JP5305893B2 - External manifold fuel cell - Google Patents
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Description
本発明は、複数の単位電池を積層した積層体の外側にマニホールドを配置した外部マニホールド方式の燃料電池に関する。 The present invention relates to an external manifold type fuel cell in which a manifold is disposed outside a stacked body in which a plurality of unit cells are stacked.
電解質としてプロトン伝導性を有する固体高分子電解質膜を用いた燃料電池の積層体は、電解質膜を燃料極と酸化剤極で狭持した膜電極複合体(MEA)の両面に、ガス流通路を設けた電気伝導性のセパレータを配置して単セル電池を構成し、単セル電池を複数積層した積層体の両端をエンドプレートで保持し、両エンドプレートを貫通した孔に複数のスタッドを通し、スプリングを介して積層体を締め付けている。 A fuel cell laminate using a solid polymer electrolyte membrane having proton conductivity as an electrolyte has gas flow passages on both sides of a membrane electrode assembly (MEA) in which the electrolyte membrane is sandwiched between a fuel electrode and an oxidant electrode. A single cell battery is configured by arranging the provided electrically conductive separator, and both ends of the laminate in which a plurality of single cell batteries are stacked are held by end plates, and a plurality of studs are passed through holes penetrating both end plates, The laminate is tightened via a spring.
このような燃料電池の積層体に対して、外部マニホールド方式では、セパレータに設けたガス流通路をセパレータ端部まで延長して積層体側面に開口させ、別体の外部マニホールドを側面に設けてガスを流通させている。この外部マニホールド方式ではセパレータにマニホールドを含まないため、膜電極複合体の有効面積と同等の大きさとなり、セパレータをコンパクトにでき、コストダウンに有利である。また、外部マニホールドには絶縁性で安価なプラスチックを用いることが可能で、コストアップは最小限に抑えられる。マニホールドの容積もセパレータの大きさの制約を受けずに設定可能であり、積層体を構成する各単セル電池のガス・冷却水流通路により均一にガスや冷却水を分配することが可能である。 For such a fuel cell stack, in the external manifold system, the gas flow path provided in the separator is extended to the end of the separator and opened to the side of the stack, and a separate external manifold is provided on the side to provide gas. Is distributed. In this external manifold method, since the separator does not include a manifold, the size is equivalent to the effective area of the membrane electrode assembly, and the separator can be made compact, which is advantageous for cost reduction. In addition, an insulating and inexpensive plastic can be used for the external manifold, and the cost increase can be minimized. The volume of the manifold can also be set without being restricted by the size of the separator, and gas and cooling water can be evenly distributed by the gas / cooling water flow passage of each single cell battery constituting the laminate.
外部マニホールド方式では、マニホールドと積層体側面の間の液体(冷却水)およびガス(燃料ガス、酸化剤ガス)のシールが必要となる。シールとしては低粘度の接着剤を塗布してシールする方法(例えば、特許文献1を参照)、ゴムスポンジを狭持してシールする方法、O−リングを挿入してシールする方法などが知られている。 In the external manifold system, it is necessary to seal liquid (cooling water) and gas (fuel gas, oxidant gas) between the manifold and the side surface of the laminate. As a seal, a method of sealing by applying a low-viscosity adhesive (see, for example, Patent Document 1), a method of sealing by holding a rubber sponge, a method of sealing by inserting an O-ring, and the like are known. ing.
しかしながら、接着剤によりシールする方法およびゴムスポンジによりシールする方法では接着力の経年劣化およびスポンジの気泡抜けによるへたりなどがあり、耐久性が低いという問題点があった。また、O−リングを挿入してシールする方法では、使用するO−リングの潰し代が小さく、マニホールドの撓みや積層体側面の凹凸を吸収できず、シール性が低い課題があった。 However, the method of sealing with an adhesive and the method of sealing with a rubber sponge have a problem in that durability is low due to deterioration of the adhesive force over time and sag due to bubbles being removed from the sponge. Further, in the method of inserting and sealing the O-ring, there is a problem in that the crushing margin of the O-ring to be used is small and the bending of the manifold and the unevenness on the side surface of the laminated body cannot be absorbed, resulting in low sealing performance.
すなわち、マニホールドは、積層体に対して、数カ所で締め付け固定されている。一方、マニホールドは樹脂で成形されており、樹脂の肉厚は、その強度や安全性を配慮しているものの比較的薄いものである。そのため、マニホールドの内圧の影響や締め付け圧力の差に起因して、樹脂製のマニホールドが多少とも変形し、固定部分に近い場所と離れた場所とでは、マニホールドの縁と積層体側面との隙間に寸法差が生じることは避けられない。 That is, the manifold is fastened and fixed at several places to the laminate. On the other hand, the manifold is molded of resin, and the thickness of the resin is relatively thin although considering its strength and safety. Therefore, due to the influence of the internal pressure of the manifold and the difference in tightening pressure, the resin manifold is slightly deformed, and there is a gap between the edge of the manifold and the side of the laminate between the place close to the fixed part and the place away from it. Dimensional differences are inevitable.
従来技術では、マニホールドの縁と積層体側面との隙間を密封する接着剤やO−リングの弾性変形力により、隙間の寸法差を埋めるようにしていた。しかし、接着剤の場合には前記のような経年劣化の問題があり、好ましい手段ではなかった。一方、O−リングの場合は、マニホールドの肉厚が小さいことから、マニホールドの縁と燃料電池側面とを密封するために使用できる径が小さなものに限られる。このような小径のO−リングは、その潰し代(変形可能寸法)が小さく、マニホールドの縁と積層体側面との隙間の寸法差を吸収することができなかった。 In the prior art, the gap size difference is filled by an adhesive that seals the gap between the edge of the manifold and the side surface of the laminate or the elastic deformation force of the O-ring. However, in the case of an adhesive, there is a problem of aging deterioration as described above, which is not a preferable means. On the other hand, in the case of an O-ring, the thickness of the manifold is small, so that the diameter that can be used for sealing the edge of the manifold and the side surface of the fuel cell is limited. Such a small-diameter O-ring has a small crushing allowance (deformable dimension), and cannot absorb the dimensional difference in the gap between the edge of the manifold and the side surface of the laminate.
本発明は上述した課題を解決するためになされたものであり、縮み代が長く、マニホールドの撓みや積層体側面の凹凸などの寸法変化を吸収でき、かつ耐久性に優れたシール構造を有する外部マニホールド式燃料電池を提供することを目的とする。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and has a long shrinkage allowance, can absorb dimensional changes such as manifold deflection and unevenness on the side surface of the laminate, and has an excellent sealing structure. An object is to provide a manifold type fuel cell.
上記の目的を達成するため、本発明の外部マニホールド式燃料電池は、燃料電池積層体と、その周囲に配置された外部マニホールドと、前記燃料電池積層体と外部マニホールドとの接合部または前記外部マニホールド同士の接合部を密封するシール材とを備えた外部マニホールド式燃料電池において、前記外部マニホールド又は前記燃料電池積層体のいずれかの接合面に設けられた溝に、前記シール材が配置され、前記シール材は、前記外部マニホールドに加わる荷重によって変形する紐状の弾性材料によって構成され、このシール材が、前記外部マニホールドの肉厚内に収まる幅寸法と、この幅よりも大きな前記荷重方向の寸法を有する縦長の断面形状を有し、前記シール材と、前記溝の内周面との間の少なくとも一部に空間が設けられ、このシール材の荷重方向の縮み代が、前記燃料電池積層体に前記外部マニホールドを固定した際における前記燃料電池積層体と前記外部マニホールド間に生じる隙間誤差を吸収するに足る大きさであることを特徴とする。 In order to achieve the above object, an external manifold type fuel cell according to the present invention includes a fuel cell stack, an external manifold disposed around the fuel cell stack, a junction between the fuel cell stack and the external manifold, or the external manifold. In an external manifold type fuel cell provided with a sealing material that seals a joint portion between each other, the sealing material is disposed in a groove provided on a joint surface of either the external manifold or the fuel cell stack, The seal material is formed of a string-like elastic material that is deformed by a load applied to the external manifold, and the seal material has a width dimension that fits within the thickness of the external manifold, and a dimension in the load direction that is larger than the width. has a vertically long cross section having, with the sealing member, the space is provided on at least a portion between the inner peripheral surface of the groove, Shrinkage allowance of the load direction of the sealing material, the said fuel cell stack definitive external manifold upon fixed to the a size enough to absorb the gap error generated between the external manifolds to the fuel cell stack Features.
なお、前記シール材を、略T字形やダンベル形断面としたり、燃料電池積層体と外部マニホールドのシール構造に加え、外部マニホールド同士を同様な構成のシール材によって密封することも、本発明の一態様である。 Incidentally, the sealing member, or a substantially T-shaped or dumbbell-shaped cross-section, in addition to the seal structure of the fuel cell stack and the external manifold, also be sealed by a sealant of similar structure to each other outside manifold, the present invention It is one mode.
以上のような構成を有する本発明によれば、縮み代が長くマニホールドの撓みや積層体側面の凹凸などの寸法変化を吸収でき、かつ耐久性に優れたシール材の構造を備え、組立て性に優れた高信頼性の外部マニホールド式燃料電池を提供することができる。 According to the present invention having the above-described configuration, it has a long shrinkage, can absorb dimensional changes such as manifold deflection and unevenness on the side surface of the laminate, and has a structure of a sealing material that is excellent in durability. An excellent and highly reliable external manifold fuel cell can be provided.
以下、本発明に係る外部マニホールド式燃料電池の実施形態を図面を参照して説明する。ここで、各実施形態で、同一または類似の構成部分には共通の符号を付し、重複する説明は省略する。 Embodiments of an external manifold type fuel cell according to the present invention will be described below with reference to the drawings. Here, in each embodiment, the same code | symbol is attached | subjected to the same or similar component, and the overlapping description is abbreviate | omitted.
[第1の実施形態]
図1を用いて第1の実施形態の構成を説明する。図1は、本発明による第1の実施形態の燃料電池を示す断面図である。図2は、そのシール材部分を拡大した断面図である。
[First Embodiment]
The configuration of the first embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a sectional view showing a fuel cell according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of the sealing material portion.
図1において、符号1は、本発明の燃料電池を構成する外部マニホールドである。このマニホールド1は、酸化剤ガスの出入口1a、燃料ガスの出入口1b、冷却水の出入口1cを備えていて、反応に必要な燃料・酸化剤ガスを積層体3に供給・排出したり、所定の流量の冷却水を供給し、反応に伴う発熱の冷却を行う。
In FIG. 1,
符号2は、マニホールド1の開口部と積層体3との接合部に配置されるシール材である。シール材2は、マニホールド1に加わる荷重によって変形する紐状の部材であり、マニホールド1に加わる荷重により圧縮変形して、マニホールド1と積層体3とを密封する。このシール材2は、シリコン、フッ素、EPDMなどのゴム材料を、金型により圧縮成形あるいはインジェクション成形して製造される。
Reference numeral 2 denotes a sealing material disposed at the joint between the opening of the
本実施形態において、シール材2は、マニホールド1と接着剤により固定されている平板状のベースに断面が矩形の突起が設けられた略T字形断面をしている。すなわち、ベースの幅寸法はマニホールド1の肉厚以下の寸法とし、マニホールド1からの荷重方向の寸法はベースの幅寸法よりも大きくし、シール材2全体では縦長の略T字形断面形状とする。シール材2の荷重方向の縮み代が、積層体3とマニホールド1を接合した際に、積層体3とマニホールド1間に生じる隙間誤差を吸収する大きさである。すなわち、シール材2の縮み代は、突起の横幅と高さの比で決定されるので、荷重方向の縮み代を確保するために、ベースの幅寸法と矩形の突起の部分の荷重方向の寸法(高さ寸法)に、所定の寸法差を設定する。
In the present embodiment, the sealing material 2 has a substantially T-shaped cross section in which a projection having a rectangular cross section is provided on a flat base fixed to the
上記の構成を有する第1の実施形態における作用について説明する。図2(A)は、マニホールド1に荷重をかける前の状態を示している図である。この状態では、シール材2には荷重がかかってないので、シール材2の突起の部分は矩形のままである。図2(B)は、マニホールド1に荷重をかけた状態を示している図である。この状態では、シール材2に荷重がかかり突起は荷重により縮み、マニホールド1及び積層体3とシール材2との接触面にシール圧が加わり、マニホールド1及び積層体3とシール材2の接触面が密着する。
The operation of the first embodiment having the above configuration will be described. FIG. 2A is a diagram showing a state before a load is applied to the
以上のような第1の実施形態では、マニホールド1及び積層体3とシール材2の接触面が密着することにより、マニホールド1と積層体3を密閉することができる。シール材2の形状を平板状のベースに断面形状が矩形の突起とすることで、平板状のベースのみの形状よりも縮み代の点で有利であり、1mm以上の縮み代を確保することができる。これにより、積層体3側面の平面度及びマニホールド1による荷重による歪みにより、マニホールド1と積層体3の隙間に寸法差があった場合にも、それを確実に吸収することができる。
In the first embodiment as described above, the
また、シール材2のベース部分は、マニホールド1と接着剤により固定されているので、シール材2にマニホールド1の荷重方向以外から荷重が加わった場合に、シール材2が横方向にずれる事を防止することができる。なお、接着剤を用いずにマニホールド1からの荷重によるマニホールド1及び積層体3とシール材2との摩擦を利用して、シール材2が横方向にずれることを防止することも可能である。さらに、このシール材2は、金型で作製することが可能であるため、後加工が不要であり大量且つ安価に製造することができる。
In addition, since the base portion of the sealing material 2 is fixed to the
[第2の実施形態]
図3を用いて第2の実施形態の構成を説明する。図3は、本発明による第2の実施形態を示すシール材部分を拡大した断面図である。第2の実施形態は、第1の実施形態のシール材2の形状を変えたものである。
[Second Embodiment]
The configuration of the second embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of a sealing material portion showing a second embodiment according to the present invention. 2nd Embodiment changes the shape of the sealing material 2 of 1st Embodiment.
本実施形態において、シール材2は、上下の平板状のベースに挟まれた中央部分に断面が矩形の凹み部分を設けた略ダンベル状とする。すなわち、上下のベースの幅寸方はマニホールド1の肉厚以下の寸法とし、マニホールド1からの荷重方向の寸法(高さ寸法)はベースの幅寸法よりも大きくし、シール材2全体では縦長の略ダンベル断面形状とする。この荷重方向の寸法は、シール材2の荷重方向の縮み代が、積層体3とマニホールド1を接合した際に、積層体3とマニホールド1間に生じる隙間誤差を吸収する大きさである。なお、マニホールド1または積層体3のうち少なくとも一方と上下に接着剤により固定されている。
In the present embodiment, the sealing material 2 has a substantially dumbbell shape in which a recessed portion having a rectangular cross section is provided in a central portion sandwiched between upper and lower flat bases. That is, the width dimension of the upper and lower bases is a dimension equal to or less than the thickness of the
上記の構成を有する第1の実施形態における作用について説明する。図3(A)は、マニホールド1に荷重をかける前の状態を示している図である。この状態では、シール材2には荷重がかかってないので、シール材2の突起の部分は矩形のままである。図3(B)は、マニホールド1に荷重をかけた状態を示している図である。この状態では、シール材2に荷重がかかり中央の凹み部分は荷重により縮み、マニホールド1及び積層体3とシール材2との接触面にシール圧が加わり、マニホールド1及び積層体3とシール材2の接触面が密着する。
The operation of the first embodiment having the above configuration will be described. FIG. 3A is a diagram illustrating a state before a load is applied to the
以上のような第2の実施形態の効果としては、前記第1の実施形態の効果に加えて、シール材2の形状を略ダンベル状の形状とすることで、マニホールド1及び積層体3とシール材2との接触面積を広く取ることができる。よって、シール材2にマニホールド1の荷重方向以外(例えば横方向)から荷重が加わった場合に、シール材2がずれ難くなる。
As an effect of the second embodiment as described above, in addition to the effect of the first embodiment, the seal member 2 is formed in a substantially dumbbell shape so that the
[第3の実施形態]
図4を用いて第3の実施形態の構成を説明する。図4は、本発明による第3の実施形態を示すシール材部分を拡大した断面図である。第3の実施形態は、積層体3との接合部分にシール材2を挿入するための溝4を設けたものである。この溝4は、マニホールド1の積層体3との接触面に対して垂直な溝であり、マニホールド1の積層体3との接合部分の全周に亘り設けられている。
[Third Embodiment]
The configuration of the third embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of a sealing material portion showing a third embodiment according to the present invention. In the third embodiment, a groove 4 for inserting the sealing material 2 is provided at a joint portion with the laminate 3. This groove 4 is a groove perpendicular to the contact surface of the
シール材2の形状は、平板状のベースに断面が矩形の突起が設けられた略T字形断面である。T字形のベースの幅寸法は、溝4の横幅と同じ寸法とし、矩形の突起の幅寸法は、溝4の幅より小さくなっている。また、シール材2の荷重方向の寸法(高さ寸法)は、ベースの高さと矩形部分の高さを合わせた寸法が溝4の深さより大きい寸法とする。すなわち、シール材2を溝4に配置した場合に、シール材2の矩形部分の一部が溝4から突出する。この突出部分が積層体3とマニホールド1を接合した際に圧縮され、積層体3とマニホールド1間に生じる隙間誤差を吸収する大きさとする。また、マニホールド1と積層体3を接触の妨げとならないため、突出部分の大きさは、シール材2の荷重方向の縮み代以内に設定する。
The shape of the sealing material 2 is a substantially T-shaped cross section in which a flat base is provided with a protrusion having a rectangular cross section. The width dimension of the T-shaped base is the same as the lateral width of the groove 4, and the width dimension of the rectangular protrusion is smaller than the width of the groove 4. In addition, the dimension (height dimension) in the load direction of the sealing material 2 is a dimension in which the total height of the base and the rectangular portion is larger than the depth of the groove 4. That is, when the sealing material 2 is disposed in the groove 4, a part of the rectangular portion of the sealing material 2 protrudes from the groove 4. The protruding portion is compressed when the laminated body 3 and the
上記の構成を有する第3の実施形態における作用について説明する。図4(A)は、マニホールド1に荷重をかける前の状態を示している図である。シール材2には荷重がかかってないので、シール材2の突起の部分は矩形のままであり、マニホールド1と積層体3も接触していない。この状態からマニホールド1に荷重をかけると、シール材2に荷重がかかり突起は荷重により縮み、マニホールド1及び積層体3とシール材2との接触面にシール圧が加わり、マニホールド1及び積層体3とシール材2の接触面が密着する。
The operation of the third embodiment having the above configuration will be described. FIG. 4A is a diagram illustrating a state before a load is applied to the
図4(B)は、図4(A)の状態からさらにマニホールド1に荷重をかけた状態を示した図である。この状態では、シール材2がマニホールド1からの荷重により、溝4の深さとシール材2の高さの差の分縮み、マニホールド1と積層体3が接触する。この場合、マニホールド1と積層体3が接触している部分の場所以外に両者の隙間がある場合には、その部分でのシール材2の圧縮度は少なくなるが、シール材2での縮み代が隙間誤差を吸収する寸法となっているので、その隙間もシール材2で密封されている。
FIG. 4B is a diagram showing a state in which a load is further applied to the
以上のような、第3の実施形態の効果としては、前記各実施形態の効果に加えて、マニホールド1にかかる荷重を均一に分散することができる点がある。すなわち、シール材2の溝4から突出する部分の寸法をシール材2の荷重方向の縮み代以内に設定することで、マニホールド1が積層体3に接触する。これにより、マニホールド1に大きな荷重(締付力)をかけたとしても、それ以上シール材2に加わることがない。よって、シール材2の変形量を考慮して、マニホールド1への荷重を一定に保つ必要が無くなり、荷重を一定に保つスプリングや皿バネを削除でき、締付部分をシンプルで安価な構造にできる。また、マニホールド1に溝4を設けることにより、マニホールド1の設計を変更するだけで既存の積層体3とも組み合わせることが可能である。
As described above, the effect of the third embodiment is that the load applied to the
さらに、シール材2のベース部分とマニホールド1を接着剤で固定しない場合でも、シール材2が溝4により固定されているため、シール材2が横方向にずれる事を防止することができる。さらに、シール材2を溝4に配置することにより、シール材2の大部分が露出しなくなるために、シール材2の劣化や破損を防止することができる。
Furthermore, even when the base portion of the sealing material 2 and the
[第4の実施形態]
図5を用いて第4の実施形態の構成を説明する。図5は、本発明による第4の実施形態を示すシール材部分を拡大した断面図である。第4の実施形態は、第3の実施形態の溝4を積層体3に設けたものである。この溝4は、積層体3のマニホールド1との接触面に対して垂直な溝であり、積層体3のマニホールド1との接合部分の全周に亘り設けられている。
[Fourth Embodiment]
The configuration of the fourth embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view of a sealing material portion showing a fourth embodiment according to the present invention. In the fourth embodiment, the groove 4 of the third embodiment is provided in the laminate 3. This groove 4 is a groove perpendicular to the contact surface of the laminate 3 with the
この溝4に断面がT字形のシール材2を配置することにより、シール材2に荷重方向以外から荷重が加わった場合に、シール材2が横方向にずれる事を防止することができる。また、シール材2の露出する部分を、少なくすることができるため、シール材2の破損や劣化を防止することができる。 By disposing the sealing material 2 having a T-shaped cross section in the groove 4, it is possible to prevent the sealing material 2 from shifting in the lateral direction when a load is applied to the sealing material 2 from a direction other than the load direction. Moreover, since the part which the sealing material 2 exposes can be decreased, the failure | damage and deterioration of the sealing material 2 can be prevented.
第4の実施形態においては、図5(A)(B)に示すとおり、シール材2によってマニホールド1と積層体3との接合面が密封される。特に、前記各実施形態の効果に加えて、溝4を積層体3部分に設けたことで、溝4を設けた部分の耐久性を高めることができるようになる。すなわち、溝4を肉厚の小さなプラスチック製のマニホールド1に設けるよりも、溝の両側に十分なスペースを確保できる積層体3に設けることにより、マニホールド1と積層体3の接合部分の耐久性が高くなる。
In the fourth embodiment, as shown in FIGS. 5A and 5B, the joint surface between the
また、本実施形態で使用するマニホールド1は、第3の実施形態と同様に溝4を設けることもできる。積層体3とマニホールド1のそれぞれに溝4を設けることで、組み立て時にシール材2がずれることがなくなるので、シール材2をマニホールド1と積層体3の間に配置することが容易になる。
Further, the
[第5の実施形態]
図6を用いて第5の実施形態の構成を説明する。図6は、本発明による第5の実施形態を示すシール材部分を拡大した断面図である。第5の実施形態は、第3実施形態のシール材2の形状を変更したものである。
[Fifth Embodiment]
The configuration of the fifth embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view of a sealing material portion showing a fifth embodiment according to the present invention. 5th Embodiment changes the shape of the sealing material 2 of 3rd Embodiment.
本実施形態において、シール材2の形状は、平板状のベースの上下に断面が矩形の突起が設けられた略十字形断面とする。略十字形のシール材2におけるベースの幅寸方は溝4の横幅と同じ寸法とし、上下の矩形の突起の幅の寸法は溝4よりも小さくなっている。また、このシール材2の荷重方向の寸法は、前記第3の実施形態と同様とする。 In this embodiment, the shape of the sealing material 2 is a substantially cross-shaped cross section in which protrusions having a rectangular cross section are provided above and below a flat base. The width of the base of the substantially cross-shaped sealing material 2 is the same as the width of the groove 4, and the width of the upper and lower rectangular protrusions is smaller than that of the groove 4. The dimension in the load direction of the sealing material 2 is the same as that in the third embodiment.
上記の構成を有する第5の実施形態において、図6(A)(B)に示すように、マニホールド1に荷重をかけマニホールド1と積層体3が接触した状態では、マニホールド1からの荷重によりシール材2が圧縮されその上下の突起部分は横に広がった状態でマニホールド1と積層体3とを密封する。
In the fifth embodiment having the above-described configuration, as shown in FIGS. 6A and 6B, when a load is applied to the
以上のような、第5の実施形態の効果としては、前記各実施形態の効果に加えて、シール材2の形状を、略十字形断面形状とすることで各突起の横幅に対する高さの比率を低くすることができる。すなわち、ベースの高さに対して突起部分の高さを一定に取る時、突起の部分が1箇所の場合に比べて2箇所の場合の方が突起の高さを1/2にすることができる。これにより、マニホールド1からの荷重により矩形部分が折れ曲がることを防止することができる。また、溝4の幅寸法とシール材2の平板状のベース部分の幅寸法を等しくすることで、シール材2の固定も確実に行うことが可能になる。
As described above, the effect of the fifth embodiment includes the ratio of the height to the lateral width of each protrusion by making the shape of the sealing material 2 into a substantially cross-sectional shape in addition to the effects of the above embodiments. Can be lowered. That is, when the height of the protrusion is constant with respect to the height of the base, the height of the protrusion is halved in the case of two protrusions compared to the case of one protrusion. it can. Thereby, it is possible to prevent the rectangular portion from being bent by the load from the
[第6の実施形態]
図7を用いて第6の実施形態の構成を説明する。図7は、本発明による第6の実施形態を示すシール材部分を拡大した断面図である。この第6の実施形態は、前記各実施形態のマニホールド1と積層体3との接合部をシール材2によって密封した燃料電池において、更にマニホールド1と第2のマニホールド6との接合部にも前記の様な第2のシール材7を付け加えたものである。
[Sixth Embodiment]
The configuration of the sixth embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 7 is an enlarged cross-sectional view of a sealing material portion showing a sixth embodiment according to the present invention. In the sixth embodiment, in the fuel cell in which the joint portion between the
本実施形態においては、第2のマニホールド6と第2のシール材7との接触面及び第2のシール材7と第2のマニホールド6の接触面が密着させ、ガス及び冷却水を積層体3の面ではなくマニホールド1の面でシールすることができる。また、マニホールド7の縮み代量も1mm以上を確保することができるので、マニホールド1の平面度及び第2のマニホールド6による荷重による歪みを吸収することができる。このことにより、第2のマニホールド6の大きさを積層体3の大きさに合わせて設計する必要がなくなるので、第2のマニホールド6の設計をする上で自由度が高まることになる。また、積層体3が正方体でなくとも第2のマニホールド6とマニホールド1と同一の部材を使用することや、積層体3の設計変更の際に、マニホールドを新たに設計しなおす必要がなくなる利点を有する。
In the present embodiment, the contact surface between the second manifold 6 and the second seal material 7 and the contact surface between the second seal material 7 and the second manifold 6 are brought into close contact with each other, and gas and cooling water are supplied to the laminate 3. The surface of the
[他の実施形態]
以上で説明した実施形態は単なる例示であって、本発明はこれらに限定されるものではない。また、本発明の各部構成は上記実施形態に限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能である。
[Other Embodiments]
The embodiments described above are merely examples, and the present invention is not limited to these. Moreover, each part structure of this invention is not restricted to the said embodiment, A various deformation | transformation is possible within the technical scope as described in a claim.
各実施形態では、シール材2やシール材2の形状を略T字形断面形状や略十字形断面形状としたが、三角形状や半円形状でも同様の効果を有する。例えば、図8に示すような上下に長い楕円の断面形状を有するシール材でも荷重後に中央部が左右の溝側面に接してベースの平板部と同様の効果を発揮し、かつ上下の半円状部にてシールされ、同様の効果を発揮する。このような、形状のシール材2では、溝4にシール材2を配置する場合の作業が容易に行える利点がある。さらに、単純な形なので、加工が容易であるため大量且つ安価に製造することができる。 In each embodiment, the shape of the sealing material 2 or the sealing material 2 is a substantially T-shaped cross-section or a substantially cross-shaped cross-section, but the same effect can be obtained if the shape is triangular or semicircular. For example, even in a sealing material having an elliptical cross section that is long in the vertical direction as shown in FIG. 8, the center part contacts the left and right groove side surfaces after loading and exhibits the same effect as the flat plate part of the base, and the upper and lower semicircular shapes It is sealed at the part and exhibits the same effect. The sealing material 2 having such a shape has an advantage that the work for arranging the sealing material 2 in the groove 4 can be easily performed. Furthermore, since it is a simple shape, it is easy to process and can be manufactured in large quantities and at low cost.
1…マニホールド
2…シール材
3…積層体
4…シール材溝
6…第2のマニホールド
7…第2のシール材
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記外部マニホールド又は前記燃料電池積層体のいずれかの接合面に設けられた溝に、前記シール材が配置され、
前記シール材は、前記外部マニホールドに加わる荷重によって変形する紐状の弾性材料によって構成され、
このシール材が、前記外部マニホールドの肉厚内に収まる幅寸法と、この幅よりも大きな前記荷重方向の寸法を有する縦長の断面形状を有し、
前記シール材と、前記溝の内周面との間の少なくとも一部に空間が設けられ、
このシール材の荷重方向の縮み代が、前記燃料電池積層体に前記外部マニホールドを固定した際における前記燃料電池積層体と前記外部マニホールド間に生じる隙間誤差を吸収するに足る大きさであることを特徴とする外部マニホールド式燃料電池。 An external manifold type fuel cell comprising: a fuel cell stack; an external manifold disposed around the fuel cell stack; and a sealing material for sealing a joint between the fuel cell stack and the external manifold or a joint between the external manifolds In
The sealing material is disposed in a groove provided on a joint surface of either the external manifold or the fuel cell stack,
The sealing material is constituted by a string-like elastic material that is deformed by a load applied to the external manifold,
This sealing material has a vertically long cross-sectional shape having a width dimension that fits within the wall thickness of the external manifold, and a dimension in the load direction that is larger than the width,
A space is provided in at least a part between the sealing material and the inner peripheral surface of the groove,
That this contraction potential of the load direction of the seal member is sized enough to absorb the gap error generated between the fuel cell stack definitive upon fixing the external manifold the fuel cell stack and the external manifold Features an external manifold fuel cell.
この第2のマニホールドは、前記燃料電池積層体開口部の幅が前記燃料電池積層体の幅よりも広く、その開口縁が前記外部マニホールドの外部側面に当接するものであることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の外部マニホールド式燃料電池。 A second manifold disposed at a right angle to the external manifold on a side surface different from the position of the external manifold in the fuel cell stack;
The second manifold, wherein the width of the fuel cell stack opening wider than the width of the fuel cell stack, the opening edge is characterized in that abuts against the outer side of the outer manifold Item 6. The external manifold type fuel cell according to any one of Items 1 to 5 .
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