JP5573759B2 - Fuel cell unit - Google Patents
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Description
本発明は、燃料電池スタックに用いられる燃料電池セルユニットに関し、詳しくは、燃料電池セルと、燃料電池セルの表面に着脱可能に取り付けられたガスケットと、を備える燃料電池セルユニットに関するものである。 The present invention relates to a fuel cell unit used in a fuel cell stack, and more particularly to a fuel cell unit comprising a fuel cell and a gasket detachably attached to the surface of the fuel cell.
燃料ガスと酸化剤ガスとの電気化学反応によって発電する燃料電池がエネルギ源として注目されている。この燃料電池は、一般に、複数の燃料電池セルを積層させた燃料電池スタックの形態で利用される。燃料電池セルは、膜電極接合体を含む発電体を一対のセパレータで挟持することによって構成される。 A fuel cell that generates electricity by an electrochemical reaction between a fuel gas and an oxidant gas has attracted attention as an energy source. This fuel cell is generally used in the form of a fuel cell stack in which a plurality of fuel cells are stacked. A fuel cell is configured by sandwiching a power generator including a membrane electrode assembly between a pair of separators.
この燃料電池スタックでは、燃料電池セル間に、燃料電池セル間をシールするガスケットが備えられる。そして、燃料電池セルとガスケットとは、燃料電池スタックの製造のしやすさを考慮して、ユニット化されることが多い(燃料電池セルユニット)。さらに、燃料電池セルユニットでは、ガスケットの交換性を考慮して、燃料電池セルとは別体で構成されたガスケットを、セパレータの表面に着脱可能に取り付ける構成が採用される場合がある。この場合、燃料電池セルユニットには、ガスケットの位置決めを行うための位置決め構造が備えられる。この位置決め構造としては、燃料電池セルに位置決め用の貫通孔を設け、ガスケットに上記貫通孔に着脱可能に嵌め込まれる嵌め込み部を設け、ガスケットに設けられた嵌め込み部を、燃料電池セルに設けられた貫通孔に嵌め込む構造が挙げられる(例えば、下記特許文献1参照)。 In this fuel cell stack, a gasket for sealing between the fuel cells is provided between the fuel cells. The fuel cell and the gasket are often unitized in consideration of the ease of manufacturing the fuel cell stack (fuel cell unit). Furthermore, the fuel cell unit may adopt a configuration in which a gasket configured separately from the fuel cell is detachably attached to the surface of the separator in consideration of gasket exchangeability. In this case, the fuel cell unit is provided with a positioning structure for positioning the gasket. As this positioning structure, a through hole for positioning is provided in the fuel cell, a fitting portion that is detachably fitted into the through hole is provided in the gasket, and a fitting portion provided in the gasket is provided in the fuel cell. A structure that fits into the through hole is mentioned (for example, see Patent Document 1 below).
しかし、近年では、燃料電池スタックの小型軽量化のために、燃料電池セルを構成するセパレータとして、比較的薄肉で剛性が低い金属プレート(セパレータプレート)が用いられることが多い。このため、ガスケットに設けられた嵌め込み部を、燃料電池セルを構成するセパレータプレートに設けられた貫通孔に押し込んで嵌め込む際に、貫通孔の周囲のセパレータプレートが変形して、他方のセパレータプレートに接触し、セパレータプレート間が短絡するおそれがある。 However, in recent years, in order to reduce the size and weight of the fuel cell stack, a metal plate (separator plate) that is relatively thin and has low rigidity is often used as a separator that constitutes the fuel cell. For this reason, when the fitting portion provided in the gasket is pushed into the through hole provided in the separator plate constituting the fuel cell, the separator plate around the through hole is deformed, and the other separator plate There is a risk of short circuit between the separator plates.
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、燃料電池セルと、燃料電池セルとは別体で構成されたガスケットとをユニット化する際に、セパレータプレート間の短絡を防止することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and prevents a short circuit between separator plates when unitizing a fuel cell and a gasket formed separately from the fuel cell. The purpose is to do.
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following forms or application examples.
[適用例1]
燃料電池セルと、前記燃料電池セルの一方の表面に設けられたガスケットと、を備える燃料電池セルユニットであって、
前記燃料電池セルは、
発電体と、
前記発電体の第1の表面側に配置された第1のセパレータプレートであって、前記ガスケットが取り付けられる第1のセパレータと、
前記発電体の前記第1の表面側とは反対側の第2の表面側に配置された第2のセパレータプレートと、
前記第1のセパレータプレートと前記第2のセパレータプレートとの間であって、前記発電体の周囲に設けられたフレーム材と、
を備えており、
前記第1のセパレータプレートには、前記ガスケットの位置決めに用いられる位置決め孔が形成されており、
前記ガスケットは、
前記第1のセパレータプレートに形成された前記位置決め孔に着脱可能に嵌め込まれる嵌め込み部であって、
前記位置決め孔に挿入される柱状の芯部と、
前記位置決め孔からの前記芯部の脱落を防止するためのストッパ部であって、前記芯部の軸方向から見たときの外形の大きさが前記位置決め孔よりも大きいストッパ部と、
を備える嵌め込み部を備えており、
前記フレーム材、および、前記第2のセパレータプレートには、それぞれ、厚さ方向に貫通し、前記位置決め孔に連通する連通孔であって、前記厚さ方向から見たときに、前記位置決め孔、および、前記ストッパ部の前記外形を含む形状を有する連通孔が形成されている、
燃料電池セルユニット。
[Application Example 1]
A fuel cell unit comprising a fuel cell and a gasket provided on one surface of the fuel cell,
The fuel battery cell is
A power generator,
A first separator plate disposed on a first surface side of the power generation body, the first separator to which the gasket is attached;
A second separator plate disposed on a second surface side opposite to the first surface side of the power generator;
A frame material provided between the first separator plate and the second separator plate and around the power generator;
With
The first separator plate is formed with a positioning hole used for positioning the gasket,
The gasket is
A fitting portion detachably fitted into the positioning hole formed in the first separator plate,
A columnar core inserted into the positioning hole;
A stopper portion for preventing the core portion from dropping from the positioning hole, the stopper portion having a larger outer shape than the positioning hole when viewed from the axial direction of the core portion;
It has a fitting part with
Each of the frame material and the second separator plate is a communication hole that penetrates in the thickness direction and communicates with the positioning hole, and when viewed from the thickness direction, the positioning hole, And a communication hole having a shape including the outer shape of the stopper portion is formed,
Fuel cell unit.
適用例1の燃料電池セルユニットでは、第1のセパレータプレートに形成された位置決め孔に、ガスケットに設けられた嵌め込み部を押し込んで嵌め込む際に、位置決め孔の周囲の第1のセパレータプレートが上記ストッパ部に押されて第2のセパレータプレート側に変形しても、第2のセパレータプレートと接触しないようにすることができる。したがって、適用例1の燃料電池セルユニットによって、セパレータプレート間の短絡を防止することができる。 In the fuel cell unit of Application Example 1, when the fitting portion provided in the gasket is pushed into the positioning hole formed in the first separator plate, the first separator plate around the positioning hole is Even if it is pushed by the stopper portion and deformed toward the second separator plate, it can be prevented from coming into contact with the second separator plate. Therefore, the fuel cell unit of Application Example 1 can prevent a short circuit between the separator plates.
[適用例2]
適用例1記載の燃料電池セルユニットであって、
前記位置決め孔と、前記嵌め込み部と、前記各連通孔とは、それぞれ、複数設けられている、
燃料電池セルユニット。
[Application Example 2]
A fuel cell unit according to Application Example 1,
A plurality of the positioning holes, the fitting portions, and the communication holes are provided, respectively.
Fuel cell unit.
適用例2の燃料電池セルユニットでは、ガスケットの位置決めを複数箇所で行うことができるので、ガスケットの位置決め精度を向上させることができる。また、ガスケットを複数箇所で固定することができるので、より確実に、ガスケットを燃料電池セルに固定することができる。 In the fuel cell unit of Application Example 2, since the gasket can be positioned at a plurality of locations, the gasket positioning accuracy can be improved. Further, since the gasket can be fixed at a plurality of locations, the gasket can be fixed to the fuel cell more reliably.
[適用例3]
適用例1または2記載の燃料電池セルユニットであって、
前記ガスケットは、
前記第1のセパレータプレートの表面と当接して、シールラインを形成するシール部と、
前記シール部よりも剛性が高い部材からなり、前記シール部の変形を抑制する変形抑制部と、
を備える燃料電池セルユニット。
[Application Example 3]
A fuel cell unit according to Application Example 1 or 2,
The gasket is
A seal part that forms a seal line in contact with the surface of the first separator plate;
A deformation suppressing portion that is made of a member having higher rigidity than the seal portion, and suppresses deformation of the seal portion;
A fuel cell unit comprising:
ガスケットにおけるシール部は、一般に、ゴム等の弾性体からなり、比較的剛性が低い。このため、ガスケットは、燃料電池セルとユニット化する際に、自重によっても変形しやすく、取り扱いにくい。適用例3の燃料電池セルユニットでは、上記変形抑制部を備えるので、シール部、および、ガスケット全体の変形を抑制し、ガスケットの取り扱いを行いやすくすることができる。 The seal part in the gasket is generally made of an elastic body such as rubber and has relatively low rigidity. For this reason, when the gasket is unitized with the fuel cell, it is easily deformed by its own weight and is difficult to handle. In the fuel cell unit of Application Example 3, since the deformation suppressing portion is provided, deformation of the seal portion and the entire gasket can be suppressed, and the handling of the gasket can be facilitated.
[適用例4]
適用例3記載の燃料電池セルユニットであって、
前記嵌め込み部は、前記シール部以外の部位に設けられている、
燃料電池。
[Application Example 4]
A fuel cell unit according to Application Example 3,
The fitting portion is provided in a portion other than the seal portion,
Fuel cell.
適用例3の燃料電池セルユニットでは、上記シールラインと上記嵌め込み部との位置がずれる。したがって、上記シールラインと上記嵌め込み部との位置が一致する場合よりも、上記シール部のシール性を向上させることができる。 In the fuel cell unit of Application Example 3, the seal line and the fitting portion are displaced from each other. Therefore, the sealing performance of the seal portion can be improved as compared with the case where the positions of the seal line and the fitting portion coincide.
[適用例5]
適用例1ないし5のいずれかに記載の燃料電池セルユニットであって、
前記燃料電池セルには、前記燃料電池セルの表面に対して垂直な方向に流体を流すための貫通孔が形成されており、
前記ガスケットは、さらに、前記第1のセパレータプレートに形成された前記貫通孔の周縁部に引っ掛かるフック部を備える、
燃料電池セルユニット。
[Application Example 5]
The fuel cell unit according to any one of Application Examples 1 to 5,
The fuel cell has a through hole for flowing a fluid in a direction perpendicular to the surface of the fuel cell,
The gasket further includes a hook portion that is hooked to a peripheral portion of the through hole formed in the first separator plate.
Fuel cell unit.
適用例5の燃料電池セルユニットでは、上記貫通孔の周縁部に上記フック部を引っ掛けて第1のセパレータプレートに固定することができるので、上記貫通孔の周囲に配置されるガスケットの位置決め精度を向上させることができる。 In the fuel cell unit of Application Example 5, since the hook portion can be hooked on the peripheral portion of the through hole and fixed to the first separator plate, the positioning accuracy of the gasket disposed around the through hole is improved. Can be improved.
[適用例6]
適用例1ないし5のいずれかに記載の燃料電池セルユニットであって、
前記ストッパ部は、前記芯部よりも弾性変形しやすい部材からなる、
燃料電池セルユニット。
[Application Example 6]
The fuel cell unit according to any one of Application Examples 1 to 5,
The stopper portion is made of a member that is more easily elastically deformed than the core portion.
Fuel cell unit.
適用例6の燃料電池セルユニットでは、上記ストッパ部が上記芯部よりも弾性変形しやすい部材からなるので、比較的小さい荷重で、上記嵌め込み部を、上記位置決め孔に嵌め込むことができる。また、上記嵌め込み部を上記位置決め孔に嵌め込む際の上記位置決め孔の周囲の第1のセパレータプレートの変形を抑制することができる。 In the fuel cell unit of Application Example 6, since the stopper portion is made of a member that is more easily elastically deformed than the core portion, the fitting portion can be fitted into the positioning hole with a relatively small load. Further, deformation of the first separator plate around the positioning hole when the fitting portion is fitted into the positioning hole can be suppressed.
本発明は、上述した燃料電池セルユニットの発明としての構成の他、燃料電池セルユニットを複数積層した燃料電池スタックの発明として構成することもできる。 The present invention can be configured as an invention of a fuel cell stack in which a plurality of fuel cell units are stacked in addition to the above-described configuration of the fuel cell unit.
以下、本発明の実施の形態について、実施例に基づき説明する。
A.燃料電池スタックの構成:
図1は、本発明の一実施例としての燃料電池スタック100の概略構成を示す斜視図である。この燃料電池スタック100は、概ね、燃料電池セルユニット40を複数積層させたスタック構造を有している。燃料電池セルユニット40は、後述するように、燃料電池セル42と、燃料電池セル42の一方の表面に着脱可能に取り付けられたガスケット44と、を備える。燃料電池セルユニット40については、後から詳しく説明する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described based on examples.
A. Fuel cell stack configuration:
FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of a
燃料電池スタック100は、図示するように、一端から、エンドプレート10a、絶縁板20a、集電板30a、複数の燃料電池セルユニット40、集電板30b、絶縁板20b、エンドプレート10bの順に積層することによって構成されている。燃料電池スタック100において、燃料電池セル42と、ガスケット44とは、交互に配置される。そして、燃料電池スタック100内部には、水素や、空気や、冷却水を、それぞれ各燃料電池セル42に分配して供給するための供給マニホールド(水素供給マニホールド、空気供給マニホールド、冷却水供給マニホールド)や、各燃料電池セル42のアノードおよびカソードからそれぞれ排出されるアノードオフガスおよびカソードオフガスや、冷却水を集合させて燃料電池スタック100の外部に排出するための排出マニホールド(アノードオフガス排出マニホールド、カソードオフガス排出マニホールド、冷却水排出マニホールド)が形成されている。
As shown in the figure, the
水素供給口には、図示しない水素タンクから、燃料ガスとしての水素が供給され、燃料電池スタック100のアノードから排出されるアノードオフガスは、アノードオフガス排出口から排出される。また、空気供給口には、図示しないエアコンプレッサによって圧縮された酸化剤ガスとしての酸素を含む空気が供給され、燃料電池スタック100のカソードから排出されるカソードオフガスは、カソードオフガス排出口から排出される。また、冷却水供給口には、図示しないラジエータによって冷却され、ポンプによって加圧された冷却水が供給され、燃料電池スタック100の内部を流れて、冷却水排出口から排出されて循環する。
Hydrogen as a fuel gas is supplied from a hydrogen tank (not shown) to the hydrogen supply port, and the anode offgas discharged from the anode of the
エンドプレート10a,10bは、剛性を確保するために、金属によって形成されている。また、絶縁板20a,20bは、ゴムや、樹脂等の絶縁性部材によって形成されている。また、集電板30a,30bは、緻密質カーボンや、銅板などのガス不透過な導電性部材によって形成されている。集電板30a,30bには、それぞれ、図示しない出力端子が設けられており、燃料電池スタック100で発電した電力を出力可能となっている。なお、図示は省略されているが、燃料電池スタック100は、スタック構造の積層方向に所定の締結荷重が加えられた状態で、締結部材によって締結されている。
The
B.燃料電池セルユニットの構成:
図2,3は、燃料電池セルユニット40の構成を示す説明図である。先に説明したように、燃料電池セルユニット40は、燃料電池セル42と、燃料電池セル42の一方の表面に着脱可能に取り付けられたガスケット44と、を備えている。図2(a)に、燃料電池セル42の平面図を示した。また、図2(b)に、ガスケット44の平面図を示した。また、図2(c)に、燃料電池セル42にガスケット44を取り付けたときの平面図を示した。また、図3(a)に、図2(c)におけるA−A断面図を示した。また、図3(b)に、図2(c)におけるB−B断面図を示した。
B. Configuration of fuel cell unit:
2 and 3 are explanatory views showing the configuration of the
燃料電池セル42は、膜電極ガス拡散層接合体42megaと、膜電極ガス拡散層接合体42megaの第1の表面側に配置された第1のセパレータプレート42sp1と、膜電極ガス拡散層接合体42megaの第1の表面側とは反対側の第2の表面側に配置された第2のセパレータプレート42sp2と、第1のセパレータプレート42sp1と第2のセパレータプレート42sp2との間であって、膜電極ガス拡散層接合体42megaの周囲に設けられたフレーム材42FLと、を備えている(図3参照)。第1のセパレータプレート42sp1、および、第2のセパレータプレート42sp2は、それぞれ、薄肉の金属プレートからなる。そして、第1のセパレータプレート42sp1、および、第2のセパレータプレート42sp2の表面には、水素や、空気や、冷却水が流れる流路を構成する溝部、および、リブ部が形成されている(図示省略)。
The
図2(a)に示したように、燃料電池セル42は、矩形形状を有している。そして、燃料電池セル42には、空気供給マニホールドを構成する2つの空気供給用貫通孔42oi1,42oi2が、燃料電池セル42の図示した下側長辺に沿って形成されている。また、燃料電池セル42には、カソードオフガス排出マニホールドを構成する2つのカソードオフガス排出用貫通孔42oo1,42oo2が、燃料電池セル42の図示した上側長辺に沿って形成されている。空気供給用貫通孔42oi1,43oi2、および、カソードオフガス排出用貫通孔42oo1,42oo2は、同一の矩形形状であるものとした。また、燃料電池セル42には、水素供給マニホールドを構成する水素供給用貫通孔42hiと、冷却水供給マニホールドを構成する冷却水供給用貫通孔42ciとが、燃料電池セル42の図示した左側短辺に沿って形成されている。また、燃料電池セル42には、冷却水排出マニホールドを構成する冷却水排出用貫通孔42coと、アノードオフガス排出マニホールドを構成するアノードオフガス排出用貫通孔42hoとが、燃料電池セル42の図示した右側短辺に沿って形成されている。水素供給用貫通孔42hiと、アノードオフガス排出用貫通孔42hoとは、同一の矩形形状であるものとした。また、冷却水供給用貫通孔42ciと、冷却水排出用貫通孔42coとは、同一の矩形形状であるものとした。
As shown in FIG. 2A, the
また、図2(a)は、燃料電池セル42を、第1のセパレータプレート42sp1側から見たときの平面図であり、第1のセパレータプレート42sp1には、ガスケット44の位置決めに用いられる2つの位置決め孔42p1,42p2が形成されている。本実施例では、位置決め孔42p1,42p2は、それぞれ、円形であるものとした。また、本実施例では、第1のセパレータプレート42sp1の図示した右上部、および、左下部に、それぞれ、位置決め孔42p1、および、位置決め孔42p2が形成されるものとした。なお、図2(a),(c)において、破線で描かれた矩形領域は、膜電極ガス拡散層接合体42megaが配置されている領域である。
FIG. 2A is a plan view of the
図2(b)に示したように、ガスケット44は、第1のセパレータプレート42sp1の表面と当接してシールラインを形成するシール部44aと、シール部44aの変形を抑制する変形抑制部44bと、を備えている。本実施例では、シール部44aは、ゴムからなり、変形抑制部44bは、樹脂からなるものとした。つまり、変形抑制部44bは、シール部44aよりも剛性が高い部材からなるものとした。なお、図2(c)から分かるように、燃料電池セル42にガスケット44が取り付けられたときに、シール部44aは、燃料電池セル42に形成された各貫通孔の周囲にシールラインを形成する。
As shown in FIG. 2B, the
また、ガスケット44は、燃料電池セル42における位置決め孔42p1,42p2と対応する位置に、それぞれ、位置決め孔42p1,42p2に着脱可能に嵌め込まれる嵌め込み部44f1,44f2を備えている。本実施例では、嵌め込み部44f1,44f2は、それぞれ、変形抑制部44bに設けられるものとした。図3(a)に示したように、嵌め込み部44f2は、位置決め孔42p2に挿入される柱状の芯部44fcと、位置決め孔42p2からの芯部44fcの脱落を防止するためのストッパ部44fsと、を備えている。本実施例では、芯部44fcは、円柱形状であり、ストッパ部44fsは、円錐台形状であるものとした。そして、芯部44fcの軸方向から見たときのストッパ部44fsの外形の大きさは、位置決め孔42p2よりも大きい。また、本実施例では、芯部44fcは、樹脂からなり、ストッパ部44fsは、ゴムからなるものとした。つまり、ストッパ部44fsは、芯部44fcよりも弾性変形しやすい部材からなるものとした。なお、嵌め込み部44f1の構成も、嵌め込み部44f2の構成と同じである。
Further, the
そして、燃料電池セル42において、フレーム材42FL、および、第2のセパレータプレート42sp2には、それぞれ、厚さ方向に貫通し、第1のセパレータプレート42sp1に形成された位置決め孔42p2に連通する連通孔42FLh,42p2hが形成されている。そして、本実施例では、位置決め孔42p2と、連通孔42FLhと、連通孔42sp2hとは、同軸上に配置されており、連通孔42FLh,42sp2hの大きさは、位置決め孔42p2の大きさよりも大きい。換言すれば、フレーム材42FL、および、第2のセパレータプレート42sp2において、連通孔42FLh,42p2hは、厚さ方向から見たときに、位置決め位置決め孔42p2、および、ストッパ部44fsの外形を含む形状を有している。また、本実施例では、連通孔42FLhの大きさと、連通孔42sp2hの大きさとは、同じであるものとした。なお、本実施例では、連通孔42FLh,42sp2hは、円形であるものとした。また、図示は省略しているが、フレーム材42FL、および、第2のセパレータプレート42sp2には、それぞれ、厚さ方向に貫通し、第1のセパレータプレート42sp1に形成された位置決め孔42p1に連通する連通孔42FLh,42p2hも形成されている。これらの各孔の配置、および、大きさも、先に説明した位置決め孔42p2側と同じである。
In the
また、本実施例のガスケット44は、燃料電池セル42における水素供給用貫通孔42hiを構成する、第1のセパレータプレート42sp1に形成された貫通孔の周縁部に引っ掛かるフック部44h1を備えている(図3(b)参照)。また、ガスケット44は、燃料電池セル42におけるアノードオフガス排出用貫通孔42hoを構成する、第1のセパレータプレート42sp1に形成された貫通孔の周縁部に引っ掛かるフック部44h2を備えている。本実施例では、フック部44h1,44h2は、それぞれ、ゴムからなるものとした。
Further, the
以上説明した本実施例の燃料電池セルユニット40では、第1のセパレータプレート42sp1に、位置決め孔42p1,42p2が形成されており、フレーム材42FL、および、第2のセパレータプレート42sp2に、それぞれ、厚さ方向に貫通し、位置決め孔42p1,42p2に連通する連通孔であって、厚さ方向から見たときに、位置決め孔42p1,42p2、および、ストッパ部44fsの外形を含む形状を有する連通孔42FLh,42sp2hが形成されている。このため、第1のセパレータプレート42sp1に形成された位置決め孔42p1,42p2に、それぞれ、ガスケット44に設けられた嵌め込み部44f1,44f2を押し込んで嵌め込む際に、位置決め孔42p1,42p2の周囲の第1のセパレータプレート42sp1がストッパ部44fsに押されて変形しても、第2のセパレータプレート42sp2と接触しないようにすることができる。したがって、第1のセパレータプレート42sp1と第2のセパレータプレート42sp2との間の短絡を防止することができる。
In the
また、本実施例の燃料電池セルユニット40では、第1のセパレータプレート42sp1に、2つの位置決め孔42p1,42p2が形成されており、ガスケット44に2つの嵌め込み部44f1,44f2が設けられており、フレーム材42FL、および、第2のセパレータプレート42sp2に、それぞれ、2つの連通孔42FLh,42sp2hが形成されており、ガスケット44の位置決めを2箇所で行うことができるので、ガスケット44の位置決め精度を向上させることができる。また、ガスケット44を2箇所で固定することができるので、より確実に、ガスケット44を燃料電池セル42に固定することができる。
In the
また、本実施例の燃料電池セルユニット40では、ガスケット44は、シール部44aと、変形抑制部44bと、を備えるので、シール部44a、および、ガスケット44全体の変形を抑制し、ガスケット44の取り扱いを行いやすくすることができる。
Further, in the
また、本実施例の燃料電池セルユニット40では、ガスケット44における嵌め込み嵌め込み部44f1,44f2は、変形抑制部44b、すなわち、シール部44a以外の部位に設けられている。このため、シールラインと嵌め込み部44f1,44f2との位置がずれる。したがって、シールラインと嵌め込み部44f1,44f2との位置が一致する場合よりも、シール部44aのシール性を向上させることができる。
Further, in the
また、本実施例の燃料電池セルユニット40では、ガスケット44は、フック部44h1,44h2を備えており、第1のセパレータプレート42sp1に形成された貫通孔の周縁部にフック部44h1,44h2を引っ掛けて第1のセパレータプレート42sp1に固定することができるので、貫通孔の周囲に配置されるガスケット44(シール部44a)の位置決め精度を向上させることができる。
Further, in the
また、本実施例の燃料電池セルユニット40では、ガスケット44の嵌め込み部44f1,44f2において、ストッパ部44fsが芯部44fcよりも弾性変形しやすい部材からなるので、比較的小さい荷重で、嵌め込み部44f1,44f2を、それぞれ、位置決め孔42p1,42p2に嵌め込むことができる。また、嵌め込み部44f1,44f2を、それぞれ、位置決め孔42p1,42p2に嵌め込む際の位置決め孔42p1,42p2の周囲の第1のセパレータプレート42sp1の変形を抑制することができる。
Further, in the
C.変形例:
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこのような実施の形態になんら限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において種々なる態様での実施が可能である。例えば、以下のような変形が可能である。
C. Variations:
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to such embodiments, and can be implemented in various modes without departing from the scope of the present invention. For example, the following modifications are possible.
C1.変形例1:
上記実施例では、燃料電池セル42において、連通孔42FLhの大きさと、連通孔42sp2hの大きさとは、同じあるものとしたが、本発明は、これに限られない。連通孔42FLh,42sp2hは、厚さ方向から見たときに、位置決め位置決め孔42p1,42p2、および、ストッパ部44fsの外形を含む形状を有していればよい。したがって、連通孔42sp2hの大きさは、連通孔42FLhの大きさよりも大きくてもよいし、小さくてもよい。
C1. Modification 1:
In the above embodiment, in the
C2.変形例2:
上記実施例では、燃料電池セル42において、位置決め孔42p1,42p2、連通孔42FLh,42sp2hは、それぞれ、円形であるものとしたが、本発明は、これに限られない。位置決め孔42p1,42p2、連通孔42FLh,42sp2hを、例えば、矩形形状等、円形以外の形状としてもよい。位置決め孔42p1,42p2、連通孔42FLh,42sp2hを、例えば、矩形形状とする場合、これに合わせて、ガスケット44における芯部44fcの形状も、角柱状とすることが好ましい。
C2. Modification 2:
In the above embodiment, in the
また、上記実施例では、ガスケット44において、ストッパ部44fsは、円錐台形状でるものとしたが、本発明は、これに限られない。ストッパ部44fsは、位置決め孔42p1,42p2からの芯部44fcの脱落を防止可能な形状でればよく、例えば、爪型としてもよい。
Moreover, in the said Example, in the
C3.変形例3:
上記実施例では、第1のセパレータプレート42sp1に、2つの位置決め孔42p1,42p2が形成されており、ガスケット44に2つの嵌め込み部44f1,44f2が設けられており、フレーム材42FL、および、第2のセパレータプレート42sp2に、それぞれ、2つの連通孔42FLh,42sp2hが形成されているものとしたが、本発明はこれに限られない。これらの数は、任意に設定可能である。
C3. Modification 3:
In the above embodiment, the first separator plate 42sp1 is provided with two positioning holes 42p1 and 42p2, the
C4.変形例4:
上記実施例では、ガスケット44は、シール部44aと、変形抑制部44bと、を備えるものとしたが、本発明は、これに限られない。例えば、ガスケット44全体をシール部とするようにしてもよい。
C4. Modification 4:
In the said Example, although the
C5.変形例5:
上記実施例では、ガスケット44において、嵌め込み部44f1,44f2は、変形抑制部44bに設けられるものとしたが、本発明は、これに限られない。嵌め込み部44f1,44f2をシール部44aに設けるよいにしてもよい。
C5. Modification 5:
In the above embodiment, in the
C6.変形例6:
上記実施例では、ガスケット44は、2つのフック部44h1,44h2を備えるものとしたが、発明は、これに限られない。フック部の数、および、配置は、任意に設定可能である。また、ガスケット44がフック部を備えないようにしてもよい。
C6. Modification 6:
In the above embodiment, the
C7.変形例7:
上記実施例では、ガスケット44の嵌め込み部44f1,44f2において、ストッパ部44fsは、芯部44fcよりも弾性変形しやすい部材からなるものとしたが、本発明はこれに限られない。芯部44fcと、ストッパ部44fsとが、同じ部材からなるものとしてもよい。
C7. Modification 7:
In the above embodiment, in the fitting portions 44f1 and 44f2 of the
C8.変形例8
上記実施例では、燃料電池セル42は、膜電極ガス拡散層接合体42megaを備えるものとしたが、本発明は、これに限られない。燃料電池セル42は、膜電極ガス拡散層接合体42megaの代わりに、例えば、膜電極接合体と、金属多孔体とを含む積層体を備えるようにしてもよい。
C8. Modification 8
In the above embodiment, the
100…燃料電池スタック
10a,10b…エンドプレート
20a,20b…絶縁板
30a,30b…集電板
40…燃料電池セルユニット
42…燃料電池セル
42oi1…空気供給用貫通孔
42oo1…カソードオフガス排出用貫通孔
42hi…水素供給用貫通孔
42ho…アノードオフガス排出用貫通孔
42ci…冷却水供給用貫通孔
42co…冷却水排出用貫通孔
42mega…膜電極ガス拡散層接合体
42sp1…第1のセパレータプレート
42p1,42p2…位置決め孔
42sp2…第2のセパレータプレート
42sp2h…連通孔
42FL…フレーム材
42FLh…連通孔
44…ガスケット
44a…シール部
44b…変形抑制部
44f1,44f2…嵌め込み部
44fc…芯部
44fs…ストッパ部
44h1,44h2…フック部
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記燃料電池セルは、
発電体と、
前記発電体の第1の表面側に配置された第1のセパレータプレートであって、前記ガスケットが取り付けられる第1のセパレータと、
前記発電体の前記第1の表面側とは反対側の第2の表面側に配置された第2のセパレータプレートと、
前記第1のセパレータプレートと前記第2のセパレータプレートとの間であって、前記発電体の周囲に設けられたフレーム材と、
を備えており、
前記第1のセパレータプレートには、前記ガスケットの位置決めに用いられる位置決め孔が形成されており、
前記ガスケットは、
前記第1のセパレータプレートに形成された前記位置決め孔に着脱可能に嵌め込まれる嵌め込み部であって、
前記位置決め孔に挿入される柱状の芯部と、
前記位置決め孔からの前記芯部の脱落を防止するためのストッパ部であって、前記芯部の軸方向から見たときの外形の大きさが前記位置決め孔よりも大きいストッパ部と、
を備える嵌め込み部を備えており、
前記フレーム材、および、前記第2のセパレータプレートには、それぞれ、厚さ方向に貫通し、前記位置決め孔に連通する連通孔であって、前記厚さ方向から見たときに、前記位置決め孔、および、前記ストッパ部の前記外形を含む形状を有する連通孔が形成されている、
燃料電池セルユニット。 A fuel cell unit comprising a fuel cell and a gasket attached to one surface of the fuel cell,
The fuel battery cell is
A power generator,
A first separator plate disposed on a first surface side of the power generation body, the first separator to which the gasket is attached;
A second separator plate disposed on a second surface side opposite to the first surface side of the power generator;
A frame material provided between the first separator plate and the second separator plate and around the power generator;
With
The first separator plate is formed with a positioning hole used for positioning the gasket,
The gasket is
A fitting portion detachably fitted into the positioning hole formed in the first separator plate,
A columnar core inserted into the positioning hole;
A stopper portion for preventing the core portion from dropping from the positioning hole, the stopper portion having a larger outer shape than the positioning hole when viewed from the axial direction of the core portion;
It has a fitting part with
Each of the frame material and the second separator plate is a communication hole that penetrates in the thickness direction and communicates with the positioning hole, and when viewed from the thickness direction, the positioning hole, And a communication hole having a shape including the outer shape of the stopper portion is formed,
Fuel cell unit.
前記位置決め孔と、前記嵌め込み部と、前記各連通孔とは、それぞれ、複数設けられている、
燃料電池セルユニット。 The fuel cell unit according to claim 1, wherein
A plurality of the positioning holes, the fitting portions, and the communication holes are provided, respectively.
Fuel cell unit.
前記ガスケットは、
前記第1のセパレータプレートの表面と当接して、シールラインを形成するシール部と、
前記シール部よりも剛性が高い部材からなり、前記シール部の変形を抑制する変形抑制部と、
を備える燃料電池セルユニット。 The fuel cell unit according to claim 1 or 2,
The gasket is
A seal part that forms a seal line in contact with the surface of the first separator plate;
A deformation suppressing portion that is made of a member having higher rigidity than the seal portion, and suppresses deformation of the seal portion;
A fuel cell unit comprising:
前記嵌め込み部は、前記シール部以外の部位に設けられている、
燃料電池セルユニット。 The fuel cell unit according to claim 3, wherein
The fitting portion is provided in a portion other than the seal portion,
Fuel cell unit.
前記燃料電池セルには、前記燃料電池セルの表面に対して垂直な方向に流体を流すための貫通孔が形成されており、
前記ガスケットは、さらに、前記第1のセパレータプレートに形成された前記貫通孔の周縁部に引っ掛かるフック部を備える、
燃料電池セルユニット。 The fuel cell unit according to any one of claims 1 to 4,
The fuel cell has a through hole for flowing a fluid in a direction perpendicular to the surface of the fuel cell,
The gasket further includes a hook portion that is hooked to a peripheral portion of the through hole formed in the first separator plate.
Fuel cell unit.
前記ストッパ部は、前記芯部よりも弾性変形しやすい部材からなる、
燃料電池セルユニット。 The fuel cell unit according to any one of claims 1 to 5,
The stopper portion is made of a member that is more easily elastically deformed than the core portion.
Fuel cell unit.
請求項1ないし6のいずれかに記載の燃料電池セルユニットを、前記燃料電池セルと前記ガスケットとが交互に配置されるように、複数積層することによって構成されている、
燃料電池スタック。 A fuel cell stack,
A plurality of fuel cell units according to any one of claims 1 to 6, wherein the fuel cells and the gaskets are alternately arranged.
Fuel cell stack.
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