DE102015223193A1

DE102015223193A1 - Vorrichtung zum Montieren eines Brennstoffzellenstapels

Info

Publication number: DE102015223193A1
Application number: DE102015223193.3A
Authority: DE
Inventors: Hokyun JU
Original assignee: Hyundai Motor Co
Current assignee: Hyundai Motor Co
Priority date: 2015-07-31
Filing date: 2015-11-24
Publication date: 2017-02-02
Also published as: US20170033392A1; US10170785B2; KR20170014899A; JP2017033916A; JP6836319B2; KR101836251B1

Abstract

Eine Vorrichtung zum Montieren eines Brennstoffzellenstapels wird bereitgestellt. Die Vorrichtung übt eine Kraft auf Brennstoffzellenkomponenten, die auf einer Stapelführung gestapelt sind, aus und koppelt einen aus den gepressten Brennstoffzellenkomponenten gepressten Schichtkörper durch ein Befestigungselement. Die Vorrichtung umfasst eine an einem inneren Boden der Stapelführung angeordnete Hubplatte und einen Pressenkörper, der an einem Pressenrahmen angebracht ist, um in einer vertikalen Richtung bewegbar zu sein und eine Kraft auf die Brennstoffzellenkomponenten, die auf der Hubplatte gestapelt sind, ausübt. Eine Mehrzahl von Fixierstangen ist an dem Pressenkörper angeordnet und an der Hubplatte befestigt und koppelt den Pressenkörper integral mit der Hubplatte mit dem dort dazwischen angeordneten gepressten Schichtkörper.

Description

HINTERGRUND
(a) Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Montieren eines Brennstoffzellenstapels und insbesondere eine Vorrichtung zum Montieren eines Brennstoffzellenstapels, die einen Brennstoffzellenstapel als eine Brennstoffzellenanordnung durch Pressen von gestapelten Brennstoffzellenkomponenten montiert.
(b) Beschreibung des Standes der Technik
Wie bekannt ist, stellt ein Brennstoffzellenstapel eine Art von Stromgenerator/Stromerzeuger dar, der elektrische Energie durch eine elektrochemische Reaktion zwischen Wasserstoff und Sauerstoff unter Verwendung von Brennstoffzellen erzeugt. Der Brennstoffzellenstapel findet bei einem Brennstoffzellenfahrzeug eine Anwendung und umfasst eine Brennstoffzellenanordnung, in der eine Mehrzahl von Brennstoffzellen (z. B. Elementarzellen) kontinuierlich/fortlaufend angeordnet ist. Die Brennstoffzelle umfasst Trennplatten, die an beiden Seiten einer zwischen den Trennplatten angeordneten Membranelektrodenanordnung (MEA) angeordnet sind. Die Brennstoffzellen kann durch Endplatten und ein Befestigungselement befestigt werden, wenn die Brennstoffzellen zusammengepresst werden. Insbesondere kann der Brennstoffzellenstapel montiert werden durch Prozesse zum übereinander Stapeln der Brennstoffzellen, Pressen der gestapelten Brennstoffzellen unter Verwendung einer Presse, wenn die gestapelten Brennstoffzellen zwischen einer oberen und unteren Endplatte angeordnet sind, und Befestigen der Endplatten unter Verwendung des Befestigungselements.
Im Stand der Technik wird der Brennstoffzellenstapel durch Stapeln der Brennstoffzellen unter Verwendung einer vorgegebenen Führungsvorrichtung oder durch Aufteilen der Brennstoffzellen in kleine Moduleinheiten und dann Stapeln der Moduleinheiten als Brennstoffzellen montiert/zusammengebaut. Weiterhin weisen im Stand der Technik die gestapelten Brennstoffzellenkomponenten eine durch die Presse aufgebrachte Kraft auf, der aus den Brennstoffzellenkomponenten gebildete gestapelte Körper/Schichtkörper wird befestigt und der Schichtkörper wird vollständig befestigt, nachdem die durch die Presse bewirkte Kraft freigegeben ist.
Jedoch kann im Stand der Technik, da der gestapelte Körper vollständig befestigt wird, nachdem der durch die Presse aufgebrachte Druck freigegeben wird, ein Leck in dem Brennstoffzellenstapel auftreten. Zum Beispiel kann eine Änderung der Abstoßungskraft des Schichtkörpers verursachen, dass sich die Montagequalität des Brennstoffzellenstapels verschlechtert. Darüber hinaus, da der gestapelte Körper vollständig befestigt wird, sind die gesamten Montageprozesse komplex und eine wesentliche Zeitmenge wird für die Montage benötigt, wodurch die Produktivität verringert wird. Ferner wird im Stand der Technik der gestapelte Körper von einer Unterseite befestigt, was für einen Arbeiter eine ungünstige Ausrichtung/Position darstellt.
Darüber hinaus wird im Stand der Technik eine Erfassung durchgeführt, um die Luftdichtheit (z. B. eine luftdichte Abdichtung) des Brennstoffzellenstapels zu erfassen, nachdem der gestapelte Körpervollständig befestigt ist. Demzufolge, wenn der Brennstoffzellenstapel einen Luftdichtheitsfehler aufweist, erfordert der Brennstoffzellenstapel eine Demontage und erneute Montage.
Die in diesem Abschnitt offenbarten Informationen dienen nur der Verbesserung des Verständnisses des Hintergrunds der Erfindung und sie können demzufolge Informationen enthalten, die nicht den Stand der Technik bilden, der einem Durchschnittsfachmann in diesem Land bereits bekannt ist.
ZUSAMMENFASSUNG
Die vorliegende Erfindung stellt bereit eine Vorrichtung zum Montieren des Brennstoffzellenstapels, welche die Luftdichtigkeit eines Schichtkörpers (gestapelter Körpers) durch Pressen von Brennstoffzellenkomponenten erfassen kann und den Schichtkörper unter Beibehaltung eines gepressten Zustandes des Schichtkörpers komfortabel befestigen kann.
In einer Ausgestaltung stellt ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung bereit eine Vorrichtung zum Montieren eines Brennstoffzellenstapels, die eine Kraft auf Brennstoffzellenkomponenten, die auf einer Stapelführung gestapelt sind, ausüben kann, und einen aus den gepressten Brennstoffzellenkomponenten gebildeten gepressten Schichtkörper unter Verwendung eines Befestigungselements aneinander koppeln/verbinden kann, wobei die Vorrichtung umfassen kann eine an/auf einem inneren Boden der Stapelführung angeordnete Hubplatte; einen an/auf einem Pressenrahmen/Pressengestell angebrachten Pressenkörper, der in einer vertikalen Richtung beweglich/verschiebbar ist und eine Kraft auf die Brennstoffzellenkomponenten, die auf der Hubplatte gestapelt sind, aufbringt; und eine Mehrzahl von Fixierstangen, die an dem Pressenkörper angebracht sind, an der Hubplatte befestigt sind und die den Pressenkörper mit der Hubplatte mit dem dort dazwischen angeordneten gepressten Schichtkörper koppeln. Der Pressenkörper kann mit einer Arbeitsstange/Betätigungsstange eines an/auf dem Pressenrahmen angeordneten Presszylinders verbunden sein.
Eine Mehrzahl von Führungsstangen, die den Pressenkörper in der vertikalen Richtung lagern und führen, kann an/auf dem Pressenrahmen angebracht sein. Der Presszylinder kann eingerichtet sein, um den Pressenkörper nach oben über die Arbeitsstange zu bewegen, und kann eingerichtet sein, um den gepressten Schichtkörper, der zwischen dem Pressenkörper und der Hubplatte durch die Fixierstangen gekoppelt ist, aus der Stapelführung anzuheben.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung stellt bereit eine Vorrichtung zum Montieren eines Brennstoffzellenstapels, die eine Kraft auf Brennstoffzellenkomponenten, die auf einer Stapelführung gestapelt sind, ausüben kann, und einen aus den gepressten Brennstoffzellenkomponenten gebildeten Schichtkörper durch ein Befestigungselement aneinander koppeln/verbinden kann, wobei die Vorrichtung umfassen kann eine an/auf einer Unterseite der Stapelführung angeordnete Hubplatte; einen an/auf einem Pressenrahmen/Pressengestell angebrachten Pressenkörper, der in einer vertikalen Richtung beweglich/verschiebbar ist und eine Kraft auf die Brennstoffzellenkomponenten, die auf der Hubplatte gestapelt sind, aufbringt; und eine Mehrzahl von Fixierstangen, die an dem Pressenkörper angebracht sind, an der Hubplatte befestigt sind und den Pressenkörper einstückig/integral mit der Hubplatte mit dem dort dazwischen angeordneten gepressten Schichtkörper koppeln, wobei der Pressenkörper ein Drehelement, das mit oberen Endabschnitten der Fixierstangen gekoppelt ist und derart angeordnet ist, um durch eine Antriebseinheit drehbar zu sein, umfassen kann.
Das Drehelement kann durch die Antriebseinheit gedreht/rotiert werden, um das Befestigungselement an dem gepressten Schichtkörper zu befestigen, wenn der gepresste Schichtkörper, der zwischen dem Drehelement und der Hubplatte durch die Fixierstangen befestigt ist, zu einer oberen Seite/Oberseite der Stapelführung durch den Pressenkörper angehoben wird. Die Antriebseinheit kann umfassen einen Antriebsmotor, der mit dem Pressenkörper gekoppelt ist (z. B. fest angebracht/montiert), und eine Drehwelle, die in einem Drehzentrum des Drehelements gekoppelt ist und mit einer Antriebswelle des Antriebsmotors verbunden ist. Ein treibendes Rad/Zahnrad kann mit der Antriebswelle gekoppelt sein und ein angetriebenes Rad/Zahnrad kann mit der Drehwelle gekoppelt sein. Das treibende Zahnrad und das angetriebene Zahnrad können durch zumindest ein Zwischenrad/Zwischenzahnrad gekoppelt sein. Die Antriebswelle, die Drehwelle und das Zwischenzahnrad können drehbar an/auf einer mit dem Pressenkörper befestigen Trägerplatte angeordnet sein.
Ein Stopperzylinder, der das Drehelement begrenzt/beschränkt, kann an/auf dem Pressenkörper angeordnet sein. Der Stopperzylinder kann umfassen eine Stoppstange, die wahlweise mit einer innerhalb des Drehelements angeordneten stoppenden Aussparung gekoppelt ist, die vorwärts und rückwärts in der vertikalen Richtung arbeitet/betrieben wird. Der Pressenkörper kann umfassen Stützenden, die beide Seiten eines oberen Abschnitts des gepressten Schichtkörpers abstützen. Das Drehelement kann drehbar zwischen den Stützenden angeordnet sein und kann eingerichtet sein, um eine Kraft (z. B. Drücken) auf einen Abschnitt zwischen beiden Seiten des oberen Abschnitts des gepressten Schichtkörpers auszuüben. Abgerundete Abschnitte können an beiden Seiten des Drehelements, die den Stützenden entsprechen, gebildet sein. Das Drehelement kann Kopplungsabschnitte, die mit den oberen Enden der Fixierstange gekoppelt sind, aufweisen. Die Hubplatte kann Koppelöffnungen, die eine Form haben, die dem Drehelement entspricht, und in denen untere Enden der Fixierstangen angeordnet sind (z. B. montiert), aufweisen.
Ferner können Stiftausnehmungen in unteren Endabschnitten der Fixierstangen gebildet sein und ein Befestigungsstift, der ein Paar Fixierstangen, die sich in einer Vorwärts- und Rückwärts-Richtung des gepressten Schichtkörpers gegenüber liegen, aneinander koppelt, kann mit/in den Stiftausnehmungen befestigt werden. Ein Paar Fixierstangen kann mit einem vorderen Randabschnitt des Drehelements, der einer vorderen Fläche des gepressten Schichtkörpers entspricht, gekoppelt sein, und das andere Paar Fixierstangen kann mit einem hinteren Randabschnitt des Drehelements, der einer hinteren Fläche des gepressten Schichtkörpers entspricht, gekoppelt sein. Der Befestigungsstift kann an/in der Stiftausnehmung in der Vorwärts- und Rückwärts-Richtung des gepressten Schichtkörpers durch eine in einer Bodenfläche der Stapelführung angeordnete Stiftaufnahmeaussparung befestigt sein.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann eine Vorrichtung zum Montieren eines Brennstoffzellenstapels, die eingerichtet sein kann, um eine Kraft auf Brennstoffzellenkomponenten, die auf einer Stapelführung gestapelt sind, auszuüben, und einen aus den gepressten Brennstoffzellenkomponenten gebildeten gepressten Schichtkörper durch ein Befestigungselement aneinander koppelt, umfassen eine an einer Unterseite der Stapelführung angeordnete Hubplatte, einen an/auf einem Pressenrahmen angeordneten Pressenkörper, um in einer vertikalen Richtung zu verrücken/versetzen (z. B. bewegbar/verschiebbar sein), und kann eingerichtet sein, um eine Kraft auf die auf der Hubplatte gestapelten Brennstoffzellenkomponenten auszuüben. Ferner kann umfasst sein eine Mehrzahl von Fixierstangen, die an/auf dem Pressenkörper angeordnet sind, an der Hubplatte befestigt sind und die den Pressenkörper einstückig/integral mit der Hubplatte mit dem dort dazwischen angeordneten gepressten Schichtkörper koppeln, und eine Luftdichtigkeits-Erfassungseinheit kann angeordnet sein, um den Pressenkörper und die Stapelführung zu verbinden. Die Luftdichtigkeit des gepressten Schichtkörpers kann erfasst werden, indem ein Fluid an den gepressten Schichtkörper zugeführt wird, wenn die Brennstoffzellenkomponenten durch den Pressenkörper gepresst werden. Die Luftdichtigkeits-Erfassungseinheit kann eingerichtet sein, um Luft an den gepressten Schichtkörper durch den Pressenkörper und die Stapelführung zuzuführen und die Menge an entweichender Luft zu messen.
In dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann die Luftdichtigkeit des gepressten Schichtkörpers vor einem Anbringen des Befestigungselements an dem gepressten Schichtkörper erfasst werden, und der gepresste Schichtkörper kann durch das Befestigungselement unter Beibehaltung eines gepressten Zustandes der Brennstoffzellenkomponenten aneinander gekoppelt (z. B. befestigt) werden. Demzufolge kann in dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, da der gepresste Schichtkörper, der durch die Hubplatte, den Pressenkörper und die Fixierstangen in einem gepressten Zustand gehalten wird, befestigt wird, ein Leck des Brennstoffzellenstapels, das einer Änderung der Abstoßungskraft des gepressten Schichtkörpers zugeschrieben wird, reduziert oder beseitigt werden. Ferner können die Montageprozesse vereinfacht werden und können die Montagezeit verkürzen, wodurch die Produktivität der Montage des Brennstoffzellenstapels verbessert wird.
Zusätzlich kann in dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung der gepresste Schichtkörper aneinander gekoppelt werden, während er gedreht wird, wenn der gepresste Schichtkörper, der durch die Hubplatte, den Pressenkörper und die Fixierstangen in einem gepressten Zustand gehalten wird, angehoben wird, wodurch der Komfort beim Befestigen des Brennstoffzellenstapels verbessert wird. Weiterhin kann in dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung die Luftdichtigkeit des gepressten Schichtkörpers durch die Luftdichtigkeits-Erfassungseinheit erfasst werden, bevor der gepresste Schichtkörper gebildet wird. Zum Beispiel kann in einem gepressten Zustand der gepresste Schichtkörper befestigt werden und als ein Ergebnis kann, im Gegensatz zum Stand der Technik, ein Demontieren des Brennstoffzellenstapels zum Reparieren des Brennstoffzellenstapels, wenn ein Luftdichtigkeitsfehler in den Brennstoffzellenkomponenten erfasst wird, vermieden werden.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die obigen und weiteren Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen deutlicher:
1 zeigt eine beispielhafte perspektivische Ansicht, die eine Vorrichtung zum Montieren eines Brennstoffzellenstapels gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
2 zeigt eine beispielhafte Konfigurationsseitenansicht, die Vorrichtung zum Montieren eines Brennstoffzellenstapels gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
3 zeigt eine beispielhafte Ansicht, die den Brennstoffzellenstapel, der durch die Vorrichtung zum Montieren eines Brennstoffzellenstapels gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung montiert werden soll, darstellt;
4 zeigt eine beispielhafte Ansicht, die einen Hubplattenabschnitt, der bei der Vorrichtung zum Montieren eines Brennstoffzellenstapels angewendet wird, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
5 zeigt eine beispielhafte perspektivische Ansicht, die einen Pressenkörper, der bei der Vorrichtung zum Montieren eines Brennstoffzellenstapels angewendet wird, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
6 zeigt eine beispielhafte Konfigurationsseitenansicht von 5 gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
7 zeigt eine beispielhafte detaillierte Ansicht, die einen Pressenkörper, der bei der Vorrichtung zum Montieren eines Brennstoffzellenstapels angewendet wird, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
8A und 8B zeigen beispielhafte Ansichten, die Fixierstangen, die bei der Vorrichtung zum Montieren eines Brennstoffzellenstapels angewendet werden, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellen; und
9 bis 12 zeigen beispielhafte Ansichten zum Erläutern eines Betriebs der Vorrichtung zum Montieren eines Brennstoffzellenstapels gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen umfassender beschrieben, in denen Ausführungsbeispiele der Erfindung gezeigt sind. Obwohl die Erfindung in Verbindung mit Ausführungsbeispielen beschrieben wird, versteht es sich, dass die vorliegende Beschreibung nicht dazu vorgesehen ist, um die Erfindung auf jene Ausführungsbeispiele zu beschränken. Im Gegensatz dazu ist die Erfindung vorgesehen, nicht nur die Ausführungsbeispiele abzudecken, sondern ebenfalls verschiedene Alternativen, Modifikationen, Äquivalente und weitere Ausführungsformen, die innerhalb der Lehre und des Umfangs der Erfindung, wie sie durch die beigefügten Ansprüche bestimmt wird, umfasst sein können.
Es versteht sich, dass der Ausdruck ”Fahrzeug” oder ”Fahrzeug-” oder andere gleichlautende Ausdrücke wie sie hierin verwendet werden, Kraftfahrzeuge im Allgemeinen wie z. B. Personenkraftwagen einschließlich Sports Utility Vehicles (SUV), Busse, Lastwägen, verschiedene Nutzungsfahrzeuge, Wasserfahrzeuge, einschließlich einer Vielfalt von Booten und Schiffen, Luftfahrzeugen und dergleichen einschließen, und Hybridfahrzeuge, Elektrofahrzeuge, Plug-In-Hybridelektrofahrzeuge, wasserstoffgetriebene Fahrzeuge und andere Fahrzeuge mit alternativen Kraftstoff umfassen (beispielsweise Kraftstoff, der von anderen Quellen als Erdöl gewonnen wird).
Die hierin verwendete Terminologie ist zum Zwecke der Beschreibung bestimmter Ausführungsformen vorgesehen und ist nicht dazu bestimmt, die Erfindung einzuschränken. Wie hierin verwendet, sind die Singularformen ”ein”, ”eine/einer” und ”der/die/das” dazu vorgesehen, dass sie ebenso die Pluralformen umfassen, wenn aus dem Zusammenhang nicht eindeutig etwas anderes hervorgeht. Es versteht sich ferner, dass die Ausdrücke ”aufweisen” und/oder ”aufweisend”, wenn sie in dieser Beschreibung verwendet werden, die Anwesenheit der angegebenen Merkmale, Zahlen, Schritte, Operationen, Elemente und/oder Komponenten beschreiben, aber nicht das Vorhandensein oder die Hinzufügung von einen oder mehreren Merkmalen, Zahlen, Schritten, Operationen, Elementen, Komponenten und/oder Gruppen davon ausschließen. Wie hierin verwendet, umfasst der Ausdruck ”und/oder” jede und sämtliche Kombinationen von einem oder mehreren der zugeordneten aufgeführten Elemente. Zum Beispiel, um die Beschreibung der vorliegenden Erfindung zu verdeutlichen, sind Teile ohne Bezug/Beziehung nicht gezeigt, und Dicken/Stärken von schichten und Bereichen sind der Klarheit wegen übertrieben dargestellt. Ferner, wenn es angegeben wird, dass sich eine Schicht ”auf” einer anderen Schicht oder einem Substrate befindet, kann sich die Schicht direkt auf einer anderen Schicht oder einem Substrat befinden oder eine dritte Schicht kann dort dazwischen angeordnet sein.
Sofern nicht ausdrücklich angegeben oder aus dem Kontext ersichtlich, wird der Begriff ”ungefähr/in etwa”, wie er hierin verwendet wird, derart verstanden, dass er innerhalb eines Bereichs mit normgemäßer Toleranz im Stand der Technik liegt, zum Beispiel innerhalb 2 Standardabweichungen der Mittelwerte. ”Ungefähr/in etwa” kann derart verstanden werden, dass es innerhalb 10%, 9%, 8%, 7%, 6%, 5%, 4%, 3%, 2%, 1%, 0,5%, 0,1%, 0,05% oder 0,01% des angegebenen Werts liegt. Soweit es sich nicht anderweitig aus dem Kontext ergibt, werden alle hierin bereitgestellten numerischen Werte durch den Begriff ”ungefähr/in etwa” verändert.
Die Größe und Dicke von jeder in den Zeichnungen dargestellten Komponente sind für das Verständnis und die Vereinfachung der Beschreibung willkürlich dargestellt, aber die vorliegende Erfindung ist nicht darauf beschränkt. Dicken/Stärken von mehreren Abschnitten und Bereichen sind für eine klare Ausdrucksweise vergrößert dargestellt. In vorliegenden Beschreibung sind die Benennungen von Bestandteilen als ein(e) erster/erstes/erste ..., ein(e) zweiter/zweites/zweite ... und dergleichen klassifiziert, um die Bestandteile mit dem gleichen Namen zu unterscheiden, und die Namen sind nicht im Wesentlichen auf die Reihenfolge in der nachfolgenden Beschreibung beschränkt. Darüber hinaus bedeutet der Ausdruck ”Einheit”, ”Mittel”, ”Teil”, ”Element” oder dergleichen, der in der Beschreibung beschrieben wird, eine Einheit einer umfassenden/umfangreichen Konfiguration/Anordnung, die zumindest eine Funktion oder Operation durchführt.
1 zeigt eine beispielhafte perspektivische Ansicht, die eine Vorrichtung zum Montieren eines Brennstoffzellenstapels gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt. 2 zeigt eine beispielhafte Konfigurationsseitenansicht, die Vorrichtung zum Montieren eines Brennstoffzellenstapels gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt. Unter Bezugnahme auf 1 und 2 kann eine Vorrichtung 100 zum Montieren eines Brennstoffzellenstapels gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verwendet werden, um einen Brennstoffzellenstapel 1 (siehe 3) durch Aufbringen einer Kraft auf (z. B. Pressen) und Koppeln/Verbinden (z. B. Befestigen) mehrerer Blätter/Bögen von Brennstoffzellen, die der Reihe nach/sequenziell gestapelt werden können, zu montieren.
Wie in 3 dargestellt, kann der durch die Vorrichtung 100 montierte/zusammengebaute Brennstoffzellenstapel 1 Brennstoffzellenkomponenten 3, die kontinuierlich gestapelt werden, und ein Befestigungselement 7, das mit den Brennstoffzellenkomponenten 3 gekoppelt wird, umfassen. Zum Beispiel können die Brennstoffzellenkomponenten 3 Trennplattenkomponenten mit Metalltrennplatten mit negativer Elektrode und Metalltrennplatten mit positiver Elektrode, die aneinander befestigt sind, und Membranelektrodeneinheit-(MEA)Blatt-/Bogenkomponenten mit Gasdiffusionsschichten (gas diffusion layers – GDL), die an beiden Seiten der Membranelektrodeneinheiten (MEA) befestigt/angebracht sind, umfassen.
In dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung können Brennstoffzellenkomponenten 3 eine Struktur mit mehreren Bögen/Blättern von Trennplattenkomponenten und die MEA-Bogenkomponenten können in einer vertikalen Richtung kontinuierlich gestapelt sein, und Endplatten 5 können an oberen und unteren Seiten der Brennstoffzellenkomponenten 3 angeordnet sein. Die Endplatten 5 können Komponenten umfassen, die die mehreren Bögen/Blätter von Trennplattenkomponenten und die MEA-Blattkomponenten an obersten und untersten Seiten der mehreren Bögen/Blätter von Trennplattenkomponenten und der MEA-Bogenkomponenten lagern/abstützen. Demzufolge können die Endplatten 5 im Folgenden als die Brennstoffzellenkomponenten 3 bezeichnet werden.
Das Befestigungselement 7 kann Befestigungswinkel in der Form einer Stange/Schiene umfassen, die die Brennstoffzellenkomponenten 3 einstückig/integral anbringt (z. B. befestigt), und kann an der oberen und unteren Endplatte 5 der Brennstoffzellenkomponenten 3 unter einer Kraft (z. B. gepresst) durch einen vorgegebenen Druck angebracht sein. Ferner kann in dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung eine Konfiguration, in der die Brennstoffzellenkomponenten 3 durch einen vorgegebenen Druck gepresst werden, als ein gepresster Schichtkörper 9 definiert werden, und eine Konfiguration, in der die Befestigungselemente 7 an dem gepressten Schichtkörper 9 befestigt sind, kann als Brennstoffzellenstapel 1 definiert werden.
Das nicht beschriebene Bezugszeichen 8 in 3 zeigt Isolierplatten, die an vorderen beziehungsweise hinteren Flächen des gepressten Schichtkörpers 9 angeordnet sein können (auf Basis der Zeichnung), und können an den vorderen und hinteren Flächen des gepressten Schichtkörpers 9 durch das Befestigungselement 7 angebracht sein. Die Vorrichtung 100 zum Montieren des Brennstoffzellenstapels gemäß dem Ausführungsbeispiel kann eine Struktur umfassen, die die Luftdichtigkeit (z. B. eine luftdichte Abdichtung) des gepressten Schichtkörpers 9 ermöglicht, die vor dem Anbringen des Befestigungselements 7 an dem gepressten Schichtkörper 9 erfasst werden soll. Insbesondere kann der gepresste Schichtkörper 9 durch das Befestigungselement 7 angebracht werden, wenn eine Kraft auf die Brennstoffzellenkomponenten 3 ausgeübt wird (z. B. gepresst werden). Zum Beispiel, wie in 1 und 2 dargestellt, kann die Vorrichtung 100 zum Montieren des Brennstoffzellenstapels gemäß dem Ausführungsbeispiel umfassen eine Hubplatte 20, einen Pressenkörper 30, Fixierstangen 70 und eine Luftdichtigkeits-Erfassungseinheit 90.
Die Brennstoffzellenkomponenten 3 können durch die Vorrichtung 100 gepresst werden, wenn die Brennstoffzellenkomponenten 3 auf einer Stapelführung 10 durch eine separate Komponentenstapelvorrichtung (in den Zeichnungen nicht dargestellt) gestapelt werden. Zum Beispiel kann die Stapelführung 10 eine Führungsvorrichtung zum Stapeln der Brennstoffzellenkomponenten 3 in der vertikalen Richtung umfassen und kann auf einem Untergestell 11 (Grundrahmen/Basisrahmen) entlang eines vorgegebenen Weges (z. B. Verlauf/Linie) förderbar sein. Im Einzelnen kann die Stapelführung 10 umfassen einen unteren Körper 13 mit einer viereckigen Form, einen Stützkörper 15, der an einer oberen Fläche des unteren Körpers 13 angeordnet ist (z. B. fest montiert) und die Brennstoffzellenkomponenten 3 lagert/abstützt, und eine Mehrzahl von Führungskörpern 17 (siehe 4), die aufrecht an dem unteren Körper 13 angeordnet sind, die Ränder des Stützkörpers 15 abstützt und die Brennstoffzellenkomponenten 3 führt. Ferner kann der Führungskörper 17 als eine Stange/Schiene und ein viereckiger offener Rahmen 10 gebildet sein, der obere Endabschnitte der Führungskörper 17 abstützt und die Brennstoffzellenkomponenten 3 an dem Stützkörper 15 führt, und kann an den oberen Endabschnitten der Führungskörper 17 angeordnet sein.
Weiterhin kann das Untergestell 11 die Vorrichtung 100 zum Montieren des Brennstoffzellenstapels gemäß dem Ausführungsbeispiel aufnehmen und kann ein einzelner Rahmen oder eine Mehrzahl von Rahmen sein. Verschiedene Arten von Zubehörelementen zum Aufnehmen der Vorrichtung 100 zum Montieren des Brennstoffzellenstapels, wie beispielsweise verschiedene Arten von Halterungen/Winkel, Stangen/Schienen, Stäben, Platten/Blechen, Gehäusen, Behältern und Blöcken, können auf dem Untergestell 11 angeordnet sein. Jedoch, da die verschiedenen Arten von Zubehörelementen verwendet werden können, um Bestandteile der Vorrichtung 100 zum Montieren des Brennstoffzellenstapels, die unten beschrieben werden, an dem Untergestell 11 anzubringen, können die Zubehörteile als das Untergestell 11 in dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung außer bei einem Ausnahmefall bezeichnet werden.
In dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann die Hubplatte 20 an/auf einer Oberseite/oberen Fläche des Stützkörpers 15 angeordnet sein, indem sie durch die Führungskörper 17 der Stapelführung 10 geführt ist, und kann die Brennstoffzellenkomponenten 3 lagern/aufnehmen. Mit anderen Worten kann die Hubplatte 20 die an einer untersten Seite der Brennstoffzellenkomponenten 3 angeordnete Endplatte 5 lagern/aufnehmen. Wie in 4 dargestellt, kann die Hubplatte 20 Vorsprünge 21, die sich von einer Mehrzahl von Seiten einer vorderen Kante bzw. eines vorderen Randes und einer Mehrzahl von Seiten einer hinteren Kante bzw. eines hinteren Randes erstrecken, umfassen. Die Vorsprünge 21 lagern die Führungskörper 17, und die Hubplatte 20 kann nach oben verschoben/versetzt werden (z. B. bewegt werden), während sie entlang der Führungskörper 17 durch die Vorsprünge 21 geführt ist. Ferner können die Vorsprünge 21 Kopplungsöffnungen 23, in welche untere Enden der Fixierstangen 70, die oberhalb beschrieben werden, eingebracht werden können, umfassen.
In dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann der Pressenkörper 30 die auf der Hubplatte 20 der Stapelführung 10 gestapelten Brennstoffzellenkomponenten 3 (zusammen) pressen. Der Pressenkörper 30 kann an/auf einem Pressenrahmen 31 angeordnet sein, um in der vertikalen Richtung wechselseitig bewegbar/verschiebbar zu sein. Zum Beispiel kann der Pressenrahmen 31 an/auf dem Untergestell 11 angeordnet sein. Der Pressenrahmen 31 kann umfassen eine viereckige untere Platte 33, die an einer oberen Fläche des Untergestells 11 fest angeordnet ist, Führungsstangen 35, die aufrecht in der vertikalen Richtung an Eckabschnitten der unteren Endplatte 33 angeordnet sind, und eine viereckige obere Platte 37, die an oberen Endabschnitten der Führungsstangen 35 befestigt ist.
Die Führungsstangen 35 können den Pressenkörper 30 in der vertikalen Richtung lagern und führen, die unteren Endabschnitte der Führungsstangen 35 können jeweils mit den Eckabschnitten der unteren Platte 33 gekoppelt sein. Die oberen Endabschnitte der Führungsstangen 35 können jeweils mit den Eckabschnitten der oberen Platte 37 gekoppelt sein. Der Pressenkörper 30 kann mit den Führungsstangen 35 angebracht/montiert sein, und kann angeordnet sein, um in der vertikalen Richtung entlang der Führungsstangen 35 durch Arbeitsvorgänge des Presszylinders 41 nach vorne und nach hinten hin und her (wechselseitig) bewegbar zu sein. Der Presszylinder 41 kann an der oberen Platte 37 des Pressenrahmens 31 angeordnet sein und kann umfassen eine Arbeitsstange 43, die die obere Platte 37 durchdringt und arbeitet in der vertikalen Richtung nach vorne und nach hinten. Der Pressenkörper 30 kann an einem Oberteil/Spitze (unteres Ende) der Arbeitsstange 43 verbunden angeordnet sein.
5 zeigt eine beispielhafte perspektivische Ansicht, die einen Pressenkörper, der bei der Vorrichtung zum Montieren eines Brennstoffzellenstapels angewendet wird, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt. 6 zeigt eine beispielhafte Konfigurationsseitenansicht von 5. 7 zeigt eine beispielhafte detaillierte Ansicht, die einen Pressenkörper, der bei der Vorrichtung zum Montieren eines Brennstoffzellenstapels angewendet wird, darstellt.
Unter Bezugnahme auf 5 bis 7 kann der Pressenkörper 30 gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfassen einen Pressenblock 45, eine Trägerplatte 47 und ein Drehelement 49. Der Pressenblock 45 kann eine Betätigungskraft nach vorne und hinten von dem Presszylinder 41 erhalten/empfangen, wenn die Arbeitsstange 43 des Presszylinders 41 nach vorne arbeitet. Ferner kann der Pressenblock 45 eine vorgegebene Presskraft/Anpresskraft an die obere Endplatte 5 der auf der Stapelführung 10 gestapelten Brennstoffzellenkomponenten liefern. Der Pressenblock 45 kann mit dem Oberteil/Spitze der Arbeitsstange 43 des Presszylinders 41 gekoppelt sein. Stützenden 51, die eine Mehrzahl von Seiten der oberen Endplatte 5 stützen/lagern, können an beiden Seiten einer unteren Fläche des Pressenblocks 45 angeordnet sein.
Darüber hinaus können Führungsblöcke 53 jeweils an einer Mehrzahl von (z. B. beiden) Seiten einer oberen Fläche des Pressenblocks 45 gekoppelt sein (z. B. fest angebracht), und die Führungsblöcke 53 können mit den Führungsstangen 35 des Pressenrahmens 31 montiert sein. Mit anderen Worten können die Führungsblöcke mit den Führungsstangen 35 montiert sein und der Pressenblock 45 kann in der vertikalen Richtung verrückt/versetzt werden (z. B. bewegen), während er durch die Führungsstangen 35 durch die Arbeitsvorgänge des Presszylinders 41 nach vorne und hinten geführt ist. Die Trägerplatte 47 nimmt das Drehelement 49 auf, das weiter unten beschrieben wird, und kann an einer unteren Fläche des Pressenblocks 45 zwischen den Stützenden 51 des Pressenblocks 45 gekoppelt sein (z. B. fest angebracht). In dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann das Drehelement 49 drehbar an dem Pressenblock 45 durch die Trägerplatte 47 angeordnet sein und an der unteren Fläche der Trägerplatte 47 angeordnet sein, um durch eine Antriebseinheit 55 drehbar zu sein.
Das Drehelement 49 kann eine Form aufweisen, die der oben erwähnten Hubplatte 20 entspricht, und kann drehbar auf der Trägerplatte 47 zwischen den Stützenden 51 des Pressenblocks 45 angeordnet sein. Das Drehelement 49 kann eingerichtet sein, um eine Kraft (z. B. Druck/Drücken) auf einen Abschnitt zwischen einer Mehrzahl von Seiten (z. B. beide Seiten) der oberen Endplatte 5 der Brennstoffzellenkomponenten 3 zwischen den Stützenden 51 auszuüben. Das Drehelement 49 kann eine Plattenform aufweisen, die eingerichtet sein kann, um eine Kraft (z. B. Druck/Drücken) auf einen Abschnitt zwischen beiden Seiten der oberen Endplatte 5 auszuüben, und weist auf abgerundete Abschnitte 49a, die an beiden Seiten, die den Stützenden 51 des Pressenblocks 45 entsprechen, gebildet sind. Die abgerundeten Abschnitte 49a können an beiden Seiten des Drehelements 49 gebildet sein und können ermöglichen, dass das Drehelement 49 zwischen den Stützenden 51 sanft/gleichmäßig gedreht wird.
Ferner kann das Drehelement 49 Kopplungsabschnitte 49b, die mit den oberen Endabschnitten der Fixierstangen 70, die weiter unten beschrieben werden, gekoppelt sind, umfassen. Zum Beispiel kann ein Paar Kopplungsabschnitte 49b an einem vorderen Randabschnitt des Drehelements 49 gebildet sein und ein zweites Paar Kopplungsabschnitte 49b kann an einem hinteren Randabschnitt des Drehelements 49 gebildet sein. Befestigungsöffnungen 49c, in welche die oberen Endabschnitte der Fixierstangen 70 montiert und befestigt sein können, sind jeweils innerhalb der Kopplungsabschnitte 49b gebildet. Die Kopplungsabschnitte 49b lagern die Führungskörper 17 der Stapelführung 10 und das Drehelement 49 kann verrücken/versetzen (z. B. bewegt werden), während es in der vertikalen Richtung entlang der Führungskörper 17 über die Kopplungsabschnitte 49b geführt ist.
Die Antriebseinheit 55 kann umfassen einen Antriebsmotor 57, der fest an dem Pressenblock 45 des Pressenkörpers 30 angebracht sein kann, und eine Drehwelle 59, die an/in einem Drehzentrum des Drehelements 49 gekoppelt ist und im Wesentlichen mit einer Antriebswelle 58 des Antriebsmotors 57 gekoppelt ist. Die Antriebswelle 58 des Antriebsmotors 57 kann drehbar an der Trägerplatte 47 durch den Pressenblock 45 angeordnet sein. Die Drehwelle 59 kann drehbar durch die Trägerplatte 47 gelagert sein und an/in einem Drehzentrum des Drehelements 49 befestigt sein. Ferner kann ein antreibendes Zahnrad 61 mit der Antriebswelle 58 des Antriebsmotors 57 gekoppelt sein und ein angetriebenes Zahnrad 63 kann mit der Drehwelle 59 gekoppelt sein. Das antreibende Zahnrad 61 und das angetriebene Zahnrad 63 können miteinander durch zumindest ein, zum Beispiel zwei Zwischenräder/Zwischenzahnräder 65 gekoppelt sein. Mit anderen Worten können die Antriebswelle 58, die Drehwelle 59 und die Räder/Zahnräder 61, 63 und 65 im Inneren des Pressenblocks 45 angeordnet sein und drehbar an/auf der angeordnet sein.
In dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wenn die Antriebswelle 58 durch einen Betrieb des Antriebsmotors 57 gedreht wird, kann die Drehwelle 59 durch das antreibende Zahnrad 61, das Zwischenzahnrad 65 und das angetriebene Zahnrad 63, die miteinander gekoppelt sind (z. B. befestigt), gedreht werden, und das Drehelement 49 kann zwischen den Stützenden 51 des Pressenblocks 45 durch die Drehwelle 59 gedreht werden. Demzufolge kann in dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung das Drehelement 49 durch die Antriebseinheit 55 gedreht werden, wenn der gepresste Schichtkörper 9 zwischen dem Drehelement 49 und der Hubplatte 20 durch die Fixierstangen 70, die unten weiter beschrieben werden, befestigt wird. Der gepresste Schichtkörper 9 kann in Richtung einer oberen Seite der Stapelführung 10 durch den Pressenblock 45 angehoben werden.
Dementsprechend können in dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung die vorgenannte Isolierplatte 8 und das Befestigungselement 7 an dem gepressten Schichtkörper 9 befestigt werden. Der gepresste Schichtkörper 9 kann sich durch das Drehelement 49 drehen, wenn der gepresste Schichtkörper 9 in Richtung der oberen Seite der Stapelführung 10 angehoben wird. Ferner kann ein vorgegebener Spalt G zwischen einer unteren Fläche des Drehelements 49 und unteren Flächen der Stützenden 51 gebildet sein. Mit anderen Worten kann der Spalt G zwischen den unteren Flächen der Stützenden 15 und einer oberen Fläche der oberen Endplatte 5 in Kontakt mit der unteren Fläche des Drehelements 49 gebildet sein. Der Spalt G kann zwischen der unteren Fläche des Drehelements 49 und den unteren Flächen der Stützenden 51 wie oben beschrieben gebildet sein, um eine Beeinträchtigung zwischen dem gepressten Schichtkörper 9 und den Stützenden 51 zu vermeiden, wenn sich der angehobene gepresste Schichtkörper 9 durch das Drehelement 49 dreht.
Umgekehrt kann ein Stopperzylinder 67, der das Drehelement 49 begrenzt/beschränkt, an dem Pressenblock 45 des Pressenkörpers 30 angebracht sein. Der Stopperzylinder 67 kann eine Stoppstange 69, die in der vertikalen Richtung mit Hilfe des Pressenblocks 45 und der Trägerplatte 47 nach vorne und hinten arbeitet, umfassen. Die Stoppstange 69 kann wahlweise gekoppelt werden mit einer Stoppaussparung 49d, die gebildet ist in der oberen Fläche des Drehelements 49, das in der vertikalen Richtung durch den Pressenblock 45 und die Trägerplatte 47 nach vorne und hinten arbeitet. Mit anderen Worten kann die Stoppstange 69 von der Stoppaussparung 49d beim Arbeiten nach hinten während der Drehung des Drehelements 49 zurückgezogen werden und kann mit der Stoppaussparung 49d beim Arbeiten nach vorne während der Beendigung der Drehung des Drehelements 49 gekoppelt werden.
Unter Bezugnahme auf 8A und 8B in Verbindung mit 1 und 2 können in dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung die Fixierstangen den Pressenkörper 30 einstückig/integral mit der Hubplatte 20 mit dem dort dazwischen angeordneten zuvor erwähnten gepressten Schichtkörper 9 koppeln. Ein Paar Fixierstangen 70 kann an/mit einem vorderen Randabschnitt des Drehelements 49 gekoppelt sein und ein zweites Paar Fixierstangen 70 kann an/mit einem hinteren Randabschnitt des Drehelements 49 gekoppelt sein (Siehe 7). Die Fixierstangen 70 können an dem Drehelement 49 des Pressenkörpers 30 angeordnet sein und können an der Hubplatte 20 befestigt sein. Die oberen Endabschnitte der Fixierstangen 70 können mit den Kopplungsabschnitten 49b des Drehelements 49 gekoppelt sein und können befestigt sein, indem sie in den Befestigungsöffnungen 49c der Kopplungsabschnitte 49b angebracht werden. Ferner können die unteren Endabschnitte der Fixierstangen 70 mit den vorgenannten Vorsprüngen 21 der Hubplatte 20 gekoppelt sein und können in die Kopplungsöffnungen 23 der Vorsprünge 21 eingebracht werden (siehe 4 und 7).
Zum Beispiel kann eine Stiftausnehmung 71 in dem unteren Endabschnitt der Fixierstange 79 gebildet sein. Wenn der untere Endabschnitt der Fixierstange 70 in die Kopplungsöffnung 23 des Vorsprungs 21 eingebracht wird, kann ein Befestigungsstift 75, der ein zueinander benachbartes Paar Fixierstangen 70 in einer Vorwärts- und Rückwärts-Richtung des gepressten Schichtkörpers 9 miteinander koppelt, an der Stiftausnehmung 71 des unteren Endabschnitts befestigt werden. Insbesondere können die Befestigungsstifts 75 an den Stiftausnehmungen 71 der Fixierstangen 70 in der Vorwärts- und Rückwärts-Richtung des gepressten Schichtkörpers 9 durch Stiftaufnahmeaussparungen 16, die in dem Stützkörper 15 der Stapelführung 10 angeordnet sind, befestigt werden (siehe 4).
Unter Bezugnahme auf 2 kann in dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung die Luftdichtigkeits-Erfassungseinheit 90 eingerichtet sein, um die Luftdichtigkeit/Luftdichtheit des gepressten Schichtkörpers 9 zu erfassen und um ein Fluid an den aus den Brennstoffzellenkomponenten 3 gebildeten gepressten Schichtkörper 9 zuzuführen, wenn die Brennstoffzellenkomponenten 3 innerhalb der Stapelführung 10 durch den Pressenkörper 30 gepresst werden. Die Luftdichtigkeits-Erfassungseinheit 90 kann derart angeordnet sein, um mit dem Pressenblock 45 des Pressenkörpers 30 und dem Stützkörper 15 der Stapelführung 10 durch ein Fluidrohr verbunden zu werden. Die Luftdichtigkeits-Erfassungseinheit 90 kann die Luftdichtheit des gepressten Schichtkörpers 9 zum Beispiel durch Zuführen von Luft an den gepressten Schichtkörper 9 durch den Pressenblock 45 und den Stützkörper 15 erfassen und kann eingerichtet sein, um die Menge an entweichender Luft zu messen.
Im Folgenden wird ein Betrieb der Vorrichtung 100 zum Montieren des Brennstoffzellenstapels gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, die wie oben beschrieben konfiguriert ist, unter Bezugnahme auf die vorstehend genannten Zeichnungen und die beigefügten Zeichnungen im Detail beschrieben. 9 bis 12 zeigen beispielhafte Ansichten zum Darstellen eines Betriebs der Vorrichtung zum Montieren eines Brennstoffzellenstapels gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Unter Bezugnahme auf 9 kann in dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung während des Stapelns der Brennstoffzellenkomponenten 3 auf der Stapelführung 10 durch eine Komponentenstapelvorrichtung die Stapelführung 10 zu einer unteren Seite des Pressenkörpers 30 entlang eines Verlaufs/Weges (z. B. Förderstrecke) des Grundgestells 11 versetzen/verrücken.
Insbesondere können die Brennstoffzellenkomponenten 3 auf dem Stützkörper 15 entlang der Führungskörper 17 der Stapelführung 10 gestapelt werden und auf der Hubplatte 20, die an der oberen Fläche des Stützkörpers 15 innerhalb der Stapelführung 10 angeordnet ist, gestapelt werden. Der Pressenkörper 30 kann an einer obere Seite der Stapelführung 10 durch die Arbeitsstange 43 durch einen Betrieb des Presszylinders 41 nach hinten bewegt werden. Mit anderen Worten können die unteren Endabschnitte der Fixierstangen 70 an einer oberen Seite (z. B. außen) der Stapelführung 10 angeordnet werden, wenn die oberen Endabschnitte der Fixierstangen 70 an dem Drehelement 49 des Pressenkörpers 30 befestigt werden. Ferner kann die Stoppstange 69 des Stopperzylinders 67 in die Stoppaussparung 49d des Drehelements 49 beim Arbeiten nach vorne eingebracht werden, wodurch das Drehelement 49 begrenzt wird.
Zum Beispiel kann in dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wie in 10 dargestellt, die Arbeitsstange 43 des Presszylinders 41 nach vorne arbeiten, um den Pressenkörper 30 nach unten zu bewegen. Insbesondere kann sich der Pressenblock 45 des Pressenkörpers 30 nach unten durch die Arbeitsstange 43 des Presszylinders 41 bewegen. Die Führungsblöcke 53 können an dem Pressenblock 45 befestigt werden, um sich nach unten zu bewegen, während sie entlang der Führungsstangen 35 geführt werden, wenn die Führungsblöcke 53 mit den Führungsstangen 35 des Pressenrahmens 31 versehen sind.
Zusätzlich verrückt/versetzt der Pressenkörper 30 zu dem Inneren der Stapelführung 10 durch den offenen Rahmen 19 der Stapelführung 10 und die auf der Stapelführung 10 gestapelten Brennstoffzellenkomponenten 3 können durch das Drehelement 49 des Pressenkörpers 30 gepresst werden. Während dieses Prozesses können die unteren Endabschnitte der Fixierstangen 70 innerhalb der Kopplungsöffnungen 23 der Vorsprünge der Hubplatte 20 angeordnet werden (z. B. eingepasst). Danach kann Luft an den aus den Brennstoffzellenkomponenten 3 gebildeten gepressten Schichtkörper 9 durch die Luftdichtigkeits-Erfassungseinheit 90 zugeführt werden. Die Luft kann an den gepressten Schichtkörper 9 durch den Pressenblock 45 des Pressenkörpers 30 und den Stützkörper 15 der Stapelführung 10 zugeführt werden. Demzufolge kann die Luftdichtigkeits-Erfassungseinheit 90 eingerichtet sein, um die Menge an Luft, die von dem gepressten Schichtkörper 9 entweicht (z. B. abgeführt wird) zu messen, um zu bestimmen, ob die Brennstoffzellenkomponenten 3 eine defekte/fehlerhafte luftdichte Abdichtung aufweisen.
Wie oben beschrieben, wenn ein Grad an Luftdichtheit des gepressten Schichtkörpers 9 akzeptabel ist (z. B. ist die Luftleckage minimal oder unbedeutend) nach Erfassung der Luftdichtheit des gepressten Schichtkörpers 9 durch die Luftdichtigkeits-Erfassungseinheit 90, können die Befestigungsstifte 75 an den Stiftausnehmungen 71 der unteren Endabschnitte der Fixierstangen 70, die innerhalb (z. B. eingebaut in) der Kopplungsöffnungen 23 der Hubplatte 20 angeordnet sind, befestigt werden. Insbesondere kann der Befestigungsstift 75 an/in der Stiftausnehmung 71 der Fixierstange 70 in der Vorwärts- und Rückwärts-Richtung des gepressten Schichtkörpers 9 durch die in dem Stützkörper 15 der Stapelführung 10 angeordneten Stiftaufnahmeaussparungen 16 befestigt werden.
Demzufolge können in dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung die Brennstoffzellenkomponenten 3 durch den Pressenkörper 30 innerhalb der Stapelführung 10 gepresst werden. Ferner können der Pressenkörper 30 und die Hubplatte 20 einstückig/integral durch die Fixierstangen 70 mit dem aus den Brennstoffzellenkomponenten 3 gebildeten gepressten Schichtkörper 9, der dort dazwischen angeordneten wird, gekoppelt werden. Mit anderen Worten kann in dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung der gepresste Schichtkörper 9 in einem gepressten Zustand getrennt von der Stapelführung 10 durch die Fixierstangen 70 zwischen dem Drehelement 49 des Pressenkörpers 30 und der Hubplatte 20 gehalten werden.
In dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wenn der Pressenkörper 30 und die Hubplatte 20 einstückig/integral durch die Fixierstangen 70 mit dem dort dazwischen angeordneten gepressten Schichtkörper 9 wie oben beschrieben gekoppelt werden, kann die Arbeitsstange des Presszylinders 43 nach hinten arbeiten, um den Pressenkörper 30 nach oben, wie in 11 dargestellt, zu bewegen. Zusätzlich kann der gepresste Schichtkörper 9 in einem gepressten Zustand getrennt von der Stapelführung 10 durch die Fixierstangen 70 zwischen dem Pressenkörper 30 und der Hubplatte 20 gehalten werden, um zu der oberen Seite der Stapelführung 10 durch den Pressenkörper 30 zu verrücken/versetzen (z. B. bewegen).
Während der Bewegung des gepressten Schichtkörpers 9 an die obere Seite der Stapelführung 10, wie oben beschrieben, kann die Isolierplatte 8 an der vorderen Fläche des gepressten Schichtkörpers 9 montiert werden, das Befestigungselement 7 kann an der vorderen Fläche des gepressten Schichtkörpers 9 montiert werden und die obere und untere Endplatte 5 des gepressten Schichtkörpers 9 können durch das Befestigungselement 7 gekoppelt werden (z. B. befestigt). Während dieses Prozesses kann die Stapelführung 10 zu der Außenseite des Pressenrahmens 31 entlang der Förderstrecke des Grundgestells 11 befördert werden.
Wenn die Isolierplatte 8 und das Befestigungselement 7 an der vorderen Fläche des gepressten Schichtkörpers 9 wie oben beschrieben, in dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung montiert werden, kann die Stoppstange 69 des Stopperzylinders 67 nach hinten arbeiten, um die Begrenzung/Beschränkung des Drehelements 49 zu lösen/freizugeben. Mit anderen Worten kann die Stoppstange 69 des Stopperzylinders 76 von der Stoppaussparung 49d des Drehelements 49 beim Arbeiten nach hinten zurückgezogen werden, wodurch die Begrenzung/Beschränkung des Drehelements 49 gelöst/freigegeben wird.
Danach kann in dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung die Antriebseinheit 55 eingerichtet sein, um das Drehelement 49 des Pressenkörpers 30 um ungefähr 180 Grad, wie in 12 dargestellt, zu drehen. Dementsprechend können in dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung die Isolierplatte 8 und das Befestigungselement 7 an der hinteren Fläche des gepressten Schichtkörpers 9 montiert werden und die obere und untere Endplatte 5 des gepressten Schichtkörpers 9 kann durch das Befestigungselement 7 befestigt werden.
Wenn die Isolierplatten 8 und das Befestigungselement 7 an der vorderen und der hinteren Fläche des gepressten Schichtkörpers 9 wie oben beschrieben, montiert werden, kann in dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung die Arbeitsstange 43 des Presszylinders 41 nach vorne arbeiten, um den gepressten Schichtkörper 9 zusammen mit dem Pressenkörper 30 nach unten zu verrücken/versetzen (z. B. bewegen). Danach, wenn die Befestigungsstifte 75 von den unteren Endabschnitten der Fixierstangen 70 entfernt werden, kann sich der Pressenkörper 30 durch den Presszylinder 41 in dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung nach oben bewegen. Die Isolierplatten 8 und das Befestigungselement 7 können an der vorderen und hinteren Fläche des aus den gepressten Brennstoffzellenkomponenten 3 gebildeten gepressten Schichtkörpers 9 montiert werden, wodurch eine vollständige Einheit/Baugruppe gebildet wird.
Gemäß der Vorrichtung 100 zum Montieren des Brennstoffzellenstapels gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, die oben beschrieben worden ist, kann die Luftdichtigkeit des gepressten Schichtkörpers 9 erfasst werden, bevor das Befestigungselement 7 an dem gepressten Schichtkörper 9 angebracht wird. Der gepresste Schichtkörper 9 kann durch das Befestigungselement 7 unter Beibehaltung eines gepressten Zustandes der Brennstoffzellenkomponenten 3 verbunden werden. Demzufolge kann in dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, da der gepresste Schichtkörper 9, der in einem gepressten Zustand durch die Hubplatte 20, den Pressenkörper 30 und die Fixierstangen 70 gehalten wird, befestigt werden kann, die Wahrscheinlichkeit einer Leckage des Brennstoffzellenstapels 1, die durch eine Änderung der Abstoßungskraft des gepressten Schichtkörpers 9 verursacht wird, reduziert werden, die Montageprozesse können vereinfacht werden und die Montagezeit kann reduziert werden, wodurch die Montageproduktivität des Brennstoffzellenstapels 1 verbessert wird.
Zusätzlich kann in dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung der gepresste Schichtkörper 9 befestigt werden, während er gedreht wird, wenn der gepresste Schichtkörper 9, der durch die Hubplatte 20, den Pressenkörper 30 und die Fixierstangen 70 in einem gepressten Zustand gehalten wird in einem gepressten Zustand gehalten wird, hochgehoben wird (z. B. angehoben), wodurch der Komfort beim Befestigen des Brennstoffzellenstapels verbessert wird. Weiterhin kann in dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung die Luftdichtheit des gepressten Schichtkörpers 9 durch die Luftdichtigkeits-Erfassungseinheit 90 vor einem Befestigen des gepressten Schichtkörpers 9, der in einem gepressten Zustand gehalten wird, erfasst werden, und als ein Ergebnis kann das Erfordernis zum Demontieren des Brennstoffzellenstapels und dann das wieder Zusammenbauen des Brennstoffzellenstapels, wenn die Brennstoffzellenkomponenten 3 einen Luftdichtigkeitsfehler aufweisen, verringert werden.
Während diese Erfindung in Verbindung mit dem beschrieben worden ist, was gegenwärtig als praktische Ausführungsbeispiele erachtet werden, versteht es sich, dass die Erfindung nicht auf die offenbarten Ausführungsformen beschränkt ist, sondern im Gegensatz dazu vorgesehen ist, um verschiedene Abänderungen und äquivalente Anordnungen abzudecken, die innerhalb der Lehre und des Umfangs der beigefügten Ansprüche umfasst sind.
Bezugszeichenliste

1: Brennstoffzellenstapel
3: Brennstoffzellenkomponenten
5: Endplatte
7: Befestigungselement
8: Isolierplatte
9: Gepresster Schichtkörper
10: Stapelführung
11: Untergestell
13: Unterer Körper
15: Stützkörper
16: Stiftaufnahmeaussparung
17: Führungskörper
19: Offener Rahmen
20: Hubplatte
21: Vorsprung
23: Kopplungsöffnung
30: Pressenkörper
31: Pressenrahmen
33: Untere Platte
35: Führungsstange
37: Obere Platte
41: Presszylinder
43: Arbeitsstange
45: Pressenblock
47: Trägerplatte
49: Drehelement
49a: Rundung
49b: Kopplungsabschnitt
49c: Befestigungsöffnung
49d: Stoppaussparung
51: Stützende
53: Führungsblock
55: Antriebseinheit
57: Antriebsmotor
58: Antriebswelle
59: Drehwelle
61: Treibendes Zahnrad
63: Getriebenes Zahnrad
65: Zwischenzahnrad
67: Stopperzylinder
69: Stoppstange
70: Fixierstange
71: Stiftausnehmung
75: Befestigungsstift
90: Luftdichtigkeits-Erfassungseinheit
G: Spalt

Claims

Vorrichtung zum Montieren eines Brennstoffzellenstapels, die eine Kraft auf Brennstoffzellenkomponenten, die auf einer Stapelführung gestapelt sind, ausübt, und einen aus den gepressten Brennstoffzellenkomponenten gebildeten Schichtkörper durch ein Befestigungselement koppelt, die Vorrichtung aufweisend: eine an einem inneren Boden der Stapelführung angeordnete Hubplatte; einen an einem Pressenrahmen angebrachten Pressenkörper, der in einer vertikalen Richtung beweglich ist und eingerichtet ist, um eine Kraft auf die Brennstoffzellenkomponenten, die auf der Hubplatte gestapelt sind, aufzubringen; und eine Mehrzahl von Fixierstangen, die an dem Pressenkörper angebracht sind, an der Hubplatte befestigt sind und die den Pressenkörper mit der Hubplatte mit dem dort dazwischen angeordneten gepressten Schichtkörper koppeln.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Pressenkörper mit einer Arbeitsstange eines an dem Pressenrahmen angeordneten Presszylinders gekoppelt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei eine Mehrzahl von Führungsstangen, die den Pressenkörper in der vertikalen Richtung lagern und führen, an dem Pressenrahmen angebracht ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei der Presszylinder den Pressenkörper nach oben über die Arbeitsstange verrückt und den gepressten Schichtkörper, der zwischen dem Pressenkörper und der Hubplatte durch die Fixierstangen gekoppelt ist, aus der Stapelführung anhebt.
Vorrichtung zum Montieren eines Brennstoffzellenstapels, die eine Kraft auf Brennstoffzellenkomponenten, die auf einer Stapelführung gestapelt sind, ausübt und einen aus den gepressten Brennstoffzellenkomponenten gebildeten gepressten Schichtkörper durch ein Befestigungselement koppelt, die Vorrichtung aufweisend: eine an einer Unterseite der Stapelführung angeordnete Hubplatte; einen an einem Pressenrahmen angeordneten Pressenkörper, um in einer vertikalen Richtung verrücken und eine Kraft auf die Brennstoffzellenkomponenten, die auf der Hubplatte gestapelt sind, auszuüben; und ein Mehrzahl von Fixierstangen, die an dem Pressenkörper angeordnet sind, an der Hubplatte befestigt sind und den Pressenkörper mit der Hubplatte mit dem dort dazwischen angeordneten gepressten Schichtkörper koppeln, wobei der Pressenkörper ein Drehelement, das mit oberen Endabschnitten der Fixierstangen gekoppelt ist, um durch eine Antriebseinheit drehbar zu sein, umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei das Drehelement durch die Antriebseinheit gedreht wird, um das Befestigungselement an dem gepressten Schichtkörper zu befestigen, wenn der gepresste Schichtkörper, der zwischen dem Drehelement und der Hubplatte durch die Fixierstangen befestigt ist, zu einer oberen Seite der Stapelführung durch den Pressenkörper angehoben wird.
Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Antriebseinheit umfasst: einen Antriebsmotor, der fest an dem Pressenkörper angebracht ist; und eine Drehwelle, die in einem Drehzentrum des Drehelements gekoppelt ist und mit einer Antriebswelle des Antriebsmotors gekoppelt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei ein treibendes Zahnrad mit der Antriebswelle gekoppelt ist, ein angetriebenes Zahnrad mit der Drehwelle gekoppelt ist und das treibende Zahnrad und das angetriebene Zahnrad durch zumindest ein Zwischenzahnrad miteinander verbunden sind.
Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Antriebswelle, die Drehwelle und das Zwischenzahnrad drehbar an einer mit dem Pressenkörper befestigen Trägerplatte angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei ein Stopperzylinder, der eingerichtet ist, um das Drehelement zu begrenzen, an dem Pressenkörper angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei der Stopperzylinder umfasst: eine Stoppstange, die wahlweise gekoppelt ist mit einer innerhalb des Drehelements angeordneten Stoppaussparung durch Arbeiten nach vorne und hinten in der vertikalen Richtung.
Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei: der Pressenkörper Stützenden, die beide Seiten eines oberen Abschnitts des gepressten Schichtkörpers abstützen, umfasst, und das Drehelement drehbar zwischen den Stützenden angeordnet ist und eine Kraft auf einen Abschnitt zwischen beiden Seiten des oberen Abschnitts des gepressten Schichtkörpers ausübt.
Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei abgerundete Abschnitte an einer Mehrzahl von Seiten des Drehelements, die den Stützenden entsprechen, gebildet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei das Drehelement Kopplungsabschnitte, an denen obere Enden der Fixierstange gekoppelt sind, umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Hubplatte Koppelöffnungen, die eine Form haben, die dem Drehelement entspricht, und in denen untere Enden der Fixierstangen angeordnet sind, umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 15, wobei Stiftausnehmungen in unteren Endabschnitten der Fixierstangen gebildet sind, und ein Befestigungsstift, der ein Paar benachbarte Fixierstangen in einer Vorwärts- und Rückwärts-Richtung des gepressten Schichtkörpers koppelt, mit den Stiftausnehmungen befestigt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 16, wobei ein Paar Fixierstangen mit einem vorderen Randabschnitt des Drehelements, der einer vorderen Fläche des gepressten Schichtkörpers entspricht, gekoppelt ist, und ein zweites Paar Fixierstangen mit einem hinteren Randabschnitt des Drehelements, der einer hinteren Fläche des gepressten Schichtkörper entspricht, gekoppelt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 16, wobei der Befestigungsstift an der Stiftausnehmung in der Vorwärts- und Rückwärts-Richtung des gepressten Schichtkörpers durch eine in einer Bodenfläche der Stapelführung angeordnete Stiftaufnahmeaussparung befestigt ist.
Vorrichtung zum Montieren eines Brennstoffzellenstapels, die eine Kraft auf Brennstoffzellenkomponenten, die auf einer Stapelführung gestapelt sind, ausübt, und einen aus den gepressten Brennstoffzellenkomponenten gebildeten gepressten Schichtkörper durch ein Befestigungselement koppelt, die Vorrichtung aufweisend: eine an einer Unterseite der Stapelführung angeordnete Hubplatte; einen an einem Pressenrahmen angeordneten Pressenkörper, um in einer vertikalen Richtung bewegbar zu sein und eine Kraft auf die auf der Hubplatte gestapelten Brennstoffzellenkomponenten ausübt; eine Mehrzahl von Fixierstangen, die an dem Pressenkörper angeordnet sind, an der Hubplatte befestigt sind und den Pressenkörper einstückig mit der Hubplatte mit dem dort dazwischen angeordneten gepressten Schichtkörper koppeln; und eine Luftdichtigkeits-Erfassungseinheit, die angebracht ist, um mit dem Pressenkörper und der Stapelführung verbunden zu werden, und eingerichtet ist, um die Luftdichtigkeit des gepressten Schichtkörpers zu erfassen, indem ein Fluid an den gepressten Schichtkörper zugeführt wird, wenn die Brennstoffzellenkomponenten durch den Pressenkörper gepresst werden.
Vorrichtung nach Anspruch 19, wobei die Luftdichtigkeits-Erfassungseinheit eingerichtet ist, um Luft an den gepressten Schichtkörper durch den Pressenkörper und die Stapelführung zuzuführen, und eingerichtet ist, um die Menge an Luft, die entweicht, zu messen.