JP2016095970A5

JP2016095970A5 -

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Publication number: JP2016095970A5
Application number: JP2014230528A
Authority: JP
Filing date: 2014-11-13
Publication date: 2016-07-07
Anticipated expiration: 2034-11-13

Description

プレッシャープレート２００は、略板状の部材であり、セルスタック１０２Ｓに対して積層方向ＳＤの最外側に位置する。プレッシャープレート２００の一方の面（−Ｘ方向の面）は、第１エンドプレート１７０Ｅにおける積層方向ＳＤの外側の端面と接し、他方の面（＋Ｘ方向の面）は、ケース１１０（後述するカバー部１１４）の内側表面に対向している。本実施形態において、プレッシャープレート２００は、アルミダイキャストにより形成されている。プレッシャープレート２００は、ケース１１０の内側表面に対向する面に、８つのねじ受け部２０２と、３つの押圧受け部２１５、２１６、２１７とを備えている。８つのねじ受け部２０２は、いずれもプレッシャープレート２００の外周縁の近傍に配置されている。各ねじ受け部２０２は、＋Ｘ方向に向かって突出した略円柱状の外観形状を有し、後述する荷重調整ピン１２０の先端と接する。３つの押圧受け部２１５〜２１７は、いずれもプレッシャープレート２００の面内において中央寄りに配置されている。各押圧受け部２１５〜２１７は、＋Ｘ方向に若干隆起しており、燃料電池モジュール１０の組み付け時に押圧部材の先端と接し、押圧部材から押圧力を受ける。

図３（Ａ）に示すように、ピン収容部１１２ｃの厚さ（Ｘ軸方向の長さ）は、＋Ｚ方向の端部が最も小さく、−Ｚ方向に向かうにつれて次第に大きくなる。ピン用貫通孔１１８ｃは、ピン収容部１１２ｃの−Ｚ方向の周縁部近傍に配置されている。このため、図３（Ａ）に示すように、ピン用貫通孔１１８ｃ近傍の厚さは大きい。したがって、ピン用貫通孔１１８ｃ近傍の剛性は、厚さがより小さい構成に比べて高いため、荷重調整ピン１２０を介してセルスタック１０２Ｓから受ける反力によりケース１１０が変形することが抑制される。また、図３（Ｂ）に示すように、ピン用貫通孔１１８ｃ近傍の厚さＬ１は、ピン用貫通孔１１８ｃにおける荷重調整ピン１２０の挿入長さＬ２よりも長い。したがって、荷重調整ピン１２０の基端部はピン用貫通孔１１８ｃから＋Ｘ方向に飛び出しておらず、また、厚さＬ１と挿入長さＬ２との差分の長さＬ３だけ、荷重調整ピン１２０の位置を＋Ｘ方向に調整しても、荷重調整ピン１２０の基端部はピン用貫通孔１１８ｃから＋Ｘ方向に飛び出さずに済む。換言すると、荷重調整ピン１２０がピン用貫通孔１１８ｃに挿入されてねじ受け部２０２に接した状態において、ピン用貫通孔１１８ｃには、長さＬ３だけの調整代が＋Ｘ方向に存在する。したがって、単セル１０２の厚さの製造ばらつきに起因して、セルスタック１０２Ｓの積層方向ＳＤの長さがロットによって異なり、ケース１１０とプレッシャープレート２００との間の距離がロットによって異なる場合でも荷重調整ピン１２０のねじ込み量を調整することで荷重調整ピン１２０を適切な位置に配置できると共に、荷重調整ピン１２０の基端部がピン用貫通孔１１８ｃから＋Ｘ方向に突出することを抑制できる。また、運用中にケース１１０とプレッシャープレート２００との間の距離が変化した場合にも同様に、荷重調整ピン１２０のねじ込み量を調整することで荷重調整ピン１２０を適切な位置に配置し直すことができると共に、荷重調整ピン１２０の基端部がピン用貫通孔１１８ｃから＋Ｘ方向に突出することを抑制できる。また、調整代を比較的大きくできるため、少ない種類（例えば一種類）の荷重調整ピン１２０により調整を行なうことができる。なお、上述したピン収容部１１２ｃにおけるピン用貫通孔１１８ｃ近傍部分のように、各ピン収容部１１２ａ、１１２ｃ、１１２ｄにおけるピン用貫通孔１１８ａ〜１１８ｄ近傍部分は、請求項における厚肉部に相当する。

図２に示すように、各ピン収容部１１２ａ、１１２ｃ、１１２ｄの間、カバー部１１４の−Ｙ方向の端部とピン収容部１１２ａとの間、およびカバー部１１４の＋Ｙ方向の端部とピン収容部１１２ｄとの間には、それぞれ薄肉部１１９が配置されている。換言すると、カバー部１１４は、各ピン収容部１１２ａ、１１２ｃ、１１２ｄに対してＹ軸方向（＋Ｙ方向および−Ｙ方向）に連続する薄肉部１１９を備えている。薄肉部１１９は、Ｘ軸方向の厚さが一定の板状の外観形状を有する。この薄肉部１１９のＸ軸方向の厚さは、各ピン収容部１１２ａ、１１２ｃ、１１２ｄのＸ軸方向の厚さ（Ｚ軸方向に沿った任意の位置における厚さ）よりも小さい（薄い）。このような薄肉部１１９と、各ピン収容部１１２ａ、１１２ｃ、１１２ｄとのＸ軸方向の厚さの相違により、図４に示すように、ケース１１０とプレッシャープレート２００との間には、Ｚ軸方向に延びる４つの領域３１１、３１２、３１３、３１４が形成されている。領域３１１は、ケース１１０の−Ｙ方向の内側表面と、薄肉部１１９と、ピン収容部１１２ａとにより三方を囲まれている。同様に、領域３１２はピン収容部１１２ａと薄肉部１１９とピン収容部１１２ｃとにより、領域３１３はピン収容部１１２ｃと薄肉部１１９とピン収容部１１２ｄとにより、領域３１４はピン収容部１１２ｄと薄肉部１１９とケース１１０の＋Ｙ方向の内側表面とにより、それぞれ三方を囲まれている。このような領域が形成されることにより、ケース１１０とプレッシャープレート２００との間には、比較的大きな空き領域が存在する。このため、かかる空き領域を利用してワイヤーハーネス等を収容でき、ケース１１０を含む燃料電池モジュール１０全体の設置スペースの大型化を抑制できる。

Ａ３．比較例：
図５は、比較例のカバー部５１４の詳細構成を示す断面図である。比較例のケース５１０のカバー部５１４は、３つのピン収容部５１２を備えている。各ピン収容部５１２は、カバー部５１４の外側表面においてケース１１０の外側（＋Ｘ方向）に突出し、Ｚ軸方向と平行に延設されたリブ状の外観形状を有する。各ピン収容部５１２において、−Ｚ方向の端部近傍には、ピン用貫通孔５１８が形成されている。なお、比較例のケース５１０の輪郭の大きさ（外側表面で囲まれた部分の体積）は、上述した実施形態のケース１１０の輪郭の大きさと同じである。また、ケース５１０に収容されている燃料電池２０は、上述した実施形態の燃料電池２０と同じである。

また、各ピン収容部１１２ａ、１１２ｃ、１１２ｄを、＋Ｚ方向の端部の厚さが最も小さく、−Ｚ方向に向かうにつれて厚さが次第に大きくなるように構成しているため、各ピン収容部１１２ａ、１１２ｃ、１１２ｄにおけるプレッシャープレート２００と対向する面を平面状に形成できる。このため、かかる面に段差が存在する構成に比べて、ケース１１０を容易に製造できると共に、例えば、燃料電池自動車の衝突時等において、かかる段差のエッジ部分の接触によりプレッシャープレート２００が損傷することを抑制できる。

また、荷重調整ピン１２０は雄ねじとして構成され、貫通孔の内周表面には雄ねじと螺合するねじ山が形成されているため、荷重調整ピン１２０が各ピン用貫通孔１１８ａ〜１１８ｈに挿入された状態において、セルスタック１０２Ｓからの反力を確実にケース１１０に伝えることができる。

カバー部１１４ｂは、ピン収容部１１２ｃに代えてピン収容部１１２ｙを備えている点において、上記実施形態のカバー部１１４と異なる。ピン収容部１１２ｙの厚さは、Ｚ軸方向に沿った任意の位置において同一である。このような構成においても、ピン収容部１１２ｙの厚さは、Ｙ軸方向に隣接する薄肉部１１９の厚さに比べて大きい。したがって、変形例の第２の態様の燃料電池モジュールは、上記実施形態の燃料電池モジュール１０と同様な効果を有する。なお、上述の変形例の第２の態様において、ピン収容部１１２ｙは、請求項におけるピン収容部および厚肉部に相当する。

Ｂ５．変形例５：
上記実施形態における燃料電池モジュールの構成は、あくまでも一例であり、種々変更可能である。実施形態のカバー部１１４の薄肉部１１９において、ピン収容部１１２ａ、１１２ｃ、１１２ｄと平行に、ピン用貫通孔が形成されていないＺ軸方向のリブを形成してもよい。この構成においても、少なくともピン収容部１１２ａ、１１２ｃ、１１２ｄに対してＹ軸方向に連続する部分は、薄肉部１１９となるため、上記実施形態と同様な効果を有する。また、プレッシャープレート２００において、３つの押圧受け部２１５、２１６、２１７を省略してもよい。また、プレッシャープレート２００において、ねじ受け部２０２を省略してもよい。また、プレッシャープレート２００において押圧受け部の数を任意の数としてもよい。同様に、プレッシャープレート２００においてねじ受け部の数を任意の数としてもよい。また、荷重調整ピン１２０の数およびピン用貫通孔の数を、任意の数としてもよい。また、燃料電池モジュール１０の設置時の姿勢と、水平面および鉛直方向との関係は、上述した実施形態の関係に限るものではない。また、各単セル１０２は、固体高分子型燃料電池用の単セルであったが、リン酸型燃料電池、溶融炭酸塩型燃料電池、固体酸化物形燃料電池等、種々の燃料電池用の単セルとして構成してもよい。

１０…燃料電池モジュール
２０…燃料電池
１０２…単セル
１０２Ｓ…セルスタック
１０３…ケース脚
１０４…溝
１０８ａ…ピン収容部
１０８ｂ…ピン収容部
１１０…ケース
１１０ａ…ケース
１１０ｂ…ケース
１１０ｃ…ケース
１１２ａ…ピン収容部
１１２ｃ…ピン収容部
１１２ｄ…ピン収容部
１１２ｘ…ピン収容部
１１２ｙ…ピン収容部
１１３…突出部
１１４…カバー部
１１４ａ…カバー部
１１４ｂ…カバー部
１１４ｃ…カバー部
１１５、１１６、１１７…押圧用貫通孔
１１８ａ…ピン用貫通孔
１１８ｂ…ピン用貫通孔
１１８ｃ…ピン用貫通孔
１１８ｄ…ピン用貫通孔
１１８ｅ…ピン用貫通孔
１１９…薄肉部
１１９ａ…薄肉部
１２０…荷重調整ピン
１６０Ｅ…第１ターミナルプレート
１６０Ｆ…第２ターミナルプレート
１６５Ｅ…第１絶縁プレート
１６５Ｆ…第２絶縁プレート
１７０Ｅ…第１エンドプレート
１７０Ｆ…第２エンドプレート
２００…プレッシャープレート
２０２…ねじ受け部
２１５…押圧受け部
３１１…領域
３１２…領域
３１３…領域
３１４…領域
５１０…ケース
５１２…ピン収容部
５１４…カバー部
５１８…ピン用貫通孔
ＳＤ…積層方向
Ａｒ１…領域