JPH06231794A - 積層型燃料電池 - Google Patents
積層型燃料電池Info
- Publication number
- JPH06231794A JPH06231794A JP5016129A JP1612993A JPH06231794A JP H06231794 A JPH06231794 A JP H06231794A JP 5016129 A JP5016129 A JP 5016129A JP 1612993 A JP1612993 A JP 1612993A JP H06231794 A JPH06231794 A JP H06231794A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- battery
- cell
- tightening
- fuel cell
- temperature
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-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【構成】単位電池を複数個積層設置した電池ブロック１
の上下に配置される電池ブロック締付板２，３に形状記
憶合金を用い、電池締付用ベローズ７と形状記憶合金を
用いた締付板の形状を電池温度に対応させて制御し、電
池の締付を行う。 【効果】大面積セルを有する積層型燃料電池において
も、電池温度、周囲からのボルトによる締付時、電池締
付用ベローズによる電池面圧付加時にかかわらず、一定
の電池面圧で均一に電池を締付けることができる。
の上下に配置される電池ブロック締付板２，３に形状記
憶合金を用い、電池締付用ベローズ７と形状記憶合金を
用いた締付板の形状を電池温度に対応させて制御し、電
池の締付を行う。 【効果】大面積セルを有する積層型燃料電池において
も、電池温度、周囲からのボルトによる締付時、電池締
付用ベローズによる電池面圧付加時にかかわらず、一定
の電池面圧で均一に電池を締付けることができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は積層型燃料電池に係り、
特に、単位電池を複数個積層設置して形成される積層セ
ル群において、大面積セルでも均一に締付けられるよう
にした積層型燃料電池に関する。
特に、単位電池を複数個積層設置して形成される積層セ
ル群において、大面積セルでも均一に締付けられるよう
にした積層型燃料電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、燃料電池の締付装置は、特開平1
−320777 号公報に示すように、電池スタックの４隅に
締付ボルトを配設し、各締付ボルトの上端に上締付板を
固定し、各締付ボルトをスリーブを介して下締付板から
貫通させ、この下締付板を締付用弾力付勢機構でスリー
ブを介して押し上げ、電池スタックの４隅４ケ所を締付
けるものがある。あるいは、特開昭62−110268号公報に
示すように、積層時に上側に凹の状態で積層されている
単位電池をその単位電池との接触面側に単位電池の凹部
の曲率より小さい曲率の球面上に形成された凸部を設け
た部材を介して締付ける構造の装置が提案されている。
−320777 号公報に示すように、電池スタックの４隅に
締付ボルトを配設し、各締付ボルトの上端に上締付板を
固定し、各締付ボルトをスリーブを介して下締付板から
貫通させ、この下締付板を締付用弾力付勢機構でスリー
ブを介して押し上げ、電池スタックの４隅４ケ所を締付
けるものがある。あるいは、特開昭62−110268号公報に
示すように、積層時に上側に凹の状態で積層されている
単位電池をその単位電池との接触面側に単位電池の凹部
の曲率より小さい曲率の球面上に形成された凸部を設け
た部材を介して締付ける構造の装置が提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上述の従来技術のう
ち、特開平1−320777 号公報に示した方法では、電池ス
タックの大面積化に伴い中央部と周辺部の電池面圧が不
均一になるという問題がある。また、特開昭62−110268
号公報に示した方法では、常温下で運搬時等に周囲のボ
ルトによる締付を行っている場合の電池面圧と、高温下
（例えば、溶融炭酸塩型では６５０℃程度）で運転時に
積層方向に伸縮可能な電池締付用ベローズによって電池
面圧を付加する場合の電池面圧とを均一かつ一定に保持
することができないという問題がある。
ち、特開平1−320777 号公報に示した方法では、電池ス
タックの大面積化に伴い中央部と周辺部の電池面圧が不
均一になるという問題がある。また、特開昭62−110268
号公報に示した方法では、常温下で運搬時等に周囲のボ
ルトによる締付を行っている場合の電池面圧と、高温下
（例えば、溶融炭酸塩型では６５０℃程度）で運転時に
積層方向に伸縮可能な電池締付用ベローズによって電池
面圧を付加する場合の電池面圧とを均一かつ一定に保持
することができないという問題がある。
【０００４】本発明の目的は、大面積セルの電池ブロッ
クにおいて、電池温度が常温，高温のいずれでも、ま
た、周囲からのボルトによる締付時、電池締付用ベロー
ズによる電池面圧付加時のいずれの状態であっても、一
定の電池面圧を保持しながら均一に電池を締付けること
のできる締付構造をもった積層型燃料電池を提供するこ
とにある。
クにおいて、電池温度が常温，高温のいずれでも、ま
た、周囲からのボルトによる締付時、電池締付用ベロー
ズによる電池面圧付加時のいずれの状態であっても、一
定の電池面圧を保持しながら均一に電池を締付けること
のできる締付構造をもった積層型燃料電池を提供するこ
とにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係わる積層型燃料電池は、単位電池を複数
個積層設置して形成される電池ブロックを構成する部
材、あるいは、電池ブロックを少なくとも１ブロック以
上積層した電池ブロックの積層群の上下に配置され、燃
料電池スタックを締付ける締付板の部材に、所要電池面
圧を付加するための締付力に伴う変形量を考慮した、温
度変化と共に反り変形量が変わる部材を用いる。
に、本発明に係わる積層型燃料電池は、単位電池を複数
個積層設置して形成される電池ブロックを構成する部
材、あるいは、電池ブロックを少なくとも１ブロック以
上積層した電池ブロックの積層群の上下に配置され、燃
料電池スタックを締付ける締付板の部材に、所要電池面
圧を付加するための締付力に伴う変形量を考慮した、温
度変化と共に反り変形量が変わる部材を用いる。
【０００６】
【作用】この構成で、電池面圧を調整することのできる
電池締付用ベローズのように締付機構によって付加する
電池面圧と、電池ブロックの周囲をボルトで締付けるこ
とに伴う電池ブロック構成部材の変形量を考慮した温度
変化と共に反り変形量が変わる部材による形状変化とを
適切に組み合わせることによって、大面積セルを有する
積層型燃料電池でも、電池温度が常温，高温にかかわら
ず、また、周囲からのボルトによる締付時、電池締付用
ベローズによる電池面圧付加時のいずれの状態であるに
かかわらず、一定の電池面圧を保持しながら均一に電池
を締付けることができる。
電池締付用ベローズのように締付機構によって付加する
電池面圧と、電池ブロックの周囲をボルトで締付けるこ
とに伴う電池ブロック構成部材の変形量を考慮した温度
変化と共に反り変形量が変わる部材による形状変化とを
適切に組み合わせることによって、大面積セルを有する
積層型燃料電池でも、電池温度が常温，高温にかかわら
ず、また、周囲からのボルトによる締付時、電池締付用
ベローズによる電池面圧付加時のいずれの状態であるに
かかわらず、一定の電池面圧を保持しながら均一に電池
を締付けることができる。
【０００７】
【実施例】本発明の一実施例として、図１から図４に示
すような締付方法が考えられる。図１に示すように、単
位電池を複数個積層設置して形成されるセル積層群の少
なくとも上下２ケ所にガスを供給するためのガスヘッダ
を配置し、積層セル群とガスヘッダとで電池ブロック１
を形成する。電池ブロックの上下に電池ブロックを締付
けるための電池ブロック締付板２，３を配置する。上下
締付板の部材として形状記憶合金製のような温度変化と
共に反り変形量の変わる部材を用いることによって、電
池ブロック締付板を反りのある形状とする。形状記憶合
金のような温度変化と共に反り変形量の変わる部材を用
いた締付板の形状は、常温においては図１（ａ）のよう
に、上締付板は上に凹の形状で、下締付板は下に凹な形
状となるようにし、電池ブロック上下締付板２，３の周
囲に取付けたボルト４によって電池ブロック１及びそれ
をはさむ電池ブロック上下締付板を締付けた状態を図１
（ｂ）に示す。通常、大面積セルの場合、セル中央部の
電池面圧が周辺部の電池面圧に比べて小さくなる。その
ため、電池ブロックの周辺部で充分に電池の締付けが行
われ、中央部では締付力が不十分となり、図２（ｂ）の
ように、電池ブロックの中央部は、上面側で上に凸，下
側面で下に凸な形状となり均一に締付けることができな
い。ところが、図１のように上下の締付板が反った状態
の電池ブロックを周囲からボルトで締付けると、前述の
ようなメカニズムによって、締付板の反りによって積層
高さが中央部より高くなっていた周辺部において締付面
圧が大きくなったことから、電池ブロック締付板の上下
面は両面とも水平となり、均一に締付けることができ
る。
すような締付方法が考えられる。図１に示すように、単
位電池を複数個積層設置して形成されるセル積層群の少
なくとも上下２ケ所にガスを供給するためのガスヘッダ
を配置し、積層セル群とガスヘッダとで電池ブロック１
を形成する。電池ブロックの上下に電池ブロックを締付
けるための電池ブロック締付板２，３を配置する。上下
締付板の部材として形状記憶合金製のような温度変化と
共に反り変形量の変わる部材を用いることによって、電
池ブロック締付板を反りのある形状とする。形状記憶合
金のような温度変化と共に反り変形量の変わる部材を用
いた締付板の形状は、常温においては図１（ａ）のよう
に、上締付板は上に凹の形状で、下締付板は下に凹な形
状となるようにし、電池ブロック上下締付板２，３の周
囲に取付けたボルト４によって電池ブロック１及びそれ
をはさむ電池ブロック上下締付板を締付けた状態を図１
（ｂ）に示す。通常、大面積セルの場合、セル中央部の
電池面圧が周辺部の電池面圧に比べて小さくなる。その
ため、電池ブロックの周辺部で充分に電池の締付けが行
われ、中央部では締付力が不十分となり、図２（ｂ）の
ように、電池ブロックの中央部は、上面側で上に凸，下
側面で下に凸な形状となり均一に締付けることができな
い。ところが、図１のように上下の締付板が反った状態
の電池ブロックを周囲からボルトで締付けると、前述の
ようなメカニズムによって、締付板の反りによって積層
高さが中央部より高くなっていた周辺部において締付面
圧が大きくなったことから、電池ブロック締付板の上下
面は両面とも水平となり、均一に締付けることができ
る。
【０００８】電池スタックを外部から均一に締付ける手
段（例えば、電池締付用ベローズを用いる方法。）を有
する運転装置を組み込んだ状態を図３に示す。この図３
の状態で、電池温度を常温から運転温度（例えば、溶融
炭酸塩型では６５０℃）まで温度が変化する場合の、面
圧を一定に保つ機構を図２及び図４を用いて説明する。
段（例えば、電池締付用ベローズを用いる方法。）を有
する運転装置を組み込んだ状態を図３に示す。この図３
の状態で、電池温度を常温から運転温度（例えば、溶融
炭酸塩型では６５０℃）まで温度が変化する場合の、面
圧を一定に保つ機構を図２及び図４を用いて説明する。
【０００９】電池温度が運転時における高温である場合
の電池ブロック構成部材の状態を図２に示す。高温下に
おいて電池ブロック１に対して締付力を与えない状態、
即ち、電池ブロック締付板のその温度が保有する形状
は、図２（ａ）のような平板の形状とする。この平板形
状の締付板を電池ブロックの上下に配置した状態におい
て周囲をボルトによって締付けた場合、図２（ｂ）のよ
うな電池ブロックの中央部が上側面で上に凸、下側面で
下に凸な形状となる。
の電池ブロック構成部材の状態を図２に示す。高温下に
おいて電池ブロック１に対して締付力を与えない状態、
即ち、電池ブロック締付板のその温度が保有する形状
は、図２（ａ）のような平板の形状とする。この平板形
状の締付板を電池ブロックの上下に配置した状態におい
て周囲をボルトによって締付けた場合、図２（ｂ）のよ
うな電池ブロックの中央部が上側面で上に凸、下側面で
下に凸な形状となる。
【００１０】図１及び図２に示すように温度変化と共に
反り変形量の変わる部材を図３に示す電池スタックを外
部から均一に締付ける手段を有する運転装置に組み込ん
で、電池面圧を付加する。電池運転中は電池スタック９
の上下に電池スタック締付板５，６を電池締付用ベロー
ズ７を介して配置し、その電池スタック締付板を貫通す
る電池スタック締付ボルト８によって電池スタックの締
付けを行う。本発明では、電池締付用ベローズ７によっ
て付加する電池面圧と、形状記憶合金のような温度変化
と共に反り変形量の変わる部材を用いることによる周囲
からのボルト締めに伴う電池ブロック構成部材から発生
する電池面圧とを、電池温度に対応させて制御すること
により、大面積セルを有する積層型燃料電池でも、電池
温度が常温，高温にかかわらず、また、周囲からのボル
トによる締付時、電池締付用ベローズのような外部から
電池スタックを均一に締付ける運転装置による電池面圧
付加時のいずれの状態であるにかかわらず、一定の電池
面圧を保持しながら均一に電池を締付けることができ
る。
反り変形量の変わる部材を図３に示す電池スタックを外
部から均一に締付ける手段を有する運転装置に組み込ん
で、電池面圧を付加する。電池運転中は電池スタック９
の上下に電池スタック締付板５，６を電池締付用ベロー
ズ７を介して配置し、その電池スタック締付板を貫通す
る電池スタック締付ボルト８によって電池スタックの締
付けを行う。本発明では、電池締付用ベローズ７によっ
て付加する電池面圧と、形状記憶合金のような温度変化
と共に反り変形量の変わる部材を用いることによる周囲
からのボルト締めに伴う電池ブロック構成部材から発生
する電池面圧とを、電池温度に対応させて制御すること
により、大面積セルを有する積層型燃料電池でも、電池
温度が常温，高温にかかわらず、また、周囲からのボル
トによる締付時、電池締付用ベローズのような外部から
電池スタックを均一に締付ける運転装置による電池面圧
付加時のいずれの状態であるにかかわらず、一定の電池
面圧を保持しながら均一に電池を締付けることができ
る。
【００１１】図４に示すように、電池ブロックの構成部
材によって発生する電池面圧と電池スタックを外部から
均一に締付けるための電池締付用ベローズによって付加
される電池面圧との合計電池面圧が一定となるように制
御して電池の締付けを行うことによって一定の電池面圧
を保持しながら均一に電池を締付けることができる。こ
の場合、温度変化に対応して反り返る力が変化していく
締付板として、変形点温度が段階的に異なる形状記憶合
金を複数枚組み合わせた部材を用いることが考えられ
る。
材によって発生する電池面圧と電池スタックを外部から
均一に締付けるための電池締付用ベローズによって付加
される電池面圧との合計電池面圧が一定となるように制
御して電池の締付けを行うことによって一定の電池面圧
を保持しながら均一に電池を締付けることができる。こ
の場合、温度変化に対応して反り返る力が変化していく
締付板として、変形点温度が段階的に異なる形状記憶合
金を複数枚組み合わせた部材を用いることが考えられ
る。
【００１２】〈実施例２〉一般的に金属材料は高温にな
るにつれてヤング率が小さくなるので、図１に示す状態
で電池温度を上昇させた場合電池ブロックに対する締付
力は小さくなる。そこで、実施例１とは逆の機能、即
ち、温度が高くなるほど反り変形量が大きくなるような
部材を締付板に用いることにより、電池温度が運転時の
高温状態であっても、電池温度が常温域の低温状態の場
合と同等の電池面圧を維持することができるようになる
ので、実施例１と同様の効果が得られる。
るにつれてヤング率が小さくなるので、図１に示す状態
で電池温度を上昇させた場合電池ブロックに対する締付
力は小さくなる。そこで、実施例１とは逆の機能、即
ち、温度が高くなるほど反り変形量が大きくなるような
部材を締付板に用いることにより、電池温度が運転時の
高温状態であっても、電池温度が常温域の低温状態の場
合と同等の電池面圧を維持することができるようになる
ので、実施例１と同様の効果が得られる。
【００１３】
【発明の効果】本発明によれば、大面積セルを有する積
層型燃料電池においても、電池温度が常温，高温にかか
わらず、また、周囲からのボルトによる締付時、電池締
付用ベローズによる電池面圧付加時のいずれの状態であ
るにかかわらず、一定の電池面圧を保持しながら均一に
電池を締付けることができるため、積層型燃料電池の性
能が向上する。
層型燃料電池においても、電池温度が常温，高温にかか
わらず、また、周囲からのボルトによる締付時、電池締
付用ベローズによる電池面圧付加時のいずれの状態であ
るにかかわらず、一定の電池面圧を保持しながら均一に
電池を締付けることができるため、積層型燃料電池の性
能が向上する。
【図１】本発明の実施例１における電池温度が常温の場
合の電池ブロックを示す正面図。
合の電池ブロックを示す正面図。
【図２】本発明の実施例１における電池温度が高温の場
合の電池ブロックを示す正面図。
合の電池ブロックを示す正面図。
【図３】本発明の実施例１における電池温度が高温の場
合の電池運転時の電池締付構造を示す正面図。
合の電池運転時の電池締付構造を示す正面図。
【図４】本発明の実施例１における電池面圧を調節する
燃料電池の締付方法を示す線図。
燃料電池の締付方法を示す線図。
１…電池ブロック、２…電池ブロック上締付板、３…電
池ブロック下締付板、４…電池ブロック締付ボルト、５
…電池スタック下締付板、６…電池スタック上締付板、
７…電池締付用ベローズ、８…電池スタック締付ボル
ト。
池ブロック下締付板、４…電池ブロック締付ボルト、５
…電池スタック下締付板、６…電池スタック上締付板、
７…電池締付用ベローズ、８…電池スタック締付ボル
ト。
フロントページの続き (72)発明者 高島 正 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立工場内
Claims (6)
- 【請求項１】単位電池を複数個積層設置して形成される
積層セル群及び積層セル群の上下あるいは中間に配置さ
れる反応ガスを供給するためのガスヘッダによって構成
される電池ブロックを積層し、前記各電池ブロックの上
下あるいは、前記電池ブロックを複数個積層した電池ブ
ロックの積層群の上下に締付板を配置し、この上下の締
付用に配置した部材の周囲に取付けた締付ボルトにより
前記各電池ブロックを締付ける締付装置を備えた積層型
燃料電池において、 前記電池ブロックを構成する部材に温度変化と共に反り
変形量の変わる部材を用いることを特徴とする積層型燃
料電池。 - 【請求項２】請求項１に記載の前記電池ブロックの上下
に配置される前記締付板に温度変化と共に反り変形量の
変わる部材を用いる積層型燃料電池。 - 【請求項３】請求項１または２において、前記温度変化
と共に反り変形量の変わる部材として、温度が高くなる
につれて反り変形量が小さくなるものを用い、前記、電
池ブロックを温度変化と共に締付力を変えることのでき
る締付装置に組み込む積層型燃料電池。 - 【請求項４】請求項１または２において、前記温度変化
と共に反り変形量の変わる部材として、温度が高くなる
につれて反り変形量が大きくなるものを用いる積層型燃
料電池。 - 【請求項５】請求項１または２において、前記部材に形
状記憶合金を用いる積層型燃料電池。 - 【請求項６】請求項１または２において、前記部材に、
変形点温度が段階的に異なる形状記憶合金を複数組み合
わせた部材を用いる積層型燃料電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5016129A JPH06231794A (ja) | 1993-02-03 | 1993-02-03 | 積層型燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5016129A JPH06231794A (ja) | 1993-02-03 | 1993-02-03 | 積層型燃料電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06231794A true JPH06231794A (ja) | 1994-08-19 |
Family
ID=11907892
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5016129A Pending JPH06231794A (ja) | 1993-02-03 | 1993-02-03 | 積層型燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06231794A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007105291A1 (ja) * | 2006-03-13 | 2007-09-20 | Fujitsu Limited | 燃料電池 |
| JP2009117326A (ja) * | 2007-11-05 | 2009-05-28 | Hyundai Motor Co Ltd | 燃料電池スタック用エンドプレートおよびその製造方法 |
| JP2010257780A (ja) * | 2009-04-24 | 2010-11-11 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 固体酸化物形燃料電池 |
| JP2015519693A (ja) * | 2012-05-01 | 2015-07-09 | インテリジェント エナジー リミテッドＩｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｅｎｅｒｇｙ Ｌｉｍｉｔｅｄ | 燃料セルスタック組立体 |
| WO2021091045A1 (ko) * | 2019-11-05 | 2021-05-14 | 주식회사 엘지화학 | 전지 셀 가압 장치 |
| WO2022061107A1 (en) * | 2020-09-18 | 2022-03-24 | Solid Power, Inc. | Battery or electrochemical cell fixture |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05225997A (ja) * | 1992-02-10 | 1993-09-03 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | 積層燃料電池 |
-
1993
- 1993-02-03 JP JP5016129A patent/JPH06231794A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05225997A (ja) * | 1992-02-10 | 1993-09-03 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | 積層燃料電池 |
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| US9774056B2 (en) | 2012-05-01 | 2017-09-26 | Intelligent Energy Limited | Fuel cell stack assembly |
| WO2021091045A1 (ko) * | 2019-11-05 | 2021-05-14 | 주식회사 엘지화학 | 전지 셀 가압 장치 |
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| EP3846268A4 (en) * | 2019-11-05 | 2022-01-05 | Lg Chem, Ltd. | DEVICE FOR PRESSING A BATTERY CELL |
| JP2022516397A (ja) * | 2019-11-05 | 2022-02-28 | エルジー・ケム・リミテッド | 電池セル加圧装置 |
| WO2022061107A1 (en) * | 2020-09-18 | 2022-03-24 | Solid Power, Inc. | Battery or electrochemical cell fixture |
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