JP3050985B2 - 燃料電池セルブロック - Google Patents

燃料電池セルブロック

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JP3050985B2
JP3050985B2 JP4036786A JP3678692A JP3050985B2 JP 3050985 B2 JP3050985 B2 JP 3050985B2 JP 4036786 A JP4036786 A JP 4036786A JP 3678692 A JP3678692 A JP 3678692A JP 3050985 B2 JP3050985 B2 JP 3050985B2
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昌憲 橋本
孝 氏家
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Fuji Electric Co Ltd
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    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/24Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/2465Details of groupings of fuel cells
    • H01M8/247Arrangements for tightening a stack, for accommodation of a stack in a tank or for assembling different tanks
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、複数個の単位セルを積
層してなる積層形燃料電池のセルブロック、特にその締
付構造に関する。
【0002】
【従来の技術】周知のように、燃料電池は多数の単位セ
ルを積層してセルスタックを構成し、該セルスタックの
周面に配置した反応ガスマニホールドを通じて各単位セ
ルに燃料ガス,酸化剤ガスを供給するようにしている。
一方、前記のセルスタックを構成する場合に、セルスタ
ックの取扱い,特性試験の簡便化を図るために単位セル
を数十セルずつ積層してセルブロックを構成し、このセ
ルブロックを単位として所定数のセルブロックを積み重
ねてセルスタックを構築する方式が従来より一般に採用
されている。かかる構成により、セルスタックを組立て
る前にあらかじめセルブロックごとに特性試験を行うこ
とで特性の良好なセルブロックだけをセルスタックに組
み込むことができ、不良な単位セルのセルスタックへの
組み込みが避けられる。
【0003】ここで、従来より実施されているセルブロ
ックの組立構造を図4に示す。図において、1は所定数
の単位セルを積み上げた単位セル積層体、2,3は単位
セル積層体の上下端に重ね合わせた端板(例えばカーボ
ン製)であり、締付バー4,5、ターンバックル6a付
きのスタッドボルト6を組合わせた締付治具を用いてセ
ルブロック全体を締結するようにしている。すなわち、
締付バー4,5を上下端板2,3の端面に形成した凹溝
2a,3aに嵌め込んで差し渡し、上下の締付バー4,
5の間にまたがってセル積層体の周囲にスタッドボルト
6を架設している。かかる組立構造で、ターンバックル
6aを締付操作することにより、スタッドボルト6,締
付バー4,5および上下端板2,3を介して単位セル積
層体1が所定の締付圧力で一体に締付けられることにな
る。
【0004】なお、前記したセルブロックの組立構造
は、例えば特開昭61−147472号公報で既に提案
されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前記した従
来のセルブロックの組立構造では、単位セルの面積増大
化に伴い構造,取扱い面で次記のような問題点が新たに
発生する。すなわち、単位セルの面積が大形なセルブロ
ックでは、単位セルの全面域にできるだけ均等な締付圧
力を与えるためには締付バーの本数を増やして分散配置
する必要があり、そのために上下端板には締付バーを嵌
め込む凹溝の条数が増加するほか、締付バーの剛性を高
めるためにバー,およびバーを挿入する凹溝も大きくな
り、それに伴って上下端板の厚みも増してセルブロック
の寸法が大形化する。また、セルブロックを組立てる際
の締付治具の取付け,並びにセルブロックをセルスタッ
クに組み込んだ後に締付治具を取り外す際の作業工数が
増し、この作業に大きな労力を要する。
【0006】本発明は上記の点にかんがみなれさたもの
であり、簡易な構造で前記課題を解決し、セルブロック
の組立,およびセルスタックへの組み込みに際して行う
締付治具の着脱操作を少ない作業工数で実施できるよう
にした燃料電池セルブロックの締付構造を提供すること
を目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の締付構造においては、単位セル積層体の上
下に積層した上部端板と下部端板の周縁に額縁状に部材
を係合させて額縁状フレームを構築し、上部端板周縁に
係合した上側額縁状フレームと下部端板周縁に係合した
下側額縁状フレームとを連結する部材により、上側額縁
状フレームおよび下側額縁状フレームに、前記両額縁状
フレーム間の距離を減ずる方向の力を付与して、前記各
額縁状フレームを介して前記燃料電池セルブロックに所
定の締付圧力を与えることとする。
【0008】また、前記構成の実施態様として次の構成
がある。 (1)上下端板の周縁四辺に段差部を形成し、該段差部
に額縁状フレームを嵌合して係合支持する。 (2)額縁状フレームを、4辺に分割したフレーム枠を
額縁状に組合わせてその四隅をねじ止めした分解可能な
枠組体として構成する。 (3)額縁状フレームの厚さを該フレームの端面が上下
端板の端面より上下に突き出ない寸法に定めた構成とす
る。
【0009】
【作用】上記の構成により、セルブロックは上下端板の
周縁に係合して構築した額縁状フレーム,および該フレ
ーム上に分散,架設したスタッドボルトを介して締結さ
れる。ここで、セルブロックの組立時には、上下端板の
段差部にあらかじめ枠組した額縁状フレームを嵌め込ん
で係合し、この上下フレームの間にスタッドボルトを架
設してセルブロックを一体に締結する。また、セルブロ
ックをセルスタックに組み込んて締付けた後は、フレー
ムから各スタッドボルトを外し、さらにフレームを4辺
のフレーム枠に分解してセルスタックから引き抜いて取
り外すことで作業が終了する。この場合に、額縁状フレ
ームの厚さを該フレームの端面が上下端板の端面より上
下に突き出ない寸法に定めて構成することで、セルブロ
ックを上下に積み重ねた状態でもフレーム同士が干渉し
合うおそれがない。
【0010】
【実施例】以下本発明の実施例を図1ないし図3に基づ
いて説明する。なお、実施例の図中で図4に対応する同
一部材には同じ符号が付してある。すなわち、図示実施
例においては、セルブロックを構成する単位セル積層体
1の上下端に重ね合わせた上部端板2,下部端板3に対
して、その周縁に沿って段差部2a,3a(図2参照)
を形成するとともに、この段差部に係合して端板2,3
の周縁には額縁状のフレーム7が構築され、かつ上下の
フレーム7の間にまたがってターンバックル6a付きの
スタッドボルト6が架設されている。ここで、前記の額
縁状フレーム7は、図3に示すごとく4辺の直線状フレ
ーム枠7a,7b(図には4辺の内の2辺のみが描かれ
ている)を組合わせた分解可能な枠組体としてなり、か
つその四隅でフレーム枠7aと7bとの間が組立ボルト
7cでねじ止めされている。なお、フレーム枠7aは断
面L字形となして側方に張り出したフランジ部7dを有
し、このフランジ部7dに沿って複数本のスタッドボル
ト6が架設されている。また、図2においてフレーム7
の厚さ寸法dは、上下端板2,3に装荷した状態でフレ
ームの端面が端板の端面よりΔdだけ引っ込むような寸
法に設定してある。
【0011】上記の構成で、セルブロックを組立てる際
には、単位セル積層体1の上下端に重ね合わせた端板
2,3に対し、あらかじめ額縁状に枠組したフレーム7
を上下から嵌め込んで段差部2a,3aに係合支持す
る。次に上下のフレーム7に跨がってフランジ部7dに
スタッドボルト6を架設し、さらにターンバックル6a
を所定の締付力でねじ操作し、単位セルに所定の締付圧
力が加わるようにセルブロックを一体に締結する。ま
た、このようにして組立てられたセルブロックは、各セ
ルブロック単位で特性試験を行い、特性試験がパスした
セルブロックは締結状態のままセルスタックに組み込
む。なお、セルスタックの組立状態では、前記のように
セルブロックに装荷したフレーム7は上下端板2,3の
端面よりも引っ込んでいるので、上下に積み重ねた各セ
ルブロックの間でフレーム7同士が干渉し合うおそれは
ない。そして、セルスタックの組立体を締付けた後は、
各セルブロックごとに前記のフレーム7からスタッドボ
ルト6を外し、さらにフレーム7を4辺のフレーム枠に
分解してセルスタックから引き抜くことでセルブロック
の締結治具が簡単に取り外せる。
【0012】
【発明の効果】以上述べたように、本発明のセルブロッ
ク締付構造によれは、従来構造のように上下端板に対し
て剛性のある締付バーを何セットも用意する必要がな
く、この代わりに上下一対の額縁状フレームをセルブロ
ックの端板に取付け、かつこのフレームを共通治具とし
て複数本のスタッドボルトを架設するだけでセルブロッ
ク全体を所定の締付圧力で均等に締付けることができ、
従来構造と比べて締結治具が簡単,かつ作業工数も少な
くて済む。しかも、締結治具として額縁状フレームを採
用したので、締付荷重がセルブロックに局部集中して単
位セルを破損するおそれもない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明実施例の組立構造を示す側面図
【図2】図1における要部の部分拡大断面図
【図3】図1の部分的な外形斜視図
【図4】従来におけるセルブロックの組立構造図
【符号の説明】
1 単位セル積層体 2 上部端板 3 下部端板 6 スタッドボルト 6a ターンバックル 7 額縁状フレーム 7a フレーム枠 7b フレーム枠 7c 組立ボルト
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 実開 昭60−113955(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01M 8/00 - 8/24

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】単位セル積層体の上下に上部端板と下部端
    板とを積層してなる燃料電池セルブロックにおいて、前
    記各端板の周縁に額縁状に部材を係合させて額縁状フレ
    ームを構築し、上部端板周縁に係合した上側額縁状フレ
    ームと下部端板周縁に係合した下側額縁状フレームとを
    連結する部材により、上側額縁状フレームおよび下側額
    縁状フレームに、前記両額縁状フレーム間の距離を減ず
    る方向の力を付与して、前記各額縁状フレームを介して
    前記燃料電池セルブロックに所定の締付圧力を与えたこ
    とを特徴とする燃料電池セルブロック。
  2. 【請求項2】請求項1記載の締付構造において、上下端
    板の周縁四辺に段差部を形成し、該段差部に額縁状フレ
    ームを嵌合して係合支持したことを特徴とする燃料電池
    セルブロックの締付構造。
  3. 【請求項3】請求項1記載の締付構造において、額縁状
    フレームが、4辺に分割したフレーム枠を額縁状に組合
    わせてその四隅をねじ止めした分解可能な枠組体である
    ことを特徴とする燃料電池セルブロックの締付構造。
  4. 【請求項4】請求項1記載の締付構造において、額縁状
    フレームの厚さを該フレームの端面が上下端板の端面よ
    り上下に突出しない寸法に定めたことを特徴とする燃料
    電池セルブロックの締付構造。
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