JP6066279B2 - 燃料電池スタック - Google Patents
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Description
以下、図面に基づいて、本発明の実施形態を説明する。図1は、本発明の一実施形態に係る燃料電池スタックの外観斜視図であり、図2は、その燃料電池スタックを分解して示す分解斜視図である。また、図3は、その燃料電池スタックを構成するセルユニットの平面図であり、図4は、図3に示すセルユニットを複数積み重ねた状態において、そのI‐I線に沿う部分拡大断面図である。
図7(A)は、セルユニットのアノードセパレータ側の冷却流体流通路に配置した第二の実施形態に係る変位吸収部材の平面図であり、(B)は、セルユニットのカソードセパレータ側の冷却流体流通路に配置した他例に係る変位吸収部材の平面図である。第二の実施形態に係る変位吸収部材Ccは、突起列C1〜C6の配列形態が相違している。各突起列C1〜C6は、流通方向βにおいて夫々5つの変位吸収突起50a〜50eを一列に配置したものである。
図8(A)は、セルユニットのアノードセパレータ側の冷却流体流通路に配置した第三の他例に係る変位吸収部材の平面図であり、(B)は、セルユニットのカソードセパレータ側の冷却流体流通路に配置した第三の実施形態に係る変位吸収部材の平面図である。図9は、第三の実施形態に係る変位吸収部材を冷却流体流通路に配設した状態を示す部分拡大断面図である。
図10(A)は、セルユニットのアノードセパレータ側の冷却流体流通路に配置した第四の実施形態に係る変位吸収部材の平面図であり、(B)は、セルユニットのカソードセパレータ側の冷却流体流通路に配置した第四の実施形態に係る変位吸収部材の平面図である。
図11(A)は、第五の実施形態に係る変位吸収部材の平面図であり、(B)は、その部分拡大図である。図12は、その第五の実施形態に係る変位吸収部材を冷却流体流通路に配設した状態を示す部分拡大断面図である。
次に、図13〜15を参照して、第六の実施形態に係る変位吸収部材について説明する。図13は、図3に示すI‐I線に相当する断面における部分断面図であり、図14(A)は、セルユニットのアノードセパレータと、そのセルユニットに隣り合う他のセルユニットのカソードセパレータとの間に区画形成される冷却流体流通路に配置した変位吸収部材の斜視図であり、(B)は、一のセルユニットのカソードセパレータと、その一のセルユニットに隣り合う他のセルユニットのアノードセパレータとの間に区画形成される冷却流体流通路に配置する変位吸収部材の斜視図である。
すなわち、二つのセパレータ40,41間に膜電極接合体30を配設した複数のセルユニットA1を積層すると共に、隣接するセルユニットA1間に冷却流体を流通させるための冷却流体流通路S3a,S3bを夫々形成した燃料電池スタック10において、冷却流体流通路S3a,S3bに、セルユニットA1の積層方向における変位を吸収する複数の変位吸収突起50を有する変位吸収部材Ca〜Cgを設けると共に、変位吸収部材Ca〜Cgの変位吸収突起50が、セルユニットA1に生じる曲げモーメントを相殺するように配設したことにより、セルユニットA1に曲げモーメントが生じるのを防止し、セルユニットA1の損傷を未然阻止することができる。
40,41 セパレータ
50 変位吸収突起
A1 セルユニット
Ca〜Ch 変位吸収部材
P1 基端部側荷重点
P2 先端部側荷重点
S1,S2 ガス流通路
S3a,S3b 冷却流体流通路
α 積層方向
β 流通方向
γ 流通方向に直交する方向
Claims (13)
- 二つのセパレータ間に膜電極接合体を配設した複数のセルユニットを積層すると共に、隣接するセルユニット間に冷却流体を流通させるための冷却流体流通路を夫々形成した燃料電池スタックにおいて、
冷却流体流通路に、セルユニットの積層方向における変位を弾性により吸収する複数の変位吸収突起を有する変位吸収部材を設けると共に、
前記変位吸収部材が、セルユニットの両側に配置してあり、
前記セルユニットの一方側における変位吸収部材の変位吸収突起と、他方側における変位吸収部材の変位吸収突起とが、セルユニットの積層方向に重なる配置であることを特徴とする燃料電池スタック。
- セルユニットのアノードセパレータ側の冷却流体流通路に配設した変位吸収部材と、同セルユニットのカソードセパレータ側の冷却流体流通路に配設した変位吸収部材とを、互いの各変位吸収突起の荷重点が、セルユニットの積層方向において重なり合うように配置してあることを特徴とする請求項1に記載の燃料電池スタック。
- セルユニットのアノードセパレータ側の冷却流体流通路に配設した変位吸収部材の変位吸収突起の基端部に作用する基端部荷重点と、同セルユニットのカソードセパレータ側の冷却流体流通路に配設した変位吸収部材の変位吸収突起の先端部に作用する先端部側荷重点とが、セルユニットの積層方向において重なり合うように配置してあることを特徴とする請求項1に記載の燃料電池スタック。
- 複数の変位吸収突起を一列に配置した奇数の突起列を有し、
各突起列のうちの中央の突起列を、冷却流体の流通方向と並行な中心線上に配置し、その中心線上に配置した突起列の変位吸収突起に作用する荷重点と、その中心線上に配置した突起列に並列している突起列の変位吸収突起に作用する荷重点との距離を等しくしたことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の燃料電池スタック。 - 奇数の変位吸収突起を一列に配置した奇数の突起列を有し、
各変位吸収突起のうちの中央の変位吸収突起を、冷却流体の流通方向と直交する中心線上に配列し、その中心線よりも流通方向の上流側に位置する変位吸収突起の先端部に作用する先端側荷重点と、その中心線よりも流通方向の下流側に位置する変位吸収突起の基端部に作用する基端側荷重点とを中心線対称に配置したことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の燃料電池スタック。 - 複数の変位吸収突起を一列に配置した奇数の突起列を有し、
各突起列のうちの中央の突起列を、冷却流体の流通方向と平行な中心線上に配置し、その中心線を挟む両側の突起列を中心線対称に配置したことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の燃料電池スタック。 - 複数の変位吸収突起を一列に配置した偶数の突起列を有し、
冷却流体の流通方向と平行な中心線を挟む両側に、突起列を中心線対称に配置したことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の燃料電池スタック。 - 中心線を挟んで最も内側に位置する二つの突起列の変位吸収突起を互いに同じ向きに傾斜させ、且つ、その外側に位置する突起列の変位吸収突起の傾斜を、一列毎に互いに異なる向きに傾斜させたことを特徴とする請求項6又は7に記載の燃料電池スタック。
- 隣り合う冷却流体流通路毎に変位吸収突起を上下反転させて配設したことを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の燃料電池スタック。
- 変位吸収突起が、互いに交わる向きに傾けて複数配列してあり、
互いに対向する当該変位吸収突起同士の各セパレータとの接触部位が、冷却流体の流通方向又はこれと直交する方向において逆向きに配置してあることを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の燃料電池スタック。 - 変位吸収突起が、互いに独立して形成してあることを特徴とする請求項1〜10のいずれか1項に記載の燃料電池スタック。
- 変位吸収突起が、板状体として形成してあり、その板厚面を流体流通方向に直角に向けて配列してあることを特徴とする請求項10に記載の燃料電池スタック。
- 冷却流体の流通方向と交差する平面において互いに交わる向きに傾けた変位吸収突起を、その流通方向において交互に配列したことを特徴とする請求項10〜12のいずれか1項に記載の燃料電池スタック。
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