CN102282713B - 高分子电解质型燃料电池组 - Google Patents

Abstract

一种高分子电解质型燃料电池组，在用多个联接构件(8A、8B、8F)夹着多个单电池模块(2)的层叠体(7)和在其两端配置的一对端板(4A、4B)等进行装配时，多个联接构件的各一端部的第一连结部(9)和各另一端部的第二连结部(9)相互组合，用1根销构件(10、10A、10B、10E、10G)连结，而将多个联接构件连结起来。

Description

高分子电解质型燃料电池组

技术领域

本发明涉及便携式电源、电动汽车用电源、或家庭内热电同时供给系统等中使用的常温工作型的固体高分子电解质型燃料电池组。

背景技术

使用了高分子电解质的燃料电池，通过使含氢的燃料气体和空气等含氧的氧化剂气体发生电化学反应，使得同时产生电和热。该燃料电池基本上由选择性输送氢离子的高分子电解质膜、及在高分子电解质膜的两面形成的一对电极即阳极和阴极构成。这些电极具有以担载有铂族金属催化剂的碳粉末为主成分且在高分子电解质膜的表面形成的催化剂层、及在催化剂层的外面配置的同时具有透气性和电子导电性的气体扩散层。如此将高分子电解质膜和电极(包括气体扩散层)一体接合装配成的结构称为电解质膜电极接合体(以下称为“MEA”。)。

另外，在MEA的两侧分别配置机械地夹入MEA进行固定而用于将相邻的MEA彼此串联连接的导电性隔板。在各隔板的与MEA接触的部分，形成用于向各电极供给燃料气体或氧化剂气体等反应气体并运走生成水或剩余气体的气体流路。这样的气体流路也可以在隔板之外另行设置，但通常是在隔板的表面分别设置槽而分别作为气体流路的方式。需要说明的是，如此，MEA被一对隔板夹入的结构体称为“单电池模块”。

就向在各隔板和MEA之间形成的气体流路的反应气体的供给、来自气体流路的反应气体及生成水的排出而言，通过在一对隔板当中的至少1个隔板的缘部分别设置被称为歧管孔的贯通的孔，将各气体流路的出入口与这些歧管孔分别连通，从各歧管孔向各气体流路分配反应气体，由此来进行。

另外，为了防止被提供给气体流路的燃料气体或氧化剂气体向外部漏泄或两种气体相互混合，按照包围MEA中形成有电极的部分、即发电区域外周的方式，在一对隔板之间配置气密材或垫圈作为密封构件。这些气密材或垫圈也对各歧管孔的周围进行密封。

由于燃料电池在运行中发热，所以为了将电池维持成良好的温度状态，需要用冷却水等加以冷却。通常，每1～3个电池单元(cell)设置流过冷却水的冷却部。通常的层叠电池(燃料电池组)的构造，是将这些MEA、隔板及冷却部交替重叠，层叠了10～200个电池单元之后，在这些电池单元的各端部隔着集电板和绝缘板配置端板，用一对端板夹着这些电池单元，用联接螺栓(杆)等从两端加以固定。关于联接方式，通常有通过在各隔板的缘部形成的贯通孔而用联接螺栓进行紧固的方法、或越过端板用金属带束紧整个层叠电池。

在采用这样的紧固方式的层叠电池中，重要的是将单电池模块在面内(与层叠方向正交的平面内)用均匀的联接力加以紧固。这是因为，通过该均匀的联接力防止空气、氢、及冷却水等泄漏，另外，防止单电池模块的破损，进而可以通过其提高发电效率或延长电池寿命。关于这样的紧固方式，在专利文献1中，从改善面内均匀化和弯曲载荷的最小化、机械密封性的观点出发，如图12所示，设计用负载有规定的残留应力的条带901进行联接的方法。

同样，专利文献3中公开了用1个或2个条带对整个电池组进行联接的方法。专利文献4中公开了在电池组的两个侧面中用多个条带进行联接的方法。

另外，在专利文献2中，如图13所示，提出了用金属条带101和辅助板102、碟形弹簧和螺栓103进行联接而使对冲击及振动的可靠性高、能使电池组小型化及轻量化的条带联接方法。

另外，专利文献5及专利文献7中公开了配置成用条带和辅助板包围电池组的两端的端板，并用螺栓对电池组进行联接。

另外，专利文献6中公开了使电池组各面配置的6片板材在边部相互卡合而对电池组进行联接。

【现有技术文献】

专利文献

专利文献1：JP特开2001-135344号公报(第五页、图4)

专利文献2：JP特开2005-142145号公报(第十页、图3)

专利文献3：美国专利公开2006/0093890号公报

专利文献4：美国专利公开2008/0305380号公报

专利文献5：美国专利6,210,823号公报

专利文献6：JP特开2005-276,484号公报

专利文献7：JP特开2000-67,903号公报

不过，在用条带对将多个单电池的模块在一方向堆叠而构成的层叠体进行束紧的情况下，针对层叠体的联接载荷由层叠体的厚度和条带的长度来决定，无法对所有的电池组施加合适的联接载荷。在这里，由于层叠体的厚度和条带的长度会产生偏差，所以为了发挥电池组的性能，需要对应于层叠体的厚度偏差使层叠体负载合适的联接载荷。在专利文献1、3、4所述的方式中，由于仅通过预先负载于条带的残留应力进行联接，所以在层叠体的厚度有偏差的情况下，发生联接载荷过大或过小的问题。专利文献6也同样，由于在板材彼此连结时仅通过预先负载的残留应力进行联接，所以在层叠体的厚度有偏差的情况下，发生联接载荷过大或过小的问题。

另外，在专利文献2、5、7所示的方式中，对于层叠体的厚度偏差，可以通过螺栓或碟形弹簧来调节载荷，但通过用于调节的螺栓，有发生电池组的体积增大的问题。

发明内容

因此，本发明就在于解决上述问题，其目的在于提供一种高分子电解质型燃料电池，其可以实现电池组的小型化，能根据层叠体的偏差简单调节联接载荷，能改善发电性能和耐久性。

【用于解决课题的技术手段】

为了实现上述目的，本发明如下所示构成。

根据本发明的第一方式，提供一种高分子电解质型燃料电池组，其中，

上述燃料电池组中，通过一对隔板夹着在高分子电解质膜的两面形成的一对电极层而成的单电池模块经多层层叠而成为层叠体，上述层叠体收纳在弯曲成U字形的板状的一对联接构件内，

在上述层叠体的两端配置一对端板，上述一对联接构件的每个，包括能与上述端板的平坦部的外表面密接且形成在上述端板的外表面当中上述层叠体的层叠方向上的基体板、和从上述基体板向上述层叠体的两个侧方连续延出的侧板，具有在上述侧板的缘部配置在上述层叠体的层叠方向上的至少1个第一连结部、和在上述侧板的另一端部的缘部配置在上述层叠体的层叠方向上的多个第二连结部，

以将在上述一方的联接构件上形成的上述第一连结部和在上述另一方的联接构件上形成的上述多个第二连结部组合的状态，用1根销构件在上述层叠体的层叠方向上连结上述第一连结部和上述第二连结部，而连结上述一对联接构件。

根据本发明的第二方式，在上述第一方式记载的高分子电解质型燃料电池组的基础上，其中，使上述销构件贯穿各一端部的上述第一连结部的贯通孔和上述另一端部的上述多个第二连结部的贯通孔的重合部分，各联接构件的各一端部和各另一端部通过上述销构件相互连结。

根据本发明的第三方式，在上述第二方式记载的高分子电解质型燃料电池组的基础上，其中，各连结部由形成使上述销构件贯穿的孔的、两端被相互固定的带状构件构成。

根据本发明的第四方式，在上述第一～三中任一方式记载的高分子电解质型燃料电池组的基础上，其中，上述一对联接构件的每个在上述一端部处的上述连结部的配置位置相同，上述一对联接构件的每个在上述另一端部处的上述连结部的配置位置也相同且与在上述一端部处的上述连结部的配置位置交错而不同。

根据本发明的第五方式，在上述第一～四中任一方式记载的高分子电解质型燃料电池组的基础上，其中，上述销构件具有与长度方向正交的剖面形状为圆形或长圆形的形状。

根据本发明的第六方式，在上述第一～四中任一方式记载的高分子电解质型燃料电池组的基础上，其中，对上述联接构件的每1处连结部位使用多根上述销构件。

根据本发明的第七方式，在上述第一～五中任一方式记载的高分子电解质型燃料电池组的基础上，其中，上述联接构件的连结部位是1处，使用1根上述销构件加以联接。

本发明的第八方式，在上述第一～五中任一方式记载的高分子电解质型燃料电池组的基础上，其中，上述联接构件的连结部位是3处，在各连结部位使用1根上述销构件加以联接。

通过本构成，能够用最小限度的部件数量使所有的燃料电池组负载合适的联接载荷，不会增加对联接载荷进行调节的调节机构等额外的部件及体积，能够使电池组小型化。

【发明效果】

如上所示，根据本发明的高分子电解质型燃料电池组，能够以简单的结构使电池组负载合适且均匀的载荷，并且例如仅通过更换成与销构件在与长度方向正交的方向上的尺寸或形状或根数等不同的其他销构件，就可以简单变更联接载荷加以调整。由此可以发挥如下效果：即便层叠体有厚度偏差，由于事先准备了例如与长度方向正交的方向上的尺寸或形状或根数不同的销构件，所以也仅通过更换销构件的作业，就可以简单调整联接载荷，可以使电池组负载合适且均匀即均等的载荷。其结果，通过使电池组负载均匀的载荷，也可以发挥使电池组的发电性能及耐久性都得到改善的效果。进而，由于通过连结部和销构件构成的简单结构进行连结，所以不需要设置结构复杂的载荷调节机构等的空间，电池组的联接也非常容易，装配性优异。

附图说明

本发明的这些和其它目的和特征，由有关附图的优选实施方式的下列记述而明确。其附图如下所示：

图1是将作为本发明的一个实施方式中的高分子电解质型燃料电池的一例的燃料电池组的构造分解示出的立体图；

图2是图1的燃料电池组的单电池模块(电池单元)的分解示意图；

图3A是上述实施方式的第一实施例中的燃料电池组的剖视平面图；

图3B是上述实施方式的第一实施例的变形例中的燃料电池组的剖视平面图；

图4A是上述第一实施例中条带的连结部为2处并使用条带和销各2个时的条带和销的分解立体图；

图4B是条带的连结部为1处并使用条带和销各1个时的电池组的剖视图；

图4C是条带的连结部为3处并使用条带和销各3个时的电池组的剖视图；

图5是在俯视方向上使用3个条带时的条带和销的分解立体图；

图6是表示上述第一实施例中的2种条带连结部的放大剖视平面图(图6的(1)作为一例示出销的直径为5mm的情况，图6的(2)作为一例示出销的直径为10mm的情况。)；

图7A是上述第一实施例中的销的示意图；

图7B是上述第一实施例中的销的应用例的示意图；

图7C是上述第一实施例中的销的应用例的示意图；

图7D是上述第一实施例中的销的应用例的示意图；

图8是上述实施方式的第一～第三实施例中的条带连结部的放大剖视平面图(图8的(1)示出上述第一实施例的圆形剖面的销的情况，图8的(2)示出上述实施方式的第二实施例中使用长圆形剖面的销的情况，图8的(3)示出上述第二实施例中使用泪珠型剖面的销的情况，图8的(4)示出在上述第三实施例中使用2根销的情况。)；

图9是上述实施方式的变形例中的条带和销的立体图；

图10A是上述实施方式的其他变形例中的条带的连结部的连结部分的侧视图；

图10B是图10A的B-B剖视图；

图11A是上述实施方式的进一步变形的其他变形例中的条带的连结部的连结部分的立体图；

图11B是图11A的B-B剖视图；

图12是表示专利文献1的联接构造的电池组示意图；

图13是表示专利文献2的联接构造的电池组示意图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。

图1是将作为本发明的一个实施方式中的固体高分子电解质型燃料电池的一例的燃料电池组1的构造分解示出的立体图。如图1所示，燃料电池组1是在其中心部层叠多层(例如数十层)单电池模块(电池单元)2而构成电池单元层叠体7。在电池单元层叠体7的一个端部的最外层配置有集电板3、多个配管5、前端板4A、和作为联接构件的一例的条带8A。电池单元层叠体7的另一个端部的最外层，集电板3、弹性体的一例的多个内侧弹簧6、后端板4B、联接构件的一例的条带8B。此外，用金属等的一对条带8A、8B从一对端板4A、4B的外侧将集电板3和电池单元层叠体7等联接对象构件(被联接构件)整个束紧，而构成燃料电池组1。作为条带8A、8B的一例，可以由不锈钢(更具体而言为壁厚为0.5mm左右的不锈钢的板材)。

图2示出单电池模块(电池单元)2的分解示意图。电池单元2是用一对导电性隔板13(具体为阳极侧隔板13A及阴极侧隔板13C)夹着在表背两面的周边部分别具有作为密封构件的一例的垫圈11a的电解质膜电极接合体(以后为“MEA”。)12，进而在一个隔板(例如阴极侧隔板13C)的外侧配置冷却水隔板13W而构成的。在各隔板13A、13C及MEA12的周缘部形成有燃料气体、氧化剂气体及冷却水流通的贯通孔即歧管孔14各一对。在多个电池单元2层叠成的电池单元层叠体7的状态下，这些歧管孔14经层叠而相互连通，分别独立地形成燃料气体歧管、氧化剂气体歧管、和冷却水歧管。

MEA12的主体部12a由选择性输送氢离子的高分子电解质膜、和与高分子电解质膜的周缘部相比在内侧部分的内外两面形成的一对电极层(即阳极和阴极的电极层)构成。电极层具有具备气体扩散层、和在气体扩散层和高分子电解质膜之间配置的催化剂层的层叠构造。

阳极侧隔板13A及阴极侧隔板13C为平板状，与MEA12接触的一侧的面即内面，构成为具有分别与MEA12和垫圈11a的形状对应的形状。隔板13可以使用东海碳株式会社制Glass Carbon作为一例。在各隔板13A、13C、13W中，各种歧管孔14在厚度方向上贯通该各隔板13A、13C、13W。另外，在各隔板13A、13C的内面分别形成燃料气体流路槽15A和氧化剂气体流路槽15C，在隔板13W的内面(阴极侧隔板13C侧的面)形成有冷却水流路槽15W。各种歧管孔14和各流路槽15通过切削加工或者成形加工而分别形成。

分别在MEA 12的表面和背面配置的垫圈11a是由弹性体构成的密封构件。通过MEA12和隔板13A或13C的加压，垫圈11a对应于隔板13A或13C的内面的形状发生变形，MEA12的主体部12a的周围及各种歧管孔14的周围被垫圈11a密封。阳极侧隔板13A及阴极侧隔板13C的背面(外面)，在各种歧管孔14的周围配设有由耐热性材质形成的挤压填料等通常的密封构件11b。通过该填料等密封构件11b，可以防止在相邻的电池单元2之间从各种歧管孔14的电池单元2间的连接部分别漏出燃料气体、氧化剂气体、及冷却水。

集电板3分别配置在电池单元层叠体7的两外侧，按照能够对发出的电进行高效集电的方式，作为一例使用对铜板实施了镀金的板。需要说明的是，集电板3可以使用导电性良好的金属构件、例如铁、不锈钢或铝等。在各集电板3的外侧配置为了电绝缘而采用具有电绝缘性的材料的端板4A、4B，使其兼有绝缘作用。在这里，就端板4A、4B及配管5而言，作为一例，使用利用聚苯硫醚树脂通过注塑成形而制作的管。与前端板4A分体的各配管5，隔着具有歧管用贯通孔的垫圈5a被抵压到电池单元层叠体7的各歧管上而使其连通，隔着前端板4A用条带8A和8B加以联接。另一方面，在后端板4B的内侧，均匀配置对电池单元层叠体7施加载荷的作为弹性体的一例发挥功能的多个内侧弹簧6，构成为在用条带8A、8B进行联接时例如10kN左右的载荷被电池单元层叠体7负载。在装配燃料电池组1时，用2个条带8A、8B和2根销10(作为销构件的一例)隔着端板4A、4B对电池单元层叠体7进行联接。

各条带8A、8B按照可以从外侧包围包含端板4A、4B等的联接对象构件进行联接的方式，由具有大致U字形的平面形状的金属带状构件构成。在各条带8A、8B的带状构件的长度方向的两端部的各缘部8a、8b，沿着它们的纵向隔开规定间隔设置有多个连结部9。各连结部9通过焊接等手段将比条带8A、8B细的金属带状构件的两端部固定在各缘部8a、8b，形成纵向贯通的贯通孔9a。可以在该贯通孔9a中插入在长度方向上具有相同直径且作为销构件的一例发挥功能的销10。

在各条带8A、8B的两端部的缘部8a、8b，连结部9的配置位置不同，条带8A、8B为相同结构。由此，在对置的一对条带8A、8B的两端部且联接时相互接近的端部的缘部8a、8b彼此的连结部9，其配置位置相同，且在一对条带8A、8B的两端部且联接时不相互接近而斜向对置配置的端部的缘部8a、8b彼此的连结部9，其配置位置交错而不同。通过这样的构成，使用相同结构的各条带8A、8B即可，可以大幅度减少制造成本，并且容易取得联接载荷的平衡。

这样的构成涉及的一对端板4A、4B，对于集电板3和电池单元层叠体7等联接对象构件(被联接构件)整体从外侧沿联接对象构件的紧固方向组合一对条带8A、8B加以联接而被束紧的状态下，关于一对条带8A、8B组合后的各缘部8a、8b彼此，在条带8A、8B的两端部中的任意一方的缘部8a的、相邻的连结部9、9间的空间19或未配置连结部9的空间19(以下简称为“无连结部9的连结部插入空间19”或“连结部插入空间19”。)中进入有条带8A、8B的两端部中的任意另一方的缘部8b的连结部9。在如此用条带8A、8B束紧的状态下，一方的缘部8a的各连结部9和另一方的缘部8b的各连结部9，位于它们的贯通孔9a能相互连通的位置，沿着长度方向向各连结部9中插入1根销10，将条带8A、8B的各一端部和各另一端部相互分别连结时，可以在以规定的联接载荷例如联接载荷10kN将联接对象构件联接了的状态下构成燃料电池组1。

在本实施方式中，作为一例，层叠30个电池单元2而构成电池单元层叠体7，用2个条带8A、8B和2根销10对包含30个电池单元2的联接对象构件进行联接而构成。

以下，对本实施方式的更具体的几个实施例进行说明。

(第一实施例)

图3A及图3B中示出本实施方式的第一实施例及其变形例中的燃料电池组1的剖视平面图。在电池单元层叠体7的上下面分别配置集电板3，电池单元层叠体7下侧的一个集电板3附近配置配管5，用端板4A进行抵压，在上侧的另一个集电板3上配置多个内侧弹簧6，由上下端板4A、4B夹持。用具有宽度与电池单元2相同的条带主体部8c、8d的2个条带8A、8B覆盖整个联接对象构件，作为一例，用2根销10连结条带8A、8B而将其联接。在用条带8A、8B和销10装配完成时，集电板3上的多个内侧弹簧6在电池单元层叠体7和端板4B之间被压缩，作为一例，使电池单元层叠体7负载例如10kN左右的载荷。在这里，按照在用条带8A、8B对端板4A、4B进行联接时使电池单元2的平面内均匀负载载荷的方式，形成为如下的形状，即在电池单元2侧为平坦部4a，在条带8A、8B侧，中央部分的与条带8A、8B的条带主体部8c、8d密接的部分为平坦部4b，其两侧的与条带8A、8B的后述的侧板部8e、8f接触的部分为弧状的弯曲面部4c，利用聚苯硫醚树脂进行成形。平坦部4b两侧的弯曲面部4c的曲率相同，平坦部4a和平坦部4b平行配置，从条带8A、8B借助端板4A、4B将均匀的紧固力施加给电池单元层叠体7。特别是使两方的端板4A、4B的与角部对应的部分为弯曲面部4c，且如后所述，条带8A、8B的侧板部8e、8f可以沿着弯曲面部4c配置，所以可以消除如下所述的课题，即在不是弯曲面部且2个平面相交而形成角之类的端板中，由于角的存在，而难以将来自条带的联接力均匀地施加给电池单元层叠体7。在本第一实施例中，作为兼有绝缘性的端板4A、4B的材料，使用作为热塑性树脂的聚苯硫醚树脂，可以并用作为热固化树脂的酚醛树脂、或铝等的金属板等和绝缘用的树脂板，作为端板4A、4B。另外，在本第一实施例中，在一侧的集电板3上配置了弹簧6，但可以在两侧的集电板3上配置有弹簧6。

图4A示出条带8A、8B和销10的分解立体图。条带8A、8B具有与电池单元2的宽度相同的宽度，成为将端板4A、4B外侧的整个面、集电板3和电池单元层叠体7的两个侧面等覆盖的形状。由此，联接时，在联接对象构件的中间部(用两端板4A、4B夹着的电池单元层叠体7的中间部)、即电池单元层叠体7的两个侧面的中央部的2处，一方的条带8A的连结部9和另一方的条带8B的连结部9分别交错组合成一列，用1根销10进行连结。更具体而言，条带8A、8B的每个，包括能与上述端板4A、4B的平坦部4b的外表面密接且在端板4A、4B的外表面当中电池单元层叠体7的层叠方向上形成的作为基体板发挥功能的板状的条带主体部8c、8d、按照分别构成条带8A、8B的端部的方式与板状的条带主体部8c、8d的左右端缘一体连结且与条带主体部8c、8d的连结部分弯曲的侧板部8e、8f、和固定在侧板部8e、8f各自的缘部8a、8b上的连结部9。该侧板部8e、8f作为从条带主体部8c、8d向上述层叠体的两个侧方连续延出的侧板发挥功能。由此，各条带8A、8B由一方的侧板部8e、8f、条带主体部8c、8d和另一方的侧板部8e、8f分别构成带状构件。板状的条带主体部8c、8d的宽度与电池单元2的端板4A、4B的宽度相同。特别是在图3B的第一实施例的变形例中，配置成条带8A、8B的条带主体部8c、8d与端板4A、4B的平坦部4b密接，且条带8A、8B的侧板部8e、8f与端板4A、4B两侧的弯曲面部4c密接，容易从条带8A、8B借助端板4A、4B将均匀的紧固力施加给电池单元层叠体7。进而，在图1及图4A的一方的条带(前侧的条带)8A的左侧缘部8a，上端固定有1个连结部9，接着，隔开规定间隔固定3个连结部9，共计固定有4个连结部9。另外，在一个条带(前侧的条带)8A的右侧缘部8a，分别比左侧缘部8a的4个连结部9向下方错开位置而固定有4个连结部9，其错开的尺寸至少比1个连结部9的宽度大。即，在右侧缘部8a，下端固定有1个连结部9，接着，隔开规定间隔将3个连结部9固定于上方。在另一方的条带(后侧的条带)8B的右侧缘部8b，在与一方的条带(前侧的条带)8A的右侧缘部8a相同的位置固定有4个连结部9。在另一方的条带(后侧的条带)8B的左侧缘部8b，在与一方的条带(前侧的条带)8A的左侧缘部8a相同的位置固定有4个连结部9。由此，在将一方的条带(前侧的条带)8A和另一方的条带(后侧的条带)8B以规定的联接载荷加以紧固的状态下，在一方的条带(前侧的条带)8A的左侧缘部8a的4个连结部9进入另一方的条带(后侧的条带)8B的右侧缘部8b的4个无连结部9的连结部插入空间19中的同时，一方的条带(前侧的条带)8A的左侧缘部8a的4个连结部9进入另一方的条带(后侧的条带)8B的右侧缘部8b的4个连结部9间的连结部插入空间19中，可以分别使共计8个连结部9的贯通孔9a连通。

需要说明的是，在配置有配管5的一侧的条带8A，作为一例，通过机械加工或成形加工分别形成用于通过各配管5的孔8g。作为一例，条带8A、8B的各连结部9通过点焊形成，能够构成为圆形棒状的销10连结条带8A、8B的同时插入各连结部9中。

需要说明的是，各连结部9只要能对条带8A、8B的缘部8a、8b的每个大致均匀地发挥上述联接载荷的作用即可，其配置或个数或形状或结构不限于上述的配置及个数及形状及结构。

在本第一实施例中，通过2个条带8A、8B和2根销10在2处进行连结，但也可以条带8A、8B的连结部9为1处或3处以上。

例如，图4B示出条带的连结部为1处而使用条带和销各1个时的电池组的剖视图。在这里，用1个条带8C从一方的端板4B的中央部向层叠体7的一方的侧面、另一方的端板4A、及从层叠体7的另一方的侧面向一方的端板4B的中央部包围1圈，在一方的端板4B的中央部，将条带8C的两缘部的连结部9在一处加以组合，向组合后的连结部9的贯通孔9a内插入1根销10而进行联接。在该图4B中，在一方的端板4B的中央部具备凹部4g，通过凹部4g向连结部9的贯通孔9a插入1根销10。

另外，作为其他例，图4C示出利用连结部9的连结部分为3处且分别使用3个条带8D和销10各3个时的电池组的剖视图。在该图4C中，可以组合各条带8D的左缘8a的多个连结部9和与该条带8D相邻的条带8D的右缘8a的多个或1个连结部9，分别使1根销10通过各连结部9的贯通孔9a而加以固定。该图4C中，在一方的端板4B的中央部具备凹部4g，通过凹部4g向连结部9的贯通孔9a插入1根销10。

进而，在本第一实施例中，通过2个条带8A、8B进行联接，但如图5的条带8A、8B和销10的分解立体图所述，可以分别在面内方向(图5中为上下方向)上对各个条带8A、8B进行分割，用作多个(例如3个)条带8A-1、8A-2、8A-3、8B-1、8B-2、8B-3。

各条带8A(8A-1、8A-2、8A-3)、8B(8B-1、8B-2、8B-3)、8C、8D等的材料，至少具有能发挥上述联接载荷所致的联接力的程度的刚性即可，优选由不锈钢等金属类、硬质橡胶、或合成树脂构成。另外，销10也是至少具有能发挥上述联接载荷的程度的刚性即可，优选由金属类、或纤维强化树脂材料等强度比较高的材料构成。在本第一实施例中，作为一例，条带8A、8B使用不锈钢，销10使用铬钼钢钢材SCM435。

接着，对本第一实施例的燃料电池组1的装配方法进行说明。作为一例，对由2个条带8A、8B构成的情况进行说明。

一方的条带8A上，按照前端板4A、配管5、集电板3、由多个电池单元2构成的电池单元层叠体7、集电板3、后端板4B、另一方的条带8B的顺序进行层叠而载置联接对象构件之后，作为一例，使整个联接对象构件负载例如10kN的联接载荷，将一方的条带8A的连结部9和另一方的条带8B的连结部9交错组合而分别配置成一列。在该状态下，用夹具保持基于一对条带8A、8B的联接对象构件的联接状态。其结果，在用基于上述规定的联接载荷的联接力进行了紧固的状态下，在一方的条带(前侧的条带)8A的右侧缘部8a的4个连结部9进入另一方的条带(后侧的条带)8B的左侧缘部8b的4个无连结部9的连结部插入空间19的同时，一方的条带(前侧的条带)8A的右侧缘部8a的4个连结部9进入另一方的条带(后侧的条带)8B的左侧缘部8b的4个连结部9间的连结部插入空间19，分别成为共计8个连结部9的贯通孔9a连通的状态。

随后，将销10分别插入共计8个连结部9。

接着，将使用夹具由一对条带8A、8B对联接对象构件的联接状态解除，卸下夹具时，通过电池单元层叠体7的密封构件等的弹性复原力使一对条带8A、8B向相互远离的方向移动，条带8A的4个连结部9和条带8B的4个连结部9相对于销10，在与销10的长度方向正交的方向上相互反向牵拉，销10和一对条带8A、8B的共计8个连结部9被固定，各销10相对于共计8个连结部9被防脱保持，完成联接装配。

在这里，由于隔板13A、13C、13W及MEA12的厚度分别发生偏差，所以电池单元层叠体7的厚度也发生偏差。在公差范围内决定条带8A、8B的尺寸，电池单元层叠体7与规定的尺寸相比过厚或过薄时，上述联接载荷发生偏差。其结果，对MEA12的联接压力也有可能发生偏差，发电性能也有可能产生差别。因此，为了这一点，在本第一实施例中，如上所述采用具有下述的条带构造的电池组制造方法，所述条带结构通过使用上述连结部9和销10，能与燃料电池组1的尺寸偏差相对应负载合适的载荷。

接着，具体说明时合适的载荷的负载方法。

在本第一实施例中，准备多种直径的连结条带8A、8B的销10，对应于电池单元层叠体7的厚度使用直径及根数合适的销10，由此可以使各电池单元层叠体7负载合适的载荷。

首先，对使用直径不同的2根销10时的联接载荷的调整进行说明。

图6是本第一实施例的条带8(将条带8A、8B、8C、8D等总称为“条带8”。)的连结部9的放大剖视图；图6的(1)是例如使用了φ5mm的销10A的连结部9，图6的(2)是例如使用了φ10mm的销10B的连结部9。

在这里，图6的(1)中，在从上侧的连结部9c的下端位置9b向上5mm的范围内，直径φ5mm的销10A嵌入上侧的连结部9c的贯通孔9a内，在从下侧的连结部9d的上端位置9e向下5mm的范围内，与上述相同的φ5mm的销10A嵌入下侧的连结部9d的贯通孔9a内。由此，在图6的(1)中，上侧的连结部9c的贯通孔9a和下侧的连结部9d的贯通孔9a的重复尺寸在上下方向(即基于条带8的联接力的作用方向)约为5mm。

由此，在图6的(2)中，在从上侧的连结部9c的下端位置9b向上10mm的范围内，直径φ10mm的销10B嵌入上侧的连结部9c的贯通孔9a内，在从下侧的连结部9d的上端位置9e向下10mm的范围内，与上述相同的φ10mm的销10B嵌入下侧的连结部9d的贯通孔9a内。由此，在图6的(2)中，上侧的连结部9c的贯通孔9a和下侧的连结部9d的贯通孔9a的重复尺寸在上下方向(即基于条带8的联接力的作用方向)约为10mm。

由此，在图6的(1)中，重复尺寸在基于条带8的联接力的作用方向上为约5mm，而在图6的(2)中，重复尺寸在条带8的联接力的作用方向上能增大到约10mm，可以使联接载荷大幅度增加。相反，如果将图6的(2)的状态变更为图6的(1)的状态，可以将重复尺寸在条带8的联接力的作用方向上从约10mm减小到约5mm，可以使联接载荷大幅度减少。由此，仅仅将销10在连结部9的贯通孔9内插拔，就可以对联接载荷进行调整。

需要说明的是，联接载荷是否合适，例如可以通过内侧弹簧6的收缩情况加以判断。

在本第一实施例中，准备多种直径的连结条带8A、8B的销10，对应于电池单元层叠体7的厚度使用直径及根数合适的销10，由此可以对各电池单元层叠体7负载合适的载荷。

在上述的说明中，为了简化说明，对使用直径不同的2根销10时的联接载荷的调整进行了说明，在实际的装配方法中，例如作为销10的直径的种类，准备大中小3种左右即可。例如，准备直径φ5mm的销10A、直径φ10mm的销10B、和直径φ15mm的销10。此外，首先，将3种销10当中的中间大小的直径φ10mm的销10B插入连结部9的贯通孔9内，判断联接载荷是否合适，在联接载荷不足的情况下，将直径φ10mm的销10B更换成直径φ15mm的销10。另一方面，在联接载荷过大的情况下，将直径φ10mm的销10B更换成直径φ5mm的销10A。

如此，通过改变销10的直径，例如可以与5～15mm的厚度偏差相对应，在本第一实施例中，在设置联接载荷时，可调节最大约1kN左右载荷。就销10而言，也可以对条带8A、8B的连结部9的每个连结部位选择直径大小各不相同的销10。例如，在连结部9的连结部位有2处的情况下，在一方的连结部位使用φ5mm的圆形棒状的销10进行连结，在另一个连结部位使用φ10mm的圆形棒状的销10进行连结时，可以与电池单元层叠体7的2.5mm的厚度偏差相对应，能够负载合适的载荷。

另外，在本第一实施例中，作为一例，准备多种直径的圆形棒作为销10。圆形棒例如如图7A所示是两端10a为平面的圆柱体。

但是，并不限于此，就销10的形状而言，通过其前端部(至少一方的前端部)下工夫而可以改善向条带的连结部9的插入性。例如，图7B～图7D中示出销10的前端部的应用例。首先，作为1个例子，图7B是使销10的前端为半球形状，减少销10向条带8A、8B的连结部9的贯通孔9a插入时的摩擦。同样地，作为其他例，如图7C所示，使销10的前端与铅笔一样为圆锥形状，可以减少销10向条带8A、8B的连结部9的贯通孔9a插入时的摩擦。另外，作为其他例，如图7D所示，使其为直径比图7C更小的直径的(细)圆锥形状，可以进一步减少销10向条带8A、8B的连结部9的贯通孔9a插入时的摩擦。

如此，与图7A的圆形棒相比，可以改善销10向连结部9的贯通孔9a的插入性。

与如以往例的条带联接后的燃料电池组那样使用了螺栓的载荷调节机构不同，在具有可通过本第一实施例的条带8A、8B和销10进行载荷调节的结构的电池组的制造方法中，没有必要准备用于调节联接载荷的间隔件(垫片)等其他构件，例如仅准备多种直径不同的销10即可。由此，在联接对象构件(前端板4A、集电板3、由多个电池单元2构成的电池单元层叠体7、集电板3、后端板4B)中，不需要以往的联接用螺栓的贯通孔，所以如果大小相同的话，则可以增加作为整个联接对象构件的有效面积，另一方面，在使有效面积相同的情况下，可以实现联接对象构件的小型化。其结果，可以实现省空间且紧凑的燃料电池组，需要说明的是，还可以提供能够以合适的载荷进行联接的高效电池组。进而，与使用了螺栓的联接方法相比，本第一实施例的使用了条带8A、8B和销10的电池组，也会发挥装配性得到很大改善的效果。

(第二实施例)

销10的剖面形状不限于第一实施例的圆形，可以为任意形状，以下对圆形以外的形状的例子进行说明。例如，图8的(1)是为了比较而与图6的(1)相同，是使用第一实施例的具有圆形剖面形状的销10A将连结部9连结的状态的剖视平面图。

与此相对，图8的(2)示出第二实施例中的条带8的连结部9和销10E的放大剖视平面图。作为使用的销10E，使用与其长度方向正交的剖面形状为长圆形的棒。在本第二实施例中，使用具有长圆形的剖面形状的长轴方向的长度为短轴方向的长度的倍数(加倍)的剖面形状的销10E，作为联接载荷，与第一实施例相比，可以负载例如多出0.3kN的联接载荷。在本第二实施例中，由于销10E的剖面形状的短轴方向的尺寸比长轴方向的尺寸短，所以在燃料电池组1的体积不会在短轴方向上额外增加的情况下，实现紧凑的电池组的同时，可以调整联接载荷。在本第二实施例中，与第一实施例一样吸收5～15mm的厚度偏差，例如可以将联接载荷调整到最大1kN。

另外，如图8的(3)所示，作为销10E的长圆形剖面形状的其他例子，可以使用具有泪珠型的剖面形状的销10F等。

(第三实施例)

图8的(4)示出上述实施方式的第三实施例中的条带8的连结部9附近的放大剖视平面图。为了对条带8的连结部9进行联接，使用数根相同种类的销10G，由此可以调节联接载荷。在本第三实施例中，在电池单元层叠体7的厚度较薄的情况下，将2根销10G都插入连结部9和连结部9的一处连结部分中，即都插入连结部9的1个贯通孔9a中，可以根据与销10G的直径长度量相应的、电池单元层叠体7的厚度偏差，对联接载荷进行调节。没有必要增加电池组3的体积，进而也没有必要准备直径及剖面形状不同的种类的销10，能够完成电池组装配，所以是有效的。由于没有必要准备多种销10，能以较少的部件数加以制造，具有装配性也改善的效果。

另外，图9示出上述实施方式的变形例中的条带8F和销的立体图。在上述第一实施例中，连结部9在各条带8A、8B的两端部的缘部8a、8b配置多个，但并不限于此。例如，如图9所示，也可以在各条带8F的一方的端部的缘部8f配置1个连结部9，在另一方的端部的缘部8f配置多个(例如2个)连结部9。

另外，图10A及图10B示出上述实施方式的其他变形例中的一对条带8G的连结部9的连结部分的侧视图(在一对条带8G中，从与图4A的X方向相同的方向观察到的图)及B-B剖视图。在该例中，使销10与各条带8G的一方的端部的连结部9一体化。具体而言，在各条带8G的一方的端部的缘部8g形成L字形的突起，其L字形的突起的缘部的沿着长度方向延伸的部分形成为圆形棒部9g，使其作为一方的连结部9发挥功能。在各条带8G的另一个端部的缘部8h形成具有J形平面的钩部9h，钩部9h中设置有上述L字形突起的圆形棒部9g可以插入的连结部插入空间19，使其作为另一方的连结部9发挥功能。由此，也可以在将一对条带8G联接时，将多个圆形棒部9g放入连结部插入空间19内之后，使多个圆形棒部9g沿着其长度方向(在图10A中为向上)移动，将多个圆形棒部9g插入多个钩部9h内后卡止，而进行连结。如此，没有必要另外准备销10，可以进一步减少部件个数。

进而，图11A及图11B示出上述实施方式的进一步变形的其他变形例中的一对条带8J的连结部9的连结部分的侧视图(在一对条带8J中，从与图4A的X方向相同的方向观察到的图)及B-B剖视图。在该例中，可以使销10与各条带8J的一方的端部的连结部9一体化。具体而言，在各条带8J的一方的端部8j的缘部附近，沿着端缘形成多个四方形的卡合孔9k，使其作为一方的连结部9发挥功能。在各条带8J的另一方的端部8m的缘部，形成可以插入上述卡合孔9k进行卡合的具有J形平面的钩部9n，使其作为另一个连结部9发挥功能。由此，在将一对条带8J联接时，也可以将多个钩部9n插入多个卡合孔9k中进行卡止而连结起来。如此，没有必要另外准备销10，可以进一步减少部件个数。

另外，在图1等中，也可以代替2根销10而使用将2根销10连结起来的1根U字形杆。

需要说明的是，通过适当组合上述各种实施方式或实施例当中的任意实施方式或实施例，都可以发挥各自具有的效果。

【产业上的可利用性】

本发明的高分子电解质型燃料电池组，有效用于便携式电源、电动汽车用电源或家庭内热电同时供给系统等中使用的燃料电池。

本发明参照附图对优选的实施方式进行了充分表述，但对于熟悉该技术的人来说，自然会进行各种变形或修正。这样的变形或修正只要未超出基于技术方案的本发明的范围就应被理解为被本发明所包含。

Claims (8)

1.一种高分子电解质型燃料电池组，在弯曲成U字形的板状的一对联接构件内收容层叠体，所述层叠体层叠了多层单电池模块，所述单电池模块利用一对隔板夹着在高分子电解质膜的两面形成的一对电极层，其中，

在所述层叠体的两端配置一对端板，

所述一对联接构件分别包括能与所述端板的平坦部的外表面密接且形成在所述端板的外表面中所述层叠体的层叠方向上的基体板、和从所述基体板向所述层叠体的两个侧方连续延出的侧板，并且，具有在所述侧板的缘部沿所述层叠体的层叠方向配置的至少1个第一连结部、和在所述侧板的另一端部的缘部沿所述层叠体的层叠方向配置的多个第二连结部，

在形成在一方的联接构件上的所述第一连结部和形成在另一方的联接构件上的所述多个第二连结部在2处组合起来的状态下，用1根销构件在与所述层叠体的层叠方向正交的方向上连结所述第一连结部和所述第二连结部，连结所述一对联接构件，而将所述一对联接构件彼此连结起来，

并且，所述一对端板中的后端板在所述单电池模块侧的表面上均匀配置有对所述层叠体施加载荷的多个内侧弹簧。

2.如权利要求1所述的高分子电解质型燃料电池组，其中，

在各一端部的所述第一连结部的贯通孔和所述另一端部的所述多个第二连结部的贯通孔的重合部分贯穿所述销构件，通过所述销构件将各联接构件的各一端部和各另一端部相互连结起来。

3.如权利要求2所述的高分子电解质型燃料电池组，其中，

各连结部由形成有使所述销构件贯穿的孔且两端被相互固定的带状构件构成。

4.如权利要求1～3中任意一项所述的高分子电解质型燃料电池组，其中，

所述一对联接构件分别在所述一端部上的所述连结部的配置位置相同，所述一对联接构件分别在所述另一端部上的所述连结部的配置位置也相同且与在所述一端部上的所述连结部的配置位置交错而不同。

5.如权利要求1～3中任意一项所述的高分子电解质型燃料电池组，其中，

所述销构件具有与长度方向正交的剖面形状为圆形或长圆形的形状。

6.如权利要求1所述的高分子电解质型燃料电池组，其中，

对连结所述第一连结部和所述第二连结部的所述联接构件的每1处连结部位使用多根所述销构件。

7.一种高分子电解质型燃料电池组，在包含弯曲成U字形的板状的联接构件在内的至少3个板状的联接构件内收容层叠体，所述层叠体层叠了多层单电池模块，所述单电池模块利用一对隔板夹着在高分子电解质膜的两面形成的一对电极层，其中，

在所述层叠体的两端配置一对端板，

所述联接构件分别包括能与所述端板的平坦部的外表面密接且形成在所述端板的外表面中所述层叠体的层叠方向上的基体板、和从所述基体板向所述层叠体的两个侧方连续延出的侧板，并且，具有在所述侧板的缘部沿所述层叠体的层叠方向配置的至少1个第一连结部、和在所述侧板的另一端部的缘部沿所述层叠体的层叠方向配置的多个第二连结部，

连结所述第一连结部和所述第二连结部的所述联接构件的连结部位是3处，在所述3个联接构件中相邻的2个联接构件中，在形成在一方的联接构件上的所述第一连结部和形成在另一方的联接构件上的所述多个第二连结部组合起来的状态下，用1根销构件在与所述层叠体的层叠方向正交的方向上连结所述第一连结部和所述第二连结部，而连结所述2个联接构件，据此，在各连结部位加以联接，

并且，所述一对端板中的后端板在所述单电池模块侧的表面上均匀配置有对所述层叠体施加载荷的多个内侧弹簧。

8.如权利要求7所述的高分子电解质型燃料电池组，其中，

在各一端部的所述第一连结部的贯通孔和所述另一端部的所述多个第二连结部的贯通孔的重合部分贯穿所述销构件，通过所述销构件将各联接构件的各一端部和各另一端部相互连结起来。