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Gebiet der Technik
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Brennstoffzelle. Genauer betrifft
sie eine Technik, die wirksam ist, um die Montagenauigkeit der Brennstoffzelle zu
verbessern.
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Technischer Hintergrund
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Seit
einigen Jahren stehen Brennstoffzellen-Fahrzeuge und dergleichen
im Mittelpunkt des Interesses, die als Energiequelle eine Brennstoffzelle nutzen,
die durch eine elektrochemische Reaktion zwischen einem Brenngas
und einem Oxidierungsgas Leistung erzeugt.
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Eine
solche Brennstoffzelle ist üblicherweise als Brennstoffzellenstapel
aufgebaut, der folgendes aufweist: ein Zellenlaminat mit der erforderlichen Zahl
an Zellen für die Erzeugung der Leistung durch die elektrochemische
Reaktion zwischen dem Brenngas und dem Oxidierungsgas, eine Endplatte,
die außerhalb dieses Zellenlaminats in einer Laminierungsrichtungen
von diesem angeordnet ist, eine Kraftanpassungsschraube, die in
der Laminierungsrichtung des Zellenlaminats gegen diese Endplatte
bewegt werden kann, und eine Anpresseinrichtung (eine Federbüchse,
eine Tellerfeder, eine Anpressplatte oder dergleichen), in der eine
Kompressionskraft, die an das Zellenlaminat angelegt werden soll,
durch die Kraftanpassungsschraube angepasst wird.
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Eine
Brennstoffzelle mit einer solchen Stapelstruktur weist manchmal
eine Struktur auf, bei der die Endplatte mit einer polygonalen Durchgangsöffnung
versehen ist und die Kraftanpassungsschraube mit einem Drehregulierungselement
in Eingriff gebracht wird, das in diese Durchgangsöffnung
einzuführen ist, um dadurch die Drehung zu regulieren (siehe
z. B.
japanische Patentanmeldung-Offenlegungsschrift
Nr. 8-171926 ).
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Offenbarung der Erfindung
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Außerdem
sind in einer Brennstoffzelle eine Kraftanpassungsschraube und eine
Anpresseinrichtung manchmal mit Eingriffabschnitten versehen, die in
der Durchmesserrichtung der Kraftanpassungsschraube angeordnet sind
und die miteinander in Eingriff zu bringen sind. In einem solchen
Zellenlaminat wird jedoch eine Lagebeziehung zwischen der Endplatte
und der Anpresseinrichtung in der Durchmesserrichtung der Kraftanpassungsschraube
durch den Eingriff der Eingriffsabschnitte bestimmt. Wenn ein Herstellungsfehler
oder dergleichen erzeugt wird, ist es daher äußerst
schwierig, die Endplatte und die Anpresseinrichtung in der Durchmesserrichtung
der Kraftanpassungsschraube zu positionieren, d. h. in einer Richtung
(einer Richtung innerhalb der Zellenebene), die die Laminierungsrichtung
eines Zellenlaminats rechtwinklig schneidet.
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Um
dieses Problem zu lösen, ist eine Aufgabe der vorliegenden
Erfindung die Schaffung einer Brennstoffzelle, bei der eine Endplatte
und eine Anpresseinrichtung in einer Richtung positioniert werden
können, die die Laminierungsrichtung des Zellenlaminats
rechtwinklig schneidet.
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Um
die genannte Aufgabe zu lösen, ist eine Brennstoffzelle
der vorliegenden Erfindung eine Brennstoffzelle, die aufweist: ein
Zellenlaminat, in dem eine Vielzahl von Zellen laminiert sind; eine
Endplatte, die außerhalb des Zellenlaminats in Laminierungsrichtung
des Zellenlaminats angeordnet ist; eine Kraftanpassungsschraube,
die sich in Laminierungsrichtung des Zellenlaminats gegen die Endplatte
bewegt, und eine Anpresseinrichtung, die auf der zur Endplatte weisenden
Seite des Zellenlaminats angeordnet ist, um eine Kompressionskraft,
die an das Zellenlaminat angelegt werden soll, durch die Kraftanpassungsschraube
anzupassen, wobei Eingriffsabschnitte der Kraftanpassungsschraube
und der Anpresseinrichtung, die in der Durchmesserrichtung der Kraftanpassungsschraube
positioniert sind und die miteinander in Eingriff zu bringen sind,
in der Durchmesserrichtung der Kraftanpassungsschraube gegen die
Endplatte und/oder die Anpresseinrichtung bewegbar angeordnet sind.
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Wenn
die Eingriffabschnitte der Kraftanpassungsschraube und der Anpresseinrichtung,
die so positioniert sind, dass sie miteinander in Eingriff kommen,
in der Durchmesserrichtung der Kraftanpassungsschraube gegen die
Endplatte und/oder die Anpresseinrichtung bewegt werden, können
gemäß einem solchen Aufbau die Endplatte und Anpresseinrichtung
in der Durchmesserrichtung der Kraftanpassungsschraube, d. h. in
einer Richtung, die die Laminierungsrichtung des Zellenlaminats
rechtwinklig schneidet, positioniert werden.
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In
diesem Fall ist vorzugsweise ein zwischenliegendes Element, das
in der Durchmesserrichtung der Kraftanpassungsschraube gegen die Endplatte
und/oder die Anpresseinrichtung bewegt werden kann und dessen Drehung über
360 Grad oder mehr reguliert werden kann, vorgesehen.
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In
einem Fall, wo eine Vielzahl der Kraftanpassungsschrauben vorgesehen
ist, sind überdies Eingriffsabschnitte der Kraftanpassungsschrauben und
der Anpresseinrichtung in der Durchmesserrichtung der Kraftanpassungsschrauben
gegen die Endplatte und/oder die Anpresseinrichtung bewegbar vorgesehen.
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Ferner
weist die Anpresseinrichtung vorzugsweise einen Aussparungsabschnitt
oder einen Vorsprungsabschnitt als Eingriffsabschnitt auf.
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Gemäß der
vorliegenden Erfindung sind die Eingriffsabschnitte der Kraftanpassungsschraube und
der Anpresseinrichtung, die in der Durchmesserrichtung der Kraftanpassungsschraube
angeordnet sind und die miteinander in Eingriff zu bringen sind,
in der Durchmesserrichtung der Kraftanpassungsschraube gegen die
Endplatte und/oder die Anpresseinrichtung bewegbar, so dass die
Endplatte und die Anpresseinrichtung in der Durchmesserrichtung
der Kraftanpassungsschraube, d. h. in der Richtung, die die Laminierungsrichtung
des Zellenlaminats rechtwinklig schneidet, positioniert werden können
und die Montagegenauigkeit verbessert werden kann.
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Kurze Beschreibung der Zeichnung
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1 ist
eine frontale Schnittansicht und zeigt eine erste Ausführungsform
einer Brennstoffzelle gemäß der vorliegenden Erfindung.
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2 ist
eine Draufsicht auf ein Arretierungselement, eine Endplatte und
eine Kraftanpassungsschraube dieser Ausführungsform; und
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3 ist
eine frontale Teilschnittansicht einer zweiten Ausführungsform
der Brennstoffzelle gemäß der vorliegenden Erfindung.
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Beste Weise zur Ausführung
der Erfindung
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Nun
wird eine erste Ausführungsform einer Brennstoffzelle gemäß der
vorliegenden Erfindung mit Bezug auf 1 und 2 beschrieben.
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1 zeigt
eine Brennstoffzelle 10. Diese Brennstoffzelle 10 kann
auf ein On-board-Leistungserzeugungssystem eines Brennstoffzellen-Fahrzeugs,
ein Leistungserzeugungssystem für jede Art von mobilem
Körper, wie ein Schiff, ein Flugzeug, einen Zug oder einen
schreitenden Roboter, ein stationäres Leistungserzeugungssystem
zur Verwendung als Leistungserzeugungsausrüstung für
den Bau (Wohnungs- und Bauwesen oder dergleichen) angewendet werden,
aber insbesondere wird die Zelle für ein Fahrzeug verwendet.
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Die
Brennstoffzelle 10 weist einen Brennstoffzellenstapel 11 und
ein Stapelgehäuse 12 auf, das die Außenseite
dieses Brennstoffzellenstapels 11 abdeckt und das aus einem
Isoliermaterial wie beispielsweise einem Kunstharz besteht. Es sei
darauf hinge wiesen, dass das Stapelgehäuse 12 manchmal aus
einem Metall besteht, das mit einem Isoliermaterial, wie beispielsweise
dem Kunstharz, beschichtet ist.
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Der äußere
Teil des Brennstoffzellenstapels 11 wird durch Miteinanderverbinden
der Außenränder eines Paars von rechteckigen Endplatten 15, 16 über
Spannplatten 17 gebildet, und diese Endplatten 15, 16 und
die Spannplatten 17 bestehen beispielsweise aus Duralumin
oder der dergleichen.
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Im
Brennstoffzellenstapel 11 sind außerdem an der
Seite einer Endplatte 15, die auf die andere Endplatte 16 gerichtet
ist, eine rechteckige Isolierplatte 18, eine Anschlussplatte 19 und
eine Abdeckplatte 20 in dieser Reihenfolge von der Seite
der einen Endplatte 15 aus angeordnet. An der Seite dieser
Abdeckplatte 20, die auf die andere Endplatte 16 gerichtet
ist, sind ein Zellenlaminat 22, in dem die benötigte
Anzahl von Zellen 21 mit in Richtung der Ebene gesehen
rechteckiger Form, die zugeführtes Brenngas und Oxidierungsgas
empfangen, um Leistung zu erzeugen, so laminiert, dass die Laminierungsrichtung
der Zellen 21 eine Richtung ist, die die Endplatten 15, 16 miteinander
verbindet.
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Im
Brennstoffzellenstapel 11 sind ferner an der Seite des
Zellenlaminats 22, die auf die andere Endplatte 16 gerichtet
ist, eine rechteckige Abdeckplatte 24, eine Anschlussplatte 25 und
eine Isolierplatte 26 in dieser Reihenfolge von der Seite
des Zellenlaminats 22 aus angeordnet. An der Seite dieser Isolierplatte 26,
die auf die andere Endplatte 16 gerichtet ist, ist eine
in Richtung der Ebene gesehen rechteckige Federbüchse (eine
Anpresseinrichtung) 27 angeordnet.
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Die
Federbüchse 27 ist mit einer Vielzahl von Spiralfedern
(nicht dargestellt) versehen, so dass auf die Isolierplatte 26,
d. h. das Zellenlaminat 22, über diese Spiralfedern
in Laminierungsrichtung Druck ausgeübt wird. Darüber
hinaus sind eine Vielzahl von vorgegebenen Abschnitten, genauer
zwei Abschnitte, der Federbüchse 27 mit kugelig
geformten Vorsprungsabschnitten (Eingriffsabschnitten) 28 versehen,
die auf einer Seite, die dem Zellenlaminat 22 entgegengesetzt
ist, vorstehen. Diese Vorsprung sabschnitte 28 sind in vorgegebenen
Abständen in Längsrichtung der Federbüchse 27 angeordnet.
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Darüber
hinaus besteht in der ersten Ausführungsform, wie auch
in 2 dargestellt, die oben genannte andere Endplatte 16 aus
einem rechteckigen Endplatten-Hauptkörper 30,
der mit den Spannplatten 17 verbunden ist, und der vorgegebenen
Zahl von hier zwei Arretierungselementen (zwischenliegenden Elementen) 31,
die in Regionen an den Innenseiten von Verbindungsabschnitten zwischen dem
Endplatten-Hauptkörper 30 und den Spannplatten 17 vorgesehen
sind.
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Der
Endplatten-Hauptkörper 30 ist mit einer Vielzahl
von Durchgangsöffnungen 32, die in vorgegebenen
Abschnitten in Dickenrichtung durch den Hauptkörper hindurchgehen,
versehen. Diese Durchgangsöffnungen 32, 32 weisen
die gleiche Form auf. Jede der Durchgangsöffnungen weist
auf: einen Einführungsöffnungsabschnitt 33,
der auf einer der Federbüchse 27 entgegengesetzten
Seite angeordnet ist und der von der der Federbüchse 27 entgegengesetzten
Seite aus betrachtet eine kreisrunde Form aufweist; einen Gegenöffnungsabschnitt 34,
der auf der der Federbüchse 27 zugewandten Seite
angeordnet ist und der einen größeren Durchmesser
aufweist als der Einführungsöffnungsabschnitt 33 und der
in einer konstanten Tiefe zurückgesetzt ist, so dass er
von der Seite der Federbüchse 27 aus gesehen eine
kreisrunde Form aufweist; und einen konischen Öffnungsabschnitt 35,
der in einem Grenzbereich zwischen dem Einführungsöffnungsabschnitt 33 und
dem Gegenöffnungsabschnitt 34 angeordnet ist und
eine solche konische Form aufweist, dass der konische Öffnungsabschnitt
auf der dem Gegenöffnungsabschnitts 34 zugewandten
Seite einen größeren Durchmesser aufweist. Der
Einführungsöffnungsabschnitt 33, der
Gegenöffnungsabschnitt 34 und der konische Öffnungsabschnitt 35,
die zu der gleichen Durchgangsöffnung 32 gehören,
sind auf der gleichen Achse angeordnet.
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Im
Endplatten-Hauptkörper 30 ist außerdem eine
Bodenfläche 34a des Gegenöffnungsabschnitts 34 jeder
der Durchgangsöffnungen 32, 32 mit einem Drehregulierungs-Öffnungsabschnitt 36 parallel
zum Einführungsöffnungsabschnitt 33 versehen.
Hierbei weist jeder Drehregulierungs-Öffnungsabschnitt 36 eine
in axialer Richtung gesehen kreisrunde Form auf, und beide Drehregulierungs-Öffnungsabschnitte sind
entlang gerader Linien, die durch die Mitten der Einführungsöffnungsabschnitte 33, 33 verlaufen,
angeordnet.
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Eine
Vielzahl von Arretierungselementen 31, 31 weist
die gleiche Form auf, und jedes der Arretierungselemente weist einen
zylindrischen Nabenabschnitt 41, in dem ein Innengewinde 40 ausgebildet ist,
und einen im Wesentlichen scheibenartigen Flanschabschnitt 42 auf,
der in einer radialen Richtung von der in axialer Richtung mittleren
Position dieses Nabenabschnitts 41 zum Gesamtumfang nach
außen verläuft. Da der Flanschabschnitt 42 in
der in axialer Richtung zwischenliegenden Position ausgebildet ist,
weist der Nabenabschnitt 41 einen zylindrischen Abschnitt 43,
der von einer Seite des Flanschabschnitts 42 in der axialen
Richtung vorsteht, und einen zylindrischen Abschnitt 44,
der von der entgegengesetzten Seite des Flanschabschnitts 42 in
der axialen Richtung vorsteht, auf.
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Darüber
hinaus ist in dem Arretierungselement 31 ein konischer
Abschnitt 45, dessen Durchmesser auf einer zum Flanschabschnitt 42 weisenden
Seite größer ist, in einer Grenzposition zwischen einer
in der axialen Richtung einen Seite des Flanschabschnitts 42 und
dem zylindrischen Abschnitt 43, der von dieser Seite vorsteht,
ausgebildet, und ein konischer Abschnitt 46, dessen Durchmesser
auf einer zum Flanschabschnitt 42 weisenden Seite größer
ist, ist in einer Grenzposition zwischen der in der axialen Richtung
entgegengesetzten Seite des Flanschabschnitts 42 und dem
zylindrischen Abschnitt 44, der von dieser Seite vorsteht,
ausgebildet. Der Nabenabschnitt 41, der Flanschabschnitt 42,
der konische Abscnitt 45 und der konische Abschnitt 46,
die das gleiche Arretierungselement 31 bilden, sind auf der
gleichen Achse angeordnet. Hierbei können Rippen radial
vom zylindrischen Abschnitt 44 ausgehend ausgebildet sein,
um den Flanschabschnitt 42 zu verstärken.
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Ferner
ist das Arretierungselement 31 mit einem säulenförmigen
Drehregulierungs-Zapfenabschnitt 48 versehen, der vom Flanschabschnitt 42 zur Seite
des zylindrischen Abschnitts 43 in der axialen Richtung
parallel zu diesem zylindrischen Abschnitt vorsteht. Ein Abstand
zwischen der Mitte des Nabenabschnitts 41 und der Mitte des
Drehregulierungs-Zapfenabschnitts 48 ist einem Abstand
zwischen der Mitte der Durchgangsöffnung 32 und
der Mitte des Drehregulierungs-Öffnungsabschnitts 36 im
Endplatten-Hauptkörper 30 gleich.
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Diese
Arretierungselemente 31, 31 werden jeweils in
den Endplatten-Hauptkörper 30 eingeführt. Während
ein zylindrischer Abschnitt 43 des Nabenabschnitts 41 in
den Einführungsöffnungsabschnitt 33 eingeführt
wird, der konische Abschnitt 45 in den konischen Öffnungsabschnitt 35 eingeführt
wird und der Flanschabschnitt 42 in den Gegenöffnungsabschnitt 34 eingeführt
wird, wird der Drehregulierungs-Zapfenabschnitt 48 in den
Drehregulierungs-Öffnungsabschnitt 36 eingeführt,
wodurch der Flanschabschnitt 42 an der Bodenfläche 34a des
Gegenöffnungsabschnitts 34 anliegen kann. Dabei weist
der Einführungsöffnungsabschnitt 33 einen größeren
Durchmesser auf als der zylndrische Abschnitt 43, der Gegenöffnungsabschnitt 34 weist
einen größeren Durchmesser auf als der Flanschabschnitt 42 und
der Drehregulierungs-Öffnungsabschnitt 36 weist
einen größeren Durchmesser auf als der Drehregulierungs-Zapfenabschnitt 48.
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Infolgedessen
weist das Arretierungselement 31 soviel Spiel auf, dass
das Arretierungselement sich entlang der Durchmesserrichtung des
Innengewindes 40, d. h. in Durchmesserrichtung der Kraftanpassungsschraube 50,
gegen den Endplatten-Hauptkörper 30 bewegen kann,
um mit dem Innengewinde in Eingriff zu kommen, wie später
beschrieben. Außerdem ist das Arretierungselement über
360 Grad in allen Durchmesserrichtungen bewegbar. Infolgedessen
ist auch die Kraftanpassungsschraube 50, die mit diesem
Innengewinde in Eingriff kommt, in der Durchmesserrichtung gegen
die Endplatte 16 bewegbar und ist ferner über
360 Grad in allen Durchmesserrichtungen bewegbar.
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Das
Innengewinde 40 jedes Arretierungselements 31 kommt
mit der Kraftanpassungsschraube 50 in Eingriff wie oben
beschrieben, und jede der Kraftanpassungsschrauben 50 liegt
am Vorsprungsabschnitt 28 an. Die Kraftanpassungsschrauben
weisen eine Eins-zu-Eins-Entsprechung mit den Vorsprungsabschnitten
der Federbüchse 27 auf. Hierbei ist die Kraftanpassungsschraube 50 auf
der Seite, auf der die Schraube an den Vorsprungsabschnitten 28 anliegt,
entlang der gleichen Achse mit einem kugeligen Vorsprungsabschnitt
(Eingriffsabschnitt) 51 versehen, der in der Durchmesserrichtung
der Kraftanpassungsschraube 50 angeordnet ist, so dass
der Abschnitt mit dem Vorsprungsabschnitt 50 in Eingriff kommt.
Auf einer dem Aussparungsabschnitt 51 entgegengesetzten
Seite ist ein Werkzeugeinpassabschnitt 52, in den ein Werkzeug,
wie ein hexagonaler Bolzen, eingepasst wird, entlang der gleichen
Achse ausgebildet.
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Wenn
diese Kraftanpassungsschrauben 50 über die in
die Werkzeugenpassabschnitte 52 eingepassten Werkzeuge
gedreht werden, können sich die Schrauben in der axialen
Richtung der Schrauben, d. h. in Laminierungsrichtung des Zellenlaminats 22, gegen
die Endplatte 16 bewegen. Infolgedessen kann die Kompressionskraft
der Federbüchse 27 auf das Zellenlaminat 22 angepasst
werden.
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Hierbei
muss während der Drehung jeder der Kraftanpassungsschrauben 50 das
Arretierungselement 31 mitgedreht werden. Da der Drehregulierungs-Zapfenabschnitt 48 jedoch
an der Innenwandfläche des Drehregulierungs-Öffnungsabschnitts 36 des
Endplatten-Hauptkörpers 30 anliegt, wird die Drehung
des Arretierungselements in Bezug auf den Endplatten-Hauptkörper 30 reguliert.
Wenn die Federbüchse 27 eine große Kraft
anlegt, wird die Drehung auch durch die Reibung zwischen der Bodenfläche 34a des
Gegenöffnungsabschnitts 34 des Endplatten-Hauptkörpers 30 und
dem Flanschabschnitt 42 reguliert, und die Kraftanpassungsschraube 50 dreht
sich nur gegen den Endplatten-Hauptkörper 30.
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Darüber
hinaus wird in einem Zustand, in dem die Kompressionskraft der Federbüchse 27 klein
ist, die Kraft durch Festziehen der Kraftanpassungsschraube 50 ausgeglichen,
so dass der kugelige Aussparungsabschnitt 51 der Kraftanpassungsschraube 50 automatisch
am kugeligen Vorsprungsabschnitt 28 der Federbüchse 27,
der mit dem Aussparungsabschnitt in Eingriff gebracht werden soll, ausgerichtet
wird. Um diese Ausrichtung zu erreichen, gleitet die Anlagefläche
des Arretierungselements 31 entlang der Anlagefläche
des Endplatten-Hauptkörpers 30, während
sich das Arretierungselement zusammen mit der Kraftanpassungsschraube 50 in
Durchmesserrichtung der Kraftanpassungsschraube 50 bewegt.
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Anders
ausgerückt können der Aussparungsabschnitt 51 der
Kraftanpassungsschraube 50 und der Vorsprungsabschnitt 28 der
Federbüchse 27, die dadurch miteinander in Eingriff
kommen, dass die Mittelpositionen in Durchmesserrichtung der Kraftanpassungsschraube 50 miteinander
in Übereinstimmung gebracht werden, zusammen mit dem Arretierungselement 31 in
der Durchmesserrichtung der Kraftanpassungsschraube 50 gegen
die Endplatte 16 bewegt werden.
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Genauer
wird die Kraftanpassungsschraube 50 während des
Zusammenbaus in einem Zustand, in dem der Endplatten-Hauptkörper 30 der
Endplatte 16 und die Federbüchse 27 in
einer Lagebeziehung (einer begrenzenden Position) X angeordnet sind, festgezogen.
Auch wenn die Position des Aussparungsabschnitts 51 der
Kraftanpassungsschraube 50 zu Beginn aufgrund eines Herstellungsfehlers
oder dergleichen nicht mit dem Vorsprungsabschnitt 28 der
Federbüchse 27 übereinstimmt, gleitet
jedoch die Kraftanpassungsschraube 50 auf geeignete Weise zusammen
mit dem Arretierungselement 31 in Bezug auf den Endplatten-Hauptkörper 30.
Infolgedessen wird, während der Endplatten-Hauptkörper 30 und die
Federbüchse 27 positioniert werden, die Kraftanpassungsschraube 50 in
Bezug auf die Federbüchse 27 positioniert.
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Wenn
die Kraftanpassungsschraube 50 nicht auf diese Weise in
Dickenrichtung bewegt werden kann, werden die Endplatte und die
Federbüchse verlagert. Es ist vorstellbar, dass eine Vielzahl
von Kraftanpassungsschrauben nicht auf angemessene Weise in die
entsprechenden Vorsprungsabschnitten der Federbüchse eingreifen
kann. Dies kommt jedoch nicht vor.
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Gemäß der
oben genannten ersten Ausführungsform ist die Kraftanpassungsschraube 50 in Durchmesserrichtung
gegen die Endplatte 16 bewegbar. Infolgedessen sind der
Aussparungsabschnitt 51 der Kraftanpassungsschraube 50 und
der Vorsprungsabschnitt 28 der Federbüchse 27,
die in der Durchmesserrichtung der Kraftanpassungsschraube 50 angeordnet
sind, so dass sie miteinander in Eingriff kommen können,
in Durchmesserrichtung der Kraftanpassungsschraube 50 gegen
die Endplatte 16 bewegbar. Daher können die Endplatte 16 und
die Federbüchse 27 in Durchmesserrichtung der
Kraftanpassungsschraube 50, d. h. in der Richtung, die
die Laminierungsrich tung des Zellenlaminats 22 rechtwinklig
schneidet, positioniert werden, und die Montagegenauigkeit kann
verbessert werden.
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Außerdem
ist die Endplatte 16 mit dem Arretierungselement 31,
das einen Teil der Endplatte darstellt, versehen, so dass das Arretierungselement
in der Durchmesserrichtung der Kraftanpassungsschraube 50 bewegt
werden kann. Daher können die Endplatte 16 und
die Federbüchse 27 mit einem einfachen Aufbau
positioniert werden. Da die Drehung des Arretierungselements 31 in
Bezug auf die Endplatte 16 reguliert wird, folgt das Arretierungselement 31 außerdem
nicht der Drehung der Kraftanpassungsschraube 50, und die
Kraftanpassungsschraube 50 kann auf zufriedenstellende
Weise in der axialen Richtung bewegt werden.
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Hierbei
kann die Drehung des Arretierungselements 31 in Bezug auf
den Endplatten-Hauptkörper 30 über 360
Grad oder mehr reguliert werden. Anders gesagt kann die Drehung
in einem Bereich von unter 360 Grad zugelassen werden. Selbstverständlich
darf eine Drehung in der Nähe von 360 Grad nicht zugelassen
werden. Vorzugsweise kann eine minimale Drehung in einem solchen
Umfang zugelassen werden, dass das Arretierungselement 31 in Bezug
auf den Endplatten-Hauptkörper 30 gleiten kann
wie oben beschrieben. Ferner kann der Endplatten-Hauptkörper 30 mit
einem Drehregulierungs-Zapfenabschnitt versehen sein, und der Flanschabschnitt 42 des
Arretierungselements 31 kann mit einem Drehregulierungs-Öffnungsabschnitt
versehen sein, in den dieser Zapfen einzuführen ist.
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Darüber
hinaus ist eine Vielzahl von Kraftanpassungsschrauben 50 vorgesehen,
aber jeder Satz aus dem Aussparungsabschnitt 51 der Kraftanpassungsschraube 50 und
dem Vorsprungsabschnitt 28 der Federbüchse 27,
die miteinander in Eingriff zu bringen sind, ist individuell in
der Durchmesserrichtung der Kraftanpassungsschraube 50 gegen
die Endplatte 16 bewegbar vorgesehen. Genauer sind die
Vielzahl von Kraftanpassungsschrauben 50 jeweils in der
Durchmesserrichtung der Kraftanpassungsschrauben 50 gegen
die Endplatte 16 bewegbar vorgesehen. Daher kann, wie oben
beschrieben, in einem Zustand, in dem die Endplatte 16 und
die Federbüchse 27 positioniert werden, die Kraft,
die von der Federbüchse 27 erzeugt wird, durch
die Vielzahl von Kraftanpassungsschrauben 50 angepasst werden.
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Ferner
ist die Kraftanpassungsschraube 50 mit dem Aussparungsabschnitt 51 versehen,
und die Federbüchse 27 ist mit dem Vorsprungsabschnitt 28 versehen,
der mit dem Aussparungsabschnitt 51 der Kraftanpassungsschraube 50 in
Eingriff zu bringen ist. Daher wird nach dem Ineingriffbringen die
Verlagerung dieser Abschnitte verhindert, und die Kraft kann von
der Federbüchse 27 auf angemessene Weise erzeugt
werden. Natürlich kann umgekehrt die Kraftanpassungsschraube 50 mit
einem Vorsprungsabschnitt versehen sein und die Federbüchse 27 kann
mit einem Aussparungsabschnitt versehen sein, der mit diesem Vorsprungsabschnitt
in Eingriff zu bringen ist.
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Es
sei darauf hingewiesen, dass in der oben genannten ersten Ausführungsform
die Endplatte 16 mit dem Gegenöffnungsabschnitt 34 versehen
ist, dessen Durchmesser größer ist als der des
Flanschabschnitts 42 des Arretierungselements 31,
und der Flanschabschnitt 42 des Arretierungselements 31 in
diesen Gegenöffnungsabschnitt 34 eingeführt wird.
Jedoch kann auch gar kein Gegenöffnungsabschnitt 34 vorgesehen
sein, und der Flanschabschnitt 42 kann direkt auf der Endplatte 16 anliegen
gelassen werden.
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Nun
wird eine zweite Ausführungsform der Brennstoffzelle gemäß der
vorliegenden Erfindung hauptsächlich mit Bezug auf 3 gemäß einem Teil,
der sich von der ersten Ausführungsform unterscheidet,
beschrieben. Es sei darauf hingewiesen, dass ein Teil, der der ersten
Ausführungsform gleicht, mit den gleichen Bezugszeichen
bezeichnet ist und dass auf seine Beschreibung verzichtet wird.
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In
der zweiten Ausführungsform sind, anders als in der ersten
Ausführungsform, Kraftanpassungsschrauben 50 nicht
in ihrer Durchmesserrichtung gegen eine Endplatte 16 bewegbar
vorgesehen, sondern die Kraftanpassungsschrauben 50 sind
in der Durchmesserrichtung gegen eine Federbüchse 27 bewegbar
vorgesehen.
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Das
heißt, erstens ist die Endplatte 16 direkt mit
einer Vielzahl von Innengewinden 40, genauer mit zweien,
versehen, und die genannten Kraftanpassungsschrauben 50 kommen
mit diesen Innengewinden 40, 40 in Eingriff. Es
sei darauf hingewiesen, dass anstelle der direkten Ausbildung der
Innengewinde 40 in der Endplatte 16 ein anderes
Element mit dem Innengewinde 40 versehen werden kann, und dieses
Element kann so angebracht werden, dass es in der Durchmesserrichtung
des Innengewindes 40 nicht gegen die Endplatte 16 bewegbar
ist.
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Andererseits
weist die Federbüchse 27 einen Federbüchsen-Hauptkörper 56 auf,
der so geformt ist, dass eine Vielzahl von Unterbringungs-Aussparungsabschnitten 55,
die gleich geformt sind, auf der Seite der Federbüchse,
die der Endplatte 16 in der ersten Ausführungsform
zugewandt ist, ausgebildet ist. Diese Unterbringungs-Aussparungsabschnitte 55 weisen,
gesehen von der Seite der Endplatte 16 aus, eine kreisrunde
Form auf, und Bodenflächen 55a dieser Abschnitte
sind mit Drehungsregulierungs-Öffnungsabschnitten, die
von den Mittelpunkten versetzt und parallel zu Mittelachsen angeordnet sind,
versehen. Jeder Drehungsregulierungs-Öffnungsabschnitt 57 weist
von der Seite der Endplatte 16 aus gesehen ebenfalls eine
kreisrunde Form auf.
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Darüber
hinaus weist die Federbüchse 27 eine Vielzahl
von Arretierungselementen (zwischenliegenden Elementen) 60 mit
der gleichen Form, die in den Unterbringungs-Aussparungsabschnitten 55 aufgenommen
werden, auf. Diese Arretierungselemente 60 weisen eine
Scheibenform auf. Jedes Arretierungselement ist in der Mitte des
Arretierungselements auf der zur Endplatte 16 weisenden
Seite mit einem Vorsprungsabschnitt 28 versehen, wie in
der ersten Ausführungsform, und auf einer Seite, die dem Vorsprungsabschnitt 28 entgegengesetzt
ist, ist ein säulenförmiger Drehungsregulierungs-Zapfenabschnitt 61,
der zur Mitte versetzt ist, parallel zur Mittelachse ausgebildet.
Ein Abstand zwischen der Mitte des Arretierungselements 60 und
der Mitte des Unterbringungs-Aussparungsabschnitts 61 ist
dem Abstand zwischen der Mitte des Unterbringungs-Aussparungsabschnitts 55 und
der Mitte des Drehungsregulierungs-Öffnungsabschnitts 57 gleich.
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In
der zweiten Ausführungsform weist der Unterbringungs-Aussparungsabschnitt 55 einen Durchmesser
auf, der größer ist als der des Arretierungselements 60,
und der Drehregulierungs-Öffnungsabschnitt 57 weist
einen Durchmesser auf, der größer ist als der
des Drehregulierungs-Zapfenabschnitts 61. Infolgedessen
weist das Arretierungselement 60 ein solches Spiel auf,
dass das Arretierungselement gegen den Federbüchsen-Hauptkörper 56 in Durchmesserrichtung
der Kraftanpassungsschraube 50 beweglich ist, und zusätzlich
ist das Arretierungselement über 360 Grad in allen Durchmesserrichtungen
beweglich.
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Auch
in dieser zweiten Ausführungsform werden auf die gleiche
Weise wie in der ersten Ausführungsform während
des Zusammenbaus in einem Zustand, in dem die Endplatte 16 und
der Federbüchsen-Hauptkörper 56 der Federbüchse 27 positioniert werden,
die Kraftanpassungsschrauben 50 festgezogen. Jedoch wird
in einem Zustand, wo die Kompressionskraft der Federbüchse 27 gering
ist, die Kraft durch Festziehen der Kraftanpassungsschrauben 50 ausgeglichen,
so dass kugelige Aussparungsabschnitte 51 der Kraftanpassungsschrauben 50 automatisch
auf kugelige Vorsprungsabschnitte 28 der Federbüchse 27,
die mit den Aussparungsabschnitten in Eingriff zu bringen sind,
ausgerichtet werden. Um diese Ausrichtung zu erreichen, gleiten
die Arretierungselemente 60 gegen den Federbüchsen-Hauptkörper 56 und
bewegen sich in den Durchmesserrichtungen der Kraftanpassungsschrauben 50.
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Anders
ausgedrückt, der Aussparungsabschnitt 51 der Kraftanpassungsschraube 50 und
der Vorsprungsabschnitt 28 der Federbüchse 27,
die durch Ausrichten der Mittelpositionen der Abschnitte in Eingriff
kommen, können zusammen mit dem Arretierungselement 60 in
der Durchmesserrichtung der Kraftanpassungsschraube 50 gegen
den Federbüchsen-Hauptkörper 56 der Federbüchse 27 bewegt werden.
Daher wird eine Wirkung erzeugt, die der der ersten Ausführungsform ähnlich
ist.
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Es
sei darauf hingewiesen, dass die erste Ausführungsform
mit der zweiten Ausführungsform kombiniert werden kann.
Das heißt, der Aussparungsabschnitt 51 und der
Vorsprungsabschnitt 28 der Kraftanpassungsschraube 50 und
der Federbüchse 27, die so positioniert werden,
dass sie miteinander in Eingriff kommen, können in Durch messerrichtung
der Kraftanpassungsschraube 50 gegen sowohl die Endplatte 16 als
auch die Federbüchse 27 bewegbar vorgesehen werden.
Unter dem Gesichtspunkt der Herstellungskosten oder dergleichen
ist jedoch die erste Ausführungsform, wo die Endplatte 16 in
den Endplatten-Hauptkörper 30 und die beweglichen
Arretierungselemente 31 geteilt ist und der Aussparungsabschnitt 51 und
der Vorsprungsabschnitt 28, die miteinander in Eingriff
stehen, gegen die Endplatte 16 bewegt werden, stärker
bevorzugt.
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Zusammenfassung
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Eine
Brennstoffzelle (10) ist mit einer Endplatte (16),
die außerhalb eines Zellenlaminats (22) in der
Laminierungsrichtung des Zellenlaminats angeordnet ist, versehen.
Die Brennstoffzelle ist auch mit einer Anpresseinrichtung (27)
versehen, die auf der der Endplatte (16) zugewandten Seite
des Zellenlaminats (22) angeordnet ist, um eine Kompressionskraft,
die an das Zellenlaminat angelegt werden soll, durch die Kraftanpassungsschraube
(50), die sich in Laminierungsrichtung des Zellenlaminats
(22) gegen die Endplatte (16) bewegt, zu regulieren.
Eingriffsabschnitte (28, 51) der Kraftanpassungsschraube
und der Anpresseinrichtung (27) sind in Durchmesserrichtung
der Kraftanpassungsschraube gegen die Endplatte (16) und/oder
die Anpresseinrichtung (27) bewegbar angeordnet.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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