54が形成されている。このような固定ピン52及びピン固定用溝54が設けられる場合には、固定ピン52と当接するエンドプレート18の端部18aを傾斜状に加工する。そして、図7(B)に示すように、固定ピン52がY方向に移動することにより、エンドプレート18をセル積層方向(X方向)にスライドさせることができる。すなわち、セル枚数の増減によって、セル積層体12のセル積層方向の長さが変動しても、その変動に応じて、固定ピン52を移動させ、エンドプレート18をセル積層方向にスライドさせることにより、セル積層体12にセル積層方向の締結荷重を付与し、且つセル積層体12をケース14に固定することが可能となる。   7A and 7B, the pin fixing groove 54 is formed so that the fixing pin 52 moves in the cell stacking surface direction (Y direction) of the cell 10. When such a fixing pin 52 and a pin fixing groove 54 are provided, the end portion 18a of the end plate 18 that contacts the fixing pin 52 is processed into an inclined shape. Then, as shown in FIG. 7B, the end plate 18 can be slid in the cell stacking direction (X direction) by moving the fixing pin 52 in the Y direction. That is, even if the length of the cell stack 12 changes in the cell stacking direction due to the increase or decrease in the number of cells, the fixing pin 52 is moved according to the change and the end plate 18 is slid in the cell stacking direction. It becomes possible to apply a fastening load in the cell stacking direction to the cell stack 12 and fix the cell stack 12 to the case 14.

図8(A),(B)のテンション部材では、固定ピン52がセル10の積層面方向(Y方向)に対して傾斜移動するようにピン固定用溝54が形成されている。このような固定ピン52及びピン固定用溝54が設けられる場合には、エンドプレート18の一部を傾斜形状に加工する必要がない。そして、図8(B)に示すように、固定ピン52がY方向に対して傾斜移動することにより、エンドプレート18をセル積層方向にスライドさせることができる。すなわち、セル枚数の増減によって、セル積層体12のセル積層方向の長さが変動しても、その変動に応じて、固定ピン52を傾斜移動させ、エンドプレート18をセル積層方向にスライドさせることにより、セル積層体12にセル積層方向の締結荷重を付与し、且つセル積層体12をケース14に固定することが可能となる。また、シム16の枚数や厚さを減少させること、またはシム16を無くすことも可能となる。   In the tension member shown in FIGS. 8A and 8B, the pin fixing groove 54 is formed so that the fixing pin 52 is inclined and moved with respect to the stacking surface direction (Y direction) of the cell 10. When such a fixing pin 52 and a pin fixing groove 54 are provided, it is not necessary to process a part of the end plate 18 into an inclined shape. Then, as shown in FIG. 8B, the end plate 18 can be slid in the cell stacking direction by the tilting movement of the fixing pin 52 with respect to the Y direction. That is, even if the length of the cell stack 12 changes in the cell stacking direction due to the increase or decrease in the number of cells, the fixing pin 52 is tilted and the end plate 18 is slid in the cell stacking direction according to the change. Accordingly, it is possible to apply a fastening load in the cell stacking direction to the cell stack 12 and fix the cell stack 12 to the case 14. Further, the number and thickness of the shims 16 can be reduced, or the shims 16 can be eliminated.

固定ピン52及びピン固定用溝54は複数設けられることが好ましいが、エンドプレート18をセル積層方向にスライドさせ、セル積層体12をセル積層方向に固定することができれば、その数は特に制限されるものではない。   A plurality of fixing pins 52 and pin fixing grooves 54 are preferably provided, but the number is particularly limited as long as the end plate 18 can be slid in the cell stacking direction and the cell stack 12 can be fixed in the cell stacking direction. It is not something.

図10(A)〜(C)は、ケースを構成する本体部の構成の他の一例を示す一部模式断面図である。図10(A)〜(C)に示すように、本体部22の端面壁と側面壁との角部56は、曲率Rを有する溝58であることが好ましい。溝58は、図10(A)に示すように、角部56から側面壁に亘って形成されてもよいし、図10(B)に示すように、角部56から端面壁に亘って形成されてもよいし、図10(C)に示すように、端面壁から側面壁に亘って形成されていてもよい。   FIGS. 10A to 10C are partial schematic cross-sectional views showing another example of the configuration of the main body portion constituting the case. As shown in FIGS. 10A to 10C, the corner portion 56 between the end face wall and the side wall of the main body portion 22 is preferably a groove 58 having a curvature R. The groove 58 may be formed from the corner portion 56 to the side wall as shown in FIG. 10A, or from the corner portion 56 to the end wall as shown in FIG. 10B. Alternatively, as shown in FIG. 10C, it may be formed from the end wall to the side wall.

図11は、ケースを構成する本体部の構成の他の一例を示す一部模式断面である。図11に示すように、通常、本体部22の端面壁と側面壁との角部56に形成される曲率Rにセル10が接触するため、角部56に大きな応力が掛かってしまう。しかし、図9に示すように、角部56を、曲率Rを有する溝58にすることにより、セル10の接触による角部56の応力を緩和することが可能となる。   FIG. 11 is a partial schematic cross-sectional view showing another example of the configuration of the main body constituting the case. As shown in FIG. 11, since the cell 10 normally contacts the curvature R formed at the corner portion 56 between the end face wall and the side wall of the main body portion 22, a large stress is applied to the corner portion 56. However, as shown in FIG. 9, by making the corner portion 56 a groove 58 having a curvature R, the stress of the corner portion 56 due to the contact of the cell 10 can be relieved.

また、図10(A)に示すように、本体部22の強度を確保する点で、溝58を形成することによって減少する本体部22の厚みを補うように、溝58に対応する側壁(又は端面壁)を外側に張り出させる(張り出し部60を形成する)ことが好ましい。   Further, as shown in FIG. 10A, in order to secure the strength of the main body portion 22, the side wall (or the side wall) corresponding to the groove 58 is compensated to compensate for the thickness of the main body portion 22 that is reduced by forming the groove 58. It is preferable to project the end wall) outward (form the projecting portion 60).

1〜3 燃料電池スタック、10 セル、12 セル積層体、14 ケース、16 シム、18 エンドプレート、20 テンション部材、22 本体部、24 側面カバー部、26 端面カバー部、28 側面開放部、30 端面開放部、32 仕切り部材、34,36,38,40,42,46 固定具、44 ガイド部材、48 ざぐり穴、50 雌ねじ部、52 固定ピン、54 ピン固定用溝、56 角部、58 溝、60 張り出し部。
1 to 3 Fuel cell stack, 10 cells, 12 cell stack, 14 case, 16 shim, 18 end plate, 20 tension member, 22 body part, 24 side cover part, 26 end face cover part, 28 side open part, 30 end face Opening part, 32 partition member, 34, 36, 38, 40, 42, 46 fixture, 44 guide member, 48 counterbore, 50 female thread part, 52 fixing pin, 54 pin fixing groove, 56 corner part, 58 groove, 60 Overhang.

Claims (7)

燃料ガスと酸化ガスとの電気化学反応により発電を行うセルが複数積層されたセル積層体と、前記セル積層体を収容するケースと、前記セル積層体のセル積層方向の少なくとも一方端に配置されるエンドプレートと、前記セル積層体を積層方向に固定するテンション部材とを備える燃料電池スタックであって、
前記ケースは、本体部とカバー部とを備え、
前記本体部は、前記セル積層方向に沿う側面の少なくとも1つの側面及び前記セル積層方向の一方端側の端面が開放され、前記端面の開放部と前記側面の開放部とを仕切る仕切り部を備え、
前記カバー部は少なくとも前記端面の開放部及び側面の開放部を覆うものであることを特徴とする燃料電池スタック。
A cell stack in which a plurality of cells that generate power by an electrochemical reaction between a fuel gas and an oxidizing gas are stacked; a case for housing the cell stack; and a cell stack in at least one end in the cell stacking direction. A fuel cell stack comprising an end plate and a tension member for fixing the cell stack in the stacking direction,
The case includes a main body portion and a cover portion,
The main body includes a partition that opens at least one side surface along the cell stacking direction and an end surface on one end side in the cell stacking direction, and partitions the open portion of the end surface from the open portion of the side surface. ,
The fuel cell stack, wherein the cover part covers at least the open part of the end face and the open part of the side face.
請求項1記載の燃料電池スタックであって、前記テンション部材は、前記セル積層体のセル積層方向に沿って延設され、
前記テンション部材の一端が前記エンドプレート側で固定され、前記テンション部材の他端が前記セル積層方向の他方端側の本体部の端面側で固定されることを特徴とする燃料電池スタック。
The fuel cell stack according to claim 1, wherein the tension member is extended along a cell stacking direction of the cell stack.
One end of the tension member is fixed on the end plate side, and the other end of the tension member is fixed on the end surface side of the main body portion on the other end side in the cell stacking direction.
請求項1記載の燃料電池スタックであって、前記テンション部材は、前記エンドプレートを前記セル積層方向にスライド可能に固定する固定ピンと、前記本体部に設けられ、前記固定ピンが挿着されるピン固定用溝と、を備えることを特徴とする燃料電池スタック。   2. The fuel cell stack according to claim 1, wherein the tension member includes a fixing pin that fixes the end plate so as to be slidable in the cell stacking direction, and a pin that is provided on the main body and into which the fixing pin is inserted. A fuel cell stack comprising a fixing groove. 請求項1〜3のいずれか1項に記載の燃料電池スタックであって、前記本体部のセル積層方向に沿う側面には、前記セル積層方向に沿って、前記セル積層体を支持するガイド部材が形成されることを特徴とする燃料電池スタック。   4. The fuel cell stack according to claim 1, wherein a guide member that supports the cell stack along the cell stacking direction is provided on a side surface of the main body section along the cell stacking direction. 5. A fuel cell stack characterized in that is formed. 請求項1〜3のいずれか1項に記載の燃料電池スタックであって、前記本体部のセル積層方向に沿う側面を介して前記エンドプレートを固定する固定具を備えることを特徴とする燃料電池スタック。   4. The fuel cell stack according to claim 1, further comprising: a fixture that fixes the end plate through a side surface of the main body portion along a cell stacking direction. 5. stack. 請求項1〜3のいずれか1項に記載の燃料電池スタックであって、前記エンドプレートの前記セル積層体側と反対側の面にざぐり穴が形成され、前記ざぐり穴から前記エンドプレートを介して前記ケースに当接し、前記エンドプレートを固定する固定具を備えることを特徴とする燃料電池スタック。   It is a fuel cell stack of any one of Claims 1-3, Comprising: A counterbore is formed in the surface on the opposite side to the said cell laminated body side of the said end plate, Through the said endplate from the said counterbore A fuel cell stack, comprising: a fixture that contacts the case and fixes the end plate. 請求項1〜3のいずれか1項に記載の燃料電池スタックであって、前記セル積層方向の他方端側の本体部の端面と前記セル積層方向に沿う側面との角部は、曲率Rを有する溝であることを特徴とする燃料電池スタック。   The fuel cell stack according to any one of claims 1 to 3, wherein a corner portion between an end surface of the main body portion on the other end side in the cell stacking direction and a side surface along the cell stacking direction has a curvature R. A fuel cell stack, wherein the fuel cell stack has a groove.
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