JP2006512730A - 燃料電池スタックの圧縮システム - Google Patents
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Abstract
Description
Claims (58)
- 第1の端部及び第2の端部を有し、前記第1の端部及び第2の端部にそれぞれ面する第1の端壁及び第2の端壁を有する容器の内部に封入された燃料電池スタックに対して、圧縮力を供給する圧縮システムにおいて、
前記容器の内部に、燃料電池スタックの第1の端部に面するように配置される第1の圧縮板、及び前記容器の外側に、前記容器の第2の端壁に当接しかつ燃料電池スタックの第2の端部に面するように配置される第2の圧縮板と;
1つ以上の部材であって、各部材は、前記容器の内部で、スタックの1つの面に沿って延出し、前記第1の圧縮板に結合された第1の端部と、前記容器の前記第2の端壁に向かって延出する第2の端部とを有する部材と;
1つ以上の圧縮アセンブリであって、各圧縮アセンブリは、前記1つ以上の部材のうちのそれぞれ異なる部材の第2の端部に結合され、各圧縮アセンブリの少なくとも一部は、前記容器の外側に配置される圧縮アセンブリと
含む圧縮システム。 - 各圧縮アセンブリは、その圧縮アセンブリが結合されている1つ以上の部材のうちの1つの部材と軸方向に整列される請求項1記載の圧縮システム。
- 前記圧縮アセンブリの各々の前記一部は、その圧縮アセンブリが結合されている1つ以上の部材のうちの1つの部材の第2の端部に力を加える圧縮パックを含む請求項1記載の圧縮システム。
- 前記圧縮アセンブリの各々は、その圧縮アセンブリの圧縮パックを、前記圧縮アセンブリが結合されている1つ以上の部材のうちの1つの部材の第2の端部に結合する結合アセンブリをさらに含み、各圧縮アセンブリの圧縮パック及び結合アセンブリは、一体となって、その圧縮アセンブリが結合されている1つ以上の部材のうちの1つの部材の第2の端部に加えられる力を通して、前記第1の圧縮板へ圧縮力を伝達する請求項3記載の圧縮システム。
- 第1のコンプライアント材料の層及び第2のコンプライアント材料の層をさらに含み、前記第1のコンプライアント材料の層は、前記燃料スタックの前記第1の端板と、前記第1の圧縮板との間に配置され、前記第2のコンプライアント材料の層は、前記第2の端板と、前記容器の第2の端壁の内面との間に配置される請求項4記載の圧縮システム。
- 各圧縮アセンブリの結合アセンブリの少なくとも一部は、前記容器の内部に配置される請求項4記載の圧縮システム。
- 各圧縮アセンブリの結合アセンブリは、完全に前記容器の内部に配置される請求項6記載の圧縮システム。
- 各圧縮アセンブリの結合アセンブリ及び圧縮パックは、互いに軸方向に整列され、かつその圧縮アセンブリが結合されている1つ以上の部材のうちの1つの部材と軸方向に整列される請求項4記載の圧縮アセンブリ。
- 各圧縮アセンブリの結合アセンブリの少なくとも一部は、前記容器の内部に配置される請求項8記載の圧縮アセンブリ。
- 各圧縮アセンブリの結合アセンブリは、完全に前記容器の内部に配置される請求項9記載の圧縮アセンブリ。
- 各圧縮アセンブリの結合アセンブリは、その圧縮アセンブリが結合されている1つ以上の部材のうちの1つの部材の第2の端部と係合する結合部材を含み、各結合部材は、その結合部材と係合している1つ以上の部材のうちの1つが、熱膨張によって回転するにつれて、1つ以上の部材のうちの1つの部材に対して、軸方向及び側方向へ運動する請求項4記載の圧縮システム。
- 各圧縮アセンブリの結合部材は、前記容器の内部に配置される請求項11記載の圧縮システム。
- 各圧縮アセンブリの結合部材は、前記容器の第2の端壁の内面と係合する請求項12記載の圧縮システム。
- 各圧縮アセンブリの結合部材は、その結合部材が係合している1つ以上の部材のうちの1つの部材の第2の端部を包囲し、各圧縮アセンブリの結合部材は、その結合部材の長さに沿って、互いに離間して配置された第1及び第2のフランジと、前記第1及び第2のフランジの間に配置されたベローズとを含む請求項13記載の圧縮システム。
- 各結合部材の第2のフランジは、前記容器の第2の端壁の内面に当接する請求項14記載の圧縮システム。
- 各結合部材は、第1の部分と、第2の部分とを有し、各結合部材の第2の部分は、前記容器の第2の壁の内面に当接する請求項15記載の圧縮システム。
- 各圧縮アセンブリの結合部材は、第1の部分に、その結合部材が係合している1つ以上の部材のうちの1つの部材の第2の端部が螺合する第1のねじ孔を有し、第2の部分に、その圧縮アセンブリの圧縮パックの一部が螺合する第2のねじ孔を有する請求項16記載の圧縮システム。
- 各圧縮アセンブリの結合部材は、その結合部材が係合している1つ以上の部材のうちの1つの部材の第2の端部と、その圧縮アセンブリの圧縮パックとを係合させるために、1つ以上の部材のうちの1つの部材の第2の端部を、結合部材を密封状態で貫通させるように構成される請求項16記載の圧縮システム。
- 前記圧縮パックの各々は、ばねアセンブリを含む請求項4記載の圧縮システム。
- 圧縮アセンブリの各ばねアセンブリは、その圧縮アセンブリが結合されている1つ以上の部材のうちの1つの部材と整列される請求項19記載の圧縮システム。
- 圧縮アセンブリの各ばねアセンブリは、固定台板と;固定台板から離間して配置された係留板と;台板と、係留板との間に配置された1つ以上のばねと;1つ以上のばねの中心を貫通するシャフトとを含み、前記シャフトの第1の端部は、前記係留板に装着され、前記シャフトの第2の端部は、その圧縮アセンブリの結合アセンブリと係合する請求項19記載の圧縮システム。
- 各ばねアセンブリの固定台板は、前記第2の圧縮板に形成されたポケットにより形成される請求項21記載の圧縮システム。
- 各々の前記ばねアセンブリは、複数の同心ばねを含む請求項21記載の圧縮システム。
- 前記ばねアセンブリが、非線形に減少する圧縮荷重を燃料電池スタックに与えるように、前記複数のばねのうちの少なくとも2つのばねは、圧縮されない状態にあるとき、異なる長さを有する請求項23記載の圧縮システム。
- 各々の前記ばねアセンブリは、内側ばね、中央コイルばね及び外側コイルばねを含む請求項23記載の圧縮システム。
- 前記内側ばねは、皿形円板パックの形態をとり;
前記皿形円板パックは、圧縮されない状態にあるとき、圧縮されない状態の前記中央コイルばね及び外側コイルばねより短い長さである請求項25記載の圧縮システム。 - 各々の前記ばねアセンブリは、そのばねアセンブリのシャフトの1つ以上の端部に配置された1つ以上のスペーサ部材を含む請求項26記載の圧縮システム。
- 各圧縮アセンブリの結合アセンブリは、その結合アセンブリが結合されている1つ以上の部材のうちの1つの部材の第2の端部と、その圧縮アセンブリのばねアセンブリのシャフトの第2の端部とにそれぞれ結合される第1の部分及び第2の部分を有する結合部材を含む請求項21記載の圧縮システム。
- 各圧縮アセンブリの結合アセンブリの結合部材の前記第1の部分及び第2の部分は、それぞれ、ねじ部分を有し、その圧縮アセンブリに結合された前記1つ以上の部材のうちの1つの部材の第2の端部は、結合部材の第1の部分のねじ部分に螺合され、その圧縮アセンブリのばねアセンブリのシャフトは、結合部材の第2の部分のねじ部分に螺合される請求項28記載の圧縮システム。
- 結合部材の各ねじ部分は、結合部材のねじ孔である請求項29記載の圧縮システム。
- 各結合部材は、
その結合部材の前記第2の部分の両端部にそれぞれ形成された第1及び第2のフランジと;
前記第1及び第2のフランジに装着され、かつそれらのフランジの間に配置された可撓性ベローズとをさらに含み、
その結合部材に結合された1つ以上の部材のうちの1つの部材が、熱膨張によって回転するのにつれて、前記ベローズは、その結合部材に結合された1つ以上の部材のうちの1つの部材及びその結合部材に結合されたばね部材のシャフトに対して、結合部材を軸方向に運動させると共に、1つ以上の部材のうちの1つの部材に対して、結合部材を側方向へ運動させる請求項30記載の圧縮システム。 - 前記結合部材の各々の第2の部分は、前記容器の第2の端壁の内面に当接する請求項31記載の圧縮システム。
- 各ばねアセンブリは、固定台板と;固定台板から離間して配置された係留板と;台板と係留板との間に配置された1つ以上のばねとを含み、
そのばねアセンブリと整列された1つ以上の部材のうちの1つの部材の第2の端部は、そのばねアセンブリの1つ以上のばねの中心を貫通し、そのばねアセンブリの係留板に装着される請求項19記載の圧縮システム。 - 各ばねアセンブリの固定台板は、第2の圧縮板にあるポケットにより形成される請求項33記載の圧縮システム。
- 各圧縮アセンブリの結合アセンブリは、その圧縮アセンブリに結合されている1つ以上の部材のうちの1つの部材の第2の端部を、その圧縮アセンブリのばねアセンブリの係留板に装着する装着部材を含む請求項34記載の圧縮システム。
- 各圧縮アセンブリの結合アセンブリは、第1及び第2の部分を有する結合部材をさらに含み、結合部材は、その圧縮アセンブリに結合されている1つ以上の部材のうちの1つの部材の第2の端部の周囲に配置され、結合部材は、1つ以上の部材のうちの1つの部材と共に、すべり軸シールを形成する請求項35記載の圧縮システム。
- 各圧縮アセンブリの結合アセンブリの結合部材は、
その結合部材の第2の部分の両端部にそれぞれ形成された第1及び第2のフランジと;
その結合部材の第1及び第2のフランジに装着され、かつそれらのフランジの間に配置された可撓性ベローズとをさらに含み、
ベローズは、結合部材を、結合部材と共にすべり軸シールを形成する1つ以上の部材のうちの1つの部材と整列させる請求項36記載の圧縮システム。 - 各々の前記ばねアセンブリは、複数の同心ばねを含む請求項37記載の圧縮システム。
- 前記ばねアセンブリが、非線形に減少する圧縮荷重を燃料電池スタックに与えるように、前記複数のばねのうちの少なくとも2つのばねは、圧縮されない状態にあるとき、異なる長さを有する請求項38記載の圧縮システム。
- 各々の前記ばねアセンブリは、内側ばね、中央コイルばね及び外側コイルばねを含む請求項39記載の圧縮システム。
- 前記内側ばねは、皿形円板パックの形態をとり;
前記皿形円板パックは、圧縮されない状態にあるとき、圧縮されない状態の前記中央コイルばね及び外側コイルばねより短い長さである請求項40記載の圧縮システム。 - 各々の前記ばねアセンブリは、そのばねアセンブリを貫通する1つ以上の部材のうちの1つの部材の第2の端部の周囲に配置された1つ以上のスペーサ部材を含み、前記1つ以上のスペーサ部材は、前記皿形円板パックと、前記第2の圧縮板との間に配置される請求項41記載の圧縮システム。
- 前記第2の圧縮板は、前記システムに対して不動であり、前記圧縮力は、記容器の内部で、第1の圧縮板を前記第2の圧縮板に向かう方向に押圧する請求項4記載の圧縮システム。
- 第1のコンプライアント材料の層及び第2のコンプライアント材料の層をさらに含み、前記第1のコンプライアント材料の層は、前記燃料電池スタックの前記第1の端板と、前記第1の圧縮板との間に配置され、前記第2のコンプライアント材料の層は、前記第2の端板と、前記容器の第2の端壁の内面との間に配置される請求項1記載の圧縮システム。
- 前記第1及び第2のコンプライアント材料の層は、細孔質シリカから形成される請求項44記載の圧縮システム。
- 前記燃料電池スタックは、前記容器の内部に水平に配置される請求項1記載の圧縮システム。
- 第1及び第2の端部を有する燃料電池スタックと;
前記燃料電池スタックを封入する容器であって、前記燃料電池スタックの前記第1の端部及び第2の端部にそれぞれ面する第1及び第2の端壁を有する容器と;
燃料電池スタックに圧縮力を与える圧縮システムであって、前記容器の内部に、燃料電池スタックの第1の端部に面するように配置された第1の圧縮板、及び前記容器の外側に、前記容器の第2の端壁に当接しかつ燃料電池スタックの第2の端部に面するように配置された第2の圧縮板と;
1つ以上の部材であって、各部材は、前記容器の内部で、スタックの1つの面に沿って延出し、各部材は、前記第1の圧縮板に結合された第1の端部と、前記容器の前記第2の端壁に向かって延出する第2の端部とを有する部材と;
1つ以上の圧縮アセンブリであって、各圧縮アセンブリは、前記1つ以上の部材のうちのそれぞれ異なる1つの部材の第2の端部に結合され、その圧縮アセンブリの少なくとも一部は、前記容器の外側に配置される圧縮アセンブリとを含む圧縮システムとを含む燃料電池システム。 - 前記圧縮アセンブリの各々の前記一部は、その圧縮アセンブリが結合されている1つ以上の部材のうちの1つの部材の第2の端部に力を加える圧縮パックを含み;
前記圧縮アセンブリの各々は、その圧縮アセンブリの圧縮パックを、前記圧縮アセンブリが結合されている1つ以上の部材のうちの1つの部材の第2の端部に結合する結合アセンブリをさらに含み、各圧縮アセンブリの圧縮パック及び結合アセンブリは、一体となって、その圧縮アセンブリが結合されている1つ以上の部材のうちの1つの部材の第2の端部に加えられた力を通して、前記第1の圧縮板へ圧縮力を伝達する請求項47記載の燃料電池システム。 - 各圧縮アセンブリの結合アセンブリは、その圧縮アセンブリが結合されている1つ以上の部材のうちの1つの部材の第2の端部と係合する結合部材を含み、各結合部材は、その結合部材が係合している1つ以上の部材のうちの1つの部材が、熱膨張によって回転するにつれて、1つ以上の部材のうちの1つの部材に対して、軸方向及び側方向へ運動する請求項48記載の燃料電池システム。
- 各圧縮アセンブリの結合部材は、その結合部材が係合している1つ以上の部材のうちの1つの部材の第2の端部を包囲し、各圧縮アセンブリの結合部材は、その結合部材の長さに沿って互いに離間して配置された第1及び第2のフランジと;前記第1及び第2のフランジの間に配置されたベローズとを含む請求項49記載の燃料電池システム。
- 各圧縮アセンブリの結合部材は、第1の部分に、その結合部材が係合している1つ以上の部材のうちの1つの部材の第2の端部が螺合する第1のねじ孔を有し、第2の部分に、その圧縮アセンブリの圧縮パックの一部が螺合する第2の孔を有し、前記第2の部分は、前記容器の第2の端壁の内面に当接する請求項50記載の燃料電池システム。
- 各圧縮アセンブリの結合部材は、その結合部材が係合している1つ以上の部材のうちの1つの部材の第2の端部と、その圧縮アセンブリの圧縮パックとを係合させるために、1つ以上の部材のうちの1つの部材の第2の端部を、結合部材に密封状態で貫通させるように構成される請求項50記載の燃料電池システム。
- 各圧縮アセンブリの圧縮パックは、ばねアセンブリを含み、ばねアセンブリは、容器の第2の端壁の外面に装着された台板と;台板から離間して配置された係留板と;台板と、係留板との間に配置された1つ以上のばねと;1つ以上のばねの中心を貫通するシャフトとを有し、前記シャフトの第1の端部は、前記係留板に装着され、前記シャフトの第2の端部は、その圧縮アセンブリの結合アセンブリと係合する請求項49記載の燃料電池システム。
- 各圧縮アセンブリは、ばねアセンブリを含み、ばねアセンブリは、前記容器の前記第2の端壁の外面に装着された台板と;固定台板から離間して配置された係留板と;台板と係留板との間に配置された1つ以上のばねとを有し、
そのばねアセンブリと整列された1つ以上の部材のうちの1つの部材の第2の端部は、そのばねアセンブリの1つ以上のばねの中心を貫通し、そのばねアセンブリの係留板に装着される請求項49記載の燃料電池システム。 - 各圧縮アセンブリの圧縮パックは、ばねアセンブリを含み、ばねアセンブリは、容器の第2の端壁の外面に装着された台板と;台板から離間して配置された係留板と;台板と係留板との間に配置された1つ以上のばねと;1つ以上のばねの中心を貫通するシャフトとを有し、前記シャフトの第1の端部は、前記係留板に装着され、前記シャフトの第2の端部は、その圧縮アセンブリの結合アセンブリと係合する請求項48記載の燃料電池システム。
- 各圧縮アセンブリは、ばねアセンブリを含み、ばねアセンブリは、前記容器の前記第2の端壁の外面に装着された台板と;固定台板から離間して配置された係留板と;台板と係留板との間に配置された1つ以上のばねとを有し、
そのばねアセンブリと整列された1つ以上の部材のうちの1つの部材の第2の端部は、そのばねアセンブリの1つ以上のばねの中心を貫通し、そのばねアセンブリの係留板に装着される請求項48記載の燃料電池システム。 - 第1のコンプライアント材料の層及び第2のコンプライアント材料の層をさらに含み、前記第1のコンプライアント材料の層は、前記燃料電池スタックの前記第1の端板と、前記第1の圧縮板との間に配置され、前記第2のコンプライアント材料の層は、前記第2の端板と、前記容器の第2の端壁の内面との間に配置される請求項48記載の燃料電池システム。
- 第1のコンプライアント材料の層及び第2のコンプライアント材料の層をさらに含み、前記第1のコンプライアント材料の層は、前記燃料電池スタックの前記第1の端板と、前記第1の圧縮板との間に配置され、前記第2のコンプライアント材料の層は、前記第2の端板と、前記容器の第2の端壁の内面との間に配置される請求項47記載の燃料電池システム。
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