JP2008512829A - 燃料電池スタック内の繰返しおよび非繰返しユニットの位置合せ方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明のより良い理解を得るため、本発明の原理による例示的な燃料電池スタック20の展開図が、図1に示されている。図1は、導電性液体冷却双極性分離板導電要素26によって、互いに分離された1対のMEA22、24を有するスタック20を形成するように連結された2つの個別のPEM燃料電池を示している。MEAは、各燃料電池の動的領域を形成する。スタック内に直列に接続されていない個別の燃料電池は、単一の電気動的側部を備えた分離板26を有する。スタック内では、好ましい双極性分離板26は普通、スタック内に2つの電気動的側部28、30を有し、各動的側部28、30はそれぞれ分離された反対の電荷を備えた別個のMEA22、24に面する別個のMEA22、24を有し、したがっていわゆる「双極性」板である。
Claims (48)
- 内部位置合せ機構を備えた複数の構成部品を有する燃料電池スタック用位置合せシステムであって、
燃料電池スタックの構成部品を支持するように動作可能である取付具と、
第1の位置と第2の位置の間で選択的に動作可能であり、燃料電池スタックの構成部品上で内部位置合せ機構と相互作用するように構成された少なくとも1つの位置合せ部材であって、前記第1の位置は位置合せ機構と係合するように対応し、前記第2の位置は位置合せ機構から係脱するように対応する位置合せ部材とを備える位置合せシステム。 - 前記位置合せ部材は外側表面を有し、前記外側表面の部分は前記第1の位置にある場合に位置合せ機構と係合する、請求項1に記載の位置合せシステム。
- 前記外側表面は、前記第1の位置にある場合に、位置合せ機構との多数の個別の接触点を生じさせる幾何形状を有する、請求項2に記載の位置合せシステム。
- 前記位置合せ部材の係合部は、断面がほぼ四角形である、請求項2に記載の位置合せシステム。
- 前記位置合せ部材の係合部は、断面がほぼ三角形である、請求項2に記載の位置合せシステム。
- 前記位置合せ部材の係合部は、断面がほぼ八角形である、請求項2に記載の位置合せシステム。
- 前記位置合せ部材は、組立て後の燃料電池スタック内に留まるように構成されている、請求項1に記載の位置合せシステム。
- 前記位置合せ部材は、内部流体通路、および前記通路と連通する複数の開口部を備えた外側表面を有し、それによって前記通路と前記位置合せ部材の外部の間を流体が通過することが可能になる、請求項7に記載の位置合せシステム。
- 前記位置合せ部材は、前記第1の位置と第2の位置の間で回転する、請求項1に記載の位置合せシステム。
- 前記位置合せ部材を前記第1の位置と第2の位置の間で移動させるように動作可能な電動作動装置をさらに備えている、請求項1に記載の位置合せシステム。
- 前記位置合せ部材が前記第1の位置と第2の位置の間で移動すると、前記位置合せ部材の径方向寸法が変化する、請求項1に記載の位置合せシステム。
- 燃料電池スタックの構成部品は、前記位置合せ部材が前記第1の位置にある場合に、前記位置合せ部材に対して軸方向に移動することができる、請求項1に記載の位置合せ部材。
- 前記位置合せ部材に結合されているばね部材をさらに備えている位置合せシステムであって、燃料電池スタックの構成部品が互いに軸方向に圧縮されている場合に、前記位置合せ部材は軸方向に移動する、請求項1に記載の位置合せシステム。
- 前記第2の位置から前記第1の位置まで前記位置合せ部材を移動させることにより、燃料電池スタックの構成部品を互いに対して所定の方向に移動させる、請求項1に記載の位置合せシステム。
- 前記位置合せ部材は、前記位置合せ部材と前記内部位置合せ機構の間の様々な係合度合いを提供するように、前記第1の位置と第2の位置の間の中間位置に選択的に位置決め可能である、請求項1の記載の位置合せシステム。
- 積み重ねられた構成で互いに隣接して配置され、各燃料電池の構成部品を位置合せ部材の使用で互いに対して所定方向に位置合わせすることが可能な内部位置合せ機構を有する複数の燃料電池を備えている燃料電池スタックであって、
各位置合せ機構は、前記位置合せ機構が位置合せ部材の周りに配置されている場合、位置合せ部材によって選択可能に係合および係脱されるように構成された係合表面を備えている燃料電池スタック。 - 前記位置合せ機構は、前記燃料電池スタックの流体ヘッダに一致する、請求項16に記載の燃料電池スタック。
- 前記位置合せ機構は、前記燃料電池スタックの流体ヘッダの分割部分である、請求項17に記載の燃料電池スタック。
- 第1の位置と第2の位置の間で動作可能である少なくとも1つの位置合せ部材をさらに備えている燃料電池スタックであって、前記第1の位置は前記位置合せ機構と係合するように対応し、前記第2の位置は前記位置合せ機構から係脱するように対応している、請求項16に記載の燃料電池スタック。
- 前記位置合せ機構は前記燃料電池スタックの流体ヘッダに取り付けられており、前記位置合せ部材は内部通路、および前記内部通路と連通している複数の外部開口を備えている、請求項19に記載の燃料電池スタック。
- 前記位置合せ部材は、前記位置合せ機構と係合する様々な度合いを提供するように、前記第1の位置と第2の位置の間の中間位置で位置決め可能である、請求項19に記載の燃料電池スタック。
- 前記燃料電池は前記位置合せ機構を有するMEAを備えている、請求項16の記載の燃料電池スタック。
- 前記燃料電池は、前記位置合せ機構を有する密封部材を備えている、請求項16の記載の燃料電池スタック。
- 前記位置合せ機構は、位置合せ部材上の隅部と係合するように構成されている、請求項16に記載の燃料電池スタック。
- 前記位置合せ機構は、位置合せ部材上のほぼ平らな表面と係合するように構成されている、請求項16に記載の燃料電池スタック。
- 前記位置合せ機構は、少なくとも2つの接触点で位置合せ部材と係合するように構成されている、請求項16に記載の燃料電池スタック。
- 前記係合表面が湾曲している、請求項16に記載の燃料電池スタック。
- 前記係合表面はほぼ平面である、請求項16に記載の燃料電池スタック。
- 前記位置合せ機構内に配置された位置合せ部材と、
前記位置合せ部材に結合され、前記燃料電池の圧縮中に前記位置合せ部材を軸方向に移動させることができるように動作可能であるばね機構をさらに備えている、請求項16に記載の燃料電池スタック。 - 内部位置合せ機構に複数の構成部品を有する燃料電池スタックを組み付ける方法であって、
(a)少なくとも1つの位置合せ部材を第1の位置に向けるステップと、
(b)前記位置合せ部材上の前記内部位置合せ機構で前記位置合せ部材上の前記燃料電池スタックの複数の前記構成部品を位置決めするステップと、
(c)前記燃料電池スタックの前記構成部品を前記位置合せ部材で位置合わせするステップと、
(d)前記燃料電池スタックの前記構成部品を互いに圧縮するステップとを含む方法。 - ステップ(d)は、第1の所定レベルの圧縮が達成されるまで、前記第1の位置において前記位置合せ部材で前記燃料電池スタックの前記構成部品を共に圧縮するステップと、前記位置合せ部材を前記第1の位置から第2の位置まで移動させるステップと、第2の所定レベルの圧縮が達成されるまで、前記第2の位置において前記位置合せ部材で前記燃料電池スタックの前記構成部品を共に圧縮するステップとを含む、請求項30に記載の方法。
- 第1の所定の圧縮レベルが達成されるまで前記燃料電池スタックの前記構成部品を共に圧縮するステップは、所定の値より小さい大きさの間隙が前記位置合せ部材と前記燃料電池スタックの構成部品の間に存在するまで、前記構成部品を共に圧縮するステップを含み、第2の所定の圧縮レベルが達成されるまで、前記燃料電池スタックの前記構成部品を共に圧縮するステップは、所定の許容範囲内の前記間隙の前記大きさを維持するステップを含む、請求項31に記載の方法。
- 前記所定の許容範囲内に前記間隙の前記大きさを維持するステップは、前記間隙の前記大きさをほぼ一定に維持するステップとを含む、請求項32に記載の方法。
- ステップ(d)は、前記位置合せ部材が前記位置合せ機構から完全に係脱される第2の位置に前記位置合せ部材を移動させるステップを含む、請求項31に記載の方法。
- ステップ(d)は、さらなる圧縮によるずれを防ぐのに十分である、前記構成部品間の摩擦力に対応する第1の所定の圧縮レベルに到達するまで、前記燃料電池スタックの前記構成部品を共に圧縮するステップを含む、請求項31に記載の方法。
- 前記第1の位置は前記位置合せ機構と係合する前記位置合せ部材に対応して、前記構成部品を互いに対して所定の方向に位置合わせさせ、ステップ(c)は、前記第1の位置にある間に前記位置合せ部材の長さに沿って前記燃料電池スタックの前記構成部品を摺動させるステップを含む、請求項30に記載の方法。
- ステップ(c)はさらに、
(i)前記位置合せ機構から係脱する前記位置合せ部材に対応する第2の位置まで、前記位置合せ部材の前記長さに沿って前記構成部品が摺動した後に、前記位置合せ部材を移動させるステップと、
(ii)前記第2の位置にある間に、前記位置合せ部材を前記構成部品に対して軸方向に移動させるステップと、
(iii)所定の数の前記燃料電池スタックの構成部品が、互いに位置合わせされるまで、ステップ(a)から(c)を多数回行なうステップを含む、請求項36に記載の方法。 - ステップ(d)を行なった後に、前記燃料電池スタックから前記位置合せ部材を取り除くステップをさらに含む、請求項30に記載の方法。
- 前記第1の位置は前記位置合せ機構と係合する前記位置合せ部材に対応して、前記構成部品を互いに対して所定の方向に位置合わせさせる方法であって、さらに前記位置合せ部材を取り除く前に前記位置合せ機構から係脱する前記位置合せ部材に対応する第2の位置まで前記位置合せ部材を移動させるステップをさらに含む、請求項38に記載の方法。
- ステップ(c)は、前記位置合せ部材を第2の位置まで回転させ、それによって前記位置合せ部材上の前記燃料電池スタックの前記構成部品を互いに対して所定の方向に位置合わせさせるステップを含む、請求項30に記載の方法。
- ステップ(c)は、前記位置合せ部材を第2の位置まで径方向に拡張させ、それによって前記位置合せ部材上に前記燃料電池スタックの前記構成部品を互いに対して所定の方向に位置合わせさせるステップを含んでいる、請求項30に記載の方法。
- ステップ(c)は、前記位置合せ機構を少なくとも2つの接触点で前記位置合せ部材に係合させるステップを含む、請求項30に記載の方法。
- 前記第1の位置は前記位置合せ機構と係合する前記位置合せ部材に対応して、前記構成部品を互いに対して所定の方向に位置合わせさせ、ステップ(d)は、前記位置合せ部材が前記第1の位置にある間に前記構成部品を共に圧縮するステップを含む、請求項30に記載の方法。
- 前記位置合せ部材は、それぞれ前記内部位置合せ機構との完全係合位置と完全係脱位置の一方に対応する第1の位置と第2の位置の間で移動可能であり、ステップ(d)は前記位置合せ部材を前記第1の位置と第2の位置の間の中間位置に位置決めして、前記内部位置合せ機構との所望の係合レベルを提供するステップと、前記位置合せ部材が前記中間位置にある間に前記構成部品を共に圧縮するステップとを含む、請求項30に記載の方法。
- 組立て後に、前記位置合せ部材を前記燃料電池スタック内に残すステップをさらに含む、請求項30に記載の方法。
- ステップ(a)から(c)が、複数の位置合せ部材を使用して行われる、請求項30に記載の方法。
- 前記内部位置合せ機構は前記燃料電池スタックの流体ヘッダ部分に対応し、ステップ(c)は互いに対して所定の方向に前記構成部品を位置合わせするように、前記流体ヘッダ部分内で前記位置合せ機構を使用するステップを含む、請求項30に記載の方法。
- ステップ(b)は、前記位置合せ部材上に前記内部位置合せ機構で前記位置合せ部材上の燃料電池スタックの構成部品の塊を位置決めするステップを含む、請求項30の記載の方法。
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