JP5114973B2 - 燃料電池および燃料電池用締結装置 - Google Patents
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Description
A−1.燃料電池10の構成:
図1は、燃料電池10の全体構成を示す斜視図である。図2は、燃料電池10の全体構成を示す組立斜視図である。図3は、図1のA−A断面で燃料電池10を切断した断面を示す断面図である。図1,2,3に示すように、燃料電池10は、積層された複数の燃料電池セルを構成するセル積層体50と、セル積層体50を締結する締結装置60とを備え、燃料電池10の外部から供給された反応ガスの電気化学反応によって発電する。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。
以上説明した燃料電池10によれば、エンドプレート610,630に設けられたストッパ部612,632が、サイドメンバ620に当接することによって、セル積層体50の積層方向Dsに交差する方向であってセル積層体50とは反対側へ向かう方向にサイドメンバ620が移動するのを抑制する。その結果、エンドプレート610,630およびサイドメンバ620をセル積層体50の積層方向Dsに略沿ったボルト軸力で連結してセル積層体50を締結する締結構造の強度を向上させることができる。
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこうした実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において様々な形態で実施し得ることは勿論であり、例えば、次のような変形も可能である。
図5は、第1変形例におけるエンドプレート610aとサイドメンバ620aとの連結構造を示す断面図である。図6は、第1変形例におけるサイドメンバ620aの一部を示す部分斜視図である。第1変形例の燃料電池の構成は、上述の実施例におけるエンドプレート610およびサイドメンバ620に代えて、エンドプレート610aおよびサイドメンバ620aを備える点を除き、上述の実施例における燃料電池10と同様である。
図7は、第2変形例におけるサイドメンバ620bの一部を示す部分斜視図である。第1変形例におけるサイドメンバ620aのサイド突出部622aは、ボルト穴部624の近傍に四つ設けられた直方体状の突起であるのに対して、第2変形例におけるサイドメンバ620bのサイド突出部622bは、ボルト穴部624の周囲を取り囲む中空の円柱状の突起である点で異なる。これによっても、第1変形例と同様に、セル積層体50を締結する締結構造の強度を向上させることができる。
図8は、第3変形例におけるエンドプレート610cとサイドメンバ620cとの連結構造を示す断面図である。第3変形例の燃料電池の構成は、上述の実施例におけるエンドプレート610およびサイドメンバ620に代えて、エンドプレート610cおよびサイドメンバ620cを備える点を除き、上述の実施例における燃料電池10と同様である。
図9は、第4変形例におけるエンドプレート610dとサイドメンバ620との連結構造を示す断面図である。図10は、第4変形例におけるエンドプレート610dとサイドメンバ620との連結構造を示す部分斜視図である。第4変形例の燃料電池の構成は、上述の実施例におけるエンドプレート610に代えて、エンドプレート610dを備える点を除き、上述の実施例における燃料電池10と同様である。
本実施例では、いわゆる循環方式の燃料電池について説明したが、他の実施形態として、燃料電池に一旦供給された燃料ガスを使い切るいわゆるデッドエンド方式の燃料電池に本発明を適用しても良い。また、上述の実施例におけるエンドプレート610のストッパ部612は、サイドメンバ620の位置に対応して突出するものとしたが、エンドプレート610の全周にわたって突出するものとしても良い。また、変形例1ないし4では、一方のエンドプレートの構成を上述の実施例から変更する態様を示したが、他方のエンドプレートの構成も同様に変更しても良いし、上述の実施例および変形例1ないし4の各構成を適宜組み合わせても良い。また、本実施例では、連結ボルト640,650によってエンドプレート610,630とサイドメンバ620とを連結する構成としたが、サイドメンバ620の端部に雄ネジを形成し、エンドプレート610,630側からナットを螺合させることによって、これらの部材を連結する構成としても良い。
50...セル積層体
60...締結装置
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
610...エンドプレート
610a...エンドプレート
610c...エンドプレート
610d...エンドプレート
611d...エンドプレート本体部
612...ストッパ部
612a...エンド陥没部
612c...エンド突出部
612d...別体ストッパ部
614...貫通孔部
616d...貫通孔部
617d...ボルト穴部
618...貫通孔部
618d...連結ボルト
619d...貫通孔部
620...サイドメンバ
620a...サイドメンバ
620b...サイドメンバ
620c...サイドメンバ
622a...サイド突出部
622b...サイド突出部
622c...サイド陥没部
624,625...ボルト穴部
630...エンドプレート
632...ストッパ部
634...貫通孔部
640,650...連結ボルト
Ds...積層方向
Claims (6)
- 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構成するセル積層体と、
前記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それぞれ当接する一対のエンドプレートと、
前記一対のエンドプレートの間に挟持された状態で、該一対のエンドプレート間の距離を確定すると共に、前記セル積層体における異なる隅にそれぞれ配置された4つのサイドメンバと、
前記積層方向に沿ったボルト軸力によって、前記一対のエンドプレートと前記4つのサイドメンバとを連結する複数の連結ボルト部と、
前記一対のエンドプレートの各々に設けられ、前記4つのサイドメンバの各々における前記積層方向に直交する方向を向いた2つの表面に当接する複数のストッパ部と
を備える燃料電池。 - 前記ストッパ部は、前記積層方向に直交する前記方向に前記サイドメンバが移動するのを抑制する請求項1記載の燃料電池。
- 請求項1または2記載の燃料電池であって、
前記エンドプレートは、他方のエンドプレートと共に前記サイドメンバを挟持するエンドプレート本体部を含み、
前記ストッパ部は、前記エンドプレート本体部とは別体に形成され、該エンドプレート本体部に連結された別体ストッパ部を含む燃料電池。 - 請求項1ないし3のいずれか記載の燃料電池であって、
前記サイドメンバは、
前記積層方向に沿った方向を向いた表面であって前記エンドプレートに当接する表面であるサイド当接面と、
前記サイド当接面から前記積層方向に沿って突出したサイド突出部と
を含み、
前記ストッパ部は、前記サイド突出部に嵌合するエンド陥没部を含む燃料電池。 - 請求項1ないし3のいずれか記載の燃料電池であって、
前記サイドメンバは、
前記積層方向に沿った方向を向いた表面であって前記エンドプレートに当接する表面であるサイド当接面と、
前記サイド当接面から前記積層方向に沿って陥没したサイド陥没部と
を含み、
前記ストッパ部は、前記サイド陥没部に嵌合するエンド突出部を含む燃料電池。 - 積層された複数の燃料電池セルを構成するセル積層体を締結する燃料電池用締結装置であって、
前記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それぞれ当接する一対のエンドプレートと、
前記一対のエンドプレートの間に挟持された状態で、該一対のエンドプレート間の距離を確定すると共に、前記セル積層体における異なる隅にそれぞれ配置された4つのサイドメンバと、
前記積層方向に沿ったネジ軸で螺合することによって、前記一対のエンドプレートと前記4つのサイドメンバとを連結する複数の連結ネジ部と、
前記一対のエンドプレートの各々に設けられ、前記4つのサイドメンバの各々における前記積層方向に直交する方向を向いた2つの表面に当接する複数のストッパ部と
を備える燃料電池用締結装置。
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