JP7640116B2 - Stack fastening structure - Google Patents
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Description
この発明は、燃料電池スタックの組み立てに用いられるスタック締結構造に関する。 This invention relates to a stack fastening structure used in assembling a fuel cell stack.
自動車の動力源や、家庭用コージェネレーションシステムなどへの使用が考えられている燃料電池スタック（固体高分子形燃料電池）は、複数の単位セルを積層して直列に接続したセル積層体と、前記セル積層体の両側に配置された集電板とエンドプレートとを備えている構成になっている。 Fuel cell stacks (polymer electrolyte fuel cells), which are being considered for use as a power source for automobiles and in home cogeneration systems, are configured with a cell stack in which multiple unit cells are stacked and connected in series, and current collectors and end plates arranged on either side of the cell stack.
単位セルは、それぞれ、高分子電解質膜とその両側に配置された一対の触媒電極（燃料極、空気極）とからなる膜電極接合体（membrane electrode assembly：ＭＥＡ）の両側に一対のセパレータが配置されて構成されている。 Each unit cell is composed of a pair of separators arranged on either side of a membrane electrode assembly (MEA), which consists of a polymer electrolyte membrane and a pair of catalytic electrodes (fuel electrode, air electrode) arranged on either side of the membrane.
燃料電池スタックのセル積層体では、各単位セルの間及び、各単位セル内における接触抵抗の低減、また、反応ガスおよび水のシール性などを確保する目的などのため、所定の荷重がセル積層体に印加されるようになっている。 In the cell stack of a fuel cell stack, a certain load is applied to the cell stack in order to reduce contact resistance between and within each unit cell, and to ensure sealing against reactant gases and water.
燃料電池スタックの性能を発揮させる上ではある程度の大きさの荷重を印加する必要があるが、一方で、印加する荷重が大きすぎると、膜電極接合体（ＭＥＡ）やシール部材などがダメージを受けて発電効率が低下するという不具合が生じるおそれがある。 To maximize the performance of a fuel cell stack, it is necessary to apply a certain amount of load. However, if the load applied is too large, the membrane electrode assembly (MEA) and sealing materials may be damaged, resulting in a decrease in power generation efficiency.
そこで、燃料電池スタックのセル積層体に対して適切な荷重を印加するとともに、積層されている複数の単位セル、集電板、エンドプレートなどからなる積層体の積層公差を吸収する構造が要求される。 Therefore, a structure is required that can apply an appropriate load to the cell stack of the fuel cell stack, while absorbing the stacking tolerances of the stack consisting of multiple stacked unit cells, current collector plates, end plates, etc.
従来から、弾性体や、積層公差を吸収する機構を採用することで燃料電池スタックのセル積層体に対して所定の荷重を印加する提案が行われている。 Previously, proposals have been made to apply a predetermined load to the cell stack of a fuel cell stack by using elastic bodies or mechanisms that absorb stacking tolerances.
特許文献１には、セル積層体に過度の荷重を印加することなく、セル積層体と共に寸法が定まったケースに収容することが可能で、なおかつセル積層体に所望の荷重を印加することができるとするセル押圧アセンブリ、および前記セル押圧アセンブリを有する燃料電池スタックが提案されている。
また、特許文献２には、燃料電池のスタックに対する圧縮荷重を維持する機械的システムであって、少なくとも一部が燃料電池スタックを構成するケースの外側に配備されている圧縮アセンブリを有する燃料電池スタック圧縮システムが提案されている。
この発明は、燃料電池スタックの組み立てに用いられるスタック締結構造であって、燃料電池スタックのセル積層体に対して適切な荷重を付与することができ、燃料電池スタックを構成するケースの小型化、軽量化、原価低減を可能にするスタック締結構造を提案することを目的にしている。 The purpose of this invention is to propose a stack fastening structure used in the assembly of a fuel cell stack that can apply an appropriate load to the cell laminate of the fuel cell stack, and that allows for the downsizing, weight reduction, and cost reduction of the case that constitutes the fuel cell stack.
上述した課題を解決する本発明は以下のように例示することができる。
[１]
燃料電池スタックのケースに締結されて前記ケース内に格納されている前記燃料電池スタックの構成部品に対して所定の荷重を加えるスタック締結構造であって、
前記ケースの外側から前記ケースに締結されて、前記構成部品に対して第一の押圧荷重を加える第一の荷重付与手段と、
前記ケースの外側から前記ケースに締結されて、前記構成部品に対して前記第一の押圧荷重が加えられている方向から、前記第一の押圧荷重とは異なる第二の押圧荷重を前記構成部品に対して加える第二の荷重付与手段と
を備えているスタック締結構造。
The present invention which solves the above-mentioned problems can be exemplified as follows.
[1]
1. A stack fastening structure for applying a predetermined load to a fuel cell stack component that is fastened to a case of the fuel cell stack and stored in the case, comprising:
a first load applying means that is fastened to the case from the outside of the case and applies a first pressing load to the component;
and a second load applying means that is fastened to the case from the outside of the case and applies a second pressing load different from the first pressing load to the component from a direction in which the first pressing load is applied to the component.
[２]
前記第二の荷重付与手段は、前記第一の荷重付与手段の外側から前記ケースに締結され、
前記構成部品に対する前記第二の押圧荷重は、前記第二の荷重付与手段から、直接、前記構成部品に対して加えられる[１]のスタック締結構造。
[2]
the second load applying means is fastened to the case from the outside of the first load applying means,
The stack fastening structure according to [1], wherein the second pressing load on the component is applied directly to the component from the second load applying means.
[３]
前記第二の荷重付与手段は、前記構成部品の方向に向かって伸びる押圧部材を備えており、
前記押圧部材は、前記第一の荷重付与手段が備えている貫通孔を介して前記構成部品の方向に向かって伸びる[２]のスタック締結構造。
[3]
The second load applying means includes a pressing member extending toward the component,
The stack fastening structure according to [2], wherein the pressing member extends toward the component through a through hole provided in the first load applying means.
[４]
前記第一の押圧荷重は、前記構成部品に含まれるセル積層体を構成する各単位セルの間のシール構造に対して要求されるシール圧を発生させる荷重以上の大きさである[１]のスタック締結構造。
[4]
The stack fastening structure of [1], wherein the first pressure load is equal to or greater than the load that generates the seal pressure required for the seal structure between each unit cell that constitutes a cell stack included in the component.
[５]
前記第二の荷重付与手段によって前記構成部品に加えられる前記第二の押圧荷重によって前記構成部品に含まれるセル積層体が圧縮されて変位する量であるセル圧縮量Ｘ２と、前記第一の荷重付与手段によって前記構成部品に加えられる前記第一の押圧荷重によって前記構成部品に含まれるセル積層体が圧縮されて変位する量であるセル圧縮量Ｘ１との間の差（Ｘ２－Ｘ１）が、前記ケース内に前記構成部品が収容されて前記燃料電池スタックが使用されている際の前記セル積層体の最大膨張量より大きい[１]のスタック締結構造。
[5]
a difference ( X2 - X1) between a cell compression amount X2, which is an amount by which a cell stack included in the component is compressed and displaced by the second pressing load applied to the component by the second load-applying means, and a cell compression amount X1 , which is an amount by which a cell stack included in the component is compressed and displaced by the first pressing load applied to the component by the first load-applying means, is greater than a maximum expansion amount of the cell stack when the component is housed in the case and the fuel cell stack is in use.
[６]
前記第二の荷重付与手段による前記第二の押圧荷重は、前記第二の荷重付与手段が備えている弾性体によって発生されていて、当該弾性体のばね定数である弾性体ばね定数が所定値以下に設定されている[１]のスタック締結構造。
[6]
The second pressing load applied by the second load-applying means is generated by an elastic body provided in the second load-applying means, and the spring constant of the elastic body is set to a predetermined value or less.
[７]
前記ばね定数の前記所定値は、前記構成部品に含まれるセル積層体のセル積層構造によるばね定数であるセル積層体ばね定数の平均値である[６]のスタック締結構造。
[7]
The predetermined value of the spring constant is an average value of a cell stack spring constant, which is a spring constant due to a cell stack structure of the cell stack included in the component [6].
[８]
前記ばね定数の前記所定値は、標準のつり合い状態にセル積層体に作用する荷重とセル許容荷重の差分を、標準のつり合い状態からの熱膨張によるセル変位最大値で除算した値である[６]のスタック締結構造。
[8]
The predetermined value of the spring constant is a value obtained by dividing the difference between the load acting on the cell stack in a standard balanced state and the allowable cell load by the maximum cell displacement due to thermal expansion from the standard balanced state [6].
[９]
前記第二の荷重付与手段による前記第二の押圧荷重は、前記第二の荷重付与手段が備えている弾性体によって発生されていて、前記弾性体は皿ばねである[１]のスタック締結構造。
[9]
The second pressing load by the second load applying means is generated by an elastic body provided in the second load applying means, and the elastic body is a disc spring.
[１０]
前記第二の荷重付与手段による前記第二の押圧荷重は、前記第二の荷重付与手段が備えている弾性体によって発生されていて、前記弾性体はコイルばねである[１]のスタック締結構造。
[10]
The second pressing load by the second load applying means is generated by an elastic body provided in the second load applying means, and the elastic body is a coil spring.
[１１]
前記第二の荷重付与手段は前記構成部品の方向に向かって伸びる押圧部材を備えており、
前記押圧部材は、前記カバー部材が備えている貫通孔を介して前記構成部品の方向に向かって伸びる前記コイルばねによって構成されている[１０]のスタック締結構造。
[11]
the second load applying means includes a pressing member extending toward the component;
The stack fastening structure of [10], wherein the pressing member is constituted by the coil spring extending toward the component through a through hole provided in the cover member.
[１２]
前記第二の荷重付与手段を構成する板状の第二の荷重付与手段カバー部材と、前記構成部品に対して前記押圧部材を介して加える前記第二の押圧荷重を発生する弾性体と、前記第二の荷重付与手段カバー部材を前記ケースに締結する第二の荷重付与手段締結部材とが一体に組み合わされてなる第一の締結ユニットが前記ケースに締結される[３]のスタック締結構造。
[12]
A stack fastening structure [3] in which a first fastening unit is fastened to the case, the first fastening unit being an integral combination of a plate-shaped second load applying means cover member constituting the second load applying means, an elastic body that generates the second pressing load to be applied to the component via the pressing member, and a second load applying means fastening member that fastens the second load applying means cover member to the case.
[１３]
前記第二の荷重付与手段を構成する板状の第二の荷重付与手段カバー部材と、複数の前記押圧部材と、前記構成部品に対して前記押圧部材を介して加える前記第二の押圧荷重を発生する弾性体と、前記第二の荷重付与手段カバー部材を前記ケースに締結する第二の荷重付与手段締結部材とが一体に組み合わされてなる第二の締結ユニットが前記ケースに締結される[３]のスタック締結構造。
[13]
A stack fastening structure [3] in which a second fastening unit is fastened to the case, the second fastening unit being an integral combination of a plate-shaped second load applying means cover member constituting the second load applying means, a plurality of the pressing members, an elastic body that generates the second pressing load to be applied to the component via the pressing members, and a second load applying means fastening member that fastens the second load applying means cover member to the case.
[１４]
前記第二の荷重付与手段を構成する板状の第二の荷重付与手段カバー部材と、複数の前記押圧部材と、前記構成部品に対して前記押圧部材を介して加える前記第二の押圧荷重を発生する弾性体と、前記第二の荷重付与手段カバー部材を前記ケースに締結する第二の荷重付与手段締結部材と、
複数の前記押圧部材がそれぞれ貫通する複数の前記貫通孔を備えている前記第一の荷重付与手段を構成する板状の第一の荷重付与手段カバー部材と
が一体に組み合わされてなる第三の締結ユニットが前記ケースに締結される[３]のスタック締結構造。
[14]
a plate-shaped second load application means cover member constituting the second load application means, a plurality of the pressing members, an elastic body that generates the second pressing load to be applied to the component via the pressing members, and a second load application means fastening member that fastens the second load application means cover member to the case,
and a plate-shaped first load application means cover member constituting the first load application means, the plate-shaped first load application means cover member having a plurality of through holes through which the plurality of pressing members respectively pass. A third fastening unit formed by integrally combining the plate-shaped first load application means cover member and the plate-shaped first load application means cover member constituting the first load application means is fastened to the case [3].
この発明によれば、燃料電池スタックの組み立てに用いられるスタック締結構造であって、燃料電池スタックのセル積層体に対して適切な荷重を付与することができ、燃料電池スタックを構成するケースの小型化、軽量化、原価低減を可能にするスタック締結構造を提供することができる。 This invention provides a stack fastening structure used in assembling a fuel cell stack that can apply an appropriate load to the cell stack of the fuel cell stack, and that allows for the reduction in size, weight, and cost of the case that constitutes the fuel cell stack.
この実施形態のスタック締結構造は、燃料電池スタックを構成するケースに締結されて前記ケース内に格納されている前記燃料電池スタックの構成部品に対して所定の荷重を加えるものである。 The stack fastening structure of this embodiment applies a predetermined load to the fuel cell stack components that are fastened to the case that constitutes the fuel cell stack and stored within the case.
燃料電池スタックは従来公知の構造であって、図１～図４図示の実施形態では、セル積層体２がケース１の中に収容されている。セル積層体２は、詳細図示を省略しているが、従来公知のように、複数の単位セルが図１における上下方向で積層され、直列に接続されている。セル積層体２の上下にはそれぞれ集電板（不図示）を介してエンドプレート３ａ、３ｂが配置されている。
The fuel cell stack has a conventionally known structure, and in the embodiment shown in Figures 1 to 4, a
セル積層体２は図１の上下方向において所定の荷重が印加されている状態でケース１の中に収容されている。
The
従来の燃料電池スタックでは、セル積層体２などの燃料電池スタックの構成部品と、セル積層体２に対して所定の荷重を印加する押圧手段などとがケース１内に収容されていることが一般的であった。このような構成にする場合には、セル積層体２などの燃料電池スタックの構成部品だけでなく押圧手段などもケース１内に収納されることになる。このため、ケース１の寸法が拡大し、ケースが大型化する、ケースが重くなる、ひいては、ケース１の製造コスト、燃料電池スタックの製造コストが嵩むという問題につながっていた。
In conventional fuel cell stacks, it is common for fuel cell stack components such as the
この実施形態ではケース１内に収容されている燃料電池スタックのセル積層体２に対して適切な荷重を付与する押圧手段がケース１の外側に配備されている構成からなるスタック締結構造とすることで、燃料電池スタックを構成するケース１の小型化、軽量化、ケース１の製造コストの低減、燃料電池スタックの製造コストの低減を可能にしている。
In this embodiment, the stack fastening structure is configured such that a pressing means for applying an appropriate load to the
図１～図４図示のスタック締結構造では、燃料電池スタック１００（図３）を構成するケース１に収容されているセル積層体２などの燃料電池スタックの構成部品に対して第一の押圧荷重を加える第一の荷重付与手段がケース１の外側からケース１に対して締結されている。また、燃料電池スタックを構成するケース１に収容されているセル積層体２などの燃料電池スタックの構成部品に対して上述した第一の押圧荷重が加えられている方向から、セル積層体２などの燃料電池スタックの構成部品に対して上述した第一の押圧荷重とは異なる第二の押圧荷重を加える第二の荷重付与手段がケース１の外側からケース１に対して締結されている（図３）。
In the stack fastening structure shown in Figures 1 to 4, a first load applying means that applies a first pressure load to fuel cell stack components such as the
図１～図４図示のスタック締結構造では、上述した第一の荷重付与手段及び、第二の荷重付与手段のいずれともケース１の上側からケース１に対して締結されている。
In the stack fastening structure shown in Figures 1 to 4, both the first load applying means and the second load applying means described above are fastened to the
本実施形態では、燃料電池スタック１００（図３）を構成するケース１の中には、セル積層体２などの燃料電池スタックの構成部品が収容されているだけで、セル積層体２に対して所定の荷重を印加する押圧手段はケース１内に収容されていない。これによって、燃料電池スタックを構成するケース１の小型化、軽量化、ケース１の製造コストの低減、ひいては、燃料電池スタックの製造コストの低減を図ることが可能になっている。
In this embodiment, the
図１図示の実施形態では、ケース１の外側（図１ではケース１の上側）から板状のカバー部材４がケース１に締結されて、セル積層体２などからなる燃料電池スタックの構成部品に対して図１において上側から下側に向かう第一の押圧荷重が加えられる構成になっている。
In the embodiment shown in FIG. 1, a plate-shaped
下側面４ａを上側のエンドプレート３ａの上側面に当接させている板状のカバー部材４の、図１中の左右両端側が、それぞれ、締結部材５ａ、５ｂによって、ケース１の図１中の左右両側の側壁１ａ、１ｂの上端に締結されている。
The left and right ends of the plate-shaped
なお、板状のカバー部材４は、図１図示のように、所定箇所に貫通孔６ａ、６ｂ、６ｃを備えている。後述する第二の荷重付与手段が備えている押圧部材がこの貫通孔６ａ、６ｂ、６ｃの中を図１の上下方向に貫通することになる。
The plate-shaped
締結部材５ａ、５ｂとしては、例えば、ボルトを採用することができる。ボルトの締め付け量を調整する等、ケース１の図１中の左右両側の側壁１ａ、１ｂの上端に対してカバー部材４を締結する際の締結量を適宜に調整することで、燃料電池スタックのセル積層体２に対して適切な大きさの第一の押圧荷重を印加する構成にすることができる。
For example, bolts can be used as the
本実施形態では、下側面４ａを上側のエンドプレート３ａの上側面に当接させている板状のカバー部材４が、ケース１に対してケース１の外側から締結部材５ａ、５ｂによってケース１に締結されることで上述した第一の荷重付与手段が構成されている。
In this embodiment, the plate-shaped
このように、図１～図４図示のスタック締結構造では、燃料電池スタック１００（図３）を構成するケース１に収容されているセル積層体２などの燃料電池スタックの構成部品に対して第一の押圧荷重を加える第一の荷重付与手段がケース１の外側からケース１に対して締結されている。
In this way, in the stack fastening structure shown in Figures 1 to 4, a first load applying means that applies a first pressure load to fuel cell stack components such as the
上述した第二の荷重付与手段もケース１の外側からケース１に締結されている。第二の荷重付与手段は、セル積層体２などの燃料電池スタックの構成部品に対して、上述した第一の押圧荷重が加えられている方向から、すなわち、図１～図３における図面の上側から図面の下側に向かう方向から、上述した第一の押圧荷重とは異なる第二の押圧荷重を、セル積層体２などの燃料電池スタックの構成部品に加えるようになっている。
The second load applying means described above is also fastened to the
図示の実施形態では、上述した第二の荷重付与手段は、ケース１に締結される板状のカバー部材８と、カバー部材８の下側に配備されていて、セル積層体２などの燃料電池スタックの構成部品の方向に向かって伸びる押圧部材７ａ、７ｂ、７ｃとを備えている（図２）。
In the illustrated embodiment, the second load applying means described above includes a plate-shaped
板状のカバー部材８は、ケース１の外側（図２～図４ではケース１に締結されている第一の荷重付与手段の上側）から、ケース１に締結される。
The plate-shaped
図示の実施形態では、板状のカバー部材８の、図２、図３中の左右両端側が、それぞれ、締結部材９ａ、９ｂによって、ケース１の図２、図３中の左右両側の側壁１ａ、１ｂの上端に締結されている。
In the illustrated embodiment, both left and right ends of the plate-shaped
図４は、図３図示の状態を、燃料電池スタック１００を構成するケース１の側面側から見た一部を省略した側面図である。図４で左右方向に伸びているケース１の側壁１ｂの上端に対して第一の荷重付与手段を構成するカバー部材４が締結部材５ｂ、５ｃによって締結される位置と、第二の荷重付与手段を構成するカバー部材８が締結部材９ｂ、９ｃによって締結される位置とが異なるようになっている。
Figure 4 is a partially omitted side view of the state shown in Figure 3, seen from the side of the
本実施形態では、このような形態にすることで、第一の荷重付与手段の外側から第二の荷重付与手段がケース１に締結される構造にしている。図示はしていないが、他の形態で、第一の荷重付与手段の外側から第二の荷重付与手段がケース１に締結される形態にすることもできる。
In this embodiment, this configuration allows the second load applying means to be fastened to the
締結部材９ａ、９ｂ、９ｃとしては、例えば、ボルトを採用することができる。ボルトの締め付け量を調整する等、ケース１の図１中の左右両側の側壁１ａ、１ｂの上端に対してカバー部材８を締結する際の締結量を適宜に調整することで、後述する弾性体機構によって燃料電池スタックのセル積層体２に対して第二の荷重付与手段が印加する荷重を適切なものにすることができる。
For example, bolts can be used as the
第二の荷重付与手段が備えている押圧部材７ａ、７ｂ、７ｃは、ケース１に対する第一の荷重付与手段及び、第二の荷重付与手段の上述した締結が行われると、上述した第一の荷重付与手段が備えている貫通孔６ａ、６ｂ、６ｃを介して、セル積層体２などの燃料電池スタックの構成部品の方向に向かって伸びるようになる（図３）。
When the first load applying means and the second load applying means are fastened to the
本実施形態では、上述した構成が採用されていることで、第二の荷重付与手段は、ケース１の外側から、すなわち、ケース１に締結されている第一の荷重付与手段の外側から、ケース１に締結され、セル積層体２などの燃料電池スタックの構成部品に対して第一の荷重付与手段によって第一の押圧荷重が加えられている方向から、第一の押圧荷重とは異なる第二の押圧荷重を、直接、セル積層体２などの構成部品に対して加えるようになっている。
In this embodiment, the above-mentioned configuration is adopted, so that the second load applying means is fastened to the
上述したように、ケース１に対する第一の荷重付与手段及び、第二の荷重付与手段の締結が行われたときに、第一の荷重付与手段が備えている貫通孔６ａ、６ｂ、６ｃを介して、第二の荷重付与手段が備えている押圧部材７ａ、７ｂ、７ｃが、セル積層体２などの燃料電池スタックの構成部品の方向に向かって伸び、その先端が上側のエンドプレート３ａの上側面に当接する構造に関しては、以下に説明するように、種々の構造を採用することができる。
As described above, when the first load-applying means and the second load-applying means are fastened to the
図５図示の構造は、貫通孔６ａ～６ｃを貫通する押圧部材７ａ～７ｃを貫通孔６ａ～６ｃ内で囲繞する弾性部材が第一の荷重付与手段に配備されている実施形態の一例を表すものである。
The structure shown in FIG. 5 shows an example of an embodiment in which the first load applying means is provided with an elastic member that surrounds the
図５では、貫通孔６ａ～６ｃを貫通する押圧部材７ａ～７ｃを貫通孔６ａ～６ｃ内でそれぞれ囲繞する弾性部材１２ａ、１２ｂ、１２ｃが、第一の荷重付与手段を構成するカバー部材４に配備されている。第一の荷重付与手段を構成するカバー部材４に弾性部材１２ａ、１２ｂ、１２ｃが配備されている実施形態としては、例えば、カバー部材４の貫通孔６ａ、６ｂ、６ｃ内にそれぞれ弾性部材１２ａ、１２ｂ、１２ｃが配備されている構造を採用することができる。
In FIG. 5,
図６図示の構造は、貫通孔６ａ～６ｃを貫通する押圧部材７ａ～７ｃの先端に押されて上述した構成部品の側の部材に当接し、押圧部材７ａ～７ｃの先端と上述した構成部品の側の部材との間に介在する弾性部材が第一の荷重付与手段に配備されている実施形態の一例を表すものである。
The structure shown in FIG. 6 represents an example of an embodiment in which the first load applying means includes an elastic member that is pressed by the tips of the
図６では、貫通孔６ａ～６ｃを貫通する押圧部材７ａ～７ｃそれぞれの先端に押されて上側のエンドプレート３ａの上側面に当接し、押圧部材７ａ～７ｃそれぞれの先端と、エンドプレート３ａとの間に介在する弾性部材１３ａ、１３ｂ、１３ｃが、第一の荷重付与手段を構成するカバー部材４に当接し、貫通孔６ａ、６ｂ、６ｃを囲繞する形で配備されている。図６では、弾性部材１３ａ、１３ｂ、１３ｃが、押圧部材７ａ、７ｂ、７ｃの先端とエンドプレート３ａとの間に介在している状態が表されている。
In FIG. 6, the
図６図示の実施形態では、上側のエンドプレート３ａが、押圧部材７ａ、７ｂ、７ｃの先端が当接する、セル積層体２などの燃料電池スタックの構成部品の側の部材になっている。
In the embodiment shown in FIG. 6, the
第一の荷重付与手段を構成するカバー部材４に弾性部材１３ａ、１３ｂ、１３ｃが配備されている実施形態としては、例えば、カバー部材４の貫通孔６ａ、６ｂ、６ｃの下側に、それぞれ、弾性部材１３ａ、１３ｂ、１３ｃが、カバー部材４の下側面に対して離脱可能に配備されている構造を採用することもできる。
As an embodiment in which the
図７図示の構造は、貫通孔６ａ～６ｃを貫通する押圧部材７ａ～７ｃそれぞれの第一の荷重付与手段より上側の部分を囲繞する弾性部材が第一の荷重付与手段に配備されている実施形態の一例を表すものである。
The structure shown in FIG. 7 shows an example of an embodiment in which the first load applying means is provided with an elastic member that surrounds the portion above the first load applying means of each of the
図７では、貫通孔６ａ、６ｂ、６ｃを貫通する押圧部材７ａ、７ｂ、７ｃの第一の荷重付与手段より上側の部分を囲繞する弾性部材１４ａ、１４ｂ、１４ｃが、第一の荷重付与手段を構成するカバー部材４に配備されている。なお、図７では、ケース１及び、ケース１に収容されているセル積層体２などの燃料電池スタックの構成部品の図示を省略している。
In FIG. 7,
第一の荷重付与手段を構成するカバー部材４に弾性部材１４ａ、１４ｂ、１４ｃが配備されている実施形態としては、例えば、カバー部材４の貫通孔６ａ、６ｂ、６ｃの上側に、それぞれ、円筒状の弾性部材１４ａ、１４ｂ、１４ｃが配備されている構造を採用することができる。
As an embodiment in which the
円筒状の弾性部材１４ａ、１４ｂ、１４ｃとしては、例えば、蛇腹状の円筒を採用することができる。蛇腹状の円筒からなる弾性部材１４ａ、１４ｂ、１４ｃは、図７図示のように、第一の荷重付与手段の上から第二の荷重付与手段がケース１に取り付けられ、押圧部材７ａ、７ｂ、７ｃが貫通孔６ａ、６ｂ、６ｃを図７で下方向に向かって貫通する際に上下方向で圧縮されるようになる。
For example, a bellows-shaped cylinder can be used as the cylindrical
図５～図７で例示した構造で、上述した弾性部材１２ａ～１２ｃ、１３ａ～１３ｃ、１４ａ～１４ｃが第一の荷重付与手段に配備されていると貫通孔６ａ、６ｂ、６ｃと押圧部材７ａ、７ｂ、７ｃ間の隙間から、塵等のコンタミが燃料電池内に侵入することを防ぐことができるので有利である。
In the structure illustrated in Figures 5 to 7, when the above-mentioned
図５～図７で例示した構造に採用されている弾性部材１２ａ～１２ｃ、１３ａ～１３ｃ、１４ａ～１４ｃは、いずれも、押圧力を受けた際に当該押圧力に追随して変形し、当該押圧力が解除されると復元力を発揮できる部材である。図７に例示した構造では、蛇腹状の円筒を弾性部材１４ａ～１４ｃの一例として例示したが、上述した特性を有するものであれば、種々の材質、形態のものを弾性部材１２ａ～１２ｃ、１３ａ～１３ｃ、１４ａ～１４ｃに採用することができる。例えば、ゴム材や樹脂材などから上述した弾性部材を構成することができる。
The
なお、図示はしていないが、上述し、図１～図７に図示した形態とは異なる形態を採用して、第二の荷重付与手段も第一の荷重付与手段と同様にケース１の外側からケース１に締結され、セル積層体２などの燃料電池スタックの構成部品に対して第一の荷重付与手段によって第一の押圧荷重が加えられている方向から、第一の押圧荷重とは異なる第二の押圧荷重が、第二の荷重付与手段から、直接、セル積層体２などの構成部品に印加されるようにすることもできる。
Although not shown, a configuration different from that described above and shown in Figures 1 to 7 can be adopted, in which the second load applying means is fastened to the
上述した実施形態を説明している図１～図７では板状のカバー部材４には３個の貫通孔６ａ、６ｂ、６ｃが形成され、それぞれを押圧部材７ａ、７ｂ、７ｃが貫通している。上述したように、セル積層体２などの燃料電池スタックの構成部品に対する第一の荷重付与手段からの第一の押圧荷重の付与は、板状のカバー部材４がその下側面４ａを上側のエンドプレート３ａの上側平面に当接させて行われる。また、セル積層体２などの燃料電池スタックの構成部品に対する第二の荷重付与手段からの第二の押圧荷重の付与は、押圧部材７ａ、７ｂ、７ｃがそれぞれの下側面を上側のエンドプレート３ａの上側平面に当接させて行われる。
In Figs. 1 to 7, which explain the above-mentioned embodiment, three through
このような第一の押圧荷重の付与形態、第二の押圧荷重の付与形態や、カバー部材４の下側面４ａが上側のエンドプレート３ａの上側平面に当接する面積、押圧部材７ａ、７ｂ、７ｃの下側面が上側のエンドプレート３ａの上側平面に当接する面積などを考慮に入れて、カバー部材４に形成する貫通孔の数、それぞれの大きさ、形成する位置、押圧部材７ａ、７ｂ、７ｃの下側面の面積などを設定するようにできる。
Taking into consideration the form of application of the first pressing load, the form of application of the second pressing load, the area where the
上述した本実施形態における板状のカバー部材４、板状のカバー部材８は、それぞれ、燃料電池スタック１００（図３）を構成するケース１に収容されているセル積層体２などの燃料電池スタックの構成部品に対して加えられる第一の押圧荷重、第二の押圧荷重の支持体としての役割を果たす。
In the present embodiment described above, the plate-shaped
そこで、カバー部材４、カバー部材８にはこのために必要な剛性が要求され、これを満たす種々の部材からカバー部材４、カバー部材８を形成することができる。
Therefore, the
また、押圧部材７ａ、７ｂ、７ｃは、第二の押圧荷重を構成部品に対して伝える役割を果たす部材であるので、このために必要な剛性が要求され、これを満たす種々の部材から押圧部材７ａ、７ｂ、７ｃを形成することができる。
In addition, the
＜第二の荷重付与手段を弾性体機構とする実施形態＞
図３図示の実施形態では、第二の荷重付与手段による上述した第二の押圧荷重は、第二の荷重付与手段が備えている弾性体によって発生されている。弾性体としては、皿ばねやコイルばねなどを採用することができる。
<Embodiment in which the second load applying means is an elastic mechanism>
In the embodiment shown in Fig. 3, the second pressure load applied by the second load application means is generated by an elastic body provided in the second load application means. As the elastic body, a disc spring, a coil spring, or the like can be adopted.
図３図示の実施形態では弾性体として直列に重ね合わせた皿ばね１０ａ、１０ｂ、１０ｃが採用されている。皿ばね１０ａ、１０ｂ、１０ｃは、図３図示のように、その上端側が板状体からなるカバー部材８の下側面によって支持され、下端側が押圧部材７ａ、７ｂ、７ｃの上端側に当接する形態で第二の荷重付与手段に配備されている。
In the embodiment shown in FIG. 3, disc springs 10a, 10b, and 10c stacked in series are used as the elastic bodies. As shown in FIG. 3, disc springs 10a, 10b, and 10c are arranged in the second load applying means with their upper ends supported by the lower surface of
図３図示のように、押圧部材７ａ、７ｂ、７ｃは、先端（下端）を上側のエンドプレート３ａの上側面に当接させ、皿ばねやコイルばねなどからなる弾性体の弾性力に基づく第二の押圧荷重を、セル積層体２などの燃料電池スタックの構成部品に対して印加する。
As shown in FIG. 3, the
このように、第二の荷重付与手段の中には、当該第二の荷重付与手段が備えている弾性体によって発生される第二の押圧荷重を、セル積層体２などの燃料電池スタックの構成部品に対して印加する形態のものが含まれる。このような形態の第二の荷重付与手段は、弾性体による弾性力を利用するものであるので弾性体機構と称することもできる。
In this way, the second load applying means includes a form in which a second pressure load generated by an elastic body provided in the second load applying means is applied to a component of the fuel cell stack, such as the
上述したように、ボルトなどの締結部材９ａ、９ｂによって、第二の荷重付与手段を構成する板状のカバー部材８を、ケース１の側壁１ａ、１ｂ上端に対して締結する際の締結量を、皿ばねやコイルばねなどからなる弾性体の弾性力に基づく第二の押圧荷重の強さを考慮した締結量にしておくことで、第二の押圧荷重の強さを適切なものにすることができる。
As described above, the strength of the second pressure load can be made appropriate by setting the amount of fastening when fastening the plate-shaped
図８は、弾性体機構からなる第二の荷重付与手段の他の実施形態を説明するものである。図１～図７図示の実施形態における押圧部材７ａ、７ｂ、７ｃに替えて筒状のコイルばね１５ａ、１５ｂ、１５ｃが採用されている。上述したように、ボルトなどの締結部材９ａ、９ｂによって、第二の荷重付与手段を構成する板状のカバー部材８を、ケース１の側壁１ａ、１ｂ上端に対して締結する際の締結量を、コイルばね１５ａ、１５ｂ、１５ｃの弾性力に基づく第二の押圧荷重の強さを考慮した締結量にしておくことで、第二の押圧荷重の強さを適切なものにすることができる。
Figure 8 illustrates another embodiment of the second load applying means made of an elastic mechanism.
図１～図７図示の実施形態では、押圧部材７ａ、７ｂ、７ｃとカバー部材８との間に皿ばねやコイルばねなどからなる弾性体が配備されていたが、図８図示の実施形態では、コイルばね１５ａ、１５ｂ、１５ｃが押圧部材７ａ、７ｂ、７ｃとしての役割も果たす。そこで、図１～図７図示の実施形態に比較して部品点数を削減することができる。
In the embodiment shown in Figures 1 to 7, elastic bodies such as disc springs or coil springs are provided between the
図８では、コイルばね１５ａ、１５ｂ、１５ｃが採用されている実施形態にしているが、上述したように、押圧部材７ａ、７ｂ、７ｃとしての役割を果たすことができて、ボルトなどの締結部材９ａ、９ｂによって、カバー部材８が、所定の大きさの締結量でケース１の側壁１ａ、１ｂ上端に締結されているときに弾性力に基づいて、セル積層体２などの燃料電池スタックの構成部品に対して第二の押圧荷重を印加できるものであれば、ゴム部材などからなる円筒状の弾性体など、種々の弾性体をコイルばね１５ａ、１５ｂ、１５ｃに替えて採用することができる。
In FIG. 8,
＜第一の荷重付与手段による第一の押圧荷重の適切な大きさ＞
上述したように、第一の荷重付与手段を構成するカバー部材４はその下側面４ａを上側のエンドプレート３ａの上側面に当接させている状態で締結部材５ａ、５ｂによってケース１の側壁１ａ、１ｂの上端に締結されている。
<Appropriate Magnitude of First Pressing Load by First Load Applying Means>
As described above, the
そこで、上述したように、ケース１の図１中の左右両側の側壁１ａ、１ｂの上端に対してカバー部材４を締結部材５ａ、５ｂによって締結する際の締結量を適宜に調整することで、燃料電池スタックのセル積層体２に対して適切な大きさの第一の押圧荷重Ｆ１を印加する構成にすることができる。
As described above, by appropriately adjusting the amount of fastening when fastening the
この適切な大きさの第一の押圧荷重Ｆ１は、燃料電池スタックの構成部品に含まれるセル積層体２を構成する各単位セルの間のシール構造に対して要求されるシール圧を発生させる荷重以上の大きさにすることができる。
This first pressing load F1 of appropriate magnitude can be set to be equal to or greater than the load that generates the sealing pressure required for the sealing structure between each unit cell that constitutes the
図９は、燃料電池スタックの構成部品に含まれるセル積層体２を構成する各単位セルの間のシール構造に対して要求されるシール圧（シール荷重）と、第一の押圧荷重Ｆ１、第二の押圧荷重Ｆ２との関係を説明するグラフである。
FIG. 9 is a graph illustrating the relationship between the sealing pressure (sealing load) required for the sealing structure between each unit cell constituting the
本実施形態のスタック締結構造では、上述したように、第一の荷重付与手段によって第一の押圧荷重Ｆ１がセル積層体２などの燃料電池スタックの構成部品に対して印加されている下で、第二の荷重付与手段によって第二の押圧荷重Ｆ２がセル積層体２などの燃料電池スタックの構成部品に対して印加される。
In the stack fastening structure of this embodiment, as described above, a first pressing load F1 is applied by a first load-applying means to a component of the fuel cell stack, such as the
第二の荷重付与手段としては、上述したように、弾性体によって発生される第二の押圧荷重Ｆ２をセル積層体２などの燃料電池スタックの構成部品に対して印加する弾性体機構が採用されることがある。この場合、弾性体がクリープ又は破損することが起こり得る。
As described above, the second load applying means may be an elastic body mechanism that applies the second pressing load F2 generated by an elastic body to a fuel cell stack component such as the
上述したように、第一の押圧荷重Ｆ１が、燃料電池スタックの構成部品に含まれるセル積層体２を構成する各単位セルの間のシール構造に対して要求されるシール圧を発生させる荷重以上の大きさに設定されていれば、上述したように、第二の荷重付与手段に採用されている弾性体がクリープ又は破損した場合であっても、シール荷重を確保することができる。
As described above, if the first pressure load F1 is set to a magnitude equal to or greater than the load that generates the sealing pressure required for the sealing structure between each unit cell that constitutes the
＜第一の押圧荷重によるセル圧縮量Ｘ１と第二の押圧荷重によるセル圧縮量Ｘ２との関係＞
本実施形態のスタック締結構造では、上述したように、ケース１の外側からケース１に締結されている第一の荷重付与手段によって、セル積層体２などのケース１内に格納されている燃料電池スタックの構成部品に対して第一の押圧荷重Ｆ１が加えられ、第一の荷重付与手段と同様にケース１の外側からケース１に締結されて第二の荷重付与手段によって、前記構成部品に対して第一の押圧荷重Ｆ１が加えられている方向から、第一の押圧荷重Ｆ１とは異なる第二の押圧荷重Ｆ２が加えられる。
<Relationship between cell compression amount X1 due to first pressure load and cell compression amount X2 due to second pressure load>
In the stack fastening structure of this embodiment, as described above, a first pressing load F1 is applied to components of the fuel cell stack stored in the
この時の第一の押圧荷重Ｆ１によるセル圧縮量Ｘ１と第二の押圧荷重Ｆ２によるセル圧縮量Ｘ２との間の好ましい関係について図１０を参照して説明する。 A preferable relationship between the cell compression amount X1 due to the first pressure load F1 and the cell compression amount X2 due to the second pressure load F2 at this time will be described with reference to FIG.
図１０（ｂ）に図示しているように、カバー部材４等からなる第一の荷重付与手段によってセル積層体２等のケース１内に格納されている燃料電池スタックの構成部品に対して加えられる第一の押圧荷重Ｆ１によって前記構成部品に含まれるセル積層体２が圧縮されて変位する量であるセル圧縮量をＸ１とする。
As shown in FIG. 10( b ), a first pressure load F1 is applied to a fuel cell stack component stored in a
また、図１０（ｃ）に図示しているように、カバー部材８等からなる第二の荷重付与手段によってセル積層体２等のケース１内に格納されている燃料電池スタックの構成部品に対して加えられる第二の押圧荷重Ｆ２によって前記構成部品に含まれるセル積層体２が圧縮されて変位する量であるセル圧縮量をＸ２とする。
As shown in FIG. 10( c), a cell compression amount, which is an amount by which the
本実施形態のスタック締結構造においては、セル圧縮量Ｘ２とセル圧縮量Ｘ１との間の差（Ｘ２－Ｘ１）が、ケース１内にセル積層体２等の燃料電池スタックの構成部品が収容されて燃料電池スタック１００が使用されている際のセル積層体２の最大膨張量より大きくなっていることが望ましい。
In the stack fastening structure of this embodiment, it is desirable that the difference (X 2 -X 1 ) between the cell compression amount X 2 and the cell compression amount X 1 is larger than the maximum expansion amount of the
このような関係になっていることが、高温時における積層セルのケース底付きによる熱応力急増を避ける上で望ましい。 This relationship is desirable in order to avoid a sudden increase in thermal stress caused by the stacked cell case hitting the bottom at high temperatures.
＜弾性体機構からなる第二の荷重付与手段が備える弾性体のばね定数＞
上述したように、第二の荷重付与手段の中には、当該第二の荷重付与手段が備えている弾性体によって発生されている第二の押圧荷重をセル積層体２などの燃料電池スタックの構成部品に対して印加する形態である弾性体機構が含まれる。
<Spring constant of elastic body included in second load applying means consisting of elastic body mechanism>
As described above, the second load-applying means includes an elastic body mechanism that applies a second compressive load generated by an elastic body provided in the second load-applying means to a component of the fuel cell stack, such as the
このような弾性体機構からなる第二の荷重付与手段が備える弾性体のばね定数である弾性体ばね定数は所定値以下に設定されていることが望ましい。図１１を用いてこれを説明する。 It is desirable that the spring constant of the elastic body provided in the second load applying means consisting of such an elastic body mechanism is set to a predetermined value or less. This will be explained using Figure 11.
上述したように、セル積層体２などのケース１内に格納されている燃料電池スタックの構成部品に対しては第一の荷重付与手段によって第一の押圧荷重Ｆ１が加えられ、更に、第一の押圧荷重Ｆ１が加えられている方向から、第二の荷重付与手段が備えている弾性体によって発生されている第二の押圧荷重Ｆ２が加えられる。
As described above, a first compressive load F1 is applied by a first load-applying means to the components of the fuel cell stack stored in the
このような第一の押圧荷重Ｆ１と第二の押圧荷重Ｆ２とを受けているセル積層体２では、複数の単位セルが積層されていることに起因するセル積層構造起因のばね定数と、積層されている単位セル同士の間に存在しているガスケット、例えば、ゴムガスケットの存在に起因するセル間ガスケット起因のばね定数とを考慮する必要がある。
In the
図１１は、セル積層体２に対して加えられる荷重の大きさを縦軸に、セル積層体２に対して加えられる荷重によってセル積層体２が圧縮されて変位する量（セル圧縮量）を横軸にして、セル積層構造起因のばね定数の平均値、セル間ガスケット起因のばね定数、ガスケット以外のセル要素起因のばね定数、弾性体機構からなる第二の荷重付与手段が備える弾性体のばね定数（＝弾性体起因のばね定数）の変動の一例を表したグラフである。
Figure 11 is a graph showing an example of the fluctuations in the average spring constant due to the cell stack structure, the spring constant due to the inter-cell gasket, the spring constant due to cell elements other than the gasket, and the spring constant of the elastic body (= spring constant due to the elastic body) provided in the second load-applying means consisting of an elastic body mechanism, with the magnitude of the load applied to the
弾性体起因のばね定数＝弾性体機構からなる第二の荷重付与手段が備える弾性体のばね定数が大きすぎると圧縮量に対する荷重変化が大きくなり、温度変化や製造公差等のばらつきに対する荷重安定性が低下する。 Spring constant due to elastic body = If the spring constant of the elastic body provided in the second load applying means consisting of the elastic body mechanism is too large, the load change relative to the amount of compression will be large, and the load stability will decrease against variations in temperature changes, manufacturing tolerances, etc.
そこで、上述したように、弾性体機構からなる第二の荷重付与手段が備える弾性体のばね定数である弾性体ばね定数は所定値以下に設定されていることが望ましい。 Therefore, as described above, it is desirable that the spring constant of the elastic body, which is the spring constant of the elastic body provided in the second load applying means consisting of the elastic body mechanism, is set to a predetermined value or less.
一例としては、図１１のグラフに示すように、この所定値を、燃料電池スタックのケース１内に格納されている燃料電池スタックの構成部品に含まれるセル積層体２のセル積層構造によるばね定数であるセル積層体ばね定数の平均値に設定することが考えられる。本設定により、第二の荷重付与手段のばね定数が第一の荷重付与手段のばね定数と略同等以下となり、締結構造全体のばね定数の急激な変化を防ぐことができる。
As an example, as shown in the graph of FIG. 11, this predetermined value can be set to the average value of the cell stack spring constant, which is the spring constant due to the cell stack structure of the
また、上述の所定値を、標準のつり合い状態にセルに作用する荷重とセル許容荷重の差分を、標準のつり合い状態からの熱膨張によるセル変位最大値で除算した値に設定することもできる。 The above-mentioned predetermined value can also be set to the difference between the load acting on the cell in the standard balanced state and the cell allowable load divided by the maximum cell displacement due to thermal expansion from the standard balanced state.
図１２に、その事例を示す。第一の押圧荷重Ｆ１によるセル圧縮量がＸ１、第一の押圧荷重Ｆ１に加えて第二の押圧荷重Ｆ２も印加された際のセル圧縮量がＸ２で、図１２図示のように印加されている荷重と、セル圧縮量Ｘ２との状態で釣り合っている。 An example of this is shown in Figure 12. The cell compression amount due to the first pressure load F1 is X1 , and the cell compression amount when the second pressure load F2 is applied in addition to the first pressure load F1 is X2 , and the applied loads and the cell compression amount X2 are in balance as shown in Figure 12.
ここから、例えば、高温側の最大温度変化により、セルが膨張し、圧縮量がΔｘ減じたとする。 Now, for example, suppose that the maximum temperature change on the high temperature side causes the cell to expand and the amount of compression decreases by Δx.
この時、第二の荷重付与手段の弾性体は、つり合い位置からさらにΔｘ圧縮され、結果として積層セルに負荷される荷重は増加することになる（図１２）。 At this time, the elastic body of the second load applying means is further compressed by Δx from the balanced position, resulting in an increase in the load applied to the stacked cell (Figure 12).
この時に、第二の荷重付与手段のばね定数ｋ２（直線の傾き）が、標準状態で作用していた荷重Ｆ２とセル許容荷重Ｆｃとの差分をΔｘで除算した値より小さければ、セル膨張によりセルに負荷される荷重が増加した場合でも、セル許容荷重に達することはない。このような構成にすることにより、膨張時の荷重によりセルが破損することを防止できる。 At this time, if the spring constant k2 (slope of the straight line) of the second load applying means is smaller than the difference between the load F2 acting in the standard state and the cell allowable load Fc divided by Δx, the load will not reach the cell allowable load even if it increases due to cell expansion. By adopting such a configuration, it is possible to prevent the cell from being damaged by the load during expansion.
＜ユニット化されているスタック締結構造＞
本実施形態のスタック締結構造では、燃料電池スタック１００（図３）を構成するケース１に収容されているセル積層体２などの燃料電池スタックの構成部品に対して第一の押圧荷重を加える第一の荷重付与手段と、燃料電池スタックを構成するケース１に収容されているセル積層体２などの燃料電池スタックの構成部品に対して上述した第一の押圧荷重が加えられている方向から、セル積層体２などの燃料電池スタックの構成部品に対して上述した第一の押圧荷重とは異なる第二の押圧荷重を加える第二の荷重付与手段とが、それぞれ、ケース１の外側からケース１に対して締結されている（図１～図４、図８）。
<Unitized stack fastening structure>
In the stack fastening structure of this embodiment, a first load-applying means applies a first pressing load to fuel cell stack components such as the
上述した構成からなるスタック締結構造を燃料電池スタック１００を構成するケース１に締結する工程を以下に説明するユニットを用いることで簡便にすることが可能になる。
The process of fastening the stack fastening structure configured as described above to the
＜ユニットを使用する実施形態１＞
第二の荷重付与手段は、板状のカバー部材８（ここでは、以下、「板状の第二の荷重付与手段カバー部材８」という。）と、燃料電池スタック１００を構成するケース１に収容されているセル積層体２などの燃料電池スタックの構成部品に対して第二の押圧荷重を発生する弾性体１５ａ、１５ｂ、１５ｃとを備えている（図１３（ａ）、（ｂ））。
<
The second load-applying means comprises a plate-shaped cover member 8 (hereinafter referred to as the "plate-shaped second load-applying means cover
そして、板状の第二の荷重付与手段カバー部材８は、締結部材９ａ、９ｂ（ここでは、以下、「第二の荷重付与手段締結部材９ａ、９ｂ」という。）によってケース１の側壁１ａ、１ｂの上端に締結される構成になっている（図１３（ａ）、（ｂ））。
The plate-shaped second load application means
図１３（ａ）は、第二の荷重付与手段の構成要素の中の一部である上述の板状の第二の荷重付与手段カバー部材８、弾性体１５ａ、１５ｂ、１５ｃと、板状の第二の荷重付与手段カバー部材８をケース１の側壁１ａ、１ｂの上端に締結する第二の荷重付与手段締結部材９ａ、９ｂとが一体になってユニット化されている実施形態を説明するものである。
Figure 13(a) illustrates an embodiment in which the plate-shaped second load-applying means cover
図１３（ａ）図示のユニットを用いた本実施形態のスタック締結構造は次のようにして燃料電池スタック１００を構成するケース１に締結することができる。
The stack fastening structure of this embodiment using the unit shown in FIG. 13(a) can be fastened to the
まず、第一の荷重付与手段を構成する板状のカバー部材４（ここでは、以下、「板状の第一の荷重付与手段カバー部材４」という。）を締結部材５ａ、５ｂを介して燃料電池スタック１００を構成するケース１の側壁１ａ、１ｂの上端に締結することで第一の荷重付与手段をケース１に締結する。
First, the plate-shaped
次に、板状の第一の荷重付与手段カバー部材４が備えている貫通孔６ａ、６ｂ、６ｃに、図１３（ａ）図示のユニットの第二の荷重付与手段を構成する弾性体１５ａ、１５ｂ、１５ｃを装入する。
Next, the
その後、図１３（ａ）図示のユニットの弾性体１５ａ、１５ｂ、１５ｃがエンドプレート３ａ上端に当接するようにして、図１３（ａ）図示のユニットの板状の第二の荷重付与手段カバー部材８を、第二の荷重付与手段締結部材９ａ、９ｂを介して燃料電池スタック１００を構成するケース１の側壁１ａ、１ｂの上端に締結することで第二の荷重付与手段をケース１に締結する（図１３（ｂ））。
Then, the
このようにすることで、本実施形態のスタック締結構造を簡便に燃料電池スタック１００（図３）を構成するケース１に締結することができる。
In this way, the stack fastening structure of this embodiment can be easily fastened to the
＜ユニットを使用する実施形態２＞
図１４（ａ）図示のユニットは、図３図示のユニットに対し、第二の荷重付与手段が備えている複数の弾性体１０ａ、１０ｂ、１０ｃと押圧部材７ａ、７ｂ、７ｃを一体化したユニットである。第二の荷重付与手段の構成要素である板状の第二の荷重付与手段カバー部材８、押圧部材７ａ、７ｂ、７ｃ、弾性体１０ａ、１０ｂ、１０ｃと、板状の第二の荷重付与手段カバー部材８をケース１の側壁１ａ、１ｂの上端に締結する第二の荷重付与手段締結部材９ａ、９ｂとが一体になってユニット化されている。
<
The unit shown in Fig. 14(a) is a unit in which the multiple
図１４（ａ）図示のユニットを用いた本実施形態のスタック締結構造は次のようにして燃料電池スタック１００を構成するケース１に締結することができる。
The stack fastening structure of this embodiment using the unit shown in FIG. 14(a) can be fastened to the
まず、第一の荷重付与手段を構成する板状のカバー部材４（ここでは、以下、「板状の第一の荷重付与手段カバー部材４」という。）を締結部材５ａ、５ｂを介して燃料電池スタック１００を構成するケース１の側壁１ａ、１ｂの上端に締結することで第一の荷重付与手段をケース１（不図示）に締結する。
First, the plate-shaped
その後、板状の第一の荷重付与手段カバー部材４が備えている貫通孔６ａ、６ｂ、６ｃに対して、図１４（ａ）図示のユニットの押圧部材７ａ、７ｂ、７ｃが装入されるように図１４（ａ）図示のユニットを搭載し、図１４（ａ）図示のユニットの板状の第二の荷重付与手段カバー部材８を、第二の荷重付与手段締結部材９ａ、９ｂ介して燃料電池スタック１００を構成するケース１の側壁１ａ、１ｂの上端に締結することで第二の荷重付与手段をケース１に締結する（図１４（ｂ））。
Then, the unit shown in FIG. 14(a) is mounted so that the
このようにすることで、本実施形態のスタック締結構造を簡便に燃料電池スタック１００を構成するケース１に締結することができる。
In this way, the stack fastening structure of this embodiment can be easily fastened to the
＜ユニットを使用する実施形態３＞
図１５（ａ）図示のユニットは、図１４（ａ）図示のユニットに追加して、第一の荷重付与手段が備えている板状の第一の荷重付与手段カバー部材４もが一体化されているユニットである。第二の荷重付与手段の構成要素である板状の第二の荷重付与手段カバー部材８、押圧部材７ａ、７ｂ、７ｃ、弾性体１０ａ、１０ｂ、１０ｃと、板状の第二の荷重付与手段カバー部材８をケース１の側壁１ａ、１ｂの上端に締結する第二の荷重付与手段締結部材９ａ、９ｂ及び、第一の荷重付与手段を構成する板状の第一の荷重付与手段カバー部材４とが、貫通孔６ａ、６ｂ、６ｃに第二の荷重付与手段の押圧部材７ａ、７ｂ、７ｃを貫通させている状態で一体になってユニット化されている。カバー部材４は後述のケース１に締結されるまで、図１４（ａ）図示のユニットに仮止めまたは仮固定されている必要があるが、ここではその図示を省略している。
<Embodiment 3 using a unit>
The unit shown in Fig. 15(a) is a unit in which a plate-shaped first load applying means cover
図１５（ａ）図示のユニットを用いた本実施形態のスタック締結構造は次のようにして燃料電池スタック１００を構成するケース１に締結することができる。
The stack fastening structure of this embodiment using the unit shown in FIG. 15(a) can be fastened to the
まず、第一の荷重付与手段の板状の第一の荷重付与手段カバー部材４を締結部材５ａ、５ｂを介して燃料電池スタック１００を構成するケース１の側壁１ａ、１ｂの上端に締結することで第一の荷重付与手段をケース１に締結する。
First, the plate-shaped first load applying means cover
その後、カバー部材４の図１４（ａ）図示ユニットへの仮止めを解除後、図１５（ａ）図示のユニットの板状の第二の荷重付与手段カバー部材８を、第二の荷重付与手段締結部材９ａ、９ｂ介して燃料電池スタック１００（図３）を構成するケース１の側壁１ａ、１ｂの上端に締結することで第二の荷重付与手段をケース１に締結する（図１５（ｂ））。
Then, after releasing the
このようにすることで、本実施形態のスタック締結構造を簡便に燃料電池スタック１００を構成するケース１に締結することができる（図１５（ｂ））。
By doing this, the stack fastening structure of this embodiment can be easily fastened to the
以上、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明したが、本発明は上述した実施形態に限られず、特許請求の範囲の記載から把握される技術的範囲において種々に変更可能である。 Although an embodiment of the present invention has been described above with reference to the attached drawings, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications are possible within the technical scope as understood from the description of the claims.
Claims (12)
前記ケースの外側から第一の荷重付与手段締結手段によって前記ケースに締結されて前記構成部品に対して第一の押圧荷重を加える第一の荷重付与手段であって、前記第一の荷重付与手段によって前記構成部品に対して印加される前記第一の押圧荷重の大きさが前記第一の荷重付与手段締結手段によって調整される第一の荷重付与手段と、
前記ケースの外側であって、なおかつ、前記構成部品に対して前記第一の押圧荷重が加えられている方向における前記第一の荷重付与手段の外側から前記ケースに第二の荷重付与手段締結手段によって締結されて、前記構成部品に対して前記第一の押圧荷重が加えられている方向から、前記第一の押圧荷重とは異なる第二の押圧荷重を前記構成部品に対して加える第二の荷重付与手段であって、前記第二の荷重付与手段によって前記構成部品に対して印加される前記第二の押圧荷重の大きさが前記第二の荷重付与手段締結手段によって調整される第二の荷重付与手段と
を備えていて、
前記第二の荷重付与手段は、前記第一の荷重付与手段が備えている貫通孔を介して前記構成部品の方向に向かって伸びる押圧部材を備えており、
前記構成部品に対する前記第二の押圧荷重は、前記押圧部材を介して前記構成部品に対して加えられる
スタック締結構造。 1. A stack fastening structure for applying a predetermined load to a fuel cell stack component that is fastened to a case of the fuel cell stack and stored in the case, comprising:
a first load applying means fastened to the case from outside the case by a first load applying means fastening means for applying a first pressing load to the component , the magnitude of the first pressing load applied to the component by the first load applying means being adjusted by the first load applying means fastening means;
a second load applying means that is fastened to the case by a second load applying means fastening means, the second load applying means being disposed outside the case and outside the first load applying means in a direction in which the first pressing load is applied to the component, the second load applying means applying a second pressing load different from the first pressing load to the component from the direction in which the first pressing load is applied to the component, the magnitude of the second pressing load applied to the component by the second load applying means being adjusted by the second load applying means fastening means ,
the second load applying means includes a pressing member extending toward the component through a through hole of the first load applying means,
The second pressing load on the component is applied to the component via the pressing member.
Stack fastening structure.
複数の前記押圧部材がそれぞれ貫通する複数の前記貫通孔を備えている前記第一の荷重付与手段を構成する板状の第一の荷重付与手段カバー部材と
が一体に組み合わされてなる第三の締結ユニットが前記ケースに締結される請求項１記載のスタック締結構造。 a plate-shaped second load application means cover member constituting the second load application means, a plurality of the pressing members, an elastic body that generates the second pressing load to be applied to the component via the pressing members, and a second load application means fastening member that fastens the second load application means cover member to the case,
a plate-shaped first load application means cover member constituting the first load application means, the plate-shaped first load application means cover member having a plurality of through holes through which the plurality of pressing members respectively pass;
2. The stack fastening structure according to claim 1 , wherein a third fastening unit having an integral combination of the above is fastened to the case .
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| JP2013012325A (en) | 2011-06-28 | 2013-01-17 | Toyota Motor Corp | Fuel battery and manufacturing method of fuel battery |
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