JP2015201264A - fuel cell stack - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To insulate between an end plate and a terminal plate, to thin an insulation plate and to more suitably seal a flow passage.SOLUTION: A fuel cell stack 1 includes: a laminate 3 configured by laminating fuel cel single cells 2; a terminal plate 4 arranged on a lamination-direction end part of the laminate 3; an end plate 5 arranged on the lamination-direction outside of the terminal plate 4; and an insulation plate 6 arranged between the terminal plate 4 and the end plate 5. The end plate 5, the insulation plate 6 and the terminal plate 4 include flow passages 7 penetrated into these plates. An outer edge portion 6a of the insulation plate 6 covers an outer peripheral surface 4p of the terminal plate 4. Inner edge portions 6c of the insulation plate 6 which respectively form inner peripheral surfaces of the flow passages 7 cover the inner peripheral surfaces 4q of the flow passages 7 of the terminal plate 4. An annular storage groove 5 mg is formed on the periphery of each flow passage 7 on a surface 5r of the end plate 5 facing the insulation plate 6 and a seal material 5 ms is stored in the storage groove.

Description

本発明は、燃料電池スタックに関する。   The present invention relates to a fuel cell stack.

複数の燃料電池単セルが積層された積層体と、積層体の積層方向の両端に配置された導電性のターミナルプレート(高電圧部)と、ターミナルプレートの積層方向の外側に配置された導電性のエンドプレート(アース部)と、これらターミナルプレートとエンドプレートとの間に配置された絶縁プレートと、を備えた燃料電池スタックが知られている(特許文献1参照)。   A laminate in which a plurality of fuel cell single cells are laminated, a conductive terminal plate (high voltage part) arranged at both ends in the lamination direction of the laminate, and a conductivity arranged outside the lamination direction of the terminal plate There is known a fuel cell stack including an end plate (ground portion) and an insulating plate disposed between the terminal plate and the end plate (see Patent Document 1).

特開2010−140870号公報JP 2010-140870 A

絶縁プレートには、以下の機能が求められる。ターミナルプレートとエンドプレート間を絶縁する機能、外周部においてターミナルプレートとエンドプレート間の沿面放電を防止するための沿面距離を確保する機能、及び冷却水や燃料ガスや酸化剤ガスを流す流通路におけるシール(封止)機能である。   The following functions are required for the insulating plate. In the function to insulate between the terminal plate and the end plate, the function to secure the creeping distance to prevent the creeping discharge between the terminal plate and the end plate in the outer periphery, and the flow path through which cooling water, fuel gas and oxidant gas flow It is a sealing (sealing) function.

特許文献1では、絶縁プレートを薄くしながら沿面距離を確保するために、絶縁プレートの外縁部をエンドプレート側またはターミナルプレート側に折り曲げている。しかし、ターミナルプレートとエンドプレート間を絶縁しながら、絶縁プレートを薄くし、かつシールもしなければならない、という絶縁プレートの流通路の部分の構造には改良の余地がある。   In Patent Document 1, in order to secure a creepage distance while making the insulating plate thin, the outer edge portion of the insulating plate is bent toward the end plate side or the terminal plate side. However, there is room for improvement in the structure of the flow path portion of the insulating plate in which the insulating plate must be thinned and sealed while insulating between the terminal plate and the end plate.

本発明によれば、複数の燃料電池単セルを積層方向に沿って積層した積層体と、積層体の積層方向の端部に配置された導電性のターミナルプレートと、ターミナルプレートの積層方向の外側に配置された導電性のエンドプレートと、ターミナルプレートとエンドプレートとの間に配置された絶縁プレートと、を備えた燃料電池スタックであって、エンドプレート、絶縁プレート及びターミナルプレートは、これらを貫通して燃料電池スタック外部から積層体に到る流通路を有し、絶縁プレートの外縁部は、ターミナルプレートの外周面又はエンドプレートの外周面を覆うように前記積層方向へ延び、流通路の内周面を形成する絶縁プレートの流通路の内縁部は、ターミナルプレートの流通路の内周面を覆うように積層方向へ延び、絶縁プレートに面するエンドプレートの表面又はエンドプレートに面する絶縁プレートの表面の流通路の周りに環状の収容溝を設け、収容溝内にシール材を収容した、燃料電池スタックが提供される。   According to the present invention, a stacked body in which a plurality of fuel cell single cells are stacked in the stacking direction, a conductive terminal plate disposed at an end of the stacked body in the stacking direction, and an outer side of the terminal plate in the stacking direction A fuel cell stack comprising a conductive end plate disposed in the substrate and an insulating plate disposed between the terminal plate and the end plate, the end plate, the insulating plate and the terminal plate extending therethrough And the outer edge of the insulating plate extends in the stacking direction so as to cover the outer peripheral surface of the terminal plate or the outer peripheral surface of the end plate. The inner edge of the flow path of the insulating plate forming the peripheral surface extends in the stacking direction so as to cover the inner peripheral surface of the flow path of the terminal plate, and the insulating plate An annular housing groove provided around the flow path surface of the insulating plate facing the surface or the end plate of the end plate facing the, accommodating the sealing member in the housing groove to provide a fuel cell stack.

エンドプレートとターミナルプレートとの間を絶縁しながら、絶縁プレートを薄くし、かつ、より適切なシールを行うことができる。   While insulating between the end plate and the terminal plate, the insulating plate can be made thinner and more appropriate sealing can be performed.

燃料電池スタックの側面図である。It is a side view of a fuel cell stack. ターミナルプレート、絶縁プレート及びエンドプレートの概略分解斜視図である。It is a schematic exploded perspective view of a terminal plate, an insulating plate, and an end plate. 燃料電池スタックの部分縦断面図である。It is a fragmentary longitudinal cross-sectional view of a fuel cell stack. 別の実施例の燃料電池スタックの部分縦断面図である。It is a fragmentary longitudinal cross-sectional view of the fuel cell stack of another Example. 更に別の実施例の燃料電池スタックの部分縦断面図である。It is a fragmentary longitudinal cross-sectional view of the fuel cell stack of still another embodiment. 更に別の実施例の燃料電池スタックの部分縦断面図である。It is a fragmentary longitudinal cross-sectional view of the fuel cell stack of still another embodiment. 更に別の実施例の燃料電池スタックの部分縦断面図である。It is a fragmentary longitudinal cross-sectional view of the fuel cell stack of still another embodiment. 更に別の実施例の燃料電池スタックの部分縦断面図である。It is a fragmentary longitudinal cross-sectional view of the fuel cell stack of still another embodiment. 更に別の実施例の燃料電池スタックの部分縦断面図である。It is a fragmentary longitudinal cross-sectional view of the fuel cell stack of still another embodiment. 更に別の実施例の燃料電池スタックの部分縦断面図である。It is a fragmentary longitudinal cross-sectional view of the fuel cell stack of still another embodiment.

実施例に係る燃料電池スタック1について説明する。
図1は、燃料電池スタック1の側面図である。図1を参照すると、燃料電池スタック1は、積層体3と、ターミナルプレート4と、エンドプレート5と、絶縁プレート6と、を備える。積層体3は、複数の燃料電池単セル2を積層方向Sに沿って積層することにより形成される。ターミナルプレート4は、積層体3の積層方向Sの両端部に配置される。エンドプレート5は、ターミナルプレート4の積層方向Sの外側に配置される。絶縁プレート6は、ターミナルプレート4とエンドプレート5との間に配置される。ターミナルプレート4及びエンドプレート5は導電性材料から形成され、絶縁プレート6は電気絶縁性材料から形成される。
The fuel cell stack 1 according to the embodiment will be described.
FIG. 1 is a side view of the fuel cell stack 1. Referring to FIG. 1, the fuel cell stack 1 includes a stacked body 3, a terminal plate 4, an end plate 5, and an insulating plate 6. The stacked body 3 is formed by stacking a plurality of fuel cell single cells 2 along the stacking direction S. The terminal plate 4 is disposed at both ends of the stack 3 in the stacking direction S. The end plate 5 is disposed outside the terminal plate 4 in the stacking direction S. The insulating plate 6 is disposed between the terminal plate 4 and the end plate 5. The terminal plate 4 and the end plate 5 are made of a conductive material, and the insulating plate 6 is made of an electrically insulating material.

また、エンドプレート5、5は積層方向Sに延びる締結具(図示されず)により互いに締結される。その結果、エンドプレート5、5が積層方向S内向きに互いに引き寄せられる。したがって、積層体3、ターミナルプレート4、エンドプレート5及び絶縁プレート6が積層方向Sに関し互いに密着される。   Further, the end plates 5 and 5 are fastened to each other by a fastener (not shown) extending in the stacking direction S. As a result, the end plates 5 and 5 are pulled toward each other in the stacking direction S. Therefore, the stacked body 3, the terminal plate 4, the end plate 5, and the insulating plate 6 are in close contact with each other in the stacking direction S.

ターミナルプレート4、エンドプレート5及び絶縁プレート6は、積層方向Sに垂直な断面でみると、それぞれ長方形状をなしている。そのとき、ターミナルプレート4及び絶縁プレート6は互いにほぼ同じ大きさである。一方、エンドプレート5はターミナルプレート4及び絶縁プレート6とほぼ同じ大きさか又はこれらよりもわずかに大きい。   The terminal plate 4, end plate 5, and insulating plate 6 each have a rectangular shape when viewed in a cross section perpendicular to the stacking direction S. At that time, the terminal plate 4 and the insulating plate 6 have substantially the same size. On the other hand, the end plate 5 is approximately the same size or slightly larger than the terminal plate 4 and the insulating plate 6.

燃料電池スタック1の積層方向Sの一端に位置するターミナルプレート4、絶縁プレート6及びエンドプレート5は、これらターミナルプレート4、絶縁プレート6及びエンドプレート5を積層方向Sに貫通して燃料電池スタック1の外部から積層体3に到る複数の流通路7を備えている。これら流通路7には、水素のような燃料ガスを積層体3に供給する供給路、燃料ガスを積層体3から排出する排出路、空気のような酸化剤ガスを積層体3に供給する供給路、酸化剤ガスを積層体3から排出する排出路、冷却水を積層体3に供給する供給路、及び冷却水を積層体3から排出する排出路が含まれる。   The terminal plate 4, the insulating plate 6 and the end plate 5 positioned at one end in the stacking direction S of the fuel cell stack 1 penetrate the terminal plate 4, the insulating plate 6 and the end plate 5 in the stacking direction S, and the fuel cell stack 1. Are provided with a plurality of flow passages 7 from the outside to the laminated body 3. In these flow passages 7, a supply path for supplying a fuel gas such as hydrogen to the stack 3, a discharge path for discharging the fuel gas from the stack 3, and a supply for supplying an oxidant gas such as air to the stack 3 A discharge path for discharging the oxidant gas from the stacked body 3, a supply path for supplying cooling water to the stacked body 3, and a discharge path for discharging cooling water from the stacked body 3.

燃料電池単セル2はそれぞれアノード極及びカソード極(図示されず)を有しており、アノード極は一方のターミナルプレート4に電気的に接続され、カソード極は他方のターミナルプレート4に電気的に接続される。燃料電池単セル2では、燃料電池単セル2に供給された燃料ガス及び酸化剤ガスの電気化学反応により電気エネルギが発生する。燃料電池単セル2で発生した電気エネルギはターミナルプレート4を介して燃料電池スタック1の外部に取り出される。燃料電池スタック1から取り出された電気エネルギは例えば電動車両の駆動用電気モータ又は蓄電器に供給される。なお、エンドプレート5は接地されている。   Each fuel cell single cell 2 has an anode electrode and a cathode electrode (not shown). The anode electrode is electrically connected to one terminal plate 4, and the cathode electrode is electrically connected to the other terminal plate 4. Connected. In the single fuel cell 2, electric energy is generated by an electrochemical reaction between the fuel gas and the oxidant gas supplied to the single fuel cell 2. Electric energy generated in the single fuel cell 2 is taken out of the fuel cell stack 1 through the terminal plate 4. The electrical energy extracted from the fuel cell stack 1 is supplied to, for example, an electric motor for driving an electric vehicle or a capacitor. The end plate 5 is grounded.

図2は、ターミナルプレート、絶縁プレート及びエンドプレートの概略分解斜視図である。図3は、燃料電池スタックの部分縦断面図である。   FIG. 2 is a schematic exploded perspective view of the terminal plate, the insulating plate, and the end plate. FIG. 3 is a partial longitudinal sectional view of the fuel cell stack.

図2及び図3に示されるように、絶縁プレート6は、外縁部6aと、平板部6bと、内縁部6cとを備えている。平板部6bは、エンドプレート5とターミナルプレート4との間に挟まる長方形状の平板状の部分で、流通路7を形成する開口部を有する。外縁部6aは、平板部6bの外縁に設けられた長方形状のフレーム状の部分である。外縁部6aは、ターミナルプレート4の外周面4pを覆うように、平板部6bの外周面から積層方向Sに延びている。言い換えると、外縁部6aは、平板部6bをその外周面からターミナルプレート4の外周面4p側に折り曲げたように設けられている。内縁部6cは、絶縁プレート6の流通路7の内周面を形成する円筒状の部分である。内縁部6cは、ターミナルプレート4の流通路7の内周面4qを覆うように、平板部6bから積層方向Sに延びている。言い換えると、内縁部6cは、平板部6bをその開口部からターミナルプレート4の流通路7側に折り曲げたように設けられている。外縁部6a及び内縁部6cはそれぞれ、平板部6bから、ターミナルプレート4の積層体3側の表面4sまで延びている。この場合、絶縁プレート6は、平板部6b、外縁部6a、及び内縁部6cにより画定される凹部を有しているという見方もできる。   As shown in FIGS. 2 and 3, the insulating plate 6 includes an outer edge portion 6a, a flat plate portion 6b, and an inner edge portion 6c. The flat plate portion 6 b is a rectangular flat plate portion sandwiched between the end plate 5 and the terminal plate 4 and has an opening that forms the flow passage 7. The outer edge portion 6a is a rectangular frame-shaped portion provided on the outer edge of the flat plate portion 6b. The outer edge portion 6 a extends in the stacking direction S from the outer peripheral surface of the flat plate portion 6 b so as to cover the outer peripheral surface 4 p of the terminal plate 4. In other words, the outer edge portion 6 a is provided such that the flat plate portion 6 b is bent from the outer peripheral surface to the outer peripheral surface 4 p side of the terminal plate 4. The inner edge portion 6 c is a cylindrical portion that forms the inner peripheral surface of the flow path 7 of the insulating plate 6. The inner edge portion 6 c extends in the stacking direction S from the flat plate portion 6 b so as to cover the inner peripheral surface 4 q of the flow passage 7 of the terminal plate 4. In other words, the inner edge portion 6 c is provided such that the flat plate portion 6 b is bent from the opening portion toward the flow passage 7 of the terminal plate 4. Each of the outer edge portion 6a and the inner edge portion 6c extends from the flat plate portion 6b to the surface 4s of the terminal plate 4 on the laminated body 3 side. In this case, the insulating plate 6 can also be regarded as having a recess defined by the flat plate portion 6b, the outer edge portion 6a, and the inner edge portion 6c.

ターミナルプレート4は、平板状であり、流通路7を形成する開口部を有する。図3に示される実施例では、ターミナルプレート4は、積層体3側の表面4sを除いて、絶縁プレート6で覆われる。すなわち、ターミナルプレート4の外周面4pは、絶縁プレート6の外縁部6aに覆われ、ターミナルプレート4の絶縁プレート6側の表面4rは絶縁プレート6の平板部6bに覆われ、ターミナルプレート4の内周面4qは絶縁プレート6の内縁部6cに覆われる。この内縁部6cにより、流通路7内を流れる流体からターミナルプレート4が保護される。絶縁プレート6の内縁部6cは、ターミナルプレート4の流通路7の内周面を形成する。この場合、絶縁プレート6の凹部内にターミナルプレート4が嵌め込まれているという見方もできる。   The terminal plate 4 has a flat plate shape and has an opening that forms the flow passage 7. In the embodiment shown in FIG. 3, the terminal plate 4 is covered with an insulating plate 6 except for the surface 4s on the laminated body 3 side. That is, the outer peripheral surface 4 p of the terminal plate 4 is covered with the outer edge portion 6 a of the insulating plate 6, and the surface 4 r of the terminal plate 4 on the insulating plate 6 side is covered with the flat plate portion 6 b of the insulating plate 6. The peripheral surface 4q is covered with the inner edge 6c of the insulating plate 6. The terminal plate 4 is protected from the fluid flowing in the flow passage 7 by the inner edge portion 6c. The inner edge 6 c of the insulating plate 6 forms the inner peripheral surface of the flow passage 7 of the terminal plate 4. In this case, it can also be said that the terminal plate 4 is fitted in the recess of the insulating plate 6.

エンドプレート5は、平板状であり、流通路7の開口部を有する。エンドプレート5の絶縁プレート6側の表面5rは、絶縁プレート6の平板部6bに当接する。エンドプレート5の流通路7の内周面5qには、樹脂製の内筒部5cが設けられる。内筒部5cは、エンドプレート5の流通路7の内周面を覆う。この内筒部5cにより、流通路7内を流れる流体からエンドプレート5が保護される。   The end plate 5 has a flat plate shape and has an opening for the flow passage 7. A surface 5 r of the end plate 5 on the insulating plate 6 side is in contact with the flat plate portion 6 b of the insulating plate 6. A resin-made inner cylinder portion 5 c is provided on the inner peripheral surface 5 q of the flow passage 7 of the end plate 5. The inner cylinder portion 5 c covers the inner peripheral surface of the flow path 7 of the end plate 5. The end plate 5 is protected from the fluid flowing in the flow passage 7 by the inner cylinder portion 5c.

内筒部5cは、フランジ部5c1と、円筒部5c2と、フランジ部5c3とを備えている。円筒部5c2は、エンドプレート5の流通路7の内周面5qを覆う円筒状の部分であり、絶縁プレート6側の表面5rから、絶縁プレート6と反対側の表面5sまで延びる。フランジ部5c3は、円筒部5c2の一端から表面5rに沿って放射状に延びる円環状の部分である。言い換えると、フランジ部5c3は、円筒部5c2をその一端から表面5r側に折り曲げたように設けられている。フランジ部5c3の表面は、エンドプレート5の絶縁プレート6側の表面5rの一部を形成する。フランジ部5c1は、円筒部5c2の他端から表面5sに沿って放射状に延びる円環状の部分である。言い換えると、フランジ部5c1は、円筒部5c2をその他端から表面5s側に折り曲げたように設けられている。フランジ部5c1の表面は、エンドプレート5の絶縁プレート6と反対側の表面5sの一部を形成する。   The inner cylinder portion 5c includes a flange portion 5c1, a cylindrical portion 5c2, and a flange portion 5c3. The cylindrical portion 5 c 2 is a cylindrical portion that covers the inner peripheral surface 5 q of the flow path 7 of the end plate 5, and extends from the surface 5 r on the insulating plate 6 side to the surface 5 s on the opposite side of the insulating plate 6. The flange portion 5c3 is an annular portion that extends radially from one end of the cylindrical portion 5c2 along the surface 5r. In other words, the flange portion 5c3 is provided such that the cylindrical portion 5c2 is bent from one end thereof to the surface 5r side. The surface of the flange portion 5c3 forms a part of the surface 5r of the end plate 5 on the insulating plate 6 side. The flange portion 5c1 is an annular portion that extends radially from the other end of the cylindrical portion 5c2 along the surface 5s. In other words, the flange portion 5c1 is provided such that the cylindrical portion 5c2 is bent from the other end to the surface 5s side. The surface of the flange portion 5c1 forms a part of the surface 5s of the end plate 5 opposite to the insulating plate 6.

図2及び図3に示される実施例では、エンドプレート5の内筒部5cは、表面5rの流通路7の周りに、流通路7をシールするシール構造5mを備えている。シール構造5mは、絶縁プレート6とエンドプレート5との間の流通路7のシール(封止)を行う。シール構造5mには、フランジ部5c3の流通路7の周りに設けられた環状の収容溝5mgが設けられている。その収容溝5mg内には、Oリングのようなシール材5msが収容される。シール材5msが絶縁プレート6の表面6sに押し付けられることにより、絶縁プレート6とエンドプレート5との間の流通路7のシールが行われる。   In the embodiment shown in FIGS. 2 and 3, the inner cylinder portion 5c of the end plate 5 is provided with a seal structure 5m for sealing the flow passage 7 around the flow passage 7 on the surface 5r. The seal structure 5m performs sealing (sealing) of the flow path 7 between the insulating plate 6 and the end plate 5. The seal structure 5m is provided with an annular housing groove 5mg provided around the flow passage 7 of the flange portion 5c3. A sealing material 5 ms such as an O-ring is accommodated in the accommodation groove 5 mg. When the sealing material 5 ms is pressed against the surface 6 s of the insulating plate 6, the flow path 7 between the insulating plate 6 and the end plate 5 is sealed.

絶縁プレート6は、電気絶縁性を有する材料であれば特に制限はない。本発明による実施例では絶縁プレート6は、電気絶縁性樹脂、例えばナイロン系、ポリフェニレンサルファイド(PPS)系などの熱可塑性樹脂、不飽和ポリエステル樹脂のような熱硬化性樹脂から形成される。また、内筒部5cは、絶縁プレート6と同じ材料で形成できる。   The insulating plate 6 is not particularly limited as long as it is a material having electrical insulating properties. In the embodiment according to the present invention, the insulating plate 6 is made of an electrically insulating resin, for example, a thermoplastic resin such as nylon or polyphenylene sulfide (PPS), or a thermosetting resin such as an unsaturated polyester resin. Further, the inner cylinder portion 5 c can be formed of the same material as the insulating plate 6.

絶縁プレート6の厚みは、使用する電気絶縁性を有する材料の絶縁特性とそこにかかる電圧により決まる。本発明による実施例では、絶縁プレート6でのピンホール等の欠陥を抑制する観点や、シール構造5mでのシール性能の確保の観点から1mm以上であることが好ましい。   The thickness of the insulating plate 6 is determined by the insulating characteristics of the material having electrical insulation used and the voltage applied thereto. In the embodiment according to the present invention, the thickness is preferably 1 mm or more from the viewpoint of suppressing defects such as pin holes in the insulating plate 6 and securing the sealing performance in the seal structure 5 m.

さて、ターミナルプレート4の電位は高く、これに対しエンドプレート5は接地されている。そのため、絶縁プレート6の厚さtを小さくすると、ターミナルプレート4とエンドプレート5とが近づき過ぎて、ターミナルプレート4とエンドプレート5との間で沿面放電が発生する危険性がある。しかし、本発明による実施例では、ターミナルプレート4の外周面4pを絶縁プレート6の外縁部6aで覆うことにより、ターミナルプレート4とエンドプレート5との間の沿面距離CD(=外縁部6aの長さD1+外縁部6aの厚みd1)を長くすることができる。したがって、絶縁プレート6の厚さtを小さくすることができる。すなわち、ターミナルプレート4とエンドプレート5との間での沿面放電の発生を抑制しつつ燃料電池スタック1の重量及びコストを低減することができる。   Now, the potential of the terminal plate 4 is high, while the end plate 5 is grounded. Therefore, if the thickness t of the insulating plate 6 is reduced, the terminal plate 4 and the end plate 5 are too close to each other, and there is a risk that creeping discharge occurs between the terminal plate 4 and the end plate 5. However, in the embodiment according to the present invention, the outer peripheral surface 4p of the terminal plate 4 is covered with the outer edge portion 6a of the insulating plate 6, so that the creepage distance CD between the terminal plate 4 and the end plate 5 (= the length of the outer edge portion 6a). The thickness D1 + thickness d1) of the outer edge portion 6a can be increased. Therefore, the thickness t of the insulating plate 6 can be reduced. That is, the weight and cost of the fuel cell stack 1 can be reduced while suppressing the occurrence of creeping discharge between the terminal plate 4 and the end plate 5.

このとき、本発明による実施例では、エンドプレート5と絶縁プレート6間の流通路7の周りにシール構造5mが設けられている。このシール構造5mにより、エンドプレート5と絶縁プレート6との間での流通路7を確実にシールすることができる。   At this time, in the embodiment according to the present invention, a seal structure 5 m is provided around the flow path 7 between the end plate 5 and the insulating plate 6. With this seal structure 5m, the flow path 7 between the end plate 5 and the insulating plate 6 can be reliably sealed.

また、絶縁プレート6とエンドターミナル4との間の流通路7のシールに関しては、内縁部6cがエンドターミナル4の流通路7側の内周面4qを覆い、絶縁プレート6とエンドターミナル4との境界が流通路7に面していないので、シールは不要である。見方を変えれば、絶縁プレート6の内縁部6cにより、絶縁プレート6とエンドターミナル4との間の流通路7のシールが行われる、ということになる。   Regarding the seal of the flow path 7 between the insulating plate 6 and the end terminal 4, the inner edge 6 c covers the inner peripheral surface 4 q of the end terminal 4 on the flow path 7 side, and the insulating plate 6 and the end terminal 4 Since the boundary does not face the flow path 7, no seal is necessary. In other words, the inner passage portion 6 c of the insulating plate 6 seals the flow path 7 between the insulating plate 6 and the end terminal 4.

図4は、本発明の別の実施例における燃料電池スタックの部分縦断面図である。この実施例は、図3の実施例と比較すると、絶縁プレート6が外縁拡張部6ae及び内縁拡張部6ceの少なくとも一方を更に備えている点で相違する。外縁拡張部6aeは、外縁部6aの延長部分であり、外縁部6aの端部からターミナルプレート4の積層体3側の表面(絶縁プレート6と接する表面4rに対向する表面)4sに回り込むように設けられている。外縁拡張部6aeは、沿面距離CDを、更にその長さd2分だけ長くする。すなわち、沿面距離CDは、(外縁部6aの長さD1+外縁部6aの厚みd1+外縁拡張部6aeの長さd2)となる。それにより、絶縁プレート6の平板部6bの厚みtを更に薄くしても、沿面距離CDを確保することができる。言い換えれば、図3の場合と比較して、厚みtを更に薄くすることができる。   FIG. 4 is a partial longitudinal sectional view of a fuel cell stack according to another embodiment of the present invention. This embodiment is different from the embodiment of FIG. 3 in that the insulating plate 6 further includes at least one of an outer edge extension portion 6ae and an inner edge extension portion 6ce. The outer edge extension portion 6ae is an extension portion of the outer edge portion 6a, and wraps around from the end of the outer edge portion 6a to the surface of the terminal plate 4 on the side of the laminate 3 (surface facing the surface 4r in contact with the insulating plate 6) 4s. Is provided. The outer edge extended portion 6ae further increases the creepage distance CD by the length d2. That is, the creepage distance CD is (the length D1 of the outer edge portion 6a + the thickness d1 of the outer edge portion 6a + the length d2 of the outer edge extension portion 6ae). Thereby, even if the thickness t of the flat plate portion 6b of the insulating plate 6 is further reduced, the creepage distance CD can be secured. In other words, the thickness t can be further reduced as compared with the case of FIG.

一方、内縁拡張部6ceは、内縁部6cの延長部分であり、内縁部6cの端部からターミナルプレート4の積層体3側の表面4sに回り込むように設けられている。内縁拡張部6ceは、絶縁プレート6とターミナルプレート4との境界を流通路7側から更に遠ざけて、覆っているので、絶縁プレート6とターミナルプレート4との間での流通路7をより確実にシールすることができる。   On the other hand, the inner edge extension portion 6ce is an extended portion of the inner edge portion 6c, and is provided so as to go around from the end portion of the inner edge portion 6c to the surface 4s on the laminated body 3 side of the terminal plate 4. The inner edge extension portion 6ce covers the boundary between the insulating plate 6 and the terminal plate 4 further away from the flow path 7 side, so that the flow path 7 between the insulating plate 6 and the terminal plate 4 is more reliably secured. Can be sealed.

燃料電池スタック1では、外縁拡張部6ae及び内縁拡張部6ceの両方を用いてもよいし、いずれか一方を用いてもよい。   In the fuel cell stack 1, both the outer edge extension 6ae and the inner edge extension 6ce may be used, or one of them may be used.

図5は、本発明の更に別の実施例における燃料電池スタックの部分縦断面図である。この実施例は、図3の実施例と比較すると、シール構造がエンドプレート5にではなく絶縁プレート6に設けられている点で相違する。絶縁プレート6の平板部6bは、エンドプレート5の表面5rに面する表面6sの流通路7の周りに、流通路7をシールするシール構造6mを備えている。シール構造6mは、絶縁プレート6とエンドプレート5との間の流通路7のシール(封止)を行う。シール構造6mには、平板部6bの流通路7の周りに設けられた環状の収容溝6mgが設けられている。その収容溝6mg内には、Oリングのようなシール材6msが収容される。シール材6msがエンドプレート5の表面5rに押し付けられることにより、絶縁プレート6とエンドプレート5との間の流通路7のシールが行われる。この場合にも、図3の場合と同様に、流通路7をより適切にシールすることができる。   FIG. 5 is a partial vertical cross-sectional view of a fuel cell stack in still another embodiment of the present invention. This embodiment is different from the embodiment of FIG. 3 in that the seal structure is provided not on the end plate 5 but on the insulating plate 6. The flat plate portion 6 b of the insulating plate 6 includes a seal structure 6 m that seals the flow passage 7 around the flow passage 7 on the surface 6 s facing the surface 5 r of the end plate 5. The seal structure 6 m seals (seals) the flow path 7 between the insulating plate 6 and the end plate 5. The seal structure 6m is provided with an annular receiving groove 6mg provided around the flow passage 7 of the flat plate portion 6b. A sealing material 6ms such as an O-ring is accommodated in the accommodating groove 6mg. When the sealing material 6 ms is pressed against the surface 5 r of the end plate 5, the flow path 7 between the insulating plate 6 and the end plate 5 is sealed. Also in this case, the flow path 7 can be more appropriately sealed as in the case of FIG.

図6は、本発明の更に別の実施例における燃料電池スタックの部分縦断面図である。この実施例は、図5の実施例と比較すると、絶縁プレート6が外縁拡張部6ae及び内縁拡張部6ceを更に備えている点で相違する。外縁拡張部6ae及び内縁拡張部6ceについては、図4の実施例において説明したとおりである。この場合であっても、図4の場合と同様に、外縁拡張部6aeにより絶縁プレート6の厚みtを更に薄くすることができ、内縁拡張部6ceにより流通路7をより適切にシールすることができる。   FIG. 6 is a partial vertical cross-sectional view of a fuel cell stack in still another embodiment of the present invention. This embodiment is different from the embodiment of FIG. 5 in that the insulating plate 6 further includes an outer edge extension portion 6ae and an inner edge extension portion 6ce. The outer edge extension portion 6ae and the inner edge extension portion 6ce are as described in the embodiment of FIG. Even in this case, similarly to the case of FIG. 4, the thickness t of the insulating plate 6 can be further reduced by the outer edge extended portion 6ae, and the flow path 7 can be more appropriately sealed by the inner edge extended portion 6ce. it can.

図7〜図10は、本発明の更に別の実施例における燃料電池スタックの部分縦断面図である。これらの実施例は、それぞれ図3〜図6の実施例と比較すると、絶縁プレート6の外縁部6aがターミナルプレート4ではなくエンドプレート5の外周面5p全体を覆うように延びている点で相違する。その結果、エンドプレート5とターミナルプレート4との間の沿面距離CDは、絶縁プレート6(の平板部6b)の厚みtではなく、外縁部6aの長さD2と外縁部6aの厚みd1との和となる。それにより、絶縁プレート6の厚みtを薄くしても、沿面距離CD(=D2+d1)を長くすることができる。一方、図7及び図8に示される実施例では、図3及び図4に示される実施例と同様に、シール構造5mがエンドプレート5に設けられる。これに対し、図9及び図10に示される実施例では、図5及び図6に示される実施例と同様に、シール構造6mが絶縁プレート6に設けられる。また、図7及び図9に示される実施例では、図3及び図5に示される実施例と同様に、ターミナルプレート4の積層体3側の表面4sが絶縁プレート6により覆われていない。これに対し、図8及び図10に示される実施例では、図4及び図6に示される実施例と同様に、ターミナルプレート4の積層体3側の表面4sが絶縁プレート6により覆われる。その結果、図7から図10に示される実施例は上述の効果に加えて、それぞれ図3〜図6の実施例と同様の効果を奏することができる。   7 to 10 are partial longitudinal sectional views of a fuel cell stack in still another embodiment of the present invention. These embodiments are different from the embodiments of FIGS. 3 to 6 in that the outer edge portion 6a of the insulating plate 6 extends so as to cover the entire outer peripheral surface 5p of the end plate 5 instead of the terminal plate 4. To do. As a result, the creepage distance CD between the end plate 5 and the terminal plate 4 is not the thickness t of the insulating plate 6 (the flat plate portion 6b) but the length D2 of the outer edge portion 6a and the thickness d1 of the outer edge portion 6a. Become sum. Thereby, even if the thickness t of the insulating plate 6 is reduced, the creeping distance CD (= D2 + d1) can be increased. On the other hand, in the embodiment shown in FIGS. 7 and 8, the seal structure 5 m is provided on the end plate 5 as in the embodiment shown in FIGS. 3 and 4. On the other hand, in the embodiment shown in FIGS. 9 and 10, the sealing structure 6 m is provided on the insulating plate 6 as in the embodiment shown in FIGS. 5 and 6. In the embodiment shown in FIGS. 7 and 9, the surface 4 s of the terminal plate 4 on the laminated body 3 side is not covered with the insulating plate 6, as in the embodiment shown in FIGS. 3 and 5. On the other hand, in the embodiment shown in FIGS. 8 and 10, the surface 4 s on the laminated body 3 side of the terminal plate 4 is covered with the insulating plate 6, as in the embodiment shown in FIGS. 4 and 6. As a result, the embodiment shown in FIGS. 7 to 10 can achieve the same effects as the embodiments of FIGS. 3 to 6 in addition to the above-described effects.

以上説明されたように、各実施例の燃料電池スタックは、簡易的な構造で、エンドプレートとターミナルプレートとの間を絶縁しながら、絶縁プレートを薄くし、かつ、より適切なシールを行うことが可能な流通路を備える燃料電池スタックを提供することができる。   As described above, the fuel cell stacks of the respective embodiments have a simple structure, insulate the end plate from the terminal plate, thin the insulating plate, and perform a more appropriate seal. It is possible to provide a fuel cell stack having a flow path capable of performing the following.

1 燃料電池スタック
2 燃料電池単セル
S 積層方向
3 積層体
4 ターミナルプレート
4p 外周面
4q 内周面
5 エンドプレート
5r 表面
5mg 収容溝
5ms シール材
6 絶縁プレート
6a 外縁部
6c 内縁部
6s 表面
6mg 収容溝
6ms シール材
7 流通路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Fuel cell stack 2 Fuel cell single cell S Stacking direction 3 Stack body 4 Terminal plate 4p Outer peripheral surface 4q Inner peripheral surface 5 End plate 5r Surface 5mg Housing groove 5ms Sealing material 6 Insulating plate 6a Outer edge 6c Inner edge 6s Surface 6mg Housing groove 6ms Seal material 7 Flow path

Claims (1)

複数の燃料電池単セルを積層方向に沿って積層した積層体と、
前記積層体の前記積層方向の端部に配置された導電性のターミナルプレートと、
前記ターミナルプレートの前記積層方向の外側に配置された導電性のエンドプレートと、
前記ターミナルプレートと前記エンドプレートとの間に配置された絶縁プレートと、
を備えた燃料電池スタックであって、
前記エンドプレート、前記絶縁プレート及び前記ターミナルプレートは、これらを貫通して燃料電池スタック外部から前記積層体に到る流通路を有し、
前記絶縁プレートの外縁部は、前記ターミナルプレートの外周面又は前記エンドプレートの外周面を覆うように前記積層方向へ延び、
前記流通路の内周面を形成する前記絶縁プレートの内縁部は、前記ターミナルプレートの前記流通路の内周面を覆うように前記積層方向へ延び、
前記絶縁プレートに面する前記エンドプレートの表面又は前記エンドプレートに面する前記絶縁プレートの表面の前記流通路の周りに環状の収容溝を設け、前記収容溝内にシール材を収容した、
燃料電池スタック。
A laminate in which a plurality of fuel cell single cells are laminated along the lamination direction;
A conductive terminal plate disposed at an end of the laminate in the laminating direction;
A conductive end plate disposed outside the terminal plate in the stacking direction;
An insulating plate disposed between the terminal plate and the end plate;
A fuel cell stack comprising:
The end plate, the insulating plate, and the terminal plate have flow paths that pass through them and reach the stack from the outside of the fuel cell stack,
The outer edge of the insulating plate extends in the stacking direction so as to cover the outer peripheral surface of the terminal plate or the outer peripheral surface of the end plate,
An inner edge portion of the insulating plate forming an inner peripheral surface of the flow passage extends in the stacking direction so as to cover an inner peripheral surface of the flow passage of the terminal plate,
An annular housing groove was provided around the flow path on the surface of the end plate facing the insulating plate or the surface of the insulating plate facing the end plate, and a sealing material was housed in the housing groove.
Fuel cell stack.
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