JP2006049221A - Fuel cell fastening structure and fastening method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、両側に電極を備えた電解質膜を一対のセパレータで挟持して単位電池を構成し、この単位電池を複数積層してなる燃料電池スタックを前記積層方向に締め付け固定する燃料電池締結構造および締結方法に関する。 The present invention provides a fuel cell fastening structure in which an electrolyte membrane having electrodes on both sides is sandwiched between a pair of separators to constitute a unit cell, and a fuel cell stack formed by laminating a plurality of unit cells is fastened and fixed in the laminating direction. And a fastening method.
従来の燃料電池締結構造として、燃料電池スタックをその積層方向に沿って帯状の締結部材で囲うとともに、異径の締結ボルトにより三点で燃料電池スタックをその積層方向にを締め付け固定しているものが、下記特許文献1に記載されている。
ところで、燃料電池スタックを締め付け固定する燃料電池締結構造では、その締付部材が、常に締付荷重を支持する上に、電解質膜を挟むセパレータの熱膨張や、電解質膜自体の含水に起因する膨潤が発生するので、積層方向に伸縮して繰り返し応力を受ける。このため、締結部材に永久歪が生じ(例えば、締結部材として金属ベルトを使用する場合には、金属疲労により永久歪が生じる。)、伸びてしまう可能性が高く、この結果初期の締付荷重を維持できず、セパレータ間の電解質膜を押し付ける面圧が不均一となって、単位電池間の性能のバラツキや、シール不良、程度がひどい場合には反応面が局所的に集中することによって燃料電池の劣化を招くなど、燃料電池の性能が低下する。 By the way, in the fuel cell fastening structure that fastens and fixes the fuel cell stack, the fastening member always supports the fastening load, and also swells due to the thermal expansion of the separator sandwiching the electrolyte membrane and the moisture content of the electrolyte membrane itself. Therefore, it expands and contracts in the stacking direction and receives repeated stress. For this reason, permanent deformation occurs in the fastening member (for example, when a metal belt is used as the fastening member, permanent deformation occurs due to metal fatigue), and there is a high possibility that the fastening member will stretch. The surface pressure that presses the electrolyte membrane between the separators becomes non-uniform, resulting in uneven performance between the unit cells, poor sealing, and, if the degree is severe, the reaction surface is concentrated locally, resulting in fuel The performance of the fuel cell is lowered, for example, causing deterioration of the battery.
そこで、本発明は、セパレータ間の電解質膜を押し付ける面圧を均一化することを目的としている。 Therefore, an object of the present invention is to make uniform the surface pressure for pressing the electrolyte membrane between the separators.
本発明は、両側に電極を備えた電解質膜を一対のセパレータで挟持して単位電池を構成し、この単位電池を複数積層してなる燃料電池スタックを前記積層方向に締め付け固定する燃料電池締結構造において、前記燃料電池スタックにおける前記電解質膜やセパレータなどのスタック構成部品の前記積層方向の伸び量を、前記燃料電池スタックの積層方向の締付力に変換する締付力調整機構を備えることを最も主要な特徴とする。 The present invention provides a fuel cell fastening structure in which an electrolyte membrane having electrodes on both sides is sandwiched between a pair of separators to constitute a unit cell, and a fuel cell stack formed by laminating a plurality of unit cells is fastened and fixed in the laminating direction. In the fuel cell stack, the fuel cell stack is provided with a tightening force adjusting mechanism that converts an extension amount in the stacking direction of the stack components such as the electrolyte membrane and the separator into a tightening force in the stacking direction of the fuel cell stack. Main features.
本発明によれば、締付力調整機構が、燃料電池スタックにおける電解質膜やセパレータなどのスタック構成部品の積層方向の伸び量を、燃料電池スタックの積層方向の締付力に変換するので、スタック構成部品が積層方向に伸びても、初期の締付荷重を維持でき、セパレータ間の電解質膜を押し付ける面圧を均一化することができて、燃料電池の性能低下を回避することができる。 According to the present invention, the tightening force adjusting mechanism converts the extension amount in the stacking direction of the stack components such as the electrolyte membrane and the separator in the fuel cell stack into the tightening force in the stacking direction of the fuel cell stack. Even if the components extend in the stacking direction, the initial tightening load can be maintained, the surface pressure for pressing the electrolyte membrane between the separators can be made uniform, and the performance degradation of the fuel cell can be avoided.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の第1の実施形態に係わる燃料電池締結構造を備えた燃料電池スタック1の断面図、図2は同平面図である。燃料電池スタック1は、特に詳細な図示は省略するが、両側に触媒層およびガス拡散層からなる電極を備えた固体高分子電解質膜を一対のセパレータで挟持して単位電池を構成し、この単位電池を図1中で上下方向に複数積層した電池積層体3を備えている。電池積層体3のさらに両側(図1中で上下両側)には、集電板5,7、絶縁板9,11、エンドプレート13,15をそれぞれ配置する。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a fuel cell stack 1 having a fuel cell fastening structure according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a plan view thereof. Although the fuel cell stack 1 is not particularly shown in detail, a unit cell is configured by sandwiching a solid polymer electrolyte membrane having electrodes composed of a catalyst layer and a gas diffusion layer on both sides with a pair of separators. A
そして、図1中で上部側のエンドプレート13のさらに上部に、燃料電池スタック1における前記した電解質膜やセパレータなどのスタック構成部品の積層方向の伸び量を、燃料電池スタック1の積層方向の締付力に変換する締付力調整機構17の主要部分を設けている。この締付力調整機構17について、以下に説明する。
Further, in the upper part of the
エンドプレート13のさらに外側に押付プレート19を配置し、押付プレート19とエンドプレート11との間に弾性体としての皿ばね21を介装する。押付プレート19の図1中で右側の端部上にベルト固定部23を設け、このベルト固定部23に、燃料電池スタック1の外周に巻回す帯状部材としての金属製のベルト25の一端を固定する。ベルト25は、燃料電池スタック1の図2中で上下方向幅寸法のほぼ3分の1程度の幅寸法を有して燃料電池スタック1の幅方向中央位置に配置する。なお、燃料電池そのものの形状によって、ベルト25の幅も本数も変わることは言うまでもない。
A
上記したベルト25は、ベルト固定部23からスタック積層方向に沿って下方に伸び、下部のエンドプレート15を覆うように巻回した後、スタック積層方向に沿って上方に延び、この上方に延びる他端を、押付プレート19上に形成した半円弧状のガイド部27を介してベルト連結部29に連結する。
The
ベルト連結部29の中央位置には、ワイヤ31の一端を連結し、ワイヤ31の他端は途中にガイドプーリ33を介して巻取リール35に連結する。巻取リール35は、押付プレート19の中心部上に回転可能に設置し、図2中で時計回り方向に回転することで、ワイヤ31を巻き取ってベルト25を締め付ける。
One end of the
また、巻取リール35は、その下部に形成した円筒部の外周に、図2に示すようにラチェット刃37を備え、このラチェット刃37にラチェット爪39を係合させている。ラチェット爪39は、その基端部を押付プレート19に固定した回転支持ピン41に回転可能に連結し、その先端の爪部39aをラチェット刃37に係合させることで、巻取リール35の図2中で反時計回り方向の回転を規制する。すなわち、巻取リール35は、ベルト25の弛み方向に対応する回転方向の回転を規制するラチェット機構(ラチェット刃37,ラチェット爪39)を備えている。なお、ラチェット刃37に対してラチェット爪39を押し付けるためのバネがあり、軸の回転によって外れないようにしている。
Further, the take-
エンドプレート13の中心部には、エンドプレート13の面に直交する方向に延びる巻取軸43の下端を回転可能に連結する。この巻取軸43と、前記した押付プレート19と皿ばね21とで、スタック構成部品の前記積層方向の伸び量に対応するベルト25の伸び量を、燃料電池スタック1の両端に配置したエンドプレート13,15相互間の圧縮力に変換する圧縮部を構成している。
A lower end of a
巻取軸43は、押付プレート19および巻取リール35にそれぞれ形成した貫通孔19aおよび35aを通して図1中で上方に突出している。また、巻取軸43の外周には、図3にも詳細に示すように、螺旋状のカム溝43aを形成し、このカム溝43aに、前記した皿ばね21の上端部に形成してある係合突起21aを移動可能に係合させている。皿ばね21の下端はエンドプレート13に固定している。
The
図4(a)は、皿ばね21の上記した係合突起21aを示す拡大した正面断面図で、図4(b)は、皿ばね21の上端面部分のみを示す平面図である。これによれば、係合突起21aは、図1中で上部側における内周側の端縁部の互いに対向する位置に一対設けてあり、図4(b)に示すように内側に突出し、かつ図4(a)中で下方に屈曲している。
FIG. 4A is an enlarged front cross-sectional view showing the
図1に示すように、前記した巻取リール35の貫通孔35aは、押付プレート19の貫通孔19aより大きく形成し、この貫通孔35a内面と巻取軸43との間には、これら両者相互の回転を規制する回転規制部を備えた連結具としてのスプラインリング45を着脱可能に装着する。
As shown in FIG. 1, the through-hole 35a of the take-
スプラインリング45は、図5(a)に平面図、図5(b)に図5(a)のA−A断面図として示すように、巻取リール35と巻取軸43との間に挿入される円筒部45aと、円筒部45aの図1中で上端部に形成されるフランジ部45bとをそれぞれ備える。そして、円筒部45aおよびフランジ部45bの内周面に回転規制部としての内周スプライン部45cを、円筒部45aの外周に回転規制部としての外周スプライン部45dをそれぞれ形成する。内周スプライン部45cは、巻取軸43の外周に形成した巻取軸スプライン部43bに係合し、外周スプライン部45dは、巻取リール35の貫通孔35aに形成した巻取リールスプライン部35bに係合する。これらの係合により、巻取リール35と巻取軸43との相互の回転が規制される。
The
次に作用を説明する。 Next, the operation will be described.
燃料電池スタック1に対して最初に締付荷重をかける際には、スプラインリング45を外した状態で、図示しない油圧機器などを利用して押付プレート19を押し付け、この状態でワイヤ31を弛みがなくなるまで巻取リール35に巻き取ってベルト25を締め付ける。ワイヤ31を巻き取る際には、巻取リール35を図2中で時計回り方向に回転させるが、このときラチェット機構により、巻取リール35の反時計回り方向の回転、すなわちベルト25が弛む方向の回転が規制される。なお、巻取リール35を回転させる作業は、図示しない工具を利用するなどして行う。
When the tightening load is first applied to the fuel cell stack 1, the
その後、スプラインリング45を、その内周スプライン部45cを巻取軸43の巻取軸スプライン部43bに、外周スプライン部45dを巻取リール35の巻取リールスプライン部35bにそれぞれ係合させて、巻取軸43と巻取リール35との間に挿入してこれら両者を連結する。
Thereafter, the
このようにして燃料電池スタック1を締結固定した状態で、電解質膜を挟むセパレータの熱膨張や、電解質膜自体の含水に起因する膨潤により、燃料電池スタック1が積層方向に伸縮し、これに伴いベルト25が伸びた場合には、押付プレート19が皿ばね21に押されてエンドプレート13から離れる方向に移動する。
In the state where the fuel cell stack 1 is fastened and fixed in this manner, the fuel cell stack 1 expands and contracts in the stacking direction due to thermal expansion of the separator sandwiching the electrolyte membrane and swelling due to water content of the electrolyte membrane itself. When the
押付プレート19の上記した移動に伴って皿ばね21が伸び、この伸びに伴って、皿ばね21の係合突起21aが巻取軸43のカム溝43aに沿って相対移動し、この相対移動によって巻取軸43が、図2中で時計回り方向に回転してワイヤ31を巻き取る。ワイヤ31を巻き取ることで、前記したベルト25の伸び量を吸収し、燃料電池スタック1に対して最初に付加した締付荷重を維持することができる。すなわち、燃料電池スタック1における電解質膜やセパレータなどのスタック構成部品の積層方向の伸び量を、締付力調整機構17によって燃料電池スタック1の積層方向の締付力に変換している。なお、皿ばね21上部は、例えば皿ばね21上面に設けた突起部が、押付プレート19側の穴にはまることで回転を規制している。
With the movement of the
巻取軸43は、ラチェット機構により反巻取方向(図2中で反時計方向)の回転が規制されるので、基本的に初期の位置からワイヤ31を緩める方向には動くことはなく、巻き取った位置にて固定される。実際には、ベルト25(ワイヤ31)の伸びと巻き取る力とがバランスしたところで、巻取軸43の回転が止まることになる。
Since the rotation of the winding
上記した第1の実施形態の燃料電池締結構造によれば、ワイヤ31を巻き取る巻取軸43が、燃料電池スタック1の伸縮に起因するベルト25の伸びに応じて回転し、ベルト25をより締め付ける方向に動作するため、燃料電池スタック1に対する初期の締付荷重を維持することができ、セパレータ間の電解質膜を押し付ける面圧を均一化して、単位電池間の性能のバラツキや、シール不良、反応面が局所的に集中することによって燃料電池の劣化を防ぎ、燃料電池の性能低下を回避することができる。
According to the fuel cell fastening structure of the first embodiment described above, the take-up
また、上記した燃料電池締結構造は、全てが機械的に構成され、動力無しで動作するため、燃料電池システムの省電力化を図れ、効率向上に寄与することができる。 In addition, since the fuel cell fastening structure described above is mechanically configured and operates without power, it is possible to save power in the fuel cell system and contribute to efficiency improvement.
燃料電池スタック1の組立時には、スプラインリング45を外した状態で押付プレート19を押し付け、その後巻取リール35によりワイヤ31を巻き取ってから、スプラインリング45を装着して巻取リール35を固定するので、巻取リール35によるワイヤ31の巻取動作が容易である上、皿ばね21を組み付ける際には、最初からその下端をエンドプレート13に固定した状態とすることができ、組立作業性が向上する。
When the fuel cell stack 1 is assembled, the
図6は、本発明の第2の実施形態に係わる燃料電池締結構造を備えた燃料電池スタック1の要部の断面図、図7は同平面図である。なお、第1の実施形態を示す図1および図2と同一構成要素には同一符号を付してある。 FIG. 6 is a cross-sectional view of the main part of the fuel cell stack 1 provided with the fuel cell fastening structure according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a plan view thereof. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same component as FIG.1 and FIG.2 which shows 1st Embodiment.
この実施形態は、巻取軸43のエンドプレート13と反対側の端部に、押付プレート19より図6中で上方に突出するウォーム47を設け、ウォーム47にウォームギア49を噛合させている。ウォームギア49は、図6中で紙面に直交する方向に延びる第2の巻取軸51に連結具としてのスプラインリング53を介して取り付けてある。
In this embodiment, a
スプラインリング53は、前記図5に示したスプラインリング45と同様に、その円筒状に形成した内周面および外周面に、回転規制部となる内周スプライン部53aおよび外周スプライン部53bをそれぞれ設け、これら各スプライン部53aおよび53bが、第2の巻取軸51に形成した巻取軸スプライン部51aおよびウォームギア49の内周面に形成したギアスプライン部49aに、それぞれ係合している。
As with the
上記したスプラインリング53は、軸方向にスライド移動させることで、上記したそれぞれの係合状態を解除することができ、これによりウォームギア49と第2の巻取軸51との連結状態を断つことができる。
The above-described
第2の巻取軸51は、軸方向両端を取付ブラケット55,57を介して押付プレート19上に回転可能に支持してあり、取付ブラケット55,57とウォームギア49との間の2箇所にてベルト25の端部を固定してある。
The second winding
また、一方の取付ブラケット55の側面には、ラチェット爪59の基端部を回転支持ピン61を介して回転可能に支持させている。このラチェット爪59の先端の爪59a部を、取付ブラケット55から側方(図7中で上方)に突出する第2の巻取軸51の外周面に形成したラチェット刃51bに係合させることで、第2の巻取軸51の図6中で反時計回り方向の回転を規制する。すなわち、第2の巻取軸51は、ベルト25の弛み方向に対応する回転方向の回転を規制するラチェット機構を備えている。なお、ラチェット刃51bに対してラチェット爪59を押し付けるためのバネがあり、軸の回転によって外れないようにしている。
Further, the base end portion of the
この第2の実施形態においても、燃料電池スタック1に対して最初に締付荷重をかける際には、スプラインリング53を外した状態で、図示しない油圧機器などを利用して押付プレート19を押し付け、ベルト25を弛みがなくなるまで第2の巻取軸51に巻き取ってベルト25を締め付ける。その後、スプラインリング53を、ウォームギア49と第2の巻取軸51との間に嵌め込み、これら両者を連結する。
Also in the second embodiment, when the tightening load is first applied to the fuel cell stack 1, the
このようにして燃料電池スタック1を締結固定した状態で、電解質膜を挟むセパレータの熱膨張や、電解質膜自体の含水に起因する膨潤により、燃料電池スタック1が積層方向に伸縮してベルト25が伸びた場合には、第1の実施形態と同様に、押付プレート19が皿ばね21に押されてエンドプレート13から離れる方向に移動する。
With the fuel cell stack 1 fastened and fixed in this way, the fuel cell stack 1 expands and contracts in the stacking direction due to thermal expansion of the separator sandwiching the electrolyte membrane and swelling due to water content of the electrolyte membrane itself, and the
押付プレート19の上記した移動に伴って皿ばね21が伸び、この伸びに伴って、皿ばね21の係合突起21aが巻取軸43のカム溝43aに沿って相対移動する。この相対移動により巻取軸43が、ウォーム47とともに図7中で時計回り方向に回転し、この回転に伴ってウォームギア49および第2の巻取軸51が図6中で時計回り方向に回転してベルト25を巻き取る。ベルト25を巻き取ることで、その伸び量を吸収し、燃料電池スタック1に対して最初に付加した締付荷重を維持し、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。
The
また、この第2の実施形態では、第2の巻取軸51は、その回転方向が燃料電池スタック1を締め付けているベルト25の巻き方向と同じであるため、ベルト25を直接巻き取ることができ、第1の実施形態で使用したようなワイヤ31が不要となる。もちろん、ワイヤを使用することもできる。
In the second embodiment, the rotation direction of the second winding
また、ウォームギア49の径と歯数を適正に選択すれば、巻取軸43を回すのに必要なトルクを小さくできるため、巻取軸43の径を小さくかつ軸方向長さを短いものとして、小型が可能となる。
Further, if the diameter and the number of teeth of the
さらに、第2の巻取軸51のウォームギア49は、着脱可能なスプラインリング53を介して第2の巻取軸51と結合しているため、第1の実施形態と同様に、スプラインリング53を外した状態でベルト25を巻き取ることができ、作業性が向上する。
Furthermore, since the
本発明によれば、前記締付力調整機構は、前記燃料電池スタックの前記積層方向に沿って燃料電池スタックの外周に巻回した帯状部材と、前記スタック構成部品の前記積層方向の伸び量に対応する前記帯状部材の伸び量を、前記燃料電池スタックの積層方向両端に配置したエンドプレート相互間の圧縮力に変換する圧縮部とで構成するので、電解質膜を挟むセパレータの熱膨張や、電解質膜自体の含水に起因する膨潤により、燃料電池スタックが積層方向に伸縮して帯状部材が伸びたとしても、この帯状部材の伸び量は、圧縮部が吸収することで、燃料電池スタックにして最初に付加した締付荷重を維持することができる。 According to the present invention, the tightening force adjusting mechanism includes a belt-like member wound around the outer periphery of the fuel cell stack along the stacking direction of the fuel cell stack, and an extension amount of the stack component in the stacking direction. The expansion amount of the corresponding band-shaped member is constituted by a compression part that converts the compression force between the end plates arranged at both ends in the stacking direction of the fuel cell stack, so that the thermal expansion of the separator sandwiching the electrolyte membrane, and the electrolyte Even if the fuel cell stack expands and contracts in the stacking direction due to swelling due to the water content of the membrane itself, and the belt-like member extends, the amount of extension of the belt-like member is the first in the fuel cell stack because the compression part absorbs it. The tightening load applied to can be maintained.
前記圧縮部は、一方のエンドプレートの前記積層方向外側に位置して前記帯状部材の一端を固定する押付プレートと、前記一方のエンドプレートに回転可能に取り付けるとともに前記帯状部材の他端を連結して帯状部材を巻き取る巻取軸と、前記エンドプレートと前記押付プレートとの間に介装し、前記帯状部材の伸びに伴ってその伸び量分を巻き取るように前記巻取軸を回転させる弾性体とを、それぞれ備えるので、電解質膜を挟むセパレータの熱膨張や、電解質膜自体の含水に起因する膨潤により、燃料電池スタックが積層方向に伸縮して帯状部材が伸びた場合に、押付プレートが弾性体に押されてエンドプレートから離れる方向に移動し、このときの弾性体の伸びに伴って、巻取軸を回転させて帯状部材を巻き取ることで、燃料電池スタックに対して最初に付加した締付荷重を維持することができる。 The compression portion is positioned on the outer side in the stacking direction of one end plate and fixes one end of the band-shaped member, and is rotatably attached to the one end plate and connects the other end of the band-shaped member. A winding shaft that winds the belt-shaped member, and is interposed between the end plate and the pressing plate, and rotates the winding shaft so as to wind up the amount of elongation as the belt-shaped member extends. Since each of the elastic bodies is provided, a pressing plate is used when the fuel cell stack expands and contracts in the stacking direction due to the thermal expansion of the separator sandwiching the electrolyte membrane or the swelling caused by the water content of the electrolyte membrane itself, and the belt-like member extends. Is pushed by the elastic body and moves away from the end plate, and along with the expansion of the elastic body at this time, the winding shaft is rotated to wind up the belt-like member. The fastening load appended to the first can be maintained for click.
前記帯状部材の他端をワイヤを介して巻取リールに連結し、この巻取リールと前記巻取軸との間に、これら両者相互の回転を規制する回転規制部を備えた連結具を着脱可能に装着し、前記巻取リールは、前記帯状部材の弛み方向に対応する回転方向の回転を規制するラチェット機構を備えているので、燃料電池スタックの組立時には、押付プレートを押し付けつつ、連結具を外した状態で巻取リールにより帯状部材を巻き取ることができ、組立作業性が向上する。 The other end of the belt-like member is connected to a take-up reel via a wire, and a connecting tool having a rotation restricting portion for restricting the mutual rotation between the take-up reel and the take-up shaft is attached and detached. Since the take-up reel is equipped with a ratchet mechanism that restricts rotation in the rotational direction corresponding to the slack direction of the belt-like member, the coupling tool is pressed while pressing the pressing plate when assembling the fuel cell stack. The strip-shaped member can be taken up by the take-up reel in a state in which is removed, and assembling workability is improved.
前記巻取軸の前記エンドプレートと反対側の端部にウォームを設け、このウォームに螺合するウォームギアに、前記帯状部材の他端を連結して帯状部材を巻き取る第2の巻取軸を連結し、この第2の巻取軸と前記ウォームギアとの間に、これら両者相互の回転を規制する回転規制部を備えた連結具を着脱可能に装着し、前記第2の巻取軸は、前記帯状部材の弛み方向に対応する回転方向の回転を規制するラチェット機構を備えているので、燃料電池スタックの組立時には、押付プレートを押し付けつつ、連結具を外した状態で第2の巻取軸により帯状部材を巻き取ることができ、組立作業性が向上する。 A worm is provided at the end of the winding shaft opposite to the end plate, and a second winding shaft for winding the belt-like member by connecting the other end of the belt-like member to a worm gear screwed into the worm. Connected and detachably connected to the second winding shaft and the worm gear is a connecting tool having a rotation restricting portion that restricts the mutual rotation between the two winding shafts. Since the ratchet mechanism for restricting the rotation in the rotational direction corresponding to the slack direction of the belt-like member is provided, the second winding shaft is in a state in which the connector is removed while pressing the pressing plate when assembling the fuel cell stack. As a result, the belt-shaped member can be wound up, and the assembly workability is improved.
前記弾性体を皿ばねで構成し、この皿ばねの前記押付プレート側の端部を前記巻取軸の外周面に形成した螺旋状のカム溝に相対移動可能に嵌合するので、皿ばねの伸びに対応して巻取軸を容易かつ確実に回転させることができる。 The elastic body is constituted by a disc spring, and the end of the disc spring on the pressing plate side is fitted in a spiral cam groove formed on the outer peripheral surface of the winding shaft so as to be relatively movable. The winding shaft can be easily and reliably rotated corresponding to the elongation.
両側に電極を備えた電解質膜を一対のセパレータで挟持して単位電池を構成し、この単位電池を複数積層してなる燃料電池スタックを前記積層方向に締め付け固定する燃料電池締結方法において、前記燃料電池スタックにおける前記電解質膜やセパレータなどのスタック構成部品の前記積層方向の伸び量を、締付力調整機構によって前記燃料電池スタックの積層方向の締付力に変換するので、スタック構成部品が積層方向に伸びても、初期の締付荷重を維持でき、セパレータ間の電解質膜を押し付ける面圧を均一化することができて、燃料電池の性能低下を回避することができる。 In the fuel cell fastening method, a unit cell is configured by sandwiching an electrolyte membrane having electrodes on both sides with a pair of separators, and a fuel cell stack formed by stacking a plurality of unit cells is fastened and fixed in the stacking direction. The stack component such as the electrolyte membrane and separator in the battery stack is converted into the stacking direction tightening force of the fuel cell stack by the tightening force adjusting mechanism, so that the stack component is stacked in the stacking direction. Even if it extends, the initial tightening load can be maintained, the surface pressure for pressing the electrolyte membrane between the separators can be made uniform, and the performance degradation of the fuel cell can be avoided.
1 燃料電池スタック
13,15 エンドプレート
17 締付力調整機構
19 押付プレート(圧縮部)
21 皿ばね(弾性体,圧縮部)
25 ベルト(帯状部材)
31 ワイヤ
35 巻取リール
37,51b ラチェット刃(ラチェット機構)
39,59 ラチェット爪(ラチェット機構)
43 巻取軸(圧縮部)
43a 螺旋状のカム溝
45,53 スプラインリング(連結具)
45c,53a 内周スプライン部(回転規制部)
45d,53b 外周スプライン部(回転規制部)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
21 Belleville spring (elastic body, compression part)
25 Belt (band-like member)
31
39,59 Ratchet claw (Ratchet mechanism)
43 Winding shaft (compression part)
43a
45c, 53a Inner peripheral spline part (rotation restricting part)
45d, 53b Outer peripheral spline part (rotation restricting part)
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- 2004-08-06 JP JP2004231473A patent/JP2006049221A/en active Pending
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