JPS62271364A - 燃料電池 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ３、発明の詳細な説明 〔発明の技術分野〕 本発明は燃料電池のスタック締付構造に関するものであ
る。

〔従来技術〕

一般に燃料電池は、陽極板と陰極板の間にリン酸等の電
解液を含浸した電解質マトリックスを挟んで電池セルを
構成し、この電池セルを複数層のスタックにし、このス
タックを両端から締付板により締め付けて構成されてお
り、上記陽極板側に空気（酸素）を供給すると共に、陰
極板側に水素を供給し、水素と酸素とを反応さて水と電
気エネルギを発生させる発電機構になっている。

このような燃料電池において、上記スタックは面全体を
均一な締付力で締め付けられることが重要である。この
均一な締付力によって、電解液や空気、水素等の漏れを
防止し、また電池セルの破損を防止し、それによって発
電効率を上げたり、電池寿命を延長したりすることがで
きるようになるからである。従来、このようにスタック
に均一な締付力を与えるために、ナツト締付時のトルク
管理を極めて厳密に行うようにしていた。しかし、この
ような厳密なトルク管理は締付作業性を低下させ、生産
性を下げる原因になっていた。

また、特に可搬型の燃料電池では重量が大きいと運搬に
不便になるため、スタックの締付部材等はできるだけ軽
量化することが望ましい。

しかし、あまり締付部材の軽量化を図ると剛性不足を招
くようになり、上述したスタックに対する均一な締付力
を得ることが難しくなる。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、スタックの締付操作を容易にし、しか
も締付部材の軽量化をはかりながら均一な締付けを可能
にする燃料電池のスタック締付構造を提供することにあ
る。

〔発明の構成〕

上記目的を達成する本発明は、複数層の電池セルからな
るスタックを、両端に端板を介して締付板により締め付
けた燃料電池において、前記締付板と端板との間に複数
のバネを介在させ、端板中央に配置したハネの弾性力を
周囲に配置したバネのそれよりも大きくしたことを特徴
とするものである。

〔実施例〕

第３図において、１は電池セルであり、陰極板２と陰極
板３との間に、リン酸等の電解液を含浸した板状の電解
質マトリックス４を挟むことにより構成されている。こ
のような電池セル１はセパレータ５を介して多段に積層
されてスタック１０を構成している。このスタック１０
は、両端にそれぞれ集電板６．６が配置され、さらに絶
縁板７．７を介して端板８，８が当てられ、その状態で
後述する第１．２図のような締付構造によって固定され
るようになっている。

６ａは集電端子で、上述のように締付固定されるとき、
絶縁板７および端板８の孔？ａ、８ａを貫通して外側に
突出するようになっている。

上記セパレータ５は、陽極板２に対面する側に多数の案
内溝５ａ、−・・−５ａを有し、また陰極板３に対面す
る側には多数の案内溝５ｂ、　　−・・−・５ｂを有し
、これら案内溝５ａと５ｂとは互いに交差する関係にな
っている。ただし、最外側に配置したセパレータは、片
面だけに案内溝５ａまたは５ｂを有しており、また中間
位置のいくつかのセパレークには冷却板９が設けられ、
この冷却板９の冷却通路６に水、空気等の冷却流体を流
すようになっている。

このような案内溝５ａ、５ｂのうち、陽極板２側に対面
する案内溝５ａには空気（酸素）が供給され、また陰極
板３に対面する案内溝５ｂには水素が供給され、それぞ
れが電解質マトリフクス４の電解液と接触して電気化学
反応を行い水と電気エネルギとを発生するようになって
いる。

第１図および第２図は上述したスタック１゜の締付構造
を示している。スタック１ｏは上下両端にそれぞれ端板
８，８を配置し、その状態でベース板となる下側の締付
板１１の上に載置され、その上部側の端板８の上に複数
個のバネ１３ａ　；　１３ｂ、−−，１３ｂを介してＸ
形をした締付板１２が載せられている。この上部側の締
付板１２は軽量化のために比較的肉薄に形成してあり、
そのためその剛性が小さくなっている。また、上記バネ
のうち、端板中央のバネ１３ａは周辺に配置した複数個
のハネ１３ｂ。

−・・−，１３ｂよりも大きな弾性力を有するように設
定されている。すなわち、両バネともハネ定数が同じと
きは、中央のバネ１３ａの長さを周辺のバネ１３ｂのそ
れよりも長く設定され、また長さが同しときは、中央の
ハネ１３ａのバネ定数を周辺のハ、ｔｔ３ｂのそれより
も大きくするように設定されている。

上記ヘース側の締付板１１の四つの隅部と、上部側のＸ
形をした締付＋７ｉ１２の四つの端部との間には、それ
ぞれスペーサ１４．　・−２１４を介して締付ポル１５
．−・−、１５が通され、それら締付ポル１５、−・−
・、１５の両端にナツト１６　、−−−−、　　ｌ　６
が螺合し、そのナツト１６゜−−−−、１６を３ｙ３整
することにより両線付板１１゜１２が締め付けられ、そ
れによ、ってスタック１０が締め付けられるようになっ
ている。

上述のようにナンド１６の調整によりスタック１０が締
め付けられるとき、締付板１２がらスタック１０へ与え
られる締付力は、複数のハ２１３　ａ　；　１３　ｂ　
、−・−、１３ｂの弾性力を介して与えられるため、ス
タック１０の面方向に均一に分布される。また、このと
きのす、ト１６による締付操作は、バネ１３ａ、１３ｂ
の弾性力で締付力が自己調節されながら行われるため、
ナンド締付けのトルク管理は従来のように厳密である必
要はなく、かなり緩和されたものになる。したがって、
その締付作業を容易にすることができる。

また、締付板１２は上述したように軽量化のため剛性が
小さくなっているため、上記締付けを行うと第１図に示
すように上方へ湾曲した状態になる。しかし、このよう
に締付板１２が湾曲しても、中央に配置したバネ１３ａ
の弾性力が周辺に配置したバネ１３ｂの弾性力よりも大
きく設定しであるため、スタック１０に対しては全体に
均一に締付力が与えられるようになる。

スタック１０に対し、より一層均−な締付力分布を与え
るには、複数個のバネは、第２図に示すように端板８の
表面中心にバネ１３ａを置き、その周辺に配置するバネ
１３ｂ５・−・−１１３ｂをバネ１３ａに対し点対称と
なるようにすることが望ましい。

また、ナンド１６の調整による締め付けには、図に示す
ように両締付板１１．１２の間にスペーサ１４を介在さ
せておくことがよく、このスペーサ１４によって締付限
界が規定されるため、一層確実で均一な締付力分布が得
られるようになる。

また、上記バネ１３ａ、１３ｂは使用時の振動に対する
緩衝性も有するため、特に可搬型の燃料電池の場合に有
利であり、電池セルを振動に対する破損から保護するこ
とができる。

なお、上述した実施例では、バネ１３ａ、１３ｂにコイ
ルバネを使用したが、このコイルバネに限られることな
く、例えば皿ハネなどを使用するようにしてもよい。

〔発明の効果〕

上述したように本発明は、複数層の電池セルからなるス
タックを、両端に端板を介して締付板により締め付けた
燃料電池において、前記締付板と端板との間に複数のバ
ネを介在させ、端板中央に配置したバネの弾性力を周囲
に配置したバネのそれよりも大きくする構成にしたので
、締付板を締め付けていくときのスタックに対する締付
力をバネの弾性力によって自己調整し、スタックの全面
に均一に分布させることができる。また、バネの自己調
整によってナンドの締付トルクの管理も緩和されるため
、締付操作を容易にすることができる。

また、中央のバネの弾性力を周辺のバネのそれよりも大
きく設定しているため、締付板を軽量化して剛性を小さ
くしても、スタ・ツクに対する締付力を均一にすること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例からなる燃料電池を一部破断し
て示す正面図、第２図は同平面図、第３図は電池セルの
スタックを締付固定する前の分解状態で示す斜視図であ
る。 ｌ・・・電池セル、　　８・・・端板、　　１０・・・
スタ・ツク、　　１１．１２・・・締付板、　　１３ａ
・・・（中央の）バネ、　　１３ｂ・・・（周辺の）バ
ネ、　　１４・・・スペーサ、　　１５・・・締付ポル
ト、　　１６・・・ナツト。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 複数層の電池セルからなるスタックを、両端に端板を介
   して締付板により締め付けた燃料電池において、前記締
   付板と端板との間に複数のバネを介在させ、端板中央に
   配置したバネの弾性力を周囲に配置したバネのそれより
   も大きくしたことを特徴とする燃料電池のスタック締付
   構造。