JP4696523B2

JP4696523B2 - Fuel cell

Info

Publication number: JP4696523B2
Application number: JP2004300916A
Authority: JP
Inventors: 敏幸稲垣
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2004-10-15
Filing date: 2004-10-15
Publication date: 2011-06-08
Anticipated expiration: 2024-10-15
Also published as: JP2006114362A

Description

本発明は、複数の単セルを積層させたスタック構造を有する燃料電池に関するものである。 The present invention relates to a fuel cell having a stack structure in which a plurality of single cells are stacked.

燃料電池には、所定の電解質膜の両面に、アノードとカソードとを形成した単セルを、セパレータを介在させて、複数積層したスタック構造を有するタイプのものがある。このスタック構造を有する燃料電池（以下、燃料電池スタックと呼ぶ）では、スタック構造のいずれかの箇所、例えば、単セル間や、単セル内の膜間における接触抵抗の増加等による電池性能の低下を抑制するため、通常、スタック構造を積層方向に押圧している。この押圧力は、熱膨張・収縮や、電極のクリープ等によって、経時的に変動する。この押圧力の経時的な変動を抑制するための技術として、例えば、下記特許文献には、燃料電池スタックに締結板を設け、弾性体を介して押圧する技術が記載されている。 Some fuel cells have a stack structure in which a plurality of unit cells each having an anode and a cathode formed on both surfaces of a predetermined electrolyte membrane are stacked with a separator interposed therebetween. In a fuel cell having this stack structure (hereinafter referred to as a fuel cell stack), battery performance deteriorates due to an increase in contact resistance at any part of the stack structure, for example, between single cells or between films in a single cell. In general, the stack structure is pressed in the stacking direction. This pressing force fluctuates over time due to thermal expansion / contraction, electrode creep, and the like. As a technique for suppressing the temporal variation of the pressing force, for example, the following patent document describes a technique in which a fastening plate is provided on a fuel cell stack and pressed via an elastic body.

特開２０００−２０８１６３号公報JP 2000-208163 A 特開２００２−３５８９８５号公報JP 2002-358985 A 特開２００２−１２４２９１号公報JP 2002-124291 A 特開２００２−３０２７８５号公報JP 2002-302785 A

しかし、締結板には、１０００〜２０００Ｋｇｆ以上の荷重が加えられる場合があり、上記技術では、締結板の湾曲等によって、スタック構造を均一に押圧することが困難だった。例えば、締結板の板厚を増大させ、剛性を増大させることによって、締結板の湾曲を抑制することは可能ではあるが、燃料電池スタックの重量の増加や、大型化を招く。 However, a load of 1000 to 2000 kgf or more may be applied to the fastening plate, and with the above technique, it is difficult to press the stack structure uniformly due to the bending of the fastening plate. For example, it is possible to suppress the bending of the fastening plate by increasing the plate thickness of the fastening plate and increasing the rigidity, but this results in an increase in the weight of the fuel cell stack and an increase in size.

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、燃料電池スタックの重量増加や、大型化を抑制しつつ、スタック構造全体に均一な荷重を加えることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problem, and an object of the present invention is to apply a uniform load to the entire stack structure while suppressing an increase in weight and size of the fuel cell stack.

上述の課題の少なくとも一部を解決するため、本発明では、以下の構成を採用した。
本発明の燃料電池は、
複数の単セルを積層させたスタック構造を有する燃料電池であって、
前記スタック構造の端部に、外部から入力された押圧力を伝達し、前記スタック構造を積層方向に押圧するための押圧モジュールを備え、
前記押圧モジュールは、
前記押圧力を入力するための第１のケーシング部材と、
前記押圧力を出力するための第２のケーシング部材と、
前記第１のケーシング部材と、前記第２のケーシング部材との間に、互いに並列に配置された複数の弾性体と、を備え、
前記第１のケーシング部材と、前記第２のケーシング部材とは、前記弾性体の作用によって、相対的に傾斜かつ変位可能であり、
前記第１のケーシング部材は、前記押圧力による前記第１のケーシング部材の変形を抑制するための変形抑制機構を備え、
前記変形抑制機構は、前記第１のケーシング部材を複数領域に区分けする仕切であり、
前記第１のケーシング部材、および、前記仕切は、それぞれ金属からなり、
前記第１のケーシング部材と前記仕切とは、互いに接合されていることを要旨とする。
In order to solve at least a part of the above-described problems, the present invention employs the following configuration.
The fuel cell of the present invention comprises
A fuel cell having a stack structure in which a plurality of single cells are stacked,
Transmitting a pressing force input from the outside to the end of the stack structure, and a pressing module for pressing the stack structure in the stacking direction,
The pressing module is
A first casing member for inputting the pressing force;
A second casing member for outputting the pressing force;
A plurality of elastic bodies arranged in parallel with each other between the first casing member and the second casing member;
The first casing member and the second casing member are relatively inclined and displaceable by the action of the elastic body,
The first casing member includes a deformation suppressing mechanism for suppressing deformation of the first casing member due to the pressing force ,
The deformation suppressing mechanism is a partition that divides the first casing member into a plurality of regions,
Each of the first casing member and the partition is made of metal,
The gist is that the first casing member and the partition are joined to each other .

本発明の燃料電池において、押圧モジュールは、スタック構造の積層方向の一端に備えられるようにしてもよいし、両端に備えられるようにしてもよい。押圧モジュールに備えられる弾性体としては、例えば、コイルスプリングや、ゴムなどを用いることができる。 In the fuel cell of the present invention, the pressing module may be provided at one end in the stacking direction of the stack structure or may be provided at both ends. As an elastic body provided in the pressing module, for example, a coil spring or rubber can be used.

本発明では、押圧モジュールによって、スタック構造全体に、積層方向にほぼ均一な荷重を加えることができる。さらに、本発明では、外部から押圧力が入力される第１のケーシング部材が変形抑制機構を備えているので、第１のケーシング部材の荷重入力面の板厚を増大させる必要がない。したがって、燃料電池スタックの重量増加や、大型化を抑制することができる。仕切は、溶接や、ろう付け等によって、第１のケーシング部材に接合される。こうすることによって、第１のケーシング部材の剛性を増大させることができる。
In the present invention, the pressing module can apply a substantially uniform load to the entire stack structure in the stacking direction. Furthermore, in the present invention, since the first casing member to which the pressing force is input from the outside includes the deformation suppressing mechanism, it is not necessary to increase the thickness of the load input surface of the first casing member. Therefore, an increase in the weight and an increase in size of the fuel cell stack can be suppressed. The partition is joined to the first casing member by welding, brazing, or the like. By doing so, the rigidity of the first casing member can be increased.

上記燃料電池において、前記仕切を前記第１のケーシング部材と、前記第２のケーシング部材との間に形成する場合、
前記弾性体は、コイルスプリングであり、
前記仕切は、前記コイルスプリングを挿入可能なサイズの多角形形状の領域を形成しているようにしてもよい。 In the fuel cell, when the partition is formed between the first casing member and the second casing member,
The elastic body is a coil spring;
The partition may form a polygonal region having a size into which the coil spring can be inserted.

また、前記仕切は、断面形状が略円形であって、前記コイルスプリングを挿入可能なサイズのパイプ状部材であるものとしてもよい。 The partition may be a pipe-shaped member having a substantially circular cross-section and capable of inserting the coil spring.

これらによって、仕切によって区分けされた複数の領域に、複数のコイルスプリングを容易に配置することができる。 Accordingly, a plurality of coil springs can be easily arranged in a plurality of regions divided by the partition.

上記燃料電池において、前記領域および前記コイルスプリングの数は任意に設定可能であるが、
前記領域と、前記コイルスプリングの数は、ほぼ同一であるものとしてもよい。 In the fuel cell, the number of the region and the coil spring can be arbitrarily set,
The number of the area and the number of the coil springs may be substantially the same.

こうすることによって、押圧モジュール内のスペースを効率的に利用して、コイルスプリングを配置することができる。 By doing so, the coil spring can be arranged by efficiently using the space in the pressing module.

なお、上記変形抑制機構として仕切を備える燃料電池において、
前記第１のケーシング部材と、前記仕切とは、鋳造等によって、一体的に形成されているようにしてもよい。 In the fuel cell having a partition as the deformation suppressing mechanism,
The first casing member and the partition may be integrally formed by casting or the like.

こうすることによって、燃料電池スタックの組付けを容易にすることができる。 By doing so, the assembly of the fuel cell stack can be facilitated.

上述したいずれかの燃料電池において、さらに、
前記押圧力を調整するための調整ねじを有する押圧力調整機構を備えるようにしてもよい。 In any one of the fuel cells described above,
A pressing force adjusting mechanism having an adjusting screw for adjusting the pressing force may be provided.

こうすることによって、押圧力を容易に調整することができる。本発明の燃料電池に、さらに、押圧力を検出する検出部と、この検出結果に基づいて押圧力を制御する制御部とを備えるようにしてもよい。こうすれば、制御部は、例えば、スタック構造に加える押圧力を所定値に維持するようにすることができる。 By doing so, the pressing force can be easily adjusted. The fuel cell of the present invention may further include a detection unit that detects the pressing force and a control unit that controls the pressing force based on the detection result. In this way, the control unit can maintain the pressing force applied to the stack structure at a predetermined value, for example.

上記燃料電池において、
前記調整ねじの数は、任意に設定可能であるが、１〜３個であることが好ましい。 In the fuel cell,
The number of the adjusting screws can be arbitrarily set, but is preferably 1 to 3.

こうすることによって、押圧モジュールにバランス良く、押圧力を入力することができる。なお、調整ねじの数を４個以上にすることは、荷重バランスの観点から好ましくない。 By doing so, the pressing force can be input to the pressing module with good balance. In addition, it is not preferable to make the number of adjusting screws four or more from the viewpoint of load balance.

上記燃料電池において、
前記押圧力調整機構は、さらに、前記第１のケーシング部材を前記押圧力の方向へ付勢するための第２のコイルスプリングを備えるようにすることが好ましい。 In the fuel cell,
The pressing force adjusting mechanism preferably further includes a second coil spring for biasing the first casing member in the direction of the pressing force.

調整ねじによって第１のケーシング部材に荷重を加える場合、荷重が加えられた部分以外の部分が、荷重方向とは逆の方向に変形しやすい。本発明によって、第１のケーシング部材の変形を、さらに抑制することができる。

複数の単セルを積層させたスタック構造を有する燃料電池であって、
前記スタック構造の端部に、外部から入力された押圧力を伝達し、前記スタック構造を積層方向に押圧するための押圧モジュールを備え、
前記押圧モジュールは、
前記押圧力を入力するための第１のケーシング部材と、
前記押圧力を出力するための第２のケーシング部材と、
前記第１のケーシング部材と、前記第２のケーシング部材との間に、互いに並列に配置された複数の弾性体と、を備え、
前記第１のケーシング部材と、前記第２のケーシング部材とは、前記弾性体の作用によって、相対的に傾斜かつ変位可能であり、
前記第１のケーシング部材は、前記押圧力による前記第１のケーシング部材の変形を抑制するための変形抑制機構を備え、
前記変形抑制機構は、前記第１のケーシング部材を複数領域に区分けする仕切であって、前記弾性体を挿入可能なサイズの領域を形成する前記仕切であり、
前記第１のケーシング部材、および、前記仕切は、それぞれ金属からなり、
前記第１のケーシング部材と前記仕切とは、互いに接合されており、
前記燃料電池は、さらに、前記押圧力を調整するための１〜３個の調整ねじを有する押圧力調整機構を備えており、
前記押圧モジュールにおいて、
前記複数の弾性体の数は、前記調整ねじの数よりも多く、
前記複数の弾性体は、ほぼ等間隔に配置されている、
燃料電池。
When a load is applied to the first casing member by the adjustment screw, a portion other than the portion to which the load is applied is likely to be deformed in a direction opposite to the load direction. According to the present invention, the deformation of the first casing member can be further suppressed.

A fuel cell having a stack structure in which a plurality of single cells are stacked,
Transmitting a pressing force input from the outside to the end of the stack structure, and a pressing module for pressing the stack structure in the stacking direction,
The pressing module is
A first casing member for inputting the pressing force;
A second casing member for outputting the pressing force;
A plurality of elastic bodies arranged in parallel with each other between the first casing member and the second casing member;
The first casing member and the second casing member are relatively inclined and displaceable by the action of the elastic body,
The first casing member includes a deformation suppressing mechanism for suppressing deformation of the first casing member due to the pressing force,
The deformation suppressing mechanism is a partition that divides the first casing member into a plurality of regions, and is a partition that forms a region of a size into which the elastic body can be inserted,
Each of the first casing member and the partition is made of metal,
The first casing member and the partition are joined together,
The fuel cell further includes a pressing force adjusting mechanism having 1 to 3 adjusting screws for adjusting the pressing force,
In the pressing module,
The number of the plurality of elastic bodies is greater than the number of the adjusting screws,
The plurality of elastic bodies are arranged at substantially equal intervals,
Fuel cell.

本発明は、上述した種々の特徴を必ずしも全て備えている必要はなく、その一部を省略したり、適宜、組み合わせたりして構成することができる。本発明は、上述の燃料電池スタックとしての構成の他、燃料電池スタックの製造方法の発明として構成することもできる。なお、それぞれの態様において、先に示した種々の付加的要素を適用することが可能である。 The present invention does not necessarily have all the various features described above, and may be configured by omitting some of them or combining them appropriately. The present invention can be configured as an invention of a method for manufacturing a fuel cell stack in addition to the above-described configuration as a fuel cell stack. In addition, in each aspect, it is possible to apply the various additional elements shown above.

以下、本発明の実施の形態について、実施例に基づき以下の順序で説明する。
Ａ．燃料電池スタックの構成：
Ｂ．スプリングモジュールの構成：
Ｃ．変形例： Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in the following order based on examples.
A. Fuel cell stack configuration:
B. Spring module configuration:
C. Variations:

Ａ．燃料電池スタックの構成：
図１は、燃料電池スタック１００の概略構成を示す側面図である。燃料電池スタック１００は、水素と酸素との電気化学反応によって発電する単セルを複数積層させたスタック構造を有する。各単セルは、概ね、プロトン伝導性を有する電解質膜を挟んで、アノードと、カソードとを配置した膜・電極接合体の両面を、セパレータ４０によって挟持した構成となっている（図示省略）。電解質膜としては、固体高分子型、固体酸化物型等、種々の電解質膜を適用可能である。セパレータ４０には、アノードに供給すべき水素等の燃料ガスや、カソードに供給すべき空気等の酸化ガスの流路が形成されている（図示省略）。単セルの積層数は、燃料電池スタック１００に要求される出力に応じて任意に設定可能である。 A. Fuel cell stack configuration:
FIG. 1 is a side view showing a schematic configuration of the fuel cell stack 100. The fuel cell stack 100 has a stack structure in which a plurality of single cells that generate power by an electrochemical reaction between hydrogen and oxygen are stacked. Each single cell generally has a configuration in which both sides of a membrane / electrode assembly in which an anode and a cathode are arranged are sandwiched by separators 40 with an electrolyte membrane having proton conductivity interposed therebetween (not shown). As the electrolyte membrane, various electrolyte membranes such as a solid polymer type and a solid oxide type can be applied. The separator 40 is formed with a flow path of a fuel gas such as hydrogen to be supplied to the anode and an oxidizing gas such as air to be supplied to the cathode (not shown). The number of stacked single cells can be arbitrarily set according to the output required for the fuel cell stack 100.

燃料電池スタック１００は、一端から、エンドプレート１０、絶縁板２０、集電板３０、複数のセパレータ４０（単セル）、集電板５０、絶縁板６０、スプリングモジュール７０、エンドプレート８０の順に積層されて構成されている。スプリングモジュール７０は、外部から入力された押圧力を伝達し、スタック構造を積層方向に押圧するためのモジュールであり、本発明における押圧モジュールに相当する。このスプリングモジュール７０の詳細については、後述する。 The fuel cell stack 100 is laminated from one end in the order of an end plate 10, an insulating plate 20, a current collecting plate 30, a plurality of separators 40 (single cells), a current collecting plate 50, an insulating plate 60, a spring module 70, and an end plate 80. Has been configured. The spring module 70 is a module for transmitting a pressing force input from the outside and pressing the stack structure in the stacking direction, and corresponds to the pressing module in the present invention. Details of the spring module 70 will be described later.

エンドプレート８０のほぼ中央には、一端がスプリングモジュール７０に当接するように、調整ねじ８４が設けられており、この調整ねじ８４の締め付け具合を調整することによって、スプリングモジュール７０に入力する押圧力を調整することができる。エンドプレート８０と、調節ねじ８４とは、本発明における押圧力調整機構に相当する。本実施例では、調整ねじ８４の数は、１つであるものとしたが、スプリングモジュール７０のサイズや形状に応じて、任意に設定可能である。ただし、スプリングモジュール７０へ入力する押圧力を均一に調整する観点から、調整ねじ８４の数は、１〜３個が好ましい。また、本実施例では、スプリングモジュール７０と、エンドプレート８０との間には、複数のコイルスプリング８２が設置されており、スプリングモジュール７０を積層方向に付勢している。このコイルスプリング８２によって、スプリングモジュール７０の荷重入力側（調整ねじ８４側）のケーシング部材７２の変形を抑制することができる。コイルスプリング８２のサイズや、数や、設置位置等は、ケーシング部材７２のサイズや、剛性等に応じて、任意に設定可能である。 An adjustment screw 84 is provided at substantially the center of the end plate 80 so that one end of the end plate 80 abuts against the spring module 70. By adjusting the tightening degree of the adjustment screw 84, the pressing force input to the spring module 70 is provided. Can be adjusted. The end plate 80 and the adjusting screw 84 correspond to a pressing force adjusting mechanism in the present invention. In this embodiment, the number of adjusting screws 84 is one, but can be arbitrarily set according to the size and shape of the spring module 70. However, from the viewpoint of uniformly adjusting the pressing force input to the spring module 70, the number of the adjusting screws 84 is preferably 1 to 3. In this embodiment, a plurality of coil springs 82 are installed between the spring module 70 and the end plate 80, and the spring module 70 is urged in the stacking direction. The coil spring 82 can suppress deformation of the casing member 72 on the load input side (adjustment screw 84 side) of the spring module 70. The size, number, installation position, and the like of the coil spring 82 can be arbitrarily set according to the size, rigidity, and the like of the casing member 72.

エンドプレート１０、８０は、剛性を確保するため、鋼等の金属によって形成されている。絶縁板２０、６０は、ゴムや樹脂等の絶縁性部材によって形成されている。セパレータ４０は、カーボンや、金属など、導電性部材によって形成されている。集電板３０、５０は、緻密質カーボンや銅板などガス不透過な導電性部材によって形成されている。集電板３０、５０には、それぞれ図示しない出力端子が設けられており、燃料電池スタック１００で発電した電力を出力可能となっている。 The end plates 10 and 80 are made of metal such as steel in order to ensure rigidity. The insulating plates 20 and 60 are formed of an insulating member such as rubber or resin. The separator 40 is formed of a conductive member such as carbon or metal. The current collecting plates 30 and 50 are formed of a gas impermeable conductive member such as dense carbon or a copper plate. The current collector plates 30 and 50 are each provided with an output terminal (not shown) so that the power generated by the fuel cell stack 100 can be output.

Ｂ．スプリングモジュールの構成：
図２は、スプリングモジュール７０の構成を示す分解斜視図である。このスプリングモジュール７０は、第１のケーシング部材７４と、第２のケーシング部材７２と、第１のケーシング部材７４を複数領域に区分けする仕切板７６とを備えている。本実施例では、仕切板７６は、第１のケーシング部材を３６（４×９）個の矩形領域に区分けするものとした。矩形領域の数は、任意に設定可能である。各領域には、後述するように、それぞれコイルスプリングが配置される。また、本実施例では、第１のケーシング部材７４、および、第２のケーシング部材は、矩形の箱型形状を有している。そして、第２のケーシング部材７２の開口部は、第１のケーシング部材７４の外形よりも、やや大きく形成されており、第１のケーシング部材７４を第２のケーシング部材７２に嵌合することができる。第１および第２のケーシング部材の寸法（縦×横）は、スタック構造にほぼ均一な荷重を加えるため、セパレータ４０の寸法よりも、やや大きく設定されている。 B. Spring module configuration:
FIG. 2 is an exploded perspective view showing the configuration of the spring module 70. The spring module 70 includes a first casing member 74, a second casing member 72, and a partition plate 76 that divides the first casing member 74 into a plurality of regions. In this embodiment, the partition plate 76 divides the first casing member into 36 (4 × 9) rectangular regions. The number of rectangular areas can be arbitrarily set. As will be described later, a coil spring is disposed in each region. In the present embodiment, the first casing member 74 and the second casing member have a rectangular box shape. The opening of the second casing member 72 is formed to be slightly larger than the outer shape of the first casing member 74, and the first casing member 74 can be fitted into the second casing member 72. it can. The dimensions (length × width) of the first and second casing members are set slightly larger than the dimensions of the separator 40 in order to apply a substantially uniform load to the stack structure.

図３は、スプリングモジュール７０の断面図である。図示するように、第１のケーシング部材７４は、仕切板７６によって、複数領域に区分けされている。また、この仕切板７６は、第１のケーシング部材７４に溶接によって接合されている。このように、第１のケーシング部材７４に仕切板７６を接合することによって、第１のケーシング部材７４の荷重入力面の板厚ｔを増大させることなく、剛性を増大させることができる。したがって、板厚ｔを増大させることによって剛性を増大させる場合と比較して、燃料電池スタック１００の重量増加や、大型化を抑制することができる。仕切板７６は、本発明における変形抑制機構に相当する。 FIG. 3 is a cross-sectional view of the spring module 70. As shown in the figure, the first casing member 74 is divided into a plurality of regions by a partition plate 76. The partition plate 76 is joined to the first casing member 74 by welding. Thus, by joining the partition plate 76 to the first casing member 74, the rigidity can be increased without increasing the plate thickness t of the load input surface of the first casing member 74. Therefore, an increase in the weight of the fuel cell stack 100 and an increase in size can be suppressed as compared with a case where the rigidity is increased by increasing the plate thickness t. The partition plate 76 corresponds to a deformation suppressing mechanism in the present invention.

仕切板７６によって区分けされた各領域には、それぞれコイルスプリング７８が配置される。図示するように、このコイルスプリング７８の長さは、第１のケーシング部材７４の深さよりも長く設定されている。したがって、第１のケーシング部材７４に、第２のケーシング部材７２を嵌合したときに、第１のケーシング部材７４と、第２のケーシング部材７２とは、当接しない。そして、第１のケーシング部材７４に荷重を入力したときには、コイルスプリング７８の弾性作用によって、第１のケーシング部材７４と、第２のケーシング部材７２とは、相対的に傾斜かつ変位可能である。このような構成によって、スプリングモジュール７０は、外部からの荷重（押圧力）を伝達し、スタック構造を積層方向にほぼ均一に押圧することができる。 Coil springs 78 are arranged in the respective areas divided by the partition plate 76. As shown in the drawing, the length of the coil spring 78 is set longer than the depth of the first casing member 74. Therefore, when the second casing member 72 is fitted to the first casing member 74, the first casing member 74 and the second casing member 72 do not come into contact with each other. When a load is input to the first casing member 74, the first casing member 74 and the second casing member 72 can be relatively inclined and displaced by the elastic action of the coil spring 78. With such a configuration, the spring module 70 can transmit a load (pressing force) from the outside and press the stack structure almost uniformly in the stacking direction.

以上説明した本実施例の燃料電池スタック１００によれば、スプリングモジュール７０によって、スタック構造全体にほぼ均一な荷重を加えることができる。さらに、本発明では、外部から押圧力が入力される第１のケーシング部材７４が変形抑制機構として仕切板７６を備えているので、第１のケーシング部材７４の荷重入力面の板厚ｔを増大させる必要がない。したがって、燃料電池スタック１００の重量増加や、大型化を抑制することができる。 According to the fuel cell stack 100 of this embodiment described above, the spring module 70 can apply a substantially uniform load to the entire stack structure. Furthermore, in the present invention, since the first casing member 74 to which a pressing force is input from the outside includes the partition plate 76 as a deformation suppressing mechanism, the thickness t of the load input surface of the first casing member 74 is increased. There is no need to let them. Therefore, an increase in weight and an increase in size of the fuel cell stack 100 can be suppressed.

Ｃ．変形例：
以上、本発明のいくつかの実施の形態について説明したが、本発明はこのような実施の形態になんら限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において種々なる態様での実施が可能である。例えば、以下のような変形例が可能である。 C. Variations:
As mentioned above, although several embodiment of this invention was described, this invention is not limited to such embodiment at all, and implementation in various aspects is possible within the range which does not deviate from the summary. It is. For example, the following modifications are possible.

Ｃ１．変形例１：
上記実施例では、第１のケーシング部材７４に、その内部を矩形領域に区分けする仕切板７６を接合するものとしたが、これに限られない。図４は、変形例１のスプリングモジュール７０Ａの構成を示す説明図である。なお、第２のケーシング部材７２は、上記実施例と同じであるから、第２のケーシング部材７２についての説明は省略する。以下に説明する変形例２、および、変形例３についても同様である。 C1. Modification 1:
In the said Example, although the partition plate 76 which divides the inside into a rectangular area | region was joined to the 1st casing member 74, it is not restricted to this. FIG. 4 is an explanatory diagram showing the configuration of the spring module 70A of the first modification. Since the second casing member 72 is the same as that in the above embodiment, the description of the second casing member 72 is omitted. The same applies to Modification 2 and Modification 3 described below.

変形例１では、第１のケーシング部材７４Ａに略円形のパイプ状部材７６Ａを接合する。そして、このパイプ状部材７６Ａの内部に、コイルスプリング７８を配置する。このようにしても、上記実施例と同様の効果を得ることができる。 In the first modification, a substantially circular pipe member 76A is joined to the first casing member 74A. And the coil spring 78 is arrange | positioned inside this pipe-shaped member 76A. Even if it does in this way, the effect similar to the said Example can be acquired.

Ｃ２．変形例２：
図５は、変形例２のスプリングモジュール７０Ｂの構成を示す説明図である。変形例２では、第１のケーシング部材７４Ｂに、その内部を六角形の領域に区分けする仕切板７６Ｂを接合し、ハニカム構造を形成する。そして、仕切板７６Ｂによって形成された領域に、コイルスプリング７８を配置する。このようにしても、上記実施例と同様の効果を得ることができる。なお、ハニカム構造は、六角形に限らず、三角形等、他の多角形を適用してもよい。 C2. Modification 2:
FIG. 5 is an explanatory diagram showing the configuration of the spring module 70B of the second modification. In the second modification, a partition plate 76B that divides the inside of the first casing member 74B into hexagonal regions is joined to form a honeycomb structure. And the coil spring 78 is arrange | positioned in the area | region formed of the partition plate 76B. Even if it does in this way, the effect similar to the said Example can be acquired. The honeycomb structure is not limited to a hexagon, and other polygons such as a triangle may be applied.

Ｃ３．変形例３：
上記実施例、変形例１、変形例２では、仕切板７６、７６Ｂや、パイプ状部材７６Ａによって形成された各領域に、それぞれ１つずつのコイルスプリング７８を配置するものとしたが、これに限られない。図６は、変形例３のスプリングモジュール７０Ｃの構成を示す説明図である。変形例３では、第１のケーシング部材７４Ｃに、その内部を６個の領域に区分けする仕切板７６Ｃを接合する。そして、仕切板７６Ｃによって形成された各領域に、それぞれ６個のコイルスプリング７８を配置する。このようにしても、上記実施例と同様の効果を得ることができる。ただし、荷重入力面の剛性の点で、変形例３における第１のケーシング部材７４Ｃよりも、上記実施例、変形例１、変形例２における第１のケーシング部材７４、７４Ａ、７４Ｂの方が優れている。 C3. Modification 3:
In the above-described embodiment, modification 1, and modification 2, one coil spring 78 is disposed in each region formed by the partition plates 76 and 76B and the pipe-shaped member 76A. Not limited. FIG. 6 is an explanatory diagram showing a configuration of a spring module 70C of the third modification. In the third modification, a partition plate 76C that divides the interior into six regions is joined to the first casing member 74C. Then, six coil springs 78 are arranged in each region formed by the partition plate 76C. Even if it does in this way, the effect similar to the said Example can be acquired. However, in terms of the rigidity of the load input surface, the first casing members 74, 74 </ b> A, and 74 </ b> B in the embodiment, the first modification, and the second modification are superior to the first casing member 74 </ b> C in the third modification. ing.

Ｃ４．変形例４：
上記実施例、および、変形例１〜３では、仕切板７６、７６Ｂや、パイプ状部材７６Ａによって形成された各領域に、それぞれ１つずつのコイルスプリング７８を配置するものとしたが、コイルスプリング７８を配置しない領域を設けるようにしてもよい。 C4. Modification 4:
In the above embodiment and the first to third modifications, one coil spring 78 is disposed in each region formed by the partition plates 76 and 76B and the pipe member 76A. You may make it provide the area | region which does not arrange | position 78. FIG.

Ｃ５．変形例５：
上記実施例では、第１のケーシング部材７４と、仕切板７６とは、別個に形成し、溶接によって接合するものとしたが、これに限られない。第１のケーシング部材７４、および、仕切板７６は、例えば、鋳造等によって一体的に形成するようにしてもよい。こうすることによって、燃料電池スタック１００の組付けを容易にすることができる。 C5. Modification 5:
In the said Example, although the 1st casing member 74 and the partition plate 76 shall be formed separately and joined by welding, it is not restricted to this. For example, the first casing member 74 and the partition plate 76 may be integrally formed by casting or the like. By doing so, the assembly of the fuel cell stack 100 can be facilitated.

Ｃ６．変形例６：
上記実施例、および、変形例１〜３では、スプリングモジュール７０にコイルスプリング７８を用いるものとしたが、これに限られない。コイルスプリング７８の代わりに、ゴム等、他の弾性体を用いるようにしてもよい。 C6. Modification 6:
In the said Example and the modifications 1-3, although the coil spring 78 shall be used for the spring module 70, it is not restricted to this. Instead of the coil spring 78, another elastic body such as rubber may be used.

Ｃ７．変形例７：
燃料電池スタック１００において、例えば、絶縁板６０と、スプリングモジュール７０との間等に押圧力を検出する押圧力センサを設け、さらに、この押圧力センサの検出値に基づいて、押圧力を調整ねじ８４の締め付けを調整することによって、押圧力を制御する制御部を設けるようにしてもよい。こうすれば、例えば、スタック構造に加える押圧力を所定値に維持するようにすることができる。 C7. Modification 7:
In the fuel cell stack 100, for example, a pressing force sensor for detecting the pressing force is provided between the insulating plate 60 and the spring module 70, and the pressing force is adjusted based on the detected value of the pressing force sensor. A controller for controlling the pressing force may be provided by adjusting the tightening of 84. In this way, for example, the pressing force applied to the stack structure can be maintained at a predetermined value.

Ｃ８．変形例８：
上記実施例、および、変形例１〜３では、第１のケーシング部材７４と、第２のケーシング部材７２との間に、第１のケーシング部材７４の変形抑制機構として、仕切板や、パイプ状部材を接合するものとしたが、第１のケーシング部材の、第２のケーシング部材７２の反対側に、変形抑制機構を設けるようにしてもよい。
その他の形態：
複数の単セルを積層させたスタック構造を有する燃料電池であって、前記スタック構造の端部に、外部から入力された押圧力を伝達し、前記スタック構造を積層方向に押圧するための押圧モジュールを備え、前記押圧モジュールは、前記押圧力を入力するための第１のケーシング部材と、前記押圧力を出力するための第２のケーシング部材と、前記第１のケーシング部材と、前記第２のケーシング部材との間に、互いに並列に配置された複数の弾性体と、を備え、前記第１のケーシング部材と、前記第２のケーシング部材とは、前記弾性体の作用によって、相対的に傾斜かつ変位可能であり、前記第１のケーシング部材は、前記押圧力による前記第１のケーシング部材の変形を抑制するための変形抑制機構を備える燃料電池。
本形態の燃料電池において、押圧モジュールは、スタック構造の積層方向の一端に備えられるようにしてもよいし、両端に備えられるようにしてもよい。押圧モジュールに備えられる弾性体としては、例えば、コイルスプリングや、ゴムなどを用いることができる。
本形態では、押圧モジュールによって、スタック構造全体に、積層方向にほぼ均一な荷重を加えることができる。さらに、本形態では、外部から押圧力が入力される第１のケーシング部材が変形抑制機構を備えているので、第１のケーシング部材の荷重入力面の板厚を増大させる必要がない。したがって、燃料電池スタックの重量増加や、大型化を抑制することができる。
上記燃料電池において、前記変形抑制機構は、例えば、前記第１のケーシング部材を複数領域に区分けする仕切であるものとすることができる。
仕切は、溶接や、ろう付け等によって、第１のケーシング部材に接合される。こうすることによって、第１のケーシング部材の剛性を増大させることができる。
上記燃料電池において、前記仕切を前記第１のケーシング部材と、前記第２のケーシング部材との間に形成する場合、前記弾性体は、コイルスプリングであり、前記仕切は、前記コイルスプリングを挿入可能なサイズの多角形形状の領域を形成しているようにしてもよい。
また、前記仕切は、断面形状が略円形であって、前記コイルスプリングを挿入可能なサイズのパイプ状部材であるものとしてもよい。
これらによって、仕切によって区分けされた複数の領域に、複数のコイルスプリングを容易に配置することができる。
上記燃料電池において、前記領域および前記コイルスプリングの数は任意に設定可能であるが、前記領域と、前記コイルスプリングの数は、ほぼ同一であるものとしてもよい。
こうすることによって、押圧モジュール内のスペースを効率的に利用して、コイルスプリングを配置することができる。
なお、上記変形抑制機構として仕切を備える燃料電池において、前記第１のケーシング部材と、前記仕切とは、鋳造等によって、一体的に形成されているようにしてもよい。
こうすることによって、燃料電池スタックの組付けを容易にすることができる。
上述したいずれかの燃料電池において、さらに、前記押圧力を調整するための調整ねじを有する押圧力調整機構を備えるようにしてもよい。
こうすることによって、押圧力を容易に調整することができる。本形態の燃料電池に、さらに、押圧力を検出する検出部と、この検出結果に基づいて押圧力を制御する制御部とを備えるようにしてもよい。こうすれば、制御部は、例えば、スタック構造に加える押圧力を所定値に維持するようにすることができる。
上記燃料電池において、前記調整ねじの数は、任意に設定可能であるが、１〜３個であることが好ましい。
こうすることによって、押圧モジュールにバランス良く、押圧力を入力することができる。なお、調整ねじの数を４個以上にすることは、荷重バランスの観点から好ましくない。
上記燃料電池において、前記押圧力調整機構は、さらに、前記第１のケーシング部材を前記押圧力の方向へ付勢するための第２のコイルスプリングを備えるようにすることが好ましい。
調整ねじによって第１のケーシング部材に荷重を加える場合、荷重が加えられた部分以外の部分が、荷重方向とは逆の方向に変形しやすい。本形態によって、第１のケーシング部材の変形を、さらに抑制することができる。 C8. Modification 8:
In the above embodiment and the first to third modifications, the first casing member 74 and the second casing member 72 are arranged between the first casing member 74 and the second casing member 72 as a deformation suppressing mechanism for the first casing member 74. Although the members are joined, a deformation suppressing mechanism may be provided on the opposite side of the first casing member to the second casing member 72.
Other forms:
A fuel cell having a stack structure in which a plurality of single cells are stacked, and a pressing module for transmitting a pressing force input from the outside to an end of the stack structure and pressing the stack structure in the stacking direction The pressing module includes a first casing member for inputting the pressing force, a second casing member for outputting the pressing force, the first casing member, and the second casing member. A plurality of elastic bodies arranged in parallel with each other between the casing member, and the first casing member and the second casing member are relatively inclined by the action of the elastic body. The first casing member includes a deformation suppressing mechanism for suppressing deformation of the first casing member due to the pressing force.
In the fuel cell of this embodiment, the pressing module may be provided at one end in the stacking direction of the stack structure or may be provided at both ends. As an elastic body provided in the pressing module, for example, a coil spring or rubber can be used.
In this embodiment, the pressing module can apply a substantially uniform load in the stacking direction to the entire stack structure. Furthermore, in this embodiment, since the first casing member to which a pressing force is input from the outside includes the deformation suppressing mechanism, it is not necessary to increase the thickness of the load input surface of the first casing member. Therefore, an increase in the weight and an increase in size of the fuel cell stack can be suppressed.
In the fuel cell, the deformation suppressing mechanism may be, for example, a partition that divides the first casing member into a plurality of regions.
The partition is joined to the first casing member by welding, brazing, or the like. By doing so, the rigidity of the first casing member can be increased.
In the fuel cell, when the partition is formed between the first casing member and the second casing member, the elastic body is a coil spring, and the coil spring can be inserted into the partition. A polygon-shaped region of any size may be formed.
The partition may be a pipe-shaped member having a substantially circular cross-section and capable of inserting the coil spring.
Accordingly, a plurality of coil springs can be easily arranged in a plurality of regions divided by the partition.
In the fuel cell, the number of the regions and the coil springs can be arbitrarily set. However, the number of the regions and the number of the coil springs may be substantially the same.
By doing so, the coil spring can be arranged by efficiently using the space in the pressing module.
In the fuel cell including a partition as the deformation suppressing mechanism, the first casing member and the partition may be integrally formed by casting or the like.
By doing so, the assembly of the fuel cell stack can be facilitated.
Any of the fuel cells described above may further include a pressing force adjusting mechanism having an adjusting screw for adjusting the pressing force.
By doing so, the pressing force can be easily adjusted. The fuel cell of this embodiment may further include a detection unit that detects the pressing force and a control unit that controls the pressing force based on the detection result. In this way, the control unit can maintain the pressing force applied to the stack structure at a predetermined value, for example.
In the fuel cell, the number of the adjusting screws can be arbitrarily set, but is preferably 1 to 3.
By doing so, the pressing force can be input to the pressing module with good balance. In addition, it is not preferable to make the number of adjusting screws four or more from the viewpoint of load balance.
In the fuel cell, it is preferable that the pressing force adjusting mechanism further includes a second coil spring for biasing the first casing member in the direction of the pressing force.
When a load is applied to the first casing member by the adjustment screw, a portion other than the portion to which the load is applied is likely to be deformed in a direction opposite to the load direction. According to this embodiment, the deformation of the first casing member can be further suppressed.

燃料電池スタック１００の概略構成を示す側面図である。1 is a side view showing a schematic configuration of a fuel cell stack 100. FIG. スプリングモジュール７０の構成を示す分解斜視図である。4 is an exploded perspective view showing a configuration of a spring module 70. FIG. スプリングモジュール７０の断面図である。3 is a cross-sectional view of a spring module 70. FIG. 変形例１のスプリングモジュール７０Ａの構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure of the spring module 70A of the modification 1. 変形例２のスプリングモジュール７０Ｂの構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure of the spring module 70B of the modification 2. 変形例３のスプリングモジュール７０Ｃの構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure of the spring module 70C of the modification 3.

Explanation of symbols

１００...燃料電池スタック
１０...エンドプレート
２０...絶縁板
３０...集電板
４０...セパレータ
５０...集電板
６０...絶縁板
７０、７０Ａ、７０Ｂ、７０Ｃ...スプリングモジュール
７２...第２のケーシング部材
７２...ケーシング部材
７４、７４Ａ、７４Ｂ、７４Ｃ...第１のケーシング部材
７６、７６Ｂ、７６Ｃ...仕切板
７６Ａ...パイプ状部材
７８...コイルスプリング
８０...エンドプレート
８２...コイルスプリング DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Fuel cell stack 10 ... End plate 20 ... Insulating plate 30 ... Current collecting plate 40 ... Separator 50 ... Current collecting plate 60 ... Insulating plate 70, 70A, 70B, 70C ... Spring module 72 ... Second casing member 72 ... Casing member 74, 74A, 74B, 74C ... First casing member 76, 76B, 76C ... Partition plate 76A ... Pipe-shaped member 78 ... Coil spring 80 ... End plate 82 ... Coil spring

Claims

A fuel cell having a stack structure in which a plurality of single cells are stacked,
Transmitting a pressing force input from the outside to the end of the stack structure, and a pressing module for pressing the stack structure in the stacking direction,
The pressing module is
A first casing member for inputting the pressing force;
A second casing member for outputting the pressing force;
A plurality of elastic bodies arranged in parallel with each other between the first casing member and the second casing member;
The first casing member and the second casing member are relatively inclined and displaceable by the action of the elastic body,
The first casing member includes a deformation suppressing mechanism for suppressing deformation of the first casing member due to the pressing force,
The deformation suppressing mechanism, Ri partition der for dividing said first casing member into a plurality of regions,
Each of the first casing member and the partition is made of metal,
The first casing member and the partition are joined to each other.
Fuel cell.

The fuel cell according to claim 1, wherein
The elastic body is a coil spring;
The partition forms a polygonal region of a size into which the coil spring can be inserted.
Fuel cell.

The fuel cell according to claim 1, wherein
The elastic body is a coil spring;
The partition is a pipe-shaped member having a substantially circular cross-sectional shape and capable of inserting the coil spring.
Fuel cell.

The fuel cell according to claim 2 or 3, wherein
The number of the region and the coil spring is substantially the same.
Fuel cell.

The fuel cell according to claim 1, wherein
The first casing member and the partition are formed integrally.
Fuel cell.

6. The fuel cell according to claim 1, further comprising:
A pressing force adjusting mechanism having an adjusting screw for adjusting the pressing force;
Fuel cell.

The fuel cell according to claim 6, wherein
The number of the adjusting screws is 1 to 3.
Fuel cell.

The fuel cell according to claim 7, wherein
The pressing force adjusting mechanism further includes a second coil spring for biasing the first casing member in the direction of the pressing force.
Fuel cell.

A fuel cell having a stack structure in which a plurality of single cells are stacked,
Transmitting a pressing force input from the outside to the end of the stack structure, and a pressing module for pressing the stack structure in the stacking direction,
The pressing module is
A first casing member for inputting the pressing force;
A second casing member for outputting the pressing force;
A plurality of elastic bodies arranged in parallel with each other between the first casing member and the second casing member;
The first casing member and the second casing member are relatively inclined and displaceable by the action of the elastic body,
The first casing member includes a deformation suppressing mechanism for suppressing deformation of the first casing member due to the pressing force,
The deformation suppressing mechanism is a partition that divides the first casing member into a plurality of regions, and is a partition that forms a region of a size into which the elastic body can be inserted,
Each of the first casing member and the partition is made of metal,
The first casing member and the partition are joined together,
The fuel cell further includes a pressing force adjusting mechanism having 1 to 3 adjusting screws for adjusting the pressing force,
In the pressing module,
The number of the plurality of elastic bodies is greater than the number of the adjusting screws,
The plurality of elastic bodies are arranged at substantially equal intervals,
Fuel cell.