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Die Erfindung bezieht sich auf einen Brennstoffzellenstapel gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie auf eine Befestigungsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 10.
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Hintergrund der Erfindung
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JP 2004-335336 A offenbart eine(n) Brennstoffzelle (Brennstoffzellenstapel), die (der) eine Struktur zum Befestigen eines Zellenstapels hat, wie nachstehend beschrieben ist. In dieser Brennstoffzelle sind ein Paar Endplatten, die zwei gegenüberliegende Enden eines Zellenstapels in der Stapelrichtung berühren, und ein Seitenbauteil, das zwischen den zwei Endplatten angeordnet ist, durch eine Schraubenaxialkraft verbunden, die im Wesentlichen in der Stapelrichtung des Zellenstapels wirkt. Insbesondere zeigt
JP 2004-335336 A einen Brennstoffzellenstapel gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie eine Befestigungsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 10.
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In der vorstehenden Brennstoffzelle ist die Reaktions- oder Widerstandskraft, die erforderlich ist, um eine Relativverschiebung zwischen den Endplatten und dem Seitenbauteil aufgrund einer Last aus einer sich mit der Stapelrichtung des Zellenstapels schneidenden Richtung zu verhindern, abhängig von der Axialkraft der Verbindungsschrauben, die die Endplatten und das Seitenbauteil verbinden. Daher müssen die Verbindungsschrauben hinsichtlich ihrer Größe groß sein, um die Festigkeit der Brennstoffzelle ausreichend sicherzustellen. Dies hat ein Problem zur Folge, dass sich die Größe der Brennstoffzelle erhöht.
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US 6 720 101 B1 zeigt eine(n) Brennstoffzelle (Brennstoffzellenstapel), in der (dem) Endplatten und Seitenbauteile in Stapelrichtung miteinander verschraubt sind, wobei L-förmige Anschlagsabschnitte an den Seitenbauteilen ausgebildet sind.
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Offenbarung der Erfindung
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Es ist eine Aufgabe der Erfindung, einen Brennstoffzellenstapel gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 und eine Befestigungsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 10 derart zu verbessern, dass die Festigkeit einer Struktur, die einen Zellenstapel fixiert, erhöht wird.
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Die Aufgabe der Erfindung wird durch einen Brennstoffzellenstapel mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch eine Befestigungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Der (die) vorstehende Brennstoffzellenstapel (Brennstoffzelle) kann des Weiteren folgende Konstruktionen umfassen. Zum Beispiel kann das Anschlagsbauteil einstückig mit der Endplatte ausgebildet sein. Außerdem kann die Endplatte einen Endplattenkörper und den Anschlagsabschnitt aufweisen, der mit dem Endplattenkörper verbunden ist (das heißt, der Endplattenkörper und das Anschlagsbauteil sind separate Bauteile). Daher kann durch Verbinden des Endplattenkörpers und des Seitenbauteils durch eine Schraubenaxialkraft und dann durch Verbinden des Anschlagsabschnitts mit dem Endplattenkörper der Prozess zum Montieren der Endplatte und des Seitenbauteils an dem Zellenstapel einfach ausgeführt werden.
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Außerdem kann das Seitenbauteil einen vorstehenden Abschnitt (Vorsprung) haben, der im Wesentlichen in der Stapelrichtung vorsteht, und kann der Anschlagsabschnitt einen ausgehöhlten Abschnitt (Aussparung) haben, der (die) zu dem vorstehenden Abschnitt passt. Daher kann das Positionieren des Seitenbauteils in Bezug auf die Endplatte einfach ausgeführt werden.
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Außerdem kann das Seitenbauteil einen ausgehöhlten Abschnitt (Aussparung) haben, der (die) im Wesentlichen in der Stapelrichtung ausgehöhlt ist, und kann der Anschlagsabschnitt einen vorstehenden Abschnitt (Vorsprung) haben, der in den ausgehöhlten Abschnitt passt. Daher kann das Positionieren des Seitenbauteils in Bezug auf die Endplatte einfach ausgeführt werden.
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Der Verbindungsschraubabschnitt kann einen Außengewindeabschnitt, der an dem Seitenbauteil vorgesehen ist, und einen Innengewindeabschnitt haben, der über die Endplatte mit dem Außengewindeabschnitt verschraubt ist.
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Die Ausführungsformen der Erfindung sind nicht alleinig auf einen Brennstoffzellenstapel (Brennstoffzelle) beschränkt, sondern können auch auf verschiedene Ausführungsformen angewandt werden, zum Beispiel, ein Fahrzeug, das mittels einer elektrischen Energie von einer Brennstoffzelle betrieben wird, ein Brennstoffzellensystem, das eine Brennstoffzelle betreibt, eine Befestigungsvorrichtung, die einen Zellenstapel befestigt, ein Verfahren zum Befestigen eines Zellenstapels, und so weiter. Außerdem sollte es ersichtlich sein, dass die Erfindung nicht auf die vorstehenden Ausführungsformen beschränkt ist, sondern sie kann in verschiedenen Ausführungsformen ausgeführt werden, ohne von dem Schutzumfang der Erfindung abzuweichen, der durch die beigefügten Ansprüche definiert ist.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Die vorstehenden und weiteren Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung sind aus der nachstehenden Beschreibung der beispielhaften Ausführungsbeispiele in Bezug auf die beigefügten Zeichnungen ersichtlich, in denen gleiche Bezugszeichen verwendet werden, um gleiche Elemente darzustellen, und in denen:
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1 eine Perspektivansicht ist, die eine Gesamtkonstruktion einer Brennstoffzelle (Brennstoffzellenstapel) 10 zeigt;
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2 eine Explosionsperspektivansicht ist, die eine Gesamtkonstruktion der Brennstoffzelle (Brennstoffzellenstapel) 10 zeigt;
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3 eine Schnittansicht ist, die einen Querschnitt der Brennstoffzelle (Brennstoffzellenstapel) 10 entlang einer Ebene III-III in 1 zeigt;
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4 ein illustratives Schaubild ist, das die Konstruktion des Zellenstapels 50 im Detail zeigt;
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5 eine Schnittansicht ist, die eine Verbindungsstruktur zwischen einer Endplatte 610a und einem Seitenbauteil 620a in einer ersten Modifikation zeigt;
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6 eine Perspektivteilansicht ist, die einen Abschnitt des Seitenbauteils 620a in der ersten Modifikation zeigt;
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7 eine Perspektivteilansicht ist, die einen Teilabschnitt eines Seitenbauteils 620b in einer zweiten Modifikation zeigt;
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8 eine Schnittansicht ist, die eine Verbindungsstruktur zwischen einer Endplatte 610c und einem Seitenbauteil 620c in einer dritten Modifikation zeigt;
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9 eine Schnittansicht ist, die eine Verbindungsstruktur zwischen einer Endplatte 610d und einem Seitenbauteil 620 in einer vierten Modifikation zeigt; und
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10 eine Perspektivteilansicht ist, die die Verbindungsstruktur zwischen der Endplatte 610d und dem Seitenbauteil 620 in der vierten Modifikation zeigt.
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Ausführliche Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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Um die Konstruktion und den Betrieb der vorstehenden Erfindung besser ersichtlich zu machen, ist ein (eine) Brennstoffzellenstapel (Brennstoffzelle), bei dem (der) die Erfindung angewandt wird, nachstehend beschrieben.
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A-1. KONSTRUKTION DER BRENNSTOFFZELLE (BRENNSTOFFZELLENSTAPEL) 10:
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Wie in den 1, 2 und 3 gezeigt ist, hat die Brennstoffzelle (Brennstoffzellenstapel) 10 einen Zellenstapel 50, der aus einer Vielzahl von gestapelten Einheitszellen hergestellt ist, und eine Befestigungsvorrichtung 60, die den Zellenstapel befestigt (fixiert). Die Brennstoffzelle 10 erzeugt eine elektrische Energie durch die elektrochemische Reaktion von Reaktionsgasen, die von außerhalb zu der Brennstoffzelle 10 zugeführt werden. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Brennstoffzelle 10 eine Polymerelektrolytbrennstoffzelle und sind die Reaktionsgase, die in der Brennstoffzelle 10 verwendet werden, ein Brenngas, das Wasserstoff beinhaltet, und ein Oxidationsgas, das Sauerstoff beinhaltet. Das Brenngas, das in der Brennstoffzelle 10 verwendet wird, kann auch ein Wasserstoffgas sein, das in einem Wasserstofftank oder einer Wasserstoffspeicherlegierung gespeichert ist, oder kann auch ein Wasserstoffgas sein, das durch Reformieren eines auf Kohlenwasserstoff basierenden Brennstoffs erhalten wird. Das Oxidationsgas, das in der Brennstoffzelle verwendet wird, kann zum Beispiel Luft sein, die von außerhalb entnommen wird. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Brennstoffzelle 10 eine Brennstoffzelle der Zirkulationsbauart, in der das Brenngas zirkuliert und wieder verwendet wird. Insbesondere ist das Brenngas, das zu der Brennstoffzelle 10 zugeführt wird, Verringerungen in der Wasserstoffkonzentration anhand des Ablaufs von elektrochemischen Reaktionen ausgesetzt und wird als ein Anodenabgas zu der Außenseite der Brennstoffzelle 10 abgegeben. Dann wird das Anodenabgas als ein Brenngas wieder verwendet. Das Oxidationsgas, das zu der Brennstoffzelle 10 zugeführt wird, ist Verminderungen in der Sauerstoffkonzentration anhand des Ablaufs der elektrochemischen Reaktionen ausgesetzt und wird als ein Kathodenabgas zu der Außenseite der Brennstoffzelle 10 abgegeben.
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4 ist ein illustratives Schaubild, das die Konstruktion der Brennstoffzelle 50 im Detail zeigt. Wie in 4 gezeigt ist, wird die Brennstoffzelle 50 durch Stapeln einer Vielzahl von flachen Bauteilen, die im Wesentlichen in identischen Formen ausgebildet sind, ausgebildet, so dass der Zellenstapel 50 eine säulenartige Struktur aufweist, deren Querschnitt die Form der flachen Bauteile aufweist. In diesem Ausführungsbeispiel hat, wie in 2 und 4 gezeigt ist, der Zellenstapel 50 eine Form, die durch Heraustrennen von vier Eckabschnitten aus dem aufrechten und vierkantigen Parallelepiped erhalten wird, wobei sich die vier Abschnitte von einer oberen Fläche zu einer unteren Fläche des Parallelepipeds erstrecken und einen rechteckigen Querschnitt aufweisen. Der Zellenstapel 50 der Brennstoffzelle 10 hat Energieerzeugungsplatten 300, die jeweils eine Membranelektrodenbaugruppe (MEA) 320 haben, in der die elektrochemischen Reaktionen der Reaktionsgase ausgeführt werden, und Separatoren 200, die die Reaktionsgase zu den Energieerzeugungsplatten 300 zuführen. Die Energieerzeugungsplatten 300 und die Separatoren 200 sind wechselweise nacheinander gestapelt. Daher hat der Zellenstapel 50 eine Vielzahl von Einheitszellen, wobei in jeder von diesen Zellen eine Energieerzeugungsplatte 300 zwischen zwei Separatoren 200 angeordnet ist. Der Zellenstapel 50 hat ein Paar von Anschlüssen 120, 420 an gegenüberliegenden Seiten, zwischen denen eine Stapelstruktur angeordnet ist, die durch wechselweises Stapeln der Separatoren 200 und der Energieerzeugungsplatten 300 ausgebildet ist, und die den Strom abnehmen, der durch die Einheitszellen erzeugt wird, und ein Paar von Isolatoren 110, 410 an gegenüberliegenden Seiten, zwischen denen die Stapelstruktur angeordnet ist, die zwischen den Anschlüssen 120, 420 angeordnet ist, und die eine elektrische Isolierung verwirklichen.
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Wie in den 1, 2 und 3 gezeigt ist, hat die Brennstoffzelle 10 in diesem Ausführungsbeispiel eine Beschränkungsplatte 510, die den Zellenstapel 50 schützt. Die Seitenflächen des Zellenstapels 50, die sich in der Stapelrichtung Ds erstrecken, sind in die Beschränkungsplatte 510 eingehüllt. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Beschränkungsplatte 510 ein plattenartiges Bauteil, das aus Gummi oder Polyurethan hergestellt ist.
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Wie in den 1, 2 und 3 gezeigt ist, hat die Brennstoffzelle 10 als Bauteile, die die Befestigungsvorrichtung 60 bilden, ein Paar von Endplatten 610, 630, die den Zellenstapel von beiden Seiten in der Stapelrichtung Ds anordnen, Seitenbauteile 620, die den Abstand zwischen den den Zellenstapel 50 anordnenden Endplatten 610, 630 definieren, Verbindungsschrauben 640, die die Endplatte 610 und die Seitenbauteile 620 verbinden, und Verbindungsschrauben 650, die die Endplatte 630 und die Seitenbauteile 620 verbinden.
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Die Endplatte 610 der Befestigungsvorrichtung 60 ist ein aus Metall hergestelltes, flaches Bauteil, dessen Querschnittsform in allen seinen Abmessungen ein wenig größer ist als die Querschnittsform des Zellenstapels 50. Die Endplatte 610 hat Anschlagsabschnitte 612, die im Wesentlichen in der Stapelrichtung Ds des Zellenstapels 50 vorstehen und die Seitenflächen der Seitenbauteile 620 berühren, Durchdringungslochabschnitte 614, die an Positionen korrespondierend zu den Seitenbauteilen 620 vorgesehen sind, um von den Verbindungsschrauben 640 durchdrungen zu werden, und Durchdringungslochabschnitte 618, die mit Kanälen verbunden sind, die in dem Zellenstapel 50 zum Zuführen und Abgeben der Reaktionsgase und des Kühlwassers vorgesehen sind. In diesem Ausführungsbeispiel berührt, wie in den 2 und 3 gezeigt ist, jeder der Anschlagsabschnitte 612 der Endplatte 610 zwei der Flächen eines Seitenbauteils 620, die sich in der Stapelrichtung Ds des Zellenstapels 50 erstreckt und die zu einer Seite zugewandt ist, die im Wesentlichen gegenüberliegend zu dem Zellenstapel 50 ist. Daher verhindern die Anschlagsabschnitte 612, dass sich die Seitenbauteile 620 in Richtungen bewegen, die sich mit der Stapelrichtung Ds des Zellenstapels 50 schneiden und die zu einer Seite gegenüber dem Zellenstapel 50 gerichtet sind.
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Die Endplatte 630 der Befestigungsvorrichtung 60 ist aus einem aus Metall hergestellten, flachen Bauteil hergestellt, dessen Querschnittsform in allen seinen Abmessungen größer ist als die Querschnittsform des Zellenstapels 50. Die Endplatte 640 hat Anschlagsabschnitte 630, die im Wesentlichen in der Stapelrichtung Ds des Zellenstapels 50 vorstehen und die Seitenflächen der Seitenbauteile 620 berühren, und Durchdringungslochabschnitte 634, die an Positionen korrespondierend zu den Seitenbauteilen 620 vorgesehen sind, um von den Verbindungsschrauben 650 durchdrungen zu werden. In diesem Ausführungsbeispiel berührt, wie in den 2 und 3 gezeigt ist, jeder der Anschlagsabschnitte 632 der Endplatte 630 zwei der Flächen eines Seitenbauteils 620, die sich in der Stapelrichtung Ds des Zellenstapels 50 erstrecken und die im Wesentlichen gegenüberliegend zu dem Zellenstapel 50 angeordnet sind. Daher verhindern die Anschlagsabschnitte 632, dass sich die Seitenbauteile 620 in Richtungen bewegen, die sich mit der Stapelrichtung Ds des Zellenstapels 50 schneiden und die zu einer Seite gegenüber dem Zellenstapel 50 gerichtet sind (in Richtungen, die sich von dem Zellenstapel 50 entfernen).
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Die Seitenbauteile 620 der Befestigungsvorrichtung 60 sind aus Metall hergestellte, säulenförmige Bauteile. Jedes der Seitenbauteile 620 hat einen Schraubenlochabschnitt 624, der in einer ihrer Endflächen vorgesehen ist, die die Endplatte 610 berührt, und der durch Verschrauben mit einer Verbindungsschraube 640 gekoppelt werden kann, und einen Schraubenlochabschnitt 625, der in der anderen Fläche von ihren Endflächen vorgesehen ist, die die Endplatte 630 berührt, und der durch Verschrauben mit einer Verbindungsschraube 650 gekoppelt werden kann. In dem Ausführungsbeispiel hat die Brennstoffzelle 10 vier Seitenbauteile 620, die eine Prismenform aufweisen. Diese vier Seitenbauteile 620 sind in Kontakt mit den vier Ecken des Zellenstapels 50 passend angeordnet, wobei die Beschränkungsplatte 510 zwischen diesen angeordnet ist.
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Die Verbindungsschrauben 640 der Befestigungsvorrichtung 60 sind aus Metall hergestellte Schrauben und werden im Wesentlichen in der Stapelrichtung Ds des Zellenstapels 50 durch die Durchdringungslochabschnitte 624 der Endplatte 610 eingesetzt und in die Schraubenlochabschnitte 624 der Seitenbauteile 620 geschraubt. Somit sind die Endplatte 610 und die Seitenbauteile 620 durch eine Schraubenaxialkraft verbunden, die im Wesentlichen in der Stapelrichtung Ds des Zellenstapels 50 wirkt.
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Die Verbindungsschrauben 650 der Befestigungsvorrichtung 60 sind aus Metall hergestellte Schrauben und werden im Wesentlichen in der Stapelrichtung Ds des Zellenstapels 50 durch die Durchdringungslochabschnitte 634 der Endplatten 630 eingesetzt und in die Schraubenlochabschnitte 625 der Seitenbauteile 620 geschraubt. Somit sind die Endplatte 630 und die Seitenbauteile 620 durch eine Schraubenaxialkraft verbunden, die im Wesentlichen in der Stapelrichtung Ds des Zellenstapels 50 wirkt.
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A-2. BETRIEB UND WIRKUNGEN:
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Gemäß der vorstehenden Brennstoffzelle 10 verhindern die Anschlagsabschnitte 612, 632, die an den Endplatten 610, 630 vorgesehen sind, die die Seitenbauteile 620 berühren, dass sich die Seitenbauteile 620 in Richtungen bewegen, die sich mit der Stapelrichtung Ds des Zellenstapels 50 schneiden und die zu einer Seite gegenüber dem Zellenstapel 50 gerichtet sind. Als Ergebnis können die Endplatten 610, 630 und die Seitenbauteile 620 durch eine Schraubenaxialkraft verbunden sein, die in der Stapelrichtung Ds des Zellenstapels 50 wirkt, und kann die Festigkeit der Befestigungsstruktur verbessert werden, die den Zellenstapel 50 befestigt (fixiert).
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Während ein Ausführungsbeispiel der Erfindung vorstehend beschrieben ist, ist die Erfindung nicht auf das vorstehende Ausführungsbeispiel beschränkt. Im Gegensatz dazu ist es ersichtlich, dass die Erfindung in verschiedenen Ausführungsformen ausgeführt werden kann, die innerhalb des Schutzumfangs der Erfindung liegen, der durch die beigefügten Ansprüche definiert ist. Zum Beispiel sind die nachstehenden Modifikationen möglich.
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B-1. ERSTE MODIFIKATION:
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5 ist eine Schnittansicht, die eine Verbindungsstruktur zwischen einer Endplatte 610a und einem Seitenbauteil 620a in einer ersten Modifikation zeigt. 6 ist eine Perspektivteilansicht, die einen Abschnitt eines Seitenbauteils 620a in der ersten Modifikation zeigt. Der Aufbau der Brennstoffzelle in der ersten Modifikation ist im Wesentlichen derselbe wie der der Brennstoffzelle 10 in dem vorstehenden Ausführungsbeispiel außer, dass die Endplatte 610 und die Seitenbauteile 620 in dem Ausführungsbeispiel durch die Endplatte 610a und die Seitenbauteile 620a ersetzt sind.
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Der Aufbau der Seitenbauteile 620a in der ersten Modifikation ist im Wesentlichen derselbe wie der der Seitenbauteile 620 in dem vorstehenden Ausführungsbeispiel außer, dass eine Fläche von jedem Seitenbauteil 620a, die sich im Wesentlichen in einer Richtung erstreckt, die sich mit der Stapelrichtung Ds des Zellenstapels 50 schneidet, und die Endplatte 610a berührt, mit vorstehenden Seitenabschnitten (Vorsprüngen) 622a vorgesehen ist, die im Wesentlichen in der Stapelrichtung Ds des Zellenstapels 50 vorstehen. Wie in 6 gezeigt ist, sind in dieser Modifikation die vier vorstehenden Seitenabschnitte 622a jedes Seitenbauteils 620a rechteckige Parallelepipedvorsprünge, die nahe dem Schraubenlochabschnitt 624 des Seitenbauteils 620a vorgesehen sind.
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Der Aufbau der Endplatte 610a in der ersten Modifikation ist im Wesentlichen gleich wie der der Endplatte 610 in dem vorstehenden Ausführungsbeispiel außer, dass die Anschlagsabschnitte 612 der Endplatte 610 in dem Ausführungsbeispiel durch ausgehöhlte Endabschnitte (Aussparungen) 612a ersetzt sind, die zu den vorstehenden Seitenabschnitten 622a der Seitenbauteile 620a passen. Wie in 5 gezeigt ist, definieren in dieser Modifikation die ausgehöhlten Endabschnitte 612a der Endplatte 610a jeweils einen ausgehöhlten Raum, dessen Tiefe größer als die Länge der vorstehenden Seitenabschnitte 622a der Seitenbauteile 620a ist, und Berührungsflächen der vorstehenden Seitenabschnitte 622a der Seitenbauteile 620a an allen ihren Flächen, die sich in der Stapelrichtung Ds des Zellenstapels 50 erstrecken und die im Wesentlichen gegenüberliegend zu dem Zellenstapel 50 angeordnet sind. Daher verhindern die ausgehöhlten Endabschnitte 612a, dass sich die Seitenbauteile 620a in Richtungen bewegen, die sich mit der Stapelrichtung Ds des Zellenstapels 50 schneiden und die zu einer Seite gegenüber dem Zellenstapel 50 gerichtet sind.
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Gemäß der vorstehenden Brennstoffzelle der ersten Modifikation wird verhindert, da die ausgehöhlten Endabschnitte 612a, die in der Endplatte 610 vorgesehen sind, zu den vorstehenden Seitenabschnitten 622a der Seitenbauteile 620a passen, dass sich die Seitenbauteile 620a in den Richtungen bewegen, die sich mit der Stapelrichtung Ds des Zellenstapels 50 schneiden und die zu einer Seite gegenüber dem Zellenstapel 50 gerichtet sind. Als Ergebnis können die Endplatte 610a und die Seitenbauteile 620a mit einer Schraubenaxialkraft verbunden werden, die in der Stapelrichtung Ds des Zellenstapels 50 wirkt, und kann die Festigkeit der Befestigungsstruktur verbessert werden, die den Zellenstapel 50 befestigt (fixiert).
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B-2. ZWEITE MODIFIKATION:
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7 ist eine Perspektivteilansicht, die einen Abschnitt eines Seitenbauteils 620b in einer zweiten Modifikation zeigt. Das Seitenbauteil 620b unterscheidet sich von dem Seitenbauteil 620a in der ersten Modifikation darin, dass während das Seitenbauteil 620a vier vorstehende Seitenabschnitte 622a hat, die rechteckige parallelepipedförmige Vorsprünge sind, die nahe dem Schraubenlochabschnitt 624 des Seitenbauteils 620a vorgesehen sind, das Seitenbauteil 620b in der zweiten Modifikation einen vorstehenden Seitenabschnitt 622b hat, der ein kreisförmiger Hohlzylindervorsprung ist, der den Schraubenlochabschnitt 624 des Seitenbauteils 620b umgibt. Diese Konstruktion verbessert wie in der ersten Modifikation auch die Festigkeit der Befestigungsstruktur, die den Zellenstapel 50 befestigt (fixiert).
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B-3. DRITTE MODIFIKATION:
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8 ist eine Schnittansicht, die eine Verbindungsstruktur zwischen einer Endplatte 610c und einem Seitenbauteil 620c in einer dritten Modifikation zeigt. Der Aufbau der Brennstoffzelle der dritten Modifikation ist im Wesentlichen gleich wie der der Brennstoffzelle 10 in dem vorstehenden Ausführungsbeispiel außer, dass die Endplatte 610 und die Seitenbauteile 620 in dem Ausführungsbeispiel durch die Endplatte 610c und die Seitenbauteile 620c ersetzt sind.
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Der Aufbau der Endplatte 610c in der dritten Modifikation ist im Wesentlichen gleich wie der der Endplatte 610 in dem vorstehenden Ausführungsbeispiel außer, dass die Anschlagsabschnitte 612 der Endplatte 610 in dem Ausführungsbeispiel durch vorstehende Endabschnitte 612c ersetzt sind, die im Wesentlichen in der Stapelrichtung Ds des Zellenstapels 50 von einer Fläche der Endplatte 610c vorstehen, die sich im Wesentlichen in einer Richtung erstreckt, die sich mit der Stapelrichtung Ds schneidet, und die die Seitenbauteile 620c berührt.
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Der Aufbau der Seitenbauteile 620c in der dritten Modifikation ist im Wesentlichen gleich wie der der Seitenbauteile 620 in dem vorstehenden Ausführungsbeispiel außer, dass jedes Seitenbauteil 620c in der dritten Modifikation ausgehöhlte Seitenabschnitte 622c hat, in die die vorstehenden Endabschnitte 612c der Endplatte 610c passen. Wie vorstehend in 8 gezeigt ist, definieren in dieser Modifikation die ausgehöhlten Seitenabschnitte 622c der Seitenbauteile 620c jeweils einen ausgehöhlten Raum, dessen Tiefe größer als die Länge der vorstehenden Endabschnitte 612c der Endplatte 610c ist, und berühren die vorstehenden Endabschnitte 612c der Endplatte 610c Flächen der ausgehöhlten Seitenabschnitte 622c der Seitenbauteile 620c an allen ihren Flächen, die sich in der Stapelrichtung Ds des Zellenstapels 50 erstrecken und die im Wesentlichen gegenüber dem Zellenstapel 50 angeordnet sind. Daher verhindern die vorstehenden Endabschnitte 612c, dass sich die Seitenbauteile 620c in Richtungen bewegen, die sich mit der Stapelrichtung Ds des Zellenstapels 50 schneiden und die zu Seiten gegenüber dem Zellenstapel 50 gerichtet sind.
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Gemäß der vorstehenden Brennstoffzelle der dritten Modifikation wird verhindert, da die vorstehenden Endabschnitte 612c, die in der Endplatte 610c vorgesehen sind, in die ausgehöhlten Seitenabschnitte 622c der Seitenbauteile 620c passen, dass sich die Seitenbauteile 620c in den Richtungen bewegen, die sich mit der Stapelrichtung Ds des Zellenstapels 50 schneiden und die zu Seiten gegenüber dem Zellenstapel 50 gerichtet sind. Als Ergebnis können die Endplatte 610c und die Seitenbauteile 620c durch eine Schraubenaxialkraft verbunden werden, die in der Stapelrichtung Ds des Zellenstapels 50 wirkt, und kann die Festigkeit der Befestigungsstruktur verbessert werden, die den Zellenstapel 50 befestigt (fixiert).
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B-4. VIERTE MODIFIKATION:
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9 ist eine Schnittansicht, die eine Verbindungsstruktur zwischen einer Endplatte 610d und einem Seitenbauteil 620 in einer vierten Modifikation zeigt. 10 ist eine Perspektivteilansicht, die die Verbindungsstruktur zwischen der Endplatte 610d und dem Seitenbauteil 620 in der vierten Modifikation zeigt. Der Aufbau der Brennstoffzelle der vierten Modifikation ist im Wesentlichen gleich wie der der Brennstoffzelle 10 in dem vorstehenden Ausführungsbeispiel außer, dass die Endplatte 610 in dem Ausführungsbeispiel durch die Endplatte 610d ersetzt ist.
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Die Endplatte 610d in der vierten Modifikation hat einen Endplattenhauptkörperabschnitt 611d, der die Seitenbauteile 620 sowie den Zellenstapel 50 berührt, separate Anschlagsabschnitte 612d, die getrennt von dem Endplattenhauptkörperabschnitt 611d ausgebildet sind, und Verbindungsschrauben 618d, die die separaten Anschlagsabschnitte 612d mit dem Endplattenhauptkörperabschnitt 611d verbinden. Der Endplattenhauptkörperabschnitt 611d der Endplatte 610d hat Durchdringungslochabschnitte 614, die an Positionen korrespondierend zu den Seitenbauteilen 620 vorgesehen sind, um von den Verbindungsschrauben 640 durchdrungen zu werden, und Schraubenlochabschnitte 617d, die durch Verschrauben mit den Verbindungsschrauben 618d gekoppelt werden können. Jeder der separaten Anschlagsabschnitte 612d der Endplatte 610d hat einen Durchdringungslochabschnitt 616d, der eine Beeinträchtigung zwischen dem separaten Anschlagsabschnitt 612d und der Verbindungsschraube 640 verhindert, die an dem Endplattenhauptkörperabschnitt 611d montiert ist, und einen Durchdringungslochabschnitt 619d, der von einer Verbindungsschraube 618d durchdrungen werden kann.
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Die Verbindungsschrauben 618d der Endplatte 610d sind aus Metall hergestellte Schrauben und werden in der Stapelrichtung Ds des Zellenstapels 50 durch die Durchdringungslochabschnitte 616d der separaten Anschlagsabschnitte 612d eingesetzt und in die Schraubenlochabschnitte 617d des Endplattenhauptkörperabschnitts 611d geschraubt. Somit sind die separaten Anschlagsabschnitte 612d mit dem Endplattenhauptkörperabschnitt 611d verbunden und stehen im Wesentlichen in der Stapelrichtung Ds des Zellenstapels 50 vor und berühren Seitenflächen des Seitenbauteiles 620.
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Gemäß der Brennstoffzelle der vierten Modifikation wird verhindert, da die separaten Anschlagsabschnitte 612d, die mit dem Endplattenhauptkörperabschnitt 611d verbunden sind, die Seitenbauteile 620 berühren, dass sich die Seitenbauteile 620 in Richtungen bewegen, die sich mit der Stapelrichtung Ds des Zellenstapels 50 schneiden und die zu Seiten gegenüber dem Zellenstapel 50 gerichtet sind. Als Ergebnis können die Endplatte 610d und die Seitenbauteile 620 durch eine Schraubenaxialkraft verbunden sein, die in der Stapelrichtung Ds des Zellenstapels 50 wirkt, und kann die Festigkeit der Befestigungsstruktur verbessert werden, die den Zellenstapel 50 befestigt (fixiert). Außerdem kann durch Verbinden des Endplattenhauptkörperabschnitts 611d und der Seitenbauteile 620 durch eine Schraubenaxialkraft und dann durch Verbinden der separaten Anschlagsabschnitte 612d mit dem Endplattenhauptkörperabschnitt 611d der Prozess zum Montieren der Endplatte 612d und der Seitenbauteile 620 an dem Zellenstapel 50 einfach ausgeführt werden.
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In dem vorstehenden Ausführungsbeispiel und der ersten bis vierten Modifikation ist ein Abschnitt des Seitenbauteils 620, 620a, 620b oder 620c zwischen dem Anschlagsabschnitt 612, dem ausgehöhlten Endabschnitt 612a, dem vorstehenden Endabschnitt 612c oder dem separaten Anschlagsabschnitt 612d und dem Zellenstapel 50 angeordnet. Der Anschlagsabschnitt 612, der ausgehöhlte Endabschnitt 612a, der vorstehende Endabschnitt 612c und der separate Anschlagsabschnitt 612d können als der Anschlagsabschnitt der vorliegenden Erfindung angesehen werden.
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B-5. WEITERE MODIFIKATIONEN:
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Obwohl die Brennstoffzellen der Zirkulationsbauart in Zusammenhang mit den vorstehenden Ausführungsbeispielen und Modifikationen beschrieben sind, kann die Erfindung auch auf eine sogenannte Brennstoffzelle der Bauart mit totem Ende, in der das Brenngas, das zu der Brennstoffzelle zugeführt wird, vollständig verwendet wird, als ein weiteres Ausführungsbeispiel angewandt werden. Außerdem kann, obwohl die Anschlagsabschnitte 612 der Endplatte 610 in dem vorstehenden Ausführungsbeispiel entsprechend den Positionen der Seitenbauteile 620 vorstehen, ein vorstehender Anschlagsabschnitt, der sich entlang des gesamten Umfangs der Endplatte 610 erstreckt, auch geeignet sein. Obwohl sich in der ersten bis vierten Modifikation der Aufbau von einer der Endplatten von ihrem Aufbau in dem vorstehenden Ausführungsbeispiel verändert hat, kann auch der Aufbau der anderen Endplatte ähnlich verändert werden, und die Konstruktionen des vorstehenden Ausführungsbeispiels und der ersten bis vierten Modifikation können geeignet kombiniert werden. Obwohl in dem Ausführungsbeispiel die Endplatten 610, 630 und die Seitenbauteile 620 durch die Verbindungsschrauben 640, 650 verbunden sind, können diese Bauteile auch durch Ausbilden von Außengewinden an Endabschnitten der Seitenbauteile 620 und durch Verschrauben von Muttern von der Seite der Endplatten 610, 630 verbunden werden.
