JP6488732B2 - Fuel cell stack - Google Patents

Fuel cell stack Download PDF

Info

Publication number
JP6488732B2
JP6488732B2 JP2015017780A JP2015017780A JP6488732B2 JP 6488732 B2 JP6488732 B2 JP 6488732B2 JP 2015017780 A JP2015017780 A JP 2015017780A JP 2015017780 A JP2015017780 A JP 2015017780A JP 6488732 B2 JP6488732 B2 JP 6488732B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fuel cell
plate
conduit
conduit portion
cell stack
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2015017780A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2016066577A (en
Inventor
雅之 伊藤
雅之 伊藤
濱田　仁
仁 濱田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Publication of JP2016066577A publication Critical patent/JP2016066577A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6488732B2 publication Critical patent/JP6488732B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Description

本発明は燃料電池スタックに関する。   The present invention relates to a fuel cell stack.

積層方向に沿って互いに積層された複数の燃料電池単セルを含む積層体と、積層体の積層方向の一端面に対面配置された第１のエンドプレートと、積層体の積層方向の他端面に対面配置されたプレッシャプレートと、プレッシャプレートから積層方向の外側に離間された位置において第１のエンドプレートに固定された第２のエンドプレートと、第２のエンドプレートに取り付けられ、プレッシャプレートを第１のエンドプレートに向けて押圧することにより積層体を積層方向に圧縮する圧縮部材と、を備えた、燃料電池スタックが公知である（例えば、特許文献１参照）。燃料電池単セルの厚みには製造誤差が含まれ、積層体の積層方向の寸法にはバラツキが生じる。上述の燃料電池スタックでは、プレッシャプレートが第１のエンドプレートに向けて移動可能であるので、積層体の寸法のバラツキが吸収される。この場合、プレッシャプレートの移動量は燃料電池単セル等の厚みの製造誤差に依存し、したがって燃料電池スタックごとに異なる。   A stacked body including a plurality of fuel cell single cells stacked on each other along the stacking direction, a first end plate facing one end surface in the stacking direction of the stack, and the other end surface of the stack in the stacking direction A pressure plate arranged in a face-to-face relationship, a second end plate fixed to the first end plate at a position spaced outward from the pressure plate in the stacking direction, and attached to the second end plate. 2. Description of the Related Art A fuel cell stack including a compression member that compresses a stacked body in a stacking direction by pressing toward one end plate is known (see, for example, Patent Document 1). Manufacturing errors are included in the thickness of the single fuel cell, and the dimensions of the stack in the stacking direction vary. In the fuel cell stack described above, since the pressure plate can move toward the first end plate, variations in the dimensions of the stack are absorbed. In this case, the amount of movement of the pressure plate depends on the manufacturing error of the thickness of the fuel cell unit cell or the like, and thus differs for each fuel cell stack.

一方、積層体内に、積層体の一端面を横切り積層体内を貫通して積層方向にそれぞれ延びる水素通路及び空気通路が設けられ、燃料電池単セルに設けられた水素ガス流通路又は空気流通路が水素通路及び空気通路にそれぞれ連通されている、燃料電池スタックも公知である。   On the other hand, a hydrogen passage and an air passage are provided in the laminated body so as to traverse one end surface of the laminated body and penetrate the laminated body and extend in the laminating direction, respectively. Fuel cell stacks that communicate with the hydrogen passage and the air passage, respectively, are also known.

特開２００５−２５１６６７号公報JP 2005-251667 A

燃料電池単セルにおいて水素と酸素との電気化学反応が行なわれると、電力が発生されると共に、水が生成される。この水の一部は燃料電池単セルから流出する水素又は空気によって燃料電池単セル外ないし燃料電池スタック外に運び出される。ところが、残りの水が燃料電池単セル内で凝縮し、この凝縮水が過剰に燃料電池スタック内に滞留すると、燃料電池単セルの発電性能が低下する。そこで、燃料電池スタックから凝縮水を排出する何らかの手立てが必要となる。   When an electrochemical reaction between hydrogen and oxygen is performed in a single fuel cell, electric power is generated and water is generated. A part of this water is carried out of the fuel cell unit or the fuel cell stack by hydrogen or air flowing out of the fuel cell unit. However, if the remaining water is condensed in the fuel cell unit cell and the condensed water stays in the fuel cell stack excessively, the power generation performance of the fuel cell unit cell is lowered. Therefore, some means for discharging the condensed water from the fuel cell stack is required.

この点、第２のエンドプレート及びプレッシャプレートを貫通し、更に積層体の他端面を横切って水素通路又は空気通路に到る貫通孔を燃料電池スタックに設け、水素通路又は空気通路と燃料電池スタック外部とを連通する導管を貫通孔内に配置すれば、燃料電池単セル内ないし燃料電池スタック内の凝縮水を、水素通路又は空気通路と導管とを順次介して燃料電池スタック外部に排出することが可能となる。ところが、上述した特許文献１の燃料電池スタックでは、燃料電池スタックごとに、プレッシャプレートと第２のエンドプレートとの間の距離が異なるおそれがある。このため、特許文献１に記載の燃料電池スタックでは、燃料電池スタックごとに長さの異なる複数種類の導管を用意するか、又は、燃料電池スタックを製造するたびに導管の長さを調整するための加工が必要となるおそれがある。したがって、燃料電池スタックの製造コストが増大し、又は、生産性が低下するおそれがある。   In this respect, the fuel cell stack is provided with a through hole that penetrates through the second end plate and the pressure plate, and further reaches the hydrogen passage or the air passage across the other end surface of the laminated body. If a conduit communicating with the outside is arranged in the through hole, the condensed water in the single fuel cell or in the fuel cell stack is discharged outside the fuel cell stack through the hydrogen passage or the air passage and the conduit sequentially. Is possible. However, in the fuel cell stack of Patent Document 1 described above, the distance between the pressure plate and the second end plate may be different for each fuel cell stack. For this reason, in the fuel cell stack described in Patent Document 1, a plurality of types of conduits having different lengths are prepared for each fuel cell stack, or the length of the conduit is adjusted every time the fuel cell stack is manufactured. There is a risk that it may be necessary. Therefore, the manufacturing cost of the fuel cell stack may increase or the productivity may decrease.

本発明によれば、積層方向に沿って互いに積層された複数の燃料電池単セルを含む積層体と、前記積層体の前記積層方向の一端面に対面配置された第１のエンドプレートと、前記積層体の前記積層方向の他端面に対面配置されたプレッシャプレートと、前記プレッシャプレートから前記積層方向の外側に離間された位置において前記第１のエンドプレートに固定された第２のエンドプレートと、前記第２のエンドプレートに取り付けられ、前記プレッシャプレートを前記第１のエンドプレートに向けて押圧することにより前記積層体を前記積層方向に圧縮する圧縮部材と、を備え、前記積層体内に、前記積層体の前記一端面を横切り前記積層体内を貫通して前記積層方向に延びるガス通路が設けられ、前記燃料電池単セルに設けられた燃料ガス流通路又は酸化剤ガス流通路が前記ガス通路に連通されている、燃料電池スタックにおいて、前記第２のエンドプレート及び前記プレッシャプレートを貫通し、更に前記積層体の前記他端面を横切り前記積層体内を貫通して前記ガス通路に到る貫通孔と、前記貫通孔内に配置され、前記ガス通路と前記燃料電池スタックの外部とを互いに連通する入れ子式の導管と、を更に備えた、燃料電池スタックが提供される。   According to the present invention, a stacked body including a plurality of fuel cell single cells stacked on each other along the stacking direction, a first end plate disposed facing one end surface of the stacked body in the stacking direction, A pressure plate disposed opposite to the other end surface of the stack in the stacking direction; a second end plate fixed to the first end plate at a position spaced from the pressure plate to the outside in the stacking direction; A compression member attached to the second end plate and compressing the laminated body in the laminating direction by pressing the pressure plate toward the first end plate, and in the laminated body, A gas passage that extends across the one end surface of the stack and extends in the stacking direction through the stack is provided, and a fuel gas provided in the single fuel cell unit is provided. In the fuel cell stack, wherein a flow passage or an oxidant gas flow passage is communicated with the gas passage, the fuel cell stack passes through the second end plate and the pressure plate, and further traverses the other end surface of the laminated body. A fuel cell, further comprising: a through hole that passes through the gas passage and a telescopic pipe that is disposed in the through hole and communicates with the outside of the fuel cell stack. A stack is provided.

燃料電池スタックの製造コストを低く維持し生産性を高く維持しつつ、燃料電池スタックから凝縮水を良好に排出させることができる。   Condensed water can be discharged well from the fuel cell stack while keeping the manufacturing cost of the fuel cell stack low and maintaining high productivity.

燃料電池スタックの全体側面図である。It is a whole side view of a fuel cell stack. 燃料電池スタックにおける流体流れを説明する概略図である。It is the schematic explaining the fluid flow in a fuel cell stack. 燃料電池スタックの部分拡大断面図である。It is a partial expanded sectional view of a fuel cell stack. 燃料電池単セルのセパレータの平面図である。It is a top view of the separator of a fuel cell single cell. 第２のターミナルプレートの別の実施例の平面図である。It is a top view of another example of the 2nd terminal plate. 本発明による別の実施例の燃料電池スタックの部分拡大断面図である。It is a partial expanded sectional view of the fuel cell stack of another Example by this invention. 本発明による更に別の実施例の燃料電池スタックの部分拡大断面図である。FIG. 6 is a partially enlarged cross-sectional view of a fuel cell stack according to still another embodiment of the present invention.

図１を参照すると、全体として直方体形状をなしている燃料電池スタック１は積層体２を備えている。この積層体２は、複数の燃料電池単セル３ｃを積層方向ＬＳに沿って互いに積層した積層セル３と、積層セル３の積層方向ＬＳの一端面３ａに対面配置された第１のターミナルプレート４ａと、第１のターミナルプレート４ａの積層方向ＬＳの一端面４ａａに対面配置された第１のインシュレータプレート５ａと、積層セル３の積層方向ＬＳの他端面３ｂに対面配置された第２のターミナルプレート４ｂと、第２のターミナルプレート４ｂの積層方向ＬＳの他端面４ｂｂに対面配置された第２のインシュレータプレート５ｂと、を備える。図１に示される実施例では、積層体２の積層方向ＬＳの一端面２ａは第１のインシュレータプレート５ａの積層方向ＬＳの一端面により形成され、積層体２の積層方向ＬＳの他端面２ｂは第２のインシュレータプレート５ｂの積層方向ＬＳの他端面により形成される。燃料電池単セル３ｃは、水素ガスのような燃料ガスと、酸素ないし空気のような酸化剤ガスとの電気化学反応により電力を発生する。   Referring to FIG. 1, a fuel cell stack 1 having a rectangular parallelepiped shape as a whole includes a stacked body 2. The stacked body 2 includes a stacked cell 3 in which a plurality of fuel cell single cells 3c are stacked together in the stacking direction LS, and a first terminal plate 4a disposed to face one end surface 3a of the stacked cell 3 in the stacking direction LS. A first insulator plate 5a facing the one end surface 4aa in the stacking direction LS of the first terminal plate 4a, and a second terminal plate positioned facing the other end surface 3b of the stacking cell 3 in the stacking direction LS 4b, and a second insulator plate 5b disposed to face the other end surface 4bb in the stacking direction LS of the second terminal plate 4b. In the embodiment shown in FIG. 1, one end surface 2a in the stacking direction LS of the laminate 2 is formed by one end surface in the stacking direction LS of the first insulator plate 5a, and the other end surface 2b of the stack 2 in the stacking direction LS is It is formed by the other end surface of the second insulator plate 5b in the stacking direction LS. The single fuel cell 3c generates electric power by an electrochemical reaction between a fuel gas such as hydrogen gas and an oxidant gas such as oxygen or air.

燃料電池スタック１は更に、積層体２の積層方向ＬＳの一端面２ａに対面配置された第１のエンドプレート６ａと、積層体２の積層方向ＬＳの他端面２ｂに対面配置されたプレッシャプレート７と、プレッシャプレート７から積層方向ＬＳの外側に離間された位置において例えば一対のテンションプレート８により第１のエンドプレート６ａに固定された第２のエンドプレート６ｂと、第２のエンドプレート６ｂに取り付けられ、プレッシャプレート７を第１のエンドプレート６ａに向けて押圧することにより積層体２を積層方向ＬＳに圧縮する圧縮部材９と、を備える。図１に示される実施例では、圧縮部材９はネジから構成され、第２のエンドプレート６ｂに形成されたネジ孔に螺合される。プレッシャプレート７は第１のエンドプレート６ａ及び第２のエンドプレート６ｂに対し積層方向ＬＳに移動可能であり、圧縮部材９の先端はプレッシャプレート７に当接している。その結果、圧縮部材９がねじ込まれると、プレッシャプレート７が第１のエンドプレート６ａに向けて押圧され、したがって積層体２が積層方向ＬＳに圧縮され、保持される。このようにすると、燃料電池単セル３ｃ等の寸法の製造誤差を吸収しつつ、積層体２に圧縮力を付与することができる。なお、図１においてＳはプレッシャプレート７と第２のエンドプレート６ｂとの間に形成された隙間を示している。   The fuel cell stack 1 further includes a first end plate 6a disposed facing one end surface 2a of the stacked body 2 in the stacking direction LS, and a pressure plate 7 disposed facing the other end surface 2b of the stacked body 2 in the stacking direction LS. And a second end plate 6b fixed to the first end plate 6a by a pair of tension plates 8 at a position spaced from the pressure plate 7 in the stacking direction LS, and attached to the second end plate 6b. And a compression member 9 that compresses the stacked body 2 in the stacking direction LS by pressing the pressure plate 7 toward the first end plate 6a. In the embodiment shown in FIG. 1, the compression member 9 is constituted by a screw and is screwed into a screw hole formed in the second end plate 6b. The pressure plate 7 is movable in the stacking direction LS with respect to the first end plate 6 a and the second end plate 6 b, and the tip of the compression member 9 is in contact with the pressure plate 7. As a result, when the compression member 9 is screwed, the pressure plate 7 is pressed toward the first end plate 6a, and thus the stacked body 2 is compressed and held in the stacking direction LS. If it does in this way, compressive force can be given to layered product 2, absorbing a manufacturing error of a size of fuel cell single cell 3c. In FIG. 1, S indicates a gap formed between the pressure plate 7 and the second end plate 6b.

燃料電池単セル３ｃ、第１のターミナルプレート４ａ、第２のターミナルプレート４ｂ、第１のインシュレータプレート５ａ、第２のインシュレータプレート５ｂ、及びプレッシャプレート７は互いにほぼ同じ大きさの長方形状をなしている。燃料電池単セル３ｃは互いに電気的に直列に接続される。第１のターミナルプレート４ａ及び第２のターミナルプレート４ｂは導電性材料から形成され、燃料電池単セル３ｃないし積層セル３と電気的に接続される。一方、第１のインシュレータプレート５ａ及び第２のインシュレータプレート５ｂは電気絶縁性材料から形成される。更に、プレッシャプレート７は金属材料ないし導電性材料から形成される。第１のエンドプレート６ａ及び第２のエンドプレート６ｂは燃料電池単セル３ｃ等よりも若干大きい長方形状をなしている。第１のエンドプレート６ａ、第２のエンドプレート６ｂ、テンションプレート８、及び圧縮部材９は金属材料ないし導電性材料から形成される。   The fuel cell single cell 3c, the first terminal plate 4a, the second terminal plate 4b, the first insulator plate 5a, the second insulator plate 5b, and the pressure plate 7 are formed in a rectangular shape having substantially the same size. Yes. The fuel cell single cells 3c are electrically connected to each other in series. The first terminal plate 4 a and the second terminal plate 4 b are made of a conductive material and are electrically connected to the fuel cell single cell 3 c or the stacked cell 3. On the other hand, the first insulator plate 5a and the second insulator plate 5b are made of an electrically insulating material. Further, the pressure plate 7 is made of a metal material or a conductive material. The first end plate 6a and the second end plate 6b have a rectangular shape that is slightly larger than the single fuel cell 3c and the like. The first end plate 6a, the second end plate 6b, the tension plate 8, and the compression member 9 are made of a metal material or a conductive material.

図２は、燃料電池単セル３ｃ及び燃料電池スタック１における流体流れを概略的に示している。図２を参照すると、燃料電池単セル３ｃは、板状の膜電極接合体３ｃｍと、膜電極接合体３ｃｍのアノード極側に設けられた水素ガス流通路３ｃｈと、膜電極接合体３ｃｍのカソード極側に設けられた空気流通路３ｃａと、をそれぞれ備える。水素ガス流通路３ｃｈ及び空気流通路３ｃａは積層方向ＬＳに対しほぼ垂直に延びている。   FIG. 2 schematically shows the fluid flow in the single fuel cell 3 c and the fuel cell stack 1. Referring to FIG. 2, a fuel cell single cell 3c includes a plate-shaped membrane electrode assembly 3cm, a hydrogen gas flow passage 3ch provided on the anode electrode side of the membrane electrode assembly 3cm, and a cathode of the membrane electrode assembly 3cm. And an air flow passage 3ca provided on the pole side. The hydrogen gas flow passage 3ch and the air flow passage 3ca extend substantially perpendicular to the stacking direction LS.

一方、積層体２内には、積層体２の一端面２ａを横切り積層体２内を貫通して積層方向ＬＳにそれぞれ延びる水素ガス流入通路１０ｈｉ、水素ガス流出通路１０ｈｏ、空気流入通路１０ａｉ、及び、空気流出通路１０ａｏが設けられる。本発明による実施例では、積層方向ＬＳに延びる燃料電池スタック１の中心軸線の一側、例えば図１における手前側に水素ガス流出通路１０ｈｏ及び空気流入通路１０ａｉが設けられ、燃料電池スタック１の中心軸線の他側、例えば図１における奥側に水素ガス流入通路１０ｈｉ及び空気流出通路１０ａｏが設けられる。水素ガス流入通路１０ｈｉは燃料電池単セル３ｃの水素ガス流通路３ｃｈの入口にそれぞれ連結され、水素ガス流出通路１０ｈｏは燃料電池単セル３ｃの水素ガス流通路３ｃｈの出口にそれぞれ連結される。また、空気流入通路１０ａｉは燃料電池単セル３ｃの空気流通路３ｃａの入口にそれぞれ連結され、空気流出通路１０ａｏは燃料電池単セル３ｃの空気流通路３ｃａの出口にそれぞれ連結される。   On the other hand, in the laminate 2, a hydrogen gas inflow passage 10 hi, a hydrogen gas outflow passage 10 ho, an air inflow passage 10 ai, traversing the one end surface 2 a of the laminate 2 and extending in the lamination direction LS through the inside of the laminate 2, and An air outflow passage 10ao is provided. In the embodiment according to the present invention, a hydrogen gas outflow passage 10ho and an air inflow passage 10ai are provided on one side of the central axis of the fuel cell stack 1 extending in the stacking direction LS, for example, the front side in FIG. A hydrogen gas inflow passage 10hi and an air outflow passage 10ao are provided on the other side of the axis, for example, on the back side in FIG. The hydrogen gas inflow passage 10hi is connected to the inlet of the hydrogen gas flow passage 3ch of the single fuel cell 3c, and the hydrogen gas outflow passage 10ho is connected to the outlet of the hydrogen gas flow passage 3ch of the single fuel cell 3c. The air inflow passage 10ai is connected to the inlet of the air flow passage 3ca of the single fuel cell 3c, and the air outflow passage 10ao is connected to the outlet of the air flow passage 3ca of the single fuel cell 3c.

なお、本発明による実施例では、積層方向ＬＳに延びる燃料電池スタック１の中心軸線の一側、例えば図１における手前側に水素ガス流通路３ｃｈの出口及び空気流通路３ｃａの入口が配置され、燃料電池スタック１の中心軸線の他側、例えば図１における奥側に水素ガス流通路３ｃｈの入口及び空気流通路３ｃａの出口が配置される。その結果、おおまかに言うと、水素ガスは水素ガス流通路３ｃｈ内を図１において奥側から手前側に流れ、空気は空気流通路３ｃａ内を図１において手前側から奥側に流れる。したがって、水素ガス流通路３ｃｈ内を流れる水素ガスの向きと、空気流通路３ｃａ内を流れる空気の向きとが互いにほぼ逆向きになっている。すなわち、燃料電池スタック１は向流式の燃料電池スタックから構成される。図示しない別の実施例では、燃料電池スタック１０は並流式の燃料電池スタックから構成される。すなわち、燃料電池スタック１の中心軸線の一側に水素ガス流通路３ｃｈの出口及び空気流通路３ｃａの出口が配置され、燃料電池スタック１の中心軸線の他側に水素ガス流通路３ｃｈの入口及び空気流通路３ｃａの入口が配置され、したがって水素ガス流通路３ｃｈ内を流れる水素ガスの向きと、空気流通路３ｃａ内を流れる空気の向きとが互いにほぼ同じ向きになっている。   In the embodiment according to the present invention, the outlet of the hydrogen gas passage 3ch and the inlet of the air passage 3ca are arranged on one side of the central axis of the fuel cell stack 1 extending in the stacking direction LS, for example, the front side in FIG. The inlet of the hydrogen gas flow passage 3ch and the outlet of the air flow passage 3ca are disposed on the other side of the central axis of the fuel cell stack 1, for example, the back side in FIG. As a result, roughly speaking, hydrogen gas flows in the hydrogen gas flow passage 3ch from the back side to the front side in FIG. 1, and air flows in the air flow passage 3ca from the front side to the back side in FIG. Therefore, the direction of the hydrogen gas flowing in the hydrogen gas flow passage 3ch and the direction of the air flowing in the air flow passage 3ca are almost opposite to each other. That is, the fuel cell stack 1 is composed of a countercurrent fuel cell stack. In another embodiment (not shown), the fuel cell stack 10 is composed of a cocurrent fuel cell stack. That is, an outlet of the hydrogen gas flow passage 3ch and an outlet of the air flow passage 3ca are arranged on one side of the central axis of the fuel cell stack 1, and an inlet of the hydrogen gas flow passage 3ch on the other side of the central axis of the fuel cell stack 1. The inlet of the air flow passage 3ca is disposed, so that the direction of hydrogen gas flowing in the hydrogen gas flow passage 3ch and the direction of air flowing in the air flow passage 3ca are substantially the same.

第１のエンドプレート６ａには、第１のエンドプレート６ａ内をそれぞれ貫通する水素ガス入口１１ｈｉ、水素ガス出口１１ｈｏ、空気入口１１ａｉ、及び、空気出口１１ａｏが形成される。水素ガス流入通路１０ｈｉは水素ガス入口１１ｈｉに連結され、水素ガス入口１１ｈｉは水素タンクのような水素ガス源（図示しない）に連結される。水素ガス流出通路１０ｈｏは水素ガス出口１１ｈｏに連結される。一方、空気流入通路１０ａｉは空気入口１１ａｉに連結され、空気入口１１ａｉはコンプレッサのような空気源（図示しない）に連結される。空気流出通路１０ａｏは空気出口１１ａｏに連結される。なお、図１では空気入口１１ａｉ及び水素ガス出口１１ｈｏのみが図示されている。   The first end plate 6a is formed with a hydrogen gas inlet 11hi, a hydrogen gas outlet 11ho, an air inlet 11ai, and an air outlet 11ao penetrating through the first end plate 6a. The hydrogen gas inflow passage 10hi is connected to a hydrogen gas inlet 11hi, and the hydrogen gas inlet 11hi is connected to a hydrogen gas source (not shown) such as a hydrogen tank. The hydrogen gas outflow passage 10ho is connected to the hydrogen gas outlet 11ho. On the other hand, the air inflow passage 10ai is connected to an air inlet 11ai, and the air inlet 11ai is connected to an air source (not shown) such as a compressor. The air outflow passage 10ao is connected to the air outlet 11ao. In FIG. 1, only the air inlet 11ai and the hydrogen gas outlet 11ho are shown.

水素ガス源から水素ガス流入通路１０ｈｉに供給された水素ガスは次いで水素ガス流通路３ｃｈ内に流入し、空気源から空気流入通路１０ａｉに供給された空気は次いで空気流通路３ｃａ内に流入する。このようにして燃料電池単セル３ｃに水素ガス及び空気が供給される。燃料電池単セル３ｃに水素ガス及び空気が供給されると、上述したように燃料電池単セル３ｃにおいて水素ガスと酸素との電気化学反応（Ｈ２→２Ｈ＋＋２ｅ−，（１／２）Ｏ２＋２Ｈ＋＋２ｅ−→Ｈ２Ｏ）が起こり、電力が発生される。この発生された電力は例えば電動車両のモータジェネレータ（図示しない）に送られる。その結果、モータジェネレータが車両駆動用の電気モータとして作動され、車両が駆動される。過剰の水素ガスは水素ガス流出通路１０ｈｏ及び水素ガス出口１１ｈｏを介して燃料電池スタック１の外部に流出し、過剰の空気は空気流出通路１０ａｏ及び空気出口１１ａｏを介して燃料電池スタック１の外部に流出する。 The hydrogen gas supplied from the hydrogen gas source to the hydrogen gas inflow passage 10hi then flows into the hydrogen gas flow passage 3ch, and the air supplied from the air source to the air inflow passage 10ai then flows into the air flow passage 3ca. In this way, hydrogen gas and air are supplied to the single fuel cell 3c. When hydrogen gas and air are supplied to the single fuel cell 3c, as described above, the electrochemical reaction (H 2 → 2H + + 2e − , (1/2) O between hydrogen gas and oxygen in the single fuel cell 3c. 2 + 2H + + 2e − → H 2 O) and electric power is generated. The generated electric power is sent to, for example, a motor generator (not shown) of the electric vehicle. As a result, the motor generator is operated as an electric motor for driving the vehicle, and the vehicle is driven. Excess hydrogen gas flows out of the fuel cell stack 1 through the hydrogen gas outflow passage 10ho and the hydrogen gas outlet 11ho, and excess air flows out of the fuel cell stack 1 through the air outflow passage 10ao and air outlet 11ao. leak.

なお、互いに隣接する燃料電池単セル３ｃ同士間には冷却水流通路が形成されている。また、積層体２内には、積層体２の一端面２ａを横切り積層体２内を貫通して積層方向ＬＳにそれぞれ延びる冷却水流入通路及び冷却水流出通路が形成されている。冷却水流入通路は冷却水流通路の入口にそれぞれ連結され、冷却水流出通路は冷却水流通路の出口にそれぞれ連結される。第１のエンドプレート６ａには、第１のエンドプレート６ａ内をそれぞれ貫通する冷却水入口及び冷却水出口が形成され、冷却水流入通路及び冷却水通路は冷却水入口及び冷却水出口にそれぞれ連結される。冷却水入口は冷却水ポンプの出口に連結され、冷却水出口は冷却水ポンプの入口に連結される。   A cooling water flow passage is formed between adjacent fuel cell single cells 3c. Further, a cooling water inflow passage and a cooling water outflow passage are formed in the laminated body 2 so as to cross the one end surface 2a of the laminated body 2 and penetrate the laminated body 2 and extend in the laminating direction LS. The cooling water inflow passage is connected to the inlet of the cooling water flow passage, and the cooling water outflow passage is connected to the outlet of the cooling water flow passage. The first end plate 6a is formed with a cooling water inlet and a cooling water outlet penetrating the first end plate 6a, respectively, and the cooling water inflow passage and the cooling water passage are connected to the cooling water inlet and the cooling water outlet, respectively. Is done. The cooling water inlet is connected to the outlet of the cooling water pump, and the cooling water outlet is connected to the inlet of the cooling water pump.

図１及び図２と共に図３を参照すると、燃料電池スタック１には、第２のエンドプレート６ｂ及びプレッシャプレート７を貫通し、更に積層体２の他端面２ｂを横切り積層体２内を貫通して、すなわち第２のインシュレータプレート５ｂ及び第２のターミナルプレート４ｂを貫通して、水素ガス流出通路１０ｈｏに到る貫通孔１２が設けられる。この場合、貫通孔１２は、第２のエンドプレート６ｂ内に形成された貫通孔部分１２ａと、プレッシャプレート７内に形成された貫通孔部分１２ｂと、第２のインシュレータプレート５ｂ内に形成された貫通孔部分１２ｃと、第２のターミナルプレート４ｂ内に形成された貫通孔部分１２ｄと、を備える。本発明による実施例では、貫通孔１２は積層方向ＬＳに延びている。この貫通孔１２内には、水素ガス流出通路１０ｈｏと燃料電池スタック１の外部とを互いに連通する導管１３が配置される。導管１３には例えば電磁式の遮断弁（図示しない）が連結されている。遮断弁は通常は閉弁されており、遮断弁が開弁されると、水素ガス流出通路１０ｈｏ内に滞留する凝縮水が導管１３を介し燃料電池スタック１の外部に排出される。第１のエンドプレート６ａが第２のエンドプレート６ｂより高くなるように燃料電池スタック１が傾斜して配置される場合には、導管１３を介する液水の排出が促進される。   Referring to FIG. 3 together with FIGS. 1 and 2, the fuel cell stack 1 penetrates the second end plate 6 b and the pressure plate 7 and further penetrates the inside of the laminate 2 across the other end surface 2 b of the laminate 2. That is, a through-hole 12 that penetrates through the second insulator plate 5b and the second terminal plate 4b and reaches the hydrogen gas outflow passage 10ho is provided. In this case, the through hole 12 is formed in the through hole part 12a formed in the second end plate 6b, the through hole part 12b formed in the pressure plate 7, and the second insulator plate 5b. The through-hole part 12c and the through-hole part 12d formed in the 2nd terminal plate 4b are provided. In the embodiment according to the present invention, the through hole 12 extends in the stacking direction LS. In this through-hole 12, a conduit 13 is disposed that allows the hydrogen gas outflow passage 10ho and the outside of the fuel cell stack 1 to communicate with each other. For example, an electromagnetic shut-off valve (not shown) is connected to the conduit 13. The shut-off valve is normally closed. When the shut-off valve is opened, the condensed water staying in the hydrogen gas outflow passage 10ho is discharged to the outside of the fuel cell stack 1 through the conduit 13. When the fuel cell stack 1 is disposed so that the first end plate 6a is higher than the second end plate 6b, the discharge of liquid water through the conduit 13 is promoted.

特に本発明による実施例では、導管１３は入れ子式の導管から構成される。すなわち、導管１３は、管状部分１３ａｐ及びフランジ状部分１３ａｆを有する第１の導管部分１３ａと、管状部分１３ｂｐ及びフランジ状部分１３ｂｆを有する第２の導管部分１３ｂとを備える。図３に示される実施例では、第１の導管部分１３ａの管状部分１３ａｐの内径は第２の導管部分１３ｂの管状部分１３ｂｐの外径よりもわずかに大きく設定されており、第１の導管部分１３ａの管状部分１３ａｐ内に第２の導管部分１３ｂの管状部分１３ｂｐが受容される。その結果、第１の導管部分１３ａ及び第２の導管部分１３ｂは互いに積層方向ＬＳに関し相対移動可能であり、したがって導管１３の積層方向ＬＳの長さを調節することができる。第１の導管部分１３ａの管状部分１３ａｐの内周面と第２の導管部分１３ｂの管状部分１３ｂｐの外周面との間にはＯリングのような環状シール１３ｓが配置される。図３に示される実施例では更に、第１の導管部分１３ａの管状部分１３ａｐの外径は、第２のエンドプレート６ｂ内に形成された貫通孔部分１２ａの内径と、プレッシャプレート７内に形成された貫通孔部分１２ｂの内径よりも小さく設定される。   In particular in the embodiment according to the invention, the conduit 13 comprises a nested conduit. That is, the conduit 13 includes a first conduit portion 13a having a tubular portion 13ap and a flange-like portion 13af, and a second conduit portion 13b having a tubular portion 13bp and a flange-like portion 13bf. In the embodiment shown in FIG. 3, the inner diameter of the tubular portion 13ap of the first conduit portion 13a is set to be slightly larger than the outer diameter of the tubular portion 13bp of the second conduit portion 13b. The tubular portion 13bp of the second conduit portion 13b is received within the tubular portion 13ap of 13a. As a result, the first conduit portion 13a and the second conduit portion 13b can move relative to each other in the stacking direction LS, and thus the length of the conduit 13 in the stacking direction LS can be adjusted. An annular seal 13s such as an O-ring is disposed between the inner peripheral surface of the tubular portion 13ap of the first conduit portion 13a and the outer peripheral surface of the tubular portion 13bp of the second conduit portion 13b. Further, in the embodiment shown in FIG. 3, the outer diameter of the tubular portion 13ap of the first conduit portion 13a is formed in the pressure plate 7 and the inner diameter of the through-hole portion 12a formed in the second end plate 6b. Is set smaller than the inner diameter of the through-hole portion 12b.

図３に示される実施例において第１の導管部分１３ａは第２のエンドプレート６ｂに保持されている。すなわち、第１の導管部分１３ａのフランジ状部分１３ａｆは第２のエンドプレート６ｂの外端面６ｂｂに当接する。このフランジ状部分１３ａｆと第２のエンドプレート６ｂの外端面６ｂｂとの間には、貫通孔１２を囲むように配置された環状シール１３ａｓが配置される。一方、図３に示される実施例において第２の導管部分１３ｂはプレッシャプレート７及び積層体２に保持されている。すなわち、第２の導管部分１３ｂのフランジ状部分１３ｂｆは積層方向ＬＳに関し、第２のターミナルプレート４ｂと、積層体２に含まれる燃料電池単セル３ｃのセパレータ３ｃｓとの間に把持される。また、第２の導管部分１３ｂのフランジ状部分１３ｂｆには環状の凹溝１３ｂｄが形成されており、この凹溝１３ｂｄ内には隣接する燃料電池単セル３ｃのセパレータ３ｃｓのガスケット１４ｈｏが受容される。   In the embodiment shown in FIG. 3, the first conduit portion 13a is held by the second end plate 6b. That is, the flange-like portion 13af of the first conduit portion 13a abuts on the outer end surface 6bb of the second end plate 6b. An annular seal 13as disposed so as to surround the through hole 12 is disposed between the flange-shaped portion 13af and the outer end surface 6bb of the second end plate 6b. On the other hand, in the embodiment shown in FIG. 3, the second conduit portion 13 b is held by the pressure plate 7 and the laminate 2. That is, the flange-shaped portion 13bf of the second conduit portion 13b is gripped between the second terminal plate 4b and the separator 3cs of the single fuel cell 3c included in the stacked body 2 in the stacking direction LS. An annular groove 13bd is formed in the flange-shaped portion 13bf of the second conduit portion 13b, and the gasket 14ho of the separator 3cs of the adjacent fuel cell single cell 3c is received in the groove 13bd. .

すなわち、各燃料電池単セル３ｃは膜電極接合体３ｃｍの両側に板状のセパレータを備えており、膜電極接合体３ｃｍとセパレータとの間に上述した水素ガス流通路３ｃｈ及び空気流通路３ｃａがそれぞれ画定される。セパレータは導電性材料から形成され、膜電極接合体３ｃｍ及び隣接する燃料電池単セル３ｃのセパレータとそれぞれ電気的に接続される。図４はセパレータ３ｃｓの一例を示している。図４に示されるセパレータ３ｃｓはその一側に、空気流入通路１０ａｉ、冷却水流出通路１０ｗｏ及び水素ガス流出通路１０ｈｏを備え、他側に空気流出通路１０ａｏ、冷却水流入通路１０ｗｉ及び水素ガス流入通路１０ｈｉを備える。また、これら水素ガス流入通路１０ｈｉ、水素ガス流出通路１０ｈｏ、空気流入通路１０ａｉ、及び、空気流出通路１０ａｏはそれぞれ対応する環状のガスケット１４ｈｉ，１４ｈｏ，１４ａｉ，１４ａｏにより囲まれている。更に、セパレータ３ｃｓとこれに隣接する燃料電池単セル３ｃのセパレータとの間に形成される上述した冷却水流通路３ｃｗは、冷却水流入通路１０ｗｉ及び冷却水流出通路１０ｗｏと共に共通の環状のガスケット１４ｗにより囲まれている。ガスケット１４ｈｉ，１４ｈｏ，１４ａｉ，１４ａｏ，１４ｗは弾性を有する電気絶縁性材料から形成される。図３に示される例では、水素ガス流出通路１０ｈｏ周りのガスケット１４ｈｏが凹溝１３ｂｄ内に受容されている。   That is, each fuel cell single cell 3c includes plate separators on both sides of the membrane electrode assembly 3cm, and the hydrogen gas flow passage 3ch and the air flow passage 3ca described above are provided between the membrane electrode assembly 3cm and the separator. Each is defined. The separator is formed of a conductive material and is electrically connected to the separator of the membrane electrode assembly 3 cm and the adjacent fuel cell single cell 3 c. FIG. 4 shows an example of the separator 3cs. The separator 3cs shown in FIG. 4 includes an air inflow passage 10ai, a cooling water outflow passage 10wo, and a hydrogen gas outflow passage 10ho on one side, and an air outflow passage 10ao, a cooling water inflow passage 10wi, and a hydrogen gas inflow passage on the other side. 10 hi. The hydrogen gas inflow passage 10hi, the hydrogen gas outflow passage 10ho, the air inflow passage 10ai, and the air outflow passage 10ao are surrounded by corresponding annular gaskets 14hi, 14ho, 14ai, 14ao, respectively. Further, the above-described cooling water flow passage 3cw formed between the separator 3cs and the separator of the fuel cell single cell 3c adjacent thereto is formed by a common annular gasket 14w together with the cooling water inflow passage 10wi and the cooling water outflow passage 10wo. being surrounded. The gaskets 14hi, 14ho, 14ai, 14ao, 14w are formed from an electrically insulating material having elasticity. In the example shown in FIG. 3, the gasket 14ho around the hydrogen gas outflow passage 10ho is received in the concave groove 13bd.

さて、本発明による実施例では、上述したように、プレッシャプレート７が圧縮部材９により第１のエンドプレート６ａに向けて移動され、それによって積層体２が保持される。この場合のプレッシャプレート７の移動量は燃料電池単セル３ｃ等の寸法の製造誤差に依存する。このため、燃料電池スタック１ごとに、プレッシャプレート７と第２のエンドプレート６ｂとの間の積層方向ＬＳの距離が異なるおそれがある。しかしながら、本発明による実施例では、導管１３の積層方向ＬＳの長さを調節することができるので、燃料電池スタック１ごとに導管１３の積層方向ＬＳ長さを燃料電池スタック１ごとに最適に調節することができる。したがって、燃料電池スタック１の製造コストを低く維持し生産性を高く維持しつつ、燃料電池スタック１から凝縮水を良好に排出させることができる。   In the embodiment according to the present invention, as described above, the pressure plate 7 is moved toward the first end plate 6 a by the compression member 9, thereby holding the laminate 2. The amount of movement of the pressure plate 7 in this case depends on the manufacturing error of the dimensions of the fuel cell single cell 3c and the like. For this reason, there exists a possibility that the distance of the lamination direction LS between the pressure plate 7 and the 2nd end plate 6b may differ for every fuel cell stack 1. FIG. However, in the embodiment according to the present invention, the length in the stacking direction LS of the conduit 13 can be adjusted, so that the stacking direction LS length of the conduit 13 in each fuel cell stack 1 is optimally adjusted for each fuel cell stack 1. can do. Therefore, the condensed water can be discharged well from the fuel cell stack 1 while maintaining the manufacturing cost of the fuel cell stack 1 low and maintaining high productivity.

しかも、燃料電池単セル３ｃのセパレータ３ｃｓのガスケット１４ｈｏが第２の導管部分１３ｂの凹溝１３ｂｄ内に受容されるので、特別な部品を追加することなく、すなわち製造コストを高めることなく、水素ガス流出通路１０ｈｏと導管１３との間に良好なシールを確保することができる。すなわち、燃料電池スタック１の気密性及び液密性を確保することができる。   Moreover, since the gasket 14ho of the separator 3cs of the fuel cell single cell 3c is received in the concave groove 13bd of the second conduit portion 13b, hydrogen gas can be added without adding special parts, that is, without increasing the manufacturing cost. A good seal can be ensured between the outflow passage 10ho and the conduit 13. That is, the air tightness and liquid tightness of the fuel cell stack 1 can be ensured.

図５は第２のターミナルプレート４ｂの別の実施例を示している。図５に示される例では、第２のターミナルプレート４ｂは、図４に示したセパレータ３ｃｓに切り欠き１５を設け、それによりセパレータ３ｃｓから水素ガス流出通路１０ｈｏ及びガスケット１４ｈｏを除去したものに相当する。すなわち、セパレータ３ｃｓを流用して第２のターミナルプレート４ｂが形成される。したがって、燃料電池スタック１の製造コストを更に低減できる。   FIG. 5 shows another embodiment of the second terminal plate 4b. In the example shown in FIG. 5, the second terminal plate 4 b corresponds to the separator 3 cs shown in FIG. 4 provided with the notch 15, thereby removing the hydrogen gas outflow passage 10 ho and the gasket 14 ho from the separator 3 cs. . That is, the second terminal plate 4b is formed by diverting the separator 3cs. Therefore, the manufacturing cost of the fuel cell stack 1 can be further reduced.

図６は、本発明による別の実施例を示している。図６に示される実施例は、第２のインシュレータプレート５ｂが導管１３の第２の導管部分１３ｂと一体的に形成されている点で、図３に示される実施例と構成を異にしている。具体的には、第２の導管部分１３ｂのフランジ状部分１３ｂｆから、プレッシャプレート７と第２のターミナルプレート４ｂとの間を第２のインシュレータプレート５ｂが延びている。   FIG. 6 shows another embodiment according to the present invention. The embodiment shown in FIG. 6 differs from the embodiment shown in FIG. 3 in that the second insulator plate 5 b is formed integrally with the second conduit portion 13 b of the conduit 13. . Specifically, the second insulator plate 5b extends between the pressure plate 7 and the second terminal plate 4b from the flange-like portion 13bf of the second conduit portion 13b.

図６に示される実施例では、第２のインシュレータプレート５ｂと第２の導管部分１３ｂとは一体成形により形成される。図示しない別の実施例では、第２のインシュレータプレート５ｂと第２の導管部分１３ｂとは互いに別個に形成され、結合される。また、図６に示される実施例では、第２のインシュレータプレート５ｂと第２の導管部分１３ｂとは同じ材料から形成される。図示しない別の実施例では、第２のインシュレータプレート５ｂと第２の導管部分１３ｂとは互いに異なる材料から形成される。   In the embodiment shown in FIG. 6, the second insulator plate 5b and the second conduit portion 13b are formed by integral molding. In another embodiment not shown, the second insulator plate 5b and the second conduit portion 13b are formed and joined separately from each other. In the embodiment shown in FIG. 6, the second insulator plate 5b and the second conduit portion 13b are formed of the same material. In another embodiment, not shown, the second insulator plate 5b and the second conduit portion 13b are formed from different materials.

図３に示される実施例では、第２のインシュレータプレート５ｂと第２のターミナルプレート４ｂとは互いに圧接されるけれども、第２のインシュレータプレート５ｂと第２のターミナルプレート４ｂとの間にわずかな隙間が形成される場合がある。一方、燃料電池スタック１の表面に結露水が形成される場合がある。この場合、この結露水が第２のインシュレータプレート５ｂと第２のターミナルプレート４ｂとの間の隙間を通り、第２インシュレータプレート５ｂの貫通孔部分１２ｃを通り、プレッシャプレート７に到るおそれがある。この場合、第２のターミナルプレート４ｂとプレッシャプレート７とが結露水により電気的に接続されてしまう。その結果、プレッシャプレート７が高電位になり、圧縮部材９、第２のエンドプレート６ｂ、テンションプレート８、及び第１のエンドプレート６ａも高電位になる。このため、作業者が感電するおそれがある。   In the embodiment shown in FIG. 3, the second insulator plate 5b and the second terminal plate 4b are pressed against each other, but there is a slight gap between the second insulator plate 5b and the second terminal plate 4b. May be formed. On the other hand, condensed water may be formed on the surface of the fuel cell stack 1. In this case, the condensed water may pass through the gap between the second insulator plate 5b and the second terminal plate 4b, pass through the through-hole portion 12c of the second insulator plate 5b, and reach the pressure plate 7. . In this case, the second terminal plate 4b and the pressure plate 7 are electrically connected by condensed water. As a result, the pressure plate 7 becomes a high potential, and the compression member 9, the second end plate 6b, the tension plate 8, and the first end plate 6a also become a high potential. For this reason, there exists a possibility that an operator may be electrocuted.

そこで本発明による別の実施例では、第２のインシュレータプレート５ｂと第２の導管部分１３ｂとを一体的に形成し、それにより第２のインシュレータプレート５ｂと第２のターミナルプレート４ｂとの間の隙間を通った結露水がプレッシャプレート７に到るのを阻止するようにしている。その結果、第２のターミナルプレート４ｂとプレッシャプレート７との電気的接続を阻止することができ、第１のエンドプレート６ａ、テンションプレート８、及び第２のエンドプレート６ｂを低電位に維持することができる。   Therefore, in another embodiment according to the present invention, the second insulator plate 5b and the second conduit portion 13b are integrally formed, so that the space between the second insulator plate 5b and the second terminal plate 4b is formed. The dew condensation water that has passed through the gap is prevented from reaching the pressure plate 7. As a result, the electrical connection between the second terminal plate 4b and the pressure plate 7 can be prevented, and the first end plate 6a, the tension plate 8 and the second end plate 6b are maintained at a low potential. Can do.

図７は、本発明による更に別の実施例を示している。図７に示される実施例は、第２の導管部分１３ｂの管状部分１３ｂｐの内径が第１の導管部分１３ａの管状部分１３ａｐの外径よりもわずかに大きく設定されており、第２の導管部分１３ｂの管状部分１３ｂｐ内に第１の導管部分１３ａの管状部分１３ａｐが受容される点、及び、例えばモールド成形により、第２の導管部分１３ｂの管状部分１３ｂｐとプレッシャプレート７とが一体的に形成される点で、図６に示される実施例と構成を異にしている。この場合、環状シール１３ｓは第１の導管部分１３ａの管状部分１３ａｐの外周面と第２の導管部分１３ｂの管状部分１３ｂｐの内周面との間に配置される。   FIG. 7 shows a further embodiment according to the invention. In the embodiment shown in FIG. 7, the inner diameter of the tubular portion 13bp of the second conduit portion 13b is set slightly larger than the outer diameter of the tubular portion 13ap of the first conduit portion 13a. The tubular portion 13ap of the first conduit portion 13a is received in the tubular portion 13bp of 13b, and the tubular portion 13bp of the second conduit portion 13b and the pressure plate 7 are integrally formed by molding, for example. Therefore, the configuration is different from that of the embodiment shown in FIG. In this case, the annular seal 13s is disposed between the outer peripheral surface of the tubular portion 13ap of the first conduit portion 13a and the inner peripheral surface of the tubular portion 13bp of the second conduit portion 13b.

この場合、第２の導管部分１３ｂの管状部分１３ｂｐの外径はその全長に亘り、プレッシャプレート７に形成された貫通孔部分１２ｂの内径にほぼ一致する。言い換えると、管状部分１３ｂｐの外周面の全体が貫通孔部分１２ｂの内周面に密着する。その結果、第２の導管部分１３ｂの管状部分１３ｂｐの肉厚を薄くしても、管状部分１３ｂｐの強度を確保することができる。このため、プレッシャプレート７の貫通孔部分１２ｂの内径を小さく設定でき、したがって導管１３の配置のために必要な空間を低減することができる。   In this case, the outer diameter of the tubular portion 13bp of the second conduit portion 13b substantially coincides with the inner diameter of the through-hole portion 12b formed in the pressure plate 7 over its entire length. In other words, the entire outer peripheral surface of the tubular portion 13bp is in close contact with the inner peripheral surface of the through-hole portion 12b. As a result, the strength of the tubular portion 13bp can be ensured even if the thickness of the tubular portion 13bp of the second conduit portion 13b is reduced. For this reason, the internal diameter of the through-hole part 12b of the pressure plate 7 can be set small, Therefore The space required for arrangement | positioning of the conduit | pipe 13 can be reduced.

更に、図７に示される実施例では、第２の導管部分１３ｂの管状部分１３ｂｐと、プレッシャプレート７と、第２のインシュレータプレート５ｂとが一体的に形成されるということにもなる。その結果、燃料電池スタック１の組み立て時に第２の導管部分１３ｂを正規の位置に確実に保持することができ、したがって燃料電池スタック１の組み立てが容易になる。   Further, in the embodiment shown in FIG. 7, the tubular portion 13bp of the second conduit portion 13b, the pressure plate 7, and the second insulator plate 5b are integrally formed. As a result, the second conduit portion 13b can be securely held in the proper position when the fuel cell stack 1 is assembled, and therefore the assembly of the fuel cell stack 1 is facilitated.

これまで述べてきた各実施例では、水素ガス流出通路１０ｈｏに到る貫通孔１２が設けられ、水素ガス流出通路１０ｈｏに導管１３が連通される。図示しない別の実施例では、水素ガス流入通路１０ｈｉ、水素ガス流出通路１０ｈｏ、空気流入通路１０ａｉ、及び、空気流出通路１０ａｏのうち少なくとも１つに到る貫通孔１２が設けられ、水素ガス流入通路１０ｈｉ、水素ガス流出通路１０ｈｏ、空気流入通路１０ａｉ、及び、空気流出通路１０ａｏのうち少なくとも１つに導管１３が連通される。具体的な一例では、水素ガス流出通路１０ｈｏ及び空気流出通路１０ａｏにそれぞれ到る貫通孔１２が設けられ、水素ガス流出通路１０ｈｏ及び空気流出通路１０ａｏにそれぞれ導管１３が連通される。別の例では、水素ガス流入通路１０ｈｉ、水素ガス流出通路１０ｈｏ及び空気流出通路１０ａｏにそれぞれ到る貫通孔１２が設けられ、水素ガス流入通路１０ｈｉ、水素ガス流出通路１０ｈｏ及び空気流出通路１０ａｏにそれぞれ導管１３が連通される。更に別の例では、水素ガス流入通路１０ｈｉ、水素ガス流出通路１０ｈｏ、空気流入通路１０ａｉ、及び、空気流出通路１０ａｏのすべてに到る貫通孔１２が設けられ、水素ガス流入通路１０ｈｉ、水素ガス流出通路１０ｈｏ、空気流入通路１０ａｉ、及び、空気流出通路１０ａｏのすべてにそれぞれ導管１３が連通される。   In each of the embodiments described so far, the through hole 12 reaching the hydrogen gas outflow passage 10ho is provided, and the conduit 13 is communicated with the hydrogen gas outflow passage 10ho. In another embodiment (not shown), a hydrogen gas inflow passage 10hi, a hydrogen gas outflow passage 10ho, an air inflow passage 10ai, and a through hole 12 reaching at least one of the air outflow passages 10ao are provided, and the hydrogen gas inflow passage is provided. 10hi, a hydrogen gas outflow passage 10ho, an air inflow passage 10ai, and at least one of the air outflow passage 10ao communicate with the conduit 13. In a specific example, through holes 12 reaching the hydrogen gas outflow passage 10ho and the air outflow passage 10ao are provided, and the conduits 13 are communicated with the hydrogen gas outflow passage 10ho and the air outflow passage 10ao, respectively. In another example, through holes 12 are provided to reach the hydrogen gas inflow passage 10hi, the hydrogen gas outflow passage 10ho, and the air outflow passage 10ao, respectively, and the hydrogen gas inflow passage 10hi, the hydrogen gas outflow passage 10ho, and the air outflow passage 10ao are respectively provided. A conduit 13 is communicated. In yet another example, a hydrogen gas inflow passage 10hi, a hydrogen gas outflow passage 10ho, an air inflow passage 10ai, and a through hole 12 reaching all of the air outflow passage 10ao are provided, and the hydrogen gas inflow passage 10hi, the hydrogen gas outflow The conduit 13 communicates with all of the passage 10ho, the air inflow passage 10ai, and the air outflow passage 10ao.

１ 燃料電池スタック
２ 積層体
３ｃ 燃料電池単セル
６ａ 第１のエンドプレート
６ｂ 第２のエンドプレート
７ プレッシャプレート
９ 圧縮部材
１０ｈｏ 水素ガス流出通路
１２ 貫通孔
１３ 導管
ＬＳ 積層方向 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Fuel cell stack 2 Laminated body 3c Fuel cell single cell 6a 1st end plate 6b 2nd end plate 7 Pressure plate 9 Compression member 10ho Hydrogen gas outflow passage 12 Through-hole 13 Conduit LS Stacking direction

Claims (4)

積層方向に沿って互いに積層された複数の燃料電池単セルを含む積層体と、
前記積層体の前記積層方向の一端面に対面配置された第１のエンドプレートと、
前記積層体の前記積層方向の他端面に対面配置されたプレッシャプレートと、
前記プレッシャプレートから前記積層方向の外側に離間された位置において前記第１のエンドプレートに固定された第２のエンドプレートと、
前記第２のエンドプレートに取り付けられ、前記プレッシャプレートを前記第１のエンドプレートに向けて押圧することにより前記積層体を前記積層方向に圧縮する圧縮部材と、
を備え、
前記積層体内に、前記積層体の前記一端面を横切り前記積層体内を貫通して前記積層方向に延びるガス通路が設けられ、前記燃料電池単セルに設けられた燃料ガス流通路又は酸化剤ガス流通路が前記ガス通路に連通されている、
燃料電池スタックにおいて、
前記第２のエンドプレート及び前記プレッシャプレートを貫通し、更に前記積層体の前記他端面を横切り前記積層体内を貫通して前記ガス通路に到る貫通孔と、
前記貫通孔内に配置され、前記ガス通路と前記燃料電池スタックの外部とを互いに連通する入れ子式の導管と、
を更に備え、
前記導管が、前記第２のエンドプレートに保持された第１の導管部分と、前記プレッシャプレート及び前記積層体に保持された第２の導管部分と、を備え、
前記第２の導管部分の管状部分内に前記第１の導管部分の管状部分が受容されるか、又は、前記第１の導管部分の管状部分内に前記第２の導管部分の管状部分が受容されており、
前記第１の導管部分及び前記第２の導管部分は、前記積層方向に互いに相対移動可能であり、それにより、前記導管の前記積層方向の長さが調節可能である、
燃料電池スタック。 A laminate including a plurality of fuel cell single cells laminated to each other along the lamination direction;
A first end plate disposed facing one end surface of the stack in the stacking direction;
A pressure plate disposed facing the other end surface of the stack in the stacking direction;
A second end plate fixed to the first end plate at a position spaced outward from the pressure plate in the stacking direction;
A compression member attached to the second end plate and compressing the laminated body in the laminating direction by pressing the pressure plate toward the first end plate;
With
A gas passage extending in the stacking direction through the stack and across the one end surface of the stack is provided in the stack, and a fuel gas flow path or an oxidant gas flow provided in the fuel cell single cell. A passage communicates with the gas passage;
In the fuel cell stack,
A through-hole penetrating through the second end plate and the pressure plate, further traversing the other end surface of the laminated body, penetrating the laminated body, and reaching the gas passage;
Nested conduits disposed in the through holes and communicating with each other between the gas passage and the outside of the fuel cell stack;
Further comprising a,
The conduit comprises a first conduit portion held on the second end plate; and a second conduit portion held on the pressure plate and the laminate;
The tubular portion of the first conduit portion is received within the tubular portion of the second conduit portion, or the tubular portion of the second conduit portion is received within the tubular portion of the first conduit portion. Has been
The first conduit portion and the second conduit portion are movable relative to each other in the stacking direction, whereby the length of the conduit in the stacking direction is adjustable.
Fuel cell stack. 前記積層体が、前記複数の燃料電池単セルから形成される積層セルと、前記積層セルの積層方向の一端面に対面配置された第１のターミナルプレートと、前記第１のターミナルプレートの積層方向ＬＳの一端面に対面配置された第１のインシュレータプレートと、前記積層セルの積層方向の他端面に対面配置された第２のターミナルプレートと、前記第２のターミナルプレートの積層方向の他端面に対面配置された第２のインシュレータプレートと、を備え、前記第２のインシュレータプレートが前記第２の導管部分と一体的に形成されている、請求項１に記載の燃料電池スタック。 The laminated body is a laminated cell formed from the plurality of fuel cell single cells, a first terminal plate disposed facing one end surface of the laminated cell in the laminating direction, and a laminating direction of the first terminal plate A first insulator plate disposed facing one end surface of the LS; a second terminal plate disposed facing the other end surface of the stacked cell in the stacking direction; and the other end surface of the second terminal plate in the stacking direction. comprising a second insulator plates arranged facing the front Stories second insulator plate is integrally formed with said second conduit portion, a fuel cell stack according to claim 1. 前記第２の導管部分の管状部分の内径が前記第１の導管部分の管状部分の外径よりも大きく設定され、それにより前記第２の導管部分の管状部分内に前記第１の導管部分の管状部分が受容されている、請求項１又は２に記載の燃料電池スタック。 Is pre Symbol second set larger than the outer diameter of the tubular portion of inner diameter of the first conduit portion of the tubular portion of the conduit portion, said first conduit portion to thereby within the tubular portion of said second conduit portion The fuel cell stack according to claim 1, wherein the tubular portion of the fuel cell stack is received. 前記第２の導管部分の管状部分の外径が前記プレッシャプレートにおける前記貫通孔の内径にほぼ一致している、請求項３に記載の燃料電池スタック。   4. The fuel cell stack according to claim 3, wherein an outer diameter of a tubular portion of the second conduit portion substantially matches an inner diameter of the through hole in the pressure plate.
JP2015017780A 2014-09-24 2015-01-30 Fuel cell stack Active JP6488732B2 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014193802 2014-09-24
JP2014193802 2014-09-24

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2016066577A JP2016066577A (en) 2016-04-28
JP6488732B2 true JP6488732B2 (en) 2019-03-27

Family

ID=55804244

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015017780A Active JP6488732B2 (en) 2014-09-24 2015-01-30 Fuel cell stack

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6488732B2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6803004B2 (en) * 2017-03-09 2020-12-23 トヨタ自動車株式会社 Fuel cell inspection device

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08329970A (en) * 1995-05-30 1996-12-13 Toshiba Corp Fuel cell
JPH09320623A (en) * 1996-05-30 1997-12-12 Toshiba Corp Electrically insulated joint
JP5236874B2 (en) * 2006-10-18 2013-07-17 本田技研工業株式会社 Fuel cell stack
JP5220495B2 (en) * 2008-06-30 2013-06-26 本田技研工業株式会社 Fuel cell stack

Also Published As

Publication number Publication date
JP2016066577A (en) 2016-04-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4796639B2 (en) Electrochemical equipment
US8962205B2 (en) Fuel cell stack
CN101483245B (en) Membrane with optimized dimensions for a fuel cell
JP4939100B2 (en) Fuel cell stack
US8679305B2 (en) High-pressure hydrogen producing apparatus
CA2878175A1 (en) Fuel cell stack
JP5404171B2 (en) Fuel cell stack
US20150114831A1 (en) High pressure water electrolysis device
JP6488732B2 (en) Fuel cell stack
JP2010262908A5 (en)
JP2011198538A (en) Fuel cell stack
JP2008010350A5 (en)
JP2007026856A (en) Fuel cell stack
JP4852157B2 (en) Water electrolysis equipment
JP4673194B2 (en) Fuel cell system
JP6091012B2 (en) Differential pressure type high pressure water electrolyzer
JP2011034868A (en) Fuel cell
WO2013012026A1 (en) Gasket for fuel cell
JP2006216492A (en) Fuel cell
JP4399345B2 (en) Fuel cell stack
WO2008070394A3 (en) Compact fuel cell stack with gas ports
US20130101916A1 (en) Fuel cell
JP6204328B2 (en) Fuel cell stack
JP2005259427A (en) Fuel cell
JP5378049B2 (en) Fuel cell stack

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20170223

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20171214

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20180109

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20180118

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20180703

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20180814

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20190129

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20190211

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 6488732

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151