JP2017174530A - Fuel battery - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、燃料電池に関する。 The present invention relates to a fuel cell.
燃料電池は、複数の燃料電池セルが積層された燃料電池スタックを備え、燃料電池スタックはスタックケースに収容されている。収容済みの燃料電池スタックに対する耐振動性や耐衝撃性を確保するため、燃料電池スタックとスタックケースとの間に緩衝特性を有する介在層を介在させて、燃料電池スタックをスタックケースに拘束する手法が提案されている(例えば、特許文献1)。 The fuel cell includes a fuel cell stack in which a plurality of fuel cells are stacked, and the fuel cell stack is accommodated in a stack case. In order to ensure vibration resistance and impact resistance for the contained fuel cell stack, a method of constraining the fuel cell stack to the stack case by interposing an intervening layer having a buffering property between the fuel cell stack and the stack case Has been proposed (for example, Patent Document 1).
上記の手法は、絶縁特性を有する第1の層を燃料電池スタックの側とし、この第1の層に、発泡性材料を発泡させて緩衝機能を果たす介在層としての第2の層を積層することで、燃料電池セルの積層方向(以下、セル積層方向と称する)と交差する方向に沿って燃料電池スタックに加わる衝撃を緩和する点で優れている。ところで、燃料電池スタックを構成する燃料電池セルの外周面(以下、セル外周面)に接している第1の層は、発泡性材料の発泡によりスタック外周面の側に押圧される一方、セル積層方向の各部位で発泡性材料の発泡状況は一律とはなりがたく、発泡の程度がセル積層方向における他の部位に比して大きいところがあり得る。また、燃料電池セルの外径形状は、製造上の寸法公差範囲においてばらつくので、燃料電池セルを積層した燃料電池スタックとしては、セル積層方向の燃料電池セルの並びにおいて凹凸が起き得る。よって、第1の層を燃料電池セルの並びの凹凸になじむよう柔軟性を持たせたとしても、発泡性材料の発泡状況とセル外径形状のバラツキ状況の影響を受けて、第1の層に局部的な伸びが起き得ることがあると指摘されるに到った。絶縁性の第1の層の伸びは絶縁低下を招きかねないので、燃料電池スタックを介在層でスタックケースに拘束する際の絶縁性を確保することが要請されるに到った。 In the above-described method, the first layer having insulating characteristics is set to the fuel cell stack side, and a second layer as an intervening layer that performs a buffer function by foaming a foamable material is laminated on the first layer. This is excellent in that the impact applied to the fuel cell stack is reduced along the direction intersecting with the stacking direction of the fuel cells (hereinafter referred to as the cell stacking direction). By the way, the first layer that is in contact with the outer peripheral surface of the fuel cell constituting the fuel cell stack (hereinafter referred to as the cell outer peripheral surface) is pressed toward the stack outer peripheral surface by foaming of the foamable material, The foaming state of the foamable material is not uniform at each part in the direction, and the degree of foaming may be larger than other parts in the cell stacking direction. In addition, since the outer diameter shape of the fuel cells varies within a manufacturing tolerance range, the fuel cell stack in which the fuel cells are stacked may have irregularities in the arrangement of the fuel cells in the cell stacking direction. Therefore, even if the first layer is flexible so as to conform to the unevenness of the array of fuel cells, the first layer is affected by the foaming state of the foamable material and the variation in the outer diameter of the cell. It has been pointed out that local growth may occur. Since the elongation of the insulating first layer may cause a decrease in insulation, it has been required to ensure insulation when the fuel cell stack is constrained to the stack case by the intervening layer.
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following forms.
(1)本発明の一形態によれば、燃料電池が提供される。この燃料電池は、燃料電池セルを積層した燃料電池スタックと、該燃料電池スタックをスタック外周を覆って収容するスタックケースと、前記燃料電池スタックのスタック外壁面と前記スタックケースのケース内壁面との間の間隙に配設され、前記燃料電池スタックと前記スタックケースとの間の絶縁を図る絶縁層と、該絶縁層と前記スタックケースのケース内壁面との間に配設され、前記絶縁層を介在させて、前記燃料電池スタックを前記スタックケースに拘束する介在層とを備える。そして、前記絶縁層は、前記ケース内壁面の側から前記スタック外壁面の側に突出し該突出の程度が変更可能な凸状部位を、該凸状部位の頂上が前記スタック外壁面に接した状態で、前記燃料電池セルの積層方向に亘って備え、前記介在層は、前記凸状部位の内部に位置し、前記凸状部位の頂上を介在させて、前記燃料電池スタックを前記スタックケースに拘束する。 (1) According to one aspect of the present invention, a fuel cell is provided. The fuel cell includes a fuel cell stack in which fuel cells are stacked, a stack case that houses the fuel cell stack so as to cover an outer periphery of the stack, a stack outer wall surface of the fuel cell stack, and a case inner wall surface of the stack case. An insulating layer disposed between the fuel cell stack and the stack case; and an insulating layer disposed between the insulating layer and a case inner wall surface of the stack case. And an intervening layer that constrains the fuel cell stack to the stack case. The insulating layer protrudes from the case inner wall surface side to the stack outer wall surface side and has a convex portion that can change the degree of protrusion, and the top of the convex portion is in contact with the stack outer wall surface. In the stacking direction of the fuel cells, the intervening layer is located inside the convex portion and the top of the convex portion is interposed to restrain the fuel cell stack to the stack case. To do.
この形態の燃料電池では、絶縁層が備える凸状部位をスタック外壁面の側からの突出の程度が変更可能な蛇腹構造したので、その頂上を介在させて介在層により燃料電池スタックをスタックケースに拘束する過程において、凸状部位自体を、蛇腹形状がスタック外壁面における燃料電池セルの積層方向の凹凸に即して延びたり縮んだりするように、燃料電池セルの積層方向に亘って変形可能とする。よって、この形態の燃料電池によれば、スタック外壁面に接した凸状部位の頂上については局所的な伸びが起き難くして、介在層により燃料電池スタックを拘束できるので、燃料電池スタックの拘束に際して、絶縁性を確保できる。 In the fuel cell of this embodiment, the convex portion provided in the insulating layer has a bellows structure that can change the degree of protrusion from the outer wall surface side of the stack, so the fuel cell stack is made into a stack case by the intervening layer with the top interposed In the process of restraining, the convex portion itself can be deformed in the stacking direction of the fuel cells so that the bellows shape extends or shrinks in accordance with the unevenness in the stacking direction of the fuel cells on the outer wall surface of the stack. To do. Therefore, according to the fuel cell of this embodiment, since the local elongation hardly occurs at the top of the convex portion in contact with the outer wall surface of the stack, and the fuel cell stack can be restrained by the intervening layer. In this case, insulation can be ensured.
なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能である。例えば、燃料電池の製造方法等の形態で実現することができる。 Note that the present invention can be realized in various modes. For example, it is realizable with forms, such as a manufacturing method of a fuel cell.
図1は実施形態の燃料電池100を正面視してその概略構成を示す説明図であり、図2は燃料電池100の概略構成を分解して示す説明図である。なお、各図のXYZ軸は、X軸を燃料電池セル122の積層方向に沿った軸としており、Y軸は水平方向、Z軸は鉛直方向を示す。また、図1では、スタックケース110を一体品としてハッチングして示している。図1を始めとする各図は、燃料電池100を構成する各パーツの実際の寸法比を表すものではなく、各パーツの配設の様子や位置関係を示すに過ぎない。
FIG. 1 is an explanatory diagram illustrating a schematic configuration of a
燃料電池100は、スタックケース110と、燃料電池スタック120と、第1絶縁層140と、第2絶縁層145と、介在層150とを備える。スタックケース110は、アルミ等の金属製のケースであり、ケース本体111と蓋体112とを備える。ケース本体111は、前後端開放型のケース形状とされ、後述の燃料電池スタック120を、そのスタック外周を覆って収容し、燃料電池セル122の積層方向(以下、セル積層方向と適宜称する)に沿ったスタック組み込みを可能とする。蓋体112は、燃料電池スタック120の収容後にケース本体111の前後端の開口部に図示しないボルトを用いて固定される。
The
燃料電池スタック120は、二つのエンドプレート121の間に複数の燃料電池セル122が積層されたスタック構造を備える。複数の燃料電池セル122は、エンドプレート121および燃料電池セル122の各コーナー部に開けられた貫通孔137に挿入された図示しない締結シャフトを介して、締結される。
The
エンドプレート121と燃料電池セル122は、共に、矩形形状とされ、上記した貫通孔137の他、ガス流入孔131と、ガス流出孔132と、エアー流入孔133と、エアー流出孔134と、冷却水流入孔135と、冷却水流出孔136とを備える。ガス流入孔131は、燃料ガス、例えば水素ガスをそれぞれの燃料電池セル122に導くための流路を形成し、ガス流出孔132は、未消費の水素ガスを外部に導くための流路を形成する。エアー流入孔133は、酸素含有ガスである空気をそれぞれの燃料電池セル122に導くための流路を形成し、エアー流出孔134は、余剰の空気を外部に導くための流路を形成する。これら流入孔と流出孔は、YZ平面において、ガス流入孔131とガス流出孔132とが対角となり、エアー流入孔133とエアー流出孔134とが対角となるように、矩形短辺に沿って形成されており、X軸方向、つまりセル積層方向に沿って連続している。冷却水流入孔135は、冷媒をそれぞれの燃料電池セル122に導くための流路を形成し、冷却水流出孔136は、冷媒を外部に導くための流路を形成する。冷却水の流入孔と流出孔は、向かい合うよう矩形長辺に沿って形成されており、X軸方向(セル積層方向)に沿って連続している。燃料電池セル122の内部構成は、既存構成と同様なので、セル構成の説明についてはこれを省略する。
The
エンドプレート121と燃料電池セル122とが矩形形状であることから、燃料電池スタック120にあっても、YZ平面、即ちセル積層方向に沿って燃料電池スタック120を見たスタック外形も矩形形状となる。そして、燃料電池100は、燃料電池スタック120の四つの角部の内の第1の角部125と、第1の角部125とYZ平面において対角の関係にある第2の角部126とに、介在層150が付随した第1絶縁層140を備え、他の角部には、それぞれ第2絶縁層145を備える。
Since the
第1絶縁層140は、上記した第1と第2の角部において、スタックケース110と燃料電池スタック120との間の間隙113に配設され、介在層150を付随して備える。図3は第1絶縁層140の全体構成を斜視にて示す説明図であり、図4は図3の断面部Aを拡大して示す説明図である。第1絶縁層140は、燃料電池スタック120とスタックケース110(詳しくはケース本体111)との間の絶縁を図るよう、燃料電池スタック120のスタック外壁面とスタックケース110におけるケース本体111のケース内壁面110sとの間の間隙113に配設され、ケース側絶縁層141に凸状部位絶縁層142を連続して備える。上記のスタック外壁面は、第1の角部125を形成する第1のスタック側面125aと第2のスタック側面125b、および第2の角部126を形成する第3のスタック側面126aと第4のスタック側面126bである。ケース側絶縁層141は、第1の角部125、或いは第2の角部126に対応するケース本体111のコーナー屈曲に倣った屈曲形状とされ、両端部を積層部141eとする。この積層部141eは、後述の第2絶縁層145の端部に接着されて重なり、第1絶縁層140と第2絶縁層145とで、燃料電池スタック120の外周側壁全域を取り囲んでスタックケース110に対して絶縁する。
The
凸状部位絶縁層142は、ケース側絶縁層141から突出してその突出の程度が変更可能な蛇腹構造の突形状とされており、介在層150から離れるように屈曲している。この凸状部位絶縁層142は、間隙113に第1絶縁層140が配設された燃料電池100において、ケース内壁面110sの側から上記したそれぞれのスタック外壁面の側に突出してその凸頂上143がスタック外壁面に接した状態で、セル積層方向に亘って延在する。凸状部位絶縁層142は、蛇腹構造とされている故に、図4に示すように、ケース側絶縁層141からの突出高140h、換言すれば、スタックケース110のケース内壁面110sからの突出高140hが変わるよう、延びたり縮むよう変形可能である。このようにして凸状部位絶縁層142を突出させているケース側絶縁層141は、ケース本体111のコーナー屈曲に倣った屈曲部を含め、ケース内壁面110sに接着されている。なお、凸状部位絶縁層142の変形の様子、および形状変形が起きる様子については、後述する。
The convex
介在層150は、第1絶縁層140とケース内壁面110sとの間に配設され、第1絶縁層140を介在させて、燃料電池スタック120をスタックケース110に拘束する。こうしたスタック拘束を図るべく、介在層150は、図1および図4の拡大図に示すように、第1絶縁層140における凸状部位絶縁層142の内部に位置し、凸状部位絶縁層142の凸頂上143を介在させて、燃料電池スタック120をスタックケース110に拘束する。介在層150は、図4に示すように、有底で中空の袋体152に充填・形成されている。袋体152は、その底壁152dが凸頂上143の平壁面143uに接着された状態とされているので、介在層150は、この袋体152における充填状態で、既述したように凸頂上143を介在させて、燃料電池スタック120をスタックケース110に拘束・保持する。
The intervening
第2絶縁層145は、燃料電池スタック120における第1の角部125と第2の角部126を除く二つの角部に対応するケース本体111のコーナー屈曲に倣った屈曲形状とされて間隙113に配設され、燃料電池スタック120とスタックケース110との間の絶縁を第1絶縁層140と協働して図る。この第2絶縁層145にあっても、その屈曲部を含め、ケース内壁面110sに接着されている。
The second
介在層150と、介在層150を凸状部位絶縁層142に備える第1絶縁層140および第2絶縁層145は、図2〜図4に示すように、燃料電池セル122の積層方向における燃料電池スタック120の全長に合致した長さ、より詳しくは、燃料電池スタック120においてエンドプレート121を除く燃料電池セル122の積層長さとほぼ同じ長さとされている。よって、第1絶縁層140は、突出の程度が変更可能な蛇腹構造の凸状部位絶縁層142を、介在層150と共にセル積層方向に亘って備えることになる。
The first insulating
ケース側絶縁層141と凸状部位絶縁層142とを連続して備える第1絶縁層140と第2絶縁層145とは、例えば、ポリウレタン等の絶縁性樹脂を用いた型成形品である。介在層150は、エポキシ系の樹脂材料と当該樹脂材料の硬化を図る硬化剤とからなり、燃料電池スタック120の未収容の状態では、袋体152に充填されていない。袋体152は、エポキシ系の樹脂材料を用いて有底で中空の袋状に形成された型成形品であり、図3に示すように、一方端部に、樹脂注入口152hを有する。図4を始めとする各図では、袋体152を矩形の枠状断面を有する袋体として示しているが、袋体152は、凸状部位絶縁層142が突出高140hが変わるよう形状変形した際には、その形状変形を起こした凸状部位絶縁層142の部位において、形状変形に追従した高さとなるよう形成されている。例えば、袋体152を、凸頂上143の平壁面143uに接着されている底壁152dを除く部位が伸縮できるよう形成すればよい。或いは、凸状部位絶縁層142が最も突出高140hが大きくなるまで形状変形した場合を想定した場合であっても、矩形の枠状断面の袋体であるように、袋体152を形成する。こうすれば、凸状部位絶縁層142が突出高140hが小さく形状変形した場合、袋体152は、底壁152dに続く側壁が外側に湾曲したいわゆる樽型の断面形状となることで、凸状部位絶縁層142の形状変形に追従して、高さを変えることができる。
The first insulating
介在層150は、スタックケース110への第1絶縁層140の装着、および燃料電池スタック120の収容後において、袋体152に液状で注入・充填される。そして、介在層150は、充填後に袋体152の内部で硬化して、燃料電池スタック120の拘束機能と衝撃緩和機能とを発揮する。介在層150の注入・充填や袋体152の高さ変位等については、後述する。
After the first insulating
図5は本実施形態の製造方法における製造手順を示す手順図である。図示するように、本実施形態の製造方法では、まず、燃料電池100に必要なパーツであるスタックケース110や燃料電池スタック120、第1絶縁層140(図2、図3参照)、第2絶縁層145(図2参照)を準備する(工程S100)。各パーツは、それぞれの製造ラインから搬入するようにできるほか、パーツ製造先から調達してもよい。この場合、燃料電池スタック120は、燃料電池セル122がセル積層方向に締結固定済みで燃料電池セル122が所定の圧力で積層されたスタックとされている。また、スタックケース110は、ケース本体111のケース内壁面110sに、二つの第1絶縁層140と二つの第2絶縁層145が接着済みの状態である。図6は絶縁層接着済みのケース本体111をセル積層方向に沿ったX軸方向とセル積層方向と交差するY軸方向から見て模式的に示す説明図である。組み付け前パーツとしてのスタックケース110では、介在層150を形成する2液混合型の硬化タイプ樹脂材料は第1絶縁層140における袋体152に注入されていない。また、凸状部位絶縁層142は、変形程度が最小で図4に示す突出高140hがほぼ最低レベルにある状態とされている。よって、第1絶縁層140は、凸頂上143をケース側絶縁層141の側に近づけておくので、燃料電池スタック120のセル積層方向に沿った組み込み挿入を行い易くしている。
FIG. 5 is a flowchart showing a manufacturing procedure in the manufacturing method of the present embodiment. As shown in the drawing, in the manufacturing method of the present embodiment, first, the
パーツ準備に続き、ケース本体111への燃料電池スタック120の組み込みと位置決めを行う(工程S110)。図7はスタック組み込み・位置決めの様子をX軸方向とY軸方向から見て模式的に示す説明図であり、図8は組み込まれた燃料電池スタック120と第1絶縁層140との関係をX軸方向から見て模式的に示す説明図であり、図9は組み込まれた燃料電池スタック120と第1絶縁層140との関係をY軸方向から見て模式的に示す説明図である。これらの図における黒色三角は、燃料電池スタック120の基準確保の状態を示している。図7以降における各図の黒色三角も同様である。また、図9は図8における9−9線断面を示すが、この図9を含め図7以降においては、図示の都合から、ケース本体111等のハッチングは適宜省略されている。
Following the part preparation, the
燃料電池スタック120の組み込みに当たっては、第1絶縁層140と第2絶縁層145が接着済みのケース本体111を、水平に平面出しされた作業テーブルSTに載置し、図示しない固定ジグで作業テーブルSTに固定する。次いで、燃料電池スタック120を、ケース本体111の一方の開口部の側から水平に挿入し、燃料電池スタック120をスタックケース110のケース本体111に組み込んで収容する。このスタック組み込みの際、燃料電池スタック120は、姿勢確保ジグ200によりケース本体111の中心位置に位置するよう水平に保持されて、組み込まれる。また、ケース本体111に接着済みの第1絶縁層140の凸状部位絶縁層142は、突出高140hがほぼ最低レベル(min)であり、この突出高140hはケース本体111の中心位置にある燃料電池スタック120とケース本体111との間隙113の隔たりより短い。よって、燃料電池スタック120は、第1のスタック側面125a等のそれぞれのスタック外壁面と凸状部位絶縁層142の凸頂上143の頂上面との間に、組込スペースSpを確保した状態で、ケース本体111の中心位置に水平に組み込まれる。なお、図9の拡大図に示すように、燃料電池セル122の外径寸法が公差内でばらついて燃料電池スタック120のスタック外壁面に凹凸が生じても、組込スペースSpが確保されるよう、凸状部位絶縁層142の突出高140h(min値)が調整されている。
In assembling the
スタック収容後、姿勢確保ジグ200で燃料電池スタック120を水平に保持しつつ、ケース本体111の中心位置に位置決め保持する。また、セル積層方向についても、ケース本体111に対して燃料電池スタック120を位置決め保持する。姿勢確保ジグ200は、対角にある第1絶縁層140の凸状部位絶縁層142の配設箇所と干渉しない部位において燃料電池スタック120を保持して、位置決め姿勢を維持する。これにより、燃料電池スタック120とスタックケース110のケース本体111との間には、燃料電池スタック120を取り囲んで間隙113が形成され、この間隙113の寸法は、燃料電池スタック120の各側面において同寸とされる。燃料電池スタック120の位置決め保持後、或いはスタック組込前に、袋体152の樹脂注入口152hには、注入金具222が装着される(図10参照)。なお、注入金具222の装着は、後述の樹脂注入に先立ち行うようにしてもよい。
After the stack is accommodated, the
次に、介在層150による燃料電池スタック120の拘束・保持を行う(工程S120)。この拘束・保持の準備として、袋体152の樹脂注入口152hに装着済みの注入金具222を介して、それぞれの袋体152を樹脂注入装置230に接続する。図10は樹脂注入装置230の概略構成と袋体152との接続の様子を示す説明図である。樹脂注入装置230は、第1液槽231と第2液槽232とに、介在層150を形成する2液混合型の硬化タイプ樹脂材料におけるエポキシ系樹脂溶液とその硬化剤溶液を別々に収容し、各液槽に接続されたエア吸気管203から各液槽に、レギュレータ234により圧縮エアを送り込む。それぞれの液槽の上記の溶液は、エア圧を受けて混合供給管235を経て末端配管236に混合した上で流れ込み、注入金具222を経て袋体152に注入・供給される。なお、末端配管236にはそれぞれ圧力計237と図示しない流量調整バルブが配設されているので、樹脂注入装置230は、2液混合型の硬化タイプ樹脂材料におけるエポキシ系樹脂溶液と硬化剤溶液の混合溶液を、それぞれの袋体152に規定圧力で規定容量、注入する。なお、混合溶液注入後は、注入金具222と末端配管236が樹脂注入口152hから取り外され、樹脂注入口152hは蓋(図視略)にて閉鎖される。
Next, the
図11はエポキシ系樹脂溶液と硬化剤溶液の混合溶液を袋体152に注入した後の凸状部位絶縁層142の挙動と介在層150の形成の様子をY軸方向から見て模式的に示す説明図であり、図12は混合溶液注入後における図11の拡大視部位の各部位ごとの凸状部位絶縁層142の挙動と介在層150の形成の様子をYZ平面で断面視して模式的に示す説明図である。
FIG. 11 schematically shows the behavior of the convex
図示するように、混合溶液の注入に伴い、注入された混合溶液が行き渡った部位では、混合溶液の注入圧を受けて凸状部位絶縁層142の凸頂上143が燃料電池スタック120の第1のスタック側面125aの側、詳しくは、燃料電池スタック120を構成するそれぞれの燃料電池セル122のセル外壁面の側に押される。これにより、凸頂上143は、組込スペースSpが消失するまで凸状部位絶縁層142が第1のスタック側面125aの側に延びることで、当該スタック側面に接触し、この接触は、凸状部位絶縁層142の蛇腹構造の延びによる形状変化に伴う突出高140hの増加で起きる。具体的に説明すると、燃料電池セル122のセル外壁面がほぼ揃った基準部位と、セル外壁面が基準部位よりZ軸方向に沿って低いためにセル外壁面が落ち込んだ変位大の部位と、セル外壁面が基準部位よりZ軸方向に沿って高いためにセル外壁面が凸となった変位小の部位とでは、突出高140hが、基準部位では突出高140hbとなり、変位大の部位では突出高140hu(>140hb)となり、変位小の部位では突出高140hd(<140hb)となる。こうした突出高140hの変化は、図12に示すように、凸状部位絶縁層142の蛇腹構造の延びによる凸状部位絶縁層142の形状変化に伴って起きる。凸状部位絶縁層142の挙動は、第2のスタック側面125bや第3のスタック側面126a、第4のスタック側面126bに面する凸状部位絶縁層142でも起き、それぞれの凸状部位絶縁層142の部位で、凸頂上143は、上記の各スタック側面に接触する。
As shown in the drawing, at the portion where the injected mixed solution spreads as the mixed solution is injected, the
袋体152は、凸頂上143の平壁面143uに底壁152dを接着した状態で(図4参照)、上記した凸状部位絶縁層142の突出高140hの変更に追従して高さを変え、注入された混合溶液を貯め置く。例えば、上記した基準部位(突出高140hb)と変位大の部位(突出高140hu>140hb)および変位小の部位(突出高140hd<140hb)のいずれの部位でも、袋体152は、底壁152dに続く側壁が外側に湾曲した樽型の断面形状であるが、側壁の外側湾曲の程度を、変位大の部位(突出高140hu>140hb)、基準部位(突出高140hb)、変位小の部位(突出高140hd<140hb)の順に、小さくすることで、それぞれの部位の突出高140hに応じた高さとなる。或いは、袋体152は、平壁面143uに接着されている底壁152dを除く部位を伸縮させて、上記した各部位の突出高140hに応じた高さとなる。なお、本実施形態では、混合溶液の注入に伴う袋体152のセル積層方向の移動が起きないよう、混合溶液注入前に、ケース本体111の両端開口を治具蓋202で塞ぐようにした。
With the
既述した混合溶液の注入後の養生を図ることで、注入された混合溶液は、図12に示した形状を維持して硬化し、この硬化により、介在層150が凸状部位絶縁層142において形成される。こうして形成された介在層150は、燃料電池スタック120におけるセル積層方向の各部位で、その部位における第1のスタック側面125aの凹凸の様子に適合した形状で、燃料電池スタック120をスタックケース110に拘束・保持する。つまり、介在層150は、形状変形を起こした凸状部位絶縁層142の凸頂上143を介在させて、燃料電池スタック120をスタックケース110に拘束・保持する。
By the curing after the injection of the mixed solution described above, the injected mixed solution is cured while maintaining the shape shown in FIG. 12, and by this curing, the intervening
上記した養生を経た介在層150による燃料電池スタック120の拘束・保持の完了後は、燃料電池スタック120の位置決めに用いていた姿勢確保ジグ200などの各種治具を取り外し、燃料電池スタック120をスタックケース110に固定する(工程S130)。各種ジグが取り外されても、燃料電池スタック120は、第1の角部125を挟んで位置する二つの介在層150、および第1の角部125と対角の第2の角部126を挟んで位置する二つの介在層150とにより拘束済みであり、ケース本体111の中央位置に位置したままである。ジグ取り外し後のスタック固定では、蓋体112(図2参照)をケース本体111の開口部に固定した後、蓋体112からいわゆる迫り出しボルトが押し込まれるので、燃料電池スタック120は迫り出しボルトによる押圧力をセル積層方向の両側から受けて、スタックケース110に固定される。その後は、既述した工程S100からの手順が繰り返される。
After completion of restraint / holding of the
以上説明したように、本実施形態の燃料電池100では、燃料電池スタック120の第1の角部125とこれと対角の第2の角部126とにおける第1絶縁層140が備える凸状部位絶縁層142を蛇腹構造して突出高140hが変わるよう形状変形可能とした上で、凸状部位絶縁層142の中に位置する介在層150で、凸頂上143を介在させて燃料電池スタック120をスタックケース110に拘束する。本実施形態の燃料電池100では、介在層150によるスタック保持の過程において、蛇腹構造の凸状部位絶縁層142、それ自体を、蛇腹形状が第1のスタック側面125aや第2のスタック側面125b、第3のスタック側面126aや第4のスタック側面126bといったスタック外壁面におけるセル積層方向の凹凸に即して延びたり縮んだりするように、セル積層方向に亘って変形可能とする(図12参照)。よって、本実施形態の燃料電池100によれば、スタック外壁面に接した凸状部位絶縁層142の凸頂上143についてはスタック拘束過程での局所的な伸びを起き難くして、第1の角部125を挟んだ二つの介在層150と、第2の角部126を挟んだ二つの介在層150により燃料電池スタック120をその外部から拘束できるので、燃料電池スタック120の拘束に際して、絶縁性を確保できる。
As described above, in the
本実施形態の製造方法で得られた燃料電池100は、第1の角部125とこれに対角の第2の角部126のそれぞれを挟んで介在層150を有する故に、衝撃時に燃料電池セル122がずれようとする力に対する反力を介在層150で発揮しつつ、介在層150で燃料電池スタック120を外部から拘束する。よって、本実施形態の燃料電池100によれば、燃料電池スタック120にセル積層方向と交差する方向から外力が作用しでも、外力の作用方向と同方向の側に配設された介在層150により反力を発揮して、外力の作用方向に沿った燃料電池セル122のズレを防止できる。
The
図13は第2実施形態の第1絶縁層140Aを図4に倣って拡大視して示す説明図である。この第1絶縁層140Aは、介在層150に近づくように凸状部位絶縁層142を屈曲してケース側絶縁層141から突出する蛇腹構造で備えるが、突出程度が変更可能である点で第1絶縁層140と共通する。よって、第1絶縁層140Aを第1絶縁層140に代わって用いても、既述した効果を奏することができる。
FIG. 13 is an explanatory view showing the first insulating
図14は第3実施形態の第1絶縁層140Bを図1の拡大部に倣って示す説明図である。この第1絶縁層140Bは、凸状部位絶縁層142を介在層150に対して湾曲した形態でケース側絶縁層141から突出するいわゆる樽型構造で備えるが、突出程度が変更可能である点で第1絶縁層140と共通する。よって、第1絶縁層140Bを第1絶縁層140に代わって用いても、既述した効果を奏することができる。
FIG. 14 is an explanatory view showing the first insulating
本発明は、上述の実施形態や実施例、変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、実施例、変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部または全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部または全部を達成するために、適宜、差し替えや組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, examples, and modifications, and can be realized with various configurations without departing from the spirit thereof. For example, the technical features in the embodiments, examples, and modifications corresponding to the technical features in each embodiment described in the summary section of the invention are to solve some or all of the above-described problems, or In order to achieve part or all of the above-described effects, replacement or combination can be performed as appropriate. Further, if the technical feature is not described as essential in the present specification, it can be deleted as appropriate.
既述した実施形態では、燃料電池スタック120の四つの角部の内の第1の角部125の両側と、第1の角部125とYZ平面において対角の関係にある第2の角部126の両側とに、それぞれ介在層150一つずつ配設したが、これに限らない。例えば、第1の角部125と第2の角部126以外の二つの角部にも、第2絶縁層145に代わって第1絶縁層140を設け、この第1絶縁層140の介在層150によっても、燃料電池スタック120を拘束・保持してもよい。また、第1絶縁層140を複数の凸状部位絶縁層142とその中の介在層150とを備えるものとして、燃料電池スタック120の第1のスタック側面125aと第2のスタック側面125b、および第3のスタック側面126aと第4のスタック側面126bとに、複数の介在層150を配設してもよい。
In the embodiment described above, both sides of the
既述した実施形態では、ケース本体111を両端が開口した形状としたが、燃料電池スタック120の組み込み側のみが開口した形状のケース本体111としてもよい。また、有底のボックス状のケース本体111としてもよい。
In the above-described embodiment, the case
既述した実施形態では、燃料電池スタック120をケース本体111の中心位置に位置決めして、ケース本体111と燃料電池スタック120との間の間隙113がスタック外周壁回りで同じ間隔となるようにしたが、図1における左右、或いは上下で間隙113が異なる寸法となるようにしてもよい。この場合には、混合溶液注入前の突出高140hが異なる第1絶縁層140の凸状部位絶縁層142に介在層150を配設すればよい。
In the embodiment described above, the
既述した実施形態では、袋体152にエポキシ系樹脂溶液と硬化剤溶液の混合溶液を注入して、その混合溶液の硬化により介在層150を形成したが、これに限らない。例えば、袋体152に、いわゆる2液混合タイプの発泡性材料を注入して、その発泡性材料の発泡により介在層150を形成してもよい。この場合であっても、発泡を伴う介在層150の発泡形性の際のスタック保持の過程において、蛇腹構造の凸状部位絶縁層142、それ自体を、蛇腹形状がスタック外壁面におけるセル積層方向の凹凸に即して延びたり縮んだりするように、セル積層方向に亘って変形可能とするので、既述した効果を奏することができる。
In the embodiment described above, a mixed solution of an epoxy resin solution and a curing agent solution is injected into the
100…燃料電池
110…スタックケース
110s…ケース内壁面
111…ケース本体
112…蓋体
113…間隙
120…燃料電池スタック
121…エンドプレート
122…燃料電池セル
125…第1の角部
125a…第1のスタック側面
125b…第2のスタック側面
126…第2の角部
126a…第3のスタック側面
126b…第4のスタック側面
131…ガス流入孔
132…ガス流出孔
133…エアー流入孔
134…エアー流出孔
135…冷却水流入孔
136…冷却水流出孔
137…貫通孔
140、140A、140B…第1絶縁層
141…ケース側絶縁層
141e…積層部
142…凸状部位絶縁層
143…凸頂上
143u…平壁面
140h…突出高
140hb…突出高
140hd…突出高
140hu…突出高
145…第2絶縁層
150…介在層
152…袋体
152d…底壁
152h…樹脂注入口
200…姿勢確保ジグ
202…治具蓋
203…エア吸気管
222…注入金具
230…樹脂注入装置
231…第1液槽
232…第2液槽
234…レギュレータ
235…混合供給管
236…末端配管
237…圧力計
ST…作業テーブル
Sp…組込スペース
DESCRIPTION OF
Claims (1)
燃料電池セルを積層した燃料電池スタックと、
該燃料電池スタックをスタック外周を覆って収容するスタックケースと、
前記燃料電池スタックのスタック外壁面と前記スタックケースのケース内壁面との間の間隙に配設され、前記燃料電池スタックと前記スタックケースとの間の絶縁を図る絶縁層と、
該絶縁層と前記スタックケースのケース内壁面との間に配設され、前記絶縁層を介在させて、前記燃料電池スタックを前記スタックケースに拘束する介在層とを備え、
前記絶縁層は、前記ケース内壁面の側から前記スタック外壁面の側に突出し該突出の程度が変更可能な凸状部位を、該凸状部位の頂上が前記スタック外壁面に接した状態で、前記燃料電池セルの積層方向に亘って備え、
前記介在層は、前記凸状部位の内部に位置し、前記凸状部位の頂上を介在させて、前記燃料電池スタックを前記スタックケースに拘束する
燃料電池。 A fuel cell,
A fuel cell stack in which fuel cells are stacked; and
A stack case for accommodating the fuel cell stack covering the outer periphery of the stack;
An insulating layer disposed in a gap between a stack outer wall surface of the fuel cell stack and a case inner wall surface of the stack case, and providing insulation between the fuel cell stack and the stack case;
An interposition layer disposed between the insulating layer and a case inner wall surface of the stack case, and interposing the insulating layer to constrain the fuel cell stack to the stack case;
The insulating layer protrudes from the case inner wall surface side to the stack outer wall surface side and has a convex portion that can change the degree of protrusion, with the top of the convex portion in contact with the stack outer wall surface, Provided over the stacking direction of the fuel cells,
The intervening layer is located inside the convex part and interposes the top of the convex part to restrain the fuel cell stack to the stack case.
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Cited By (4)
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---|---|---|---|---|
JP2019096509A (en) * | 2017-11-24 | 2019-06-20 | 株式会社Soken | Method of manufacturing fuel cell |
JP2020071986A (en) * | 2018-10-31 | 2020-05-07 | トヨタ自動車株式会社 | Fuel cell stack case and external restraint |
JP2021002515A (en) * | 2019-06-20 | 2021-01-07 | 本田技研工業株式会社 | Fuel cell stack |
KR102719634B1 (en) * | 2018-12-06 | 2024-10-21 | 현대자동차주식회사 | Fuel cell |
-
2016
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Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2019096509A (en) * | 2017-11-24 | 2019-06-20 | 株式会社Soken | Method of manufacturing fuel cell |
JP2020071986A (en) * | 2018-10-31 | 2020-05-07 | トヨタ自動車株式会社 | Fuel cell stack case and external restraint |
CN111129563A (en) * | 2018-10-31 | 2020-05-08 | 丰田自动车株式会社 | Battery pack case for fuel cell and external restraint member |
DE102019126358A1 (en) | 2018-10-31 | 2020-05-14 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Stack housing and outer retaining element for a fuel cell |
US11101486B2 (en) | 2018-10-31 | 2021-08-24 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Stack case and outer restraining member for fuel cell |
JP7047706B2 (en) | 2018-10-31 | 2022-04-05 | トヨタ自動車株式会社 | Fuel cell stack case and external restraint |
KR102719634B1 (en) * | 2018-12-06 | 2024-10-21 | 현대자동차주식회사 | Fuel cell |
JP2021002515A (en) * | 2019-06-20 | 2021-01-07 | 本田技研工業株式会社 | Fuel cell stack |
JP7075962B2 (en) | 2019-06-20 | 2022-05-26 | 本田技研工業株式会社 | Fuel cell stack |
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