DE102015118310B4

DE102015118310B4 - Isolator und Brennstoffzellenvorrichtung

Info

Publication number: DE102015118310B4
Application number: DE102015118310.2A
Authority: DE
Inventors: Yutaka Hotta; Hiroaki Nishiumi; Tateki Takayama
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2014-11-05
Filing date: 2015-10-27
Publication date: 2021-10-07
Anticipated expiration: 2035-10-28
Also published as: US9985300B2; CA2910915C; CN105576166B; JP6102887B2; CN105576166A; JP2016091792A; KR101808914B1; US20160126563A1; DE102015118310A1; KR20160053796A; CA2910915A1

Abstract

Isolator (400), der zwischen einem Stapelkörper (103) und einer Abdeckung (550) angeordnet werden soll, wobei• der Stapelkörper (103) einen Zellenstapel (102S) mit einer Mehrzahl von gestapelten Einheitszellen (102) und ein Endelement (160F), das außerhalb des Zellenstapels (102S) in Stapelrichtung (SD) der Mehrzahl von Einheitszellen (102) angeordnet ist, hat,• die Abdeckung (550) derart angeordnet ist, dass sie sich in eine Richtung senkrecht zur Stapelrichtung (SD) von einer Seitenfläche des Stapelkörpers (103) parallel zur Stapelrichtung (SD) löst, und· ein Endabschnitt des Endelements (160F) in senkrechte Richtung näher an der Abdeckung (550) ist, als ein Endabschnitt des Zellenstapels (102S) in senkrechte Richtung, wobei der Isolator (400) aufweist:einen Flächenabschnitt (420) zum Abdecken von zumindest einem Teil der Seitenfläche, wenn der Isolator (400) zwischen dem Stapelkörper (103) und der Abdeckung (550) angeordnet ist; sowieeinen vorstehenden Abschnitt (450), der in dem Flächenabschnitt (420) angeordnet ist und zu einer oder mehreren der Einheitszellen (102) von den Einheitszellen (102), die den Zellenstapel (102S) bilden, in der Nähe des Endelements (160F) vorragt.

Description

HINTERGRUND
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Isolator, der für eine Brennstoffzelle genutzt wird.
Bei einer Brennstoffzelle kann ein Isolator verwendet werden, um elektrisch zwischen einem Stapelkörper, der eine Mehrzahl von gestapelten Einheitszellen hat, und einem Element, das in der Nähe des Stapelkörpers angeordnet ist, zu isolieren. Beispielsweise ist in einer in der JP 2007 - 207 555 A offenbarten Brennstoffzelle ein Isolator zwischen einem Stapelkörper und einer Spannplatte angeordnet. Da der Stapelkörper allgemein in einem Stapelgehäuse aufgenommen ist, kann der Isolator zwischen dem Stapelkörper und dem Stapelgehäuse angeordnet sein.
Der Stapelkörper kann an seinen Enden in Stapelrichtung Endelemente wie Endeinheitszellen und Stromkollektoren aufweisen. Da die Endelemente einen anderen Aufbau als die Einheitszellen haben, können die Konturabmessungen der Endelemente größer sein als die Konturabmessungen der Einheitszellen. Als ein Verfahren zum Zusammenbauen einer Brennstoffzellenvorrichtung kann angenommen werden, dass der Stapelkörper in einem Stapelgehäuse angeordnet wird, bahnförmige Isolatoren dann derart angeordnet werden, dass sie die Seiten des Stapelkörpers abdecken, und anschließend Abdeckungen über Öffnungen angeordnet werden, die in dem Stapelgehäuse ausgebildet sind. Bezüglich der Anordnung des vorstehend beschriebenen Isolators wird davon ausgegangen, dass ein Endabschnitt des Isolators zuerst in einen Spalt eingesetzt wird, der an einem Endabschnitt des Stapelgehäuses ausgebildet ist, und die Seite des Stapelkörpers dann von dem Isolator abgedeckt wird. Der Spalt, in welchen der Isolator eingesetzt wird, kann in einem Endabschnitt eines deckelartigen Elements ausgebildet sein, das in das Stapelgehäuse eingepasst ist. Wenn jedoch die Konturabmessungen des Endelements größer sind als die Konturabmessungen der Einheitszelle, stößt ein Spitzenendabschnitt des Isolators gegen das Endelement, wenn der Isolator wie vorstehend beschrieben in den Spalt eingesetzt wird, wodurch die Einsetzbarkeit des Isolators und die Zusammenbaubarkeit der Brennstoffzellenvorrichtung verschlechtert werden kann. Daher besteht Bedarf an Techniken, die die Verringerung der Verarbeitbarkeit vermeiden kann, wenn der Isolator an der Brennstoffzellenvorrichtung verbaut wird. Ein derartiges Problem betrifft verschiedene Brennstoffzellenvorrichtungen, bei denen ein Isolator zwischen einem Stapelkörper und einer willkürlichen Abdeckung angeordnet wird, die von der Seite des Stapelkörpers in eine Richtung senkrecht zur Stapelrichtung getrennt angeordnet ist, ohne die Abdeckung, die die in dem Stapelgehäuse ausgebildete Öffnung abdeckt, zu beschränken.
KURZFASSUNG
Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um zumindest einen Teil der vorstehend beschriebenen Probleme zu lösen und kann entsprechend der nachfolgend beschriebenen Aspekte realisiert werden.

(1) Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Isolator nach Anspruch 1 geschaffen. Der Isolator soll zwischen einem Stapelkörper und einer Abdeckung angeordnet werden. Der Stapelkörper hat einen Zellenstapel mit einer Mehrzahl von gestapelten Einheitszellen und ein Endelement, das außerhalb des Zellenstapels in Stapelrichtung der Mehrzahl von Einheitszellen angeordnet ist. Die Abdeckung ist derart angeordnet, dass sie sich in eine Richtung senkrecht zur Stapelrichtung von einer Seitenfläche des Stapelkörpers parallel zur Stapelrichtung löst. Ein Endabschnitt des Endelements in senkrechte Richtung ist näher an der Abdeckung, als ein Endabschnitt des Zellenstapels in senkrechte Richtung. Der Isolator umfasst, einen Flächenabschnitt zum Abdecken von zumindest einem Teil der Seitenfläche, wenn der Isolator zwischen dem Stapelkörper und der Abdeckung angeordnet ist; sowie einen vorstehenden Abschnitt, der in dem Flächenabschnitt angeordnet ist und zu einer oder mehreren der Einheitszellen von den Einheitszellen, die den Zellenstapel bilden, in der Nähe des Endelements vorragt. Bei dem Isolator gemäß diesem Aspekt kann, da der Endabschnitt des Endelements in senkrechte Richtung näher an der Abdeckung liegt als der Endabschnitt des Brennstoffzellenstapels in senkrechte Richtung, der Endabschnitt des Endelements in senkrechte Richtung den Isolator beim Einsetzen des Isolators beeinträchtigen. Da jedoch der vorstehende Abschnitt, der in Richtung zu einer oder mehreren der Einheitszellen in der Nähe des Endelements vorragt, vorgesehen ist, gelangt der vorstehende Abschnitt mit dem Zellenstapel in Kontakt, wenn der Isolator beim Zusammenbau einer Brennstoffzellenvorrichtung in einen Spalt zwischen dem Endelement und dem Stapelgehäuse eingesetzt wird. Somit wird verhindert, dass ein Spitzenendabschnitt des Isolators in Einfügerichtung gegen das Endelement stößt, wodurch eine Verschlechterung der Einsetzbarkeit des Isolators verhindert werden kann. Es kann daher verhindert werden, dass die Zusammenbaubarkeit der Brennstoffzellenvorrichtung schlechter wird.
(2) Bei dem Isolator gemäß dem vorstehend beschrieben Aspekt kann der vorstehende Abschnitt eine Mehrzahl konvexer Abschnitte umfassen. Wenn der Isolator zwischen dem Stapelkörper und der Abdeckung angeordnet ist, können zumindest zwei von der Mehrzahl konvexer Abschnitte in dem Flächenabschnitt in einer Linie in eine Richtung angeordnet sein, die die Stapelrichtung schneidet. Bei dem Isolator gemäß diesem Aspekt kann, im Vergleich zu einem Aufbau, bei dem nur ein konvexer Abschnitt vorgesehen ist, eine Neigung des Isolators in eine Richtung senkrecht zur Einfügerichtung verringert werden, wenn der Isolator eingesetzt wird. Zudem kann, im Vergleich zu einem Aufbau, bei dem eine Mehrzahl von konvexen Abschnitten parallel in Einfügerichtung angeordnet sind, die Neigung des Isolators in die Richtung senkrecht zur Einfügerichtung verringert werden, wenn der Isolator eingesetzt wird. Die Einsetzbarkeit des Isolators wird somit verbessert und eine Verschlechterung der Zusammenbaubarkeit kann verhindert werden.
(3) Bei dem Isolator gemäß dem vorstehend beschrieben Aspekt kann der vorstehende Abschnitt die konvexen Abschnitte umfassen, und eine Form eines jeden konvexen Abschnitts in Draufsicht kann ein Kreis sein. Mit dem Isolator gemäß diesem Aspekt kann die Faltenbildung bei der Herstellung des Isolators verhindert werden, da die Form des konvexen Abschnitts in Draufsicht ein Kreis ist.
(4) Bei dem Isolator gemäß dem vorstehend beschrieben Aspekt kann der vorstehende Abschnitt integral mit dem Flächenabschnitt ausgebildet sein. Mit dem Isolator gemäß diesem Aspekt kann, da der vorstehende Abschnitt integral mit dem Flächenabschnitt ausgebildet ist, der Herstellungsprozess vereinfacht werden, wodurch eine Verringerung der Herstellungsgeschwindigkeit und ein Anstieg der Herstellungskosten verringert werden können.
(5) Bei dem Isolator gemäß dem vorstehend beschrieben Aspekt kann der vorstehende Abschnitt separat von dem Flächenabschnitt ausgebildet sein. Da bei dem Isolator gemäß diesem Aspekt der vorstehende Abschnitt separat vom Flächenabschnitt ausgebildet ist, kann der vorstehende Abschnitt mittels einfacher Verfahren, beispielsweise dem Ankleben des vorstehenden Abschnitts an dem Flächenabschnitt unter Verwendung eines doppelseitigen Klebebandes, Klebstoffs, etc. ausgebildet werden.
(6) Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung wird eine Brennstoffzellenvorrichtung geschaffen. Die Brennstoffzellenvorrichtung umfasst einen Stapelkörper, der einen Zellenstapel mit einer Mehrzahl von gestapelten Einheitszellen und ein Endelement, das außerhalb des Zellenstapels in Stapelrichtung der Mehrzahl von Einheitszellen angeordnet ist, hat; eine Abdeckung, die derart angeordnet ist, dass sie sich in eine Richtung senkrecht zur Stapelrichtung von einer Seitenfläche des Stapelkörpers parallel zur Stapelrichtung löst; und einen Isolator, der zwischen dem Stapelkörper und der Abdeckung angeordnet ist. Ein Endabschnitt des Endelements in senkrechte Richtung ist näher an der Abdeckung, als ein Endabschnitt des Zellenstapels in senkrechte Richtung. Der Isolator hat einen Flächenabschnitt der zumindest einen Teil der Seitenfläche abdeckt; sowie einen vorstehenden Abschnitt, der in dem Flächenabschnitt angeordnet ist und zu einer oder mehreren der Einheitszellen von den Einheitszellen, die den Zellenstapel bilden, in der Nähe des Endelements vorragt. Bei der Brennstoffzellenvorrichtung gemäß diesem Aspekt kann, da der Endabschnitt des Endelements in senkrechte Richtung näher an der Abdeckung liegt als der Endabschnitt des Brennstoffzellenstapels in senkrechte Richtung, der Endabschnitt des Endelements in senkrechte Richtung den Isolator beim Einsetzen des Isolators beeinträchtigen. Da jedoch der vorstehende Abschnitt, der in Richtung zu einer oder mehreren der Einheitszellen in der Nähe des Endelements vorragt, vorgesehen ist, gelangt der vorstehende Abschnitt mit dem Zellenstapel in Kontakt, wenn der Isolator beim Zusammenbau der Brennstoffzellenvorrichtung in einen Spalt zwischen dem Endelement und dem Stapelgehäuse eingesetzt wird. Somit wird verhindert, dass ein Spitzenendabschnitt des Isolators in Einfügerichtung gegen das Endelement stößt, wodurch eine Verschlechterung der Einsetzbarkeit des Isolators verhindert werden kann. Es kann daher verhindert werden, dass die Zusammenbaubarkeit der Brennstoffzellenvorrichtung schlechter wird.
(7) Bei der Brennstoffzellenvorrichtung gemäß dem vorstehenden Aspekt kann die Brennstoffzellenvorrichtung ferner ein Stapelgehäuse aufweisen, das den Stapelkörper aufnimmt, wobei in dem Stapelgehäuse eine Öffnung ausgebildet sein kann und die Öffnung durch die Abdeckung abgedeckt werden kann. Bei der Brennstoffzellenvorrichtung gemäß diesem Aspekt kann, wenn eine Brennstoffzelle durch die Öffnung des Stapelgehäuses eingesetzt wird und die Öffnung durch die Abdeckung verschlossen wird, nachdem der Isolator eingesetzt wurde, die Verschlechterung der Verarbeitbarkeit bei der Anordnung des Isolators verhindert werden.
(8) Bei der Brennstoffzellenvorrichtung gemäß dem vorstehenden Aspekt kann das Endelement einen Stromkollektor oder eine Endeinheitszelle umfassen. Gemäß der Brennstoffzellenvorrichtung dieses Aspekts kann, da der Endabschnitt des Stromkollektors oder der Endeinheitszelle in senkrechte Richtung näher an der Abdeckung liegt als der Endabschnitt des Zellenstapels in senkrechte Richtung eine Verschlechterung der Einsetzbarkeit des Isolators durch den vorstehenden Abschnitt verhindert werden, obgleich der Endabschnitt beim Einsetzen des Isolators den Isolator beeinträchtigen könnte.

Die vorliegende Erfindung kann auch auf andere Art und Weise ausgeführt werden. Beispielsweise kann die Erfindung in Form eines mit der Brennstoffzellenvorrichtung ausgestalteten Brennstoffzellensystems, eines Fahrzeugs, an dem das Brennstoffzellensystem montiert ist, als Herstellungsverfahren für den Isolator sowie als Herstellungsverfahren für die Brennstoffzellenvorrichtung ausgeführt werden.
Figurenliste

1 zeigt eine Schnittansicht, die schematisch einen Aufbau einer Brennstoffzelle zeigt, bei der ein Isolator gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung Anwendung findet;
2 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Aufbaus des zweiten Isolators;
3 zeigt eine Schnittansicht, die schematisch einen Teil eines Zusammenbauprozesses einer Brennstoffzellenvorrichtung zeigt; und
4 zeigt eine Schnittansicht, die schematisch einen Teil eines Zusammenbauprozesses einer Brennstoffzellenvorrichtung gemäß einem Vergleichsbeispiel zeigt.

BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
Ausführungsform
Aufbau einer Brennstoffzellenvorrichtung
1 zeigt eine Schnittansicht, die schematisch einen Aufbau einer Brennstoffzellenvorrichtung zeigt, bei der ein Isolator gemäß einer Ausführungsform der Erfindung Anwendung findet. Die Brennstoffzellenvorrichtung 10 ist eine so genannte Polymerelektrolyt-Brennstoffzelle (PEFC) und bildet zusammen mit einem Zuführteil für Reaktionsgase (Brenngas und Oxidationsgas), einem Zuführteil für Kühlmittel, etc. ein Brennstoffzellensystem. Ein derartiges Brennstoffzellensystem wird beispielsweise als ein System zum Zuführen von Antriebsleistung verwendet und ist an einem elektrischen Fahrzeug etc. montiert.
Die Brennstoffzellenvorrichtung 10 hat einen Zellenstapel 102S, einen ersten Stromkollektor 160E, einen zweiten Stromkollektor 160F, eine Endplatte 170, eine Druckplatte 200, einen ersten Isolator 300, einen zweiten Isolator 400, ein Stapelgehäuse 500 und eine Abdeckung 550.
Der Zellenstapel 102S hat einen Aufbau, bei dem eine Mehrzahl von Einheitszellen 102 in Stapelrichtung SD gestapelt ist. Jede Einheitszelle 102 hat eine Membranelektrodenanordnung, ein Paar Gasdiffusionsschichten, die die Membranelektrodenanordnung sandwichartig zwischen sich aufnehmen, und ein Paar Separatoren, die den gestapelten Körper mit der Membranelektrodenanordnung und den Gasdiffusionsschichten sandwichartig zwischen sich aufnehmen. In dieser Ausführungsform ist die X-Achse als eine Richtung parallel zur Stapelrichtung SD der Einheitszellen 102 oder der horizontalen Richtung definiert. In dieser Ausführungsform ist die Y-Achse als eine Richtung parallel zur Richtung der langen Seite einer jeden Einheitszelle 102 definiert, und die Z-Achse ist als eine Richtung parallel zur Richtung der kurzen Seite definiert. Die Y-Achse und die Z-Achse sind jeweils senkrecht zur X-Achse. Eine + Z-Richtung entspricht einer Richtung vertikal nach oben und eine - Z-Richtung entspricht einer Richtung vertikal nach unten.
Der erste Stromkollektor 160E steht mit einer Endfläche des Zellenstapels 102S in - X-Richtung in Kontakt. Bei dieser Ausführungsform besteht der erste Stromkollektor 160E aus Aluminium. Der zweite Stromkollektor 160F steht mit einer Endfläche des Zellenstapels 102S in + X-Richtung in Kontakt. Ein Stapelkörper 103 mit dem Zellenstapel 102S, dem ersten Stromkollektor 160E und dem zweiten Stromkollektor 160F entspricht einer sogenannten Brennstoffzelle. Bei dieser Ausführungsform hat der zweite Stromkollektor 160F eine Drei-Schicht-Struktur mit einer Titanschicht, einer Aluminiumschicht und einer Titanschicht, wobei ein Außenrand hiervon mit Kautschuk bzw. Gummi überzogen ist. Die Konturabmessungen des zweiten Stromkollektors 160F sind daher größer als die Konturabmessungen der Einheitszellen 102. Eine Position des zweiten Stromkollektors 160F in eine Richtung senkrecht zur Stapelrichtung SD (d. h. in - Z-Richtung) liegt näher an der Abdeckung 550 als eine Position der Seitenfläche des Zellenstapels 102S in - Z-Richtung. In einem fertiggestellten Zustand (d. h. als Endprodukt) der Brennstoffzellenvorrichtung 10 existiert eine Stufe in eine Richtung senkrecht zur Stapelrichtung SD zwischen dem zweiten Stromkollektor 160F und dem Zellenstapel 102S. 1 zeigt eine Stufe D in - Z-Richtung. Bei dieser Ausführungsform kann die Stufe D, obgleich sie eine Höhe von 3 mm hat, jede Höhe haben. Der erste Stromkollektor 160E und der zweite Stromkollektor 160F sammeln die von jeder Einheitszelle 102 erzeugte Leistung und geben die gesammelte Leistung vermittels Klemmen nach außen aus. Es sei angemerkt, dass der erste Stromkollektor 160E ähnlich wie der zweite Stromkollektor160F mit einer Drei-Schicht-Struktur ausgebildet sein kann. Es sei angermerkt, dass die beiden Stromkollektoren 160E und 160F aus anderen Materialien als Aluminium und Titan bestehen können.
Die Endplatte 170 befindet sich außerhalb des zweiten Stromkollektors 160F in Stapelrichtung SD. In der Endplatte 170 sind Strömungspfade zum Zuführen der Reaktionsgase und des Kühlmittels zum Zellenstapel 102S sowie Strömungspfade zum Austragen der Reaktionsgase und des Kühlmittels aus dem Zellenstapel 102S ausgebildet. Eine Stufe ist in einem Randabschnitt einer Fläche der Endplatte 170 in - X-Richtung ausgebildet, und ein Endabschnitt des Stapelgehäuses 500 in + X-Richtung steht mit einem verdünnten Abschnitt der Endplatte 170 in Kontakt. Bei dieser Ausführungsform besteht die Endplatte 170 aus einem Harz- bzw. Kunststoffmaterial und weist eine hohe Isolationsleistung auf.
Die Druckplatte 200 ist außerhalb des ersten Stromkollektors 160E in Stapelrichtung SD angeordnet. Ein Isolator befindet sich zwischen der Druckplatte 200 und dem ersten Stromkollektor 160E. Die Druckplatte 200 hält den Stapelzustand des Zellenstapels 102S zusammen mit der Endplatte 170 aufrecht, indem sie mit einer Mehrzahl von Gewindeelementen 250, die in Gewindebohrungen im Stapelgehäuse 500 eingesetzt sind, fixiert wird und den Zellenstapel 102S presst.
Flächen senkrecht zur Stapelrichtung SD der Einheitszellen 102, des ersten Stromkollektors 160E, des zweiten Stromkollektors 106F und der Druckplatte 200 haben eine im Wesentlichen rechteckige Gestalten und sind derart ausgerichtet, dass ihre langen Seiten parallel zur Y-Achse sind.
Der erste Isolator 300 befindet sich in vertikaler Richtung über dem Stapelkörper 103, der Druckplatte 200 und einem Teil der Endplatte 170 (dicker Abschnitt) und deckt die Seitenflächen in + Z-Richtung dieser Komponenten ab. Der erste Isolator 300 isoliert den Stapelkörper 103 und die Druckplatte 200 elektrisch vom Stapelgehäuse 500.
Der zweite Isolator 400 befindet sich in vertikaler Richtung unter dem Stapelkörper 103, der Druckplatte 200 und einem Teil der Endplatte 170 (dicker Abschnitt) und deckt die Seitenflächen in - Z-Richtung dieser Komponenten ab. Der zweite Isolator 400 isoliert den Stapelkörper 103 und die Druckplatte 200 elektrisch von einem Stapelgehäusebrückenteil 520 und der Abdeckung 550.
Bei dieser Ausführungsform sind der erste Isolator 300 und der zweite Isolator 400 bahnförmige Elemente mit einer Dicke von 0,3 mm und bestehen aus Polyethylenterephthalat (PET). Der erste Isolator 300 und der zweite Isolator 400 können eine andere Dicke als 0,3 mm haben. Der erste Isolator 300 und der zweite Isolator 400 können anstelle von PET aus anderen Materialien bestehen, die Isolationseigenschaften haben, beispielsweise Polyethylennaphthalate (PEN) und Polyetheretherketon (PEEK). Es sei angemerkt, dass der erste Isolator 300 und der zweite Isolator 400 voneinander verschiedene Dicken haben können und aus voneinander verschiedenen Materialien bestehen können.
2 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch einen Aufbau des zweiten Isolators 400 zeigt. Der zweite Isolator 400 hat einen Flächenabschnitt 420, einen Seitenflächenabschnitt 430 sowie einen vorstehenden Abschnitt 450. Der Flächenabschnitt 420 hat eine Konturform und eine Konturgröße, die alle Seitenflächen in Z-Richtung des Stapelkörpers 103, der Druckplatte 200 und eines Teils der Endplatte 170 vollständig abdeckt. Der Seitenflächenabschnitt 430 ist derart ausgestaltet, dass er im Wesentlichen in + Z-Richtung von einem Außenrand des Flächenabschnitts 420 in + Y-Richtung vorragt, und einen Teil der Seitenfläche in + Y-Richtung des Stapelkörpers 103 von einer Seitenfläche des Stapelgehäuses 500 elektrisch isoliert.
Der vorstehende Abschnitt 450 befindet sich an einem Endabschnitt des Flächenabschnitts 420 in + X-Richtung und ragt in + Z-Richtung vom Flächenabschnitt 420 vor. Im vollendeten Zustand der Brennstoffzellenvorrichtung 10, der in 1 gezeigt ist, ragt der vorstehende Abschnitt 450 in Richtung zu einigen Einheitszellen 102, welche den Zellenstapel 102S bilden, vor, die sich in der Nähe des zweiten Stromkollektors 160F befinden. Es sei angemerkt, dass bei dieser Ausführungsform die vorstehend beschriebenen „Einheitszellen 102 in der Nähe des zweiten Stromkollektors 160F“ von der Mehrzahl von Einheitszellen 102, welche den Zellenstapel 102S bilden, einige der Einheitszellen 102 bedeutet, die auf Seiten des zweiten Stromkollektors 160F (in + X-Richtung) von der Mitte des Zellenstapels 102S in Stapelrichtung SD angeordnet sind. Insbesondere bezeichnet dies zumindest einige der ersten bis zwanzigsten Einheitszellen 102, wenn ab der mit dem zweiten Stromkollektor 160F in Kontakt stehenden Einheitszelle 102 als Startpunkt gezählt wird. Der vorstehende Abschnitt 450 vermeidet eine Verringerung der Verarbeitbarkeit zum Zeitpunkt des Zusammenbaus des zweiten Isolators 400. Die detaillierte Funktion des vorstehenden Abschnitts 450 wird später beschrieben.
In dieser Ausführungsform umfasst der vorstehende Abschnitt 450 sechs konvexe Abschnitte 451. Jeder konvexe Abschnitt 451 hat eine im Wesentlichen zylindrische Gestalt, die sich in + Z-Richtung allmählich verjüngt und in Draufsicht kreisförmig ist. Jeder konvexe Abschnitt 451 kann fest oder hohl sein. Es sei angemerkt, dass bei dieser Ausführungsform ein Bereich der Endfläche eines jeden konvexen Abschnitts 451 in + Z-Richtung 1 cm² ist, und eine Höhe in + Z-Richtung 5 mm ist. Die sechs konvexen Abschnitte 451 sind in einer Linie parallel zur Y-Achse angeordnet. Die sechs konvexen Abschnitte 451 sind in im Wesentlichen gleichen Abständen angeordnet. Es sei angemerkt, dass bei dieser Ausführungsform der Abstand zwischen zwei mittleren konvexen Abschnitten 451 etwas geringer ist, als der Abstand der anderen konvexen Abschnitte 451. Gleichwohl können die sechs konvexen Abschnitte 451 mit einem exakt gleichen Abstand angeordnet sein. In dieser Ausführungsform wird der vorstehende Abschnitt 450 (die vorstehend konvexen Abschnitte 451) integral mit dem Flächenabschnitt 420 durch ein Heißpressverfahren ausgebildet. Es sei angemerkt, dass statt mit dem Heißpressverfahren der vorstehende Abschnitt 450 durch andere Formgebungsverfahren, beispielsweise einem Kompressionsvakuumformgebungsverfahren hergestellt werden kann.
Das in 1 gezeigte Stapelgehäuse 500 hat eine im Wesentlichen rechteckige Parallelepiped-Gestalt und nimmt den Stapelkörper 103 auf. Öffnungen sind an Seitenflächen des Stapelgehäuses 500 in + X-Richtung und - Z-Richtung ausgebildet. Die Öffnung in + X-Richtung wird durch die Endplatte 170 verschlossen. Die Öffnung auf der Seitenfläche in - Z-Richtung wird durch die Abdeckung 550 verschlossen. Der Stapelgehäusebrückenteil 520 ist in einem Außenrandabschnitt in + Z-Richtung in der Seitenfläche des Stapelgehäuses 500 in - Z-Richtung ausgebildet. Der Stapelgehäusebrückenteil 520 lagert die Abdeckung 550 zusammen mit einem Endabschnitt 530, der in - X-Richtung der Öffnung angeordnet ist, die in der Seitenfläche des Stapelgehäuses 500 in - Z-Richtung ausgebildet ist. Die Mehrzahl von Gewindebohrungen zum Einsetzen der Gewindeelemente 250 wie vorstehend beschrieben ist in der Seitenfläche des Stapelgehäuses 500 in - X-Richtung ausgebildet. Andere Seitenflächen des Stapelgehäuses 500 (eine Seitenfläche in + Y-Richtung, eine Seitenfläche in - Y-Richtung und eine Seitenfläche in + Z-Richtung) haben eine plattenförmige äußere Gestalt. Bei dieser Ausführungsform wird das Stapelgehäuse 500 durch Druckgießen gebildet und besteht aus Aluminium. Anstelle von Aluminium kann das Stapelgehäuse 500 aus anderen Metallen, beispielsweise Stahl, gebildet sein.
Die Abdeckung 550 ist vertikal unter dem zweiten Isolator 400 angeordnet und deckt die Öffnung der Seitenfläche des Stapelgehäuses 500 in - Z-Richtung ab. Die Abdeckung 550 hat eine im Wesentlichen rechteckige Gestalt und eine Größe, die im Wesentlichen gleich der Seitenfläche des Stapelgehäuses 500 in - Z-Richtung ist. Obgleich bei dieser Ausführungsform die Abdeckung 550 aus Eisen besteht, kann diese aus anderen Metallen wie Stahl anstelle von Eisen bestehen.
Bei dieser Ausführungsform entspricht der zweite Isolator 400 einem „Isolator“. Der zweite Stromkollektor 160F entspricht einem „Endelement“. Der Stapelkörper 103 entspricht einem „Stapelkörper“.
Zusammenbau der Brennstoffzellenvorrichtung
3 ist eine Schnittansicht, die schematisch einen Teil des Zusammenbauprozesses der Brennstoffzellenvorrichtung 10 zeigt. Genauer gesagt wird eine Struktur der Brennstoffzellenvorrichtung 10 in der Mitte des Einsetzens des zweiten Isolators 400 dargestellt. Ein weißer Pfeil in dieser Zeichnung bezeichnet die Einfügerichtung des zweiten Isolators 400. Die Brennstoffzellenvorrichtung 10 wird in einem Zustand zusammengebaut, bei welchem sie vertikal umgedreht oder mit Unterseite nach oben im Vergleich zu dem in 1 dargestellten Zustand angeordnet ist. Somit ist in 3 der erste Isolator 300 vertikal unter und der zweite Isolator 400 vertikal über dem Stapelkörper 103 angeordnet.
In 3 wird ein Zustand gezeigt, nachdem der erste Isolator 300, der Stapelkörper 103 und die Druckplatte 200 in dem Stapelgehäuse 500 angeordnet wurden, die Endplatte 170 die Öffnung des Stapelgehäuses 500 abdeckend angeordnet wurde, und die Gewindeelemente 250 in die Gewindebohrungen, die in den Seitenflächen des Stapelgehäuses 500 in - X-Richtung ausgebildet sind, eingefügt wurden.
Bei einem Anordnungsprozess des zweiten Isolators 400 wird der zweite Isolator 400 zunächst an einer in - X-Richtung von einer vorgegebenen Position, die in 1 gezeigt ist, versetzten Position angeordnet. Hierbei ist ein Endabschnitt des zweiten Isolators 400 in + X-Richtung von dem zweiten Stromkollektor 160F in - X-Richtung entfernt angeordnet. Der zweite Isolator 400 ist derart ausgerichtet, dass der vorstehende Abschnitt 450 in Richtung zum Zellenstapel 102S vorsteht. Der zweite Isolator 400 ist derart angeordnet, dass ein Endabschnitt in der Nähe des vorstehenden Abschnitts 450 von den Endabschnitten in Längsrichtung des Flächenabschnitts 420 am Ende in + X-Richtung angeordnet ist. Dann wird der gesamte zweite Isolator 400 in + X-Richtung geschoben, und der Endabschnitt des zweiten Isolators 400 in + X-Richtung wird in einen Spalt zwischen dem zweiten Stromkollektor 160F und dem Stapelgehäusebrückenteil 520 eingefügt. Es sei angemerkt, dass nachstehend die + X-Richtung auch als „Einfügerichtung“ bezeichnet wird. Wie in 3 dargestellt ist, nimmt der zweite Isolator 400 einen Zustand an, bei dem er vollständig gebogen oder gekrümmt ist, und der vorstehende Abschnitt 450 den Zellenstapel 102S berührt. Ein Spitzenendabschnitt des zweiten Isolators 400 in Einfügerichtung ist 5 mm über einer Kontaktposition des vorstehenden Abschnitts 450 mit dem Zellenstapel 102S angeordnet, wodurch der Spitzenendabschnitt leicht über die Stufe D, die 3 mm hoch ist, gelangen kann. Da die Mehrzahl von konvexen Abschnitten 451, welche den vorstehenden Abschnitt 450 bilden, in eine Richtung (Y-Achsenrichtung) senkrecht zur Einfügerichtung angeordnet sind, kann der Flächenabschnitt 420 im Wesentlichen parallel zur Seitenfläche des Zellenstapels 102S in - Z-Richtung gehalten werden, wenn der zweite Isolator 400 vollständig in + X-Richtung geschoben wird. In anderen Worten: Eine Neigung des zweiten Isolators 400 in Richtung senkrecht zur Einfügerichtung kann verringert werden. Das Stoßen des Spitzenendabschnitts des zweiten Isolators 400 in Einfügerichtung gegen den zweiten Stromkollektor 160F aufgrund der Neigung des zweiten Isolators 400 kann somit verhindert werden. Darüber hinaus kann die Beschädigung der Seitenfläche des Zellenstapels 102S aufgrund des Kontakts des Endabschnitts des zweiten Isolators 400 in + Y-Richtung oder des Endabschnitts des zweiten Isolators in - Y-Richtung mit der Seitenfläche des Zellenstapels 102S in - Z-Richtung verringert werden.
Wenn der Spitzenendabschnitt des zweiten Isolators 400 in den Spalt zwischen dem zweiten Stromkollektor 160F und dem Stapelgehäusebrückenteil 520 eingesetzt wird, deckt der Flächenabschnitt 420 die Seitenfläche des Zellenstapels 102S ab. Dann wird die Abdeckung 550 platziert und dadurch der Zusammenbau der Brennstoffzellenvorrichtung 10 beendet.
Gemäß dem zweiten Isolator 400 dieser vorstehend beschriebenen Ausführungsform hat der zweiten Isolator 400 den vorstehenden Abschnitt 450, der in Richtung zum Zellenstapel 102S vorragt. Beim Zusammenbau der Brennstoffzellenvorrichtung 10 kann daher, wenn der Endabschnitt des zweiten Isolators 400 in den Spalt zwischen dem zweiten Stromkollektor 160F und dem Stapelgehäusebrückenteil 520 eingesetzt wird, der Spitzenendabschnitt des zweiten Isolators 400 in Einfügerichtung leicht über die Stufe D gelangen, da der vorstehende Abschnitt 450 den Zellenstapel 102S berührt. Es wird somit verhindert, dass der Spitzenendabschnitt des zweiten Isolators 400 gegen den zweiten Stromkollektor 160F stößt, wodurch eine Abnahme der Einsetzbarkeit des zweiten Isolators 400 verhindert wird. Daher kann eine Verschlechterung der Zusammenbaubarkeit der Brennstoffzellenvorrichtung 10 verhindert werden.
Da ferner der vorstehende Abschnitt 450 die sechs konvexen Abschnitte 451 aufweist, und die sechs konvexen Abschnitte 451 in Linie in Richtung parallel zur Y-Achse angeordnet sind, kann die Neigung des zweiten Isolators 400 in die Richtung senkrecht zur Einfügerichtung im Vergleich zu einem Aufbau verringert werden, bei der nur ein konvexer Abschnitt 451 vorgesehen ist. Darüber hinaus kann die Neigung des zweiten Isolators 400 in die Richtung senkrecht zur Einfügerichtung im Vergleich zu einem Aufbau verringert werden, bei dem eine Mehrzahl von konvexen Abschnitten 451 parallel zur Einfügerichtung vorgesehen ist. Die Einsetzbarkeit des zweiten Isolators 400 wird somit verbessert, eine Verschlechterung der Zusammenbaubarkeit der Brennstoffzellenvorrichtung 10 kann verhindert werden, und eine Beschädigung der Seitenfläche des Zellenstapels 102S in - Z-Richtung kann durch den zweiten Isolator 400 verhindert werden.
Da zudem die Form eines jeden der sechs konvexen Abschnitte 451 in Draufsicht kreisförmig ist, kann die Faltenbildung zum Zeitpunkt der Herstellung des zweiten Isolators 400 verhindert werden. Darüber hinaus kann, da die sechs konvexen Abschnitte 451 in im Wesentlichen gleichen Abständen angeordnet sind, die Faltenbildung zum Zeitpunkt der Herstellung des zweiten Isolators 400 im Vergleich zu einem Aufbau verhindert werden, bei dem die sechs konvexen Abschnitte 451 in zufälligen Abständen angeordnet sind. Da zudem der Abstand zwischen den beiden mittleren konvexen Abschnitten 451 etwas geringer ist als der Abstand der anderen konvexen Abschnitte, kann die Faltenbildung zum Zeitpunkt der Herstellung des zweiten Isolators 400 im Vergleich zu einem Aufbau verhindert werden, bei dem die sechs konvexen Abschnitte 451 mit exakt den gleichen Abständen angeordnet sind. Da ferner der vorstehende Abschnitt 450 (die konvexen Abschnitte 451) integral mit dem Flächenabschnitt 420 durch Heißpressen ausgebildet wird, kann der Herstellungsprozess für den zweiten Isolator 400 vereinfacht werden, wodurch eine Verringerung der Herstellungsgeschwindigkeit und eine Zunahme der Herstellungskosten verhindert werden kann.
Vergleichsbeispiel
4 ist eine Schnittansicht, die schematisch einen Teil eines Zusammenbauprozesses einer Brennstoffzellenvorrichtung bei einem Vergleichsbeispiel zeigt. 4 zeigt den Aufbau einer Brennstoffzellenvorrichtung 610 in der Mitte des Einfügens eines Isolators 700. Ein weißer Pfeil in der Zeichnung zeigt eine Einfügerichtung des Isolators 700. Der Isolator 700 des Vergleichsbeispiels hat keinen vorstehenden Abschnitt. Wie in 4 gezeigt ist, hängt der Isolator 700 aufgrund der Schwerkraft nach unten, da er ein bahnförmiges Element ist, sodass der Isolator 700 einen Zustand annimmt, bei dem er vollständig gebogen oder gekrümmt ist, wenn er eingefügt wird. Da der Isolator 700 den vorstehenden Abschnitt nicht aufweist, stößt der Spitzenendabschnitt des Isolators 700 in Einfügerichtung gegen den Stromkollektor 660F und kann nicht über die Stufe E gelangen. Die Einsetzbarkeit des Isolators 700 in einen Spalt zwischen dem Stromkollektor 660F und einem Stapelgehäusebrückenteil 820 ist damit schlechter, wodurch die Zusammenbaubarkeit der Brennstoffzellenvorrichtung 610 schlechter ist. Gemäß dem zweiten Isolator 400 der vorstehend beschriebenen Ausführungsform jedoch kann, da der zweite Isolator 400 den vorstehenden Abschnitt 450 hat, der Spitzenendabschnitt des zweiten Isolators 400 die Stufe D leicht übersteigen. Die Einsetzbarkeit des zweiten Isolators 400 nimmt somit zu und eine Verschlechterung der Zusammenbaubarkeit der Brennstoffzellenvorrichtung 10 kann verhindert werden.
Abwandlungen
Abwandlung 1
Obgleich bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform der vorstehenden Abschnitt 450 des zweiten Isolators 400 integral mit dem Flächenabschnitt 420 ausgestaltet ist, ist die vorliegenden Erfindung hierauf nicht beschränkt. Der vorstehende Abschnitt 450 kann separat vom Flächenabschnitt 420 ausgebildet werden. Mit einem derartigen Aufbau können ähnliche Effekte wie beim zweiten Isolator 400 der vorstehend beschriebenen Ausführungsform erlangt werden. Bei diesem Aufbau kann der vorstehende Abschnitt 450 mittels eines einfachen Verfahrens hergestellt werden, beispielsweise können Elemente der konvexen Abschnitte 451 durch ein Spritzgießverfahren etc. ausgebildet werden, und diese Elemente werden unter Verwendung eines doppelseitigen Klebebands, Klebstoffs etc. am Flächenabschnitt 420 angeklebt.
Abwandlung 2
Obgleich bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform jeder konvexe Abschnitt 451 eine im Wesentlichen zylindrische, sich verjüngende Konturform hat und in Draufsicht kreisförmig ist, ist die Erfindung hierauf nicht beschränkt. Der konvexe Abschnitt 451 kann eine halbkugelartige Kontur aufweisen oder jede andere Gestalt in Draufsicht haben, beispielsweise anstelle des Kreises eine Ellipse oder ein Polygon. Ferner kann zumindest einer der sechs konvexen Abschnitte 451 eine andere Kontur haben als andere konvexe Abschnitte 451. Die Flächen in + Z-Richtung der Endflächen des konvexen Abschnitts 451 können jeder Größe haben, solange sie die Leistung des vorstehenden Abschnitts 450 gewährleisten können. Der vorstehende Abschnitt 450 kann jede andere Höhe als 5 mm haben. Jedoch ist bevorzugt, dass die Höhe höher ist als die Höhe der Stufe D, jedoch niedriger als die Weite des Spalts zwischen dem zweiten Stromkollektor 160F und dem Stapelgehäusebrückenteil 520 im Zusammenbauzustand der Brennstoffzellenvorrichtung 10. Ferner können zumindest einige der sechs konvexen Abschnitte 451 unterschiedliche Größen und Höhen als andere konvexe Abschnitte 451 haben. Obgleich bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform ferner sechs konvexe Abschnitte 451 in einer Linie mit im Wesentlichen gleichen Abständen angeordnet sind, können sie in anderen Mustern, beispielsweise in einer Mehrzahl von Reihen angeordnet sein, oder mit zufälligen Abständen angeordnet sein. Um jedoch die Neigung des zweiten Isolators 400 zu verringern, ist bevorzugt, dass die konvexen Abschnitte 451 in anderen Mustern als in einer Linie in Richtung parallel zu X-Achse angeordnet sind. Das bedeutet, der vorstehende Abschnitt 450 kann grundsätzlich eine Mehrzahl von konvexen Abschnitten 451 aufweisen und zumindest zwei der Mehrzahl von konvexen Abschnitten 451 können in einer Linie im Flächenabschnitt 420 in eine Richtung angeordnet sein, welche die Stapelrichtung SD schneidet.
Abwandlung 3
Obgleich bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform der vorstehenden Abschnitt 450 je sechs konvexe Abschnitte 451 hat, ist die Zahl der konvexen Abschnitte 451 nicht darauf beschränkt und kann jede andere Zahl sein. Um jedoch die Neigung des zweiten Isolators 400 zu verringern, ist bevorzugt, dass die Zahl der konvexen Abschnitte 451 zwei oder mehr ist. Es sei angemerkt, dass bei einem Aufbau, bei dem die Zahl der konvexen Abschnitte 451 eins ist, vorzugsweise die Abmessung des konvexen Abschnitts 451 in eine Richtung parallel zur Y-Achse größer ist, um die Neigung des zweiten Isolators 400 zu verringern. Beispielsweise ist die Abmessung vorzugsweise ein Drittel oder mehr einer Länge des Flächenabschnitts 420 in Richtung parallel zur Y-Achse ist, und besonders bevorzugt die Hälfte oder mehr.
Abwandlung 4
Obgleich bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform die Öffnungen in der Endfläche in + X-Richtung und der Endfläche in - Z-Richtung des Stapelgehäuses 500 ausgebildet sind, ist die vorliegenden Erfindung hierauf nicht beschränkt. Eine Öffnung kann in der Endfläche in + Z-Richtung anstelle der Endfläche in - Z-Richtung ausgebildet sein, und diese Öffnung kann durch die Abdeckung 550 verschlossen werden. Bei diesem Aufbau wird als Verfahren zum Zusammenbauen der Brennstoffzellenvorrichtung 10 das nachfolgende Verfahren angenommen. Der zweite Isolator 400 wird zuerst im Stapelgehäuse 500 angeordnet, dann werden der Stapelkörper 103, die Druckplatte 200 und die Endplatte 170 angeordnet, die Gewindeelemente 250 werden in die Gewindebohrungen eingefügt, dann wird der erste Isolator 300 eingesetzt und die Abdeckung 550 platziert. Bei diesem Aufbau ist bevorzugt, dass die Stellen des ersten Isolators 300 und des zweiten Isolators 400 bezüglich der vorstehend beschriebenen Ausführungsform umgekehrt sind. Bei der umgekehrten Struktur befindet sich der vorstehende Abschnitt 450 nun am ersten Isolator 300 anstelle des zweiten Isolators 400, die Einsetzbarkeit des ersten Isolators 300 wird verbessert, wodurch die Verschlechterung der Zusammenbaubarkeit verhindert werden kann.
Darüber hinaus kann ein Schlitz zum Einsetzen des zweiten Isolators 400 in der Seitenfläche in - X-Richtung des Stapelgehäuses 500 ausgebildet sein, statt dass die Öffnung in der Seitenfläche in - Z-Richtung ausgebildet ist. Bei diesem Aufbau hat die Seitenfläche in - Z-Richtung des Stapelgehäuses 500 einen ähnlichen Aufbau wie die Seitenfläche in + Z-Richtung des Stapelgehäuses 500 der vorstehend beschriebenen Ausführungsform. Bei diesem Aufbau wird das nachfolgende Verfahren als Verfahren zum Zusammenbau der Brennstoffzellenvorrichtung 10 angenommen. Der erste Isolator 300 wird zunächst im Stapelgehäuse 500 angeordnet, dann werden der Stapelkörper 103, die Druckplatte 200 und die Endplatte 170 angeordnet, und die Gewindeelemente 250 werden in die Gewindebohrungen eingesetzt, und der zweiten Isolator 400 wird dann durch den in - X-Richtung der Seitenfläche des Stapelgehäuses 500 ausgebildeten Schlitzes eingefügt und der Schlitz wird durch eine Abdeckung abgeschlossen. Bei diesem Aufbau entspricht die Seitenfläche des Stapelgehäuses 500, die dem zweiten Isolator 400 gegenüberliegt und vertikal über diesem angeordnet ist, einer „Abdeckung“.
Abwandlung 5
Obgleich bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform im fertiggestellten Zustand der Brennstoffzellenvorrichtung 10 die Stufe D in Z-Richtung zwischen dem zweiten Stromkollektor 160F und dem Zellenstapel 102S existiert, ist die vorliegende Erfindung hierauf nicht beschränkt ist. Wenn die Konturabmessungen einer Endeinheitszelle, die an einem Endabschnitt in Stapelrichtung SD der Einheitszellen 102, die den Zellenstapel 102S bilden, größer sind als die Konturabmessungen der anderen Einheitszellen 102, existiert eine Stufe zwischen der Endeinheitszelle und der angrenzenden Einheitszelle 102. Diese Stufe kann alternativ oder zusätzlich zur Stufe D der vorstehend beschriebenen Ausführungsform existieren. Auch bei einem derartigen Aufbau können ähnliche Effekte mit dem zweiten Isolator 400 der vorstehend beschriebenen Ausführungsform erhalten werden. Bei diesem Aufbau entspricht die Einheitszelle einem „Endelement“. Das bedeutet, das Endelement umfasst allgemein entweder den Stromkollektor oder die Endeinheitszelle, und ein Endabschnitt des Endelements in eine Richtung senkrecht zur Stapelrichtung SD kann sich näher an der Abdeckung befinden, als der Endabschnitt des Zellenstapels 102S in die Richtung senkrecht zur Stapelrichtung SD. Es sei angemerkt, dass ein anderes Element als der Stromkollektor oder der Endeinheitszelle als das Endelement verwendet werden können.
Abwandlung 6
Obgleich bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform das Stapelgehäusebrückenteil 520 im Stapelgehäuse 500 ausgebildet ist und die Abdeckung 550 zusammen mit einem Endabschnitt 530 trägt, ist die vorliegende Erfindung nicht auf diesen Aufbau beschränkt. Ein konvexer Abschnitt in - X-Richtung, der im Endabschnitt der Endplatte 170 ausgebildet ist, kann statt des Stapelgehäusebrückenteils 520 die Abdeckung 550 zusammen mit dem Endabschnitt 530 lagern. Bei diesem Aufbau wird der Endabschnitt in + X-Richtung des zweiten Isolators 400 in einen Spalt zwischen dem zweiten Stromkollektor 160F und dem konvexen Abschnitt in - X-Richtung, der im Endabschnitt in - Z-Richtung der Endplatte 170 ausgebildet ist, eingefügt.
Abwandlung 7
Obgleich bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform der zweite Isolator 400 mit dem Seitenflächenabschnitt 430 ausgestaltet ist, kann der zweite Isolator 400 ohne den Seitenflächenabschnitt 430 ausgebildet sein. Auch bei diesem Aufbau können ähnliche Effekte mit den zweiten Isolator 400 wie bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform erzielt werden. Obgleich ferner die Brennstoffzellenvorrichtung 10 mit zwei Isolatoren, dem ersten Isolator 300 vertikal über dem Stapelkörper 103 und dem zweiten Isolator 400 vertikal unter dem Stapelkörper 103, ausgestaltet ist, können zusätzliche Isolatoren an anderen Seitenflächen des Zellenstapels 102S (Seitenfläche in + Y-Richtung und Seitenfläche in - Y-Richtung) vorgesehen sein.

Claims

Isolator (400), der zwischen einem Stapelkörper (103) und einer Abdeckung (550) angeordnet werden soll, wobei • der Stapelkörper (103) einen Zellenstapel (102S) mit einer Mehrzahl von gestapelten Einheitszellen (102) und ein Endelement (160F), das außerhalb des Zellenstapels (102S) in Stapelrichtung (SD) der Mehrzahl von Einheitszellen (102) angeordnet ist, hat, • die Abdeckung (550) derart angeordnet ist, dass sie sich in eine Richtung senkrecht zur Stapelrichtung (SD) von einer Seitenfläche des Stapelkörpers (103) parallel zur Stapelrichtung (SD) löst, und · ein Endabschnitt des Endelements (160F) in senkrechte Richtung näher an der Abdeckung (550) ist, als ein Endabschnitt des Zellenstapels (102S) in senkrechte Richtung, wobei der Isolator (400) aufweist: einen Flächenabschnitt (420) zum Abdecken von zumindest einem Teil der Seitenfläche, wenn der Isolator (400) zwischen dem Stapelkörper (103) und der Abdeckung (550) angeordnet ist; sowie einen vorstehenden Abschnitt (450), der in dem Flächenabschnitt (420) angeordnet ist und zu einer oder mehreren der Einheitszellen (102) von den Einheitszellen (102), die den Zellenstapel (102S) bilden, in der Nähe des Endelements (160F) vorragt.
Isolator (400) nach Anspruch 1, wobei der vorstehende Abschnitt (450) eine Mehrzahl konvexer Abschnitte (451) umfasst, wenn der Isolator (400) zwischen dem Stapelkörper (103) und der Abdeckung (550) angeordnet ist, zumindest zwei von der Mehrzahl konvexer Abschnitte (451) in dem Flächenabschnitt (420) in einer Linie in eine Richtung angeordnet sind, die die Stapelrichtung (SD) schneidet.
Isolator (400) nach Anspruch 2, wobei eine Form eines jeden konvexen Abschnitts (451) in Draufsicht ein Kreis ist.
Isolator (400) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der vorstehende Abschnitt (450) integral mit dem Flächenabschnitt (420) ausgebildet ist.
Isolator (400) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der vorstehende Abschnitt (450) separat von dem Flächenabschnitt (420) ausgebildet ist.
Brennstoffzellenvorrichtung (10), aufweisend: einen Stapelkörper (103), der einen Zellenstapel (102S) mit einer Mehrzahl von gestapelten Einheitszellen (102) und ein Endelement (160F), das außerhalb des Zellenstapels (102S) in Stapelrichtung (SD) der Mehrzahl von Einheitszellen (102) angeordnet ist, hat; eine Abdeckung (550), die derart angeordnet ist, dass sie sich in eine Richtung senkrecht zur Stapelrichtung (SD) von einer Seitenfläche des Stapelkörpers (103) parallel zur Stapelrichtung (SD) löst; und einen Isolator (400), der zwischen dem Stapelkörper (103) und der Abdeckung (550) angeordnet ist, wobei ein Endabschnitt des Endelements (160F) in senkrechte Richtung näher an der Abdeckung (550) ist, als ein Endabschnitt des Zellenstapels (102S) in senkrechte Richtung, und wobei der Isolator (400) umfasst: einen Flächenabschnitt (420) der zumindest einen Teil der Seitenfläche abdeckt; sowie einen vorstehenden Abschnitt (450), der in dem Flächenabschnitt (420) angeordnet ist und zu einer oder mehreren der Einheitszellen (102) von den Einheitszellen (102), die den Zellenstapel (102S) bilden, in der Nähe des Endelements (160F) vorragt.
Brennstoffzellenvorrichtung (10) nach Anspruch 6, ferner aufweisend ein Stapelgehäuse (500), das den Stapelkörper (103) aufnimmt, wobei in dem Stapelgehäuse (500) eine Öffnung ausgebildet ist und die Öffnung durch die Abdeckung (550) abgedeckt wird.
Brennstoffzellenvorrichtung (10), nach Anspruch 6 oder 7, wobei das Endelement (160F) einen Stromkollektor oder eine Endeinheitszelle umfasst.
Brennstoffzellenvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei der vorstehende Abschnitt (450) eine Mehrzahl konvexer Abschnitte (451) umfasst, wenn der Isolator (400) zwischen dem Stapelkörper (103) und der Abdeckung (550) angeordnet ist, zumindest zwei von der Mehrzahl konvexer Abschnitte (451) in dem Flächenabschnitt (420) in einer Linie in eine Richtung angeordnet sind, die die Stapelrichtung (SD) schneidet.
Brennstoffzellenvorrichtung (10) nach Anspruch 9, wobei eine Form eines jeden konvexen Abschnitts (451) in Draufsicht ein Kreis ist.
Brennstoffzellenvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 6 bis 10, wobei der vorstehende Abschnitt (450) integral mit dem Flächenabschnitt (420) ausgebildet ist.
Brennstoffzellenvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 6 bis 10, wobei der vorstehende Abschnitt (450) separat von dem Flächenabschnitt (420) ausgebildet ist.
Isolator (400) nach Anspruch 1, wobei der vorstehende Abschnitt (450) einen konvexen Abschnitt (451) hat und eine Form des konvexen Abschnitts (451) in Draufsicht ein Kreis ist.
Brennstoffzellenvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei der vorstehende Abschnitt (450) einen konvexen Abschnitt (451) hat und eine Form des konvexen Abschnitts (451) in Draufsicht ein Kreis ist.