JP5136471B2 - Fuel cell - Google Patents

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Description

本発明は燃料電池の放熱防止に関し、特に、セルスタックの放熱を抑制する構造に関する。   The present invention relates to prevention of heat dissipation of a fuel cell, and more particularly to a structure that suppresses heat dissipation of a cell stack.

燃料電池は、水素を含有する燃料ガスと酸素を含有する空気などの酸化剤ガスとを、電気化学的に反応させることにより電力と熱とを同時に発生させるものである。そのため、燃料電池は、使用される燃料や構成材料などによって様々な種類に分けることができる。その1つに、高分子電解質膜を用いた高分子電解質形の燃料電池がある。   A fuel cell generates electric power and heat simultaneously by electrochemically reacting a fuel gas containing hydrogen and an oxidant gas such as air containing oxygen. Therefore, fuel cells can be classified into various types according to the fuel used and the constituent materials. One of them is a polymer electrolyte fuel cell using a polymer electrolyte membrane.

図7は、従来の一般的な高分子電解質形の燃料電池51の端部を拡大した断面図である。図7に示すように、高分子電解質形の燃料電池51は、高分子電解質膜が内蔵された単電池52を複数段積層して形成されたセルスタック53と、このセルスタック53の両端に配設された集電板54と、さらに外方に配設された端板55とを備えている。そして、これらはボルト(図示せず)で両側から締付けることにより固定されている。また、図7に示すように、燃料電池51の端面には、発電に必要な反応ガス(燃料ガスおよび酸化剤ガス)やセルスタックを冷却するための冷却流体を供給および排出するための反応ガス供給口56、冷却流体供給口、反応ガス排出口、冷却流体排出口が設けられている。そして、それぞれの供給口および排出口は外部配管Pに接続されている。   FIG. 7 is an enlarged cross-sectional view of an end portion of a conventional general polymer electrolyte fuel cell 51. As shown in FIG. 7, a polymer electrolyte fuel cell 51 includes a cell stack 53 formed by stacking a plurality of unit cells 52 each including a polymer electrolyte membrane, and arranged at both ends of the cell stack 53. A current collecting plate 54 provided, and an end plate 55 disposed further outward are provided. These are fixed by tightening from both sides with bolts (not shown). Further, as shown in FIG. 7, the reaction gas for supplying and discharging the reaction gas (fuel gas and oxidant gas) necessary for power generation and the cooling fluid for cooling the cell stack is provided on the end face of the fuel cell 51. A supply port 56, a cooling fluid supply port, a reactive gas discharge port, and a cooling fluid discharge port are provided. Each supply port and discharge port are connected to an external pipe P.

また、高分子電解質形の燃料電池51を利用した燃料電池コージェネレーションシステムでは、燃料電池が発生する電力と共に、化学反応によって生じる熱を回収し、熱エネルギーとして供給することも重要な役割である。そのため、燃料電池スタックを断熱して、内部で発生した熱を全て反応ガスや冷却流体を介して回収することが望ましい。   In the fuel cell cogeneration system using the polymer electrolyte type fuel cell 51, it is also important to collect heat generated by a chemical reaction together with electric power generated by the fuel cell and supply it as thermal energy. Therefore, it is desirable to insulate the fuel cell stack and recover all the heat generated inside through the reaction gas and the cooling fluid.

しかしながら、実際には、外気との温度差によって放熱が生じるため、排熱回収量が低下するという課題があった。そこで、この課題に対して、まず、燃料電池の各部分における表面温度を測定して、放熱量を推定した。その結果、特に、表面積および熱容量の大きな端板からの放熱が大きかった。そして、この熱は、高温の流体が流通する反応ガス配管継手や冷却流体配管継手などの外部配管と端板との接触により伝熱されていることが判った。   However, in reality, heat is generated due to a temperature difference from the outside air, and thus there is a problem that the amount of exhaust heat recovery is reduced. In order to solve this problem, first, the surface temperature of each part of the fuel cell was measured to estimate the heat dissipation amount. As a result, the heat radiation from the end plate having a large surface area and heat capacity was particularly large. It has been found that this heat is transferred by contact between an external pipe such as a reaction gas pipe joint or a cooling fluid pipe joint through which a high-temperature fluid flows and an end plate.

そこで、端板と外部配管との接触を防止するために、端板と外部配管との間に空間を設けた燃料電池が提案されている(例えば、特許文献1の図3参照)。   Therefore, in order to prevent contact between the end plate and the external pipe, a fuel cell in which a space is provided between the end plate and the external pipe has been proposed (for example, see FIG. 3 of Patent Document 1).

以下に、特許文献1に示された燃料電池について、図8を用いて説明する。図8(a)は、従来の燃料電池61の端面部分を拡大した断面図で、図8(b)は、要部斜視図である。   Hereinafter, the fuel cell disclosed in Patent Document 1 will be described with reference to FIG. FIG. 8A is an enlarged cross-sectional view of an end surface portion of a conventional fuel cell 61, and FIG. 8B is a perspective view of a main part.

図8に示すように、燃料電池61は、セルスタック62と外部配管Pとを接続する配管継手63を備えている。そして、集電板64および端板65には、それぞれ配管継手63よりも径の大きい貫通孔66、67を設けて、配管継手63と端板65とが接触しない構成としている。   As shown in FIG. 8, the fuel cell 61 includes a pipe joint 63 that connects the cell stack 62 and the external pipe P. The current collector plate 64 and the end plate 65 are provided with through holes 66 and 67 having a diameter larger than that of the pipe joint 63 so that the pipe joint 63 and the end plate 65 do not contact each other.

上記構成によれば、配管継手63と端板65との接触がないため、端板65との接触による熱伝達を防止して、端板からの放熱を抑制できるとしている。   According to the above configuration, since there is no contact between the pipe joint 63 and the end plate 65, heat transfer due to contact with the end plate 65 can be prevented, and heat radiation from the end plate can be suppressed.

また、端板と外部配管および配管継手との間に断熱材を挿入して外部配管および配管継手から端板への熱伝達を抑制し、放熱を低減する方法が提案されている(例えば、特許文献2参照)。
特開平7−282836号公報 特開2007−294330号公報
Further, a method has been proposed in which a heat insulating material is inserted between the end plate and the external pipe and the pipe joint to suppress heat transfer from the external pipe and the pipe joint to the end plate to reduce heat dissipation (for example, a patent). Reference 2).
Japanese Patent Laid-Open No. 7-282836 JP 2007-294330 A

しかしながら、特許文献1に示された燃料電池では、端板65と配管Pとの間の空間で、伝熱による放熱は低減できるが、空気への放熱が増大するため、外気温や気体の流れなどによっては逆に放熱が増大する可能性があった。   However, in the fuel cell disclosed in Patent Document 1, heat dissipation due to heat transfer can be reduced in the space between the end plate 65 and the pipe P, but since heat dissipation to the air increases, the outside air temperature and the flow of gas On the contrary, there is a possibility that the heat radiation increases.

また、特許文献2に示された燃料電池では、一般的に、断熱材の剛性が不十分であるため、配管にかかる荷重によって断熱材が座屈する場合がある。その結果、端板との間に開放された空間が発生して、充分な断熱効果を得られないという課題がある。   Further, in the fuel cell disclosed in Patent Document 2, since the heat insulating material generally has insufficient rigidity, the heat insulating material may buckle due to a load applied to the piping. As a result, there is a problem that an open space is generated between the end plates and a sufficient heat insulating effect cannot be obtained.

本発明は、上記課題を解決するもので、配管継手から端板への熱伝達を抑制し、端板からの放熱を低減した燃料電池を提供することを目的とする。   The present invention solves the above-described problems, and an object thereof is to provide a fuel cell in which heat transfer from a pipe joint to an end plate is suppressed and heat radiation from the end plate is reduced.

上記従来の課題を解決するために、本発明の燃料電池は、反応ガス流路および冷却流体流路を有するセルスタックと、反応ガス流路あるいは冷却流体流路と、反応ガス用の外部配管あるいは冷却流体用の外部配管との間に介在して接続する配管継手と、空間を有して配管継手が挿通される貫通孔を有する端板と、を少なくとも備え、配管継手は、空間を2つ以上に分割する分割構造と空間を実質的に閉塞する閉塞構造を有する。   In order to solve the above-described conventional problems, a fuel cell according to the present invention includes a cell stack having a reaction gas flow path and a cooling fluid flow path, a reaction gas flow path or a cooling fluid flow path, and an external piping for reaction gas or A pipe joint interposed between and connected to an external pipe for cooling fluid; and an end plate having a through hole through which the pipe joint is inserted. The pipe joint has two spaces. It has the division structure divided | segmented above and the obstruction | occlusion structure which obstruct | occludes space substantially.

これにより、配管継手と端板との接触面積を低減できるため、端板への熱伝達を最小限に抑えることができる。また、配管継手と貫通孔との間に実質的な閉空間が形成できるため、配管継手から外気への熱移動も抑制できる。   Thereby, since the contact area of a piping joint and an end plate can be reduced, the heat transfer to an end plate can be suppressed to the minimum. Moreover, since a substantially closed space can be formed between the pipe joint and the through hole, heat transfer from the pipe joint to the outside air can also be suppressed.

本発明の燃料電池によれば、配管部材からの熱伝達を起因とする端板からの放熱を抑制し、排熱回収量を増大することができる。   According to the fuel cell of the present invention, it is possible to suppress heat radiation from the end plate due to heat transfer from the piping member and increase the amount of exhaust heat recovery.

第1の発明は、反応ガス流路および冷却流体流路を有するセルスタックと、反応ガス流路あるいは冷却流体流路と、反応ガス用の外部配管あるいは冷却流体用の外部配管との間に介在して接続する配管継手と、空間を有して配管継手が挿通される貫通孔を有する端板と、を少なくとも備え、配管継手は、空間を2つ以上に分割する分割構造と空間を実質的に閉塞する閉塞構造を有する。   1st invention interposes between a cell stack which has a reactive gas flow path and a cooling fluid flow path, a reactive gas flow path or a cooling fluid flow path, and an external piping for reactive gas or an external piping for cooling fluid A pipe joint, and an end plate having a through hole through which the pipe joint is inserted. The pipe joint substantially divides the space into two or more and the space. Has a closing structure for closing.

これにより、配管継手と端板との接触面積を低減できるため、端板への熱伝達を最小限に抑えることができる。また、配管継手と貫通孔との間に実質的な閉空間が形成できるため、配管継手から外気への熱移動も抑制できる。   Thereby, since the contact area of a piping joint and an end plate can be reduced, the heat transfer to an end plate can be suppressed to the minimum. Moreover, since a substantially closed space can be formed between the pipe joint and the through hole, heat transfer from the pipe joint to the outside air can also be suppressed.

第2の発明は、第1の発明において、配管継手の閉塞構造が、配管継手の外周の径方向に配置された蓋部である。これにより、配管継手周囲の空気の対流を抑制することが可能となり、より効果的に断熱することが可能となる。その結果、配管継手からの放熱を最小限にとどめ、熱回収量を向上した燃料電池を実現できる。   2nd invention is a cover part with which the closure structure of a pipe joint is arrange | positioned in the radial direction of the outer periphery of a pipe joint in 1st invention. Thereby, it becomes possible to suppress the convection of the air around a pipe joint, and to insulate more effectively. As a result, it is possible to realize a fuel cell that minimizes heat radiation from the pipe joint and improves the heat recovery amount.

第3の発明は、第1の発明において、配管継手の分割構造が、配管継手の外周の径方向に配置されているリブ部である。これにより、配管継手の軸方向での温度勾配に関わる空気の対流を効果的に抑制することが可能となる。   3rd invention is a rib part in which the division structure of a pipe joint is arranged in the diameter direction of the perimeter of a pipe joint in the 1st invention. Thereby, it becomes possible to effectively suppress the convection of air related to the temperature gradient in the axial direction of the pipe joint.

第4の発明は、第1の発明において、配管継手の分割構造が、配管継手の外周の軸方向に配置されているリブ部である。これにより、配管継手を水平になるように配置した場合、重力によって生じる配管継手の周辺の空気の対流を効果的に抑制することが可能となる。   4th invention is a rib part by which the division structure of a pipe joint is arrange | positioned in the axial direction of the outer periphery of a pipe joint in 1st invention. Thereby, when arrange | positioning so that a piping joint may become horizontal, it becomes possible to suppress effectively the convection of the air around the piping joint which arises by gravity.

第5の発明は、第1から第4のいずれかの発明において、配管継手が、端板に、セルスタック側から挿入して嵌合されている。これにより、配管継手と端板を外部から固定する必要がないため、配管継手と端板との接触面積を最小限にして、より効果的に放熱量を抑制することが可能である。   According to a fifth invention, in any one of the first to fourth inventions, the pipe joint is inserted and fitted into the end plate from the cell stack side. Thereby, since it is not necessary to fix a piping joint and an end plate from the exterior, it is possible to minimize the contact area of a piping joint and an end plate, and to suppress a heat radiation amount more effectively.

第6の発明は、第1から第5のいずれかの発明において、端板とセルスタックの間にセルスタックで発生した電力を外部に取り出すための集電板を有し、配管継手は集電板と重ならない位置に配置され、端板とセルスタックの間に挟持されている。これにより、集電板の腐食を防止することが可能となる。   A sixth invention has a current collector plate for taking out the electric power generated in the cell stack between the end plate and the cell stack in any one of the first to fifth inventions, and the pipe joint is a current collector It is arranged at a position that does not overlap the plate, and is sandwiched between the end plate and the cell stack. This makes it possible to prevent corrosion of the current collector plate.

第7の発明は、第2の発明において、蓋部の外周と端板との間にシール部材を設け、シール部材により空間を密閉する。これにより、配管継手周囲の空間を密閉して、外気への放熱を確実に防止できる。   In a seventh aspect based on the second aspect, a seal member is provided between the outer periphery of the lid and the end plate, and the space is sealed by the seal member. As a result, the space around the pipe joint can be hermetically sealed and heat radiation to the outside air can be reliably prevented.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明するが、先に説明した従来の技術と同一構成については同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。なお、この実施の形態によってこの発明が限定されるものではない。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The same reference numerals are given to the same configurations as those of the conventional technology described above, and detailed descriptions thereof will be omitted. The present invention is not limited to the embodiments.

(実施の形態1)
以下に、本発明の実施の形態1における燃料電池について、詳細に説明する。
(Embodiment 1)
Hereinafter, the fuel cell according to Embodiment 1 of the present invention will be described in detail.

まず、本発明の実施の形態1における燃料電池1の概要を、図1から図3を参照して説明する。   First, an outline of the fuel cell 1 according to Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3.

図1は、本発明の実施の形態1における燃料電池1の斜視図である。図2は、本発明の実施の形態1における単電池10の分解斜視図である。図3(a)は本発明の実施の形態1における燃料電池1の主要部の分解斜視図で、図3(b)は本発明の実施の形態1における燃料電池1に用いられる配管継手の斜視図である。   FIG. 1 is a perspective view of a fuel cell 1 according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 2 is an exploded perspective view of unit cell 10 according to Embodiment 1 of the present invention. 3A is an exploded perspective view of the main part of the fuel cell 1 according to Embodiment 1 of the present invention, and FIG. 3B is a perspective view of a pipe joint used in the fuel cell 1 according to Embodiment 1 of the present invention. FIG.

図1に示すように、燃料電池1は、セルスタック2と、集電板3と、端板4と、配管継手5〜8とを積層し、ボルト22により挟持して構成されている。このとき、セルスタック2は、一般に、要求される出力に応じて2〜200段程度に単電池10を積層して形成される。   As shown in FIG. 1, the fuel cell 1 is configured by stacking a cell stack 2, a current collector plate 3, an end plate 4, and pipe joints 5 to 8 and sandwiching them with bolts 22. At this time, the cell stack 2 is generally formed by stacking the unit cells 10 in about 2 to 200 stages according to the required output.

なお、単電池10は、図2に示すように、MEA(電極電解質膜接合体)11と、ガスシール12と、セパレータ13とにより構成されている。そして、MEA11は、高分子電解質膜14の両側に触媒層15を設け、その外側にガス拡散層16を重ねて形成されている。このとき、高分子電解質膜14は、水素イオンを選択的に輸送する陽イオン交換樹脂で構成され、触媒層15は、白金などの触媒機能を有する金属を担持させたカーボン粉末を主成分として構成されている。さらに、ガス拡散層16は、反応ガス(燃料ガスおよび酸化剤ガス)の通気性と電子の伝導性を併せ持つ機能を有している。なお、以下では触
媒層15およびガス拡散層16を電極と総称して説明する場合がある。
As shown in FIG. 2, the unit cell 10 includes an MEA (electrode electrolyte membrane assembly) 11, a gas seal 12, and a separator 13. The MEA 11 is formed by providing the catalyst layer 15 on both sides of the polymer electrolyte membrane 14 and overlapping the gas diffusion layer 16 on the outside thereof. At this time, the polymer electrolyte membrane 14 is composed of a cation exchange resin that selectively transports hydrogen ions, and the catalyst layer 15 is composed mainly of carbon powder supporting a metal having a catalytic function such as platinum. Has been. Further, the gas diffusion layer 16 has a function of having both the breathability of the reaction gas (fuel gas and oxidant gas) and the conductivity of electrons. Hereinafter, the catalyst layer 15 and the gas diffusion layer 16 may be collectively referred to as electrodes.

また、単電池10のガスシール12は、例えば環状の形状を有し、MEA11の両外面に、触媒層15およびガス拡散層16からなる電極を囲むよう配設されている。なお、ガスシール12は、燃料ガスや酸化剤ガスが外にリークしたり、異なるガス同士が混合するのを防止するものである。   Moreover, the gas seal 12 of the unit cell 10 has, for example, an annular shape, and is disposed on both outer surfaces of the MEA 11 so as to surround the electrodes composed of the catalyst layer 15 and the gas diffusion layer 16. The gas seal 12 prevents fuel gas and oxidant gas from leaking out or mixing different gases.

さらに、単電池10のセパレータ13は、ガスシール12の外側に配置され、その両面には流路が形成されている。そして、セパレータ13の内面(ガスシール側)に形成された流路は反応ガス(燃料ガス又は酸化剤ガス)を触媒層15に供給する反応ガス流路13aで、外面に形成された流路は冷却水を単電池10の間に流す冷却流体流路である冷却水流路(図示せず)である。このとき、MEA11で発生する熱を、冷却水で回収することによって、熱エネルギーとして利用することが可能となる。さらに、セパレータ13は導電性を有し、隣接するMEA11を互いに電気的に直列に接続する。   Furthermore, the separator 13 of the unit cell 10 is disposed outside the gas seal 12, and a flow path is formed on both surfaces thereof. The flow path formed on the inner surface (gas seal side) of the separator 13 is a reaction gas flow path 13a for supplying a reaction gas (fuel gas or oxidant gas) to the catalyst layer 15, and the flow path formed on the outer surface is A cooling water flow path (not shown) that is a cooling fluid flow path for flowing cooling water between the cells 10. At this time, the heat generated in the MEA 11 can be used as thermal energy by recovering with cooling water. Further, the separator 13 has conductivity and electrically connects adjacent MEAs 11 to each other in series.

そして、セパレータ13に形成された反応ガス流路13aと冷却水流路は、上流端が供給マニホールド孔に接続され、下流端が排出マニホールド孔に接続される。また、MEA11の周縁部には、セパレータ13の各マニホールド孔に対応してマニホールド孔が設けられている。そのため、セパレータ13およびMEA11からなる単電池10を積層してセルスタック2を組み立てると、各セパレータ13および各MEA11のマニホールド孔が互いに繋がって連通する。これにより、反応ガスや冷却水などの流体のマニホールド(流路)が形成される。   The reaction gas channel 13a and the cooling water channel formed in the separator 13 have an upstream end connected to the supply manifold hole and a downstream end connected to the discharge manifold hole. Further, manifold holes are provided in the peripheral edge portion of the MEA 11 so as to correspond to the manifold holes of the separator 13. Therefore, when the cell stack 2 is assembled by stacking the unit cells 10 including the separator 13 and the MEA 11, the manifold holes of the separator 13 and the MEA 11 are connected to each other and communicate with each other. Thereby, a manifold (flow path) of a fluid such as a reaction gas or cooling water is formed.

上記により、本実施の形態のセルスタック2には、2つの反応ガス供給マニホールド、2つの反応ガス排出マニホールド、1つの冷却水供給マニホールドおよび1つの冷却水排出マニホールドが、その積層方向に形成される。そして、2つの反応ガス供給マニホールドの一端が2つの反応ガス供給口を構成し、2つの反応ガス排出マニホールドが2つの反応ガス排出口を構成する。また、冷却水供給マニホールドの一端が冷却流体供給口を構成し、冷却水排出マニホールドの一端が冷却流体排出口を構成する。   As described above, in the cell stack 2 of the present embodiment, two reaction gas supply manifolds, two reaction gas discharge manifolds, one cooling water supply manifold, and one cooling water discharge manifold are formed in the stacking direction. . One end of the two reaction gas supply manifolds constitutes two reaction gas supply ports, and the two reaction gas discharge manifolds constitute two reaction gas discharge ports. One end of the cooling water supply manifold constitutes a cooling fluid supply port, and one end of the cooling water discharge manifold constitutes a cooling fluid discharge port.

また、上述したように、各単電池10のセパレータ13には複数の反応ガス流路や冷却水流路が形成されている。そのため、反応ガス流路や冷却水流路には、反応ガス(燃料ガスおよび酸化剤ガス)や冷却水を供給する供給口や排出する排出口が必要である。   Further, as described above, a plurality of reaction gas passages and cooling water passages are formed in the separator 13 of each unit cell 10. Therefore, the reaction gas channel and the cooling water channel require a supply port for supplying the reaction gas (fuel gas and oxidant gas) and cooling water and an exhaust port for discharging the reaction gas.

そこで、以下に、端板、接続継手およびセルスタックに設けられた反応ガスおよび冷却水の供給口や排出口との配置関係について、図3を用いて説明する。なお、図3(a)は、理解を容易にするために、外部配管と接続する側の端板4とセルスタック2の構成のみを示している。   Therefore, the arrangement relationship between the supply port and the discharge port of the reaction gas and the cooling water provided in the end plate, the connection joint, and the cell stack will be described below with reference to FIG. Note that FIG. 3A shows only the configuration of the end plate 4 and the cell stack 2 on the side connected to the external piping for easy understanding.

図3(a)に示すように、セルスタック2の端面(最も外側に位置する単電池におけるセパレータ13の外面)のうち一方の端面には、反応ガスを供給する2つの反応ガス供給口17と、反応ガスを排出する2つの反応ガス排出口18が形成されている。さらに、冷却水を供給する冷却流体供給口20と、冷却水を排出する冷却流体排出口19が形成されている。そして、反応ガス供給口17と冷却流体供給口20とから入った反応ガスや冷却水は、各単電池10の内部または境界を通流して、反応ガス排出口18と冷却流体排出口19とから排出される。   As shown in FIG. 3A, two reaction gas supply ports 17 for supplying a reaction gas are provided on one end surface of the end surface of the cell stack 2 (the outer surface of the separator 13 in the outermost unit cell). Two reaction gas outlets 18 for discharging the reaction gas are formed. Furthermore, a cooling fluid supply port 20 for supplying cooling water and a cooling fluid discharge port 19 for discharging cooling water are formed. And the reaction gas and cooling water which entered from the reaction gas supply port 17 and the cooling fluid supply port 20 flow through the inside or the boundary of each unit cell 10, and from the reaction gas discharge port 18 and the cooling fluid discharge port 19. Discharged.

また、セルスタック2と端板4との間には、セルスタック2と外部回路(図示せず)との良好な電気的接触を得るための集電板3が、セルスタック2の両外側(図3(a)においては一方のみ図示)に配設されている。このとき、集電板3は、通常、セルスタック2
に設けられた反応ガス供給口17や冷却流体供給口20および反応ガス排出口18や冷却流体排出口19の位置と重ならない位置でセパレータ13内に収まるように設けられている。
Further, between the cell stack 2 and the end plate 4, current collecting plates 3 for obtaining good electrical contact between the cell stack 2 and an external circuit (not shown) are provided on both outer sides of the cell stack 2 ( In FIG. 3A, only one is shown. At this time, the current collector plate 3 is usually provided with
The reaction gas supply port 17, the cooling fluid supply port 20, the reaction gas discharge port 18, and the cooling fluid discharge port 19 are provided so as to fit within the separator 13.

さらに、端板4は、締結手段であるボルト22(図面中、ねじ部は図示せず)を介して、セルスタック2と集電板3を両側から挟持し固定するために集電板3のさらに外方に配設されている。なお、端板4は、例えば絶縁性を有する樹脂などで構成されている。このとき、ボルト22は、少なくとも燃料電池1のセルスタックの長さを有している。具体的には、ボルト22を一方の端板4、集電板3およびセルスタック2および他方の端板(図示せず)に形成されたボルト用貫通孔9に通し、ナット(図示せず)で締結することにより、燃料電池1の全体を固定する。そこで、端板4には、両側から燃料電池1の全体をしっかりと均一に挟持するために、高い剛性が求められ、ある程度の厚みが必要となる。   Further, the end plate 4 is connected to the current collecting plate 3 in order to sandwich and fix the cell stack 2 and the current collecting plate 3 from both sides via bolts 22 (not shown in the drawing). Furthermore, it is arranged outward. Note that the end plate 4 is made of, for example, an insulating resin. At this time, the bolt 22 has at least the length of the cell stack of the fuel cell 1. Specifically, the bolt 22 is passed through a bolt through-hole 9 formed in one end plate 4, current collector plate 3 and cell stack 2 and the other end plate (not shown), and a nut (not shown). The whole fuel cell 1 is fixed by fastening at. Accordingly, the end plate 4 is required to have high rigidity and a certain thickness in order to firmly and uniformly hold the entire fuel cell 1 from both sides.

また、外部配管と接続する側の端板4には、セルスタック2に設けられた反応ガス供給口17や冷却流体供給口20および反応ガス排出口18や冷却流体排出口19と対応する位置に、例えば円状の貫通孔23が設けられている。   Further, the end plate 4 on the side connected to the external pipe is located at a position corresponding to the reaction gas supply port 17, the cooling fluid supply port 20, the reaction gas discharge port 18, and the cooling fluid discharge port 19 provided in the cell stack 2. For example, a circular through hole 23 is provided.

そして、貫通孔23に、配管継手5〜8を集電板3側から挿通することにより、配管継手5〜8を介して外部配管とセルスタック2に設けられた反応ガス供給口17や冷却流体供給口20および反応ガス排出口18や冷却流体排出口19とを接続する構成となっている。   Then, by inserting the pipe joints 5 to 8 into the through hole 23 from the current collector 3 side, the reaction gas supply port 17 and the cooling fluid provided in the external pipe and the cell stack 2 through the pipe joints 5 to 8 are provided. The supply port 20, the reaction gas discharge port 18 and the cooling fluid discharge port 19 are connected.

なお、端板4として、上記では樹脂からなる単一の部材で構成した例で説明したが、これに限られない。例えば、集電板3側に配置する絶縁性の板(絶縁板)と、その外側に配置する、例えば金属などからなる強度保持用の板(いわゆる端板)とで構成してもよく、また、それらを一体化して2層構造などの積層構成としてもよい。   In the above description, the end plate 4 is described as an example of a single member made of resin, but is not limited thereto. For example, it may be composed of an insulating plate (insulating plate) disposed on the current collector plate 3 side and a strength retaining plate (so-called end plate) made of, for example, metal, disposed on the outside thereof, These may be integrated to form a laminated structure such as a two-layer structure.

また、図3(a)に示すように、配管継手5は、セルスタック接続部5a、外部配管接続部5bおよび筒状部5cから主に構成されている。なお、以下では、配管継手5を例に説明するが、配管継手6、7、8の構成も配管継手5と同様である。そして、配管継手5のセルスタック接続部5aは、配管継手5の基端部分に形成され、図3(a)に示すセルスタック2に形成された反応ガス供給口17とシール部30を介して接続される。さらに、外部配管接続部5bは、配管継手5の先端部分に形成され、以下で説明する外部配管と接続される。そして、筒状部5cは、セルスタック接続部5aと外部配管接続部5bとの間である中央部分に形成され、反応ガスの流路となる。このとき、配管継手は、熱伝導率の低い樹脂などで形成することが好ましい。これにより、外部への熱伝導を低く抑え、より効果的に放熱の影響を低減できる。   Moreover, as shown to Fig.3 (a), the piping joint 5 is mainly comprised from the cell stack connection part 5a, the external piping connection part 5b, and the cylindrical part 5c. In the following, the pipe joint 5 will be described as an example, but the configuration of the pipe joints 6, 7, and 8 is the same as that of the pipe joint 5. And the cell stack connection part 5a of the pipe joint 5 is formed in the base end part of the pipe joint 5, and it passes through the reaction gas supply port 17 and the seal part 30 which were formed in the cell stack 2 shown to Fig.3 (a). Connected. Furthermore, the external pipe connection portion 5b is formed at the tip portion of the pipe joint 5 and is connected to the external pipe described below. And the cylindrical part 5c is formed in the center part between the cell stack connection part 5a and the external piping connection part 5b, and becomes a flow path of the reactive gas. At this time, the pipe joint is preferably formed of a resin having a low thermal conductivity. Thereby, the heat conduction to the outside can be suppressed low, and the influence of heat radiation can be reduced more effectively.

なお、上記では、配管継手5〜8がいずれも同じ構成である例で説明したが、これに限られない。例えば、配管継手5〜8を通過する流体の性質や流量に対応して、内径を大きくするなどの変形をそれぞれに施してもよい。   In the above description, the pipe joints 5 to 8 have been described as examples having the same configuration, but the present invention is not limited thereto. For example, you may perform deformation | transformation, such as enlarging an internal diameter, according to the property and flow volume of the fluid which pass the piping joints 5-8, respectively.

また、図3(b)に示すように、配管継手5の筒状部5cの外周には、筒状部5cの周方向に環状に形成された蓋部5dが設けられ、筒状部5cの軸方向と平行な方向に1つ以上のリブ部5eが設けられている。そして、蓋部5dとリブ部5eにより、配管継手5が挿入される端板4の貫通孔23の空間を分割する分割構造と、閉塞する閉塞構造を実現している。   Moreover, as shown in FIG.3 (b), the cover part 5d formed cyclically | annularly in the circumferential direction of the cylindrical part 5c is provided in the outer periphery of the cylindrical part 5c of the pipe joint 5, and the cylindrical part 5c One or more rib portions 5e are provided in a direction parallel to the axial direction. And the division | segmentation structure which divides | segments the space of the through-hole 23 of the end plate 4 in which the pipe joint 5 is inserted, and the obstruction | occlusion structure which obstruct | occlude are implement | achieved by the cover part 5d and the rib part 5e.

これにより、配管継手5の周辺の空気層の対流を抑制し、断熱性を向上することができる。また、配管継手5と端板4との接触面積を必要最小限に抑えることにより、端板4へ
の熱伝導による放熱も低減できる。
Thereby, the convection of the air layer around the pipe joint 5 can be suppressed, and the heat insulation can be improved. Further, by minimizing the contact area between the pipe joint 5 and the end plate 4, heat radiation due to heat conduction to the end plate 4 can be reduced.

なお、本実施の形態では、蓋部5dとリブ部5eは、配管継手5と同一部材で配管継手5と一体に成形されている例を示したが、これに限られない。例えば、蓋部5dやリブ部5eを樹脂や木材などの熱伝導性が低い材料で形成し、配管継手5に後加工によって一体化する構造としてもよい。これにより、さらに熱伝導による放熱を低減できる。   In addition, in this Embodiment, although the cover part 5d and the rib part 5e showed the example integrally molded with the pipe joint 5 with the same member as the pipe joint 5, it is not restricted to this. For example, the lid portion 5d and the rib portion 5e may be formed of a material having low thermal conductivity such as resin or wood and integrated with the pipe joint 5 by post-processing. Thereby, the heat radiation by heat conduction can be further reduced.

また、本実施の形態では、すべての配管継手に蓋部5dとリブ部5eを設けた例で説明したがこれに限られず、冷却水などの冷却流体の供給口と排出口の配管継手にのみ蓋部5dやリブ部5eを設けてもよい。これにより、それ以外の配管継手の構造を簡略化できる。   In the present embodiment, the example in which all the pipe joints are provided with the lid parts 5d and the rib parts 5e has been described. However, the present invention is not limited to this, and only the pipe joints for the supply port and the discharge port for the cooling fluid such as cooling water. You may provide the cover part 5d and the rib part 5e. Thereby, the structure of the other pipe joint can be simplified.

以下に、本発明のポイントである、外部配管と、反応ガスおよび冷却水の供給口や排出口とを配管継手を介して接続する接続構成について、図4を用いて説明する。   Below, the connection structure which connects external piping and the supply port and discharge port of reaction gas and cooling water which are the points of this invention through a piping joint is demonstrated using FIG.

図4(a)は本発明の実施の形態1の燃料電池における配管継手を介して外部配管と冷却流体排出口との接続を説明する模式図で、図4(b)は配管継手の周辺の部分斜視図で、図4(c)は配管継手の設置状態を示す斜視図である。なお、ここでは、冷却流体排出口19に接続する配管継手7の周辺を例に説明するが、他の配管継手の周辺も同様である。   FIG. 4A is a schematic diagram for explaining the connection between the external pipe and the cooling fluid discharge port via the pipe joint in the fuel cell according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. FIG. 4C is a partial perspective view, and FIG. 4C is a perspective view showing an installation state of the pipe joint. Here, the vicinity of the pipe joint 7 connected to the cooling fluid discharge port 19 will be described as an example, but the same applies to the vicinity of other pipe joints.

図4(a)に示すように、配管継手7の基端部分に位置するセルスタック接続部7aは、セルスタック2の端面(最端に位置する単電池10におけるセパレータの外面)形成されたシール溝31に装填されたOリング32を介してセルスタック2に接触している。そして、端板4がセルスタック接続部7aを押さえることにより、冷却流体排出口19を介して通流する流体が外部に漏れないようにシールしている。   As shown in FIG. 4 (a), the cell stack connection portion 7a located at the base end portion of the pipe joint 7 is a seal formed on the end surface of the cell stack 2 (the outer surface of the separator in the single cell 10 located at the extreme end). The cell stack 2 is contacted through an O-ring 32 loaded in the groove 31. The end plate 4 holds the cell stack connection portion 7a to seal the fluid flowing through the cooling fluid discharge port 19 from leaking to the outside.

また、配管継手7の先端部分に位置する外部配管接続部7bは、端板4の端面よりもさらに外方に突出し、外部配管Pと接続できるようになっている。なお、本実施の形態では、外部配管接続部7bと外部配管Pとが、ワンタッチで接続できる構成を例で示したが、他の接続機構を採用してもよい。例えば、外部配管接続部7bを外部配管Pとねじによって接続する構成でもよい。   Further, the external pipe connection portion 7 b located at the tip end portion of the pipe joint 7 protrudes further outward than the end face of the end plate 4 and can be connected to the external pipe P. In the present embodiment, the configuration in which the external pipe connection portion 7b and the external pipe P can be connected with one touch is shown as an example, but other connection mechanisms may be employed. For example, the external pipe connection portion 7b may be connected to the external pipe P with a screw.

さらに、配管継手7の中央部分(中心部分)に位置する筒状部7cは、長手方向における過半部が、端板4の貫通孔23内に位置している。ここで、配管継手7の筒状部7cの外周には、筒状部7cを周方向に環状に取り巻く蓋部7dが形成されている。また、筒状部7cの軸方向と平行な方向には複数のリブ部7eが形成されている。このとき、蓋部7dとリブ部7eの外形は端板4の貫通孔23の内形よりも僅かに小さい形状で形成されている。そして、配管継手7が貫通孔23内の空間に挿入された時に、貫通孔23の空間を、蓋部7dと端板4の貫通孔23の内壁と間隙24を有して閉塞して封止するとともに、リブ部7eで分割する。   Further, the tubular portion 7 c located at the center portion (center portion) of the pipe joint 7 has a majority portion in the longitudinal direction located in the through hole 23 of the end plate 4. Here, on the outer periphery of the tubular portion 7c of the pipe joint 7, a lid portion 7d surrounding the tubular portion 7c in an annular shape in the circumferential direction is formed. A plurality of rib portions 7e are formed in a direction parallel to the axial direction of the cylindrical portion 7c. At this time, the outer shape of the lid portion 7 d and the rib portion 7 e is formed to be slightly smaller than the inner shape of the through hole 23 of the end plate 4. When the pipe joint 7 is inserted into the space in the through hole 23, the space of the through hole 23 is closed and sealed with the lid portion 7 d and the inner wall of the through hole 23 of the end plate 4 and the gap 24. At the same time, it is divided by the rib portion 7e.

これにより、配管継手7の周辺の空気層の外部への対流を抑制して、断熱性を向上させることができる。   Thereby, the convection to the exterior of the air layer around the piping joint 7 can be suppressed, and heat insulation can be improved.

本実施の形態によれば、配管継手7と端板4の貫通孔23との間を閉塞して実質的な閉空間を形成することにより、配管継手7の周囲に静止空気による断熱空間を設けることができる。それにより、例えば寒冷地で使用しても、配管継手7を介する外気への対流による放熱を大幅に抑制できる。また、配管継手7と端板4とがリブ部7eと蓋部7dだけで接触するため、接触面積の低減により、端板4への伝熱による放熱も大幅に抑制できる。
さらに、図4(c)に示すように、例えば配管継手7が水平方向に設置された場合において、配管継手7のリブ部7eで分割された空間内で生じる重力に起因する空気の対流を抑制できる。ここで、重力に起因する空気の対流とは、加熱された空気は上昇し、冷却された空気は下降することを意味し、以下同様である。
According to the present embodiment, the space between the pipe joint 7 and the through hole 23 of the end plate 4 is closed to form a substantially closed space, thereby providing a heat insulation space by still air around the pipe joint 7. be able to. Thereby, even if it uses in a cold district, for example, the heat radiation by the convection to the outside air via the piping joint 7 can be suppressed significantly. In addition, since the pipe joint 7 and the end plate 4 are in contact with each other only by the rib portion 7e and the lid portion 7d, heat dissipation due to heat transfer to the end plate 4 can be significantly suppressed by reducing the contact area.
Further, as shown in FIG. 4C, for example, when the pipe joint 7 is installed in the horizontal direction, air convection caused by gravity generated in the space divided by the rib portion 7e of the pipe joint 7 is suppressed. it can. Here, convection of air due to gravity means that heated air rises and cooled air falls, and so on.

また、本実施の形態によれば、蓋部7dとリブ部7eを配管継手7に設けることにより、配管継手7の剛性が向上する。さらに、配管継手7の蓋部7dとリブ部7eが、端板4の間に僅かな間隙24を介して配設できるため、貫通孔23内に配管継手7が、ほとんど傾くことなく支持できる。その結果、配管継手7と外部配管Pとの接続時の外部負荷による配管継手7の変形(傾き)などによる破損を未然に防止できる。   Moreover, according to this Embodiment, the rigidity of the pipe joint 7 improves by providing the cover part 7d and the rib part 7e in the pipe joint 7. FIG. Furthermore, since the lid portion 7d and the rib portion 7e of the pipe joint 7 can be disposed between the end plates 4 with a slight gap 24, the pipe joint 7 can be supported in the through hole 23 with almost no inclination. As a result, it is possible to prevent damage due to deformation (tilt) of the pipe joint 7 due to an external load when the pipe joint 7 and the external pipe P are connected.

(実施の形態2)
以下に、本発明の実施の形態2における燃料電池について、図5を用いて説明する。
(Embodiment 2)
Hereinafter, a fuel cell according to Embodiment 2 of the present invention will be described with reference to FIG.

図5(a)は本発明の実施の形態2の燃料電池における配管継手を介して外部配管と冷却流体排出口との接続を説明する模式図で、図5(b)は配管継手の周辺の部分斜視図で、図5(c)は配管継手の設置状態を示す斜視図である。なお、配管継手の周辺以外の燃料電池の構成は、実施の形態1と同じ構成であるため説明は省略する。なお、ここでは、冷却流体排出口19に接続する配管継手7の周辺を例に説明するが、他の配管継手5、6、8の周辺も同様である。   FIG. 5A is a schematic diagram for explaining the connection between the external pipe and the cooling fluid discharge port via the pipe joint in the fuel cell according to Embodiment 2 of the present invention, and FIG. FIG. 5C is a partial perspective view, and FIG. Note that the configuration of the fuel cell other than the vicinity of the pipe joint is the same as that of the first embodiment, and thus the description thereof is omitted. Note that, here, the periphery of the pipe joint 7 connected to the cooling fluid discharge port 19 will be described as an example, but the periphery of the other pipe joints 5, 6, 8 is the same.

つまり、図5に示すように、本実施の形態の燃料電池は、配管継手7の外周部に筒状部7cに、環状に取り巻くリブ部7fをさらに設けた点で、実施の形態1とは異なる。   That is, as shown in FIG. 5, the fuel cell according to the present embodiment is different from the first embodiment in that a rib portion 7 f surrounding the tubular portion 7 c is further provided on the outer peripheral portion of the pipe joint 7. Different.

具体的には、図5(a)と図5(c)に示すように、配管継手7のセルスタック接続部7aと蓋部7d間の筒状部7cの外周に、リブ部7fを形成して配管継手7を構成したものである。   Specifically, as shown in FIGS. 5A and 5C, a rib portion 7f is formed on the outer periphery of the tubular portion 7c between the cell stack connection portion 7a and the lid portion 7d of the pipe joint 7. The pipe joint 7 is configured.

これにより、図5(c)に示すように、配管継手7が垂直方向に設置された場合において、配管継手7のリブ部7eとリブ部7fで分割された空間内で生じる重力に起因する空気の対流を抑制し、配管継手7を介する外気への対流による放熱を抑制できる。すなわち、貫通孔23の空間を、配管継手7のリブ部7eとリブ部7fのより、さらに小さい空間に分割できるため、空気の静止効果をさらに高めて、断熱効果を大幅に向上できる。その結果、高い排熱回収効率の燃料電池を実現することできる。   Thereby, as shown in FIG.5 (c), when the pipe joint 7 is installed in the perpendicular direction, the air resulting from the gravity which arises in the space divided | segmented by the rib part 7e and the rib part 7f of the pipe joint 7 is shown. , And heat dissipation due to convection to the outside air via the pipe joint 7 can be suppressed. That is, since the space of the through hole 23 can be divided into smaller spaces than the rib portion 7e and the rib portion 7f of the pipe joint 7, it is possible to further enhance the air static effect and greatly improve the heat insulation effect. As a result, a fuel cell with high exhaust heat recovery efficiency can be realized.

なお、本実施の形態では、リブ部7fを1つ設けた例で説明したが、これに限られず、通過する流体の性質や流量に対応して、複数のリブ部7fを設けてもよい。これにより、最適な断熱効果を得ることができる。   In this embodiment, an example in which one rib portion 7f is provided has been described. However, the present invention is not limited to this, and a plurality of rib portions 7f may be provided in accordance with the nature and flow rate of the fluid passing therethrough. Thereby, the optimal heat insulation effect can be acquired.

(実施の形態3)
以下に、本発明の実施の形態3における燃料電池について、図6を用いて説明する。
(Embodiment 3)
Hereinafter, the fuel cell according to Embodiment 3 of the present invention will be described with reference to FIG.

図6(a)は本発明の実施の形態3の燃料電池における配管継手を介して外部配管と冷却流体排出口との接続を説明する模式図で、図6(b)は配管継手の周辺の部分斜視図である。なお、配管継手の周辺以外の燃料電池の構成は、実施の形態1と同じ構成であるため説明は省略する。なお、ここでは、冷却流体排出口19に接続する配管継手7の周辺を例に説明するが、他の配管継手5、6、8の周辺も同様である。   FIG. 6A is a schematic diagram for explaining the connection between the external pipe and the cooling fluid discharge port via the pipe joint in the fuel cell according to Embodiment 3 of the present invention. FIG. It is a fragmentary perspective view. Note that the configuration of the fuel cell other than the vicinity of the pipe joint is the same as that of the first embodiment, and thus the description thereof is omitted. Note that, here, the periphery of the pipe joint 7 connected to the cooling fluid discharge port 19 will be described as an example, but the periphery of the other pipe joints 5, 6, 8 is the same.

つまり、図6に示すように、本実施の形態の燃料電池は、配管継手7の蓋部7dの周辺にシール部材33を設けた点で、実施の形態1とは異なる。   That is, as shown in FIG. 6, the fuel cell according to the present embodiment is different from the first embodiment in that the seal member 33 is provided around the lid portion 7 d of the pipe joint 7.

具体的には、図6(a)に示すように、配管継手7の蓋部7dの外周側面に、例えばフッ素ゴムのOリングからなるシール部材33を設け、端板4の貫通孔23の内壁に密着させて、密閉構造を構成したものである。   Specifically, as shown in FIG. 6A, a seal member 33 made of, for example, an O-ring made of fluoro rubber is provided on the outer peripheral side surface of the lid portion 7d of the pipe joint 7, and the inner wall of the through hole 23 of the end plate 4 It is made to adhere to and constitutes a sealed structure.

これにより、シール部材33のシール効果によって、配管継手7の周辺空間を完全に外気と遮断できる。その結果、断熱効果をさらに向上させ、熱回収効率が格段に向上した燃料電池を実現できる。   Thereby, the space around the pipe joint 7 can be completely blocked from the outside air by the sealing effect of the seal member 33. As a result, it is possible to realize a fuel cell in which the heat insulation effect is further improved and the heat recovery efficiency is remarkably improved.

なお、上記では、シール部材33として、フッ素ゴムを例に説明したが、これに限られない。例えば、EPDM、シリコンゴムなどの一般的なシール部材を、Oリング形状として用いてもよい。また、液状のゴム材料やオレフィン系エラストマーなどを用いて、配管継手7の蓋部7dの外周辺に直接成形して一体化して設けてもよい。さらに、配管継手7を端板4の貫通孔23内に挿入した後に、液状ゴム材料やシリコンシーラント材料で、蓋部7dと貫通孔23の間隙を埋めてシール部材33を構成してもよい。   In the above description, fluorine rubber has been described as an example of the seal member 33, but the seal member 33 is not limited thereto. For example, a general seal member such as EPDM or silicon rubber may be used as the O-ring shape. Alternatively, a liquid rubber material, an olefin-based elastomer, or the like may be directly molded and provided integrally on the outer periphery of the lid portion 7d of the pipe joint 7. Furthermore, after inserting the pipe joint 7 into the through hole 23 of the end plate 4, the seal member 33 may be configured by filling the gap between the lid portion 7 d and the through hole 23 with a liquid rubber material or a silicon sealant material.

また、上記では、実施の形態1の配管継手にシール部材を設けた例で説明したが、これに限られず、実施の形態2の配管継手に設けても同様の効果が得られる。   Moreover, although the example which provided the sealing member in the piping joint of Embodiment 1 demonstrated above, it is not restricted to this, Even if it provides in the piping joint of Embodiment 2, the same effect is acquired.

なお、実施の形態1では、配線継手の径方向にリブ部7eで4つに分割した分割構造を例に、また、実施の形態2ではさらに配管継手の長手方向に2つに分割した分割構造を例に説明したが、これに限られない。例えば、配管継手を径方向に2つ以上、長手方向に3つ以上分割してもよい。   In the first embodiment, an example is a divided structure in which the rib portion 7e is divided into four in the radial direction of the wiring joint. In the second embodiment, the divided structure is further divided into two in the longitudinal direction of the pipe joint. However, the present invention is not limited to this. For example, the pipe joint may be divided into two or more in the radial direction and three or more in the longitudinal direction.

本発明の燃料電池は、配管継手からの放熱を抑制して、熱回収効率を向上できる燃料電池などの技術分野に有用である。   The fuel cell of the present invention is useful in technical fields such as a fuel cell that can suppress heat dissipation from a pipe joint and improve heat recovery efficiency.

本発明の実施の形態1における燃料電池の斜視図1 is a perspective view of a fuel cell according to Embodiment 1 of the present invention. 本発明の実施の形態1における単電池の分解斜視図1 is an exploded perspective view of a unit cell according to Embodiment 1 of the present invention. (a)本発明の実施の形態1における燃料電池の主要部の分解斜視図(b)本発明の実施の形態1における燃料電池に用いられる配管継手の斜視図(A) An exploded perspective view of the main part of the fuel cell according to Embodiment 1 of the present invention (b) A perspective view of a pipe joint used in the fuel cell according to Embodiment 1 of the present invention (a)本発明の実施の形態1の燃料電池における配管継手を介して外部配管と冷却流体排出口との接続を説明する模式図(b)配管継手の周辺の部分斜視図(c)配管継手の設置状態を示す斜視図(A) Schematic diagram for explaining connection between external pipe and cooling fluid discharge port via pipe joint in fuel cell of Embodiment 1 of the present invention (b) Partial perspective view around pipe joint (c) Pipe joint The perspective view which shows the installation state of (a)本発明の実施の形態2の燃料電池における配管継手を介して外部配管と冷却流体排出口との接続を説明する模式図(b)配管継手の周辺の部分斜視図(c)配管継手の設置状態を示す斜視図(A) Schematic diagram for explaining connection between external pipe and cooling fluid discharge port via pipe joint in fuel cell of embodiment 2 of the present invention (b) Partial perspective view around pipe joint (c) Pipe joint The perspective view which shows the installation state of (a)本発明の実施の形態3の燃料電池における配管継手を介して外部配管と冷却流体排出口との接続を説明する模式図(b)配管継手の周辺の部分斜視図(A) Schematic diagram illustrating connection between external pipe and cooling fluid discharge port via pipe joint in fuel cell of Embodiment 3 of the present invention (b) Partial perspective view of the periphery of the pipe joint 従来の一般的な高分子電解質形燃料電池の端部を拡大した断面図Sectional view enlarging the end of a conventional general polymer electrolyte fuel cell (a)従来の燃料電池の端面部分を拡大した断面図(b)斜視図(A) Sectional view in which an end face portion of a conventional fuel cell is enlarged (b) Perspective view

1,51,61 燃料電池
2,53,62 セルスタック
3,54,64 集電板
4,55,65 端板
5,6,7,8,63 配管継手
5a,7a セルスタック接続部
5b,7b 外部配管接続部
5c,7c 筒状部
5d,7d 蓋部
5e,7e,7f リブ部
9 ボルト用貫通孔
10,52 単電池
11 MEA(電極電解質膜接合体)
12 ガスシール
13 セパレータ
13a 反応ガス流路
14 高分子電解質膜
15 触媒層
16 ガス拡散層
17,56 反応ガス供給口
18 反応ガス排出口
19 冷却流体排出口
20 冷却流体供給口
22 ボルト
23,66,67 貫通孔
24 間隙
30 シール部
31 シール溝
32 Oリング
33 シール部材
P 外部配管
1, 51, 61 Fuel cell 2, 53, 62 Cell stack 3, 54, 64 Current collecting plate 4, 55, 65 End plate 5, 6, 7, 8, 63 Pipe joint 5a, 7a Cell stack connection 5b, 7b External piping connection portion 5c, 7c Tubular portion 5d, 7d Lid portion 5e, 7e, 7f Rib portion 9 Bolt through hole 10, 52 Single cell 11 MEA (electrode electrolyte membrane assembly)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 12 Gas seal 13 Separator 13a Reaction gas flow path 14 Polymer electrolyte membrane 15 Catalyst layer 16 Gas diffusion layer 17,56 Reaction gas supply port 18 Reaction gas discharge port 19 Cooling fluid discharge port 20 Cooling fluid supply port 22 Bolt 23,66, 67 Through-hole 24 Gap 30 Seal part 31 Seal groove 32 O-ring 33 Seal member P External piping

Claims (7)

反応ガス流路および冷却流体流路を有するセルスタックと、
前記反応ガス流路あるいは前記冷却流体流路と、反応ガス用の外部配管あるいは冷却流体用の外部配管との間に介在して接続する配管継手と、
空間を有して前記配管継手が挿通される貫通孔を有する端板と、を少なくとも備え、
前記配管継手は、前記空間を2つ以上に分割する分割構造と前記空間を実質的に閉塞する閉塞構造を有する燃料電池。
A cell stack having a reaction gas flow path and a cooling fluid flow path;
A pipe joint interposed between and connected between the reaction gas flow path or the cooling fluid flow path and the reaction gas external pipe or the cooling fluid external pipe;
An end plate having a through hole through which the pipe joint is inserted and having a space;
The pipe joint has a divided structure that divides the space into two or more and a closed structure that substantially closes the space.
前記配管継手の前記閉塞構造が、前記配管継手の外周の径方向に配置された蓋部である請求項1に記載の燃料電池。 2. The fuel cell according to claim 1, wherein the closing structure of the pipe joint is a lid portion arranged in a radial direction of an outer periphery of the pipe joint. 前記配管継手の前記分割構造が、前記配管継手の外周の径方向に配置されているリブ部である請求項1に記載の燃料電池。 2. The fuel cell according to claim 1, wherein the divided structure of the pipe joint is a rib portion arranged in a radial direction of an outer periphery of the pipe joint. 前記配管継手の前記分割構造が、前記配管継手の外周の軸方向に配置されているリブ部である請求項1に記載の燃料電池。 2. The fuel cell according to claim 1, wherein the divided structure of the pipe joint is a rib portion arranged in an axial direction of an outer periphery of the pipe joint. 前記配管継手が、前記端板に、前記セルスタック側から挿入して嵌合されている請求項1から4のいずれか1項に記載の燃料電池。 The fuel cell according to any one of claims 1 to 4, wherein the pipe joint is inserted and fitted into the end plate from the cell stack side. 前記端板と前記セルスタックの間に前記セルスタックで発生した電力を外部に取り出すための集電板を有し、前記配管継手は前記集電板と重ならない位置に配置され、前記端板と前記セルスタックの間に挟持されている請求項1から5のいずれか1項に記載の燃料電池。 A current collecting plate for taking out the electric power generated in the cell stack between the end plate and the cell stack; and the pipe joint is disposed at a position not overlapping the current collecting plate; The fuel cell according to claim 1, wherein the fuel cell is sandwiched between the cell stacks. 前記蓋部の外周と前記端板との間にシール部材を設け、前記シール部材により前記空間を密閉する請求項2に記載の燃料電池。 The fuel cell according to claim 2, wherein a seal member is provided between an outer periphery of the lid portion and the end plate, and the space is sealed by the seal member.
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