JPH0547406A - Fuel cell - Google Patents
Fuel cellInfo
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- JPH0547406A JPH0547406A JP3031087A JP3108791A JPH0547406A JP H0547406 A JPH0547406 A JP H0547406A JP 3031087 A JP3031087 A JP 3031087A JP 3108791 A JP3108791 A JP 3108791A JP H0547406 A JPH0547406 A JP H0547406A
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- 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
Landscapes
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の技術分野】本発明は、装置をコンパクトにし
ながら移動体等に搭載しても安定支持を可能にする燃料
電池に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fuel cell which is compact and can be stably supported even when mounted on a moving body or the like.
【0002】[0002]
【従来の技術】一般に、燃料電池は多数の単セルを多段
に積層したスタツクによって構成されている。このよう
な構成の燃料電池から高発電電圧を得ようとする場合
は、そのスタツク段数を増やすようにすればよいが、ス
タツク段数が増えるほど鉛直方向のスタツク高さが大き
くなるため重心が上方へ移動し、かつ曲げ荷重に対する
剛性が低下する。そのため、この燃料電池を振動や揺動
が発生する車両等に搭載する場合は支持が不安定になり
やすく、また曲げ荷重によって単セル間の境界に偏荷重
がかかって、単セル相互間のシール性が低下しやすくな
るなどの問題を発生する。2. Description of the Related Art Generally, a fuel cell is composed of a stack in which a large number of unit cells are stacked in multiple stages. When trying to obtain a high power generation voltage from a fuel cell having such a configuration, it is sufficient to increase the number of stack stages, but as the number of stack stages increases, the stack height in the vertical direction increases and the center of gravity moves upward. It moves and the rigidity against bending load decreases. Therefore, when this fuel cell is installed in a vehicle that vibrates or swings, the support is likely to be unstable, and the bending load causes an unbalanced load on the boundary between the unit cells, resulting in a seal between the unit cells. However, there is a problem that the property is likely to deteriorate.
【0003】本発明者は、これらの解決策について検討
した結果、スタツクを分割配置するようにすれば、スタ
ツク1個当たりの重心を下げることができると共に、曲
げ荷重に対する剛性も向上させて、上述した問題を解決
できることを見出した。しかし、燃料電池は、運転,停
止の間でスタツクの構成材が熱膨張と熱収縮とを繰り返
すため、その変動差を吸収できるような構造にしておく
必要があり、その関係から完全な剛体にすることが困難
な特殊事情にある。As a result of studying these solutions, the inventor of the present invention can reduce the center of gravity per stack by improving the rigidity against bending load by arranging the stacks separately. I found that I could solve the problem. However, in the fuel cell, the stack components repeatedly undergo thermal expansion and thermal contraction during operation and shutdown, so it is necessary to have a structure that can absorb the difference in fluctuations. There are special circumstances that are difficult to do.
【0004】そのため、この燃料電池を車両等に搭載す
る場合には、上記のようにスタツクを複数に分割したと
しても、各スタツクが或る一定高さ以上になれば、振動
や揺動によってスタツク同士が衝突して損傷するという
ことがある。そのため衝突しないようにスタツク間を一
定距離以上離すように設置しなければならず、装置をコ
ンパクト化することができないという問題を有してい
た。Therefore, when the fuel cell is mounted on a vehicle or the like, even if the stack is divided into a plurality of stacks as described above, if each stack has a certain height or more, the stack is vibrated or rocked to cause stacking. Sometimes they collide and get damaged. Therefore, the stacks must be installed with a certain distance or more so as not to collide with each other, and there is a problem that the device cannot be made compact.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、移動
体への搭載を有利にするようにスタツクを複数に分割配
置した場合にも、装置をコンパクトにしながら安定支持
が可能なようにする燃料電池を提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to enable stable support while compacting the device even when the stack is divided into a plurality of parts so as to be advantageously mounted on a moving body. It is to provide a fuel cell.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明は、単セルを多段に積層したスタツクの両端部を上部
端板と下部端板との間に挟むように構成した燃料電池に
おいて、前記スタツクを複数に分離して並設すると共
に、互いに隣接し合うスタツクの上部端板同士又は下部
端板同士を連結手段によって連結したことを特徴とする
ものである。Means for Solving the Problems The present invention for achieving the above object provides a fuel cell constructed by sandwiching both ends of a stack in which single cells are stacked in multiple stages between an upper end plate and a lower end plate. The stack is divided into a plurality of pieces and arranged in parallel, and the upper end plates or the lower end plates of the adjacent stacks are connected by a connecting means.
【0007】このようにスタツクを複数に分割すると、
所望とする発電電圧に対してスタツク1個当たりの高さ
を低くし、重心を低下させるため、振動や揺動を発生す
る移動体に搭載する場合にも安定支持することができ
る。また曲げ荷重に対する剛性が向上するためシール性
維持にも有利になる。加えて、隣接し合うスタツクの上
部端板同士又は下部端板同士を連結手段により連結する
と、両スタツクの頭部側又は下部側が互いに拘束される
ため、両スタツク間を狭く詰めても両者が衝突しないよ
うにでき、装置を一層コンパクトにすることができる。When the stack is divided into a plurality of pieces in this way,
Since the height per stack is lowered with respect to a desired generated voltage and the center of gravity is lowered, stable support can be achieved even when the stack is mounted on a moving body that generates vibration or swing. Further, the rigidity against bending load is improved, which is advantageous for maintaining the sealing property. In addition, when the upper end plates or the lower end plates of adjacent stacks are connected to each other by the connecting means, the head side or the lower side of both stacks are constrained to each other. This can be avoided and the device can be made more compact.
【0008】以下、本発明を図に示す実施例によって説
明する。図1及び図2において、1,1は左右並列に分
離して設けられたスタツクであり、各スタツク1は多数
の単セル2が多段に積層されることにより構成されてい
る。単セル2の構造は公知のものと同じであり、陽極板
と陰極板との間に電解液を含浸したマトリツクス層を介
在させた構成になっている。The present invention will be described below with reference to the embodiments shown in the drawings. In FIGS. 1 and 2, reference numerals 1 and 1 denote stacks provided separately in left and right parallel, and each stack 1 is configured by stacking a large number of unit cells 2 in multiple stages. The structure of the unit cell 2 is the same as a known one, and has a structure in which a matrix layer impregnated with an electrolytic solution is interposed between an anode plate and a cathode plate.
【0009】2個のスタツク1,1は、下部側を共通の
一体化された下部端板3によって支えられると共に、上
部側に個別に上部端板4,4を当接させ、さらに下部端
板3の外側に平面視でX形状をした締付けバー5を、上
部端板4の外側に同じく平面視がX形状の締付けバー6
とスプリング8とを介することにより、それぞれ四隅に
貫通させた4本のボルト7によって締め付け固定されて
いる。The two stacks 1, 1 are supported on the lower side by a common integrated lower end plate 3, and the upper end plates 4 and 4 are individually brought into contact with the upper side, and the lower end plate is further supported. 3 is a tightening bar 5 having an X shape in a plan view, and a tightening bar 6 having an X shape in a plan view is provided outside the upper end plate 4.
And the spring 8 are used to fasten and fix them by four bolts 7 that penetrate the four corners.
【0010】上部側の締付けバー6のX形状の交差部に
は、この交差部を挟むように4個所のバネ受け6aが一
体に形成され、このバネ受け6aにスプリング8の上端
が係合し、その下端が上部端板4の中央部近傍の上面を
押圧するようにしている。このように上部端板4の中央
部近傍を押さえることによって、内部の発電部を全体的
に均一に締め付けることができる。また、この締め付け
において、上記のように締付けバー6とスプリング8と
を側面視においてオーバラツプするように設けたことに
よって、スプリング長さを十分に確保しながらスタツク
全体の高さを低く設定することができる。At the X-shaped intersection of the upper tightening bar 6, four spring bearings 6a are integrally formed so as to sandwich the intersection, and the upper end of the spring 8 is engaged with the spring bearing 6a. The lower end of the upper end plate 4 presses the upper surface near the center of the upper end plate 4. By pressing the vicinity of the central portion of the upper end plate 4 in this manner, it is possible to uniformly tighten the internal power generation portion. Further, in this tightening, since the tightening bar 6 and the spring 8 are provided so as to overlap each other in a side view as described above, the height of the entire stack can be set low while ensuring a sufficient spring length. it can.
【0011】各スタツク1には、それぞれ両端面と中間
位置とに複数個の単セル2毎に間隔を置いて板状ヒータ
12が介挿されている。この板状ヒータ12の挿入によ
って、燃料電池の運転初期の昇温立ち上がり時間を短縮
させるようにしている。また、発電性能の長期安定化も
図れるようにしている。また、各スタツク1の周囲四辺
の内側には、インナーマニホルド13a,13b;14
a,14bが上下に貫通するように設けられている。こ
のうちインナーマニホルド13aから13bに向けて燃
料ガス(水素など)が、またインナーマニホルド14a
から14bに向けて空気がそれぞれ多段の各単セル2内
に分配供給され、両ガスを各単セル2内のマトリツクス
層で反応させることにより水と電気エネルギとを発生さ
せるようにしている。Plate-shaped heaters 12 are inserted in each stack 1 at a plurality of unit cells 2 at both end faces and at an intermediate position with a space therebetween. By inserting the plate-shaped heater 12, the temperature rising rise time in the initial operation of the fuel cell is shortened. In addition, we are trying to stabilize the power generation performance for a long period of time. Further, the inner manifolds 13a, 13b; 14 are provided on the inner sides of the four sides around each stack 1.
a and 14b are provided so as to penetrate vertically. Of these, fuel gas (hydrogen, etc.) flows from the inner manifolds 13a to 13b to the inner manifold 14a.
14b to 14b, the air is distributed and supplied into each of the multi-stage single cells 2, and both gases react with each other in the matrix layer in each of the single cells 2 to generate water and electric energy.
【0012】スタツク締付け用のボルト7は、図4に示
すようにポリ四フツ化エチレン樹脂等の耐薬品性の高い
樹脂チューブ15によって被覆されており、単セル2に
対して電気的に絶縁されると共に、りん酸などの電解液
に対して腐食しないように保護されている。このような
保護膜は、ボルト7を樹脂液中に浸漬することによって
樹脂コートさせたものであってもよい。この締付け用ボ
ルト7はスタツク組付け時の位置出し機能も有し、組立
治具を不要にすることができる。The stack tightening bolt 7 is covered with a resin tube 15 having high chemical resistance such as polytetrafluoroethylene resin as shown in FIG. 4, and is electrically insulated from the unit cell 2. In addition, it is protected against corrosion by electrolytes such as phosphoric acid. Such a protective film may be resin-coated by immersing the bolt 7 in a resin liquid. The tightening bolt 7 also has a positioning function at the time of assembling the stack, and an assembling jig can be eliminated.
【0013】2個のスタツク1,1にそれぞれ独立に当
接された上部端板4,4には、互いに対向する位置にピ
ン9とボルト10とが固定され、これらピン9とボルト
10とに連結杆11が係合されて両スタツクを連結する
ようにしている。この連結杆11は、2個のスタツク
1,1を互いに拘束し、振動などによっても頭部同士が
衝突することがないようにしている。Pins 9 and bolts 10 are fixed to the upper end plates 4 and 4 which are independently abutted on the two stacks 1 and 1, respectively, at positions facing each other. The connecting rod 11 is engaged to connect both stacks. The connecting rod 11 restrains the two stacks 1 and 1 from each other so that the heads do not collide with each other due to vibration or the like.
【0014】図3は、上記連結構造の詳細を示してい
る。連結杆11のボルト10に対する連結部には、内周
と外周にカラー17,18を一体に焼付けた防振ゴム1
6が圧入され、この防振ゴム16を介してボルト10に
締付け固定されていて、その防振ゴム16の変形許容範
囲以上に回動並びに上下動ができないようになってい
る。一方、連結杆11のピン9側の連結部では、ピン9
に対し軸方向(スタツクの積層方向)に摺動可能に嵌合
している。したがって、両スタツク1,1は水平方向に
は拘束されるものの、スタツクの積層方向には相対移動
が許容され、これによって両スタツク間に熱膨張による
変形量に差異があっても、これを吸収し、偏荷重による
シール不良を発生しないようにしている。FIG. 3 shows the details of the connection structure. At the connecting portion of the connecting rod 11 to the bolt 10, the vibration-proof rubber 1 in which collars 17 and 18 are integrally baked on the inner circumference and the outer circumference is provided.
6 is press-fitted and fixed to the bolt 10 via the anti-vibration rubber 16 so that the anti-vibration rubber 16 cannot be rotated or moved up and down beyond the allowable deformation range. On the other hand, at the connecting portion on the pin 9 side of the connecting rod 11, the pin 9
In contrast, it is slidably fitted in the axial direction (stack stacking direction). Therefore, although both stacks 1 and 1 are constrained in the horizontal direction, relative movement is allowed in the stacking direction of the stacks, and even if there is a difference in the amount of deformation due to thermal expansion between the stacks, this is absorbed. However, a seal failure due to an unbalanced load is prevented.
【0015】なお、上述した図示の実施例では、上部端
板同士を連結杆で連結する場合の例については説明した
が、この実施例とは反対に上部端板側を全スタツクに対
して共通の一体構造にする一方、下部端板側をスタツク
毎に独立に分離させ、これら下部端板同士を連結するよ
うな構成にしてもよい。上述した燃料電池は、所望の発
電電圧に得る場合にスタツク1を単一体として積層しな
いで2個に分離したため、スタツク1個当たりの高さを
単一体で積層した場合に比べて1/2に低くすることが
できる。したがって、全体的に重心を低くし、車両など
のように振動や揺動を発生する移動体に搭載しても安定
支持することができる。また、1個当たりのスタツクが
低いから、曲げ荷重に対する剛性が大きくなり、曲げに
伴う偏荷重が単セル間の境界面に作用することがなく、
シール性の低下を防止する。このようなスタツクの分離
配置は、この実施例に例示したように2個だけに限られ
ず、必要により3個以上に分離するようにしてもよい。In the illustrated embodiment described above, an example in which the upper end plates are connected to each other by the connecting rod has been described. However, contrary to this embodiment, the upper end plate side is common to all stacks. Alternatively, the lower end plate side may be independently separated for each stack, and the lower end plates may be connected to each other. In the fuel cell described above, stack 1 is not stacked as a single body to obtain a desired power generation voltage, but is separated into two stacks. Therefore, the height per stack is halved compared to the case where a single stack is stacked. Can be lowered. Therefore, the center of gravity can be lowered as a whole, and stable support can be achieved even when the center of gravity is mounted on a moving body such as a vehicle that vibrates or swings. In addition, since the stack per unit is low, the rigidity against bending load becomes large, and the unbalanced load due to bending does not act on the boundary surface between unit cells,
Prevents deterioration of sealing performance. The separation arrangement of such stacks is not limited to two as illustrated in this embodiment, and may be separated into three or more if necessary.
【0016】[0016]
【発明の効果】上述したように本発明の燃料電池は、ス
タツクを複数個に分離配置したから重心が全体的に低く
なり、振動や揺動が発生する移動体に搭載しても安定支
持することができる。また、各スタツクの高さが低くな
るため曲げに対する剛性が高くなり、曲げ変形による偏
荷重が単セル間の境界面に作用することがなくなって、
シール性の低下を防止する。加えて、隣接し合うスタツ
クの上部端板同士又は下部端板同士を連結手段により連
結したため、両スタツクの頭部側又は下部側を間隔を狭
く詰めても両者が衝突しないようにすることができ、装
置を一層コンパクトにすることができる。As described above, in the fuel cell of the present invention, the stack is divided into a plurality of stacks so that the center of gravity of the fuel cell is lowered as a whole, and the fuel cell is stably supported even when mounted on a moving body where vibration or rocking occurs. be able to. Also, since the height of each stack becomes low, the rigidity against bending becomes high, and the unbalanced load due to bending deformation does not act on the boundary surface between single cells,
Prevents deterioration of sealing performance. In addition, since the upper end plates or the lower end plates of the adjacent stacks are connected to each other by the connecting means, it is possible to prevent the stacks from colliding even if the head side or the lower side of both stacks are narrowed. The device can be made more compact.
【図1】本発明の実施例からなる燃料電池の正面図であ
る。FIG. 1 is a front view of a fuel cell according to an embodiment of the present invention.
【図2】同燃料電池の平面図である。FIG. 2 is a plan view of the fuel cell.
【図3】同燃料電池の上部端板同士の連結部を拡大して
示す正面図である。FIG. 3 is an enlarged front view showing a connecting portion between upper end plates of the fuel cell.
【図4】同燃料電池の締付け用ボルト付近の拡大断面図
である。FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of the vicinity of a tightening bolt of the fuel cell.
1 スタツク 2 単セル 3
下部端板 4 上部端板 9 ピン 10
ボルト 11 連結杆(連結手段)1 Stack 2 Single cell 3
Lower end plate 4 Upper end plate 9 Pin 10
Bolt 11 Connection rod (connection means)
Claims (1)
部を上部端板と下部端板との間に挟むように構成した燃
料電池において、前記スタツクを複数に分離して並設す
ると共に、互いに隣接し合うスタツクの上部端板同士又
は下部端板同士を連結手段によって連結した燃料電池。1. In a fuel cell constructed so that both ends of a stack in which unit cells are stacked in multiple stages are sandwiched between an upper end plate and a lower end plate, the stack is divided into a plurality of stacks and arranged side by side. A fuel cell in which upper end plates or lower end plates of stacks adjacent to each other are connected by a connecting means.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3031087A JPH0547406A (en) | 1991-02-26 | 1991-02-26 | Fuel cell |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3031087A JPH0547406A (en) | 1991-02-26 | 1991-02-26 | Fuel cell |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0547406A true JPH0547406A (en) | 1993-02-26 |
Family
ID=12321633
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3031087A Pending JPH0547406A (en) | 1991-02-26 | 1991-02-26 | Fuel cell |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0547406A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0750797A1 (en) * | 1994-02-23 | 1997-01-02 | William R. Richards | Fuel cell having uniform compressive stress distribution over active area |
JP2001068140A (en) * | 1999-08-26 | 2001-03-16 | Honda Motor Co Ltd | Fuel cell system |
-
1991
- 1991-02-26 JP JP3031087A patent/JPH0547406A/en active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0750797A1 (en) * | 1994-02-23 | 1997-01-02 | William R. Richards | Fuel cell having uniform compressive stress distribution over active area |
EP0750797A4 (en) * | 1994-02-23 | 2000-02-09 | William R Richards | Fuel cell having uniform compressive stress distribution over active area |
JP2001068140A (en) * | 1999-08-26 | 2001-03-16 | Honda Motor Co Ltd | Fuel cell system |
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