JP2003282134A - 燃料電池の締付方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 前処理用締付ベローズを小型化できるように
する。 【解決手段】 上下のホルダー３，４で挟持されたスタ
ック１の上下に配置した下発電用ボルスタ２と上発電用
ボルスタ５に発電用締付ロッド１３を貫通させ、その下
端部に、ばね１４とばね受け部材１５を嵌合させてから
固定用ナット１６を螺着させ、上端部には運転用ナット
１０を螺着させる。上発電用ボルスタ５上に前処理用締
付ベローズ８ａを介在させて載置した前処理用ボルスタ
６に、発電用締付ロッド１３の延長ロッド１３ａを貫通
させ、その上端部に圧縮用ナット１２を螺着する。前処
理用ボルスタ６を前処理用締付ロッド１７を介して前処
理容器９外部から昇降させる沈み込み吸収締付装置２０
を備える。前処理によるスタック１の沈み込みは、前処
理用締付ベローズ８ａの伸びと沈み込み吸収締付装置２
０で吸収させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は溶融炭酸塩型燃料電
池におけるスタックを締め付けるために用いる燃料電池
の締付方法及び装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】燃料電池のうち、たとえば、溶融炭酸塩
型燃料電池は、電解質として溶融炭酸塩を多孔質物質に
しみ込ませてなるタイル（電解質板）を、カソード（酸
素極）とアノード（燃料極）の両電極で両面から挟み、
カソード側に酸化ガスを供給すると共にアノード側に燃
料ガスを供給することによりカソード側とアノード側で
各々反応を行わせて発電を行わせるようにしたものを１
セルとし、各セルをセパレータを介し多層に積層してス
タックとするようにしてある。

【０００３】上記スタックとした燃料電池は、各セルご
とに電池性能が良好に維持されることが必要であり、電
極反応部において、カソード及びアノードの各電極とタ
イルとセパレータとが一様な圧力分布で接触しているこ
と、内部マニホールド型の燃料電池にあっては、周辺部
のウェットシール部のシール性が維持されていること、
運転中におけるスタックの高さ変化に対して追従性があ
ること、等が要求される。そのため、燃料電池は、スタ
ック全体を一定の締付力で均一に締め付けることが必要
である。

【０００４】かかる必要性を満たすための従来の燃料電
池の締付装置は、図５にその一例について示す如く、セ
ルをセパレータを介し多層に積層してなる燃料電池のス
タック１を、上下のホルダー３，４で挟持させた状態と
して下部の発電用ボルスタ２上に載置し、且つ上ホルダ
ー３の上方に、上発電用ボルスタ５を配置し、更にその
上方に前処理用ボルスタ６を配置して、上ホルダー３と
上発電用ボルスタ５との間に、燃料電池の運転中の温度
変化に伴う熱膨張を吸収させるためのベローズ又はばね
７を介在させ、又、上発電用ボルスタ５と前処理用ボル
スタ６との間に、脱脂、含浸時のスタック１の収縮量に
追従できるだけの大きな伸び量を持つように空気等の流
体を封入して膨らませてある金属製の前処理用締付ベロ
ーズ８を介在させ、更に、下発電用ボルスタ２と上発電
用ボルスタ５に通した締付ロッド９の上端部に、上発電
用ボルスタ５の上側にて運転時に該ボルスタ５を拘束す
るための運転用ナット１０を螺着すると共に、上記締付
ロッド９の上端部に長ナットの如き連結部材１１を介し
て、又は、締付ロッド９の上端面に雌ねじを設けて、下
端部を着脱自在に連結してなる延長ロッド９ａを、上記
前処理用ボルスタ６に通し、該延長ロッド９ａの上端部
に、前処理用ボルスタ６の上側にて圧縮用ナット１２を
螺着させた構成として、下発電用ボルスタ２と前処理用
ボルスタ６同士を、締付ロッド９、延長ロッド９ａ及び
圧縮用ナット１２を用いて締め付けることにより、前処
理用締付ベローズ８、ホルダー３，４を介してスタック
１に均一な締付力を付与させるようにしてある。

【０００５】上記構成としてある燃料電池の締付装置を
用いてスタック１の締付処理を行う場合は、先ず、締付
ロッド９に運転用ナット１０を上発電用ボルスタ５上に
て仮締めした状態で図示しない前処理設備の容器内に据
付け、前処理時の脱脂、含浸によるスタック１の沈み込
みを、下発電用ボルスタ２と前処理用ボルスタ６との間
の前処理用締付ベローズ８を伸長させることにより吸収
させた後、この前処理用締付ベローズ８及び前処理用ボ
ルスタ６が取り付けられている状態で、前処理により沈
み込んだスタック１を、上記前処理用締付ベローズ８の
伸長で下方へ移動させられた上発電用ボルスタ５を介し
て締付ロッド９上の運転用ナット１０を手で軽く締め込
むことにより締め付けるようにしていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の
燃料電池の締付装置では、前処理に伴うスタック１の収
縮量を、前処理用締付ベローズ８の伸び量のみで吸収さ
せるようにしてあるため、スタック１の高さが高くなっ
て、前処理時の収縮量が大となると、それに対応して大
きな伸び量を有するように前処理用締付ベローズ８の高
さを高くする必要が生じるが、この場合、伸び量の大き
い前処理用締付ベローズ８を締付装置に組み込むと、該
締付ベローズ８が座屈する虞が生じるという問題がある
と共に、高さの高い前処理用締付ベローズ８を収容させ
るために、前処理設備の容器が大型化するという問題が
ある。

【０００７】そのため運転中の熱膨張を吸収させるため
のばねを締付ロッド９の下部に配置するようにすれば、
従来の如き上下のボルスタ２と５間の寸法を大きくしな
くてすむことになってコンパクト化を図ることができ、
スタック１を横型の円筒容器に入れる場合であっても、
該容器底部の曲率を使うことにより上記締付ロッド９の
下部のばねを収納するスペースが確保できることから容
器径を小さくできて、容器ごとトラック等により輸送を
行う場合においても、高さ制限にひっかかる虞をなくす
ことができるようにさせることが考えられるが、この場
合には、締付ロッド９の下部に配置してあるばねの締め
付けに工夫が必要となる。

【０００８】そこで、本発明は、締付ロッド下部にばね
を設けた構成とする場合にも、燃料電池のスタックの上
側に位置する上発電用ボルスタの締付作業を手作業で短
時間に且つ容易に完了させることができると共に、前処
理用締付ベローズを小型化することができ、該前処理用
締付ベローズの低コスト化、前処理設備の容器の小型化
を図ることができるようにしようとするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、上下のホルダーで挟持させたスタックを
上下の発電用ボルスタの間に配置して、上発電用ボルス
タと下発電用ボルスタに、下端部にばねを有し上端部に
運転用ナットを有する発電用締付ロッドを取り付け、且
つ上記上発電用ボルスタの上側にガス圧で作動する前処
理用締付ベローズを介在させて前処理用ボルスタを載置
し、上記発電用締付ロッドの上端に取り付けた延長ロッ
ドを上記前処理用ボルスタの上方へ突出させて、その上
端部に圧縮用ナットを螺着させ、更に、前処理用ボルス
タに沈み込み吸収装置の上端部を連結し、前処理時に上
記前処理用締付ベローズによる締付圧力をスタックに作
用させた後、沈み込み吸収装置により上記前処理用ボル
スタを下降させて前処理用締付ベローズを内部圧力一定
のまま収縮させてから、延長ロッド上の圧縮用ナットを
上記前処理用ボルスタの上側に締め込み、次に、前処理
用締付ベローズを内部圧力一定のまま伸ばすと同時に沈
み込み吸収装置により前処理用ボルスタを上昇させるこ
とにより、発電用締付ロッドを上昇させてばねを収縮さ
せ、該収縮するばねにより上記前処理用締付ベローズの
内部圧力に拮抗するスタックの締付圧力を発生させた
後、発電用締付ロッドにより上発電用ボルスタを締め込
むようにする燃料電池の締付方法及び装置とする。

【００１０】前処理に伴うスタックの沈み込みを前処理
用締付ベローズの伸びで吸収させるときに、該前処理用
締付ベローズの伸びが限界に達するような場合には、前
処理用締付ベローズの内部圧力を一定に保持したまま沈
み込み吸収締付装置により前処理用ボルスタを下降させ
ると、上記前処理用締付ベローズの高さは収縮されるた
め、スタックの沈み込みを、再び前処理用締付ベローズ
の伸びで吸収させることが可能になる。

【００１１】又、スタックの前処理後に、沈み込み吸収
締付装置により、前処理用締付ベローズを、内部圧力一
定のまま一旦収縮させ、延長ロッド上の圧縮用ナットを
前処理用ボルスタの上側に締め込んでから再び伸長させ
ると、前処理用ボルスタの上昇に伴って、延長ロッド及
び発電用締付ロッドが上昇させられ、これにより、ばね
が徐々に圧縮させられ、この圧縮により、ばねの反発力
が上記前処理用締付ベローズの内部圧力によるスタック
の締付圧力と等しくなるまで高められる。この収縮され
たばねによるスタックの締付圧力が発生した状態で、発
電用締付ロッドにより上発電用ボルスタを締め込むと、
上下のホルダーに挟持されたスタックは、ばねによる締
付圧力によって発電用ボルスタ間に締め付けられるよう
になる。

【００１２】又、ばね受け部材の外周に雄ねじを刻設
し、且つばねの外径よりも大きい内径を有する所要長さ
の円筒形状とすると共に下端側となる一端部内周面に上
記ばね受け部材の雄ねじに螺合し得る雌ねじ部を設けて
なるストッパー金具を備えて、該ストッパー金具の雌ね
じ部を、上記ばね受け部材の雄ねじに、着脱自在に螺合
させると共に、該ストッパー金具の上端面が下発電用ボ
ルスタの下面に接するまで締め込むことができるように
した構成とすることにより、下発電用ボルスタよりばね
の収縮方向に作用する荷重を、ストッパー金具、ばね受
け部材及び固定用ナットを介して、発電用締付ロッドに
伝えて支持固定させることができるため、前処理後に規
定の締付圧力で締め付けられたスタックを輸送するとき
に、上下方向の大きな振動が作用したとしても、スタッ
クに大きなベンディング荷重が作用する虞を解消でき、
又、前処理が終了したスタックを吊り上げた場合等に、
スタックの自重が作用してばねが収縮することを防止で
きるため、スタックの締付面圧が低下したり、セル間が
剥されてウェットシール部が損傷して発電できなくなる
といった虞を未然に防止することが可能になる。更に、
上記ストッパー部材は、ねじ機構によりばね受け部材に
取り付けてあるため、締め込み量を調整することによ
り、該ストッパー部材の高さ位置を容易に調整できて、
実機で使用されるばねの個々の性能や個々の燃料電池に
よりばねの長さが変化した場合でも、容易に実機に対応
させることができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。

【００１４】図１及び図２は本発明の燃料電池の締付装
置の実施の一形態を示すもので、図５に示した燃料電池
のスタック１と同様にセルをセパレータを介し多層に積
層してなるスタック１を、上下のホルダー３，４で挟持
させた状態で下部の発電用ボルスタ２上に載置し、且つ
上ホルダー３の上側に上発電用ボルスタ５を載置すると
共に、該上発電用ボルスタ５の上側に、前処理用ボルス
タ６を配置して、該上発電用ボルスタ５と前処理用ボル
スタ６の間に、前処理時におけるスタック１の沈み込み
に対応できる伸び量を有し且つ図示しないガス供給圧力
制御装置より供給されるガス圧で伸縮できるようにした
金属製の前処理用締付ベローズ８ａを介在させ、更に、
下発電用ボルスタ２と上発電用ボルスタ５の所要個所、
たとえば、前後縁部における幅方向所要間隔の５個所ず
つに、該各ボルスタ２と５を貫通して上下方向に延びる
発電用締付ロッド１３を配置し、該各発電用締付ロッド
１３の上端部に、上発電用ボルスタ５の上側にて運転時
に該ボルスタ５を拘束するための運転用ナット１０をそ
れぞれ螺着する。一方、下発電用ボルスタ２の下方へ突
出した各発電用締付ロッド１３の下端部の外周に、燃料
電池の運転中におけるスタック１の厚さ変化に追従させ
るためのクッションとしてのばね１４と、該ばね１４の
下端を受けるリング状のばね受け部材１５とを嵌合させ
ると共に、該ばね受け部材１５の下側に、上記発電用締
付ロッド１３の下端部に螺合した固定用ナット１６を位
置させ、上記発電用締付ロッド１３の上端部の運転ナッ
ト１０を締め込むことにより、上下の発電用ボルスタ２
と５の間に、上下のホルダー３と４にて挟持させたスタ
ック１を、ばね１４の弾性力で締め付けるように一体に
保持できるようにする。

【００１５】更に、上記発電用締付ロッド１３の上端部
に連結部材１１を介して下端部を着脱自在に連結してな
る延長ロッド１３ａを、前処理用ボルスタ６に貫通させ
ると共に、該前処理用ボルスタ６の上側に突出する延長
ロッド１３ａの上端部に、圧縮用ナット１２を螺着す
る。

【００１６】更に又、該前処理用ボルスタ６の所要位
置、たとえば、左右両端部における前後方向所要間隔の
２個所ずつに、上下方向に延びる前処理用締付ロッド１
７の上端部を貫通させて配置すると共に、該各前処理用
締付ロッド１７の上端部における上記前処理用ボルスタ
６の上側及び下側位置に、上下のナット１８ａ，１８ｂ
をそれぞれ螺着することにより前処理用締付ロッド１７
を上記前処理用ボルスタに連結し、且つ上記前処理用締
付ロッド１７は、スタック１の前処理を行うべく前処理
設備の前処理用の容器内に搬入して、下発電用ボルスタ
２を上記容器１９の内底部の所要位置に設けてある支持
台２１上に載置したときに、該容器１９の底部を貫通し
て下方へ突出する長さ寸法を有するようにすると共に、
上記容器１９の外方（下側）にて前処理用締付ロッド１
７の下端部に着脱自在に連結して、該前処理用締付ロッ
ド１７を容器１９の外方（下方）へ引張ることができる
ようにした別体（別機構）の沈み込み吸収締付装置２０
を備える。

【００１７】なお、上記沈み込み吸収装置２０の駆動部
としては、たとえば、ステップモータ、ジャッキ、油圧
シリンダー等を採用すればよい。２２は前処理用ボルス
タ６の上面の所要位置に設けた吊り金具、２３は上発電
用ボルスタ５の上部所要位置に設けた吊り金具である。

【００１８】上記構成としてある燃料電池の締付装置を
用いて燃料電池の締付を実施する場合は、先ず、工場に
て、図１及び図２に示したと同様に、発電用締付ロッド
１３の下端部に螺着させた固定用ナット１６と、上端部
に螺着させた運転用ナット１０との間に、ばね受け部材
１５と、ばね１４と、下発電用ボルスタ２と、上下のホ
ルダー３，４に挟持させた燃料電池のスタック１と、上
ホルダー３と、上発電用ボルスタ５を下方より順に配置
し、且つ該上発電用ボルスタ５と、発電用締付ロッド１
３の延長ロッド１３ａの上端部に螺着させた圧縮用ナッ
ト１２との間に、前処理用締付ベローズ８ａと、前処理
用ボルスタ６を下方より順に配置して保持させ、更に、
上記前処理用ボルスタ６に、前処理用締付ロッド１７
を、上下のナット１８ａと１８ｂを介して取り付けてな
る一体化物を製作した後、上記圧縮用ナット１２を規定
圧力の約７０〜１００％で締めた状態において、該一体
化物を前処理設備の容器１９内に搬入して、下発電用ボ
ルスタ２を該容器１９内の支持台２１上に載置する。更
に、この際、容器１９を貫通して下方に突出する前処理
用締付ロッド１７の下端部に、沈み込み吸収締付装置２
０を連結すると共に、前処理用締付ベローズ８ａには、
図示しないガス供給圧力制御装置を接続して、上記沈み
込み吸収締付装置２０とガス供給圧力制御装置を適宜作
動させることにより、上記前処理用締付ベローズ８ａに
より、規定の締付圧力をスタック１に作用させて図３
（イ）に示す如き初期状態とする。

【００１９】この状態において、スタック１の温度を昇
温させ、脱脂、含浸等の前処理を行わせる。この前処理
の実施によりスタック１の積層高さが減少して沈み込む
ようになるため、図３（ロ）に示す如く、前処理用締付
ベローズ８ａにガス供給圧力制御装置より所要量のガス
の供給を行わせて、前処理用締付ベローズ８ａを伸長さ
せる。これにより、一定の締付圧力を作用させながら上
記スタック１の沈み込みを上記前処理用締付ベローズ８
ａの伸びで吸収させるようにする。この際、上記前処理
用締付ベローズ８ａの伸び量が限界に達するような場合
には、ガス供給圧力制御装置により上記前処理用締付ベ
ローズ８ａの内部圧力を一定に保持したまま沈み込み吸
収締付装置２０の作動により前処理用締付ロッド１７と
一体に前処理用ボルスタ６を引き下げて、上記前処理用
締付ベローズ８ａの高さを収縮させることにより、該前
処理用締付ベローズ８ａの伸び量を再び確保させて、上
記スタック１の沈み込みに再度対応できるようにさせ
る。この前処理用締付ベローズ８ａの伸び量に応じた該
締付ベローズ８ａを元の状態に戻す作業は前処理中に繰
り返すことができる。

【００２０】前処理終了後、上記前処理用締付ベローズ
８ａの伸長によるスタック１の締付圧力の荷重は、前処
理用締付ロッド１７に引張荷重として掛かり、発電用締
付ロッド１３及び延長ロッド１３ａには荷重は掛かって
いない。燃料電池を前処理容器から取り出すためには、
上記スタック１の締付圧力の荷重を、発電用締付ロッド
１３にシフトさせる必要がある。

【００２１】そこで、次に、図３（ハ）に示す如く、上
記と同様にしてガス供給圧力制御装置により上記前処理
用締付ベローズ８ａの内部圧力を一定に保持したまま、
沈み込み吸収締付装置２０の作動により前処理用締付ロ
ッド１７と一体に前処理用ボルスタ６を引き下げて、上
記前処理用締付ベローズ８ａの高さを最小高さとなるよ
うに収縮させた後、図３（ハ）に二点鎖線で示す如く、
延長ロッド１３ａの上端部の圧縮用ナット１２を、前処
理用ボルスタ６の上側に締め付ける。なお、この場合の
締め付けの強度は手作業で行える程度の強度でよい。

【００２２】次いで、図３（ニ）に示す如く、スタック
１の締付圧力を一定のまま保持できるように、ガス供給
圧力制御装置により上記前処理用締付ベローズ８ａの内
部圧力を一定に保持したまま伸長作動させ、この前処理
用締付ベローズ８ａの伸長作動に伴う前処理用ボルスタ
６の上昇と同期するように、沈み込み吸収締付装置２０
により前処理用締め付けロッド１７と一体に前処理用ボ
ルスタ６を上昇させる。この前処理用締付ベローズ８ａ
の高さの伸長に伴い上記前処理用ボルスタ６が上昇させ
られると、該前処理用ボルスタ６の上側の圧縮用ナット
１２に延長ロッド１３ａを介して連結されている運転用
締付ロッド１３の下端部の固定用ナット１６が上方へ引
き上げられるため、該固定用ナット１６の上側に接する
ばね受け部材１５と、下発電用ボルスタ２との間でばね
１４が徐々に収縮させられる。この収縮により徐々に増
加するばね１４の伸長方向への反発力が、上記前処理用
締付ベローズ８ａの内部圧力と拮抗する強度、すなわ
ち、規定のスタック１の締付圧力と等しくなった時点
で、内部圧力を一定に保持させるようにしてある上記前
処理用締付ベローズ８ａの伸長作動が停止させられるよ
うになり、同時に、発電用締付ロッド１３の下端部の固
定用ナット１６と、延長ロッド１３ａの上端部の圧縮用
ナット１２との間にて、前処理用締付ベローズ８ａ及び
ばね１４によりスタック１に規定の締付圧力が付与され
るようになるため、該スタック１の締付圧力の荷重が、
前処理用締付ロッド１７から、発電用締付ロッド１３及
び延長ロッド１３ａにシフトさせられるようになる。

【００２３】この際、前処理用締付ロッド１７上の下ナ
ット１８ｂを、予め図３（ニ）に示す如く、前処理用ボ
ルスタ６の下側より少し緩めておくと、上記したように
スタック１の締付圧力の荷重が前処理用締付ロッド１７
から発電用締付ロッド１３及び延長ロッド１３ａにシフ
トした時点で、前処理用締付ベローズ８ａの伸長作動が
停止して、前処理用ボルスタ６の上昇が止まるため、図
３（ホ）に示す如く、上昇が止まった該前処理ボルスタ
６の上面と、その後も沈み込み吸収締付装置２０によっ
て上昇させられる前処理用締付ロッド１７の上端部の上
ナット１８ａとの間に隙間ができることにより、上記ス
タック１の締付圧力の荷重が、発電用締付ロッド１３及
び延長ロッド１３ａへシフトしたことがわかるようにな
る。

【００２４】しかる後に、図３（ホ）に二点鎖線で示す
如く、発電用締付ロッド１３の上端部に螺着させてある
運転用ナット１０を、上発電用ボルスタ５の上側に手作
業により閉め込むようにする。これにより、スタック１
に、ばね１４の伸長方向への反発力による締付圧力を付
与させた状態にて、発電用締付ロッド１３の上端部の運
転用ナット１０と下端部の固定用ナット１６との間に、
上下のホルダー３と４で挟持されたスタック１と、上下
の発電用ボルスタ２，５が一体に保持されるようにな
る。

【００２５】したがって、その後、前処理設備の容器１
９内にて、或いは、該容器１９から取り出した後、連結
部材１１を取り外し、延長ロッド１３ａを発電用締付ロ
ッド１３から切り離して、前処理用締付ベローズ８ａ、
前処理用ボルスタ６等を取り外すことにより、前処理さ
れた後、規定圧力で締め付けられたスタック１を備えた
燃料電池を得ることができる。

【００２６】このように、前処理時におけるスタック１
の沈み込みを、前処理用締付ベローズ８ａの伸長作動
と、沈み込み吸収締付装置２０により吸収させることが
できるため、前処理用締付ベローズ８ａの高さを、従来
の前処理用締付ベローズ８の収縮のみでスタック１の沈
み込みを吸収させる場合に比して低くできることから、
前処理用締付ベローズ８ａの小型化を図ることができ
て、該前処理用締付ベローズ８ａの低コスト化や、前処
理設備の容器１９の小型化を図ることができる。又、ス
タック１を前処理した後、該スタック１の締付圧力の荷
重を、前処理用締付ロッド１７から発電用締付ロッド１
０へシフトさせるための操作に必要となる延長ロッド１
３ａ上の圧縮用ナット１２の締め込み作業、前処理用締
付ロッド１７上の下ナット１８ｂを緩める作業、発電用
締付ロッド１３上の運転用ナット１０の締め込み作業
は、いずれも、上発電用ボルスタ５よりも上方位置で行
えるため、発電用締付ロッド１３の下部にばね１４を設
けた構成とする場合における上発電用ボルスタ５の締付
による燃料電池のスタック１の締付作業を、手作業で短
時間に且つ容易に実施できる。

【００２７】次に、図４（イ）（ロ）は本発明の実施の
他の形態を示すもので、図１及び図２に示したものと同
様な構成において、前処理後のスタック１に規定の締付
圧力を付与するようにしてあるばね１４部に、該ばね１
４の収縮を制限できるようにしたばねロック装置２４を
設けたものである。

【００２８】すなわち、該ばねロック装置２４は、図１
及び図２に示したばね受け部材１５と同様のリング形状
とすると共に、外周に雄ねじ２５を刻設してなるばね受
け部材１５ａと、該ばね受け部材１５ａの外径よりもや
や大きい内径を有し且つ前処理後のスタック１に締付圧
力を付与すべく発電用締付ロッド１３の下端部外周にて
上記ばね受け部材１５ａと下発電用ボルスタ２との間に
配されるばね１４の全長よりもやや長い寸法を有する円
筒形状とすると共に、下端部となる長手方向一端部を径
方向内向きに屈曲させて、その内周面に上記ばね受け部
材１５ａ雄ねじ２５に嵌合する雌ねじ２７を刻設してな
るストッパー金具２６とからなり、更に、該ストッパー
金具２６は、長手方向中間部の外周壁面に、棒の差し込
み用の孔２８を２〜４個所程度設けてなる構成として、
該ストッパー金具２６の雌ねじ２７を、ばね受け部材１
５ａの雄ねじ２５に着脱自在に螺着させた構成とする。

【００２９】２９はばね受け部材１５ａの所要位置に穿
設した通気用の孔である。その他の構成は図１及び図２
に示したものと同様であり、同一のものには同一符号が
付してある。

【００３０】本実施の形態によれば、スタック１の前処
理が終了した後に、ばね１４により該スタック１に規定
の締付圧力を付与している状態において、ばね受け部材
１５ａの外周側に、下方よりストッパー金具２６を被せ
るように配置した後、ばね受け部材１５ａの雄ねじ２５
に、ストッパー金具２６の雌ねじ２７を螺合させると共
に、該ストッパー金具２６の孔２８に図示しない棒を差
し込んで、ストッパー金具２６を、その上端面が、下発
電用ボルスタ２の下面に接するまで締め込むと、下発電
用ボルスタ２よりばね１４の収縮方向に作用する荷重
を、ストッパー金具２６、ばね受け部材１５ａ、発電用
締付ロッド１３の下端部に螺着させた固定用ナット１６
を介して上記発電用締付ロッド１３によって支持させる
ことができ、このため、前処理が終了した後、規定の締
付圧力で締め付けられた燃料電池のスタック１を輸送す
るときに、該スタック１に上下方向の大きな振動が作用
したとしても、ばね１４が収縮してスタック１に大きな
ベンディング荷重が作用する虞を解消でき、又、前処理
が終了したスタック１を前処理容器から取り出したり、
電池をトレーラー等の搬送手段に載せたりするときに、
上発電用ボルスタ５の吊り金具２３を利用して吊り上げ
た場合に、スタック１の自重が作用してばね１４が収縮
することを防止できるため、スタック１の締付面圧が低
下したり、セル間が剥されてウェットシール部が損傷し
て発電できなくなるといった虞を未然に防止することが
可能になる。又、上記ストッパー部材２６の雌ねじ２７
の、ばね受け部材１５ａの雄ねじ２５に対する締め込み
量を調整することにより、該ストッパー部材２６の高さ
位置を容易に調整できるため、実機で使用されるばね１
４の個々の性能や個々の燃料電池によりばね１４の長さ
が変化した場合でも、容易に実機に対応させてばね１４
の収縮を確実に制限させることができる。

【００３１】又、ばね受け部材１５ａには通気用の孔２
９が設けてあるので、該孔２９を通して雰囲気ガスが流
れることでばね１４の冷却を行うことができる。

【００３２】なお、本発明は上記実施の形態のみに限定
されるものではなく、図４（イ）（ロ）に示した実施の
形態におけるばね受け部材１５ａは、孔２９を設けるこ
とに代えて、外周部を矩形に切欠くことにより通気性を
確保できるようにしてもよいこと、ストッパー金具２６
は、外周壁に棒の差し込み用の孔２８を設けたものとし
て示したが、ばね１４の外周側に配置して回転させるこ
とによりばね受け部材１５ａへの螺着、締め込みを確実
に行うことができるようにすれば、断面形状が多角形に
なるように外周面に突部を形成するようにしてもよいこ
と、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において
種々変更を加え得ることは勿論である。

【００３３】

【発明の効果】以上述べた如く、本発明によれば、以下
の如き優れた効果を発揮する。 (1)上下のホルダーで挟持させたスタックを上下の発電
用ボルスタの間に配置して、上発電用ボルスタと下発電
用ボルスタに、下端部にばねを有し上端部に運転用ナッ
トを有する発電用締付ロッドを取り付け、且つ上記上発
電用ボルスタの上側にガス圧で作動する前処理用締付ベ
ローズを介在させて前処理用ボルスタを載置し、上記発
電用締付ロッドの上端に取り付けた延長ロッドを上記前
処理用ボルスタの上方へ突出させて、その上端部に圧縮
用ナットを螺着させ、更に、前処理用ボルスタに沈み込
み吸収装置の上端部を連結し、前処理時に上記前処理用
締付ベローズによる締付圧力をスタックに作用させた
後、沈み込み吸収装置により上記前処理用ボルスタを下
降させて前処理用締付ベローズを内部圧力一定のまま収
縮させてから、延長ロッド上の圧縮用ナットを上記前処
理用ボルスタの上側に締め込み、次に、前処理用締付ベ
ローズを内部圧力一定のまま伸ばすと同時に沈み込み吸
収装置により前処理用ボルスタを上昇させることによ
り、発電用締付ロッドを上昇させてばねを収縮させ、該
収縮するばねにより上記前処理用締付ベローズの内部圧
力に拮抗するスタックの締付圧力を発生させた後、発電
用締付ロッドにより上発電用ボルスタを締め込むように
する燃料電池の締付方法及び装置としてあるので、スタ
ックの前処理後に、発電用締付ロッドの下端部外周に設
けたばねの圧力によるスタックへの締付圧力を発生させ
るために要する上発電用ボルスタの締付に要する手作業
を、圧縮用ナット及び運転用ナットの締め付け作業のみ
とすることができ、又、作業は上発電用ボルスタよりも
上方位置で実施できるため、発電用締付ロッドの下部に
ばねを設ける構造としても上発電用ボルスタの締付作業
を手作業で短時間に且つ容易に完了させることができ
る。又、前処理に伴うスタックの沈み込みを、前処理用
締付ベローズの伸び、及び、沈み込み吸収締付装置によ
る前処理用ボルスタの下降で吸収させることができるた
め、前処理用締付ベローズの高さを、従来の前処理用締
付ベローズの伸びのみでスタックの沈み込みを吸収させ
る場合に比して低くできることから、前処理用締付ベロ
ーズの小型化を図ることができ、該前処理用締付ベロー
ズの低コスト化や、前処理設備の容器の小型化を図るこ
とが可能になる。 (2)ばね受け部材をリング状としてその外周にねじを刻
設し、且つばねの外径よりも大きい内径を有する所要長
さの円筒形状とすると共に下端部内周面に上記ばね受け
部材のねじに螺合し得るねじ部を設けてなるストッパー
金具を備えて、該ストッパー金具のねじ部を、上記ばね
受け部材のねじに、着脱自在に螺合させると共に、該ス
トッパー金具の上端面が下発電用ボルスタの下面に接す
るまで締め込むことができるようにした構成とすること
により、下発電用ボルスタよりばねの収縮方向に作用す
る荷重を、ストッパー金具、ばね受け部材及び固定用ナ
ットを介して、発電用締付ロッドに伝えて支持固定させ
ることができるため、前処理後に規定の締付圧力で締め
付けられたスタックを輸送するときに、上下方向の大き
な振動が作用したとしても、スタックに大きなベンディ
ング荷重が作用する虞を解消でき、又、前処理が終了し
たスタックを吊り上げた場合等に、スタックの自重が作
用してばねが収縮することを防止できるため、スタック
の締付面圧が低下したり、セル間が剥されてウェットシ
ール部が損傷して発電できなくなるといった虞を未然に
防止することが可能になる。又、上記ストッパー部材
は、ねじ機構によりばね受け部材に取り付けてあるた
め、締め込み量を調整することにより、該ストッパー部
材の高さ位置を容易に調整できて、実機で使用されるば
ねの個々の性能や個々の燃料電池によりばねの長さが変
化した場合でも、容易に実機に対応させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の燃料電池の締付方法及び装置の実施の
一形態を示す概略正面図である。

【図２】図１の装置の概略側面図である。

【図３】図１の装置の使用手順を示すもので、（イ）は
前処理前の初期状態を、（ロ）は前処理によりスタック
が沈み込んだ状態を、（ハ）は前処理用締付ベローズを
収縮させた状態を、（ニ）は前処理用締付ベローズを内
部圧力一定で伸ばした状態を、（ホ）はスタック締付圧
力の荷重を発電用締付ロッドにシフトさせた状態をそれ
ぞれ示す図である。

【図４】本発明の実施の他の形態を示すもので、（イ）
は概略正面図、（ロ）は要部の拡大図である。

【図５】従来の燃料電池の締付装置の一例の概略を示す
正面図である。

【符号の説明】

１ スタック ２ 下発電用ボルスタ ３ 上ホルダー ４ 下ホルダー ５ 上発電用ボルスタ ６ 前処理用ボルスタ ８，８ａ 前処理用締付ベローズ １０ 運転用ナット １２ 圧縮用ナット １３ 発電用締付ロッド １３ａ 延長ロッド １４ ばね １５，１５ａ ばね受け部材 １６ 固定用ナット １７ 前処理用締付ロッド １９ 容器（前処理容器） ２０ 沈み込み吸収締付装置 ２５ 雄ねじ ２６ ストッパー金具 ２７ 雌ねじ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上下のホルダーで挟持させたスタックを
   上下の発電用ボルスタの間に配置して、上発電用ボルス
   タと下発電用ボルスタに、下端部にばねを有し上端部に
   運転用ナットを有する発電用締付ロッドを取り付け、且
   つ上記上発電用ボルスタの上側にガス圧で作動する前処
   理用締付ベローズを介在させて前処理用ボルスタを載置
   し、上記発電用締付ロッドの上端に取り付けた延長ロッ
   ドを上記前処理用ボルスタの上方へ突出させて、その上
   端部に圧縮用ナットを螺着させ、更に、前処理用ボルス
   タに沈み込み吸収装置の上端部を連結し、前処理時に上
   記前処理用締付ベローズによる締付圧力をスタックに作
   用させた後、沈み込み吸収装置により上記前処理用ボル
   スタを下降させて前処理用締付ベローズを内部圧力一定
   のまま収縮させてから、延長ロッド上の圧縮用ナットを
   上記前処理用ボルスタの上側に締め込み、次に、前処理
   用締付ベローズを内部圧力一定のまま伸ばすと同時に沈
   み込み吸収装置により前処理用ボルスタを上昇させるこ
   とにより、発電用締付ロッドを上昇させてばねを収縮さ
   せ、該収縮するばねにより上記前処理用締付ベローズの
   内部圧力に拮抗するスタックの締付圧力を発生させた
   後、発電用締付ロッドにより上発電用ボルスタを締め込
   むことを特徴とする燃料電池の締付方法。
2. 【請求項２】 上下のホルダーで挟持させたスタックを
   上下の発電用ボルスタの間に配置し、該上下の各発電用
   ボルスタの間隔を、上発電用ボルスタの上側にて発電用
   締付ロッドの上端部に螺着した運転用ナットと、下発電
   用ボルスタの下面に接するばねの下端を受けるばね受け
   部材の下側にて上記発電用締付ロッドの下端部に螺着し
   た固定用ナットとの間でばね圧を作用させながら保持で
   きるようにし、且つ上記上発電用ボルスタの上側にガス
   圧で作動する前処理用締付ベローズを介在させて載置し
   た前処理用ボルスタと、上記下発電用ボルスタとの間隔
   を、上記発電用締付ロッドの上端部に連結した延長ロッ
   ドの上端部に螺着する圧縮用ナットと、上記固定用ナッ
   トとの間にて保持できるようにし、更に、前処理容器の
   外部から前処理用締付ロッドを介して上記前処理用ボル
   スタを昇降できるようにした沈み込み吸収締付装置を備
   えてなる構成を有することを特徴とする燃料電池の締付
   装置。
3. 【請求項３】 ばね受け部材をリング状としてその外周
   にねじを刻設し、且つばねの外径よりも大きい内径を有
   する所要長さの円筒形状とすると共に下端部内周面に上
   記ばね受け部材のねじに螺合し得るねじ部を設けてなる
   ストッパー金具を備えて、該ストッパー金具のねじ部
   を、上記ばね受け部材のねじに、着脱自在に螺合させる
   と共に、該ストッパー金具の上端面が下発電用ボルスタ
   の下面に接するまで締め込むことができるようにした請
   求項２記載の燃料電池の締付装置。