JP2016131088A - Fuel battery - Google Patents

Fuel battery Download PDF

Info

Publication number
JP2016131088A
JP2016131088A JP2015004689A JP2015004689A JP2016131088A JP 2016131088 A JP2016131088 A JP 2016131088A JP 2015004689 A JP2015004689 A JP 2015004689A JP 2015004689 A JP2015004689 A JP 2015004689A JP 2016131088 A JP2016131088 A JP 2016131088A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fastening
load
fastening member
fuel cell
end plate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2015004689A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
聡司 大谷
Satoshi Otani
聡司 大谷
良文 田口
Yoshifumi Taguchi
良文 田口
安本 栄一
Eiichi Yasumoto
栄一 安本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Original Assignee
Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd filed Critical Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority to JP2015004689A priority Critical patent/JP2016131088A/en
Publication of JP2016131088A publication Critical patent/JP2016131088A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel battery that can secure the contact surface pressure at the center portion in the cell plane of the fuel battery.SOLUTION: A fuel battery comprises a laminate body 12 having a laminate of plural cells, a pair of end plates 13 arranged so as to sandwich both the ends of the laminate body 12 in a lamination direction, and a fastening member for pressurizing the end plates 13 to fasten the end plates. The laminate body 12 has a first side surface 15 in parallel to the lamination direction and a second side surface 16 confronting the first side surface 15, and contains a first part 17 and a third part 19 located at the side of the first side surface 15 when viewed in the lamination direction, a second part 18 confronting the first part 17, and a fourth part 20 confronting the third part 19, the second part 18 and the fourth part 20 being located at the side of the second side surface 16. The end plates 13 and the fastening member 14 are fastened so that a load for fastening the second part 18 and the third part 19 is larger than a load for fastening the first part 17 and the fourth part 20.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、ポータブル電源、携帯機器用電源、電気自動車用電源、家庭内コージェネレーションシステム等に使用する高分子電解質を用いた燃料電池に関するものである。   The present invention relates to a fuel cell using a polymer electrolyte used for a portable power source, a power source for portable devices, a power source for electric vehicles, a home cogeneration system, and the like.

高分子電解質を用いた燃料電池は、水素を含有する燃料ガスと空気など酸素を含有する酸化剤ガスとを電気化学的に反応させることで、電力と熱とを同時に発生させるものである。この燃料電池は、基本的には、水素イオンを選択的に輸送する高分子電解質膜、及び高分子電解質膜の両面に形成された一対の電極、すなわちアノードとカソードから構成される。   A fuel cell using a polymer electrolyte generates electric power and heat simultaneously by electrochemically reacting a fuel gas containing hydrogen and an oxidant gas containing oxygen such as air. This fuel cell basically includes a polymer electrolyte membrane that selectively transports hydrogen ions and a pair of electrodes formed on both sides of the polymer electrolyte membrane, that is, an anode and a cathode.

これらの電極は、白金族金属触媒を担持したカーボン粉末を主成分とし、高分子電解質膜の表面に形成される触媒層、及び触媒層の外面に配置される、通気性と電子導電性を併せ持つガス拡散層を有する。このように高分子電解質膜と電極(ガス拡散層を含む)とが一体的に接合されて組み立てられたものを電解質膜電極接合体(以降、略称「MEA」を用いる)と呼ぶ。   These electrodes are mainly composed of carbon powder supporting a platinum group metal catalyst, and have both a gas permeability and an electronic conductivity disposed on the outer surface of the catalyst layer formed on the surface of the polymer electrolyte membrane and the catalyst layer. It has a gas diffusion layer. The assembly in which the polymer electrolyte membrane and the electrode (including the gas diffusion layer) are integrally joined in this way is called an electrolyte membrane electrode assembly (hereinafter, abbreviated as “MEA”).

また、MEAの両側には、MEAを機械的に挟み込んで固定するとともに、隣接するMEAを互いに電気的に直列に接続するための導電性のセパレータが配置される。   Further, on both sides of the MEA, conductive separators for mechanically sandwiching and fixing the MEAs and electrically connecting adjacent MEAs to each other in series are disposed.

セパレータにおいてMEAと接触する部分には、それぞれの電極に燃料ガスや酸化剤ガスなどの反応ガスを供給し、生成水や余剰ガスを運び去るためのガス流路が形成される。このようなガス流路は、セパレータと別に設けることもできるが、セパレータの表面に溝を設けてガス流路とする方式が、一般的である。   Gas separators are formed in portions of the separator that come into contact with the MEA to supply reaction gas such as fuel gas and oxidant gas to the respective electrodes and carry away generated water and surplus gas. Such a gas flow path can be provided separately from the separator, but a system in which a groove is provided on the surface of the separator to form a gas flow path is common.

このように、MEAが一対のセパレータにより挟み込まれた構造体をセルと言う。燃料電池は、運転中に発熱するので、電池を良好な温度状態に維持するために、冷却水等で冷却する必要がある。通常、1〜3セル毎に、冷却水を流す冷却部が設けられる。   A structure in which MEA is sandwiched between a pair of separators is called a cell. Since the fuel cell generates heat during operation, it is necessary to cool the fuel cell with cooling water or the like in order to maintain the battery in a favorable temperature state. Usually, a cooling unit for flowing cooling water is provided for every 1 to 3 cells.

これらのMEA、セパレータ及び冷却部を交互に重ねていき、10〜200セル積層した後、積層体の両端部に、集電板と絶縁板を介して端板を配置して、端板同士でこの積層体を挟み、締結ボルトとロッドで、両端から固定するのが、一般的な積層電池(燃料電池スタック)の構造である。   After alternately stacking these MEAs, separators, and cooling units and laminating 10 to 200 cells, end plates are arranged on both ends of the laminate via current collector plates and insulating plates, It is the structure of a general laminated battery (fuel cell stack) that sandwiches this laminated body and is fixed from both ends with fastening bolts and rods.

このような積層電池では、冷却部を含む複数のセルを一方向に積み重ね、その両端に一対の端板を配置し、それぞれの端板間を締結ボルト及びロッドで固定して、それぞれのセルを締め付けるような締め付け方式が採用されている。   In such a stacked battery, a plurality of cells including a cooling unit are stacked in one direction, a pair of end plates are arranged at both ends, and each end plate is fixed with a fastening bolt and a rod, and each cell is fixed. A tightening method is used.

このような締め付け方式として、機械的強度の観点から、端板や締結ボルトには、通常は、ステンレス鋼などの金属材料を用い、これらの端板や締結ボルトと、積層電池との間を絶縁板により電気的に絶縁し、電流が端板を通して外部に漏れ出ることのない構造が採用されている。   As such a tightening method, from the viewpoint of mechanical strength, a metal material such as stainless steel is usually used for the end plate and fastening bolt, and the end plate and fastening bolt are insulated from the laminated battery. A structure is employed in which the plate is electrically insulated and current does not leak outside through the end plate.

また、端板には絶縁板と一体化し、絶縁体を成形もしくは加工したものも用いられている。締結ボルトについては、セパレータの縁部に形成された貫通孔を通す方法や、積層電池全体を端板越しに金属のベルトで締め上げる方式が、一般的である。   In addition, an end plate that is integrated with an insulating plate and molded or processed an insulator is also used. As for fastening bolts, a method of passing through a through-hole formed in the edge of the separator and a method of fastening the entire laminated battery with a metal belt over an end plate are common.

このような締め付け方式が採用されている積層電池においては、セル面内(積層方向に直交する平面内)で均一な締結力で締め付けられることが重要とされている。この均一な締結力によって、空気、水素、冷却水等の漏れを防止し、またセルの破損を防止することに加えて、発電効率を上げたり、電池寿命を延長したりすることが可能となる。   In a laminated battery in which such a fastening method is adopted, it is important that the battery is fastened with a uniform fastening force in a cell plane (in a plane orthogonal to the stacking direction). This uniform fastening force prevents air, hydrogen, cooling water, etc. from leaking and prevents damage to the cell. In addition, it is possible to increase power generation efficiency and extend battery life. .

このような締め付け方式における締結力の均一化の観点から、端板の反りの発生しやすい方向の剛性を低下させることで、端板をバンドに倣わせて積層体と面接触させることによって、締結荷重を均一に伝達する方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。   From the standpoint of uniformizing the fastening force in such a tightening method, the end plate is brought into surface contact with the laminated body by following the band by reducing the rigidity in the direction in which the end plate is likely to be warped. A method for uniformly transmitting a load has been proposed (see, for example, Patent Document 1).

図16は、特許文献1に記載された従来の燃料電池の断面を示すものである。図16に示すように、燃料電池100は、セル積層体101、端板105、締結部材109を有する。セル積層体101は、単セルの積層物の両端に一対の集電板103が配置され、セル積層体101は一対の端板105によって挟まれる。締結部材109は、セル積層体101および端板105からなる積層物108を巻き込むことで保持する。   FIG. 16 shows a cross section of a conventional fuel cell described in Patent Document 1. As shown in FIG. 16, the fuel cell 100 includes a cell stack 101, an end plate 105, and a fastening member 109. In the cell stack 101, a pair of current collector plates 103 are disposed at both ends of a single cell stack, and the cell stack 101 is sandwiched between a pair of end plates 105. The fastening member 109 is held by winding a laminate 108 composed of the cell laminate 101 and the end plate 105.

特開2011−210604号公報JP 2011-210604 A

しかしながら、上記従来の構成では、スタック締結時に端板の端部に向かって、均等に応力集中するため、端板及び積層体が太鼓状に変形する。これによって、積層体のセル面内中央部分の接触面圧が小さくなり、接触抵抗が増大し、発電性能が低下するという課題を有していた。   However, in the above-described conventional configuration, the stress is evenly concentrated toward the end portion of the end plate when the stack is fastened, so that the end plate and the laminate are deformed in a drum shape. As a result, the contact surface pressure at the center portion in the cell surface of the laminate is reduced, the contact resistance is increased, and the power generation performance is degraded.

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、締結荷重を積層体のセル面内中央部分に適正に伝達することで、面内接触圧力を確保し、十分な発電性能を維持可能な高分子電解質を用いた燃料電池を提供することを目的とする。   The present invention solves the above-described conventional problems, and by appropriately transmitting the fastening load to the cell surface central portion of the laminate, it is possible to ensure in-plane contact pressure and maintain sufficient power generation performance. An object of the present invention is to provide a fuel cell using a molecular electrolyte.

上記従来の課題を解決するために、本発明の燃料電池は、締結部材及び端板から積層体に伝達される締結荷重のうち、積層体の積層方向と直交する面の対向する2辺部分において、斜め向かい側同士で荷重を大きくする部分と、荷重を小さくする部分を配置するのである。   In order to solve the above-described conventional problems, the fuel cell of the present invention includes a fastening load transmitted from the fastening member and the end plate to the laminate, and two opposing side portions of the surface orthogonal to the lamination direction of the laminate. The part where the load is increased between the diagonally opposite sides and the part where the load is reduced are arranged.

これによって、積層体が太鼓状に変形することを抑制し、特に荷重を大きくする部分を結ぶ直線状部分では、締結荷重が、締結部材及び端板から積層体のセル面内中央部分にも伝達され、セル面内中央部分に適正な接触面圧を確保することができる。   As a result, the laminate is prevented from being deformed in a drum shape, and the fastening load is transmitted from the fastening member and the end plate to the center portion in the cell plane of the laminate, especially in the straight portion connecting the portions where the load is increased. Thus, an appropriate contact surface pressure can be ensured at the central portion in the cell surface.

本発明の燃料電池は、積層体のセル面内中央部分の接触面圧を確保することができ、簡単な構成で、十分な発電性能を確保することができる。   The fuel cell of the present invention can ensure the contact surface pressure at the center portion in the cell plane of the laminate, and can ensure sufficient power generation performance with a simple configuration.

本発明の実施の形態1における燃料電池の斜視図1 is a perspective view of a fuel cell according to Embodiment 1 of the present invention. 本発明の実施の形態1における燃料電池の、積層体及び端板の境界面を積層方向から見た平面図The top view which looked at the boundary surface of the laminated body and end plate of the fuel cell in Embodiment 1 of this invention from the lamination direction 本発明の実施の形態1における燃料電池の、図2のI−I線で積層方向に切断した部分断面図2 is a partial cross-sectional view of the fuel cell according to Embodiment 1 of the present invention, cut in the stacking direction along the line II in FIG. 本発明の実施の形態1における燃料電池の、図2のII−II線で積層方向に切断した部分断面図FIG. 2 is a partial cross-sectional view of the fuel cell according to Embodiment 1 of the present invention, taken along the line II-II in FIG. 本発明の実施の形態2における燃料電池の斜視図The perspective view of the fuel cell in Embodiment 2 of this invention 本発明の実施の形態2における燃料電池の、積層体及び端板の境界面を積層方向から見た平面図The top view which looked at the boundary surface of the laminated body and end plate of the fuel cell in Embodiment 2 of this invention from the lamination direction 本発明の実施の形態2における燃料電池の、図6のIII−III線で積層方向に切断した部分断面図FIG. 6 is a partial cross-sectional view of the fuel cell according to Embodiment 2 of the present invention, taken along the line III-III in FIG. 本発明の実施の形態2における燃料電池の、図6のIV−IV線で積層方向に切断した部分断面図FIG. 6 is a partial cross-sectional view of the fuel cell according to Embodiment 2 of the present invention, taken along the line IV-IV in FIG. 本発明の実施の形態2におけるリブ形状端板で構成される燃料電池の、積層体及び端板の境界面を積層方向から見た平面図The top view which looked at the boundary surface of the laminated body and end plate of the fuel cell comprised with the rib-shaped end plate in Embodiment 2 of this invention from the lamination direction 実施の形態2におけるリブ形状端板で構成される燃料電池の、図9のIII−III線で積層方向に切断した部分断面図FIG. 9 is a partial cross-sectional view taken along the line III-III in FIG. 9 of the fuel cell configured by the rib-shaped end plate in the second embodiment. 本発明の実施の形態3における積層体を積層方向から見た平面図The top view which looked at the laminated body in Embodiment 3 of this invention from the lamination direction 本発明の実施の形態3における燃料電池の、図11のV−V線で積層方向に切断した部分断面図FIG. 11 is a partial cross-sectional view of the fuel cell according to Embodiment 3 of the present invention, taken along the line VV in FIG. 本発明の実施の形態4における積層体を積層方向から見た平面図The top view which looked at the laminated body in Embodiment 4 of this invention from the lamination direction 本発明の実施の形態4における燃料電池の、図13のVI−VI線で積層方向に切断した部分断面図Partial sectional view of the fuel cell according to Embodiment 4 of the present invention, taken along the line VI-VI in FIG. 本発明の実施の形態4における燃料電池の、図13のVII−VII線で積層方向に切断した部分断面図Partial sectional view of the fuel cell according to Embodiment 4 of the present invention, cut in the stacking direction along the line VII-VII in FIG. 従来の燃料電池の断面図Cross section of conventional fuel cell

第1の発明は、複数のセルが積層された積層体と、積層体の積層方向の両端を挟持するように配置された一対の端板と、一対の端板を加圧して締結する締結部材と、を備え、積層体は、積層方向に平行な第1側面、及び、第1側面と対向する第2側面を備え、積層方向から見て、第1側面側に位置する第1部分及び第2部分、並びに、第2側面側に位置し、第1部分に対向する第3部分及び第2部分に対向する第4部分を含み、締結部材及び一対の端板は、第2部分及び第3部分を締結する荷重が、第1部分及び第4部分を締結する荷重より大きくなるよう締結するよう構成された、燃料電池である。   A first invention is a laminate in which a plurality of cells are laminated, a pair of end plates arranged so as to sandwich both ends of the laminate in the laminating direction, and a fastening member that presses and fastens the pair of end plates The laminate includes a first side surface parallel to the stacking direction, and a second side surface facing the first side surface, and the first portion and the first portion located on the first side surface side when viewed from the stacking direction. A second portion, a third portion located on the second side surface and facing the first portion; and a fourth portion facing the second portion; the fastening member and the pair of end plates include the second portion and the third portion The fuel cell is configured to be fastened so that a load for fastening the parts is larger than a load for fastening the first part and the fourth part.

上記構成とすることにより、積層体の積層方向と直交する面の対向する2辺部分において、斜め向かい側同士で荷重を大きくする部分と、荷重を小さくする部分が配置されることになるため、荷重を大きくする部分を結ぶ直線状部分では、締結荷重が、締結部材及び端板から積層体のセル面内中央部分にも伝達され、セル面内中央部分に適正な接触面圧を確保することができる。   By adopting the above configuration, in the two opposite side portions of the surface orthogonal to the stacking direction of the laminate, a portion that increases the load on the diagonally opposite side and a portion that decreases the load are disposed. In the linear part connecting the parts that increase the size, the fastening load is transmitted from the fastening member and the end plate to the central part in the cell surface of the laminate, and it is possible to ensure an appropriate contact surface pressure in the central part in the cell surface. it can.

第2の発明は、第1の発明の燃料電池において、締結部材及び一対の端板の少なくともいずれかは、積層方向から見て、第2部分及び第3部分に重なる部分が、第1部分及び第4部分に重なる部分より厚く構成されている。   According to a second invention, in the fuel cell according to the first invention, at least one of the fastening member and the pair of end plates has a portion overlapping the second portion and the third portion when viewed from the stacking direction, It is configured to be thicker than the portion overlapping the fourth portion.

上記構成とすることにより、締結部材及び端板の厚さで締結荷重を調整することが可能となる。   By setting it as the said structure, it becomes possible to adjust a fastening load with the thickness of a fastening member and an end plate.

これによって、積層体の積層方向と直交する面の対向する2辺部分において、斜め向かい側同士で荷重を大きくする部分と、荷重を小さくする部分が配置されるため、荷重を大きくする部分を結ぶ直線状部分では、締結荷重が、締結部材及び端板から積層体のセル面内中央部分にも伝達され、セル面内中央部分に適正な接触面圧を確保することができる。   As a result, in two opposing side portions of the surface perpendicular to the stacking direction of the laminate, a portion that increases the load on the diagonally opposite side and a portion that decreases the load are arranged, so a straight line connecting the portions that increase the load. In the shaped portion, the fastening load is transmitted from the fastening member and the end plate to the central portion in the cell surface of the laminate, and an appropriate contact surface pressure can be secured in the central portion in the cell surface.

第3の発明は、第1または第2の発明の燃料電池において、締結部材は、第1部分の外側に配置された第1締結部材、第2部分の外側に配置された第2締結部材、第3部分の外側に配置された第3締結部材、及び、第4部分の外側に配置された第4締結部材を含み、第2締結部材及び第3締結部材の積層方向の長さが、第1締結部材及び第4締結部材の積層方向の長さよりも短く構成されている。   According to a third invention, in the fuel cell of the first or second invention, the fastening member is a first fastening member disposed outside the first portion, a second fastening member disposed outside the second portion, Including a third fastening member disposed outside the third portion and a fourth fastening member disposed outside the fourth portion, wherein the length of the second fastening member and the third fastening member in the stacking direction is It is comprised shorter than the length of the lamination direction of the 1 fastening member and the 4th fastening member.

上記構成とすることにより、締結部材の積層方向の長さで締結荷重を調整することが可能となる。   By setting it as the said structure, it becomes possible to adjust a fastening load with the length of the lamination direction of a fastening member.

これによって、積層体の積層方向と直交する面の対向する2辺部分において、斜め向かい側同士で荷重を大きくする部分と、荷重を小さくする部分が配置されるため、荷重を大きくする部分を結ぶ直線状部分では、締結荷重が、締結部材及び端板から積層体のセル面内中央部分にも伝達され、セル面内中央部分に適正な接触面圧を確保することができる。   As a result, in two opposing side portions of the surface perpendicular to the stacking direction of the laminate, a portion that increases the load on the diagonally opposite side and a portion that decreases the load are arranged, so a straight line connecting the portions that increase the load. In the shaped portion, the fastening load is transmitted from the fastening member and the end plate to the central portion in the cell surface of the laminate, and an appropriate contact surface pressure can be secured in the central portion in the cell surface.

第4の発明は、第1の発明の燃料電池において、積層体は、積層方向から見て、第1側面側に位置する第5部分、及び、第2側面側に位置し、第5部分に対向する第6部分をさらに含み、締結部材及び一対の端板は、第2部分及び第3部分及び第6部分を締結する荷重が、第1部分及び第4部分及び第5部分を締結する荷重より大きくなるよう締結する構成とする。   According to a fourth invention, in the fuel cell according to the first invention, the stacked body is located on the first side surface side and the second side surface side when viewed from the stacking direction. The fastening member and the pair of end plates further include a sixth part facing each other, and a load for fastening the second part, the third part, and the sixth part is a load for fastening the first part, the fourth part, and the fifth part. It is set as the structure fastened so that it may become larger.

上記構成とすることにより、積層体の積層方向と直交する面の対向する部分において、斜め向かい側同士で荷重を大きくする部分と、荷重を小さくする部分が3点ずつ配置されるため、荷重を大きくする部分を結ぶ直線状部分が増え、締結荷重が、締結部材及び端板から積層体のセル面内中央部分にも伝達され、確実にセル面内中央部分に適正な接触面圧を確保することができる。   By adopting the above-described configuration, the portion where the load is increased on the diagonally opposite sides and the portion where the load is reduced are arranged at three points in the opposing portion of the surface orthogonal to the stacking direction of the stacked body. The straight part connecting the parts to be connected is increased, and the fastening load is transmitted from the fastening member and the end plate to the central part in the cell surface of the laminate, and the proper contact surface pressure is ensured in the central part in the cell surface without fail. Can do.

第5の発明は、複数のセルが積層された積層体と、積層体の積層方向の両端を挟持するように配置された一対の端板と、一対の端板を加圧して締結する締結部材とを備え、積層体は、nは2以上の自然数とし、積層方向に平行な第1側面、及び、第1側面と対向する第2側面を備え、積層方向から見て、第1側面側に位置する第1部分〜第2n−1部分、並びに、第2側面側に位置し、第1部分〜第2n−1部分にそれぞれ対向する第2部分〜第2n部分を含み、締結部材及び一対の端板は、mは自然数とし、第4m−2部分及び第4m−1部分を締結する荷重が、第4m−3部分及び第4m部分を締結する荷重より大きくなるよう締結する構成を有する、燃料電池である。   According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a laminate in which a plurality of cells are laminated, a pair of end plates arranged so as to sandwich both ends of the laminate in the laminating direction, and a fastening member that presses and fastens the pair of end plates The laminated body includes a first side surface parallel to the stacking direction and a second side surface opposite to the first side surface, where n is a natural number of 2 or more, and is on the first side surface side when viewed from the stacking direction. 1st part-2n-1 part located, 2nd side part located on the 2nd side and facing the 1st part-2n-1 part, respectively, a fastening member and a pair of The end plate has a configuration in which m is a natural number and is fastened so that a load for fastening the fourth m-2 portion and the fourth m-1 portion is larger than a load for fastening the fourth m-3 portion and the fourth m portion. It is a battery.

上記構成とすることにより、積層体の積層方向と直交する面の対向する2辺部分において、斜め向かい側同士で荷重を大きくする部分と、荷重を小さくする部分を、所望の箇所数に設定することが可能となり、締結荷重が、締結部材及び端板から積層体のセル面内中央部分により均一に伝達され、確実にセル面内中央部分に適正な接触面圧を確保することができる。   By setting it as the said structure, in the 2 side part which the surface orthogonal to the lamination direction of a laminated body opposes, the part which increases a load diagonally opposite side, and the part which reduces a load are set to the desired number of places. Thus, the fastening load is uniformly transmitted from the fastening member and the end plate to the central portion in the cell surface of the laminate, and an appropriate contact surface pressure can be reliably ensured in the central portion in the cell surface.

以下本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本実施の形態によって本発明が限定されるものではない。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the present embodiment.

(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1における、燃料電池11の斜視図を示すものである。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a perspective view of a fuel cell 11 according to Embodiment 1 of the present invention.

燃料電池11は、複数のセルと一対の集電体から成る積層体12と、積層体12の外両脇に設けられた上端板13a及び下端板13bと、上端板13aと下端板13bの外両脇に設けられた締結部材14と、第1締結ロッド31と、第2締結ロッド32と、第3締結
ロッド33と、第4締結ロッド34と、締結ナット45,46,47,48と、入口側マニホールド61及び出口側マニホールド62とで、少なくとも構成される。
The fuel cell 11 includes a laminated body 12 composed of a plurality of cells and a pair of current collectors, an upper end plate 13a and a lower end plate 13b provided on both outer sides of the laminated body 12, and an outer side of the upper end plate 13a and the lower end plate 13b. A fastening member 14 provided on both sides, a first fastening rod 31, a second fastening rod 32, a third fastening rod 33, a fourth fastening rod 34, fastening nuts 45, 46, 47, 48; The inlet side manifold 61 and the outlet side manifold 62 are at least configured.

入口側マニホールド61及び出口側マニホールド62は、積層体12と上端板13aと締結部材14を貫通する。積層体12は、積層方向に平行な第1側面15、及び、第1側面15と対向する第2側面16を有する。   The inlet side manifold 61 and the outlet side manifold 62 penetrate the laminated body 12, the upper end plate 13 a, and the fastening member 14. The stacked body 12 has a first side surface 15 that is parallel to the stacking direction and a second side surface 16 that faces the first side surface 15.

図2は、本発明の実施の形態1における燃料電池11の、積層体12と上端板13aの境界面を積層方向から見た平面図である。   FIG. 2 is a plan view of the fuel cell 11 according to Embodiment 1 of the present invention when the boundary surface between the stacked body 12 and the upper end plate 13a is viewed from the stacking direction.

図2に示すように、積層体12は、積層方向から見て、第1側面15の側に第1部分17と第3部分19を備え、また、第2側面16の側に第1部分17に対向する第2部分18と、第3部分19に対向する第4部分20を備える。   As shown in FIG. 2, the stacked body 12 includes a first portion 17 and a third portion 19 on the first side surface 15 side as viewed from the stacking direction, and a first portion 17 on the second side surface 16 side. And a fourth portion 20 opposite to the third portion 19.

この第1部分17及び第2部分18は、第1締結ロッド31と第2締結ロッド32を結ぶI−I線上部分に存在し、また、第3部分19及び第4部分20は、第3締結ロッド33と第4締結ロッド34を結ぶII−II線上部分に存在する。   The first portion 17 and the second portion 18 are present in the portion on the II line connecting the first fastening rod 31 and the second fastening rod 32, and the third portion 19 and the fourth portion 20 are the third fastening. It exists in the II-II line upper part which connects the rod 33 and the 4th fastening rod 34. FIG.

図3は、本発明の実施の形態1における燃料電池11の、図2のI−I線で積層方向に切断した部分成断面図である。図3に示すように、上端板13aの積層方向の厚みは、第2部分18に重なる部分が、第1部分17に重なる部分より厚くなっている。   3 is a partial cross-sectional view of fuel cell 11 according to Embodiment 1 of the present invention, cut in the stacking direction along line II in FIG. As shown in FIG. 3, the thickness of the upper end plate 13 a in the stacking direction is such that the portion overlapping the second portion 18 is thicker than the portion overlapping the first portion 17.

図4は、本発明の実施の形態1における燃料電池11の、図2のII−II線で積層方向に切断した部分断面図である。図4に示すように、上端板13aの積層方向の厚みは、第3部分19に重なる部分が、第4部分20に重なる部分より厚くなっている。   4 is a partial cross-sectional view of fuel cell 11 according to Embodiment 1 of the present invention, taken along the line II-II in FIG. 2 in the stacking direction. As shown in FIG. 4, the thickness of the upper end plate 13 a in the stacking direction is such that the portion overlapping the third portion 19 is thicker than the portion overlapping the fourth portion 20.

実施例として、第2部分18及び第3部分19の上端板13aの積層方向の厚みを、第1部分17及び第4部分20の上端板13aの積層方向の厚みよりも、0.5mm厚くした。また、締結部材14にて、燃料電池11の積層方向の長さが均一になるように締結した。   As an example, the thickness in the stacking direction of the upper end plate 13a of the second portion 18 and the third portion 19 was made 0.5 mm thicker than the thickness of the upper end plate 13a of the first portion 17 and the fourth portion 20 in the stacking direction. . Further, the fastening members 14 were fastened so that the lengths of the fuel cells 11 in the stacking direction were uniform.

これによって、第2部分18及び第3部分19の荷重が、第1部分17及び第4部分20の荷重より大きくなる。なお、本実施例によって本発明が限定されるものではない。以上のように構成された燃料電池11について、以下その動作、作用を説明する。   As a result, the load of the second portion 18 and the third portion 19 becomes larger than the load of the first portion 17 and the fourth portion 20. Note that the present invention is not limited to the embodiments. About the fuel cell 11 comprised as mentioned above, the operation | movement and an effect | action are demonstrated below.

まず、上記の通り第2部分18及び第3部分19の荷重が、第1部分17と第4部分20の荷重より大きいため、積層体12のセル面内方向において、積層体12が太鼓状に変形することを抑制し、特に第2部分18及び第3部分19を結ぶ直線状部分で、締結荷重が、締結部材14及び上端板13aから積層体12のセル面内中央部分にも伝達され、セル面内中央部分に接触面圧を確保することができる。   First, as described above, since the load of the second portion 18 and the third portion 19 is larger than the load of the first portion 17 and the fourth portion 20, the stacked body 12 has a drum shape in the cell in-plane direction of the stacked body 12. Suppressing deformation, especially in the linear portion connecting the second portion 18 and the third portion 19, the fastening load is transmitted from the fastening member 14 and the upper end plate 13a to the center portion in the cell surface of the laminate 12, The contact surface pressure can be secured at the center portion in the cell plane.

これによって、燃料電池11は十分な発電性能を維持することが可能となる。なお、本実施の形態では、上端板13aの厚みの差で荷重を制御しているが、下端板13b、締結部材14又は積層体12の厚みの差で締結荷重を制御してもよい。   As a result, the fuel cell 11 can maintain sufficient power generation performance. In the present embodiment, the load is controlled by the difference in thickness of the upper end plate 13a. However, the fastening load may be controlled by the difference in thickness of the lower end plate 13b, the fastening member 14, or the laminated body 12.

ここで、上端板13a及び下端板13bの材料は、電気的絶縁性と締結荷重による締結力を発揮させることが可能な程度の剛性を少なくとも有すればよく、熱可塑性樹脂であるポリフェニレンサルファイド樹脂や、熱硬化性樹脂であるフェノール樹脂、又は、アルミニウムなどの金属板などと絶縁用の樹脂板とを併用して、構成することができる。   Here, the material of the upper end plate 13a and the lower end plate 13b only needs to have at least rigidity sufficient to exert electrical insulation and a fastening force due to a fastening load, such as polyphenylene sulfide resin which is a thermoplastic resin. In addition, a phenol resin that is a thermosetting resin, or a metal plate such as aluminum, and an insulating resin plate can be used in combination.

締結部材14の材料は、締結荷重による締結力を発揮させることが可能な程度の剛性を少なくとも有すればよく、好ましくはステンレス鋼等の金属類、硬質のゴム、又は、合成樹脂により構成することができる。   The material of the fastening member 14 only needs to have at least rigidity sufficient to exert the fastening force due to the fastening load, and is preferably composed of metals such as stainless steel, hard rubber, or synthetic resin. Can do.

(実施の形態2)
図5は、本発明の実施の形態2における燃料電池11の斜視図である。図5において、図1〜4と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。
(Embodiment 2)
FIG. 5 is a perspective view of the fuel cell 11 according to Embodiment 2 of the present invention. In FIG. 5, the same components as those in FIGS.

本実施の形態の燃料電池11は、積層体12の外両脇に設けられた端板13と、第5締結ロッド35、第6締結ロッド36、第7締結ロッド37、第8締結ロッド38、締結ナット45と、締結ナット46と、締結ナット47と、締結ナット48と、で構成される。   The fuel cell 11 of the present embodiment includes an end plate 13 provided on both outer sides of the laminate 12, a fifth fastening rod 35, a sixth fastening rod 36, a seventh fastening rod 37, an eighth fastening rod 38, A fastening nut 45, a fastening nut 46, a fastening nut 47, and a fastening nut 48 are configured.

図6は、本発明の実施の形態2における燃料電池11の、積層体12と端板13の境界面を積層方向から見た平面図である。図6において、図1〜5と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。   FIG. 6 is a plan view of the boundary surface between the stacked body 12 and the end plate 13 of the fuel cell 11 according to Embodiment 2 of the present invention as viewed from the stacking direction. In FIG. 6, the same components as those in FIGS.

第1部分17及び第2部分18は、第5締結ロッド35と第6締結ロッド36を結ぶIII−III線上部分に存在し、また、第3部分19及び第4部分20は、第7締結ロッド37と第8締結ロッド38を結ぶIV−IV線上部分に存在する。   The first portion 17 and the second portion 18 are present in the portion on the III-III line connecting the fifth fastening rod 35 and the sixth fastening rod 36, and the third portion 19 and the fourth portion 20 are the seventh fastening rod. It exists in the part on the IV-IV line which connects 37 and the 8th fastening rod 38. FIG.

図7は、本発明の実施の形態2における燃料電池の、図6のIII−III線で積層方向に切断した部分断面図である。また、図8は、本発明の実施の形態2における燃料電池の、図6のIV−IV線で積層方向に切断した部分断面図である。図7、及び図8において、図1〜6と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。   FIG. 7 is a partial cross-sectional view of the fuel cell according to Embodiment 2 of the present invention, taken along the line III-III in FIG. 6 in the stacking direction. FIG. 8 is a partial cross-sectional view of the fuel cell according to Embodiment 2 of the present invention, taken along the line IV-IV in FIG. 6 in the stacking direction. 7 and 8, the same components as those in FIGS. 1 to 6 are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.

第2部分18の外側に配置された第6締結ロッド36の長さは、第1部分17の外側に配置された第5締結ロッド35の長さより短くなっており、また、第3部分19の外側に配置された第7締結ロッド37の長さは、第4部分20の外側に配置された第8締結ロッド38の長さより短くなっている。   The length of the sixth fastening rod 36 disposed outside the second portion 18 is shorter than the length of the fifth fastening rod 35 disposed outside the first portion 17. The length of the seventh fastening rod 37 disposed on the outer side is shorter than the length of the eighth fastening rod 38 disposed on the outer side of the fourth portion 20.

実施例として、第6締結ロッド36及び第7締結ロッド37の長さを、第5締結ロッド35及び第8締結ロッド38の長さより、0.5mm短くした。これによって、第2部分18及び第3部分19の荷重が、第1部分17及び第4部分20の荷重より大きくなる。   As an example, the lengths of the sixth fastening rod 36 and the seventh fastening rod 37 were made shorter by 0.5 mm than the lengths of the fifth fastening rod 35 and the eighth fastening rod 38. As a result, the load of the second portion 18 and the third portion 19 becomes larger than the load of the first portion 17 and the fourth portion 20.

なお、本実施例によって本発明が限定されるものではない。以上のように構成された燃料電池11について、以下その動作、作用を説明する。   Note that the present invention is not limited to the embodiments. About the fuel cell 11 comprised as mentioned above, the operation | movement and an effect | action are demonstrated below.

まず、第2部分18及び第3部分19の荷重が、第1部分17と第4部分20の荷重より大きいため、積層体12のセル面内方向において、積層体12が太鼓状に変形することを抑制する。   First, since the load of the second portion 18 and the third portion 19 is larger than the load of the first portion 17 and the fourth portion 20, the stacked body 12 is deformed in a drum shape in the cell in-plane direction of the stacked body 12. Suppress.

特に第2部分18及び第3部分19を結ぶ直線状部分で、締結荷重が、締結部材14及び端板13から積層体12のセル面内中央部分にも伝達され、セル面内中央部分に接触面圧を確保することができる。これによって、燃料電池11は十分な発電性能を維持することが可能となる。   In particular, in the linear portion connecting the second portion 18 and the third portion 19, the fastening load is transmitted from the fastening member 14 and the end plate 13 to the central portion in the cell surface of the laminated body 12, and contacts the central portion in the cell surface. Surface pressure can be secured. As a result, the fuel cell 11 can maintain sufficient power generation performance.

また、本実施の形態では、端板13の形状をリブ状にすることにより、特に高い効果を発揮する。   In the present embodiment, a particularly high effect is exhibited by making the end plate 13 into a rib shape.

図9は、本発明の実施の形態2におけるリブ形状端板13cで構成される燃料電池11
の、積層体12及びリブ形状端板13cの境界面を積層方向から見た平面図である。また、図10は、実施の形態2におけるリブ形状端板13cで構成される燃料電池11の、図9のIII−III線で積層方向に切断した部分断面図である。図9及び図10において、図1〜8と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。
FIG. 9 shows a fuel cell 11 composed of a rib-shaped end plate 13c according to Embodiment 2 of the present invention.
It is the top view which looked at the boundary surface of the laminated body 12 and the rib-shaped end plate 13c from the lamination direction. FIG. 10 is a partial cross-sectional view of the fuel cell 11 constituted by the rib-shaped end plate 13c according to the second embodiment, taken along the line III-III in FIG. 9 and 10, the same components as those in FIGS. 1 to 8 are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.

リブ形状端板13cはリブ55を有しており、リブ55は積層体12と接触している。これによって、第2部分18及び第3部分19を結ぶ直線状部分で、締結荷重が、積層体12のセル面内中央部分と、さらに積層体12とリブ接触部分56にも伝達されるため、より広範囲で適正な接触面圧を確保することができる。   The rib-shaped end plate 13 c has ribs 55 that are in contact with the laminate 12. Thereby, in the linear part connecting the second part 18 and the third part 19, the fastening load is transmitted to the center part in the cell surface of the laminate 12, and also to the laminate 12 and the rib contact part 56. An appropriate contact surface pressure can be ensured over a wider range.

また、第1部分17と第2部分18の直線状部分、及び第3部分19と第4部分20の直線状部分では、締結荷重が、積層体12のセル面内中央部分に過荷重となって伝達されることを抑制し、構成部材の変形や破壊を防止することができる。   Further, in the linear portions of the first portion 17 and the second portion 18 and the linear portions of the third portion 19 and the fourth portion 20, the fastening load becomes an overload on the center portion in the cell plane of the laminate 12. Transmission can be suppressed, and deformation and destruction of the constituent members can be prevented.

(実施の形態3)
図11は、本発明の実施の形態3における積層体を積層方向から見た平面図を示すものである。図11のIII−III線で積層方向に切断した部分断面図は図7と同一であり、図11のIV−IV線で積層方向に切断した部分断面図は図8と同一である。また、図12は、本発明の実施の形態3における燃料電池11の、図11のV−V線で積層方向に切断した部分断面図である。
(Embodiment 3)
FIG. 11 shows a plan view of the laminated body according to the third embodiment of the present invention as seen from the laminating direction. 11 is the same as FIG. 7 and the partial cross-sectional view cut along the IV-IV line in FIG. 11 is the same as FIG. FIG. 12 is a partial cross-sectional view of fuel cell 11 according to Embodiment 3 of the present invention, taken along the line VV in FIG. 11 in the stacking direction.

図11、及び図12において、図1〜10と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。   11 and 12, the same components as those in FIGS. 1 to 10 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.

本実施の形態の燃料電池11は、積層体12の外両脇に設けられた端板13と、第5締結ロッド35、第6締結ロッド36、第7締結ロッド37、第8締結ロッド38、第9締結ロッド39と、第10締結ロッド40と、締結ナット45と、締結ナット46と、締結ナット47と、締結ナット48と、締結ナット49と、締結ナット50、で構成される。   The fuel cell 11 of the present embodiment includes an end plate 13 provided on both outer sides of the laminate 12, a fifth fastening rod 35, a sixth fastening rod 36, a seventh fastening rod 37, an eighth fastening rod 38, The ninth fastening rod 39, the tenth fastening rod 40, the fastening nut 45, the fastening nut 46, the fastening nut 47, the fastening nut 48, the fastening nut 49, and the fastening nut 50 are configured.

積層体12は、積層方向から見て、第1側面15の側に第1部分17と第3部分19と第5部分21を備え、第2側面16の側に第1部分17に対向する第2部分18と、第3部分19に対向する第4部分20と、第5部分21に対向する第6部分22を備える。   The stacked body 12 includes a first portion 17, a third portion 19, and a fifth portion 21 on the first side surface 15 side as viewed from the stacking direction, and a first portion 17 on the second side surface 16 side that faces the first portion 17. The second portion 18 includes a fourth portion 20 facing the third portion 19, and a sixth portion 22 facing the fifth portion 21.

第1部分17及び第2部分18は、第5締結ロッド35と第6締結ロッド36を結ぶIII−III線上部分に存在し、また、第3部分19及び第4部分20は、第7締結ロッド37と第8締結ロッド38を結ぶIV−IV線上部分に存在し、第5部分21および第6部分22は、第9締結ロッド39と第10締結ロッド40を結ぶV−V部分に存在する。   The first portion 17 and the second portion 18 are present in the portion on the III-III line connecting the fifth fastening rod 35 and the sixth fastening rod 36, and the third portion 19 and the fourth portion 20 are the seventh fastening rod. The fifth portion 21 and the sixth portion 22 are present in the VV portion connecting the ninth fastening rod 39 and the tenth fastening rod 40.

第2部分18の外側に配置された第6締結ロッド36の長さは、第1部分17の外側に配置された第5締結ロッド35の長さより短く、第3部分19の外側に配置された第7締結ロッド37の長さは、第4部分20の外側に配置された第8締結ロッド38の長さより短くなっている。さらに、第6部分22の外側に配置された第10締結ロッド40の長さは、第5部分21の外側に配置された第9締結ロッド39の長さよりも短くなっている。   The length of the sixth fastening rod 36 disposed outside the second portion 18 is shorter than the length of the fifth fastening rod 35 disposed outside the first portion 17 and is disposed outside the third portion 19. The length of the seventh fastening rod 37 is shorter than the length of the eighth fastening rod 38 disposed outside the fourth portion 20. Furthermore, the length of the tenth fastening rod 40 disposed outside the sixth portion 22 is shorter than the length of the ninth fastening rod 39 disposed outside the fifth portion 21.

実施例として、第6締結ロッド36、第7締結ロッド37及び第10締結ロッド40の長さを、第5締結ロッド35、第8締結ロッド38及び第9締結ロッド39の長さより、0.5mm短くした。   As an example, the lengths of the sixth fastening rod 36, the seventh fastening rod 37, and the tenth fastening rod 40 are 0.5 mm longer than the lengths of the fifth fastening rod 35, the eighth fastening rod 38, and the ninth fastening rod 39. Shortened.

これによって、第2部分18、第3部分19及び第6部分22のそれぞれの荷重が、第1部分17、第4部分20および第5部分21の荷重より大きくなる。   Accordingly, the loads of the second portion 18, the third portion 19, and the sixth portion 22 are larger than the loads of the first portion 17, the fourth portion 20, and the fifth portion 21.

なお、本実施例によって本発明が限定されるものではない。以上のように構成された燃料電池11について、以下その動作、作用を説明する。   Note that the present invention is not limited to the embodiments. About the fuel cell 11 comprised as mentioned above, the operation | movement and an effect | action are demonstrated below.

まず、第2部分18、第3部分19及び第6部分22の荷重が、第1部分17、第4部分20及び第5部分21の荷重より大きいため、積層体12のセル面内方向において、積層体12が太鼓状に変形することを抑制する。   First, since the loads of the second portion 18, the third portion 19 and the sixth portion 22 are larger than the loads of the first portion 17, the fourth portion 20 and the fifth portion 21, in the cell in-plane direction of the stacked body 12, It suppresses that the laminated body 12 deform | transforms into a drum shape.

特に第2部分18及び第3部分19を結ぶ直線状部分と、第3部分19及び第6部分22を結ぶ直線状部分で、締結荷重が、締結部材及び端板13から積層体12のセル面内中央部分にも伝達され、確実にセル面内中央部分に接触面圧を確保することができる。これによって、燃料電池は十分な発電性能を維持することが可能となる。   In particular, in the linear portion connecting the second portion 18 and the third portion 19 and the linear portion connecting the third portion 19 and the sixth portion 22, the fastening load is from the fastening member and the end plate 13 to the cell surface of the laminate 12. It is also transmitted to the inner central portion, and the contact surface pressure can be reliably ensured at the inner central portion of the cell surface. As a result, the fuel cell can maintain sufficient power generation performance.

(実施の形態4)
図13は、本発明の実施の形態4における積層体を積層方向から見た平面図を示すものである。図13のIII−III線で積層方向に切断した部分断面図は図7と同一である。
(Embodiment 4)
FIG. 13: shows the top view which looked at the laminated body in Embodiment 4 of this invention from the lamination direction. A partial cross-sectional view taken along line III-III in FIG. 13 in the stacking direction is the same as FIG.

また、図14は、本発明の実施の形態4における燃料電池11の、図13のVI−VI線で積層方向に切断した部分断面図である。また、図15は、本発明の実施の形態4における燃料電池11の、図13のVII−VII線で積層方向に切断した部分断面図である。   FIG. 14 is a partial cross-sectional view of fuel cell 11 according to Embodiment 4 of the present invention, taken along the VI-VI line in FIG. 13 in the stacking direction. FIG. 15 is a partial cross-sectional view of fuel cell 11 according to Embodiment 4 of the present invention, taken along the line VII-VII in FIG. 13 in the stacking direction.

図13、図14、及び図15において、図1〜12と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。   13, 14, and 15, the same components as those in FIGS. 1 to 12 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.

燃料電池11は、積層体12の外両脇に設けられた端板13と、第5締結ロッド35〜第2l−3締結ロッド41、第2l−1締結ロッド43、および第6締結ロッド36〜第2l−2締結ロッド42、第2l締結ロッド44と、締結ナット45と、締結ナット46と、締結ナット51と、締結ナット52と、締結ナット53と、締結ナット54、で構成される。ここで、lは4以上の自然数である。   The fuel cell 11 includes end plates 13 provided on both outer sides of the laminate 12, a fifth fastening rod 35 to a second 1-3 fastening rod 41, a second 11-1 fastening rod 43, and a sixth fastening rod 36 to 36. The second l-2 fastening rod 42, the second l fastening rod 44, a fastening nut 45, a fastening nut 46, a fastening nut 51, a fastening nut 52, a fastening nut 53, and a fastening nut 54 are included. Here, l is a natural number of 4 or more.

積層体12は、積層方向から見て、第1側面15の側に第1部分17〜第2n−1部分27を備え、また、第2側面16の側に第1部分17に対向する第2部分18〜第2n−1部分27に対向する第2n部分28を備える。ここで、nは2以上の自然数である。   The stacked body 12 includes a first portion 17 to a second n−1 portion 27 on the first side surface 15 side as viewed from the stacking direction, and a second surface facing the first portion 17 on the second side surface 16 side. A second n portion 28 facing the portion 18 to the second n-1 portion 27 is provided. Here, n is a natural number of 2 or more.

第1部分17及び第2部分18は、第5締結ロッド35と第6締結ロッド36を結ぶIII−III線上部分に存在し、また、第2n−3部分29及び第2n−2部分30は、第2l−3締結ロッド41と第2l−2締結ロッド42を結ぶVI−VI線上部分に存在し、第2n−1部分27および第2n部分28は、第2l−1締結ロッド43と第2l締結ロッド44を結ぶVII−VII部分に存在する。   The first portion 17 and the second portion 18 are present in the portion on the III-III line connecting the fifth fastening rod 35 and the sixth fastening rod 36, and the second n-3 portion 29 and the second n-2 portion 30 are The second n-1 portion 27 and the second n portion 28 are present on the VI-VI line portion connecting the second l-3 fastening rod 41 and the second l-2 fastening rod 42, and the second l-1 fastening rod 43 and the second l fastening. Present in the VII-VII portion connecting the rods 44.

第2部分18の外側に配置された第6締結ロッド36の長さは、第1部分17の外側に配置された第5締結ロッド35の長さより短く、第2n−2部分30の外側に配置された第2l−2締結ロッド42の長さは、第2n−3部分29の外側に配置された第2l−3締結ロッド41の長さより短くなっている。さらに、第2n−1部分27の外側に配置された第2l−1締結ロッド43の長さは、第2n部分の外側に配置された第2l締結ロッド44の長さよりも短くなっている。   The length of the sixth fastening rod 36 disposed outside the second portion 18 is shorter than the length of the fifth fastening rod 35 disposed outside the first portion 17 and is disposed outside the second n-2 portion 30. The length of the second 2-1 fastening rod 42 thus made is shorter than the length of the second 1-3 fastening rod 41 disposed outside the second n-3 portion 29. Further, the length of the second l-1 fastening rod 43 arranged outside the second n-1 portion 27 is shorter than the length of the second l fastening rod 44 arranged outside the second n portion.

実施例として、第6締結ロッド36、第2l−2締結ロッド42および第2l−1締結ロッド43の長さを、第5締結ロッド35、第2l−3締結ロッド41及び第2l締結ロッド44の長さより、0.5mm短くした。   As an example, the lengths of the sixth fastening rod 36, the second l-2 fastening rod 42 and the second l-1 fastening rod 43 are set to the lengths of the fifth fastening rod 35, the second l-3 fastening rod 41 and the second l fastening rod 44. 0.5 mm shorter than the length.

これによって、第4m−2部分24、及び第4m−1部分25の荷重が、第4m−3部分23、及び第4m部分26の荷重より大きくなる。ここで、mは自然数である。   As a result, the loads on the fourth m-2 portion 24 and the fourth m-1 portion 25 are larger than the loads on the fourth m-3 portion 23 and the fourth m portion 26. Here, m is a natural number.

なお、本実施例によって本発明が限定されるものではない。以上のように構成された燃料電池11について、以下その動作、作用を説明する。   Note that the present invention is not limited to the embodiments. About the fuel cell 11 comprised as mentioned above, the operation | movement and an effect | action are demonstrated below.

まず、第4m−2部分24及び第4m−1部分25の荷重が、第4m−3部分23及び第4m部分26の荷重より大きいため、積層体12のセル面内方向において、積層体12が太鼓状に変形することを抑制する。特に第4m−2部分24及び第4m−1部分25を結ぶ直線状部分で、締結荷重が、締結部材14及び端板13から積層体12のセル面内中央部分にも伝達される。   First, since the loads of the fourth m-2 portion 24 and the fourth m-1 portion 25 are larger than the loads of the fourth m-3 portion 23 and the fourth m portion 26, the stacked body 12 is in the cell in-plane direction of the stacked body 12. Suppresses deformation in a drum shape. In particular, the fastening load is transmitted from the fastening member 14 and the end plate 13 to the center portion in the cell surface of the laminate 12 at the linear portion connecting the fourth m-2 portion 24 and the fourth m-1 portion 25.

さらに、n(2以上の自然数)とm(自然数)を、所望の値に設定することで、より均一にセル面内中央部分に接触面圧を確保することができる。これによって、燃料電池は十分な発電性能を維持することが可能となる。   Furthermore, by setting n (natural number of 2 or more) and m (natural number) to desired values, the contact surface pressure can be more uniformly ensured in the center portion in the cell plane. As a result, the fuel cell can maintain sufficient power generation performance.

、本発明にかかる燃料電池は、積層体のセル面内中央部の接触面積を確保し、十分な発電性能を維持することが可能となるので、ポータブル電源、携帯機器用電源、電気自動車用電源、家庭内コージェネレーションシステム等の用途にも適用できる。   The fuel cell according to the present invention secures a contact area in the center of the cell surface of the laminate and can maintain sufficient power generation performance. Therefore, a portable power source, a power source for portable devices, and a power source for electric vehicles It can also be used for applications such as home cogeneration systems.

11 燃料電池
12 積層体
13 端板
13a 上端板
13b 下端板
13c リブ形状端板
14 締結部材
15 第1側面
16 第2側面
17 第1部分
18 第2部分
19 第3部分
20 第4部分
21 第5部分
22 第6部分
23 第4m−3部分
24 第4m−2部分
25 第4m−1部分
26 第4m部分
27 第2n−1部分
28 第2n部分
29 第2n−3部分
30 第2n−2部分
31 第1締結ロッド
32 第2締結ロッド
33 第3締結ロッド
34 第4締結ロッド
35 第5締結ロッド
36 第6締結ロッド
37 第7締結ロッド
38 第8締結ロッド
39 第9締結ロッド
40 第10締結ロッド
41 第2l−3締結ロッド
42 第2l−2締結ロッド
43 第2l−1締結ロッド
44 第2l締結ロッド
45〜54 締結ナット
55 リブ
56 リブ接触部分
61 入口側マニホールド
62 出口側マニホールド
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Fuel cell 12 Laminated body 13 End plate 13a Upper end plate 13b Lower end plate 13c Rib-shaped end plate 14 Fastening member 15 1st side surface 16 2nd side surface 17 1st part 18 2nd part 19 3rd part 20 4th part 21 5th Part 22 6th part 23 4m-3 part 24 4m-2 part 25 4m-1 part 26 4m part 27 2n-1 part 28 2n part 29 2n-3 part 30 2n-2 part 31 1st fastening rod 32 2nd fastening rod 33 3rd fastening rod 34 4th fastening rod 35 5th fastening rod 36 6th fastening rod 37 7th fastening rod 38 8th fastening rod 39 9th fastening rod 40 10th fastening rod 41 2nd 1-3 fastening rod 42 2nd-2 fastening rod 43 2nd-1 fastening rod 44 2l-1 fastening rod 45-54 Fastening nut 55 Bed 56 rib contact portion 61 the inlet-side manifold 62 outlet side manifold

Claims (5)

複数のセルが積層された積層体と、前記積層体の積層方向の両端を挟持するように配置された一対の端板と、前記一対の端板を加圧して締結する締結部材と、
を備え、
前記積層体は、前記積層方向に平行な第1側面、及び、前記第1側面と対向する第2側面を備え、前記積層方向から見て、第1側面側に位置する第1部分及び第3部分、並びに、前記第2側面側に位置し、前記第1部分に対向する第2部分及び前記第3部分に対向する第4部分を含み、
前記締結部材及び前記一対の端板は、前記第2部分及び前記第3部分を締結する荷重が、前記第1部分及び前記第4部分を締結する荷重より大きくなるよう締結するよう構成された、
燃料電池。
A laminated body in which a plurality of cells are laminated, a pair of end plates disposed so as to sandwich both ends of the laminated body in the laminating direction, and a fastening member that presses and fastens the pair of end plates;
With
The laminated body includes a first side surface parallel to the laminating direction and a second side surface facing the first side surface, and a first portion and a third portion located on the first side surface side as viewed from the laminating direction. A portion, and a second portion located on the second side surface and facing the first portion and a fourth portion facing the third portion;
The fastening member and the pair of end plates are configured to be fastened so that a load for fastening the second part and the third part is larger than a load for fastening the first part and the fourth part.
Fuel cell.
前記締結部材及び前記一対の端板の少なくともいずれかは、前記積層方向から見て、前記第2部分及び前記第3部分に重なる部分が、前記第1部分及び前記第4部分に重なる部分より厚く構成された、
請求項1に記載の燃料電池。
At least one of the fastening member and the pair of end plates has a portion that overlaps the second portion and the third portion thicker than a portion that overlaps the first portion and the fourth portion when viewed from the stacking direction. Configured,
The fuel cell according to claim 1.
前記締結部材は、前記第1部分の外側に配置された第1締結部材、前記第2部分の外側に配置された第2締結部材、前記第3部分の外側に配置された第3締結部材、及び、前記第4部分の外側に配置された第4締結部材を含み、
前記第2締結部材及び前記第3締結部材の前記積層方向の長さが、前記第1締結部材及び前記第4締結部材の前記積層方向の長さよりも短くなるよう構成された、
請求項1又は2に記載の燃料電池。
The fastening member includes a first fastening member disposed outside the first portion, a second fastening member disposed outside the second portion, a third fastening member disposed outside the third portion, And a fourth fastening member disposed outside the fourth portion,
The length in the stacking direction of the second fastening member and the third fastening member is configured to be shorter than the length in the stacking direction of the first fastening member and the fourth fastening member.
The fuel cell according to claim 1 or 2.
前記積層体は、前記積層方向から見て、前記第1側面側に位置する第5部分、及び、前記第2側面側に位置し、前記第5部分に対向する第6部分をさらに含み、
前記締結部材及び前記一対の端板は、前記第2部分及び前記第3部分及び前記第6部分を締結する荷重が、前記第1部分及び前記第4部分及び前記第5部分を締結する荷重より大きくなるよう締結するよう構成された、
請求項1に記載の燃料電池。
The laminated body further includes a fifth portion located on the first side surface side and a sixth portion located on the second side surface and facing the fifth portion when viewed from the laminating direction,
In the fastening member and the pair of end plates, the load for fastening the second portion, the third portion, and the sixth portion is greater than the load for fastening the first portion, the fourth portion, and the fifth portion. Configured to be fastened,
The fuel cell according to claim 1.
複数のセルが積層された積層体と、前記積層体の積層方向の両端を挟持するように配置された一対の端板と、前記一対の端板を加圧して締結する締結部材と、
を備え、
前記積層体は、nは2以上の自然数とし、前記積層方向に平行な第1側面、及び、前記第1側面と対向する第2側面を備え、前記積層方向から見て、前記第1側面側に位置する第1部分〜第2n−1部分、並びに、前記第2側面側に位置し、前記第1部分〜前記第2n−1部分にそれぞれ対向する第2部分〜第2n部分を含み、
前記締結部材及び前記一対の端板は、mは自然数とし、第4m−2部分及び第4m−1部分を締結する荷重が、第4m−3部分及び第4m部分を締結する荷重より大きくなるよう締結するよう構成された、
燃料電池。
A laminated body in which a plurality of cells are laminated, a pair of end plates disposed so as to sandwich both ends of the laminated body in the laminating direction, and a fastening member that presses and fastens the pair of end plates;
With
The stacked body includes a first side surface parallel to the stacking direction and a second side surface facing the first side surface, wherein n is a natural number of 2 or more, and the first side surface side as viewed from the stacking direction. A first portion to a second n-1 portion located in the second side portion, and a second portion to a second n portion located on the second side surface and opposed to the first portion to the second n-1 portion, respectively.
In the fastening member and the pair of end plates, m is a natural number, and a load for fastening the fourth m-2 portion and the fourth m-1 portion is larger than a load for fastening the fourth m-3 portion and the fourth m portion. Configured to fasten,
Fuel cell.
JP2015004689A 2015-01-14 2015-01-14 Fuel battery Pending JP2016131088A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015004689A JP2016131088A (en) 2015-01-14 2015-01-14 Fuel battery

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015004689A JP2016131088A (en) 2015-01-14 2015-01-14 Fuel battery

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2016131088A true JP2016131088A (en) 2016-07-21

Family

ID=56416043

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015004689A Pending JP2016131088A (en) 2015-01-14 2015-01-14 Fuel battery

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2016131088A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019242668A1 (en) * 2018-06-22 2019-12-26 杭州天丰电源股份有限公司 Lithium ion battery and assembly method therefor
CN113036201A (en) * 2020-12-18 2021-06-25 国家电投集团氢能科技发展有限公司 Electrochemical cell

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019242668A1 (en) * 2018-06-22 2019-12-26 杭州天丰电源股份有限公司 Lithium ion battery and assembly method therefor
CN113036201A (en) * 2020-12-18 2021-06-25 国家电投集团氢能科技发展有限公司 Electrochemical cell

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9490497B2 (en) Solid polymer electrolyte type fuel cell, and electrolyte membrane-electrode-frame assembly
JP4440958B2 (en) Fuel cell
JP5740562B2 (en) Fuel cell stack
JP2009176609A (en) Fuel cell stack and current-collecting plate used for the fuel cell stack
US20210336279A1 (en) Fuel cell module, fuel cell stack, and manufacturing method of fuel cell module
US8101314B2 (en) Separator and fuel cell
JP2016131088A (en) Fuel battery
JP2013211240A (en) Fuel cell stack
JP5255849B2 (en) Fuel cell and separator / seal structure
JP2005158344A (en) Fuel cell stack
JP2016171006A (en) Fuel battery stack
JP2016162540A (en) Fuel battery stack
JP2005166420A (en) Fuel cell stack
JP7398636B2 (en) Fuel cell module and its manufacturing method
JP6606357B2 (en) Fuel cell stack and heat dissipation adjustment method thereof
KR20170077897A (en) Fuel cell stack having open flow passage
JP2006012462A (en) Sealing structure for fuel cell
JP6445398B2 (en) Fuel cell stack
US10297842B2 (en) Fuel cell stack
JP6945175B2 (en) Fuel cell laminate and its manufacturing method
JP2009238572A (en) Separator used for fuel cell, and method of manufacturing separator
JP2023073544A (en) Fuel battery unit
JP2013020723A (en) Fuel cell and membrane electrode assembly
JP2022026252A (en) Fuel cell and fuel cell assembly
KR101826991B1 (en) Fuel cell stack

Legal Events

Date Code Title Description
RD01 Notification of change of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421

Effective date: 20160523