JP2013054918A - Fuel cell stack - Google Patents

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Noriko Uchiyama
典子 内山
Noritoshi Sato
文紀 佐藤
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Nissan Motor Co Ltd
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Nissan Motor Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To allow for easy outflow and inflow of power generation gas distributed in a cell unit, and alignment with other structure or arranged stacking of a plurality of elastic bodies while ensuring the degree of freedom in design of the elastic body itself or other components.SOLUTION: A plurality of cell units 10 performing power generation by distributing two kinds of power generation gas while separating from each other are stacked each other, and sandwiched between a pair of end plates 20, 30. The end plates 20, 30 are secured through a plurality of dish springs 50, and washers 70, and the like, stacked thereon. A gas distribution part 72 for making one power generation gas, distributed in the cell unit 10, flow in and out is provided in the washer 70, or the like, and an elastic body guide 73 is formed on the abutting surface with the dish spring 50 of a washer 70, or the like, adjoining the dish spring 50.

Description

本発明は、二種類の発電用ガスを互いに分離して流通させることによる発電を行う複数のセルユニットを互いに積み重ねている燃料電池スタックに関する。   The present invention relates to a fuel cell stack in which a plurality of cell units that perform power generation by separating and distributing two kinds of power generation gases are mutually stacked.

この種の燃料電池スタックとして、「燃料電池スタック構造体」とした名称において特許文献１に開示された構成のものがある。
特許文献１に開示された燃料電池スタック構造体は、中心部にガス流路を有する薄板状のセパレータと、単セルを保持していると共に中心部にガス流路を有し且つその縁部をセパレータの縁部に接合させた薄板状のセル板と、セパレータ及びセル板の各中心部間に位置してセパレータ及びセル板の間に形成される空間内に対するガス供給及びガス排出を行う中央流路部品を具備した固体電解質型燃料電池を複数積層して成る積層体を備え、この積層体を板バネとともに断熱容器内に収容して、この断熱容器に固定する断熱蓋により積層体を固体電解質型燃料電池の積層方向に加圧する構成のものである。 As this type of fuel cell stack, there is one having a configuration disclosed in Patent Document 1 under the name of “fuel cell stack structure”.
The fuel cell stack structure disclosed in Patent Document 1 includes a thin plate-like separator having a gas flow path at the center, a single cell, a gas flow path at the center, and an edge thereof. A thin plate-like cell plate joined to the edge of the separator, and a central flow channel component for supplying and discharging gas to and from the space formed between the separator and the cell plate between the separator and the cell plate. A solid oxide fuel cell comprising a plurality of solid oxide fuel cells, and the laminated body is housed in a heat insulating container together with a leaf spring, and the stacked body is solid electrolyte fuel by a heat insulating lid fixed to the heat insulating container. In this configuration, pressure is applied in the battery stacking direction.

特開２００７‐１８８５５号公報JP 2007-18855 A

しかしながら、特許文献１に開示されている燃料電池スタック構造体では、皿バネをボルトとナットにより締結しているので、皿バネをナットにより単に締結すると、ボルトの周囲に形成されるガス流路を塞いでしまう。   However, in the fuel cell stack structure disclosed in Patent Document 1, the disc spring is fastened by a bolt and a nut. Therefore, if the disc spring is simply fastened by a nut, the gas flow path formed around the bolt is changed. It will be blocked.

また、皿バネによって所要の弾性力を得るようにしているが、この場合、皿バネの特性を得るべく設計を行なうと、他の構造（ボルト等）との寸法関係を調整することが難しく、また、それらの位置合わせも困難である。
さらに、所要の弾性力を得るために複数枚の皿バネを重ねて使用すると、皿バネどうしにズレが生じ、必ずしも設計通りの弾性力を発揮させることができない。 Moreover, although the required elastic force is obtained by the disc spring, in this case, when designing to obtain the disc spring characteristics, it is difficult to adjust the dimensional relationship with other structures (bolts, etc.) Also, their alignment is difficult.
Further, if a plurality of disc springs are used in a stacked manner in order to obtain a required elastic force, the disc springs are displaced from each other, and the designed elastic force cannot always be exhibited.

そこで本発明は、セルユニット内を流通する発電用ガスの流出入を容易に行なわせることができるとともに、弾性体自体や他の部品の設計自由度を確保したまま、他の構造物との位置合わせや複数枚の弾性体を整列させて積み重ねることができる燃料電池スタックの提供を目的としている。   Therefore, the present invention makes it possible to easily flow in and out the power generation gas flowing in the cell unit, and to maintain the degree of freedom in designing the elastic body itself and other parts while maintaining the position of the other structure. An object of the present invention is to provide a fuel cell stack in which a plurality of elastic bodies can be aligned and stacked.

上記課題を解決するための本発明に係る燃料電池スタックは、二種類の発電用ガスを互いに分離して流通させることによる発電を行う複数のセルユニットを互いに積み重ねているとともに、それらのセルユニットを一対のエンドプレート間に挟入して、それらエンドプレートを複数の弾性体及びこれら弾性体に積み重ねて配置した複数の弾圧用部材を介して固定した構造のものであり、上記各弾圧用部材に、セルユニット内を流通する一方の発電用ガスを流出入させるためのガス流通部とともに、積み重ねた複数の上記弾圧用部材のうち、弾性体に隣接する弾圧用部材の弾性体との当接面に弾性体ガイド部を形成している。
この構成により、各弾圧用部材に形成されたガス流通部により、セルユニット内を流通する一方の発電用ガスを流出入させられるとともに、積み重ねて配置した複数の弾性体を、弾圧用部材の弾性体ガイド部によって整列させられる。 A fuel cell stack according to the present invention for solving the above-described problems is formed by stacking a plurality of cell units that perform power generation by separating and circulating two kinds of power generation gases from each other, It is sandwiched between a pair of end plates, and the end plates are fixed via a plurality of elastic bodies and a plurality of elastic members arranged and stacked on these elastic bodies. The contact surface of the elastic member of the elastic member adjacent to the elastic member among the plurality of elastic members stacked together with the gas distribution part for flowing in and out the one power generation gas flowing through the cell unit An elastic body guide portion is formed on the surface.
With this configuration, one gas for power generation flowing in the cell unit is allowed to flow in and out by the gas flow portion formed in each pressure member, and the plurality of elastic bodies arranged in a stacked manner can be used as the elasticity of the pressure member. Aligned by the body guide.

本発明によれば、セルユニット内を流通する発電用ガスの流出入を容易に行なわせることができるとともに、弾性体自体や他の部品の設計自由度を確保したまま、他の構造物との位置合わせや複数枚の弾性体を整列させて積み重ねることができる。   According to the present invention, the gas for power generation flowing in the cell unit can be easily flowed in and out, while the design flexibility of the elastic body itself and other parts is ensured. Alignment and multiple elastic bodies can be aligned and stacked.

本発明の第一の実施形態に係る燃料電池スタックの外観斜視図である。1 is an external perspective view of a fuel cell stack according to a first embodiment of the present invention. 同上の燃料電池スタックの構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure of a fuel cell stack same as the above. 同上の燃料電池スタックの一部をなす一例に係る皿バネガイドを含む部分拡大正面図である。It is a partial expanded front view containing the disk spring guide which concerns on an example which makes a part of fuel cell stack same as the above. 同上の燃料電池スタックの一部をなすスペーサの拡大断面図である。It is an expanded sectional view of the spacer which makes a part of fuel cell stack same as the above. （Ａ）は、本発明の第一の実施形態に係る燃料電池スタックの一部をなす一例に係る皿バネガイドの拡大平面図、（Ｂ）は、その一例に係る皿バネガイドの拡大正面図である。(A) is an enlarged plan view of a disc spring guide according to an example forming a part of the fuel cell stack according to the first embodiment of the present invention, and (B) is an enlarged front view of the disc spring guide according to the example. . （Ａ）は、ワッシャの皿バネに当接する当接面の様子を示す図、（Ｂ）は、図２，３に包囲線Ｉで示す部分の拡大図である。(A) is a figure which shows the mode of the contact surface contact | abutted with the disc spring of a washer, (B) is an enlarged view of the part shown by the surrounding line I in FIG. 本発明の第二の実施形態に係る燃料電池スタックの構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure of the fuel cell stack which concerns on 2nd embodiment of this invention. 本発明の第三の実施形態に係る燃料電池スタックの構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure of the fuel cell stack which concerns on 3rd embodiment of this invention.

以下に、本発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。図１は、本発明の第一の実施形態に係る燃料電池スタックの外観斜視図、図２は、その燃料電池スタックの構成を示す説明図、図３は、その燃料電池スタックの一部をなす一例に係る皿バネガイドを含む部分拡大正面図である。   EMBODIMENT OF THE INVENTION Below, the form for implementing this invention is demonstrated with reference to drawings. FIG. 1 is an external perspective view of the fuel cell stack according to the first embodiment of the present invention, FIG. 2 is an explanatory view showing the configuration of the fuel cell stack, and FIG. 3 is a part of the fuel cell stack. It is a partial expanded front view containing the disk spring guide which concerns on an example.

本発明の第一の実施形態に係る燃料電池スタックＡ１は、互いに積み重ねた複数の固体電解質型セルユニット１０…を、一対のエンドプレート２０，３０間に挟入して固定した構造になっている。   The fuel cell stack A1 according to the first embodiment of the present invention has a structure in which a plurality of stacked solid electrolyte cell units 10 are sandwiched between a pair of end plates 20 and 30 and fixed. .

固体電解質型セルユニット１０は、これの内外に、二種類の発電用ガスを互いに分離して流通させることによる発電を行うものであり、それらの発電用ガスのうちの一方のものを流通させるための流通孔１１を中心軸Ｏ１に一致して形成した平面視円板形のものである。
なお、以下には固体電解質型セルユニット１０を、単に「セルユニット」という。
「二種類の発電用ガス」は、例えば水素含有ガスと酸素含有ガスである。 The solid electrolyte type cell unit 10 performs power generation by allowing two types of power generation gas to flow separately from each other inside and outside the solid electrolyte type cell unit 10, and to distribute one of the power generation gases. The flow hole 11 is formed in a disc shape in plan view formed so as to coincide with the central axis O1.
Hereinafter, the solid electrolyte cell unit 10 is simply referred to as a “cell unit”.
“Two kinds of power generation gases” are, for example, a hydrogen-containing gas and an oxygen-containing gas.

エンドプレート２０は、所要の内径にしたガス流出入用孔２１を中心に穿設し、かつ、上記セルユニット１０とほぼ同じ外径にした円形基板２２の一面２２ａに、円筒形の収容部２３を一体的に突設したものである。
なお、本実施形態においては、収容部２３をエンドプレート２０と一体に形成したものを例示しているが、収容部２３をエンドプレート２０と別体に形成してもよい。 The end plate 20 is drilled around a gas inflow / outflow hole 21 having a required inner diameter, and a cylindrical housing portion 23 is formed on one surface 22a of the circular substrate 22 having the same outer diameter as that of the cell unit 10. Are integrally projected.
In the present embodiment, the housing portion 23 is integrally formed with the end plate 20, but the housing portion 23 may be formed separately from the end plate 20.

円形基板２２の上記一面２２ａであって、ガス流出入用孔２１の周縁には、下記の絶縁リング３５を位置決めするための位置決め凸部２２ｂが円環形に形成されている。
なお、収容部２３の上部には、一方の発電用ガスの出口２３ａが形成されている。 On the one surface 22a of the circular substrate 22 and on the periphery of the gas inflow / outflow hole 21, a positioning projection 22b for positioning the following insulating ring 35 is formed in an annular shape.
In addition, an outlet 23 a for one power generation gas is formed in the upper portion of the housing portion 23.

エンドプレート３０は、下記の締結ボルト４０の外径と同じ内径にしたボルト孔３１を中心に穿設し、かつ、上記セルユニット１０とほぼ同外径にした円形基板３２の他面（図示下面）３２ａに、円筒形の収容部３３を一体的に突設したものであり、その収容部３３には、一方の発電用ガスの入口３３ａが形成されている。   The end plate 30 is drilled around a bolt hole 31 having the same inner diameter as the fastening bolt 40 described below, and the other surface (the lower surface in the figure) of the circular substrate 32 having the same outer diameter as the cell unit 10. ) 32a is formed by integrally projecting a cylindrical accommodating portion 33, and the accommodating portion 33 is formed with one power generation gas inlet 33a.

上記したエンドプレート２０，３０どうしの固定は、これらを貫通する全長にした締結用ボルト４０により行なっており、その締結用ボルト４０には、絶縁リング３５、スペーサ３６、複数の弾性体の一例である皿バネ５０、弾性体ガイド（以下、「皿バネガイド」という。）６０、ワッシャ７０、補助ワッシャ７５が順に嵌装されている。
なお、４１は、締結ボルト４０に螺合されているナットである。 The end plates 20 and 30 are fixed to each other by a fastening bolt 40 having a full length penetrating them. The fastening bolt 40 includes an insulating ring 35, a spacer 36, and an example of a plurality of elastic bodies. A certain disc spring 50, an elastic body guide (hereinafter referred to as “disc spring guide”) 60, a washer 70, and an auxiliary washer 75 are fitted in order.
Reference numeral 41 denotes a nut screwed to the fastening bolt 40.

押圧用部材の一例である絶縁リング３５は、一方の発電用ガスの流出入を許容するように、締結用ボルト４０よりも大きな内径にして貫通形成したガス流出入用孔３５ａを形成した平面視円形に形成されている。   The insulating ring 35, which is an example of a pressing member, is a plan view in which a gas inflow / outflow hole 35 a that has a larger inner diameter than the fastening bolt 40 and is formed so as to allow inflow / outflow of one power generation gas is formed. It is formed in a circle.

換言すると、上記位置決め凸部２２ｂの外径に一致する内径にして貫通形成したガス流出入用孔３５ａを形成した平面視円形のものである。すなわち、絶縁リング３５のガス流出入用孔３５ａに位置決め凸部２２ｂを嵌合することにより、その絶縁リング３５をエンドプレート２０に対して位置決めできる。
本実施形態においては、ガス流出入用孔３５ａが、セルユニット１０内を流通する一方の発電用ガスを流出入させるためのガス流通部である。 In other words, it has a circular shape in a plan view in which the gas inflow / outflow hole 35a is formed so as to penetrate the inner diameter corresponding to the outer diameter of the positioning convex portion 22b. That is, the insulating ring 35 can be positioned with respect to the end plate 20 by fitting the positioning protrusion 22 b into the gas inflow / outflow hole 35 a of the insulating ring 35.
In the present embodiment, the gas inflow / outflow hole 35a is a gas circulation part for allowing one of the power generation gases flowing in the cell unit 10 to flow in / out.

図４は、本発明の第一の実施形態に係る燃料電池スタックの一部をなすスペーサの拡大断面図である。
押圧用部材の一例であるスペーサ３６は、セルユニット１０内を流通する一方の発電用ガスを流出入させるためのガス流通部を形成したものである。
具体的には、一方の発電用ガスの流通を許容するように、締結用ボルト４０よりも大きな内径にしたガス流通部であるガス流出入用孔３６ａを形成した平面視円形に形成されている。
換言すると、上記した絶縁リング３５のガス流出入用孔３５ａとほぼ同径のガス流出入用孔３６ａを形成したものであり、皿バネ５０から受ける外力によって変形，破損を生じない強度を有するものである。 FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of a spacer that forms part of the fuel cell stack according to the first embodiment of the present invention.
The spacer 36, which is an example of a pressing member, forms a gas flow part for allowing one of the power generation gases flowing in the cell unit 10 to flow in and out.
Specifically, it is formed in a circular shape in a plan view in which a gas inflow / outflow hole 36a, which is a gas flow portion having an inner diameter larger than that of the fastening bolt 40, is formed so as to allow the flow of one power generation gas. .
In other words, a gas inflow / outflow hole 36a having the same diameter as that of the gas inflow / outflow hole 35a of the insulating ring 35 is formed, and has a strength that does not cause deformation or breakage due to an external force received from the disc spring 50. It is.

上記スペーサ３６の一面３６ｂの外周縁部には、上側に積み重ねられた皿バネ５０を整列させるための弾性体ガイド部である当接片３７が全周にわたり連成突設されている。
当接片３７は、皿バネ５０の外径にほぼ一致する内径にしたものであり、最も下側に積み重ねられた皿バネ５０の外周壁面に当接することにより、それら皿バネ５０を整列させている。 Abutting pieces 37, which are elastic body guides for aligning the disc springs 50 stacked on the upper side, are provided on the outer peripheral edge of the one surface 36b of the spacer 36 so as to project along the entire circumference.
The contact piece 37 has an inner diameter substantially coinciding with the outer diameter of the disc spring 50. By contacting the outer peripheral wall surface of the disc spring 50 stacked on the lowermost side, the disc springs 50 are aligned. Yes.

スペーサ３６のガス流出入用孔３６ａの他面３６ｃ側開口の縁部には、絶縁リング２５に対して位置決めするための当接片３８がそれぞれ全周にわたり連成突設されている。
これにより、絶縁リング３５に対するスペーサ３６の位置決めを行なえるようにしている。
なお、当接片３７，３８としては、全周にわたり連成突設した形態に限らず、所要の角度間隔毎に形成してもよい。 Abutting pieces 38 for positioning with respect to the insulating ring 25 are provided on the edge of the opening 36a side of the gas inflow / outflow hole 36a of the spacer 36 along the entire circumference.
Thereby, the spacer 36 can be positioned with respect to the insulating ring 35.
Note that the contact pieces 37 and 38 are not limited to a configuration in which the contact pieces 37 and 38 are provided in a projecting manner over the entire circumference, but may be formed at every required angular interval.

皿バネ５０は、上記したセルユニット１０を弾性的に挟圧するためのものであり、必要な挟圧力に応じた枚数を皿バネガイド６０を介して積み重ねて使用している。
なお、皿バネ５０としては、座付きのもの、段付きのもの等を適宜採用することができる。 The disc spring 50 is for elastically clamping the cell unit 10 described above, and the number of discs according to the necessary clamping force is stacked and used via the disc spring guide 60.
In addition, as the disk spring 50, a thing with a seat, a thing with a step, etc. can be employ | adopted suitably.

図５（Ａ）は、一例に係る皿バネガイドの拡大平面図、（Ｂ）は、その一例に係る皿バネガイドの拡大正面図である。
押圧用部材の一例に係る皿バネガイド６０は、これの上下側に積み重ねた皿バネ５０どうしをそれぞれ整列させて位置決めするためのものである。
本実施形態においては、互いに反対向きにした皿バネ５０，５０、５０，５０どうしを整列させて位置決めするための位置決め部６１が形成されている。 FIG. 5A is an enlarged plan view of a disc spring guide according to an example, and FIG. 5B is an enlarged front view of the disc spring guide according to the example.
The disc spring guide 60 according to an example of the pressing member is for aligning and positioning the disc springs 50 stacked on the upper and lower sides thereof.
In the present embodiment, a positioning portion 61 is formed for aligning and positioning the disc springs 50, 50, 50, 50 which are opposite to each other.

位置決め部６１は、皿バネ５０の中心開口を区画する内周壁面５１ａに当接する外径にし、かつ、一方の発電用ガスの流通を許容するように締結用ボルト４０よりも大きな内径にした当接筒６２を平面視円環形に形成している。   The positioning portion 61 has an outer diameter that abuts against the inner peripheral wall surface 51a that defines the central opening of the disc spring 50, and an inner diameter that is larger than that of the fastening bolt 40 so as to allow one power generation gas to flow. The contact cylinder 62 is formed in an annular shape in plan view.

上記当接筒６２の中間には、これの上下側に積層している皿バネ５０，５０、５０，５０の各内縁部に当接する平面視円形の当接片５３を外方に水平にして突出させたものである。
本実施形態においては、位置決め部６１で囲繞された空間αが、セルユニット１０内を流通する一方の発電用ガスを流出入させるためのガス流通部、従ってまた、ガス流出入用孔である。以下、空間αを「ガス流通部α」という。 In the middle of the contact cylinder 62, a circular contact piece 53 in a plan view that contacts the inner edge portions of the disc springs 50, 50, 50, 50 stacked on the upper and lower sides thereof is horizontally leveled outward. It is a protruding one.
In the present embodiment, the space α surrounded by the positioning portion 61 is a gas flow portion for allowing one of the power generation gases flowing in the cell unit 10 to flow in and out, and hence also a gas flow in / out hole. Hereinafter, the space α is referred to as “gas circulation part α”.

当接筒６２は、複数枚の皿バネ５０の各内周壁面５１ａに同時に当接する高さＨ１（図４参照）にし、かつ、内周壁面６２ａをスペーサ３６のガス流出入用孔３６ａとほぼ同じ内径Ｄ１にして形成されている。
高さＨ１は、同時に当接位置決めする複数枚の皿バネ５０の厚みｔを勘案して設定すればよいものである。 The contact cylinder 62 has a height H1 (see FIG. 4) that simultaneously contacts the inner peripheral wall surfaces 51a of the plurality of disc springs 50, and the inner peripheral wall surface 62a is substantially the same as the gas inflow / outflow hole 36a of the spacer 36. They are formed with the same inner diameter D1.
The height H1 may be set in consideration of the thickness t of the plurality of disc springs 50 that are simultaneously contacted and positioned.

当接筒６２の内周壁面６２ａには、締結用ボルト４０に対する位置合わせのための位置合わせ片６４が、中心軸線Ｏ１回りに等角度間隔にして内方に向けて突設されている。本実施形態においては、４つの位置合わせ用突起６４を９０度間隔で配設しているが、例えば３つの位置合わせ片６４を１２０度間隔に配設してもよい。   On the inner peripheral wall surface 62a of the abutting cylinder 62, alignment pieces 64 for alignment with the fastening bolts 40 project inwardly at equal angular intervals around the central axis O1. In the present embodiment, the four alignment protrusions 64 are arranged at 90 ° intervals, but for example, three alignment pieces 64 may be arranged at 120 ° intervals.

図６（Ａ）は、ワッシャの皿バネに当接する当接面の様子を示す図、（Ｂ）は、図２，３に包囲線Ｉで示す部分の拡大図である。
押圧用部材の一例としてのワッシャ７０は、セルユニット１０内を流通する一方の発電用ガスを流出入させるためのガス流通部が形成されている。
具体的には、一方の発電用ガスの流出入を許容するように、締結用ボルト４０よりも大きな内径にしたボルト挿通孔７１を中心に形成した円板形のものである。 6A is a view showing a state of a contact surface that comes into contact with the disc spring of the washer, and FIG. 6B is an enlarged view of a portion indicated by a surrounding line I in FIGS.
The washer 70 as an example of a pressing member is formed with a gas circulation part for flowing in and out one power generation gas that circulates in the cell unit 10.
Specifically, it is of a disk shape formed around a bolt insertion hole 71 having an inner diameter larger than that of the fastening bolt 40 so as to allow one of the power generation gases to flow in and out.

換言すると、ワッシャ７０は、皿バネ５０の外径よりもやや大きな外径にした円板形のものであり、これの中心にはボルト挿通孔７１が、また、そのボルト挿通孔７１の周囲には、互いに９０度間隔にして４つのガス流出入用孔７２がそれぞれ形成されている。   In other words, the washer 70 has a disk shape with an outer diameter slightly larger than the outer diameter of the disc spring 50, and a bolt insertion hole 71 is formed at the center of the washer 70 and around the bolt insertion hole 71. The four gas inflow / outflow holes 72 are formed at intervals of 90 degrees.

４つのガス流出入用孔７２の最外周部位は、軸線Ｏ１を中心とした、上記締結ボルト４０に螺合されているナット４１の外径よりも大きな直径Ｄに設定している。これにより、図２，３に示すように、下記の補助ワッシャ７５を介してナット４１で固定したときにも、ナット４１の周囲に、発電用ガスの流出入を許容する空間が区画形成されるようになる。   The outermost peripheral portions of the four gas inflow / outflow holes 72 are set to have a diameter D that is larger than the outer diameter of the nut 41 screwed into the fastening bolt 40 with the axis O1 as the center. As a result, as shown in FIGS. 2 and 3, a space allowing the inflow / outflow of the power generation gas is formed around the nut 41 even when the nut 41 is fixed via the following auxiliary washer 75. It becomes like this.

このワッシャ７０の皿バネ５０に当接する当接面（図示下面）７０ａの外周縁部には、最も上側に積み重ねられた皿バネ５０の外周面に当接することにより、それら皿バネ５０を整列させるための当接片７３が突設されている。
当接片７３は、皿バネ５０の外径にほぼ一致する内径にしたものであり、最も上側に積み重ねられた皿バネ５０の外周面に当接することにより、それら皿バネ５０を整列させている。 The disc springs 50 are aligned by coming into contact with the outer peripheral surface of the disc spring 50 stacked on the uppermost side at the outer peripheral edge portion of the abutting surface (the lower surface in the drawing) 70 a that abuts the disc spring 50 of the washer 70. A contact piece 73 for projecting is provided.
The contact piece 73 has an inner diameter substantially coinciding with the outer diameter of the disc spring 50, and contacts the outer peripheral surface of the disc spring 50 stacked on the uppermost side, thereby aligning the disc springs 50. .

押圧用部材の一例である補助ワッシャ７５は、セルユニット１０内を流れる一方の発電用ガスを流通させるためのガス流通部を形成したものである。
具体的には、上記のワッシャ７０を締結ボルト４０に対して位置決めするためのものであり、図３に示すように、その締結ボルト４０の外径に一致する内径の挿通孔７５ａを形成し、かつ、上記ガス流通口７２を閉塞しない外径にした円板形のものである。 The auxiliary washer 75, which is an example of a pressing member, forms a gas circulation part for circulating one power generation gas flowing in the cell unit 10.
Specifically, it is for positioning the washer 70 with respect to the fastening bolt 40, and as shown in FIG. 3, an insertion hole 75a having an inner diameter that matches the outer diameter of the fastening bolt 40 is formed. And it is the disk-shaped thing made into the outer diameter which does not obstruct | occlude the said gas distribution port 72. FIG.

挿通孔５０ａの下面辺縁には、上記したワッシャ７０のボルト挿通孔７１の内径に一致する外径にした嵌合突起７６（図３参照）を円環形に突設している。なお、この補助ワッシャ７５は、必要に応じて配設すればよいものである。   A fitting projection 76 (see FIG. 3) having an outer diameter that matches the inner diameter of the bolt insertion hole 71 of the washer 70 is provided in an annular shape on the lower edge of the insertion hole 50a. The auxiliary washer 75 may be provided as necessary.

以上の構成にした燃料電池スタックＡ１では、複数のセルユニット１０を挟入したエンドプレート２０，３０を、締結ボルト４０，ナット４１によって締結すると、複数枚の皿バネ５０によってセルユニット１０を所要の弾性力で挟圧することができる。
また、皿バネ５０は、ワッシャ７０，スペーサ３６の各弾性体ガイド部である当接片７３，３７に当接することにより整列されて位置決めされる。 In the fuel cell stack A1 configured as described above, when the end plates 20 and 30 sandwiching the plurality of cell units 10 are fastened by the fastening bolts 40 and the nuts 41, the cell units 10 are fixed to the required positions by the plurality of disc springs 50. It can be pinched by elastic force.
The disc spring 50 is aligned and positioned by contacting the contact pieces 73 and 37 which are elastic body guide portions of the washer 70 and the spacer 36.

以上の構成からなる燃料電池スタックＡ１によれば、次の効果を得ることができる。
・ワッシャ７０、皿バネガイド６０、スペーサ３６及び絶縁リング３５に、それぞれガス流通部であるガス流出入用孔７２、ガス流通部α、ガス流出入用孔３６ａ及びガス流出入用孔３５ａが形成されている。これにより、セルユニット１０内を流通する発電用ガスの流出入を容易に行なわせることができる。 According to the fuel cell stack A1 having the above configuration, the following effects can be obtained.
A gas inflow / outflow hole 72, a gas circulation part α, a gas inflow / outflow hole 36a, and a gas inflow / outflow hole 35a, which are gas circulation parts, are formed in the washer 70, the disc spring guide 60, the spacer 36, and the insulating ring 35, respectively. ing. Thereby, the inflow / outflow of the power generation gas flowing through the cell unit 10 can be easily performed.

・積み重ねた複数の上記弾圧用部材のうち、弾性体に隣接する弾圧用部材の弾性体との当接面に弾性体ガイド部を形成しているので、弾性体自体や他の部品の設計自由度を確保したまま、他の構造物との位置合わせや複数枚の弾性体を整列させて積み重ねることができる。
・弾性体ガイド部を、複数の皿バネの各外周壁面に当接する構成にしているので、より安定して皿バネを位置決めすることができる。 -Since the elastic body guide part is formed on the contact surface with the elastic body of the elastic member adjacent to the elastic body among the plurality of stacked elastic members, the design of the elastic body itself and other parts is free. While securing the degree, it is possible to stack with alignment with other structures or aligning a plurality of elastic bodies.
-Since the elastic body guide part is made to contact each outer peripheral wall surface of a plurality of disc springs, the disc springs can be positioned more stably.

・弾性体ガイド部を、皿バネの外周縁部に当接係止する当接片として形成しているので、簡易に形成することができる。
・締結ボルト４０に対する位置合わせを行なうための位置合わせ片６４を皿バネガイド６０に突設させているので、荷重の必要な中心軸線Ｏ１に正確に一致させて加重をかけることができる。 -Since the elastic body guide part is formed as a contact piece that contacts and locks the outer peripheral edge of the disc spring, it can be formed easily.
Since the positioning piece 64 for positioning with respect to the fastening bolt 40 protrudes from the disc spring guide 60, it is possible to apply the load by accurately matching the central axis O1 that requires load.

次に、図７を参照して、本発明の第二の実施形態に係る燃料電池スタックについて説明する。図７は、本発明の第二の実施形態に係る燃料電池スタックの構成を示す説明図である。
なお、上述した実施形態において説明したものと同等のものについては、それらと同一の符号を付して説明を省略する。 Next, a fuel cell stack according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 7 is an explanatory diagram showing the configuration of the fuel cell stack according to the second embodiment of the present invention.
In addition, about the thing equivalent to what was demonstrated in embodiment mentioned above, the code | symbol same as them is attached | subjected and description is abbreviate | omitted.

本発明の第二の実施形態に係る燃料電池スタックＡ２は、上記した燃料電池スタックＡ１における絶縁リングの配設位置を異ならせているとともに、スペーサを省略した構成のものである。   The fuel cell stack A2 according to the second embodiment of the present invention has a configuration in which the arrangement positions of the insulating rings in the fuel cell stack A1 are different and the spacer is omitted.

本実施形態においては、一対のエンドプレート２０，３０のうち、エンドプレート３０の他面３２ａに絶縁リング３５を配設している。
エンドプレート２０には、これの一面２２ａに載置した皿バネ５０の最も下側に積み重ねられた皿バネ５０の外周面に当接することにより、それら皿バネ５０を整列させるための弾性体ガイド部である当接片２４が突設されている。
当接片２４は、皿バネ５０の外径にほぼ一致する内径にしたものであり、最も下側に積み重ねられた皿バネ５０の外周面に当接することにより、それら皿バネ５０を整列させて位置決めしている。 In the present embodiment, the insulating ring 35 is disposed on the other surface 32 a of the end plate 30 of the pair of end plates 20 and 30.
The end plate 20 is in contact with the outer peripheral surface of the disc spring 50 stacked on the lowermost side of the disc spring 50 placed on the one surface 22a of the end plate 20 so as to align the disc springs 50 with each other. The contact piece 24 is a protrusion.
The contact piece 24 has an inner diameter that substantially matches the outer diameter of the disc spring 50, and contacts the outer peripheral surface of the disc spring 50 stacked on the lowermost side so that the disc springs 50 are aligned. Positioning.

エンドプレート３０のボルト孔３１の周縁には、円環形の位置決め突起３２ｂが形成されており、これに絶縁リング３５を位置決めしている。
このような構成にした燃料電池スタックＡ２であっても、上記燃料電池スタックＡ１と同等の効果を得ることができる。 An annular positioning protrusion 32b is formed on the periphery of the bolt hole 31 of the end plate 30, and the insulating ring 35 is positioned thereon.
Even with the fuel cell stack A2 having such a configuration, an effect equivalent to that of the fuel cell stack A1 can be obtained.

図８は、本発明の第三の実施形態に係る燃料電池スタックの構成を示す説明図である。
本発明の第三の実施形態に係る燃料電池スタックＡ３は、一対のエンドプレート２０，３０のうち、エンドプレート３０の他面３２ａに絶縁リング３５、上下逆向きにしたスペーサ３６、皿バネ５０，５０、皿バネガイド６０、皿バネ５０，５０及びワッシャ８０を順に積み重ねた構成にしたものである。 FIG. 8 is an explanatory diagram showing the configuration of the fuel cell stack according to the third embodiment of the present invention.
The fuel cell stack A3 according to the third embodiment of the present invention includes an insulating ring 35 on the other surface 32a of the end plate 30 of the pair of end plates 20, 30, a spacer 36 that is turned upside down, a disc spring 50, 50, the disc spring guide 60, the disc springs 50 and 50, and the washer 80 are sequentially stacked.

スペーサ３６の他面３６ｃ側の当接片３８が絶縁リング３５のガス流出入用孔３５ａに嵌合して絶縁リング３５に対するスペーサ３６の位置決めを行なえるようにしている。
また、皿バネ５０は、ワッシャ７０，スペーサ３６の各弾性体ガイド部である当接片７３，３７に当接することにより整列されて位置決めされる。 The contact piece 38 on the other surface 36c side of the spacer 36 is fitted into the gas inflow / outflow hole 35a of the insulating ring 35 so that the spacer 36 can be positioned with respect to the insulating ring 35.
The disc spring 50 is aligned and positioned by contacting the contact pieces 73 and 37 which are elastic body guide portions of the washer 70 and the spacer 36.

ワッシャ８０は、締結ボルト４０の頭部４０ａの外径が、皿バネ５０，５０の外径に比較して小さいために、その頭部４０ａによって皿バネ５０，５０を有効に固定するためのものであり、頭部４０ａの外径が皿バネ５０，５０の外径よりも等しいか大きいものであれば、必ずしも配設する必要はない。
このような構成にした燃料電池スタックＡ３であっても、上記燃料電池スタックＡ１，Ａ２と同等の効果を得ることができる。 The washer 80 has an outer diameter of the head 40a of the fastening bolt 40 that is smaller than the outer diameter of the disc springs 50, 50, so that the disc springs 50, 50 are effectively fixed by the head 40a. If the outer diameter of the head 40a is equal to or larger than the outer diameter of the disc springs 50, 50, it is not always necessary.
Even with the fuel cell stack A3 configured as described above, the same effects as those of the fuel cell stacks A1 and A2 can be obtained.

なお、本発明は上述した実施形態に限るものではなく、次のような変形実施が可能である。
上述した実施形態においては、弾性体として皿バネを例示したが、コイルスプリング等を採用することができる。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and the following modifications can be made.
In the embodiment described above, a disc spring is exemplified as the elastic body, but a coil spring or the like can be employed.

以上詳細に説明したが、いずれにしても、上記各実施形態において説明した各構成は、それら各実施形態にのみ適用することに限らず、一の実施形態において説明した構成を、他の実施形態に準用若しくは適用し、さらには、それを任意に組み合わせることができるものである。   As described above in detail, in any case, each configuration described in each of the above embodiments is not limited to being applied only to each of the above embodiments, but the configuration described in one embodiment is replaced by another embodiment. It can be applied mutatis mutandis or applied to it, and it can be arbitrarily combined.

１０ セルユニット
２０，３０，３６，７０ 弾圧用部材（エンドプレート，スペーサ，ワッシャ）
３５ａ，３６ａ，７２ ガス流通部（ガス流出入用孔）
３７，７３ 弾性体ガイド部
４０ 締結ボルト
５０ 弾性体（皿バネ）
６０ 弾性体ガイド（皿バネガイド）
Ａ１，Ａ２ 燃料電池ユニット 10 Cell unit 20, 30, 36, 70 Pressure member (end plate, spacer, washer)
35a, 36a, 72 Gas circulation section (gas inflow / outflow holes)
37, 73 Elastic body guide part 40 Fastening bolt 50 Elastic body (disc spring)
60 Elastic body guide (Belleville spring guide)
A1, A2 Fuel cell unit

Claims (4)

二種類の発電用ガスを互いに分離して流通させることによる発電を行う複数のセルユニットを互いに積み重ねているとともに、それらのセルユニットを一対のエンドプレート間に挟入して、それらエンドプレートを複数の弾性体及びこれら弾性体に積み重ねて配置した複数の弾圧用部材を介して固定している燃料電池スタックであって、
上記各弾圧用部材に、セルユニット内を流通する一方の発電用ガスを流出入させるためのガス流通部とともに、積み重ねた複数の上記弾圧用部材のうち、弾性体に隣接する弾圧用部材の弾性体との当接面に弾性体ガイド部を形成していることを特徴とする燃料電池スタック。 A plurality of cell units that generate power by separating two kinds of power generation gas from each other are stacked on top of each other, and these cell units are sandwiched between a pair of end plates, and a plurality of these end plates are arranged. A fuel cell stack that is fixed via a plurality of elastic members arranged and stacked on these elastic bodies,
The elasticity of the compression member adjacent to the elastic body among the plurality of the compression members stacked together with the gas distribution part for allowing one of the power generation gases flowing in and out of the cell unit to flow into and out of each of the compression members. A fuel cell stack, characterized in that an elastic body guide portion is formed on a contact surface with the body. 弾性体に隣接する弾圧用部材がワッシャであり、
そのワッシャの弾性体との当接面に弾性体ガイド部を形成してい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。 The elastic member adjacent to the elastic body is a washer,
2. The fuel cell stack according to claim 1, wherein an elastic body guide portion is formed on a contact surface of the washer with the elastic body. 弾性体が皿バネであり、
弾性体ガイド部は、皿バネの外周縁部に当接係止する当接片であることを特徴とする請求項１又は２に記載の燃料電池スタック。 The elastic body is a disc spring,
3. The fuel cell stack according to claim 1, wherein the elastic body guide portion is a contact piece that contacts and locks the outer peripheral edge portion of the disc spring. 一対のエンドプレートが締結ボルトによって締結固定されており、
ガス流通部は、締結ボルトよりも大きな内径にして形成されたガス流出入用孔である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。 A pair of end plates are fastened and fixed by fastening bolts,
The fuel cell stack according to any one of claims 1 to 3, wherein the gas flow part is a gas inflow / outflow hole formed with an inner diameter larger than that of the fastening bolt.
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