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公開番号2025025267
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-02-21
出願番号2023129886
出願日2023-08-09
発明の名称燃料電池スタック
出願人トヨタ紡織株式会社
代理人個人,個人
主分類H01M 8/0267 20160101AFI20250214BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】単セルに作用する面圧のばらつきを抑制できる燃料電池スタックを提供する。
【解決手段】燃料電池スタックは、発電部と、互いに同一の形状をなす第1セパレータ51及び第2セパレータ52とを備える単セルが複数積層されることにより構成されている。第1セパレータ51及び第2セパレータ52のそれぞれは、2つの突条81の間に形成され、冷却流路90を構成する冷媒溝71を有している。冷媒溝71は、直線部Lc1～Lc3が折り返し部によって接続されて蛇行状に延びている。突条81のうち直線部Lc1～Lc3を構成する部分は、複数の主リブ82と、幅広リブ83とを含む。冷却流路90は、一方のセパレータ50Aにおける1つの幅広リブ83と、他方のセパレータ50Bにおける2つの主リブ82とが積層方向において接触することにより形成された第1冷却空間91を有している。
【選択図】図6
特許請求の範囲【請求項１】
膜電極接合体を含む発電部と、前記発電部を挟持するとともに互いに同一の形状をなす第１セパレータ及び第２セパレータとを備える単セルが複数積層されることにより構成され、積層方向に隣接する２つの前記単セルにおいて互いに接触する前記第１セパレータと前記第２セパレータとの間に冷却媒体が流れる冷却流路が形成された燃料電池スタックであって、
前記第１セパレータ及び前記第２セパレータのそれぞれは、互いに並列して延びる２つの突条の間に形成され、前記冷却流路を構成する冷媒溝を有しており、
前記冷媒溝は、互いに並列して直線状に延びる複数の直線部が折り返し部によって接続されて蛇行状に延びており、
前記突条のうち前記直線部を構成する部分は、互いに並列して直線状に延びる複数の主リブと、前記主リブの幅よりも大きい幅を有する幅広リブと、を含み、
前記冷却流路は、前記第１セパレータ及び前記第２セパレータのいずれか一方における１つの前記幅広リブと、前記第１セパレータ及び前記第２セパレータの前記一方とは異なる他方における複数の前記主リブとが前記積層方向において接触することにより形成された冷却空間を含む、
燃料電池スタック。
続きを表示（約 650 文字）【請求項２】
前記突条のうち前記直線部を構成する部分は、前記幅広リブに接続されるとともに前記幅広リブの幅よりも小さい幅を有する幅狭リブを含み、
前記冷却空間を第１冷却空間とするとき、
前記冷却流路は、前記第１セパレータ及び前記第２セパレータのいずれか一方における前記幅狭リブと、前記第１セパレータ及び前記第２セパレータの前記一方とは異なる他方における隣り合う２つの前記主リブの間の空間とが対向することにより形成された空間であって、前記冷却媒体が前記積層方向に蛇行しながら流れる第２冷却空間を含む、
請求項１に記載の燃料電池スタック。
【請求項３】
前記突条のうち前記直線部を構成する部分は、前記直線部が延びる方向において互いに離れて位置する複数の前記幅広リブと、前記直線部が延びる方向において互いに隣り合う２つの前記幅広リブを接続する前記幅狭リブと、を含み、
前記冷却流路は、互いに離れて形成された複数の前記第１冷却空間と、互いに隣り合う２つの前記第１冷却空間に連通する前記第２冷却空間と、を含む、
請求項２に記載の燃料電池スタック。
【請求項４】
前記幅狭リブの幅は、前記主リブの幅よりも小さい、
請求項２または請求項３に記載の燃料電池スタック。
【請求項５】
前記幅広リブは、前記幅狭リブに近付くほど幅が徐々に小さくなる徐変部を有している、
請求項２または請求項３に記載の燃料電池スタック。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池スタックに関する。
続きを表示（約 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１に記載の燃料電池スタックは、膜電極接合体と、膜電極接合体を挟持する一対のセパレータとを備えるセルが複数積層されることにより構成されている。積層方向に隣接する２つのセルにおいて互いに接触するセパレータ同士の間には、冷却水が流れる冷却水流路が形成される。
【０００３】
各セパレータにおける膜電極接合体に対向する面には、反応ガスが流れるガス流路が形成されている。
各セパレータにおける膜電極接合体に対向する面とは反対側の面には、互いに間隔をおいて並列して直線状に延びる複数の突条と、互いに隣り合う突条同士の間において突条に沿って延びる溝とが設けられている。積層方向に隣接する２つのセルにおいてセパレータの突条同士が接触するとともに溝同士が対向することにより、冷却水流路が形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２００８－２４３４９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、燃料電池スタックの製造時には、複数のセルが積層方向において締め付けられる。このとき、冷却水流路を形成する２つのセパレータにおける突条の位置が、積層方向に直交する面方向においてずれていると、一方のセパレータの突条同士の間に他方のセパレータの突条が入り込むおそれがある。この場合、セルに作用する面圧がばらつくことにより反応ガスや冷却水が漏洩したり、セル内において局所的に高い面圧が発生することにより膜電極接合体が変形したりするおそれがある。このため、セルに作用する面圧のばらつきを抑制することが望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するための燃料電池スタックは、膜電極接合体を含む発電部と、前記発電部を挟持するとともに互いに同一の形状をなす第１セパレータ及び第２セパレータとを備える単セルが複数積層されることにより構成され、積層方向に隣接する２つの前記単セルにおいて互いに接触する前記第１セパレータと前記第２セパレータとの間に冷却媒体が流れる冷却流路が形成された燃料電池スタックであって、前記第１セパレータ及び前記第２セパレータのそれぞれは、互いに並列して延びる２つの突条の間に形成され、前記冷却流路を構成する冷媒溝を有しており、前記冷媒溝は、互いに並列して直線状に延びる複数の直線部が折り返し部によって接続されて蛇行状に延びており、前記突条のうち前記直線部を構成する部分は、互いに並列して直線状に延びる複数の主リブと、前記主リブの幅よりも大きい幅を有する幅広リブと、を含み、前記冷却流路は、前記第１セパレータ及び前記第２セパレータのいずれか一方における１つの前記幅広リブと、前記第１セパレータ及び前記第２セパレータの前記一方とは異なる他方における複数の前記主リブとが前記積層方向において接触することにより形成された冷却空間を含む。
【０００７】
同構成によれば、冷却流路の冷却空間においては、第１セパレータ及び第２セパレータのいずれか一方における１つの幅広リブと、第１セパレータ及び第２セパレータのいずれか他方における複数の主リブとが単セルの積層方向において接触する。このため、上記一方のセパレータの幅広リブと、上記他方のセパレータの主リブとの位置が積層方向に直交する面方向においてずれた場合であっても、主リブ同士の間に幅広リブが入り込んだり、幅広リブ同士の間に主リブが入り込んだりすることを抑制できる。したがって、単セルに作用する面圧のばらつきを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
図１は、一実施形態の燃料電池スタックを示す断面図である。
図２は、図１の単セルを示す分解斜視図である。
図３は、図１のセパレータのガス流路を示す平面図である。
図４は、図１のセパレータの冷却流路形成部を示す平面図である。
図５は、図１の第１セパレータ及び第２セパレータが接触した状態を示す平面図である。
図６は、図５の６－６線に沿った断面図である。
図７は、図５の７－７線に沿った断面図である。
図８は、第１変更例の突条を示す平面図である。
図９は、第２変更例の突条を示す平面図である。
図１０は、第３変更例の突条を示す平面図である。
図１１は、第４変更例の突条を示す平面図である。
図１２は、第５変更例の突条を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図１～図７を参照して、燃料電池スタックの一実施形態について説明する。
図１に示すように、燃料電池スタック１０は、複数の単セル２０が積層されることにより構成されている。
【００１０】
（単セル２０）
図２に示すように、単セル２０は、例えば、正方形板状をなしている。すなわち、単セル２０は、互いに平行に延びる一対の第１辺２１と、第１辺２１に直交するとともに互いに対向する第２辺２２とを有している。
（【００１１】以降は省略されています）

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