JP5067055B2 - Fuel cell and fuel cell manufacturing method - Google Patents

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Description

本発明は、積層された複数の燃料電池セルを備えるセル積層体を備え、反応ガスを用いて電気化学的に発電する燃料電池に関し、特に、燃料電池のセル積層体の締結に関する。   The present invention relates to a fuel cell including a cell stack including a plurality of stacked fuel battery cells, and electrochemically generating electric power using a reaction gas, and more particularly to fastening a cell stack of a fuel cell.

燃料電池のセル積層体を締結するための締結構造としては、セル積層体の積層方向の両端において、前記セル積層体に当接する一対のエンドプレートと、セル積層体の積層方向に沿って一対のエンドプレート間に配設されたシャフト状のサイドメンバとを備え、締結ボルトによってエンドプレートとサイドメンバとを締結する構成が提案されている(例えば、特許文献1、2)。   The fastening structure for fastening the cell stack of the fuel cell includes a pair of end plates that abut the cell stack at both ends in the stacking direction of the cell stack, and a pair of cells along the stacking direction of the cell stack. A configuration has been proposed in which a shaft-shaped side member disposed between end plates is provided and the end plate and the side member are fastened by a fastening bolt (for example, Patent Documents 1 and 2).

特開2004−185845号公報JP 2004-185845 A 特開2006−302900号公報JP 2006-302900 A

図14は従来採用されていた締結構造を説明するための説明図である。この図14の上段に示すように、積層方向に沿って締結ボルト64rによってエンドプレート61rとサイドメンバ62rとを締結する場合、エンドプレート間のセル積層体は両エンドプレートによる押圧力を受け、その反力をエンドプレート61rに及ぼす。この反力は、図中に示すようにエンドプレート61rをセル積層体の積層方向外側に撓ませるように当該プレートに作用する。このため、図14の下段に示すように、エンドプレート61rは、エンドプレート端面側においてサイドメンバ62rと接する箇所を支点Psとしてテコの作用を締結ボルト64rに及ぼし、締結ボルト64rはいわゆる釘抜きの作用を受けることになる。この釘抜き作用により、エンドプレート61rとサイドメンバ62rとが当接する付近における締結ボルト64rの一部分Pbに応力が集中してしまう。そのため、このような締結構造では、セル積層体の締結を行う場合の強度を十分に確保するために、締結ボルトのサイズを十分に大きくする必要があり、その結果、燃料電池が大型化してしまうという問題が指摘されるに至った。   FIG. 14 is an explanatory view for explaining a fastening structure conventionally employed. As shown in the upper part of FIG. 14, when the end plate 61r and the side member 62r are fastened by the fastening bolt 64r along the stacking direction, the cell stack between the end plates receives a pressing force by both end plates, A reaction force is exerted on the end plate 61r. This reaction force acts on the plate so as to bend the end plate 61r outward in the stacking direction of the cell stack as shown in the figure. For this reason, as shown in the lower stage of FIG. 14, the end plate 61r exerts a lever action on the fastening bolt 64r with a portion in contact with the side member 62r on the end plate end face side as a fulcrum Ps. Will receive. By this nail extraction action, stress concentrates on a part Pb of the fastening bolt 64r in the vicinity where the end plate 61r and the side member 62r abut. Therefore, in such a fastening structure, it is necessary to sufficiently increase the size of the fastening bolt in order to ensure sufficient strength when fastening the cell stack, and as a result, the fuel cell becomes large. The problem was pointed out.

本発明は、上記した課題を踏まえ、セル積層体を締結する際のボルトによる締結強度の向上を図ることをその目的とする。   In view of the above-described problems, an object of the present invention is to improve the fastening strength with bolts when fastening a cell laminate.

上記した目的の少なくとも一部を達成するために、本発明では、以下の構成を採用した。   In order to achieve at least a part of the above object, the present invention adopts the following configuration.

[適用1:燃料電池]
反応ガスを用いて電気化学的に発電する燃料電池であって、
積層された複数の燃料電池セルを備えるセル積層体と、
該セル積層体における前記複数の燃料電池セルが積層された積層方向の両端において、前記セル積層体に当接する一対のエンドプレートと、
該一対のエンドプレート間において前記積層方向に沿って配設され、前記セル積層体の前記積層方向長さより短寸のシャフト状のサイドメンバと、
前記積層方向に沿って前記サイドメンバの端面から突出して前記エンドプレートを貫通するボルト軸を備え、該ボルト軸が螺合する雌ネジ穴に前記ボルト軸を螺合させて前記エンドプレートと前記サイドメンバとを締結する締結ボルト部と、
前記短寸の前記サイドメンバと前記エンドプレートとの間の間隙を、前記ボルト軸を取り囲むようにして埋めて硬化した充填基材とを備える
ことを要旨とする。
[Application 1: Fuel cell]
A fuel cell that generates electricity electrochemically using a reaction gas,
A cell stack comprising a plurality of stacked fuel cells; and
A pair of end plates in contact with the cell stack at both ends in the stacking direction in which the plurality of fuel cells in the cell stack are stacked;
A shaft-shaped side member that is disposed between the pair of end plates along the stacking direction and is shorter than the stacking direction length of the cell stack,
A bolt shaft that protrudes from the end surface of the side member along the stacking direction and penetrates the end plate is provided, and the bolt shaft is screwed into a female screw hole into which the bolt shaft is screwed, so that the end plate and the side A fastening bolt portion for fastening the member;
The gist of the present invention is to provide a filling base material that is filled and hardened so as to surround the bolt shaft so as to surround the gap between the short side member and the end plate.

[適用2:燃料電池の製造方法]
反応ガスを用いた電気化学的な発電の単位である燃料電池セルを複数積層したセル積層体を備えた燃料電池の製造方法であって、
前記セル積層体の前記燃料電池セルの積層方向の両端にエンドプレートを当接させ、
前記セル積層体の両端のエンドプレート間に、前記セル積層体の前記積層方向長さより短寸のシャフト状サイドメンバを配設し、
前記積層方向に沿って前記サイドメンバの端面から突出して前記エンドプレートを貫通するボルト軸を該ボルト軸が螺合する雌ネジ穴に螺合させる締結ボルト部にて前記ボルト軸の締め付けを行い、前記短寸の前記サイドメンバと前記エンドプレートとの間に間隙を残して前記セル積層体を前記エンドプレートの間で締結し、
前記間隙を、前記ボルト軸を取り囲むようにして充填基材にて埋め、該充填基材を硬化させる
ことを要旨とする。
[Application 2: Manufacturing method of fuel cell]
A method for producing a fuel cell comprising a cell laminate in which a plurality of fuel cells that are units of electrochemical power generation using a reaction gas are laminated,
The end plate is brought into contact with both ends of the fuel cell in the stacking direction of the cell stack,
Between the end plates at both ends of the cell laminate, a shaft-shaped side member shorter than the stacking direction length of the cell laminate is disposed,
The bolt shaft is tightened with a fastening bolt portion that projects from the end surface of the side member along the stacking direction and is screwed into a female screw hole into which the bolt shaft is screwed. Fastening the cell stack between the end plates leaving a gap between the short side members and the end plates;
The gist is to fill the gap with a filling base material so as to surround the bolt shaft, and to cure the filling base material.

燃料電池の有するセル積層体の締結に際しては、セル積層体の両端に位置して当該積層体端面に当接する両エンドプレートとこの両エンドプレートの間のサイドメンバとを締結ボルト部にて締結し、これによりエンドプレート間のセル積層体についての締結を図る。この締結は、締結ボルトのボルト軸をエンドプレートを貫通してサイドメンバの雌ネジ穴に至らしめ、そのボルト軸をサイドメンバの雌ネジ穴に螺合させることでなされる。或いは、サイドメンバ端面から突出してエンドプレートを貫通したボルト軸に雌ネジ穴を有するナットをエンドプレートの外側で螺合させることでなされる。   When fastening the cell stack that the fuel cell has, the end bolts positioned at both ends of the cell stack and contacting the end faces of the stack and the side members between the end plates are fastened by the fastening bolts. Thus, the cell laminate between the end plates is fastened. This fastening is performed by passing the bolt shaft of the fastening bolt through the end plate to reach the female screw hole of the side member, and screwing the bolt shaft into the female screw hole of the side member. Alternatively, it is made by screwing a nut having a female screw hole on the bolt shaft protruding from the end face of the side member and penetrating the end plate outside the end plate.

ところで、サイドメンバは、セル積層体の前記積層方向長さより短寸のシャフトであることから、セル積層体は、サイドメンバとエンドプレートとの間に間隙を残した状態で締結ボルトにて締結される。そして、この間隙はボルト軸を取り囲むようにして埋めて硬化した充填基材で埋められるが、上記した締結が行われた状態においては、サイドメンバとエンドプレートとの間に間隙を残しておくことができる。つまり、エンドプレートをサイドメンバの端面に当接させないで、セル積層体を締結できる。   By the way, since the side member is a shaft shorter than the length in the stacking direction of the cell stack, the cell stack is fastened by a fastening bolt with a gap left between the side member and the end plate. The The gap is filled with a filling base material that is filled and hardened so as to surround the bolt shaft. However, in the state where the fastening is performed, the gap is left between the side member and the end plate. Can do. That is, the cell stack can be fastened without bringing the end plate into contact with the end surface of the side member.

そうすると、図14で説明したように、締結済みのセル積層体が押圧に対する反力をエンドプレートに及ぼしたとしても、この反力を受けるエンドプレートは、その反力に応じてセル積層体の積層方向外側に撓むものの、エンドプレート端面側でのサイドメンバとの当接を起こさないことから、締結ボルトに釘抜きの作用を及ぼさない。よって、サイドメンバ端面の雌ネジ穴への締結ボルトのボルト軸螺合を通してセル積層体を締結する際には、釘抜き作用による応力集中を締結ボルトに起きないようにできるので、セル積層体の締結を行う場合の強度を、締結ボルトのサイズを不用意に大きくすることなく確保もしくは向上できる。このため、燃料電池の大型化を高い実効性で回避できる。そして、上記したボルト軸螺合を通してセル積層体を締結した状態において、サイドメンバとエンドプレートとの間の間隙を、ボルト軸を取り囲むようにして充填基材にて埋め、該充填基材を硬化させる。よって、充填基材硬化後のセル積層体の締結は、上記の隙間の充填基材とサイドメンバとが一体となった状態のものとなる。このような充填基材とサイドメンバとの一体化は、燃料電池を拘束する剛性の向上に寄与するので、燃料電池に対してセル積層体の積層方向と交差する方向から加わる外力に対する耐衝撃性も高まる。   Then, as described in FIG. 14, even if the cell stack that has been fastened exerts a reaction force against the pressing on the end plate, the end plate that receives this reaction force is stacked in accordance with the reaction force. Although it bends outward in the direction, it does not cause contact with the side member on the end face side of the end plate, so that it does not exert a nail pulling action on the fastening bolt. Therefore, when fastening the cell laminate through the bolt shaft screwing of the fastening bolt into the female screw hole on the side member end face, it is possible to prevent stress concentration due to the nail pulling action from occurring on the fastening bolt. It is possible to ensure or improve the strength when performing the above without inadvertently increasing the size of the fastening bolt. For this reason, enlargement of the fuel cell can be avoided with high effectiveness. Then, in a state in which the cell stack is fastened through the bolt shaft screwing described above, the gap between the side member and the end plate is filled with the filling base material so as to surround the bolt shaft, and the filling base material is cured. Let Therefore, fastening of the cell laminate after curing of the filling base material is in a state where the filling base material and the side member in the gap are integrated. Such integration of the filling base material and the side member contributes to improvement of rigidity for restraining the fuel cell, and therefore, impact resistance to external force applied to the fuel cell from the direction intersecting the stacking direction of the cell stack. Will also increase.

上記した燃料電池は、次のような態様とすることができる。例えば、ボルト軸螺合を通したセル積層体の締結状態でのサイドメンバとエンドプレートとの間隙を充填基材にて埋めるに当たり、まず、この間隙におけるサイドメンバ端面とエンドプレートとの間にスペーサを介在させ、次いで、スペーサとサイドメンバ端面との隙間および/またはスペーサとエンドプレートとの隙間に接着剤を充填して硬化させることもできる。こうすれば、間隙に介在するスペーサは、接着剤によりサイドメンバと一体化し、エンドプレートとも一体化することから、間隙を埋める充填基材としての強度を確保できる。   The fuel cell described above can be configured as follows. For example, when filling the gap between the side member and the end plate in the fastening state of the cell laminate through the bolt shaft screwing with the filling base material, first, a spacer is provided between the end face of the side member and the end plate in the gap. Then, the gap between the spacer and the side member end surface and / or the gap between the spacer and the end plate can be filled with an adhesive and cured. In this way, the spacer interposed in the gap is integrated with the side member by the adhesive and is also integrated with the end plate, so that the strength as a filling base material filling the gap can be secured.

また、スペーサを、締結ボルトによるセル積層体の締結後において、ボルト軸を取り囲むように隙間においてボルト軸に装着可能な態様、例えば、ボルト軸の軸径より大きな径の貫通孔を有する筒状体を貫通孔の軸方向に分割したスペーサ、或いは、ボルト軸が入り込むスリットを有するスペーサとできる。こうすれば、締結ボルトによるセル積層体の締結後におけるスペーサ装着が簡便となり、作業の簡便化を進めることができる。   Also, after fastening the cell stack with fastening bolts, the spacer can be attached to the bolt shaft in a gap so as to surround the bolt shaft, for example, a cylindrical body having a through-hole having a diameter larger than the shaft diameter of the bolt shaft Can be a spacer that is divided in the axial direction of the through hole, or a spacer having a slit into which the bolt shaft enters. If it carries out like this, the spacer mounting | wearing after the cell laminated body fastening with a fastening bolt will become easy, and simplification of an operation | work can be advanced.

また、接着剤を、母材に分散材を分散させた複合材とすれば、硬化後の接着剤とスペーサからなる充填基材しての強度を高めることができるので、上記した耐衝撃性の向上に寄与できる。この場合、充填基材そのものを、間隙充填後に硬化する複合材、例えば繊維強化複合材(プラスチック)とすることもできる。   Further, if the adhesive is a composite material in which a dispersion material is dispersed in a base material, the strength as a filling base material composed of a cured adhesive and a spacer can be increased. It can contribute to improvement. In this case, the filled base material itself can be a composite material that hardens after gap filling, for example, a fiber-reinforced composite material (plastic).

以下、本発明の実施の形態を実施例に基づいて説明する。図1は本発明の実施例としての燃料電池10の全体構成を示す斜視図、図2はこの燃料電池10の全体構成の要部を分解して示す分解斜視図、図3は図1のA−A断面で燃料電池10を切断した断面を締結箇所と共に示す断面図、図4はセル積層体50の詳細構成を示す説明図である。これらに図示するように、燃料電池10は、積層された複数の燃料電池セルを備えるセル積層体50と、セル積層体50を締結する締結機構60とを備え、タンクや改質器などの図示しないガス供給部から供給される反応ガスの電気化学反応によって発電する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described based on examples. FIG. 1 is a perspective view showing an overall configuration of a fuel cell 10 as an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an exploded perspective view showing an essential part of the overall configuration of the fuel cell 10, and FIG. FIG. 4 is an explanatory view showing a detailed configuration of the cell stack 50. FIG. As illustrated in the drawings, the fuel cell 10 includes a cell stack 50 including a plurality of stacked fuel battery cells, and a fastening mechanism 60 that fastens the cell stack 50, and illustrates a tank, a reformer, and the like. Electricity is generated by the electrochemical reaction of the reaction gas supplied from the gas supply unit that does not.

本実施例では、燃料電池10は、固体高分子型の燃料電池を含み、燃料電池10に用いられる反応ガスは、水素を含有する燃料ガスと、酸素を含有する酸化ガスとを含む。燃料電池10に用いられる燃料ガスは、水素タンクや水素吸蔵合金に貯蔵した水素ガスであっても良いし、炭化水素系燃料を改質して得られる水素ガスであっても良い。燃料電池10に用いられる酸化ガスは、例えば、外気から取り込んだ空気を用いることができる。本実施例では、燃料電池10は、燃料ガスを循環して再利用する循環方式の燃料電池であり、燃料電池10に供給された燃料ガスは、電気化学反応の進行に伴って水素濃度が低下し、アノードオフガスとして燃料電池10の外部に排出され、アノードオフガスは、燃料ガスとして再利用される。燃料電池10に供給された酸化ガスは、電気化学反応の進行に伴って酸素濃度が低下し、カソードオフガスとして燃料電池10の外部に排出される。   In the present embodiment, the fuel cell 10 includes a solid polymer type fuel cell, and the reaction gas used in the fuel cell 10 includes a fuel gas containing hydrogen and an oxidizing gas containing oxygen. The fuel gas used in the fuel cell 10 may be a hydrogen gas stored in a hydrogen tank or a hydrogen storage alloy, or may be a hydrogen gas obtained by reforming a hydrocarbon fuel. As the oxidizing gas used in the fuel cell 10, for example, air taken from outside air can be used. In this embodiment, the fuel cell 10 is a circulation type fuel cell that circulates and reuses the fuel gas, and the hydrogen concentration of the fuel gas supplied to the fuel cell 10 decreases as the electrochemical reaction proceeds. Then, the anode off gas is discharged to the outside of the fuel cell 10, and the anode off gas is reused as the fuel gas. The oxidizing gas supplied to the fuel cell 10 decreases in oxygen concentration with the progress of the electrochemical reaction, and is discharged outside the fuel cell 10 as a cathode off gas.

図4に示すように、セル積層体50は、略同一形状に成形された複数の板状部材を積層して構成され、セル積層体50は、これらの部材の形状を断面とする柱状の立体となる。本実施例では、図2および図4に示すように、セル積層体50は、直方体の上面から底面にわたって矩形断面の四隅を切り欠いた形状を有する。燃料電池10のセル積層体50は、反応ガスの電気化学反応が行われる膜電極接合体(MEA)320を有する発電プレート300と、発電プレート300に反応ガスを供給するセパレータ200とを備え、これら発電プレート300およびセパレータ200は交互に複数積層されている。これによって、セル積層体50には、発電プレート300を二つのセパレータ200で挟み込んだ燃料電池セルが複数形成される。セル積層体50は、セパレータ200および発電プレート300を交互に積層したスタック構造を両側から挟持して燃料電池セルの各々で発電された電気を集電する一対のターミナル120、420と、ターミナル120、420で挟持されたスタック構造を更に両側から挟持して電気的に絶縁する一対のインシュレータ110、410とを備える。   As shown in FIG. 4, the cell laminate 50 is configured by laminating a plurality of plate-like members formed in substantially the same shape, and the cell laminate 50 is a columnar solid whose cross section is the shape of these members. It becomes. In this embodiment, as shown in FIGS. 2 and 4, the cell stack 50 has a shape in which four corners of a rectangular cross section are cut out from the upper surface to the bottom surface of the rectangular parallelepiped. The cell stack 50 of the fuel cell 10 includes a power generation plate 300 having a membrane electrode assembly (MEA) 320 in which an electrochemical reaction of a reaction gas is performed, and a separator 200 that supplies the reaction gas to the power generation plate 300. A plurality of power generation plates 300 and separators 200 are alternately stacked. As a result, a plurality of fuel cells in which the power generation plate 300 is sandwiched between the two separators 200 are formed in the cell stack 50. The cell stack 50 includes a pair of terminals 120 and 420 for collecting electricity generated in each of the fuel cells by sandwiching a stack structure in which separators 200 and power generation plates 300 are alternately stacked from both sides, and a terminal 120, The stack structure sandwiched by 420 is further sandwiched from both sides to electrically insulate the pair of insulators 110 and 410.

本実施例では、燃料電池10は、図1〜図3に示すように、セル積層体50を保護する拘束シート510を備え、セル積層体50の積層方向Dsに沿った側面は、拘束シート510によって包まれている。本実施例では、拘束シート510は、ゴム製やウレタン製のシート状の部材を含む。   In this embodiment, as shown in FIGS. 1 to 3, the fuel cell 10 includes a restraint sheet 510 that protects the cell stack 50, and the side surface along the stacking direction Ds of the cell stack 50 is the restraint sheet 510. Wrapped by. In this embodiment, the restraint sheet 510 includes a sheet-like member made of rubber or urethane.

燃料電池10の締結機構60は、図1〜図3に示すように、セル積層体50を積層方向Dsの両端から挟持する一対のエンドプレート61、63と、この両エンドプレート間においてセル積層体50の積層方向Dsに沿って配設されるサイドメンバ62と、エンドプレート61、63の各々とサイドメンバ62とを連結してセル積層体50の締結に関与する締結ボルト64と、エンドプレート61、63の各々とサイドメンバ62との各間に配設・形成される充填ジョイント部66とを備える。この場合、サイドメンバ62は、セル積層体50の4隅に用意され、セル積層体50の積層方向の長さより短寸のシャフト(角柱シャフト)とされている。   As shown in FIGS. 1 to 3, the fastening mechanism 60 of the fuel cell 10 includes a pair of end plates 61 and 63 that sandwich the cell stack 50 from both ends in the stacking direction Ds, and a cell stack between the two end plates. 50, the side members 62 disposed along the stacking direction Ds, the end plates 61 and 63, the side members 62, and the fastening bolts 64 involved in fastening the cell stack 50, and the end plates 61. , 63 and a filling member 66 disposed and formed between each of the side members 62. In this case, the side members 62 are prepared at the four corners of the cell stack 50 and are shafts (rectangular shafts) shorter than the length of the cell stack 50 in the stacking direction.

締結機構60の充填ジョイント部66は、完成品としての燃料電池10を示す図1および図3に示すように、本実施例では、スペーサ660と、当該スペーサとサイドメンバ端面およびサイドメンバとの隙間にて硬化した接着材層670とを含む。この充填ジョイント部66の構成および形成の様子は、以下の通りである。   As shown in FIG. 1 and FIG. 3 showing the fuel cell 10 as a finished product, the filling joint portion 66 of the fastening mechanism 60 has a spacer 660 and a gap between the spacer, the end face of the side member, and the side member in this embodiment. And an adhesive layer 670 cured in step (b). The configuration and formation of the filling joint portion 66 are as follows.

図5は対向するエンドプレート61とサイドメンバ62とを締結ボルト64および充填ジョイント部66にて連結した様子を断面視にて拡大して示す拡大断面図である。図6はエンドプレート61とサイドメンバ62との連結の様子を断面視にて分解して示す説明図、図7はエンドプレート61とサイドメンバ62との連結の様子を斜視にて示す説明図である。締結機構60を構成する締結ボルト64は、丸棒状のボルト軸644を有する金属製のボルトであり、ボルト軸644の一端側を雄ネジ部646とし、他端側を六角形のボルトヘッド642とする。このボルトヘッド642は、エンドプレート61の貫通孔614の径より大きくされ、ボルト軸644はエンドプレート61の貫通孔614およびサイドメンバ62の通過穴624より小径とされている。   FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view showing a state in which the end plate 61 and the side member 62 facing each other are connected by the fastening bolt 64 and the filling joint portion 66 in an enlarged cross-sectional view. FIG. 6 is an explanatory view showing the state of connection between the end plate 61 and the side member 62 in an exploded view, and FIG. 7 is an explanatory view showing the state of connection between the end plate 61 and the side member 62 in perspective. is there. The fastening bolt 64 that constitutes the fastening mechanism 60 is a metal bolt having a round rod-like bolt shaft 644. One end of the bolt shaft 644 is a male screw portion 646, and the other end is a hexagonal bolt head 642. To do. The bolt head 642 is larger than the diameter of the through hole 614 of the end plate 61, and the bolt shaft 644 is smaller in diameter than the through hole 614 of the end plate 61 and the passage hole 624 of the side member 62.

締結機構60のエンドプレート61、63は、図1〜図3に示すように、セル積層体50の断面形状に合わせた金属製の板状部材である。エンドプレート61、63は、サイドメンバ62に対応する位置に設けられ積層方向Dsに略沿って締結ボルト64を貫通させる貫通孔614を有し、エンドプレート61は、貫通孔614に加え、反応ガスや冷却水を供給および排出するためにセル積層体50に設けられた流路に連通する貫通孔618を有する。図5〜図7に示すように、エンドプレート61、63の貫通孔614は、締結ボルト64のボルト軸644の直径より大径とされている。   As shown in FIGS. 1 to 3, the end plates 61 and 63 of the fastening mechanism 60 are metal plate-like members that match the cross-sectional shape of the cell stack 50. The end plates 61 and 63 have through holes 614 that are provided at positions corresponding to the side members 62 and pass through the fastening bolts 64 substantially along the stacking direction Ds. The end plate 61 includes the reaction gas in addition to the through holes 614. And a through hole 618 communicating with the flow path provided in the cell stack 50 for supplying and discharging cooling water. As shown in FIGS. 5 to 7, the through holes 614 of the end plates 61 and 63 are larger in diameter than the diameter of the bolt shaft 644 of the fastening bolt 64.

締結機構60のサイドメンバ62は、エンドプレート61側およびエンドプレート63側の各端側に、締結ボルト64の雄ネジ部646と螺合する雌ネジ穴626と、ボルト軸644の案内孔となる通過穴624とを備える。本実施例では、燃料電池10は、角柱状に成形された四つのサイドメンバ62を備え、これら四つのサイドメンバ62は、拘束シート510上からセル積層体50の四隅のコーナ段差部にそれぞれ嵌るように当接した状態で配設される。   The side member 62 of the fastening mechanism 60 serves as a guide hole for the bolt shaft 644 and a female screw hole 626 that engages with the male screw portion 646 of the fastening bolt 64 on each end side of the end plate 61 side and the end plate 63 side. And a passage hole 624. In the present embodiment, the fuel cell 10 includes four side members 62 formed in a prismatic shape, and these four side members 62 fit into corner step portions at the four corners of the cell stack 50 from the restraint sheet 510, respectively. So as to be in contact with each other.

充填ジョイント部66のスペーサ660は、ボルト軸644の軸径より大きな径の貫通孔661を有する筒状体を貫通孔661の軸方向に分割したいわゆるツーピース部材である。本実施例では、二つのスペーサ660を貫通孔661の側で向かい合わせた場合、その外郭形状(四角形状)はサイドメンバ62とほぼ同じようにされている。この場合、一方のスペーサ660は、サイドメンバ62を上記したようにセル積層体50の四隅に配設する際、セル積層体50のコーナ段差部に装着される。よって、他方のスペーサ660をセル積層体50のコーナ段差部に装着済みのスペーサ660に向かい合うよう配設することで、スペーサ660は、ボルト軸644を取り囲むことになる。そして、こうしたスペーサ装着は、スペーサ660が上記したツーピース部材であるために、締結ボルト64によるセル積層体50の締結後において実行できる。   The spacer 660 of the filling joint portion 66 is a so-called two-piece member obtained by dividing a cylindrical body having a through hole 661 having a diameter larger than the axial diameter of the bolt shaft 644 in the axial direction of the through hole 661. In this embodiment, when the two spacers 660 face each other on the side of the through hole 661, the outer shape (rectangular shape) is substantially the same as that of the side member 62. In this case, one spacer 660 is attached to the corner step portion of the cell stack 50 when the side member 62 is disposed at the four corners of the cell stack 50 as described above. Therefore, the spacer 660 surrounds the bolt shaft 644 by disposing the other spacer 660 so as to face the spacer 660 already attached to the corner step portion of the cell stack 50. Such spacer mounting can be performed after the cell stack 50 is fastened by the fastening bolt 64 because the spacer 660 is the above-described two-piece member.

次に、燃料電池10の製造工程、詳しくはセル積層体50の締結の様子について説明する。図8はセル積層体50の締結の手順を説明するための説明図である。燃料電池10の製造に際しては、まず、図4に示したセル積層体50を製作し、そのセル積層体50を図2に示すように対向するエンドプレート61、63で挟み込む。これにより、セル積層体50は、その両端においてエンドプレート61、63に当接する。次に、セル積層体50の両端のエンドプレート61、63の間に、既述したようにセル積層体50の積層方向長さより短寸とされたサイドメンバ62をセル積層体50の各コーナ段差部に配設する。このサイドメンバ配設と同時に或いはそれに前後して、一方のスペーサ660を、セル積層体50の各コーナ段差部に配設する。この場合、サイドメンバ62をセル積層体50の積層方向長さより短寸とするに際しては、図8(A)に示すように、サイドメンバ62の端面とエンドプレート61、63との間に、サイドメンバ62の厚み以上の間隙Kが形成されるよう、サイドメンバ長さが規定されている。   Next, a manufacturing process of the fuel cell 10, specifically, a state of fastening of the cell stack 50 will be described. FIG. 8 is an explanatory diagram for explaining a procedure for fastening the cell stack 50. When the fuel cell 10 is manufactured, first, the cell stack 50 shown in FIG. 4 is manufactured, and the cell stack 50 is sandwiched between opposing end plates 61 and 63 as shown in FIG. Thereby, the cell laminated body 50 contacts the end plates 61 and 63 at both ends thereof. Next, between the end plates 61 and 63 at both ends of the cell stack 50, the side members 62 that are shorter than the length in the stacking direction of the cell stack 50 as described above are connected to each corner step of the cell stack 50. It arranges in the part. At the same time as or after the side member arrangement, one spacer 660 is arranged at each corner step portion of the cell stack 50. In this case, when the side member 62 is made shorter than the length in the stacking direction of the cell stack 50, the side member 62 is placed between the end surface of the side member 62 and the end plates 61 and 63 as shown in FIG. The length of the side member is defined so that a gap K greater than the thickness of the member 62 is formed.

サイドメンバ62の配設が完了すると、締結ボルト64を、エンドプレート61の外側から貫通孔614に挿入し、ボルト先端の雄ネジ部646をサイドメンバ62における雌ネジ穴626に螺合させる。そして、セル積層体50を締結する際に規定されている所定の締め付けトルクで締結ボルト64を締め付ける。このボルト締め付けにより、セル積層体50は、エンドプレート61、63の間で締結される。このセル積層体50の締結が完了した状態は、図8(A)に示されており、この状態では、サイドメンバ62が既述したように短寸であることから、サイドメンバ62とその両端側のエンドプレート61、63との間には間隙Kが形成される。この場合、一方のスペーサ660は、間隙Kにおいてセル積層体50に装着済みであるが、この間隙Kを埋めるものではない。   When the arrangement of the side member 62 is completed, the fastening bolt 64 is inserted into the through hole 614 from the outside of the end plate 61, and the male screw portion 646 at the tip of the bolt is screwed into the female screw hole 626 in the side member 62. Then, the fastening bolt 64 is tightened with a predetermined tightening torque defined when the cell stack 50 is fastened. By this bolt fastening, the cell stack 50 is fastened between the end plates 61 and 63. The state where the fastening of the cell stack 50 is completed is shown in FIG. 8A. In this state, since the side member 62 is short as already described, the side member 62 and both ends thereof are arranged. A gap K is formed between the side end plates 61 and 63. In this case, one spacer 660 is already attached to the cell stack 50 in the gap K, but does not fill the gap K.

セル積層体50の締結完了後は、図8(B)に示すように、他方のスペーサ660を、セル積層体50に装着済みのスペーサ660と向かい合わせて装着する。これにより、向かい合うスペーサ660は、締結ボルト64によるセル積層体50の締結後において、ボルト軸644を取り囲むように間隙Kにおいてボルト軸644に装着された状態となる。   After completing the fastening of the cell stack 50, the other spacer 660 is mounted facing the spacer 660 mounted on the cell stack 50, as shown in FIG. 8B. Thus, the facing spacers 660 are attached to the bolt shaft 644 at the gap K so as to surround the bolt shaft 644 after the cell stack 50 is fastened by the fastening bolt 64.

次に、図8(C)に示すように、エポキシ系接着剤の容器SCから、エポキシ系接着剤をスペーサ660の両側の隙間に注入・充填し、充填済みの接着剤を硬化させる。これにより、間隙Kは、締結ボルト64のボルト軸644がスペーサ660と硬化済みのエポキシ系接着剤とで取り囲まれるようにして埋められることになる。この硬化済みエポキシ系接着剤は、接着材層670となる。そして、サイドメンバ62は、間隙Kにて硬化したエポキシ系接着剤とスペーサ660と一体となった上で、セル積層体50の両端のエンドプレート61、63を支えることになる。この場合、エポキシ系接着剤を間隙Kに注入・充填するに当たり、スペーサ660がサイドメンバ端面、或いはエンドプレートに当接した状態であれば、スペーサ660の一方の側にエポキシ系接着剤を間隙Kに注入・充填するようにすることもできる。   Next, as shown in FIG. 8C, the epoxy adhesive is injected and filled into the gaps on both sides of the spacer 660 from the epoxy adhesive container SC to cure the filled adhesive. Thus, the gap K is filled so that the bolt shaft 644 of the fastening bolt 64 is surrounded by the spacer 660 and the cured epoxy adhesive. This cured epoxy adhesive becomes the adhesive layer 670. The side member 62 supports the end plates 61 and 63 at both ends of the cell stack 50 after being integrated with the epoxy adhesive cured in the gap K and the spacer 660. In this case, in injecting and filling the epoxy adhesive into the gap K, if the spacer 660 is in contact with the end face of the side member or the end plate, the epoxy adhesive is applied to one side of the spacer 660. It is also possible to inject and fill.

以上説明したように、本実施例の燃料電池10では、セル積層体50の締結に際して、セル積層体50の両端に位置して当該積層体端面に当接するエンドプレート61、63とこの両エンドプレートの間のサイドメンバ62とを締結ボルト64にて締結し、これによりエンドプレート間のセル積層体50についての締結を図る。この締結は、締結ボルト64のボルト軸先端の雄ネジ部646をエンドプレート61、63を貫通してサイドメンバ52の雌ネジ穴626に至らしめ、雄ネジ部646をサイドメンバ62の雌ネジ穴626に螺合し、締結ボルト64を所定のトルクで締め付けることでなされる。既述したようにサイドメンバ62は短寸とされていることから、この締結ボルト64の締め付けは、図8(A)に示すように、サイドメンバ62の端面とエンドプレート61、63との間に間隙Kを残した状態でなされる。この場合、間隙Kには一方のスペーサ660が存在するが、エンドプレート端面側、図における上端側では、サイドメンバ62の端面とエンドプレート61、63との間に間隙Kが残されていることに変わりはない。このため、エンドプレート61、63をサイドメンバ62の端面に当接させないで、セル積層体50を締結できる。   As described above, in the fuel cell 10 according to the present embodiment, when the cell stack 50 is fastened, the end plates 61 and 63 that are located at both ends of the cell stack 50 and are in contact with the end faces of the stack, and both the end plates The side members 62 between the end plates are fastened with fastening bolts 64, thereby fastening the cell stack 50 between the end plates. In this fastening, the male screw portion 646 at the tip of the bolt shaft of the fastening bolt 64 passes through the end plates 61 and 63 to reach the female screw hole 626 of the side member 52, and the male screw portion 646 is connected to the female screw hole of the side member 62. This is done by screwing to 626 and tightening the fastening bolt 64 with a predetermined torque. Since the side member 62 has a short size as described above, the fastening bolt 64 is tightened between the end surface of the side member 62 and the end plates 61 and 63 as shown in FIG. This is done with the gap K left. In this case, one spacer 660 exists in the gap K, but the gap K remains between the end face of the side member 62 and the end plates 61 and 63 on the end plate end face side, the upper end side in the figure. There is no change. Therefore, the cell stack 50 can be fastened without causing the end plates 61 and 63 to contact the end surface of the side member 62.

本実施例では、このようにしてセル積層体50の締結が完了した後に、図8(B)に示すように、他方のスペーサ660をセル積層体50に装着済みのスペーサ660と向かい合わせて装着し、その上で、図8(C)に示すように、この間隙Kをエポキシ系接着剤で埋めて当該接着剤を硬化させ、向かい合ったスペーサ660の両側に接着材層670を形成する。そして、接着材層670の形成後にあっては、サイドメンバ62とスペーサ660および接着材層670は一体化して、セル積層体50の両端のエンドプレート61、63を支える。   In this embodiment, after the fastening of the cell stack 50 is completed in this manner, the other spacer 660 is mounted facing the spacer 660 mounted on the cell stack 50 as shown in FIG. 8B. Then, as shown in FIG. 8C, the gap K is filled with an epoxy adhesive to cure the adhesive, and an adhesive layer 670 is formed on both sides of the spacer 660 facing each other. After the adhesive layer 670 is formed, the side member 62, the spacer 660, and the adhesive layer 670 are integrated to support the end plates 61 and 63 at both ends of the cell stack 50.

従って、図8(A)に示すセル積層体50の締結に際しては、この締結に伴いエンドプレート61、63は、セル積層体50から押圧に対する反力を受けてセル積層体50の積層方向外側に撓むものの、エンドプレート端面側でのサイドメンバ62とは当接することはない。このため、エンドプレート61、63は、セル積層体50の締結に際してテコの作用による釘抜き作用を締結ボルト64に及ぼさないので、釘抜き作用による応力集中を締結ボルト64に起きないようにできる。この結果、本実施例の燃料電池10では、セル積層体50の締結を行う場合の強度(締結強度)を、締結ボルト64のサイズを不用意に大きくすることなく確保できる。換言すれば、同じサイズの締結ボルト64を用いてセル積層体50の締結を行った場合には、セル積層体50の締結強度を向上できる。このため、本実施例によれば、燃料電池10の小型化を推進できる。   Therefore, when the cell stack 50 shown in FIG. 8A is fastened, the end plates 61 and 63 are subjected to the reaction force against the pressure from the cell stack 50 to the outside of the cell stack 50 in the stacking direction. Although it bends, it does not contact the side member 62 on the end plate end face side. For this reason, since the end plates 61 and 63 do not exert the nail extraction action due to the lever action upon the fastening of the cell stack 50, the stress concentration due to the nail extraction action can be prevented from occurring in the fastening bolt 64. As a result, in the fuel cell 10 of the present embodiment, the strength (fastening strength) when the cell stack 50 is fastened can be secured without inadvertently increasing the size of the fastening bolt 64. In other words, when the cell stack 50 is fastened using the fastening bolts 64 of the same size, the fastening strength of the cell stack 50 can be improved. For this reason, according to the present Example, size reduction of the fuel cell 10 can be promoted.

しかも、本実施例の燃料電池10では、締結ボルト64によるセル積層体50の締結後に、サイドメンバ62とエンドプレート61、63との間の間隙Kにスペーサ660が介在した状態でエポキシ系接着剤を硬化させて接着材層670を形成して、間隙Kを、スペーサ660と接着材層670で取り囲むようにして埋め尽くし、サイドメンバ62とスペーサ660および接着材層670とを一体化してセル積層体50の両端のエンドプレート61、63を支えるようにした。このため、接着材層670を介したスペーサ660とサイドメンバ62との一体化、および、エンドプレート61、63との一体化により、間隙Kを埋めるスペーサ660と接着材層670の強度を確保した上で、燃料電池10をセル積層体50の積層方向に沿って拘束する剛性を高めることができる。よって、燃料電池10に対してセル積層体50の積層方向と交差する方向から加わる外力に対する耐衝撃性も高まる。この場合、本実施例では、向かい合うスペーサ660の外郭形状をサイドメンバ62と同様の四角形状としたので、サイドメンバ62とスペーサ660とはその対向面積、即ち接着材層670による接着面積が増すので、上記した一体化の上で好ましい。   Moreover, in the fuel cell 10 of the present embodiment, after the cell stack 50 is fastened by the fastening bolt 64, the epoxy adhesive with the spacer 660 interposed in the gap K between the side member 62 and the end plates 61, 63. Is cured to form the adhesive layer 670, and the gap K is filled so as to be surrounded by the spacer 660 and the adhesive layer 670, and the side member 62, the spacer 660, and the adhesive layer 670 are integrated to form a cell stack. The end plates 61 and 63 at both ends of the body 50 are supported. For this reason, the strength of the spacer 660 and the adhesive layer 670 filling the gap K is ensured by the integration of the spacer 660 and the side member 62 via the adhesive layer 670 and the integration of the end plates 61 and 63. Above, the rigidity which restrains the fuel cell 10 along the lamination direction of the cell laminated body 50 can be improved. Therefore, the impact resistance against the external force applied to the fuel cell 10 from the direction intersecting the stacking direction of the cell stack 50 is also increased. In this case, in this embodiment, the outer shape of the facing spacer 660 is a rectangular shape similar to that of the side member 62. Therefore, the opposing area of the side member 62 and the spacer 660, that is, the bonding area by the adhesive layer 670 increases. In view of the above integration, it is preferable.

また、本実施例では、セル積層体50の締結に先立って一方のスペーサ660をセル積層体50に装着し、締結後において他方のスペーサ660を装着済みのスペーサ660に向かい合わせて容易に装着できる。よって、燃料電池製造の際の作業の簡便化を図ることができる。   In this embodiment, one spacer 660 is attached to the cell laminate 50 prior to fastening of the cell stack 50, and after the fastening, the other spacer 660 can be easily attached facing the already installed spacer 660. . Therefore, the work at the time of manufacturing the fuel cell can be simplified.

次に、他の実施例について説明する。図9は図2相当図であり他の実施例の燃料電池10の全体構成の要部を分解して示す分解斜視図、図10は図7相当図でありスペーサ663を用いた場合のエンドプレート61とサイドメンバ62との連結の様子を斜視にて示す説明図である。図示するように、この実施例では、用いるスペーサ663は、締結ボルト64のボルト軸644の径より大きい幅のスリット664を有する。そして、このスペーサ663を用いる場合にあっては、スペーサ663の未装着の状態でセル積層体50の締結を行い、締結後に、スペーサ663をボルト軸644がスペーサ663に入り込むように装着し、既述したようにエポキシ系接着剤にて接着材層670を形成する。この実施例によっても、上記した効果を奏することができる。   Next, another embodiment will be described. FIG. 9 is an exploded perspective view corresponding to FIG. 2 and an exploded perspective view showing an essential part of the overall configuration of the fuel cell 10 of another embodiment. FIG. 10 is an equivalent view of FIG. It is explanatory drawing which shows the mode of a connection with 61 and the side member 62 by a perspective view. As shown in the figure, in this embodiment, the spacer 663 used has a slit 664 having a width larger than the diameter of the bolt shaft 644 of the fastening bolt 64. When this spacer 663 is used, the cell stack 50 is fastened with the spacer 663 not attached. After the fastening, the spacer 663 is attached so that the bolt shaft 644 enters the spacer 663. As described above, the adhesive layer 670 is formed with an epoxy adhesive. Also according to this embodiment, the above-described effects can be achieved.

図11はまた別の実施例におけるサイドメンバ62とエンドプレート61との連結の様子をセル積層体締結が完了した状態で断面視にて拡大して示す拡大断面図、図12はこの実施例におけるセル積層体締結の際のサイドメンバ62とエンドプレート61との連結の様子を斜視にて示す説明図である。   FIG. 11 is an enlarged cross-sectional view showing a state of connection between the side member 62 and the end plate 61 in another embodiment in a state where the cell laminated body fastening is completed, and FIG. 12 is an enlarged cross-sectional view in this embodiment. It is explanatory drawing which shows the mode of the connection of the side member 62 and the end plate 61 at the time of a cell laminated body fastening in a perspective view.

図11に示すように、この実施例では、サイドメンバ62は、先端に円柱形状の案内筒部627を備え、当該筒部外周にはスリーブ665が遊嵌されている。スリーブ665は、案内筒部627の外周において軸方向に移動であり、軸方向に沿ってスリット666を有する。このスリット666は、エポキシ系接着剤の注入のためのものであり、スリット経路は、内部への接着剤の注入の便のため、一部箇所が円形とされている。そして、完成状態の燃料電池10においては、この図11に示すように、スリーブ665は、案内筒部627に遊嵌したままエンドプレート61に当接するよう位置し、スリーブ内部には接着材層671が形成されている。   As shown in FIG. 11, in this embodiment, the side member 62 includes a cylindrical guide tube portion 627 at the tip, and a sleeve 665 is loosely fitted on the outer periphery of the tube portion. The sleeve 665 moves in the axial direction on the outer periphery of the guide tube portion 627 and has a slit 666 along the axial direction. The slit 666 is for injecting an epoxy-based adhesive, and the slit path has a circular shape in part for convenience of injecting the adhesive into the interior. In the completed fuel cell 10, as shown in FIG. 11, the sleeve 665 is positioned so as to contact the end plate 61 while being loosely fitted to the guide tube portion 627, and the adhesive layer 671 is disposed inside the sleeve. Is formed.

この実施例では、図12に示すように、スリーブ665を案内筒部627の基部側に位置させ、この状態で、締結ボルト64によりエンドプレート61とサイドメンバ62を連結してセル積層体50を締結する。この際にあっても、サイドメンバ62の端面、即ち案内筒部627の先端面とエンドプレート61との間には間隙Kが形成され、この間隙Kを残したまま既述したようにセル積層体50の締結が行われる。そして、この締結後には、図12に示す矢印Xの方向にスリーブ665を滑らせてボルト軸644の軸周りに空隙を形成し、当該空隙に、スリット666からエポキシ系接着剤を注入・充填して、スリット内に接着材層671を形成する。   In this embodiment, as shown in FIG. 12, the sleeve 665 is positioned on the base side of the guide tube portion 627, and in this state, the end plate 61 and the side member 62 are connected by the fastening bolts 64, thereby Conclude. Even in this case, a gap K is formed between the end face of the side member 62, that is, the tip face of the guide tube portion 627 and the end plate 61, and the cell stacking is performed with the gap K remaining as described above. The body 50 is fastened. After the fastening, the sleeve 665 is slid in the direction of the arrow X shown in FIG. 12 to form a gap around the axis of the bolt shaft 644, and epoxy adhesive is injected and filled into the gap from the slit 666. Thus, an adhesive layer 671 is formed in the slit.

この実施例にあっても、セル積層体50の締結に際してはエンドプレート61とサイドメンバ62は、間隙Kを残したまま締結ボルト64により締め付けられるので、両者の当接を起こさない。また、締結完了後には、スリーブ665で囲まれた空隙に接着材層671を形成してサイドメンバ62とスリーブ665を一体化する。よって、この実施例によっても、既述した効果を奏することができる。   Even in this embodiment, when the cell stack 50 is fastened, the end plate 61 and the side member 62 are fastened by the fastening bolts 64 with the gap K remaining, so that they do not come into contact with each other. Further, after the fastening is completed, the adhesive member layer 671 is formed in the space surrounded by the sleeve 665, and the side member 62 and the sleeve 665 are integrated. Therefore, the effects described above can also be achieved by this embodiment.

そして、スリーブ665の内部に注入・充填するエポキシ系接着剤を、炭素繊維等を分散材(フィラー)とした複合材とすることができる。こうすれば、硬化後の接着材層671自体の強度向上、並びにスリーブ665とサイドメンバ62との一体化物としての強度を高めることができるので、燃料電池10に対してセル積層体50の積層方向と交差する方向から加わる外力に対しての耐衝撃性をより高めることができる。   The epoxy adhesive to be injected and filled into the sleeve 665 can be a composite material using carbon fiber or the like as a dispersion material (filler). By so doing, the strength of the cured adhesive layer 671 itself can be improved, and the strength of the sleeve 665 and the side member 62 as an integrated product can be increased. It is possible to further improve the impact resistance against external force applied from the direction intersecting with.

この実施例は次のように変形できる。図13はスリーブ665を用いた変形例でのサイドメンバ62とエンドプレート61との連結の様子をセル積層体締結が完了した状態で断面視にて拡大して示す拡大断面図である。この変形例では、エンドプレート61は、サイドメンバ62の側に座グリ穴615を備える。そして、スリーブ665は、サイドメンバ62の案内筒部627に遊嵌したままエンドプレート61の座グリ穴615に入り込み、その内部の接着材層671を取り囲む。この変形例でのセル積層体50の締結は、図12で説明したようにスリーブ665を案内筒部627の基部側に位置した状態で行われ、その締結後に、スリーブ665を座グリ穴615に嵌め込んで接着材層671が形成される。この変形例では、スリーブ665とその内部で硬化した接着材層671とにより、エンドプレート61とサイドメンバ62の一体化がより確実となるので、燃料電池10に対してセル積層体50の積層方向と交差する方向から加わる外力に対しての耐衝撃性をより高めることができる。なお、この変形例にあっても、エポキシ系接着剤を炭素繊維等を分散材(フィラー)とした複合材とすれば、より好ましい。   This embodiment can be modified as follows. FIG. 13 is an enlarged cross-sectional view showing a state of connection between the side member 62 and the end plate 61 in a modified example using the sleeve 665 in a cross-sectional view in a state where the cell laminated body fastening is completed. In this modification, the end plate 61 includes a counterbore hole 615 on the side member 62 side. The sleeve 665 enters the counterbore hole 615 of the end plate 61 while loosely fitting in the guide tube portion 627 of the side member 62, and surrounds the adhesive layer 671 therein. Fastening of the cell stack 50 in this modification is performed with the sleeve 665 positioned on the base side of the guide tube portion 627 as described with reference to FIG. 12, and after the fastening, the sleeve 665 is inserted into the counterbore hole 615. The adhesive layer 671 is formed by fitting. In this modification, the end plate 61 and the side member 62 are more reliably integrated with each other by the sleeve 665 and the adhesive layer 671 hardened therein, so that the stacking direction of the cell stack 50 with respect to the fuel cell 10 is increased. It is possible to further improve the impact resistance against external force applied from the direction intersecting with. Even in this modification, it is more preferable that the epoxy adhesive is a composite material using carbon fiber or the like as a dispersion material (filler).

以上、本発明の実施の形態を実施例にて説明したが、本発明は上記した実施例や変形例の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様にて実施することが可能である。例えば、上記の実施例では、スペーサ660をツーピース部材としたりスリ割りを有する部材としたが、貫通孔を有するだけのスペーサであってその厚みが間隙Kの間隔より薄いスペーサを、締結ボルト64のボルト軸644に遊嵌させておいて、セル積層体50を締結するようにすることもできる。   As mentioned above, although the embodiment of the present invention has been described in the embodiments, the present invention is not limited to the above-described embodiments and modifications, and can be implemented in various modes without departing from the gist thereof. Is possible. For example, in the above-described embodiment, the spacer 660 is a two-piece member or a member having a slit, but a spacer that has only a through hole and is thinner than the gap K is used as the spacer of the fastening bolt 64. The cell stack 50 can be fastened by loosely fitting the bolt shaft 644.

また、サイドメンバ62とエンドプレート61との間のセル積層体50の締結に際し、締結ボルト64の雄ネジ部646をサイドメンバ端面の雌ネジ穴626に螺合させたが、次のようにできる。つまり、サイドメンバ62の雌ネジ穴626にいわゆる寸切りのボルト軸を螺合させた上で、当該ボルト軸をサイドメンバ端面から突出させてエンドプレート61を貫通させる。そして、エンドプレート61の外側において、ボルト軸先端側にナットを螺合させるようにすることもできる。或いは、サイドメンバ62の端面にボルト軸そのものを切削形成し、このボルト軸の先端側にナットを螺合させるようにしてもよい。   Further, when the cell stack 50 is fastened between the side member 62 and the end plate 61, the male screw portion 646 of the fastening bolt 64 is screwed into the female screw hole 626 on the side member end surface. . That is, after a so-called cut bolt shaft is screwed into the female screw hole 626 of the side member 62, the bolt shaft is protruded from the end face of the side member to penetrate the end plate 61. In addition, a nut can be screwed onto the front end side of the bolt shaft outside the end plate 61. Alternatively, the bolt shaft itself may be cut and formed on the end surface of the side member 62, and a nut may be screwed onto the tip side of the bolt shaft.

本発明の実施例としての燃料電池10の全体構成を示す斜視図である。1 is a perspective view showing an overall configuration of a fuel cell 10 as an embodiment of the present invention. この燃料電池10の全体構成の要部を分解して示す分解斜視図である。FIG. 2 is an exploded perspective view showing an essential part of the overall configuration of the fuel cell 10 in an exploded manner. 図1のA−A断面で燃料電池10を切断した断面を締結箇所と共に示す断面図である。It is sectional drawing which shows the cross section which cut | disconnected the fuel cell 10 with the fastening location in the AA cross section of FIG. セル積層体50の詳細構成を示す説明図である。3 is an explanatory diagram showing a detailed configuration of a cell stack 50. FIG. 対向するエンドプレート61とサイドメンバ62とを締結ボルト64および充填ジョイント部66にて連結した様子を断面視にて拡大して示す拡大断面図である。It is an expanded sectional view which expands and shows a mode that the end plate 61 and the side member 62 which oppose were connected with the fastening bolt 64 and the filling joint part 66. エンドプレート61とサイドメンバ62との連結の様子を断面視にて分解して示す説明図である。It is explanatory drawing which decomposes | disassembles and shows the mode of a connection with the end plate 61 and the side member 62 by sectional view. エンドプレート61とサイドメンバ62との連結の様子を斜視にて示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the mode of the connection of the end plate 61 and the side member 62 by a perspective view. セル積層体50の締結の手順を説明するための説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining a procedure for fastening the cell stack 50. 図2相当図であり他の実施例の燃料電池10の全体構成の要部を分解して示す分解斜視図である。FIG. 3 is an exploded perspective view corresponding to FIG. 2 and showing an exploded view of the main part of the overall configuration of the fuel cell 10 of another embodiment. 図7相当図でありスペーサ663を用いた場合のエンドプレート61とサイドメンバ62との連結の様子を斜視にて示す説明図である。FIG. 8 is an explanatory view showing a perspective view of the connection between the end plate 61 and the side member 62 when the spacer 663 is used, corresponding to FIG. 7. また別の実施例におけるサイドメンバ62とエンドプレート61との連結の様子をセル積層体締結が完了した状態で断面視にて拡大して示す拡大断面図である。It is an expanded sectional view expanding and showing the state of connection of side member 62 and end plate 61 in another example in the state where cell layered product conclusion was completed. この実施例におけるセル積層体締結の際のサイドメンバ62とエンドプレート61との連結の様子を斜視にて示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the mode of the connection of the side member 62 and the end plate 61 at the time of the cell laminated body fastening in this Example by a perspective view. スリーブ665を用いた変形例でのサイドメンバ62とエンドプレート61との連結の様子をセル積層体締結が完了した状態で断面視にて拡大して示す拡大断面図である。It is an expanded sectional view which expands and shows the mode of connection of side member 62 and end plate 61 in the modification using sleeve 665 in the state where cell layered product conclusion was completed. 従来採用されていた締結構造を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the fastening structure conventionally employ | adopted.

符号の説明Explanation of symbols

10…燃料電池
50…セル積層体
52…サイドメンバ
60…締結機構
61、63…エンドプレート
62…サイドメンバ
64…締結ボルト
66…充填ジョイント部
110…インシュレータ
120…ターミナル
200…セパレータ
300…発電プレート
510…拘束シート
614…貫通孔
615…座グリ穴
618…貫通孔
624…通過穴
626…雌ネジ穴
627…案内筒部
642…ボルトヘッド
644…ボルト軸
646…雄ネジ部
660…スペーサ
661…貫通孔
663…スペーサ
664…スリット
665…スリーブ
666…スリット
670…接着材層
671…接着材層
K…間隙
SC…容器
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Fuel cell 50 ... Cell laminated body 52 ... Side member 60 ... Fastening mechanism 61, 63 ... End plate 62 ... Side member 64 ... Fastening bolt 66 ... Filling joint part 110 ... Insulator 120 ... Terminal 200 ... Separator 300 ... Power generation plate 510 ... restraint sheet 614 ... through hole 615 ... counterbore hole 618 ... through hole 624 ... passage hole 626 ... female screw hole 627 ... guide cylinder part 642 ... bolt head 644 ... bolt shaft 646 ... male screw part 660 ... spacer 661 ... through hole 663 ... Spacer 664 ... Slit 665 ... Sleeve 666 ... Slit 670 ... Adhesive layer 671 ... Adhesive layer K ... Gap SC ... Container

Claims (10)

反応ガスを用いて電気化学的に発電する燃料電池であって、
積層された複数の燃料電池セルを備えるセル積層体と、
該セル積層体における前記複数の燃料電池セルが積層された積層方向の両端において、前記セル積層体に当接する一対のエンドプレートと、
該一対のエンドプレート間において前記積層方向に沿って配設され、前記セル積層体の前記積層方向長さより短寸のシャフト状のサイドメンバと、
前記積層方向に沿って前記サイドメンバの端面から突出して前記エンドプレートを貫通するボルト軸を備え、該ボルト軸が螺合する雌ネジ穴に前記ボルト軸を螺合させて前記エンドプレートと前記サイドメンバとを締結する締結ボルト部と、
前記短寸の前記サイドメンバと前記エンドプレートとの間の間隙を、前記ボルト軸を取り囲むようにして埋めて硬化した充填基材とを備える
燃料電池。
A fuel cell that generates electricity electrochemically using a reaction gas,
A cell stack comprising a plurality of stacked fuel cells; and
A pair of end plates in contact with the cell stack at both ends in the stacking direction in which the plurality of fuel cells in the cell stack are stacked;
A shaft-shaped side member that is disposed between the pair of end plates along the stacking direction and is shorter than the stacking direction length of the cell stack,
A bolt shaft that protrudes from the end surface of the side member along the stacking direction and penetrates the end plate is provided, and the bolt shaft is screwed into a female screw hole into which the bolt shaft is screwed, so that the end plate and the side A fastening bolt portion for fastening the member;
A fuel cell comprising: a filling base material which is filled and hardened so as to surround the bolt shaft so as to surround the gap between the short side member and the end plate.
前記締結ボルト部は、前記サイドメンバがシャフト両端に有する前記雌ネジ穴に螺合する前記ボルト軸を有する締結ボルトである請求項1に記載の燃料電池。   2. The fuel cell according to claim 1, wherein the fastening bolt portion is a fastening bolt having the bolt shaft that is screwed into the female screw hole that the side member has at both ends of the shaft. 請求項1または請求項2に記載の燃料電池であって、
前記充填基材は、
前記間隙において、前記サイドメンバの端面と前記エンドプレートとの間に介在するスペーサと、
該スペーサと前記サイドメンバの端面との隙間および/または前記スペーサと前記エンドプレートとの隙間を埋めて硬化する接着剤とを含む
燃料電池。
The fuel cell according to claim 1 or 2, wherein
The filling substrate is
A spacer interposed between the end surface of the side member and the end plate in the gap;
A fuel cell comprising: an adhesive that fills and cures a gap between the spacer and the end surface of the side member and / or a gap between the spacer and the end plate.
反応ガスを用いた電気化学的な発電の単位である燃料電池セルを複数積層したセル積層体を備えた燃料電池の製造方法であって、
前記セル積層体の前記燃料電池セルの積層方向の両端にエンドプレートを当接させ、
前記セル積層体の両端のエンドプレート間に、前記セル積層体の前記積層方向長さより短寸のシャフト状サイドメンバを配設し、
前記積層方向に沿って前記サイドメンバの端面から突出して前記エンドプレートを貫通するボルト軸を該ボルト軸が螺合する雌ネジ穴に螺合させる締結ボルト部にて前記ボルト軸の締め付けを行い、前記短寸の前記サイドメンバと前記エンドプレートとの間に間隙を残して前記セル積層体を前記エンドプレートの間で締結し、
前記間隙を、前記ボルト軸を取り囲むようにして充填基材にて埋め、該充填基材を硬化させる
燃料電池の製造方法。
A method for producing a fuel cell comprising a cell laminate in which a plurality of fuel cells that are units of electrochemical power generation using a reaction gas are laminated,
The end plate is brought into contact with both ends of the fuel cell in the stacking direction of the cell stack,
Between the end plates at both ends of the cell laminate, a shaft-shaped side member shorter than the stacking direction length of the cell laminate is disposed,
The bolt shaft is tightened with a fastening bolt portion that projects from the end surface of the side member along the stacking direction and is screwed into a female screw hole into which the bolt shaft is screwed. Fastening the cell stack between the end plates leaving a gap between the short side members and the end plates;
A method of manufacturing a fuel cell, wherein the gap is filled with a filling substrate so as to surround the bolt shaft, and the filling substrate is cured.
前記締結ボルト部による前記ボルト軸の締め付けを、前記サイドメンバがシャフト両端に有する前記雌ネジ穴に前記ボルト軸を有する締結ボルトを締め付けることで行う請求項4に記載の燃料電池の製造方法。   The method of manufacturing a fuel cell according to claim 4, wherein the bolt shaft is tightened by the fastening bolt portion by tightening a fastening bolt having the bolt shaft in the female screw hole that the side member has at both ends of the shaft. 請求項4または請求項5に記載の燃料電池の製造方法であって、
前記間隙を前記充填基材にて埋める際には、
前記間隙における前記サイドメンバの端面と前記エンドプレートとの間にスペーサを介在させ、
該スペーサと前記サイドメンバの端面との隙間および/または前記スペーサと前記エンドプレートとの隙間に接着剤を充填して硬化させる
燃料電池の製造方法。
A method for producing a fuel cell according to claim 4 or 5, wherein
When filling the gap with the filling substrate,
A spacer is interposed between the end surface of the side member in the gap and the end plate;
A method of manufacturing a fuel cell, wherein an adhesive is filled in the gap between the spacer and the end surface of the side member and / or the gap between the spacer and the end plate.
前記スペーサは、前記締結ボルトによる前記セル積層体の締結後において、前記ボルト軸を取り囲むように前記隙間において前記ボルト軸に装着可能とされている請求項6に記載の燃料電池の製造方法。   The method of manufacturing a fuel cell according to claim 6, wherein the spacer can be attached to the bolt shaft in the gap so as to surround the bolt shaft after the cell stack is fastened by the fastening bolt. 前記スペーサは、前記ボルト軸の軸径より大きな径の貫通孔を有する筒状体を前記貫通孔の軸方向に分割されている請求項7に記載の燃料電池の製造方法。   The fuel cell manufacturing method according to claim 7, wherein the spacer is formed by dividing a cylindrical body having a through hole having a diameter larger than an axial diameter of the bolt shaft in an axial direction of the through hole. 前記スペーサは、前記ボルト軸が入り込むスリットを有する請求項7に記載の燃料電池の製造方法。   The fuel cell manufacturing method according to claim 7, wherein the spacer has a slit into which the bolt shaft is inserted. 前記接着剤は、母材に分散材を分散させた複合材とされている請求項6に記載の燃料電池の製造方法。   The fuel cell manufacturing method according to claim 6, wherein the adhesive is a composite material in which a dispersion material is dispersed in a base material.
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