CN102171881A - 燃料电池的电池堆以及燃料电池的电池堆的紧固方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及燃料电池的电池堆以及燃料电池的电池堆的紧固方法。燃料电池的电池堆具备：电池堆主体(50)，具有电池层叠体(20)、配设于电池层叠体(20)的电池(10)的层叠方向的端部的弹性部件(33)以及夹持电池层叠体(20)和弹性部件(33)的一对端板(34、34)；以及紧固带(80)，在两端部上具有第1带接合部(68)和第2带接合部(78)，以覆盖电池堆主体(50)的一对端面整体和彼此相对的一对侧面的方式在电池堆主体(50)的周围延伸；通过第1带接合部(68)和第2带接合部(78)直接或间接地接合，从而由紧固带(80)紧固电池堆主体(50)。

Description

燃料电池的电池堆以及燃料电池的电池堆的紧固方法

技术领域

本发明涉及燃料电池的电池堆以及燃料电池的电池堆的紧固方法，涉及使用紧固带来紧固电池堆主体的燃料电池的电池堆以及燃料电池的电池堆的紧固方法。

背景技术

通常燃料电池的电池堆在多个电池(单电池)层叠的电池层叠体的两端依次配设有集电板、绝缘板以及端板，并通过用紧固杆(螺栓以及螺母)在层叠方向上捆紧上述层叠体而构成(例如，参照专利文献1)。在使用了上述紧固杆(螺栓以及螺母)的紧固结构中，由于螺栓的头部、前端部以及螺母从端板的表面突出，因而存在燃料电池的尺寸变大的问题。

因此，对通过使电池堆的紧固结构更小从而使燃料电池小型化的技术进行了各种开发，公开了使用厚的薄紧固带来紧固电池堆的技术(例如，参照专利文献2和专利文献3)。如专利文献2和专利文献3中公开的燃料电池那样，如果在电池层叠体和端板等的紧固中使用紧固带，则由于紧固带没有从端板的表面较大地突出，因而可以减小燃料电池的尺寸。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2007-59087号公报

专利文献2：日本特开2000-67902号公报

专利文献3：日本特表2001-504632号公报

发明内容

发明所要解决的技术课题

然而，在专利文献2中公开的高分子电解质型燃料电池中，由于用螺栓和螺母固定带的连接部，因此至少螺栓和螺母部分的突出部作为连接部是有必要的，从而存在重量和体积变大的问题。此外，如果燃料电池的表面积增大，则放热量变大，如作为热电联产系统的电源进行使用的那样，在热回收有必要的情况下，存在性能降低的问题。进而，存在拧紧螺栓和螺母的工数和部件件数增多、装配性降低的问题。

此外，在专利文献3中公开的燃料电池层叠体中，由于通过熔接金属等的带状的部件的两端而使用制成环状的带，因而在装配阶段，存在赋予电池层叠体必要以上的负荷和高热量等的过负荷的问题。此外，在装配后熔接带的情况下，赋予熔接部的热传递给电池中使用的垫片和高分子电解质膜等的耐高热性弱的树脂材料，存在引起耐久性能的劣化的问题。

进而，在上述现有的紧固方法的情况下，有必要分别调整多个紧固杆或者多个带，存在需要较多的工数的问题。

本发明是为了解决上述技术课题而悉心研究的结果，其目的在于提供一种燃料电池的电池堆以及燃料电池的电池堆的紧固方法，可以使燃料电池小型化且使表面积减小，此外，在装配时可以不损伤其性能而可以以较少的部件件数和较少的工数进行组装。

解决课题的技术手段

为了解决上述技术课题，本发明涉及的燃料电池的电池堆具备：电池堆主体，具有层叠有多个电池的电池层叠体、配设于所述电池层叠体的所述电池的层叠方向的端部的弹性部件、以及夹持所述电池层叠体和所述弹性部件的一对端板；以及紧固带，具有第1带接合部和第2带接合部，以覆盖所述电池堆主体的一对端面和彼此相对的一对侧面的方式在所述电池堆主体的周围延伸；所述电池堆主体通过所述第1带接合部和所述第2带接合部直接或间接地接合，从而用所述紧固带紧固。

由此，可以使燃料电池的电池堆小型化且使表面积也减小，此外，可以在装配时不损伤其性能而以较少的部件件数和较少的工数进行装配。

此外，在本发明涉及的燃料电池的电池堆中，也可以以使所述第1带接合部以及所述第2带接合部位于所述电池层叠体的侧面的方式配置所述紧固带。

此外，在本发明涉及的燃料电池的电池堆中，也可以还具备接合销，在所述第1带接合部和所述第2带接合部上分别形成有第1插通孔和第2插通孔，所述接合销被插通于所述第1带接合部的第1插通孔和所述第2带接合部的第2插通孔中，通过所述接合销接合所述第1带接合部和所述第2带接合部。

此外，在本发明涉及的燃料电池的电池堆中，以使所述第1插通孔和所述第2插通孔分别在垂直于所述电池的层叠方向的方向上排列的方式，设置所述第1带接合部以及所述第2带接合部。

此外，在本发明涉及的燃料电池的电池堆中，所述第1带接合部被设置成从所述紧固带的一端向所述电池的层叠方向的一方的方向突出，所述第2带接合部被设置成从所述紧固带的另一端向所述电池的层叠方向的另一方的方向突出，并且，也可以以所述第1带接合部和所述第2带接合部的所述插通孔分别沿着所述电池的侧面延伸的方式设置所述第1带接合部和所述第2带接合部。

此外，在本发明涉及的燃料电池的电池堆中，从垂直于所述电池的层叠方向并且与所述电池层叠体的所述一对侧面平行的方向看时，所述第2带接合部被设置成与所述第1带接合部并列，并且，所述第1带接合部和所述第2带接合部也可以被设置成各个所述插通孔在垂直于所述电池的层叠方向并且与所述电池层叠体的所述一对侧面平行的方向上排列。

此外，在本发明涉及的燃料电池的电池堆中，以其周面具有圆弧状部分的方式形成所述接合销，该接合销的圆弧状部分也可以与所述第1带接合部和所述第2带接合部的各个所述插通孔的内面接合。

此外，在本发明涉及的燃料电池的电池堆中，所述第1带接合部和所述第2带接合部被设置成，在所述紧固带的端部上，在所述电池的层叠方向上具有长轴，并且，在垂直于该长轴的方向上具有短轴；所述长轴的长度可以是相对于所述短轴的长度的2倍以上。

此外，在本发明涉及的燃料电池的电池堆中，所述第1带接合部和所述第2带接合部也可以被构成为由紧固所述燃料电池的电池堆时的负荷荷重而发生变形。

此外，在本发明涉及的燃料电池的电池堆中，所述第1带接合部和所述第2带接合部也可以被设置成从所述电池的层叠方向看时彼此不重叠。

此外，在本发明涉及的燃料电池的电池堆中，所述第1带接合部和所述第2带接合部也可以被设置成从相对于所述电池的层叠方向的垂直方向看时彼此重叠。

此外，在本发明涉及的燃料电池的电池堆中，所述紧固带由第1带部件和第2带部件构成，在所述第1带部件的一个端部上设置有第1带部件接合部，在所述第1带部件的另一个端部上设置有第2带部件接合部，在所述第2带部件的一个端部上设置有第3带部件接合部，在所述第2带部件的另一个端部上设置有第4带部件接合部，所述第1带接合部具有所述第1带部件接合部和所述第3带部件接合部，所述第2带接合部具有所述第2带部件接合部和所述第4带部件接合部，通过所述第1带部件接合部和所述第4带部件接合部直接或间接地接合，所述第2带部件接合部和所述第3带部件接合部直接或间接地接合，从而所述电池堆主体可以由所述紧固带紧固。

此外，在本发明涉及的燃料电池的电池堆中，所述第1带部件和所述第2带部件也可以被构成为使各个所述端部位于所述电池堆主体的侧面的中央。

此外，本发明涉及的燃料电池的电池堆也可以在所述紧固带上配设有用于通过用于供给或排出流通于所述电池堆主体的流体的配管的孔。

还有，本发明涉及的燃料电池堆具备：电池堆主体，具有以形成电池层叠体的方式相互层叠的多个电池；弹性体，配置于所述电池层叠体的端部；一对端板，夹着所述电池层叠体和所述弹性体；紧固带，具有第1带接合部和第2带接合部，以覆盖所述电池堆主体的一对端面和彼此相对的一对侧面的方式在所述电池堆主体的周围延伸；接合销，以与所述第1带接合部和所述第2带接合部接合并且使所述第1带接合部和所述第2带接合部相互紧固的方式构成。

此外，本发明涉及的燃料电池堆的紧固方法包括下述工序(A)和工序(B)。工序(A)：形成电池堆主体，以覆盖所述电池堆主体的一对端面和彼此相对的一对侧面并在所述电池堆主体的周围延伸的方式配置具有第1带接合部和第2带接合部的紧固带，所述电池堆主体具有层叠有多个电池的层叠体、配置于所述电池层叠体的所述电池的层叠方向的端部上的弹性体、以及夹持所述电池层叠体和所述弹性部件的一对端板。工序(B)：使所述第1带接合部和所述第2带接合部直接或间接地接合，由此，用所述紧固带紧固所述电池堆主体。

由此，可以在装配时不损伤性能并且以较少的部件件数和较少的工数进行装配。

还有，在本发明涉及的燃料电池堆的紧固方法中，所述工序(B)包含下述工序(B1)和工序(B2)。工序(B1)：用加压器对所述紧固带的覆盖所述电池堆主体的一对所述端面的部分施加比紧固荷重大的规定的荷重，将所述接合销插通于所述第1带接合部的插通孔和所述第2带接合部的插通孔中。工序(B2)：释放由所述加压器产生的荷重，使所述接合销接合于所述第1带接合部以及所述第2带接合部的各自的所述插通孔的内面。

由此，可以在装配时不损伤性能并且以较少的部件件数和较少的工数进行装配。

发明的效果

在本发明的燃料电池的电池堆以及燃料电池的电池堆的紧固方法中，可以使燃料电池小型化且使表面积也减小，此外，可以在装配时不损伤性能并且以较少的部件件数和较少的工数进行装配。

附图说明

图1是模式地表示本发明的实施方式1所涉及的燃料电池的电池堆的大概结构的立体图。

图2是将图1所示的燃料电池的电池堆分解的模式图。

图3A是沿着图1所示的IIIA-IIIA线的截面图。

图3B是表示装配(紧固)燃料电池的电池堆时的状态的模式图。

图4是表示在燃料电池的电池堆中根据设置有第1带接合部和第2带接合部的位置进行是否在端板等上产生局部应力的模拟的结果的表。

图5是模式地表示本发明的实施方式2所涉及的燃料电池的电池堆的大概结构的立体图。

图6是将图5所示的燃料电池的电池堆分解的模式图。

图7是模式地表示本发明的实施方式3所涉及的燃料电池的电池堆的大概结构的立体图。

图8是模式地表示构成图7所示的燃料电池的电池堆的第1带部件和第2带部件的大概结构的立体图。

图9是模式地表示本发明的实施方式4所涉及的燃料电池的电池堆的大概结构的立体图。

图10是模式地表示本发明的实施方式5所涉及的燃料电池的电池堆的大概结构的立体图。

图11是模式地表示构成图10所示的燃料电池的电池堆的紧固带的大概结构的立体图。

图12是模式地表示本发明的实施方式6所涉及的燃料电池的电池堆的大概结构的立体图。

图13是模式地表示本发明的实施方式7所涉及的燃料电池的电池堆的大概结构的立体图。

具体实施方式

以下，一边参照附图，一边说明本发明的优选的实施方式。另外，在所有附图中，对于同一或相当部分赋予同一符号，省略重复的说明。此外，在以下所示的各实施方式中，将本发明应用于固体高分子型燃料电池(PEFC)中，但是，本发明能够广泛应用于如固体氧化物型燃料电池(SOFC)或磷酸型燃料电池(PAFC)等那样的其它形式的燃料电池中。

(实施方式1)

[燃料电池的电池堆的结构]

图1是模式地表示本发明的实施方式1所涉及的燃料电池的电池堆的大概结构的立体图，图2是将图1所示的燃料电池的电池堆分解的模式图。另外，在图1和图2中，将燃料电池的电池堆中的上下方向在图中表示为上下方向。

如图1和图2所示，本发明的实施方式1所涉及的燃料电池的电池堆100具备长方体状的电池堆主体50、具有U字状的第1带部件60和U字状的第2带部件70的紧固带80以及一对接合销90、90。第1带部件60和第2带部件70被配置为覆盖电池堆主体50的上面(上端面)、下面(下端面)以及彼此相对的一对侧面并在电池堆主体50的周围延伸。在覆盖电池堆主体50的上面的第1带部件60的顶面上设有多个(这里为3个)贯通孔69。此外，在覆盖电池堆主体50的下面的第2带部件70的底面上设有多个(这里为3个)贯通孔79。另外，在该贯通孔69、79中插通有用于将流通于电池堆主体50的燃料气体等的流体供给至燃料电池的电池堆100(电池堆主体50)或从燃料电池的电池堆100(电池堆主体50)排出的配管210。

此外，在第1带部件60的两端上配设有筒状的第1带部件接合部61和筒状的第2带部件接合部62。同样地，在第2带部件70的两端上配设有筒状的第3带部件接合部71和筒状的第4带部件接合部72。

而且，一个接合销90插通于第1带部件60的第1带部件接合部61和第2带部件70的第4带部件接合部72中，同样地，另一个接合销90插通于第1带部件60的第2带部件接合部62和第2带部件70的第3带部件接合部71中。由此，第1带部件60的第1带部件接合部61和第2带部件70的第4带部件接合部72通过接合销90接合，此外，第1带部件60的第2带部件接合部62和第2带部件70的第3带部件接合部71通过接合销90接合。即，第1带部件60的第1带部件接合部61和第2带部件70的第4带部件接合部72通过接合销90间接地接合，第1带部件60的第2带部件接合部62和第2带部件70的第3带部件接合部71通过接合销90间接地接合。由此，如果插通接合销90，则第1带部件60和第2带部件70被固定。

另外，第1带部件60和第2带部件70由如树脂(工程塑料、弹性体等)、不锈钢(SUS304等)或铬钼钢等那样的拉伸强度和防腐性优异的材料构成。此外，接合销90由铬钼钢、不锈钢(SUS304等)等的材料构成。

这里，一边参照图3A和图3B，一边详细地说明第1带部件60的第1带部件接合部61和第2带部件接合部62以及第2带部件70的第3带部件接合部71和第4带部件接合部72的结构。另外，由于同样地构成第1带部件60的第1带部件接合部61以及第2带部件接合部62和第2带部件70的第3带部件接合部71以及第4带部件接合部72，因而在以下的说明中，对于第1带部件60的第1带部件接合部61和第2带部件70的第4带部件接合部72进行说明。

图3A是沿着图1所示的IIIA-IIIA线的截面图，图3B是表示装配(紧固)燃料电池的电池堆100时的状态的模式图。另外，在图3中，为了明确地区别第1带部件60的第1带部件接合部61和第2带部件70的第4带部件接合部72，在第1带部件接合部61上标上细线。

如图1至图3B所示，在第1带部件60以及第2带部件70的端部上以在面方向(这里为铅垂方向)上突出的方式分别设有接合形成部63、73，该接合形成部63、73构成第1带部件接合部61～第4带部件接合部72。接合形成部63、73被翻折而形成为筒状，接合形成部63、73的前端部分和该接合形成部63、73的基端部分由熔接和螺钉64、74固定。

即，以从第1带部件60的一端向电池10的层叠方向的一方的方向(这里为下方向)突出的方式设置第1带部件接合部61，以从第1带部件60的另一端向下方向突出的方式设置第2带部件接合部62。同样地，以从第2带部件70的一端向电池10的层叠方向的另一方的方向(这里为上方向)突出的方式设置第3带部件接合部71，以从第2带部件70的另一端向上方向突出的方式设置第4带部件接合部72。换而言之，从垂直于电池10的层叠方向并且与电池层叠体20的一对侧面平行的方向看时，第3带部件接合部71被设置成与第2带部件接合部62并列。同样地，从垂直于电池10的层叠方向并且与电池层叠体20的一对侧面平行的方向看时，第4带部件接合部72被设置成与第1带部件接合部61并列。这里，垂直于电池10的层叠方向并且与电池层叠体20的一对侧面平行的方向是指在电池10中的、被第1带部件60或第2带部件70覆盖的侧面的长边的延伸方向(以下是指电池10中的侧面的长边的延伸方向)。

在如上所述形成的第1带部件接合部61和第2带部件接合部62中分别以在垂直于电池10的层叠方向(这里为铅垂方向)的方向上延伸的方式形成有插通孔(筒状的内部空间)65、65。同样地，在第3带部件接合部71和第4带部件接合部72中分别以在垂直于电池10的层叠方向(这里为铅垂方向)的方向上延伸的方式形成插通孔75、75。

即，以沿着电池10的侧面(准确地来说，电池10的侧面的长边)延伸的方式形成插通孔65和插通孔75。而且，第1带部件接合部61的插通孔65和第4带部件接合部72的插通孔75在垂直于电池10的层叠方向的方向上排列。同样地，第2带部件接合部62的插通孔65和第3带部件接合部71的插通孔75在垂直于电池10的层叠方向的方向上排列。更详细地说，第1带部件接合部61的插通孔65和第4带部件接合部72的插通孔75在垂直于电池10的层叠方向并且与电池层叠体20的一对侧面平行的方向上排列。同样地，第2带部件接合部62的插通孔65和第3带部件接合部71的插通孔75在垂直于电池10的层叠方向并且与电池层叠体20的一对侧面平行的方向上排列。

换而言之，从电池10中的侧面的长边方向看时，第1带部件接合部61的插通孔65和第4带部件接合部72的插通孔75相互重叠地排列，从电池10中的侧面的长边方向看时，第2带部件接合部62的插通孔65和第3带部件接合部71的插通孔75相互重叠地(一致地)排列。这里，在垂直于电池10的层叠方向的方向上排列或者在垂直于电池10的层叠方向的方向上并且在与电池层叠体20的一对侧面平行的方向上排列，不仅是指从电池10中的被第1带部件60或第2带部件70覆盖的侧面的长边的延伸方向看时插通孔65和插通孔75相互重叠地(一致地)排列的情况，而且包括从电池10中的被第1带部件60或第2带部件70覆盖的侧面的长边的延伸方向看时插通孔65的一部分与插通孔75重叠地排列的情况。

而且，第1带部件接合部61和第3带部件接合部71形成第1带接合部，第2带部件接合部62和第4带部件接合部72形成第2带接合部。此外，第1带部件接合部61的插通孔65和第3带部件接合部71的插通孔75形成第1插通孔，第2带部件接合部62的插通孔65和第4带部件接合部72的插通孔75形成第2插通孔。

此外，在本实施方式1中，从垂直于电池10的层叠方向的方向看时，第1带部件60的第1带部件接合部61和第2带部件接合部62相互重叠地形成。同样地，从垂直于电池10的层叠方向的方向看时，第2带部件70的第3带部件接合部71和第4带部件接合部72相互重叠地形成。换而言之，第1带部件60的第1带部件接合部61和第2带部件接合部62以夹着电池堆主体50且成为对称的方式形成。同样地，第2带部件70的第3带部件接合部71和第4带部件接合部72以夹着电池堆主体50且成为对称的方式形成。另外，这里，第1带部件60的第1带部件接合部61和第2带部件70的第4带部件接合部72以位于电池层叠体20的侧面的大致中央的方式形成，第1带部件60的第2带部件接合部62和第2带部件70的第3带部件接合部71以位于电池层叠体20的侧面的大致中央的方式形成。

另一方面，从电池10的层叠方向看时，第1带部件60的第1带部件接合部61和第2带部件70的第4带部件接合部72相互不重叠地形成，从电池10的层叠方向看时，第1带部件60的第2带部件接合部62和第2带部件70的第3带部件接合部71相互不重叠地形成。

此外，第1带部件60以及第2带部件70的宽度优选为比可以覆盖电池10的发电部分(阴极、阳极电极部分)的宽度宽。由此，可以在电池10的发电部分上均匀地加压。进而，第1带部件60和第2带部件70的宽度优选为以与后述的端板34的宽度相同或比其宽的方式形成。由此，可以覆盖端板34的端面的整体，可以均匀地加压。由此，端板34所要求的刚性变小，材料的选择面增加。

此外，如图3B所示，第1带部件60的第1带部件接合部61以及第2带部件70的第4带部件接合部72从第1带部件60和第2带部件70的厚度方向看时，以长轴方向(电池10的层叠方向)的长度b为短轴方向(第1带部件60和第2带部件70的厚度方向)的长度a的2倍以上的方式形成。由此，接合销90可以容易地插通第1带部件60的第1带部件接合部61和第2带部件70的第4带部件接合部72。

而且，接合销90插通第1带部件60的第1带部件接合部61和第2带部件70的第4带部件接合部72，第1带部件接合部61和第4带部件接合部72的内面与接合销90的周面接合。具体地，接合销90其周面的半周分别与第1带部件接合部61和第4带部件接合部72的内面接触。

由此，接合销90、第1带部件接合部61以及第4带部件接合部72从全部的方向被施加力而固定，从而对从外部受到的振动或冲击的抵抗力变强。此外，与如上述现有技术所述使用螺栓和螺母紧固电池堆主体50的情况不同，由于不需要大的突出部，因而可以减小燃料电池的电池堆100的设置空间和表面积。由于可以减小燃料电池的电池堆100的表面积，因而可以减小电池堆100的放热量。由此，本实施方式1涉及的燃料电池的电池堆100可以作为热回收特性优异的热电联产系统的电源。

可是，现有的燃料电池的电池堆100由于紧固荷重的多少以及偏重等，因而相邻的电池10间的接触电阻以及构成电池10的隔离物和MEA间的接触电阻增大，存在引起电池性能的降低的情况。例如，在如上述的专利文献2中公开的高分子电解质型燃料电池那样由螺栓和螺母固定带的接合部的结构中，张力作用的面(带)和支点(接合部)的距离分离。因此，由于带的张力，存在接合部发生变形的可能。而且，这样的变形的程度由于接合部的强度的不均匀以及带的张力的不均匀等而发生较大的变化。因此，在专利文献2中公开的高分子电解质型燃料电池中，无法得到稳定的紧固荷重。

另一方面，在本实施方式1涉及的燃料电池的电池堆100中，如图3A所示，通过使支点(接合销90)位于张力作用的面(包含中心线101A、B，与堆层叠方向垂直的面)上，从而能够抑制接合形成部63、73的变形。因此，通过使张力作用的面与支点在大致同一面上，从而可以得到充分地抑制了由变形所导致的紧固荷重的不均匀的燃料电池的电池堆100。

另外，在本实施方式1中，通过熔接和螺钉64、74固定接合形成部63、73的前端部和基端部，但是，不限定于此，可以仅是熔接，也可以仅是螺钉，此外，可以通过粘结剂进行固定，只要是可以得到可承受紧固压的强度，没有限定。进而，这里，接合销90、90的截面由圆构成，只要是以其周面具有圆弧状部分的方式形成，其形状没有限定，例如，截面可以是椭圆状，也可以是长圆状。

接着，对于构成本实施方式1涉及的燃料电池的电池堆100的各要素，一边参照图2一边进行说明。

电池堆主体50具有层叠了多个板状的电池(单电池)10的电池层叠体20、一对集电板31、31、一对绝缘板32、32、弹性部件33、以及夹持它们的一对端板34、34，在电池堆主体50上以在其层叠方向上贯通的方式设置有燃料气体供给歧管51、燃料气体排出歧管(没有图示)、氧化剂气体供给歧管52、氧化剂气体排出歧管(没有图示)、冷却介质供给歧管53以及冷却介质歧管(没有图示)。此外，在各歧管上设有用于连接配管201和电池堆主体50(燃料电池的电池堆100)的连接部件202。

各电池10具有由高分子电解质膜、配置于其两面的阳极和阴极所构成的MEA(膜-电极接合体)、垫片、以及一对隔离物，由于邻接的电池10的隔离物相互接触，因而全部的电池10电且串联连接。通过使如上所述构成的电池10在其厚度方向层叠，从而形成电池层叠体20。

在电池层叠体20中的电池10的层叠方向的两端上配置有一对集电板31、31。在集电板31的侧面上设有端子部31a，在该端子部31a上连接有电气配线(没有图示)。由此，可以从端子部31a向外部输出各电池10中所发出的电力。另外，集电板31可以由不透气性并且导电性的材料构成，例如可以使用致密质碳或铜等的金属。

此外，在电池层叠体20的集电板31、31的外侧分别以与集电板31、31的主面接触的方式配置一对绝缘板32、32。换而言之，一对绝缘板32、32以夹持电池层叠体20和集电板31、31的层叠体的方式配置。作为构成绝缘板32的材料，可以使用如橡胶或塑料等那样的绝缘性材料。

此外，在一对绝缘板32、32中的配置于下侧的绝缘板32的下方配置有板状的弹性部件33。弹性部件33对包含电池层叠体20和集电板31等的层叠体赋予层叠方向的挤压力，通过其弹力赋予紧固带80紧固压。另外，弹性材料33使用由氟橡胶或EPDM等的橡胶构成的薄片。

进而，在包含电池层叠体20和集电板31等的层叠体的两端上以与绝缘板32的主面或弹性部件33的主面接触的方式配置一对端板34、34。端板34对电池层叠体20和集电板31等以均等的面压赋予由紧固带80所产生的紧固力，为了防止由紧固力造成的变形，使用如硬质塑料或钢等的高刚性材料来形成。如图1和图2所示，端板34的主面的大小优选为以比电池10和集电板31等的主面的大小稍大的方式形成。此外，端板34的接触紧固带80的主面上的一对边被倒角，该部分的厚度优选为以比中央部的厚度小的方式形成。

由此，架设于一对端板34、34间的紧固带80从电池层叠体20和集电板31、31的侧面分离地配置(即不接触)，从而可以抑制由紧固带80造成的电池层叠体20和集电板31、31的短路。此外，由紧固带80施加的紧固压可以抑制端板34的主面内的偏向，可以以均等的面压使构成各电池10的MEA的阳极、阴极与高分子电解质膜接触。

接着，对于本实施方式1涉及的燃料电池的电池堆100的紧固方法，一边参照图1至图3，一边进行说明。

[燃料电池的电池堆的紧固方法]

首先，在预先形成为U字状的第2带部件70的底面上配置端板34，分别配置弹性部件33、绝缘板32以及集电板31。其次，在集电板31的主面上设置多个电池10，形成电池层叠体20。接着，在电池层叠体20的电池10的主面上分别设置集电板31、绝缘板32以及端板34，配置预先形成为U字状的第1带部件60以覆盖端板34的主面。即，形成电池堆主体50，配置第1带部件60和第2带部件70以覆盖电池堆主体50的一对端面(端板34的主面)和彼此相对的一对侧面并在电池堆主体50的周围延伸。

接着，用加压器(例如平板压制机)，使第1带部件60、电池堆主体50以及第2带部件70成为规定尺寸，在其层叠方向上加压后，分别使一对接合销90、90插通于第1带部件60的第1带部件接合部61和第2带部件70的第4带部件接合部72以及第1带部件60的第2带部件接合部62和第2带部件70的第3带部件接合部71中(参照图3B)。即，用加压器，对第1带部件60和第2带部件70的覆盖电池堆主体50的一对端面(端板34的主面)的部分施加比燃料电池的电池堆100的紧固荷重大的规定的荷重。然后，使接合销90插通于第1带部件接合部61的插通孔65和第4带部件接合部72的插通孔75中，使接合销90插通于第2带部件接合部62的插通孔65和第3带部件接合部71的插通孔75中。

然后，通过解除由加压器产生的加压，由于弹性部件33的弹力，第1带部件60和第2带部件70在电池10的层叠方向上拉伸，第1带部件接合部61和第4带部件接合部72以及第2带部件接合部62和第3带部件接合部71由于其拉伸力，以其中心线101A、101B朝着沿第1带部件60和第2带部件70的中心线的方向(即铅垂方向)的方式发生变形，与接合销90紧贴，从而紧固燃料电池的电池堆100(参照图3A)。即，放开由加压器产生的荷重，使接合销接合于第1带部件接合部61的插通孔65的内面和第4带部件接合部72的插通孔75的内面，使接合销90接合于第2带部件接合部62的插通孔65的内面和第3带部件接合部71的插通孔75的内面，用接合销90使第1带部件60和第2带部件70间接地接合，由此，通过紧固带80紧固电池堆主体50。

接着，对于本实施方式1涉及的燃料电池的电池堆100的作用效果，一边参照图1至图3B，一边进行说明。

[燃料电池的电池堆的作用效果]

如上所述，在本实施方式1涉及的燃料电池的电池堆100中，通过单单使一对接合销90、90分别插通于第1带部件60的第1带部件接合部61和第2带部件70的第4带部件接合部72以及第1带部件60的第2带部件接合部62和第2带部件70的第3带部件接合部71中，从而可以紧固燃料电池的电池堆100，能够以较少的部件件数和较少的工数进行装配。此外，与使用螺栓和螺母的情况相比，由于在燃料电池的电池堆100的侧面上仅设置构成第1带接合部的第1带部件接合部61和第3带部件接合部71以及构成第2带接合部的第2带部件接合部62和第4带部件接合部72，从而可以实现燃料电池的电池堆100的小型化。此外，可以减小燃料电池的电池堆100的表面积，从而可以减小其放热量。

此外，通过使第1带部件接合部61～第4带部件接合部72的长轴方向的长度b形成为短轴方向的长度a的2倍以上，从而可以充分地确保插通接合销90时所必要的间隙。因此，可以提高燃料电池的电池堆100的装配性。

此外，通过使接合销90的插通方向垂直于施加紧固荷重的电池10的层叠方向，从而可以抑制由于振动以及冲击而使接合销90脱落。此外，通过使第1带部件接合部61～第4带部件接合部72在燃料电池的电池堆100紧固时发生变形，从而其内面可以与接合销90的周面紧贴而固定。因此，可以提高燃料电池的电池堆100的耐振动性和耐冲击性。

进而，通过使第1带部件接合部61～第4带部件接合部72形成为位于电池层叠体20(电池堆主体50)的侧面的大致中央，从而可以抑制振动和冲击等的外力在局部集中。

这里，图4是表示在燃料电池的电池堆100中根据设置有第1带接合部和第2带接合部的位置进行在端板34等上是否产生局部应力的模拟的结果的表。

如图4所示，在分别将第1带部件60和第2带部件70的第1带部件接合部61～第4带部件接合部72配设于电池堆主体50的一对侧面的大致中央的情况(将第1接合部和第2接合部配设于电池堆主体50的一对侧面的大致中央的情况)下，在端板34等上几乎没有产生局部应力。此外，在将第1带部件60的第1带部件接合部61和第2带部件70的第4带部件接合部72配设于电池堆主体50的一个侧面的上部(或下部)、将第1带部件60的第2带部件接合部62和第2带部件70的第3带部件接合部71配设于电池堆主体50的另一个侧面的下部(或上部)的情况下，在端板34等上产生局部应力，但是，该值较小。另一方面，在分别将第1带部件60和第2带部件70的第1带部件接合部61～第4带部件接合部72配设于电池堆主体50的一对侧面的上部(或下部)的情况下，在端板34等上产生局部应力。

由该结果表明，通过使第1带部件接合部61～第4带部件接合部72形成为位于电池层叠体20(电池堆主体50)的侧面的大致中央，从而可以抑制振动和冲击等的外力局部地集中。

(实施方式2)

图5是模式地表示本发明的实施方式2所涉及的燃料电池的电池堆的大概结构的立体图。图6是将图5所示燃料电池的电池堆分解的模式图。另外，在图5和图6中，将燃料电池的电池堆中的上下方向在图中表示为上下方向。

如图5和图6所示，本发明的实施方式2涉及的燃料电池的电池堆100与实施方式1涉及的燃料电池的电池堆100基本结构相同，但是，弹性部件33、第1带部件接合部61～第4带部件接合部72的结构不同。

具体地，在本实施方式2涉及的燃料电池的电池堆100中，弹性部件33由压缩弹簧构成。此外，第1带部件接合部61～第4带部件接合部72具有多个(这里为7个)接合单元66、76，该接合单元66、76形成为梳子状。接合单元66、76被形成为从第1带部件60和第2带部件70的端部沿着面方向(这里为铅垂方向)突出，由接合单元66、76的内部空间形成插通孔65、75。

此外，设置于第1带部件60的第1带部件接合部61的接合单元66和设置于第2带部件70的第4带部件接合部72的接合单元76被形成为相互不接触，同样地，设置于第1带部件60的第2带部件接合部62的接合单元66和设置于第2带部件70的第3带部件接合部71的接合单元76被形成为相互不接触。

即使是如上所述构成的本实施方式2涉及的燃料电池的电池堆100，也可以实现与实施方式1涉及的燃料电池的电池堆100同样的作用效果。

(实施方式3)

图7是模式地表示本发明的实施方式3所涉及的燃料电池的电池堆的大概结构的立体图。图8是模式地表示构成图7所示的燃料电池的电池堆的第1带部件和第2带部件的大概结构的立体图。另外，在图7中，将燃料电池的电池堆中的上下方向在图中表示为上下方向，在图8中，将第1带部件和第2带部件中的上下方向在图中表示为上下方向。

如图7和图8所示，本发明的实施方式3涉及的燃料电池的电池堆100与实施方式1涉及的燃料电池的电池堆100基本结构相同，但是，在第1带部件接合部61～第4带部件接合部72不是由接合形成部63、73所构成而是由其它部件构成的方面是不同的。具体地，第1带部件接合部61～第4带部件接合部72将板部件67、77的一端翻折而形成为筒状(形成插通孔65、75)，通过熔接而固定该一端。而且，通过螺钉64、74和熔接而使板部件67、77分别粘结于第1带部件60或第2带部件70。另外，作为板部件67、77，优选为由耐紧固压的材料构成，例如可以使用SUS等。

此外，第1带部件60和第2带部件70的两端上的未粘结有板部件67、77的部分以在紧固燃料电池的电池堆100时与第1带部件接合部61～第4带部件接合部72不接触的方式，形成有缺口。

即使是如上所述构成的本实施方式3涉及的燃料电池的电池堆100，也可以实现与实施方式1涉及的燃料电池的电池堆100同样的作用效果。

(实施方式4)

图9是模式地表示本发明的实施方式4所涉及的燃料电池的电池堆的大概结构的立体图。另外，在图9中，将燃料电池的电池堆中的上下方向在图中表示为上下方向。

如图9所示，本发明的实施方式4涉及的燃料电池的电池堆100与实施方式1涉及的燃料电池的电池堆100基本结构相同，但是，不同在于下述方面：从垂直于电池10的层叠方向的方向看时，第1带部件60的第1带部件接合部61和第1带部件60的第2带部件接合部62被构成为不相互重叠；从垂直于电池10的层叠方向的方向看时，第2带部件70的第3带部件接合部71和第2带部件70的第4带部件接合部72被构成为不相互重叠。

另外，第1带部件60的第1带部件接合部61和第2带部件70的第4带部件接合部72与第1带部件60的第2带部件接合部62和第2带部件70的第3带部件接合部71优选为以位于电池层叠体20的侧面的方式，即以不位于集电板31、绝缘板32、弹性部件33以及端板34的侧面的方式构成。

即使是如上所述构成的本实施方式4涉及的燃料电池的电池堆100，也可以实现与实施方式1涉及的燃料电池的电池堆100同样的作用效果。

(实施方式5)

图10是模式地表示本发明的实施方式5所涉及的燃料电池的电池堆的大概结构的立体图，图11是模式地表示构成图10所示的燃料电池的电池堆的紧固带的大概结构的立体图。另外，在图10中，将燃料电池的电池堆中的上下方向在图中表示为上下方向。在图11中，将紧固带中的上下方向在图中表示为上下方向。

如图10和图11所示，本发明的实施方式5涉及的燃料电池的电池堆100与实施方式1涉及的燃料电池的电池堆100基本结构相同，但是，在紧固带80由一个部件所构成的方面不同。此外，通过由一个部件构成紧固带80，从而在紧固带80的两端上分别设有第1带接合部68和第2带接合部78。

具体地，以紧固带80包围电池堆主体50的方式使带状的部件弯曲而形成为筒状，覆盖电池堆主体50的上面的部分(以下称为紧固带80的上面)被形成为比水平向斜上方倾斜。另外，第1带接合部68和第2带接合部78由于与第1带部件60的第1带部件接合部61和第2带部件70的第4带部件接合部72等同样地构成，因而省略其详细说明。

并且，在紧固燃料电池的电池堆100时，通过由挤压机构(例如平板压制机)从紧固带80的上面和覆盖电池堆主体50的下面的部分(紧固带80的下面)进行挤压，从而紧固带80的上面被压下至比水平方向稍向下倾斜，紧固带80和电池堆主体50被加压。由此，从相对于电池10的层叠方向的垂直方向看时，第1带接合部68的插通孔65和第2带接合部78的插通孔75相互重叠，可以使接合销90插通于该插通孔65和插通孔75中。而且，在使接合销90插通于插通孔65和插通孔75之后，通过解除由挤压机构所产生的加压，从而由于弹性部件33的弹力，紧固带80的上面被压回至位于水平方向。此时，第1带接合部68和第2带接合部78由于该拉伸力而发生变形，与接合销90紧贴，从而紧固燃料电池的电池堆100。

即使是如上所述构成的本实施方式5涉及的燃料电池的电池堆100，也可以实现与实施方式1涉及的燃料电池的电池堆100同样的作用效果。

(实施方式6)

图12是模式地表示本发明的实施方式6所涉及的燃料电池的电池堆的大概结构的立体图。另外，在图12中，将燃料电池的电池堆中的上下方向在图中表示为上下方向。

如图12所示，本发明的实施方式6涉及的燃料电池的电池堆100与实施方式1涉及的燃料电池的电池堆100基本结构相同，但是，在使用多个(这里为4个)细长的紧固带80来紧固燃料电池的电池堆100的方面不同。

即使是如上所述构成的本实施方式6涉及的燃料电池的电池堆100，也可以实现与实施方式1涉及的燃料电池的电池堆100同样的作用效果。

(实施方式7)

图13是模式地表示本发明的实施方式7所涉及的燃料电池的电池堆的大概结构的立体图。另外，在图13中，将燃料电池的电池堆中的上下方向在图中表示为上下方向。

如图13所示，本发明的实施方式7涉及的燃料电池的电池堆100与实施方式5涉及的燃料电池的电池堆100基本结构相同，但是，紧固带80的开口部分(两端)以位于由电池堆主体50的侧面和上面所形成的角部的方式形成，第1带接合部68和第2带接合部78的形状不同。

具体地，第1带接合部68由柱状的部件构成，以其前端部从紧固带80的上面的端部伸出的方式，设置于紧固带80的上面。在第1带接合部68的前端部上以沿着电池10的层叠方向的方式设有插通孔。另外，这里，第1带接合部68通过熔接而被粘结于紧固带80的上面。此外，第2带接合部78由筒状的部件构成，通过熔接而被粘结于紧固带80的侧面。

而且，通过紧固带80的上面和设置有第2带接合部78的侧面上的、向使紧固带80的开口部分扩大的方向的弹力，即向紧固带80的上面上的上方向、以及紧固带80的设置有第2带接合部的侧面上的从未设置有第2带接合部78的侧面向设置有第2带接合部78的侧面的方向的弹力，从而接合销90的周面与第1带接合部68和第2带接合部78的内面接触。由此，接合销90、第1带接合部68以及第2带接合部78被固定，从而可以紧固燃料电池的电池堆100。

即使是如上所述构成的本实施方式7涉及的燃料电池的电池堆100，也可以实现与实施方式1涉及的燃料电池的电池堆100同样的作用效果。

产业上的利用可能性

本发明的燃料电池的电池堆以及燃料电池的电池堆紧固方法可以使燃料电池的电池堆小型化并可以减小表面积，此外，由于装配时可以不损伤性能且可以以较少的部件件数和较少的工数装配，因此，在燃料电池的技术领域中是有用的。

符号的说明

10    电池

20    电池层叠体

31    集电板

31a   端子部

32    绝缘板

33    弹性部件

34    端板

50    电池堆主体

51    燃料气体供给歧管

52    氧化剂气体供给歧管

53    冷却介质供给歧管

60    第1带部件

61    第1带部件接合部

62    第2带部件接合部

63    接合形成部

64    螺钉

65    插通孔

66    接合单元

67    板部件

68    第1带接合部

69    插通孔

70    第2带部件

71    第3带部件接合部

72    第4带部件接合部

73    接合形成部

74    螺钉

75    插通孔

76    接合单元

77    板部件

78    第2带接合部

79    插通孔

80    紧固带

90    接合销

100   燃料电池的电池堆

101A  中心线

101B  中心线

201   配管

202   连接部件

Claims (17)

1.一种燃料电池的电池堆，其特征在于，

具备：

电池堆主体，具有层叠有多个电池的电池层叠体、配置于所述电池层叠体的所述电池的层叠方向上的端部的弹性部件和夹持所述电池层叠体和所述弹性部件的一对端板；以及

紧固带，在两端部上具有第1带接合部和第2带接合部，以覆盖所述电池堆主体的一对端面和彼此相对的一对侧面的方式在所述电池堆主体的周围延伸，

通过所述第1带接合部和所述第2带接合部直接或间接地接合，从而由所述紧固带紧固所述电池堆主体。

2.如权利要求1所述的燃料电池的电池堆，其特征在于，

以使所述第1带接合部以及所述第2带接合部位于所述电池层叠体的侧面的方式配置所述紧固带。

3.如权利要求2所述的燃料电池的电池堆，其特征在于，

还具备接合销，

在所述第1带接合部以及所述第2带接合部上分别形成有第1插通孔和第2插通孔，所述第1带接合部和所述第2带接合部通过所述接合销接合，并使所述接合销插通于所述第1带接合部的第1插通孔和所述第2带接合部的第2插通孔中。

4.如权利要求3所述的燃料电池的电池堆，其特征在于，

所述第1带接合部以及所述第2带接合部被设置成使所述第1插通孔和所述第2插通孔分别在垂直于所述电池的层叠方向的方向上排列。

5.如权利要求4所述的燃料电池的电池堆，其特征在于，

所述第1带接合部被设置成从所述紧固带的一端向所述电池的层叠方向的一方的方向突出，

所述第2带接合部被设置成从所述紧固带的另一端向所述电池的层叠方向的另一方的方向突出，

并且，所述第1带接合部以及所述第2带接合部被设置成使所述第1带接合部以及所述第2带接合部的所述插通孔分别沿着所述电池的侧面延伸。

6.如权利要求5所述的燃料电池的电池堆，其特征在于，

从垂直于所述电池的层叠方向并且与所述电池层叠体的所述一对侧面平行的方向看时，所述第2带接合部被设置成与所述第1带接合部并列，

并且，所述第1带接合部以及所述第2带接合部被设置成使各个所述插通孔在垂直于所述电池的层叠方向并且与所述电池层叠体的所述一对侧面平行的方向上排列。

7.如权利要求3所述的燃料电池的电池堆，其特征在于，

所述接合销以其周面具有圆弧状部分的方式形成，

该接合销的圆弧状部分与所述第1带接合部以及所述第2带接合部的各个所述插通孔的内面接合。

8.如权利要求1所述的燃料电池的电池堆，其特征在于，

所述第1带接合部以及所述第2带接合部被设置成，在所述紧固带的端部上，在所述电池的层叠方向上具有长轴并且在垂直于该长轴的方向上具有短轴；所述长轴的长度为相对于所述短轴的长度的2倍以上。

9.如权利要求1所述的燃料电池的电池堆，其特征在于，

所述第1带接合部以及所述第2带接合部被构成为，因紧固所述燃料电池的电池堆时的负荷荷重而发生变形。

10.如权利要求2所述的燃料电池的电池堆，其特征在于，

从所述电池的层叠方向看时，所述第1带接合部以及所述第2带接合部不相互重叠地配置。

11.如权利要求2所述的燃料电池的电池堆，其特征在于，

从相对于所述电池的层叠方向的垂直方向看时，所述第1带接合部以及所述第2带接合部相互重叠地配置。

12.如权利要求1所述的燃料电池的电池堆，其特征在于，

所述紧固带由第1带部件和第2带部件构成，

在所述第1带部件的一个端部上配置有第1带部件接合部，在所述第1带部件的另一个端部上配置有第2带部件接合部，

在所述第2带部件的一个端部上配置有第3带部件接合部，在所述第2带部件的另一个端部上配置有第4带部件接合部，

所述第1带接合部具有所述第1带部件接合部和所述第3带部件接合部，所述第2带接合部具有所述第2带部件接合部和所述第4带部件接合部，

通过所述第1带部件接合部和所述第4带部件接合部直接或间接地接合，所述第2带部件接合部和所述第3带部件接合部直接或间接地接合，从而由所述紧固带紧固所述电池堆主体。

13.如权利要求12所述的燃料电池的电池堆，其特征在于，

所述第1带部件以及所述第2带部件被构成为，各个所述端部位于所述电池堆主体的侧面的中央。

14.如权利要求1所述的燃料电池的电池堆，其特征在于，

在所述紧固带上配设有用于通过配管的孔，所述配管用于供给或排出流通于所述电池堆主体的流体。

15.一种燃料电池的电池堆，其特征在于，

具备：

电池堆主体，具有以形成电池层叠体的方式相互层叠的多个电池；

弹性体，配置于所述电池层叠体的端部；

一对端板，夹着所述电池层叠体和所述弹性体；

紧固带，具有第1带接合部和第2带接合部，以覆盖所述电池堆主体的一对端面和彼此相对的一对侧面的方式在所述电池堆主体的周围延伸；以及

接合销，被构成为与所述第1带接合部和所述第2带接合部接合并且使所述第1带接合部和所述第2带接合部相互紧固。

16.一种燃料电池的电池堆的紧固方法，其特征在于，

包括：

工序(A)，形成电池堆主体，以覆盖所述电池堆主体的一对端面和彼此相对的一对侧面并在所述电池堆主体的周围延伸的方式配置紧固带，该紧固带在两端部具有第1带接合部和第2带接合部，所述电池堆主体具有层叠有多个电池的电池层叠体、配置于所述电池层叠体的所述电池的层叠方向上的端部的弹性体以及夹持所述电池层叠体和所述弹性部件的一对端板；以及

工序(B)，使所述第1带接合部和所述第2带接合部直接或间接地接合，由此，用所述紧固带紧固所述电池堆主体。

17.如权利要求16所述的燃料电池的电池堆的紧固方法，其特征在于，

所述工序(B)包括：

工序(B1)，用加压器对所述紧固带的覆盖所述电池堆主体的一对所述端面的部分施加比紧固荷重更大的规定的荷重，将所述接合销插通于所述第1带接合部的插通孔和所述第2带接合部的插通孔中；以及

工序(B2)，释放由所述加压器产生的荷重，使所述接合销接合于所述第1带接合部以及所述第2带接合部的各自的所述插通孔的内面。

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