JP5196411B2 - Fuel cell stack device - Google Patents
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Description
本発明は複数のセルを積層した燃料電池スタック装置に関する。 The present invention relates to a fuel cell stack device in which a plurality of cells are stacked.
燃料電池スタック装置は、複数のセルを厚み方向に積層して形成されている。特許文献1には、図17に示すように、テンション部材100Xの一方の折り曲げ端部101Xをスタック200Xの積層方向の一方のエンドプレート201Xの端面にあてがうと共に、テンション部材100Xの他方の折り曲げ端部102Xをスタック200Xの積層方向の他方のエンドプレート202Xの端面にあてがい、ボルト300Xによりスタック200Xを締結する構造のスタック装置が開示されている。
The fuel cell stack device is formed by stacking a plurality of cells in the thickness direction. In
特許文献2には、図18に示すように、4個のテンション部材500Xを設け、各テンション部材500Xの長さ方向の一方の折り曲げ端部501Xを、スタック600Xの積層方向における一方のエンドプレート601Xの隅角部にバネ505Xを介して係合させると共に、各テンション部材500Xの長さ方向の他方の折り曲げ端部を、スタック600Xの積層方向における他方のエンドプレートの隅角部に係合させることにしている。
In
特許文献3には、スタックの全体をエンドレス状の帯板体で包囲するスタック構造が開示されている。ナットを締めれば、エンドレス状の帯板体が締まる。特許文献4にも、スタックの全体をエンドレス状のバンドで包囲するスタック構造が開示されている。この場合、ナットを締めれば、エンドレス状のバンドが締まる。
上記した特許文献1に係る技術によれば、図17に示すように、テンション部材100Xの折り曲げ端部101X,102Xをスタック200Xの矩形形状のエンドプレートの隅角部ではなく、エンドプレートの直辺部の中間部に係合させている。このものによれば、スタック200Xの積層方向に沿った変位をテンション部材100Xの折り曲げ端部101X,102Xで支持できるものの、テンション部材100Xは互いに分離状態に独立して4個設けられている。このように4つのテンション部材100Xを必要とし、部品点数が増加している。
According to the technique according to
更に、上記した特許文献2に係る技術によれば、図18に示すように、テンション部材500Xの折り曲げ端部501Xをスタック600Xの矩形形状のエンドプレート601Xの隅角部に係合しているものの、テンション部材500Xは互いに分離状態に独立して4個設けられている。このように4つのテンション部材500Xを必要とし、部品点数が増加している。
Furthermore, according to the technique according to
また特許文献3,4に係る技術によれば、ナットの回転量に応じてスタックの締め力が変動するおそれがある。このため作業者の如何により、スタックの締め力が変動するおそれがあるため、好ましくない。
Further, according to the techniques according to
本発明は上記した実情に鑑みてなされたものであり、部品点数の削減に有利な燃料電池スタック装置を提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a fuel cell stack device that is advantageous in reducing the number of parts.
本発明に係る燃料電池スタック装置は、平面形状がほぼ矩形形状をなす複数のセルを厚み方向に積層して形成された積層体と、前記積層体の積層方向の両端側に配置され隅角部をもつエンドプレートをもつスタックと、
一方の前記エンドプレートと前記積層体との間に配置されたプレッシャプレートと、
前記スタックの積層方向に延設されたテンション部材と、
一方の前記エンドプレートと前記プレッシャプレートとの間に設けられ、前記テンション部材を介して前記スタックの各セルを互いに密接させる方向に付勢するバネ力をもつバネ部材とを具備しており、
前記テンション部材は、
前記スタックの積層方向に延設された平板状のテンション部材本体と、
前記テンション部材本体に設けられ前記スタックの積層方向における一方の端側の2つの隅角部にそれぞれ係合する第1係合部と、
前記テンション部材本体に設けられ前記スタックの積層方向における他方の端側の2つの隅角部にそれぞれ係合する第2係合部とを有し、
前記第1係合部と前記第2係合部は1つのテンション部材本体に一体的に連接され、
前記テンション部材の各長辺側の中央近傍に設けられ、前記テンション部材本体の中央近傍の幅D1が前記テンション部材の短辺の幅D2よりも小さくなり、かつ、前記セルの積層体の側面が露出するような切欠状の開口を有することを特徴とする。
A fuel cell stack device according to the present invention includes a laminate formed by laminating a plurality of cells having a substantially rectangular planar shape in the thickness direction, and corner portions disposed on both ends of the laminate in the stacking direction. A stack having an end plate with
A pressure plate disposed between one of said end plates and said laminate,
A tension member extending in the stacking direction of the stack;
Provided between one of said end plates and said pressure plate, which comprises a spring member having a spring force which biases in a direction to close the respective cells each other of said stacks through said tension member,
The tension member is
A plate-like tension member main body extending in the stacking direction of the stack;
A first engagement portion that is provided on the tension member main body and engages with two corner portions on one end side in the stacking direction of the stack;
A second engaging portion that is provided on the tension member main body and engages with two corners on the other end side in the stacking direction of the stack ,
The first engagement portion and the second engagement portion are integrally connected to one tension member body,
Provided in the vicinity of the center of each long side of the tension member, the width D1 in the vicinity of the center of the tension member main body is smaller than the width D2 of the short side of the tension member, and the side surface of the cell stack is it characterized in that it has a notch-like opening so as to expose.
テンション部材は、スタックの積層方向に延設されたテンション部材本体と、テンション部材本体に設けられた第1係合部および第2係合部とをもつ。第1係合部は、スタックの積層方向における一方側の2つの隅角部にそれぞれ係合する。第2係合部は、スタックの積層方向における他方側の2つの隅角部にそれぞれ係合する。このようにテンション部材をスタックに装備すれば、第1係合部により、スタックの積層方向における一方側の2つの隅角部を保持することができる。第2係合部により、スタックの積層方向における他方側の2つの隅角部を保持することができる。 The tension member has a tension member main body extending in the stacking direction of the stack, and a first engagement portion and a second engagement portion provided on the tension member main body. The first engaging portion engages with two corner portions on one side in the stacking direction of the stack. The second engagement portions engage with the two corner portions on the other side in the stacking direction of the stack. If the tension member is mounted on the stack in this way, the two corner portions on one side in the stacking direction of the stack can be held by the first engagement portion. The second engaging portion can hold the two corners on the other side in the stacking direction of the stack.
本発明によれば、一つのテンション部材をスタックに装備すれば、テンション部材の第1係合部により、スタックの積層方向における一方側の2つの隅角部をまとめて保持することができる。またテンション部材の第2係合部により、スタックの積層方向における他方側の2つの隅角部をまとめて保持することができる。これにより部品点数が削減される。 According to the present invention, if one tension member is provided in the stack, the two corners on one side in the stacking direction of the stack can be held together by the first engaging portion of the tension member. Moreover, the two corner portions on the other side in the stacking direction of the stack can be held together by the second engaging portion of the tension member. This reduces the number of parts.
燃料電池スタック装置は、複数のセルを厚み方向に積層して形成され隅角部をもつほぼ直方体形状をなすスタックと、スタックの積層方向に延設されたテンション部材と、テンション部材を介してスタックの各セルを互いに密接させる方向にバネ力をもつバネ部材とを備えている。セルは、高さ方向に沿って積層されていても良いし、水平方向に沿って積層されていても良い。バネ部材は皿バネ、コイルバネ、板バネなどが例示される。 A fuel cell stack device is formed by stacking a plurality of cells in a thickness direction and forming a substantially rectangular parallelepiped stack having corners, a tension member extending in the stacking direction of the stack, and a stack via the tension member And a spring member having a spring force in a direction in which the cells are brought into close contact with each other. The cells may be stacked along the height direction or may be stacked along the horizontal direction. Examples of the spring member include a disc spring, a coil spring, and a leaf spring.
テンション部材は、スタックの積層方向に延設された平板状のテンション部材本体と、テンション部材本体に設けられスタックの積層方向における一方側の2つの隅角部にそれぞれ係合する第1係合部と、テンション部材本体に設けられスタックの積層方向における他方側の2つの隅角部にそれぞれ係合する第2係合部とを有する。そして、第1係合部と第2係合部とは1つのテンション部材本体に一体的に連接している。また、テンション部材は、テンション部材の各長辺側の中央近傍に設けられテンション部材本体の中央近傍の幅D1がテンション部材の短辺の幅D2よりも小さくなり、かつ、セルの積層体の側面が露出するような切欠状の開口を有する The tension member includes a flat plate-like tension member main body extending in the stacking direction of the stack, and a first engagement portion that is provided on the tension member main body and engages with two corners on one side in the stacking direction of the stack. And a second engaging portion that is provided on the tension member main body and engages with two corner portions on the other side in the stacking direction of the stack. The first engaging portion and the second engaging portion are integrally connected to one tension member main body. The tension member is provided in the vicinity of the center of each long side of the tension member, the width D1 in the vicinity of the center of the tension member main body is smaller than the width D2 of the short side of the tension member, and the side surface of the cell stack. Has a notch-like opening to expose
ここで、第1係合部は、スタックの積層方向における端面に対面して係合可能な第1端面鍔部と、スタックの側面に対面して係合可能な第1側面鍔部とを有する形態が例示される。この場合、第1係合部の第1端面鍔部は、スタックの積層方向の変位を抑える。好ましくは、第1係合部の第1側面鍔部は、スタックのセルまたはエンドプレートの平面方向(スタックの積層方向と交差する方向)における変位を抑える形態が例示される。なお、第1端面鍔部と第1側面鍔部とが一体的である場合、第1側面鍔部は第1端面鍔部を補強する為、第1端面鍔部の拡開方向への変位を抑制できる。 Here, the first engaging portion has a first end surface flange portion that can be engaged with the end surface in the stacking direction of the stack, and a first side surface flange portion that can be engaged with the side surface of the stack. The form is illustrated. In this case, the first end surface flange portion of the first engagement portion suppresses displacement in the stacking direction of the stack. Preferably, the first side surface flange portion of the first engagement portion is configured to suppress displacement in the planar direction of the stack cell or end plate (direction intersecting the stacking direction of the stack). In addition, when the 1st end surface collar part and the 1st side surface collar part are integrated, since the 1st side surface collar part reinforces the 1st end surface collar part, the displacement to the expansion direction of a 1st end surface collar part is carried out. Can be suppressed.
第2係合部は、スタックの積層方向における端面に対面して係合可能な第2端面鍔部と、スタックの側面に対面して係合可能な第2側面鍔部とを有する形態が例示される。この場合、第2係合部の第2端面鍔部は、スタックの積層方向の変位を抑える。好ましくは、第2係合部の第2側面鍔部は、スタックのセルまたはエンドプレートの平面方向(スタックの積層方向と交差する方向)における変位を抑える形態が例示される。なお、第2端面鍔部と第2側面鍔部とが一体的である場合、第2側面鍔部は第2端面鍔部を補強するため、第2端面鍔部の拡開方向への変位を抑制できる。 The second engagement portion is exemplified by a form having a second end surface flange portion that can be engaged with the end surface in the stacking direction of the stack and a second side surface flange portion that can be engaged with the side surface of the stack. Is done. In this case, the second end surface flange portion of the second engaging portion suppresses displacement in the stacking direction of the stack. Preferably, the second side surface flange portion of the second engagement portion is configured to suppress displacement in the planar direction of the cell or end plate of the stack (direction intersecting the stacking direction of the stack). In addition, when the 2nd end surface collar part and the 2nd side surface collar part are integrated, since the 2nd side surface collar part reinforces the 2nd end surface collar part, the displacement to the expansion direction of a 2nd end surface collar part is carried out. Can be suppressed.
本発明によれば、テンション部材のテンション部材本体の表面に対して垂直方向と平行な方向に沿って視認されるとき、第1係合部を構成する第1端面鍔部と第1側面鍔部とは、少なくともLの字形状をなしており、且つ、第2係合部を構成する第2端面鍔部と第2側面鍔部とは、少なくともLの字形状をなしている形態が例示される。この場合、スタックの積層方向の変位が効果的に抑えられる。 According to the present invention, when the tension member is visually recognized along a direction parallel to the vertical direction with respect to the surface of the tension member main body, the first end surface flange and the first side surface flange forming the first engagement portion. And at least L-shaped, and the second end surface flange and the second side surface flange constituting the second engaging portion are at least L-shaped. The In this case, the displacement in the stacking direction of the stack is effectively suppressed.
本発明によれば、テンション部材の材質は特に限定されず、金属、樹脂が例示される。金属であれば、炭素鋼、合金鋼(ステンレス鋼を含む)、アルミニウム合金、マグネシウム合金、チタン合金等が例示されるが、これらに限定されるものではない。樹脂であれば、熱可塑性樹脂でも、熱硬化性樹脂でも良く、繊維等の補強材による強化樹脂でも良く、エンジニアプラスチックでも良い。例えば、ポリアミド(PA)、ポリカーボネイト(PC)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリアセタール(POM)、ポリフェニレンエーテル(PPE)、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、ABS樹脂が例示されるが、これらに限定されるものではない。 According to the present invention, the material of the tension member is not particularly limited, and examples thereof include metals and resins. Examples of the metal include carbon steel, alloy steel (including stainless steel), aluminum alloy, magnesium alloy, and titanium alloy, but are not limited thereto. As long as it is a resin, it may be a thermoplastic resin, a thermosetting resin, a reinforced resin by a reinforcing material such as a fiber, or an engineer plastic. Examples include polyamide (PA), polycarbonate (PC), polybutylene terephthalate (PBT), polyacetal (POM), polyphenylene ether (PPE), polyphenylene sulfide (PPS), and ABS resin. is not.
第1係合部および第2係合部のうちの少なくとも一方は、単位面積あたりの強度がテンション部材本体よりも強化されている強化領域をもつ形態が例示される。強化領域としては、テンション部材が金属である場合には、焼き入れ処理等の硬化処理が例示され、テンション部材が樹脂である場合には、繊維等の補強材による強化処理が例示される。 At least one of the first engaging portion and the second engaging portion is exemplified by a form having a reinforced region in which the strength per unit area is reinforced as compared with the tension member main body. Examples of the reinforcing region include a hardening process such as a quenching process when the tension member is a metal, and a reinforcing process using a reinforcing material such as a fiber when the tension member is a resin.
スタックは、複数のセルを厚み方向に積層した積層体と、積層体の積層方向の両端に配置された隅角をもつエンドプレートとを備えている形態が例示される。この場合、エンドプレートは、エンドプレートの側面に開口すると共に取付螺子が螺着される螺子孔を有しており、テンション部材は、エンドプレートの螺子孔に対面する位置に螺子挿入口を備えており、螺子挿入口の中心線はエンドプレートの平面方向に沿っている形態が例示される。 An example of the stack includes a stack including a plurality of cells stacked in the thickness direction, and end plates having corners disposed at both ends of the stack in the stacking direction. In this case, the end plate has a screw hole that opens to the side surface of the end plate and into which the mounting screw is screwed, and the tension member has a screw insertion opening at a position facing the screw hole of the end plate. The center line of the screw insertion opening is exemplified along the plane direction of the end plate.
また、エンドプレートは、エンドプレートの厚み方向に形成されエンドプレートの端面に開口すると共に取付螺子が螺着される螺子孔を有しており、テンション部材は、エンドプレートの螺子孔に対面する位置に螺子挿入口を備えており、螺子挿入口の中心線はエンドプレートの厚み方向に沿っている形態が例示される。 The end plate has a screw hole that is formed in the thickness direction of the end plate and opens to the end surface of the end plate and into which the mounting screw is screwed. The tension member is a position facing the screw hole of the end plate. Is provided with a screw insertion opening, and the center line of the screw insertion opening is along the thickness direction of the end plate.
テンション部材は、スタックの側面に向けて膨出し、スタックの積層方向と交差する方向の変位を抑制する膨出部を備えている形態が例示される。この場合、スタックの積層方向と交差する方向におけるスタックの変位が抑制される。 Examples of the tension member include a bulging portion that bulges toward the side surface of the stack and suppresses displacement in a direction crossing the stacking direction of the stack. In this case, the displacement of the stack in the direction crossing the stacking direction of the stack is suppressed.
以下、本発明の実施例1を図1〜図5を参照して説明する。図1は、テンション部材2が被着されているスタック1の側方から視認した断面図を示す。図2は、テンション部材2(仮想線で示す)が取り外されているスタック1の上方から視認した断面図を示す。図1および図2に示すように、燃料電池スタック装置は、平面形状がほぼ矩形形状をなす固体高分子電解質型の複数のセル10を厚み方向に積層して形成され隅角部をもつほぼ直方体形状をなすスタック1と、スタック1の積層方向(矢印X方向)に沿って延設されたテンション部材2と、テンション部材2を介してスタック1の各セル10を密接させる方向に付勢力をもつ付勢部材としてのバネ8とを備えている。
各セル10は、水平方向つまり矢印X方向に沿って積層されている。スタック1は、複数のセル10を厚み方向に積層したほぼ直方体形状をなす積層体11と、積層体11の積層方向(矢印X方向)の一方の端に配置されたほぼ矩形平板形状をなす第1エンドプレート12と、積層体11の積層方向(矢印X方向)の他方の端に配置されたほぼ矩形平板形状をなす第2エンドプレート13とを備えている。第1エンドプレート12はほぼ矩形平板形状をなしており、4隅に隅角部12mをもつ。第2エンドプレート13はほぼ矩形形状をなしており、4隅に隅角部13mをもつ。なお、第1エンドプレート12および第2エンドプレート13の材質としては、金属でも硬質の樹脂でも良い。
Each
図1および図2に示すように、第1エンドプレート12と積層体11との間には、電気エネルギ取り出し要素として機能するターミナル14、電気絶縁性をもつ絶縁体15とが配置されている。第2エンドプレート13と積層体11との間には、電気エネルギ取り出し要素として機能するターミナル14、電気絶縁性をもつ絶縁体15、プレッシャプレート16が配置されている。プレッシャプレート16と第2エンドプレート13との間には、バネ部材としてのバネ8が複数個介在している。バネ8は、スタック1の積層方向(矢印X方向)に付勢力をもつコイルバネとされている。バネ8の付勢力により、プレッシャプレート16は第1エンドプレート12に向けて付勢されており、積層体11の各セル10が互いに密接する。
As shown in FIGS. 1 and 2, between the
図3はテンション部材2の平面図を示す。図4はテンション部材2を下から視認した斜視図を示す。図3および図4に示すように、テンション部材2は、スタック1の積層方向(矢印X方向)に沿って延設された平板状をなすテンション部材本体20と、テンション部材本体20の一端側に一体的に設けられた鍔状の第1係合部3と、テンション部材本体20の他端側に一体的に設けられた鍔状の第2係合部4とを有する。
FIG. 3 shows a plan view of the
図4に示すように、テンション部材2のうち矢印X方向の一方側には、2つの第1係合部3が形成されている。テンション部材2のうち矢印X方向の他方側には、2つの第2係合部4が形成されている。図1および図2に示すように、各第1係合部3は、スタック1の端部に相当する第1エンドプレート12の隅角部12mにそれぞれ係合可能とされている。各第2係合部4は、スタック1の端部に相当する第2エンドプレート13の隅角部13mにそれぞれ係合可能とされている。なお、第1係合部3および第2係合部4は、テンション部材本体20に対して曲成状態に鍔状に形成されている。
As shown in FIG. 4, two first engaging
図3および図4に示すように、第1係合部3は、第1端面鍔部31と第1側面鍔部32とを有する。第2係合部4は、第2端面鍔部41と第2側面鍔部42とを有する。第1側面鍔部32は斜辺部32xをもつ。第2側面鍔部42は斜辺部42xをもつ。斜辺部32xおよび斜辺部42xは、テンション部材本体20に向かうにつれて互いに接近するように傾斜している。図4において、矢印H方向は、テンション部材2のテンション部材本体20の表面に対して垂直方向を示す。矢印H方向と平行な方向に沿って一つの第1係合部3を視認するとき、第1係合部3を構成する第1端面鍔部31と第1側面鍔部32とは、少なくともLの字形状をなしている。2つの第1係合部3の第1端面鍔部31同士は一体的に接続されており、テンション部材2の短辺2s側に配置されている。従って、矢印H方向と平行な方向に沿って二つの第1係合部3を視認するとき、二つの第1係合部3を構成する第1端面鍔部31と第1側面鍔部32とは、コの字形状をなしている。
As shown in FIGS. 3 and 4, the
また図4に示すように、矢印H方向と平行な方向に沿って一つの第2係合部4を視認するとき、第2係合部4を構成する第2端面鍔部41と第2側面鍔部42とは、少なくともLの字形状をなしている。2つの第2係合部4の第2端面鍔部41同士は一体的に接続されており、テンション部材2の短辺2s側に配置されている。従って、矢印H方向と平行な方向に沿って二つの第1係合部3を視認するとき、二つの第2係合部4を構成する第2端面鍔部41と第2側面鍔部42とは、コの字形状をなしている。
Further, as shown in FIG. 4, when one second
図3に示すように、テンション部材2の各長辺2p側には、切欠状の開口2rが形成されている。開口2rにより、テンション部材本体20の幅D1は、テンション部材2の短辺2sの幅D2よりも小さくされている。開口2rが形成されているため、開口2rからターミナル14を外方に露出させれば、ターミナル14とテンション部材2との干渉が回避され易い。
As shown in FIG. 3, a notch-shaped
テンション部材2の材質は特に限定されず、金属でも良いし、樹脂でも良い。金属であれば、炭素鋼、合金鋼、アルミニウム合金、マグネシウム合金が例示される。樹脂であれば、熱可塑性樹脂でも、熱硬化性樹脂でも良く、繊維等の補強材による強化樹脂でも良く、エンジニアプラスチックでも良い。テンション部材2が金属であれば、プレス成形により成形できる。テンション部材2が樹脂であれば、射出成形により成形できる。
The material of the
組付時には、先ず、セル10、エンドプレート12,13等を組み付けてスタック1を形成する。その後、スタック1に2つのテンション部材2をスタック1の側方(図1に示す矢印S1方向)から嵌め込んで被着させる。この結果、テンション部材2はスタック1の上面1u側および下面1d側に被着される。
At the time of assembly, first, the
図5は、スタック1に被着されたテンション部材2をスタック1に固定する構造を示す。図5に示すように、スタック1の第1エンドプレート12の側面12s、第2エンドプレート13の側面13sには、雌螺子部62aをもつ螺子孔62がそれぞれ形成されている。螺子孔62に対面するように、テンション部材本体20には螺子挿入口23が貫通状態に形成されている。螺子挿入口23の中心線K1はエンドプレート12,13の端面12e,13eの平面方向に沿っている。
FIG. 5 shows a structure for fixing the
図5に示すように、締結要素として機能する取付螺子60を用いる。そして取付螺子60を、テンション部材2の螺子挿入口23に挿入した後、第1エンドプレート12の螺子孔62、第2エンドプレート13の螺子孔62にそれぞれ螺着する。これによりテンション部材2の第1係合部3および第2係合部4は、スタック1に着脱可能に保持される。この結果、テンション部材2はスタック1の上面1u側および下面1d側に着脱可能に保持される。なお、図4に示すように、取付螺子60の位置調整のために、螺子挿入口23は長穴とされており、スタック1の積層方向と交差する方向(矢印Y方向)に長径をもち、スタック1の積層方向(矢印X方向)に短径をもつ。
As shown in FIG. 5, an
上記したように2つのテンション部材2がスタック1の上面1u側および下面1d側に固定されている状態では、図1および図5に示すように、テンション部材2の第1係合部3の第1端面鍔部31は、スタック1の第1エンドプレート12の端面12eに当接して係合する。また、第2係合部4の第2端面鍔部41は、スタック1の第2エンドプレート13の端面13eに対面して係合する。この結果、テンション部材2により、各セル10に圧接力を与えつつ、スタック1の矢印X方向における変位が抑えられる。
In the state where the two
ここでバネ8の付勢力は矢印F方向に作用し、テンション部材2の第1端面鍔部31および第2端面鍔部41で受け止められる。このため、エンドプレート12,13が互いに離間する方向に過剰変位することが抑制される。この結果、取付螺子60にこれの軸直角方向に過剰なせん断力が作用することが抑制される。故に、取付螺子60の耐久性が向上する。
Here, the urging force of the
また、図2に示すように、テンション部材2の第1係合部3の第1側面鍔部32は、スタック1の第1エンドプレート12の側面12sに隙間ΔW1を介して対面している。第2係合部4の第2側面鍔部42は、スタック1の第2エンドプレート13の側面13sに隙間ΔW2を介して対面している。このとき、隙間ΔW1および隙間ΔW2の隙間巾が小さい場合には、テンション部材2の第1側面鍔部32および第2側面鍔部42は、スタック1のエンドプレート12,13の平面方向(矢印Y方向、スタック1の積層方向と交差する方向)におけるずれ変位を抑えることができる。但し、上記した隙間ΔW1,ΔW2は、ある程度存在していても良い。なお、テンション部材2は、スタック1の絶縁体15で絶縁されているエンドプレート12,13に触れるものの、セル10には非接触とされている。
Further, as shown in FIG. 2, the first side
以上説明したように本実施例によれば、一つのテンション部材2をスタック1に装備すれば、テンション部材2に形成されている2つの第1係合部3により、スタック1の積層方向(矢印X方向)における一方側の第1エンドプレート12の2つの隅角部12mをそれぞれ保持することができる。また、テンション部材2に形成されている2つの第2係合部4により、スタック1の積層方向(矢印X方向)における他方側の第2エンドプレート12の2つの隅角部13mを保持することができる。このように1つのテンション部材2によりスタック1の4つの隅角部12m,13mを保持できるため、前記した特許文献1,2に示す従来技術に比較して、部品点数が削減される。
As described above, according to the present embodiment, when one
換言すると、本実施例によれば、図3および図4に示すように、一つのテンション部材2の2つの第1係合部3同士は一体的に連接されており、物理的に分離されていない。また一つのテンション部材2の2つの第2係合部4同士は一体的に連接されており、物理的に分離されていない。このため物理的に4つに分離されている特許文献1,2に示す従来技術に比較して、部品点数が削減される。
In other words, according to the present embodiment, as shown in FIGS. 3 and 4, the two first engaging
本実施例によれば、図3および図4に示すように、テンション部材2の第1係合部3において、第1端面鍔部31と第1側面鍔部32とが一体的に接合されているため、第1端面鍔部31は第1側面鍔部32により補強されている。この結果、第1端面鍔部31の拡開方向(図1に示す矢印X1方向)への変位を第1側面鍔部32が抑制できる。またテンション部材2の第2係合部4において、第2端面鍔部41と第2側面鍔部42とが一体的に接合されているため、第2端面鍔部41は第2側面鍔部42により補強されている。この結果、第2端面鍔部41の拡開方向(矢印X2方向)への変位を第2側面鍔部42が抑制できる。これによりスタック1のセル10同士に適切な圧接力を与えるのに有利である。
According to the present embodiment, as shown in FIGS. 3 and 4, the first
更に本実施例によれば、第1端面鍔部31と第2端面鍔部41との間の距離により、スタック1のセル10に与えられる圧接力が決まる。このため作業者によってセル10に与えられる圧接力が変動することが抑制される。
Furthermore, according to the present embodiment, the pressure contact force applied to the
図6および図7は実施例2を示す。図6および図7に示すように、テンション部材本体20の第1側面鍔部32および第2側面鍔部42には、螺子挿入口23Bが形成されている。図7に示すように、螺子挿入口23Bの中心線K2は、第1エンドプレート12および第2エンドプレート13の平面方向に沿っている。図7に示すように、螺子挿入口23Bに挿入した取付螺子60を第1エンドプレート12および第2エンドプレート13の螺子孔62Bに螺着する。これによりテンション部材2の第1係合部3および第2係合部4はスタック1に着脱可能に保持される。この結果、テンション部材2はスタック1に着脱可能に保持される。なお、取付螺子60の位置調整のために、螺子挿入口23Bは長穴とされており、スタック1の積層方向(矢印X方向)に長径をもち、これと交差する方向に短径をもつ。
6 and 7 show a second embodiment. As shown in FIGS. 6 and 7, a
図8および図9は実施例3を示す。本実施例によれば、第1エンドプレート12および第2エンドプレート13が硬質の樹脂を基材として形成されている。図9に示すように、第1エンドプレート12および第2エンドプレート13には、金属製(例えば鋼系)のインサート部品62Kが埋設されている。インサート部品62Kは、第1エンドプレート12および第2エンドプレート13の厚み方向に開口する螺子孔62Cを有する。螺子孔62Cに対面するように、テンション部材2において、第1係合部3の第1端面鍔部31および第2係合部4の第2端面鍔部41には螺子挿入口23Cが形成されている。螺子挿入口23Cの中心線K3は、第1エンドプレート12、第2エンドプレート13の厚み方向に沿っている。図9に示すように、螺子挿入口23Cに挿入した取付螺子60を、第1エンドプレート12の螺子孔62C、第2エンドプレート13の螺子孔62Cに螺着する。この結果、テンション部材2の第1係合部3および第2係合部4はスタック1に着脱可能に保持される。取付螺子60の位置調整のために、螺子挿入口23Cは長穴とされている。螺子挿入口23Cはスタック1の積層方向と交差する方向(矢印Y方向)に長径をもつ。
8 and 9 show a third embodiment. According to the present embodiment, the
本実施例によれば、インサート部品62Kの径サイズD6に影響されず、第1エンドプレート12の厚みt1および第2エンドプレート13の厚みt2を設定できる。したがって、取付螺子60と螺子孔62Cとの締結力を強固にすべく、インサート部品62Kの径サイズD6を厚みt1,t2よりも大きく設定することも可能である。故に、第1エンドプレート12および第2エンドプレート13が樹脂を基材として形成されている場合に有利である。
According to the present embodiment, the thickness t1 of the
図10は実施例4を示す。テンション部材2は鋼系で形成されており、テンション部材2において、第1係合部3の第1端面鍔部31、第2係合部4の第2端面鍔部41は、バネ8の付勢力を受圧するため、耐変形性が高いことが好ましい。そこで第1係合部3の第1端面鍔部31、第2係合部4の第2端面鍔部41は、強化処理つまり焼き入れ処理され(×印を付した部位)、単位面積あたりの強度がテンション部材本体20よりも強くなるように強化されている。焼き入れ処理は、誘導加熱等で焼き入れ温度以上に加熱した後に水で急冷することにより行われる。この結果、第1端面鍔部31の拡開方向(矢印X1方向)への変位を抑制できる。第2端面鍔部41の拡開方向(矢印X2方向)への変位を抑制できる。強化処理としては焼き入れ処理に限定されず、合金元素を拡散浸透させるものでも良い。
FIG. 10 shows a fourth embodiment. The
図11は実施例5を示す。テンション部材2の長辺2p側に形成されている切欠状の開口の開口面積が増加している。従って、テンション部材2の短辺2sの幅寸法をD2とし、テンション部材本体20の幅寸法をD1とすると、D1/D2=0.2〜0.8、あるいは、0.4〜0.7とすることができる。これにより開口2rの開口巾D3が確保される。従って、ターミナル14の形状が変化するときであっても、ターミナル14とテンション部材2との干渉が回避され易い。軽量化も図り易い。
FIG. 11 shows a fifth embodiment. The opening area of the notch-shaped opening formed on the
図12は実施例6を示す。テンション部材2の第1係合部3および第2係合部4は、スタック1の各セル10の圧接力を受けるため、耐変形性が高いことが好ましい。そこで、テンション部材2において、第1係合部3の第1端面鍔部31および第1側面鍔部32には、補強部52が溶接又は螺子止め等の結合手段で結合されて強化されている。第2係合部4の第2端面鍔部41および第2側面鍔部42には、補強部52が溶接又は螺子止め等の結合手段で結合されて強化されている。この結果、第1端面鍔部31の拡開方向(矢印X1方向)への変位を抑制できる。第2端面鍔部41の拡開方向(矢印X2方向)への変位を抑制できる。補強部52は少なくともL形状を有すれば良い。
FIG. 12 shows a sixth embodiment. Since the first engaging
図13は実施例7を示す。テンション部材2のテンション部材本体20は、膨出部28を備えている。膨出部28はテンション部材2の長さ方向、つまりスタック1の積層方向(矢印X方向)の中間領域に位置している。膨出部28は、スタック1の上面1u,下面1d(側面)に向けて膨出する。この結果、スタック1の積層方向と直交する方向(矢印YA方向)における変位が膨出部28により一層抑制される。殊に、セル10の積層枚数が増加し、スタック1の積層方向の長さ(矢印X方向)が増加するときに有利である。例えば、テンション部材2が金属製であれば、膨出部28はプレス成形で形成できる。テンション部材2が樹脂製であれば、膨出部28は射出成形で形成できる。なお、テンション部材2が金属等のように導電性を有する場合には、膨出部28のうち少なくともスタック1に対面する面が絶縁処理されている。
FIG. 13 shows a seventh embodiment. The tension member
図14および図15は参考例1を示す。テンション部材2において、第1係合部3の第1端面鍔部31、第2係合部4の第1端面鍔部31は、バネ8の付勢力を受圧するため、耐変形性が高いことが好ましい。そこで第1係合部3の第1側面鍔部32、第2係合部4の第2側面鍔部42は、矢印X方向において連続的に延設されており、一体的に連接されて強化されている。この結果、第1端面鍔部31の拡開方向(矢印X1方向)への変位を抑制できる。第2端面鍔部41の拡開方向(矢印X2方向)への変位を抑制できる。
14 and 15 show Reference Example 1. FIG. In the
更に図15に示すように、矢印X方向に延設されている第1側面鍔部32および第2側面鍔部42は、スタック1のエンドプレート12,13の側面12s,13s、セル10の側面10sに対面して係合可能である。このため、各セル10の平面方向(即ち、積層方向である矢印X方向と交差する方向である矢印Y方向)におけるずれ変位が抑制される。
Further, as shown in FIG. 15, the first
図16は参考例2を示す。参考例2においても、図16に示すように、テンション部材2の第1側面鍔部32および第2側面鍔部42は、スタック1のエンドプレート12,13の側面12s,13s、セル10の側面10sに対面して係合可能である。このため、各セル10の平面方向(即ち、積層方向である矢印X方向と交差する方向である矢印Y方向)におけるずれ変位が抑制される。更に、第1側面鍔部32および第2側面鍔部42は、ターミナル14を露出させるための開口14tをもつ。
FIG. 16 shows Reference Example 2 . Also in the reference example 2 , as shown in FIG. 16, the first side
(他の実施例)
実施例1によれば、2つのテンション部材2がスタック1の上面1u側および下面1d
側の双方に取り付けることにしているが、これに限らず、2つのテンション部材2がスタ
ック1の上面1u側のみ、または、下面1d側のみに取り付けることにしても良い。更に
は、テンション部材2をスタック1の右面側のみに、または、左面側のみに、あるいは、
スタック1の右面側および左面側の双方に取り付けることにしても良い。テンション部材
2の材質が金属であるときには、絶縁被膜等を積層させる等の絶縁処理を、テンション部
材2に対して必要に応じて施すことができる。本発明は上記しかつ図面に示した実施例の
みに限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施できる。
(Other examples)
According to the first embodiment, the two
However, the present invention is not limited to this, and the two
It may be attached to both the right side and the left side of the
本発明は例えば車両用、定置用、電気機器用、電子機器用等の燃料電池システムに利用できる。 The present invention can be used for fuel cell systems for vehicles, stationary devices, electric devices, electronic devices, and the like.
1はスタック、10はセル、11は積層体、12は第1エンドプレート、13は第2エンドプレート、12eは第1エンドプレートの端面、13eは第2エンドプレートの端面、12sは第1エンドプレートの側面、13sは第2エンドプレートの側面、22はテンション部材、20はテンション部材本体、28は膨出部、3は第1係合部、31は第1端面鍔部、32は第1側面鍔部、4は第2係合部、41は第2端面鍔部、42は第2側面鍔部、60は取付螺子、8はバネ(付勢手段)を示す。 1 is a stack, 10 is a cell, 11 is a laminate, 12 is a first end plate, 13 is a second end plate, 12e is an end surface of the first end plate, 13e is an end surface of the second end plate, and 12s is a first end. Side surface of plate, 13s is side surface of second end plate, 22 is tension member, 20 is tension member main body, 28 is bulging portion, 3 is first engaging portion, 31 is first end surface flange portion, 32 is first portion The side hooks, 4 are second engaging parts, 41 is a second end face hook, 42 is a second side hook, 60 is a mounting screw, and 8 is a spring (biasing means).
Claims (9)
一方の前記エンドプレートと前記積層体との間に配置されたプレッシャプレートと、
前記スタックの積層方向に延設されたテンション部材と、
一方の前記エンドプレートと前記プレッシャプレートとの間に設けられ、前記テンション部材を介して前記スタックの各セルを互いに密接させる方向に付勢するバネ力をもつバネ部材とを具備しており、
前記テンション部材は、
前記スタックの積層方向に延設された平板状のテンション部材本体と、
前記テンション部材本体に設けられ前記スタックの積層方向における一方の端側の2つの隅角部にそれぞれ係合する第1係合部と、
前記テンション部材本体に設けられ前記スタックの積層方向における他方の端側の2つの隅角部にそれぞれ係合する第2係合部とを有し、
前記第1係合部と前記第2係合部は1つのテンション部材本体に一体的に連接され、
前記テンション部材の各長辺側の中央近傍に設けられ、前記テンション部材本体の中央近傍の幅D1が前記テンション部材の短辺の幅D2よりも小さくなり、かつ、前記セルの積層体の側面が露出するような切欠状の開口を有することを特徴とする燃料電池スタック装置。 A laminate formed by laminating a plurality of cells whose planar shape is a substantially rectangular shape in the thickness direction, and a stack having end plates disposed at both ends of the laminate in the laminating direction and having corners;
A pressure plate disposed between one of said end plates and said laminate,
A tension member extending in the stacking direction of the stack;
Provided between one of said end plates and said pressure plate, which comprises a spring member having a spring force which biases in a direction to close the respective cells each other of said stacks through said tension member,
The tension member is
A plate-like tension member main body extending in the stacking direction of the stack;
A first engagement portion that is provided on the tension member main body and engages with two corner portions on one end side in the stacking direction of the stack;
A second engaging portion that is provided on the tension member main body and engages with two corners on the other end side in the stacking direction of the stack ,
The first engagement portion and the second engagement portion are integrally connected to one tension member body,
Provided in the vicinity of the center of each long side of the tension member, the width D1 in the vicinity of the center of the tension member main body is smaller than the width D2 of the short side of the tension member, and the side surface of the cell stack is A fuel cell stack device having a notch-like opening that is exposed .
前記第1係合部を構成する前記第1端面鍔部と前記第1側面鍔部とは、少なくともLの字形状をなしており、且つ、前記第2係合部を構成する前記第2端面鍔部と前記第2側面鍔部とは、少なくともLの字形状をなしていることを特徴とする燃料電池スタック装置。 In Claim 3 or 4, when visually recognized along a direction parallel to the vertical direction of the surface of the tension member body of the tension member,
The first end surface flange portion and the first side surface flange portion constituting the first engagement portion are at least L-shaped, and the second end surface constituting the second engagement portion. The fuel cell stack device, wherein the flange and the second side flange are at least L-shaped.
前記テンション部材は、前記エンドプレートの前記螺子孔に対面する位置に螺子挿入口を備えており、前記螺子挿入口の中心線は前記エンドプレートの平面方向に沿っていることを特徴とする燃料電池スタック装置。 The end plate according to any one of claims 1 to 6, wherein the end plate has a screw hole that opens to a side surface of the end plate and into which a mounting screw is screwed.
The tension member includes a screw insertion port at a position facing the screw hole of the end plate, and a center line of the screw insertion port is along a planar direction of the end plate. Stack device.
前記テンション部材は、前記エンドプレートの前記螺子孔に対面する位置に螺子挿入口を備えており、前記螺子挿入口の中心線は前記エンドプレートの厚み方向に沿っていることを特徴とする燃料電池スタック装置。 7. The end plate according to claim 1, wherein the end plate has a screw hole that is formed in a thickness direction of the end plate and opens to an end surface of the end plate and into which a mounting screw is screwed. And
The tension member includes a screw insertion port at a position facing the screw hole of the end plate, and a center line of the screw insertion port is along a thickness direction of the end plate. Stack device.
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