JP3447331B2 - 燃料電池用セルスタック、その単位セル構造およびセルスタックの組立方法 - Google Patents
燃料電池用セルスタック、その単位セル構造およびセルスタックの組立方法Info
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- JP3447331B2 JP3447331B2 JP17040893A JP17040893A JP3447331B2 JP 3447331 B2 JP3447331 B2 JP 3447331B2 JP 17040893 A JP17040893 A JP 17040893A JP 17040893 A JP17040893 A JP 17040893A JP 3447331 B2 JP3447331 B2 JP 3447331B2
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- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Fuel Cell (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は燃料電池用セルスタッ
ク、その単位セル構造およびセルスタックの組立方法に
関する。
ク、その単位セル構造およびセルスタックの組立方法に
関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種セルスタックとしては、両
端板間に複数の単位セルよりなる積層体を配設して、両
端板間を積層体の外周に存する複数の長い通しボルトお
よびナットにより締付けるようにしたものが知られてい
る（例えば、特開昭５８−８２４８１号公報参照）。
端板間に複数の単位セルよりなる積層体を配設して、両
端板間を積層体の外周に存する複数の長い通しボルトお
よびナットにより締付けるようにしたものが知られてい
る（例えば、特開昭５８−８２４８１号公報参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来のセ
ルスタックにおいては、両端板に各通しボルトの挿通部
を設ける関係上、積層体の両端において両端板がそれぞ
れ大きく張出して積層体と各通しボルトとの間にデッド
スペースを生じるため、セルスタックが大型化すると共
に重量増を招き、またセルスタックを、その積層体の積
層方向が水平となるように配設した場合には積層体がそ
の重さ、振動等により下方へ向って弧状に撓み、積層体
の上側において相隣る両単位セル間の面圧が高くなり、
また下側において前記面圧が低くなる、といったように
面圧の不均一化を生じ易く、その上、例えば特定の単位
セルを新たなものと交換する必要が生じた場合、全部の
通しボルトを取外し、交換後再度全部の通しボルトを取
付けなければならず、メンテナンス性が悪い、等の問題
がある。
ルスタックにおいては、両端板に各通しボルトの挿通部
を設ける関係上、積層体の両端において両端板がそれぞ
れ大きく張出して積層体と各通しボルトとの間にデッド
スペースを生じるため、セルスタックが大型化すると共
に重量増を招き、またセルスタックを、その積層体の積
層方向が水平となるように配設した場合には積層体がそ
の重さ、振動等により下方へ向って弧状に撓み、積層体
の上側において相隣る両単位セル間の面圧が高くなり、
また下側において前記面圧が低くなる、といったように
面圧の不均一化を生じ易く、その上、例えば特定の単位
セルを新たなものと交換する必要が生じた場合、全部の
通しボルトを取外し、交換後再度全部の通しボルトを取
付けなければならず、メンテナンス性が悪い、等の問題
がある。
【０００４】本発明は前記に鑑み、単位セル相互間の一
体化構造を改良することによって、小型、且つ軽量であ
り、また高剛性を有し、その上メンテナンス性の良好な
前記セルスタックおよびその組立方法を提供することを
目的とする。
体化構造を改良することによって、小型、且つ軽量であ
り、また高剛性を有し、その上メンテナンス性の良好な
前記セルスタックおよびその組立方法を提供することを
目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、電解質の両側
にそれぞれ水素極と酸素極を設け、それら水素極および
酸素極の外側にそれぞれ通気性上、下部集電板を設けて
構成される複数の単位セルと、それら単位セルを挟む
上、下部端板とを積層一体化した燃料電池用セルスタッ
クにおいて、複数の単位セルを積層して積層体を構成
し、その積層体の上、下面側にそれぞれそれら上、下面
に合致する形状の前記上、下部端板を配設し、相隣る、
両単位セル間、前記上部端板および前記単位セル間、な
らびに前記下部端板および前記単位セル間をそれぞれ周
方向均等に配置された複数のばね部材により挟圧したこ
とを特徴とする。
にそれぞれ水素極と酸素極を設け、それら水素極および
酸素極の外側にそれぞれ通気性上、下部集電板を設けて
構成される複数の単位セルと、それら単位セルを挟む
上、下部端板とを積層一体化した燃料電池用セルスタッ
クにおいて、複数の単位セルを積層して積層体を構成
し、その積層体の上、下面側にそれぞれそれら上、下面
に合致する形状の前記上、下部端板を配設し、相隣る、
両単位セル間、前記上部端板および前記単位セル間、な
らびに前記下部端板および前記単位セル間をそれぞれ周
方向均等に配置された複数のばね部材により挟圧したこ
とを特徴とする。
【０００６】また本発明は、電解質の両側にそれぞれ水
素極と酸素極を設け、それら水素極および酸素極の外側
にそれぞれ通気性上、下部集電板を設けて構成される複
数の単位セルを積層した積層体と、その積層体の上、下
面側にそれぞれ配置されて、それら上、下面に合致する
形状の上、下部端板とを有する燃料電池用セルスタック
を組立てるに当り、前記下部端板上に単位セルを積層し
て、前記下部端板および前記単位セル間を周方向均等に
配置された複数のばね部材により挟圧して一体化し、次
いで、前記一体化後の単位セル上に、新たな単位セルを
積層して、その新たな単位セルと前記一体化後の単位セ
ルとを前記同様に、周方向均等に配置された複数のばね
部材により挟圧して一体化し、爾後、前記積層、それに
次ぐ一体化の各作業を繰返し、最後に、前記一体化後の
単位セル（Ｃ 1 ）上に、前記上部端板（１）を積層し
て、その上部端板と、それに隣接する前記一体化後の単
位セルとを前記同様に、周方向均等に配置された複数の
ばね部材により挟圧して一体化することを特徴とする。
素極と酸素極を設け、それら水素極および酸素極の外側
にそれぞれ通気性上、下部集電板を設けて構成される複
数の単位セルを積層した積層体と、その積層体の上、下
面側にそれぞれ配置されて、それら上、下面に合致する
形状の上、下部端板とを有する燃料電池用セルスタック
を組立てるに当り、前記下部端板上に単位セルを積層し
て、前記下部端板および前記単位セル間を周方向均等に
配置された複数のばね部材により挟圧して一体化し、次
いで、前記一体化後の単位セル上に、新たな単位セルを
積層して、その新たな単位セルと前記一体化後の単位セ
ルとを前記同様に、周方向均等に配置された複数のばね
部材により挟圧して一体化し、爾後、前記積層、それに
次ぐ一体化の各作業を繰返し、最後に、前記一体化後の
単位セル（Ｃ 1 ）上に、前記上部端板（１）を積層し
て、その上部端板と、それに隣接する前記一体化後の単
位セルとを前記同様に、周方向均等に配置された複数の
ばね部材により挟圧して一体化することを特徴とする。
【０００７】
【作用】前記セルスタックにおいて、相隣る、両単位セ
ル間、上部端板および単位セル間ならびに下部端板およ
び単位セル間はそれぞれ周方向にて複数のばね部材によ
り直接一体化されているので、積層体周りに従来例のよ
うなデッドスペースが生じることがない。これによりセ
ルスタックの小型、軽量化を図り、またその剛性を向上
させることができる。
ル間、上部端板および単位セル間ならびに下部端板およ
び単位セル間はそれぞれ周方向にて複数のばね部材によ
り直接一体化されているので、積層体周りに従来例のよ
うなデッドスペースが生じることがない。これによりセ
ルスタックの小型、軽量化を図り、またその剛性を向上
させることができる。
【０００８】またセルスタックを、その積層体の積層方
向が水平となるように配設しても、セルスタックが高剛
性であることからその積層体が下方に向って弧状に撓む
ようなことはない。
向が水平となるように配設しても、セルスタックが高剛
性であることからその積層体が下方に向って弧状に撓む
ようなことはない。
【０００９】さらに、例えば特定の単位セルを新たなも
のと交換する必要が生じたときには、その単位セルの一
体化に関与しているばね部材だけを取外し、交換後、装
着し直せばよい。
のと交換する必要が生じたときには、その単位セルの一
体化に関与しているばね部材だけを取外し、交換後、装
着し直せばよい。
【００１０】前記製造方法によれば、前記のような特性
を有するセルスタックを能率良く製造することが可能で
ある。
を有するセルスタックを能率良く製造することが可能で
ある。
【００１１】
【実施例】図１〜図６は、固体高分子型燃料電池用セル
スタックＳ1 の第１実施例を示す。図１，図２におい
て、セルスタックＳ1 は上部端板１と、下部端板２と、
両端板１，２間に存する積層体３とを備えている。積層
体３は板状をなす複数の単位セルＣ1 を積層して構成さ
れている。上部端板１およびそれに隣接する単位セルＣ
1 、相隣る両単位セルＣ1 ならびに下部端板２およびそ
れに隣接する単位セルＣ1 は相互に一体化されている。
スタックＳ1 の第１実施例を示す。図１，図２におい
て、セルスタックＳ1 は上部端板１と、下部端板２と、
両端板１，２間に存する積層体３とを備えている。積層
体３は板状をなす複数の単位セルＣ1 を積層して構成さ
れている。上部端板１およびそれに隣接する単位セルＣ
1 、相隣る両単位セルＣ1 ならびに下部端板２およびそ
れに隣接する単位セルＣ1 は相互に一体化されている。
【００１２】図３，図４に明示するように、単位セルＣ
1 は四角形をなす板状に構成されており、絶縁性下部ガ
ス通路形成枠４と、その枠４に嵌込まれた通気性下部集
電板５と、下部集電板５および下部ガス通路形成枠４上
に載置された高分子イオン交換膜よりなる電解質６と、
電解質６の下部集電板５対向領域に形成された薄膜状水
素極７と、電解質６の水素極７と反対側の領域に形成さ
れた薄膜状酸素極８と、電解質６の酸素極８上に載置さ
れた通気性上部集電板９と、上部集電板９上に載置され
た板状をなす導電性セパレータ１０と、電解質６の外縁
部上に載置されて上部集電板９およびセパレータ１０の
両外側面に嵌合する絶縁性上部ガス通路形成枠１１と、
上、下部ガス通路形成枠４，１１の両外側面に嵌合する
外枠１２とを備えている。
1 は四角形をなす板状に構成されており、絶縁性下部ガ
ス通路形成枠４と、その枠４に嵌込まれた通気性下部集
電板５と、下部集電板５および下部ガス通路形成枠４上
に載置された高分子イオン交換膜よりなる電解質６と、
電解質６の下部集電板５対向領域に形成された薄膜状水
素極７と、電解質６の水素極７と反対側の領域に形成さ
れた薄膜状酸素極８と、電解質６の酸素極８上に載置さ
れた通気性上部集電板９と、上部集電板９上に載置され
た板状をなす導電性セパレータ１０と、電解質６の外縁
部上に載置されて上部集電板９およびセパレータ１０の
両外側面に嵌合する絶縁性上部ガス通路形成枠１１と、
上、下部ガス通路形成枠４，１１の両外側面に嵌合する
外枠１２とを備えている。
【００１３】上部ガス通路形成枠１１は上部内縁全周に
張出部１３を有し、その張出部１３をセパレータ１０の
全周に存する段付部１４に係合させて、上部ガス通路形
成枠１１とセパレータ１０の両上面とが同一平面上に配
置されるようになっている。
張出部１３を有し、その張出部１３をセパレータ１０の
全周に存する段付部１４に係合させて、上部ガス通路形
成枠１１とセパレータ１０の両上面とが同一平面上に配
置されるようになっている。
【００１４】外枠１２は上部内縁全周に張出部１５を有
し、その張出部１５を上部ガス通路形成枠１１の上部外
縁全周に存する段付部１６に係合させて、外枠１２と上
部ガス通路形成枠１１の両上面とが同一平面上に配置さ
れ、また上、下部ガス通路形成枠１１，４が外枠１２の
厚さ範囲に収められる。
し、その張出部１５を上部ガス通路形成枠１１の上部外
縁全周に存する段付部１６に係合させて、外枠１２と上
部ガス通路形成枠１１の両上面とが同一平面上に配置さ
れ、また上、下部ガス通路形成枠１１，４が外枠１２の
厚さ範囲に収められる。
【００１５】外枠１２は金属より構成されているので、
電解質６は、その外縁部が外枠１２内面から離間するよ
うに寸法設定がなされている。
電解質６は、その外縁部が外枠１２内面から離間するよ
うに寸法設定がなされている。
【００１６】上、下部ガス通路形成枠１１，４および電
解質６の外縁部において、それら４つの構成辺部にはそ
の上下面に開口する複数の通孔１７，１８，１９がそれ
ぞれ形成され、各構成辺部の各通孔１７〜１９を連通さ
せることによってガス通路が形成される。
解質６の外縁部において、それら４つの構成辺部にはそ
の上下面に開口する複数の通孔１７，１８，１９がそれ
ぞれ形成され、各構成辺部の各通孔１７〜１９を連通さ
せることによってガス通路が形成される。
【００１７】上部ガス通路形成枠１１の相対向する一方
の両構成辺部に存する両ガス通路Ｐ 1 ，Ｐ2 において、
一方のガス通路Ｐ1 は水素ガスの導入に、他方のガス通
路Ｐ 2 は水素ガスの導出にそれぞれ用いられる。図４，
図５に明示するように、下部ガス通路形成枠４の相対向
する両構成辺部の一方には、導入側ガス通路Ｐ1 を形成
する通孔１８に連通して下部集電板５の−側面に向けて
開口する分岐孔２０が形成され、他方には導出側ガス通
路Ｐ2 を形成する通孔１８に連通して下部集電板５の他
側面に向けて開口する分岐孔２１が形成される。
の両構成辺部に存する両ガス通路Ｐ 1 ，Ｐ2 において、
一方のガス通路Ｐ1 は水素ガスの導入に、他方のガス通
路Ｐ 2 は水素ガスの導出にそれぞれ用いられる。図４，
図５に明示するように、下部ガス通路形成枠４の相対向
する両構成辺部の一方には、導入側ガス通路Ｐ1 を形成
する通孔１８に連通して下部集電板５の−側面に向けて
開口する分岐孔２０が形成され、他方には導出側ガス通
路Ｐ2 を形成する通孔１８に連通して下部集電板５の他
側面に向けて開口する分岐孔２１が形成される。
【００１８】上部ガス通路形成枠１１の相対向する他方
の両構成辺部に存する両ガス通路Ｐ 3 ，Ｐ4 において、
一方のガス通路Ｐ3 は酸素ガスの導入に、他方のガス通
路Ｐ 4 は酸素ガスの導出にそれぞれ用いられる。図４，
図６に明示するように、上部ガス通路形成枠１１の一方
の構成辺部には導入側ガス通路Ｐ3 を形成する通孔１７
に連通して上部集電板９の−側面に向けて開口する分岐
孔２２が形成され、他方には導出側ガス通路Ｐ4 を形成
する通孔１７に連通して上部集電板９の他側面に向けて
開口する分岐孔２３が形成される。
の両構成辺部に存する両ガス通路Ｐ 3 ，Ｐ4 において、
一方のガス通路Ｐ3 は酸素ガスの導入に、他方のガス通
路Ｐ 4 は酸素ガスの導出にそれぞれ用いられる。図４，
図６に明示するように、上部ガス通路形成枠１１の一方
の構成辺部には導入側ガス通路Ｐ3 を形成する通孔１７
に連通して上部集電板９の−側面に向けて開口する分岐
孔２２が形成され、他方には導出側ガス通路Ｐ4 を形成
する通孔１７に連通して上部集電板９の他側面に向けて
開口する分岐孔２３が形成される。
【００１９】最上位の単位セルＣ1 において、そのセパ
レータ１０の上面中央に短円柱状をなす上部集電端子２
４が突設されており、その上部集電端子２４は上部ガス
通路形成枠１１の天井部２５に形成された透孔２６に嵌
合されて上方へ突出する。上部端板１は金属より構成さ
れ、四角形の側壁部２７と、それと一体の天井部２８と
を有し、上、下部ガス通路形成枠１１，４に嵌合され
る。側壁部２７の下端面は次位の単位セルＣ 1 における
外枠１２上面に当接し、したがって、側壁部２７は最上
位の単位セルＣ1 の外枠１２を兼ねている。つまり、上
部端板１は単位セルＣ 1 の上面と合致する形状を有す
る。天井部２８の中央に透孔２９が形成され、その透孔
２９に上部集電端子２４が遊挿される。これにより上部
集電端子２４と上部端板１とが絶縁される。
レータ１０の上面中央に短円柱状をなす上部集電端子２
４が突設されており、その上部集電端子２４は上部ガス
通路形成枠１１の天井部２５に形成された透孔２６に嵌
合されて上方へ突出する。上部端板１は金属より構成さ
れ、四角形の側壁部２７と、それと一体の天井部２８と
を有し、上、下部ガス通路形成枠１１，４に嵌合され
る。側壁部２７の下端面は次位の単位セルＣ 1 における
外枠１２上面に当接し、したがって、側壁部２７は最上
位の単位セルＣ1 の外枠１２を兼ねている。つまり、上
部端板１は単位セルＣ 1 の上面と合致する形状を有す
る。天井部２８の中央に透孔２９が形成され、その透孔
２９に上部集電端子２４が遊挿される。これにより上部
集電端子２４と上部端板１とが絶縁される。
【００２０】また天井部２８外面には、上部ガス通路形
成枠１１上面に開口した各ガス通路Ｐ1 〜Ｐ4 に連通す
る複数の接続筒３０，３１が立設される。一方の対向関
係にある接続筒３０の群は水素ガス供給系統に接続さ
れ、他方の対向関係にある接続筒３１の群は酸素ガス供
給系統に接続される。
成枠１１上面に開口した各ガス通路Ｐ1 〜Ｐ4 に連通す
る複数の接続筒３０，３１が立設される。一方の対向関
係にある接続筒３０の群は水素ガス供給系統に接続さ
れ、他方の対向関係にある接続筒３１の群は酸素ガス供
給系統に接続される。
【００２１】最下位の単位セルＣ1 の下部集電板５下面
に導電板３２が重ね合され、その導電板３２の下面中央
には短円柱状をなす下部集電端子３３が突設される。導
電板３２は四角形の絶縁板３４の上向き凹部３５に嵌合
され、下部集電端子３３は上向き凹部３５の中央に開口
する透孔３６に嵌合されて下方へ突出する。絶縁板３４
の上端面は下部ガス通路形成枠４下面に当接して、各通
孔１８の開口を閉鎖する。下部端板２は金属より構成さ
れ、四角形の側壁部３７と、それと一体の底壁部３８と
を有し、絶縁板３４に嵌合される。側壁部３７の上端面
は単位セルＣ1の外枠１２下面に当接する。つまり、下
部端板２は単位セルＣ 1 の下面と合致する形状を有す
る。また底壁部３８の中央に透孔３９が形成され、その
透孔３９に下部集電端子３３が遊挿される。これにより
下部集電端子３３と下部端板２とが絶縁される。
に導電板３２が重ね合され、その導電板３２の下面中央
には短円柱状をなす下部集電端子３３が突設される。導
電板３２は四角形の絶縁板３４の上向き凹部３５に嵌合
され、下部集電端子３３は上向き凹部３５の中央に開口
する透孔３６に嵌合されて下方へ突出する。絶縁板３４
の上端面は下部ガス通路形成枠４下面に当接して、各通
孔１８の開口を閉鎖する。下部端板２は金属より構成さ
れ、四角形の側壁部３７と、それと一体の底壁部３８と
を有し、絶縁板３４に嵌合される。側壁部３７の上端面
は単位セルＣ1の外枠１２下面に当接する。つまり、下
部端板２は単位セルＣ 1 の下面と合致する形状を有す
る。また底壁部３８の中央に透孔３９が形成され、その
透孔３９に下部集電端子３３が遊挿される。これにより
下部集電端子３３と下部端板２とが絶縁される。
【００２２】上、下部集電端子２４，３３は接続線を介
して所定の負荷へ接続される。
して所定の負荷へ接続される。
【００２３】最上位の単位セルＣ1 を除く他の単位セル
Ｃ1 において、その外枠１２外側面には、周方向均等に
配置され、且つ単位セル積層方向に二段に形成された複
数の被挟圧部としての凸条４０が備えられている。図示
例では、それら凸条４０は四つの面の上、下縁部に二段
に突設される。これら凸条４０に対応して、上部端板１
における側壁部２７の四つの外側面下縁部および下部端
板２における側壁部３７の四つの外側面上縁部にそれぞ
れ凸条（被挟圧部）４０1 ，４０2 が突設される。
Ｃ1 において、その外枠１２外側面には、周方向均等に
配置され、且つ単位セル積層方向に二段に形成された複
数の被挟圧部としての凸条４０が備えられている。図示
例では、それら凸条４０は四つの面の上、下縁部に二段
に突設される。これら凸条４０に対応して、上部端板１
における側壁部２７の四つの外側面下縁部および下部端
板２における側壁部３７の四つの外側面上縁部にそれぞ
れ凸条（被挟圧部）４０1 ，４０2 が突設される。
【００２４】図４に明示するように、各単位セルＣ1 に
おいて、各凸条４０は、その両端部と外枠１２の両隅角
部分との間にそれぞれ所定の間隔ｄが形成されるよう
に、その長さを決められている。同様に、図１，図２に
明示するように上、下部端板１，２において、各凸条４
０1 ，４０2 は、その両端部と各端板１，２の両隅角部
分との間にそれぞれ所定の間隔ｄが形成されるように、
その長さを決められている。
おいて、各凸条４０は、その両端部と外枠１２の両隅角
部分との間にそれぞれ所定の間隔ｄが形成されるよう
に、その長さを決められている。同様に、図１，図２に
明示するように上、下部端板１，２において、各凸条４
０1 ，４０2 は、その両端部と各端板１，２の両隅角部
分との間にそれぞれ所定の間隔ｄが形成されるように、
その長さを決められている。
【００２５】図３に明示するように、上部端板１の各凸
条４０1 と上から２番目の単位セルＣ2 における上縁部
側の各凸条４０、隣接する両単位セルＣ1 における上、
下縁部側の各凸条４０、および下部端板２の各凸条４０
2 と最下位の単位セルＣ1 における下縁部側の各凸条４
０とはそれぞれ相対向すると共に相互に合致してあり形
凸条Ｄを構成する。
条４０1 と上から２番目の単位セルＣ2 における上縁部
側の各凸条４０、隣接する両単位セルＣ1 における上、
下縁部側の各凸条４０、および下部端板２の各凸条４０
2 と最下位の単位セルＣ1 における下縁部側の各凸条４
０とはそれぞれ相対向すると共に相互に合致してあり形
凸条Ｄを構成する。
【００２６】各あり形凸条Ｄには、その一端側よりチャ
ンネル形ばね部材４１が強制的にスライド嵌合される。
チャンネル形ばね部材４１は、断面弧状をなす弾性部４
２の両端縁に、一対の板状係合部４３をそれらの先端縁
が相互に近接するように連設したもので、両係合部４３
を、それらの間隔を広げながらあり形凸条Ｄの両斜面に
係合させると、弾性部４２の復元力によって両凸条４０
1 ，４０；４０，４０；４０2 ，４０が挟圧される。こ
れにより、例えば相隣る両単位セルＣ1 においては、上
位の単位セルＣ1 の上、下部ガス通路形成枠１１，４等
が両外枠１２の張出部１５間に挟圧され、また上位の単
位セルＣ1 のセパレータ１０、上、下部集電板９，５等
が両単位セルＣ1 の上部ガス通路形成枠１１の張出部１
３間に挟圧される。
ンネル形ばね部材４１が強制的にスライド嵌合される。
チャンネル形ばね部材４１は、断面弧状をなす弾性部４
２の両端縁に、一対の板状係合部４３をそれらの先端縁
が相互に近接するように連設したもので、両係合部４３
を、それらの間隔を広げながらあり形凸条Ｄの両斜面に
係合させると、弾性部４２の復元力によって両凸条４０
1 ，４０；４０，４０；４０2 ，４０が挟圧される。こ
れにより、例えば相隣る両単位セルＣ1 においては、上
位の単位セルＣ1 の上、下部ガス通路形成枠１１，４等
が両外枠１２の張出部１５間に挟圧され、また上位の単
位セルＣ1 のセパレータ１０、上、下部集電板９，５等
が両単位セルＣ1 の上部ガス通路形成枠１１の張出部１
３間に挟圧される。
【００２７】前記セルスタックＳ1 において、相隣る両
単位セルＣ1 および上、下端板１，２とそれらに隣接す
る両単位セルＣ1 とは、それらの外側面においてチャン
ネル形ばね部材４１により直接一体化されているので、
積層体３周りにデッドスペースが生じることがなく、こ
れによりセルスタックＳ1 の小型化および軽量化を図る
ことができる。
単位セルＣ1 および上、下端板１，２とそれらに隣接す
る両単位セルＣ1 とは、それらの外側面においてチャン
ネル形ばね部材４１により直接一体化されているので、
積層体３周りにデッドスペースが生じることがなく、こ
れによりセルスタックＳ1 の小型化および軽量化を図る
ことができる。
【００２８】またセルスタックＳ1 を、その積層体３の
積層方向が水平となるように配設しても、セルスタック
Ｓ1 が高剛性であることからその積層体３が下方に向っ
て弧状に撓むようなことはなく、これにより相隣る両単
位セルＣ1 間の面圧の均一化を図ることができる。
積層方向が水平となるように配設しても、セルスタック
Ｓ1 が高剛性であることからその積層体３が下方に向っ
て弧状に撓むようなことはなく、これにより相隣る両単
位セルＣ1 間の面圧の均一化を図ることができる。
【００２９】さらに特定の単位セルＣ1 を新たなものと
交換する必要が生じたときには、その単位セルＣ1 の一
体化に関与しているチャンネル形ばね部材４１だけを取
外し、交換後装着し直せばよいのでメンテナンス性が良
好である。
交換する必要が生じたときには、その単位セルＣ1 の一
体化に関与しているチャンネル形ばね部材４１だけを取
外し、交換後装着し直せばよいのでメンテナンス性が良
好である。
【００３０】前記セルスタックＳ1 の組立てに当って
は、絶縁板３４および導電板３２を組付けられた下部端
板２上に１つの単位セルＣ1 を積層し、下部端板２の上
縁部および単位セルＣ1 の下縁部の両凸条４０，４０2
により形成された複数のあり形凸条Ｄにそれらの一端側
から複数のチャンネル形ばね部材４１をそれぞれスライ
ド嵌合する。これにより下部端板２および単位セルＣ1
の両凸条４０，４０2 がチャンネル形ばね部材４１によ
り挟圧されて両者２，Ｃ1 が一体化される。
は、絶縁板３４および導電板３２を組付けられた下部端
板２上に１つの単位セルＣ1 を積層し、下部端板２の上
縁部および単位セルＣ1 の下縁部の両凸条４０，４０2
により形成された複数のあり形凸条Ｄにそれらの一端側
から複数のチャンネル形ばね部材４１をそれぞれスライ
ド嵌合する。これにより下部端板２および単位セルＣ1
の両凸条４０，４０2 がチャンネル形ばね部材４１によ
り挟圧されて両者２，Ｃ1 が一体化される。
【００３１】次いで、一体化後の単位セルＣ1 上に新た
な単位セルＣ 1 を積層し、両単位セルＣ1 を、それらの
上、下縁部の両凸条４０、したがってあり形凸条Ｄとチ
ャンネル形ばね部材４１との協働により一体化し、爾
後、新たな単位セルＣ1 の積層、それに次ぐ両単位セル
Ｃ1 の一体化の各作業を繰返し、最後に、上から２番目
の一体化後の単位セルＣ1 上に、最上位の単位セルＣ 1
を有する上部端板１を積層して、その上部端板１とそれ
に隣接する上から２番目の一体化後の単位セルＣ 1 とを
前記同様に両凸条４０，４０1 、したがってあり形凸条
Ｄとチャンネル形ばね部材４１との協働により一体化す
る。
な単位セルＣ 1 を積層し、両単位セルＣ1 を、それらの
上、下縁部の両凸条４０、したがってあり形凸条Ｄとチ
ャンネル形ばね部材４１との協働により一体化し、爾
後、新たな単位セルＣ1 の積層、それに次ぐ両単位セル
Ｃ1 の一体化の各作業を繰返し、最後に、上から２番目
の一体化後の単位セルＣ1 上に、最上位の単位セルＣ 1
を有する上部端板１を積層して、その上部端板１とそれ
に隣接する上から２番目の一体化後の単位セルＣ 1 とを
前記同様に両凸条４０，４０1 、したがってあり形凸条
Ｄとチャンネル形ばね部材４１との協働により一体化す
る。
【００３２】このような方法によれば、各単位セル
Ｃ1 、上、下端板１，２の位置ずれを生じることなく、
セルスタックＳ1 を能率良く組立てることができる。
Ｃ1 、上、下端板１，２の位置ずれを生じることなく、
セルスタックＳ1 を能率良く組立てることができる。
【００３３】図７は、セルスタックの第２実施例を示
す。このセルスタックＳ2 は、複数の単位セルを積層し
て構成された積層体３を有する。その積層体３には、外
枠１２外側面に、周方向均等に配置され、且つ単位セル
積層方向に二段に形成された複数の凸条４０を備えた複
数の一体化用単位セルＣ1 、即ち第１実施例で述べたも
のと同一構成の単位セルが１つ以上、図示例では１つの
被一体化用単位セルＣ2を挟んで相互に離間するように
配設される。被一体化用単位セルＣ2 は、その外枠１２
外側面に、両一体化用単位セルＣ1 に挟まれたときあり
形凸条Ｄを形成する突出部４４を有し、その外の構成は
一体化用単位セルＣ1 と同じである。
す。このセルスタックＳ2 は、複数の単位セルを積層し
て構成された積層体３を有する。その積層体３には、外
枠１２外側面に、周方向均等に配置され、且つ単位セル
積層方向に二段に形成された複数の凸条４０を備えた複
数の一体化用単位セルＣ1 、即ち第１実施例で述べたも
のと同一構成の単位セルが１つ以上、図示例では１つの
被一体化用単位セルＣ2を挟んで相互に離間するように
配設される。被一体化用単位セルＣ2 は、その外枠１２
外側面に、両一体化用単位セルＣ1 に挟まれたときあり
形凸条Ｄを形成する突出部４４を有し、その外の構成は
一体化用単位セルＣ1 と同じである。
【００３４】最も近い位置関係にある、したがって１つ
の被一体化用単位セルＣ2 を挟む各２つの一体化用単位
セルＣ1 において、相対向する複数の両凸条４０と突出
部４４とによる複数のあり形凸条Ｄが、前記同様に複数
のチャンネル形ばね部材４１によりそれぞれ挟圧されて
両一体化用単位セルＣ1 および被一体化用単位セルＣ 2
が一体化される。この場合、最上位の被一体化用単位セ
ルＣ2 は上部端板１および一体化用単位セルＣ2 と共に
一体化され、また最下位の被一体化用単位セルＣ2 は下
部端板２および一体化用単位セルＣ2 と共に一体化され
る。
の被一体化用単位セルＣ2 を挟む各２つの一体化用単位
セルＣ1 において、相対向する複数の両凸条４０と突出
部４４とによる複数のあり形凸条Ｄが、前記同様に複数
のチャンネル形ばね部材４１によりそれぞれ挟圧されて
両一体化用単位セルＣ1 および被一体化用単位セルＣ 2
が一体化される。この場合、最上位の被一体化用単位セ
ルＣ2 は上部端板１および一体化用単位セルＣ2 と共に
一体化され、また最下位の被一体化用単位セルＣ2 は下
部端板２および一体化用単位セルＣ2 と共に一体化され
る。
【００３５】このような構成を有するセルスタックＳ2
も前記同様の作用効果を奏する。ただし、セルスタック
Ｓ2 の剛性等を考慮すると、両一体化用単位セルＣ1 に
挟まれる被一体化用単位セルＣ2 の数は１〜３が適当で
ある。
も前記同様の作用効果を奏する。ただし、セルスタック
Ｓ2 の剛性等を考慮すると、両一体化用単位セルＣ1 に
挟まれる被一体化用単位セルＣ2 の数は１〜３が適当で
ある。
【００３６】前記セルスタックＳ2 の組立てに当って
は、絶縁板３４および導電板３２を組付けられた下部端
板２上に被一体化用単位セルＣ2 および一体化用単位セ
ルＣ1をこの順序で積層し、下部端板２、一体化用単位
セルＣ1 の両凸条４０，４０2および被一体化用単位セ
ルＣ2 の突出部４４により形成された複数のあり形凸条
Ｄにそれらの一端側から複数のチャンネル形ばね部材４
１をそれぞれスライド嵌合する。これにより下部端板２
および一体化用単位セルＣ1 の両凸条４０，４０ 2 およ
び被一体化用単位セルＣ2 の突出部４４がチャンネル形
ばね部材４１により挟圧されて三者Ｃ1 ，Ｃ2 ，Ｃ1 が
一体化される。
は、絶縁板３４および導電板３２を組付けられた下部端
板２上に被一体化用単位セルＣ2 および一体化用単位セ
ルＣ1をこの順序で積層し、下部端板２、一体化用単位
セルＣ1 の両凸条４０，４０2および被一体化用単位セ
ルＣ2 の突出部４４により形成された複数のあり形凸条
Ｄにそれらの一端側から複数のチャンネル形ばね部材４
１をそれぞれスライド嵌合する。これにより下部端板２
および一体化用単位セルＣ1 の両凸条４０，４０ 2 およ
び被一体化用単位セルＣ2 の突出部４４がチャンネル形
ばね部材４１により挟圧されて三者Ｃ1 ，Ｃ2 ，Ｃ1 が
一体化される。
【００３７】次いで、一体化後の一体化用単位セルＣ1
上に新たな被一体化用単位セルＣ2および一体化用単位
セルＣ1 をこの順序で積層して三者Ｃ1 ，Ｃ2 ，Ｃ1 を
前記同様に両凸条４０，４０2 および突出部４４、した
がってあり形凸条Ｄとチャンネル形ばね部材４１との協
働で一体化し、爾後、新たな２つの単位セルＣ2 ，Ｃ1
の積層、それに次ぐ三者Ｃ1 ，Ｃ2 ，Ｃ1 の一体化の各
作業を繰返し、最後に、上から３番目の一体化後の一体
化用単位セルＣ1 上に、上から２番目の被一体化用単位
セルＣ 2 および最上位の単位セルＣ 1 を有する上部端板
１をこの順序で積層して、その上部端板１と、それに最
も近い上から３番目の一体化後の一体化用単位セルＣ 1
とを前記同様に両凸条４０，４０1 および突出部４４、
したがってあり形凸条Ｄとチャンネル形ばね部材４１と
の協働で一体化する。
上に新たな被一体化用単位セルＣ2および一体化用単位
セルＣ1 をこの順序で積層して三者Ｃ1 ，Ｃ2 ，Ｃ1 を
前記同様に両凸条４０，４０2 および突出部４４、した
がってあり形凸条Ｄとチャンネル形ばね部材４１との協
働で一体化し、爾後、新たな２つの単位セルＣ2 ，Ｃ1
の積層、それに次ぐ三者Ｃ1 ，Ｃ2 ，Ｃ1 の一体化の各
作業を繰返し、最後に、上から３番目の一体化後の一体
化用単位セルＣ1 上に、上から２番目の被一体化用単位
セルＣ 2 および最上位の単位セルＣ 1 を有する上部端板
１をこの順序で積層して、その上部端板１と、それに最
も近い上から３番目の一体化後の一体化用単位セルＣ 1
とを前記同様に両凸条４０，４０1 および突出部４４、
したがってあり形凸条Ｄとチャンネル形ばね部材４１と
の協働で一体化する。
【００３８】このような方法によれば、各単位セル
Ｃ1 ，Ｃ2 および上、下部端板１，２の位置ずれを生じ
ることなく、セルスタックＳ2 を組立てることができ、
また第１実施例の場合に比べて組立て作業能率を向上さ
せることができる。前記燃料電池用セルスタックＳ1 ，
Ｓ2 において、その単位セル構造として、電解質６の両
側にそれぞれ水素極７と酸素極８を設け、それら水素極
７および酸素極８の外側にそれぞれ通気性上、下部集電
板５，９を設けて構成される単位セルＣ 1 と、その単位
セルＣ 1 の組立状態を維持すべく、周方向均等に配置さ
れた複数のばね部材４１とよりなるものが構成されてい
る。
Ｃ1 ，Ｃ2 および上、下部端板１，２の位置ずれを生じ
ることなく、セルスタックＳ2 を組立てることができ、
また第１実施例の場合に比べて組立て作業能率を向上さ
せることができる。前記燃料電池用セルスタックＳ1 ，
Ｓ2 において、その単位セル構造として、電解質６の両
側にそれぞれ水素極７と酸素極８を設け、それら水素極
７および酸素極８の外側にそれぞれ通気性上、下部集電
板５，９を設けて構成される単位セルＣ 1 と、その単位
セルＣ 1 の組立状態を維持すべく、周方向均等に配置さ
れた複数のばね部材４１とよりなるものが構成されてい
る。
【００３９】なお、図３に示すように一体化用単位セル
Ｃ1 のみからなる積層体３において、例えば１つの一体
化用単位セルＣ1 を挟んで相互に離間する２つの一体化
用単位セルＣ2 を、第２実施例同様に一体化してもよ
い。
Ｃ1 のみからなる積層体３において、例えば１つの一体
化用単位セルＣ1 を挟んで相互に離間する２つの一体化
用単位セルＣ2 を、第２実施例同様に一体化してもよ
い。
【００４０】
【発明の効果】本発明によれば、２つ以上の単位セル相
互間を前記のように一体化することによって、小型、且
つ軽量であり、また高剛性を有し、その上メンテナンス
性の良好な燃料電池用セルスタックを提供することがで
きる。
互間を前記のように一体化することによって、小型、且
つ軽量であり、また高剛性を有し、その上メンテナンス
性の良好な燃料電池用セルスタックを提供することがで
きる。
【００４１】本発明によれば、前記セルスタックを能率
良く得ることが可能な組立方法を提供することができ
る。
良く得ることが可能な組立方法を提供することができ
る。
【図１】セルスタックの第１実施例を示す斜視図であ
る。
る。
【図２】図１の２矢視図である。
【図３】セルスタックの要部破断斜視図で、図１の３−
３線断面図に相当する。
３線断面図に相当する。
【図４】単位セルの分解斜視図である。
【図５】図４の５−５線断面図である。
【図６】図４の６−６線断面図である。
【図７】セルスタックの第２実施例を示す斜視図であ
る。
る。
Ｃ1 ，Ｃ2 単位セル
Ｓ1 ，Ｓ2 セルスタック
３ 積層体
１２ 外枠
４０ 凸条（被挟圧部）
４１ チャンネル形ばね部材
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 馬場 一郎
埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式
会社本田技術研究所内
(72)発明者 川越 敬正
埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式
会社本田技術研究所内
(56)参考文献 特開 昭59−9872（ＪＰ，Ａ)
特開 平３−122972（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01M 8/24
Claims (5)
- 【請求項１】 電解質（６）の両側にそれぞれ水素極
（７）と酸素極（８）を設け、それら水素極（７）およ
び酸素極の外側にそれぞれ通気性上、下部集電板（５，
９）を設けて構成される複数の単位セル（Ｃ1 ）と、そ
れら単位セル（Ｃ 1 ）を挟む上、下部端板（１，２）と
を積層一体化した燃料電池用セルスタックにおいて、複
数の単位セル（Ｃ1 ）を積層して積層体（３）を構成
し、その積層体（３）の上、下面側にそれぞれそれら
上、下面に合致する形状の前記上、下部端板（１）を配
設し、相隣る、両単位セル（Ｃ1 ）間、前記上部端板
（１）および前記単位セル（Ｃ 1 ）間、ならびに前記下
部端板（２）および前記単位セル（Ｃ 1 ）間をそれぞれ
周方向均等に配置された複数のばね部材（４１）により
挟圧したことを特徴とする燃料電池用セルスタック。 - 【請求項２】 電解質（６）の両側にそれぞれ水素極
（７）と酸素極（８）を設け、それら水素極（７）およ
び酸素極の外側にそれぞれ通気性上、下部集電板（５，
９）を設けて構成される複数の単位セル（Ｃ1 ，Ｃ2 ）
と、それら単位セル（Ｃ 1 ，Ｃ 2 ）を挟む上、下部端板
（１，２）とを積層一体化した燃料電池用セルスタック
において、複数の単位セル（Ｃ1 ，Ｃ2 ）を積層して積
層体（３）を構成し、その積層体（３）の上、下面側に
それぞれそれら上、下面に合致する形状の前記上、下部
端板（１，２）を配設し、前記積層体（３）には、複数
の一体化用単位セル（Ｃ1 ）が１つ以上の被一体化用単
位セル（Ｃ2 ）を挟んで相互に離間するように配設さ
れ、最も近い位置関係にある、各２つの一体化用単位セ
ル（Ｃ1 ）間、前記上部端板（１）および前記一体化用
単位セル（Ｃ 1 ）間、ならびに前記下部端板（２）およ
び前記一体化用単位セル（Ｃ 1 ）間をそれぞれ周方向均
等に配置された複数のばね部材（４１）により挟圧した
ことを特徴とする燃料電池用セルスタック。 - 【請求項３】 電解質（６）の両側にそれぞれ水素極
（７）と酸素極（８）を設け、それら水素極（７）およ
び酸素極の外側にそれぞれ通気性上、下部集電板（５，
９）を設けて構成される複数の単位セル（Ｃ1 ）を積層
した積層体（３）と、その積層体（３）の上、下面側に
それぞれ配置されて、それら上、下面に合致する形状の
上、下部端板（１，２）とを有する燃料電池用セルスタ
ック（Ｓ 1 ）を組立てるに当り、前記下部端板（２）上
に単位セル（Ｃ 1 ）を積層して、前記下部端板（２）お
よび前記単位セル（Ｃ 1 ）間を周方向均等に配置された
複数のばね部材（４１）により挟圧して一体化し、次い
で、前記一体化後の単位セル（Ｃ 1 ）上に、新たな単位
セル（Ｃ 1 ）を積層して、その新たな単位セル（Ｃ 1 ）
と前記一体化後の単位セル（Ｃ 1 ）とを前記同様に、周
方向均等に配置された複数のばね部材（４１）により挟
圧して一体化し、爾後、前記積層、それに次ぐ一体化の
各作業を繰返し、最後に、前記一体化後の単位セル（Ｃ
1 ）上に、前記上部端板（１）を積層して、その上部端
板（１）と、それに隣接する前記一体化後の単位セル
（Ｃ 1 ）とを前記同様に、周方向均等に配置された複数
のばね部材（４１）により挟圧して一体化することを特
徴とする燃料電池用セルスタックの組立方法。 - 【請求項４】 電解質（６）の両側にそれぞれ水素極
（７）と酸素極（８）を設け、それら水素極（７）およ
び酸素極の外側にそれぞれ通気性上、下部集電板（５，
９）を設けて構成される複数の単位セル（Ｃ 1 ，Ｃ 2 ）
を積層した積層体（３）と、その積層体（３）の上、下
面側にそれぞれ配置されて、それら上、下面に合致する
形状の上、下部端板（１，２）とを有する燃料電池用セ
ルスタック（Ｓ 2 ）を組立てるに当り、前記下部端板
（２）上に１つ以上の被一体化用単位セル（Ｃ 2 ）およ
び一体化用単位セル（Ｃ 1 ）をこの順序で積層して、前
記下部端板（２）および前記一体化用単位セルＣ 1 間を
周方向均等に配置された複数のばね部材（４１）により
挟圧して一体化し、次いで、前記一体化後の一体化用単
位セル（Ｃ 1 ）上に１つ以上の新たな被一体化用単位セ
ル（Ｃ 2 ）および新たな一体化用単位セル（Ｃ 1 ）をこ
の順序で積層して、その新たな一体化用単位セル
（Ｃ1 ）および前記一体化後の一体化用単位セル
（Ｃ1 ）間を前記同様に、周方向均等に配置された複数
のばね部材（４１）により挟圧して一体化し、爾後、前
記積層、それに次ぐ一体化の各作業を繰返し、最後に、
前記一体化後の一体化用単位セル（Ｃ 1 ）上に１つ以上
の新たな被一体化用単位セル（Ｃ 2 ）および前記上部端
板（１）をこの順序で積層して、その上部端板（１）
と、それに最も近い前記一体化後の一体化用単位セル
（Ｃ 1 ）とを前記同様に、周方向均等に配置された複数
のばね部材（４１）により挟圧して一体化することを特
徴とする燃料電池用セルスタックの組立方法。 - 【請求項５】 電解質（６）の両側にそれぞれ水素極
（７）と酸素極（８）を設け、それら水素極（７）およ
び酸素極（８）の外側にそれぞれ通気性上、下部集電板
（５，９）を設けて構成される単位セル（Ｃ1 ）と、そ
の単位セル（Ｃ1 ）の組立状態を維持すべく、周方向均
等に配置された複数のばね部材（４１）とよりなること
を特徴とする燃料電池用セルスタックの単位セル構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17040893A JP3447331B2 (ja) | 1993-07-09 | 1993-07-09 | 燃料電池用セルスタック、その単位セル構造およびセルスタックの組立方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17040893A JP3447331B2 (ja) | 1993-07-09 | 1993-07-09 | 燃料電池用セルスタック、その単位セル構造およびセルスタックの組立方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0729592A JPH0729592A (ja) | 1995-01-31 |
| JP3447331B2 true JP3447331B2 (ja) | 2003-09-16 |
Family
ID=15904374
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17040893A Expired - Fee Related JP3447331B2 (ja) | 1993-07-09 | 1993-07-09 | 燃料電池用セルスタック、その単位セル構造およびセルスタックの組立方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3447331B2 (ja) |
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| JP4756427B2 (ja) * | 2001-03-21 | 2011-08-24 | Ｔｏｔｏ株式会社 | 筒状固体酸化物形燃料電池 |
| US7163761B2 (en) | 2002-11-14 | 2007-01-16 | 3M Innovative Properties Company | Fuel cell stack |
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| JP2005141935A (ja) * | 2003-11-04 | 2005-06-02 | Hitachi Cable Ltd | 燃料電池スタック |
| ATE440389T1 (de) * | 2005-04-21 | 2009-09-15 | Ansaldo Fuel Cells Spa | Brennstoffzellen-trennplatte |
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| JP2009295437A (ja) * | 2008-06-05 | 2009-12-17 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 圧着式燃料電池セル |
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-
1993
- 1993-07-09 JP JP17040893A patent/JP3447331B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| JPH0729592A (ja) | 1995-01-31 |
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