KR101882562B1

KR101882562B1 - 연료 전지 모듈

Info

Publication number: KR101882562B1
Application number: KR1020150152993A
Authority: KR
Inventors: 마코토 다케야마
Original assignee: 도요타지도샤가부시키가이샤
Priority date: 2014-11-13
Filing date: 2015-11-02
Publication date: 2018-07-26
Also published as: CA2909882A1; CA2909882C; KR20160057312A; US10079402B2; JP2016095970A; US20160141700A1; CN105609860A; CN105609860B; DE102015118061A1; JP6146395B2; DE102015118061B4

Abstract

본 발명은, 연료 전지를 수용하는 케이스의 변형을 억제하면서, 연료 전지 모듈의 운용 비용의 상승을 억제하고, 나아가, 연료 전지 모듈 전체의 대형화를 억제할 수 있는 기술을 제공하는 것을 과제로 한다. 연료 전지와 연료 전지를 수용하는 케이스를 구비하는 연료 전지 모듈에 있어서, 연료 전지는, 셀 스택과, 셀 스택에 대하여 적층 방향의 최외측에 위치하는 프레셔 플레이트를 갖고, 케이스는, 연료 전지가 케이스에 수용된 상태에 있어서 프레셔 플레이트과 대향하여 상기 프레셔 플레이트를 덮는 커버부를 갖고, 커버부는, 관통 구멍과, 관통 구멍에 배치되어 프레셔 플레이트를 압박하는 핀을 갖는 핀 수용부를 갖고, 핀 수용부는, 커버부에 있어서 핀 수용부와 연속하는 부분 중 적어도 일부인 박육부보다도 두껍게 형성된 후육부를 갖고, 후육부는, 케이스의 내측 방향으로 형성되어 있다.

Description

연료 전지 모듈{FUEL CELL MODULE}

본원은, 2014년 11월 13일에 출원된 출원번호 제2014-230528호의 일본 특허 출원에 기초하는 우선권을 주장하고, 그 개시의 전부가 참조에 의해 본원에 도입된다.

본 발명은, 연료 전지와 연료 전지를 수용하는 케이스를 구비하는 연료 전지 모듈에 관한 것이다.

복수의 단위 셀이 적층된 셀 스택을 갖는 연료 전지는, 상자형의 케이스에 수용되어 사용되는 경우가 있다. 케이스 내에 있어서 각 단위 셀의 적층 상태를 유지하기 위해서, 셀 스택에 대하여 적층 방향으로 하중을 가하는 것이 요구된다. 따라서, 예를 들어 셀 스택의 적층 방향의 외측에, 셀 스택의 단부면과 대략 동일한 크기의 단부면을 갖고 케이스의 내측 표면과 대향하는 프레셔 플레이트를 배치하고, 이러한 프레셔 플레이트에 의해 셀 스택에 대하여 적층 방향의 하중을 가하는 연료 전지가 제안되어 있다(JP2013-12325A). 이러한 연료 전지에서는, 미리 케이스에 있어서의 프레셔 플레이트과 대향하는 면에 두께 방향으로 관통하는 개구부 및 나사 구멍을 형성해 두고, 케이스 내에 연료 전지를 수용한 후, 프레셔 플레이트에 대하여 개구부로부터 삽입한 압박 부재로 소정의 하중을 가한다. 그 후, 하중을 가한 상태 그대로 나사 구멍으로부터 하중 조정 나사를 조여 넣고, 프레셔 플레이트에 접촉시켜서 셀 스택에 소정의 하중이 걸린 상태를 유지한다.

상기 연료 전지에서는, 하중에 대한 셀 스택으로부터의 반력이 하중 조정 나사를 통해 케이스에 전달되기 때문에, 나사 구멍의 근방에 있어서 케이스가 변형된다고 하는 문제가 있다. 또한, 단위 셀의 두께의 제조 변동, 및 운용 중의 나사의 느슨함 등에 기인하여, 프레셔 플레이트과 케이스 사이의 거리에 변동이 생기는 경우가 있다. 이 경우, 하중 조정 나사의 조임량을 조정하여, 하중 조정 나사가 프레셔 플레이트에 접하도록 제어할 수 있다. 그러나, 케이스에 형성된 나사 구멍(나사산)의 길이에 따라서는, 하중 조정 나사의 길이가 부족하게 되거나, 하중 조정 나사의 후단부측이 케이스로부터 돌출되거나 할 우려가 있다. 이로 인해, 연료 전지 모듈의 메인터넌스용 하중 조정 나사로서, 서로 길이가 다른 복수 종류의 하중 조정 나사를 준비하지 않으면 안 되어, 연료 전지 모듈의 운용 비용의 상승을 초래한다. 또한, 케이스를 포함하는 연료 전지 모듈 전체의 설치 스페이스의 대형화를 억제하고 싶다고 하는 요청이 있다. 이러한 점들에서, 연료 전지를 수용하는 케이스의 변형을 억제하면서 연료 전지 모듈의 운용 비용의 상승을 억제하고, 나아가, 케이스를 포함하는 연료 전지 모듈 전체의 대형화를 억제할 수 있는 기술이 요망되고 있다.

본 발명은, 전술한 과제의 적어도 일부를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 이하의 형태로서 실현하는 것이 가능하다.

(1) 본 발명의 일 형태에 의하면, 연료 전지와 상기 연료 전지를 수용하는 케이스를 구비하는 연료 전지 모듈이 제공된다. 이 연료 전지 모듈에 있어서, 상기 연료 전지는, 적층된 복수의 단위 셀을 갖는 셀 스택과, 상기 셀 스택에 대하여 상기 복수의 단위 셀의 적층 방향의 최외측에 위치하는 프레셔 플레이트를 갖고 있으며, 상기 케이스는, 상기 연료 전지가 상기 케이스에 수용된 상태에 있어서, 상기 프레셔 플레이트과 대향하여 상기 프레셔 플레이트를 덮는 커버부를 갖고, 상기 커버부는, 관통 구멍과, 상기 관통 구멍에 배치되어 상기 프레셔 플레이트를 압박하는 핀을 갖는 핀 수용부를 갖고, 상기 핀 수용부는, 상기 커버부에 있어서 상기 핀 수용부와 연속하는 부분 중 적어도 일부인 박육부보다도 두껍게 형성된 후육부를 갖고, 상기 후육부는, 상기 케이스의 내측 방향에 형성되어도 된다. 이 형태의 연료 전지 모듈에 의하면, 핀이 배치되어 있는 관통 구멍은, 케이스의 내측 방향에 형성되어 있는 후육부에 형성되어 있으므로, 케이스에 있어서의 관통 구멍의 근방의 강성은, 이러한 부분이 두껍게 형성되지 않은 구성에 비하여 높다. 따라서, 핀을 통해 셀 스택으로부터 받는 반력에 의한 케이스의 변형을 억제할 수 있다. 또한, 핀 수용부에 있어서의 케이스의 내측 방향의 두께는, 박육부에 있어서의 두께에 비하여 크기 때문에, 관통 구멍의 적층 방향의 길이를 길게 할 수 있다. 이로 인해, 핀의 삽입 방향의 조정 마진을 크게 취하므로, 압박력의 조정 시에 핀의 길이가 부족하게 되거나, 핀의 후단부측이 케이스로부터 돌출되거나 하는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 조정용 핀으로서 적은 종류의 핀을 준비하면 충분하기 때문에, 연료 전지 모듈의 운용 비용의 상승을 억제할 수 있다. 또한, 핀 수용부는, 후육부를 갖고, 또한, 박육부와 연속하므로, 커버부와 프레셔 플레이트의 사이에, 핀 수용부(후육부)와 박육부에 의해 적어도 2방향으로 둘러싸인 공간을 확보할 수 있다. 이로 인해, 핀 수용부(후육부)가 케이스의 외측에 형성되어 있는 구성에 비하여, 커버부와 프레셔 플레이트의 사이에, 보다 큰 빈 영역을 형성할 수 있으며, 이러한 빈 영역을 이용하여 연료 전지 모듈에 관련된 부재를 수용할 수 있다. 이로 인해, 케이스를 포함하는 연료 전지 모듈 전체의 대형화를 억제할 수 있다.

(2) 상기 형태의 연료 전지 모듈에 있어서, 상기 핀 수용부는, 상기 커버부에 있어서 상기 케이스의 내측 방향으로 돌출되고, 상기 적층 방향과 교차하는 방향으로 연장되어 있는 리브를 가져도 된다. 이 형태의 연료 전지 모듈에 의하면, 핀 수용부는, 적층 방향과 교차하는 방향으로 연장되어 있는 리브를 가지므로, 케이스, 보다 상세하게는 커버부의 강성을 향상시킬 수 있다.

(3) 상기 형태의 연료 전지 모듈에 있어서, 상기 관통 구멍은, 상기 커버부의 주연부에 형성되어 있으며, 상기 리브에 있어서의 상기 내측 방향의 두께는, 상기 리브의 연장 설치 방향을 따라 상기 주연부를 향함에 따라서 점차 커지게 되어도 된다. 이 형태의 연료 전지 모듈에 의하면, 핀 수용부에 있어서의 프레셔 플레이트과 대향하는 면을 평면 형상으로 형성할 수 있다. 이로 인해, 이러한 면에 단차가 존재하는 구성에 비하여, 케이스를 용이하게 제조할 수 있음과 함께, 예를 들어 케이스를 포함하는 연료 전지 모듈이 연료 전지 자동차 등의 이동체에 탑재되고, 이러한 이동체가 다른 자동차 등의 물체에 충돌할 때, 단차의 에지 부분에 의해 프레셔 플레이트가 손상되는 것을 억제할 수 있다.

(4) 상기 형태의 연료 전지 모듈에 있어서, 상기 핀은 수나사로서 구성되고, 상기 관통 구멍의 내주 표면에는, 상기 수나사와 나사 결합하는 나사산이 형성되어 있어도 된다. 이 형태의 연료 전지 모듈에 의하면, 핀은 수나사로서 구성되고, 관통 구멍의 내주 표면에는 수나사와 나사 결합하는 나사산이 형성되어 있으므로, 핀이 관통 구멍에 삽입된 상태에 있어서, 셀 스택으로부터의 반력을 확실하게 케이스에 전달할 수 있다.

본 발명은, 다양한 형태로 실현하는 것도 가능하다. 예를 들어, 연료 전지용 케이스나, 연료 전지 모듈을 구비하는 연료 전지 시스템이나, 연료 전지 모듈의 제조 방법이나, 연료 전지용 케이스의 제조 방법 등의 형태로 실현할 수 있다.

도 1은, 본 발명의 일 실시 형태로서의 연료 전지 모듈의 개략 구성을 나타내는 분해 사시도이다.
도 2a는, 커버부의 외측면, 즉 +X 방향의 면의 상세 구성을 나타내는 사시도이다.
도 2b는, 커버부의 내측면, 즉 -X 방향의 면의 상세 구성을 나타내는 사시도이다.
도 3a는, 도 2a 및 도 2b에 도시한 A-A 단면을 나타내는 단면도이다.
도 3b는, 도 3a에 있어서 파선으로 도시한 영역 Ar1을 확대하여 나타내는 확대 단면도이다.
도 4는, 도 2a 및 도 2b에 도시한 B-B 단면을 나타내는 단면도이다.
도 5는, 비교예의 커버부의 상세 구성을 나타내는 단면도이다.
도 6은, 변형예의 제1 형태에 있어서의 커버부의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 7은, 변형예의 제2 형태에 있어서의 커버부의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 8은, 변형예의 제3 형태에 있어서의 커버부의 구성을 나타내는 사시도이다.
도 9는, 변형예의 제3 형태에 있어서의 커버부의 구성을 나타내는 단면도이다.

A. 실시 형태:

A1. 장치 전체 구성:

도 1은, 본 발명의 일 실시 형태로서의 연료 전지 모듈의 개략 구성을 나타내는 분해 사시도이다. 도 1에서는, 본 실시 형태의 연료 전지 모듈(10)을 부분적으로 분해하여 나타내고 있다. 도 1에서는, X-Y 평면이 수평면으로 되고, 또한, Z축이 연직 방향과 평행해지도록, X축, Y축 및 Z축이 정해져 있다. +Z 방향은, 연직 상방에 상당한다. 본 실시 형태의 연료 전지 모듈(10)은, 구동용 전원으로서, 연료 전지 자동차에 탑재되어 사용된다. 구체적으로는, 연료 전지 모듈(10)은, 케이스(110)에 형성되어 있는 케이스 다리(103)를 통해 연료 전지 자동차의 언더 보디에 볼트에 의해 고정되어 사용된다. 연료 전지 모듈(10)은, 연료 전지 자동차 대신에, 전원을 필요로 하는 다른 임의의 이동체에 탑재되어 사용되어도 된다. 또한, 연료 전지 모듈(10)은, 정치형 전원으로서, 예를 들어 오피스나 가정에 있어서 옥내 또는 옥외에 설치되어 사용되어도 된다.

연료 전지 모듈(10)은, 연료 전지(20)와, 연료 전지(20)를 수용하는 케이스(110)를 구비하고 있다. 연료 전지(20)는, 소위 고체 고분자형 연료 전지이며, 도 1에 도시한 적층 방향 SD를 따라 적층되어 있는 복수의 단위 셀(102)로 이루어지는 셀 스택(102S)과, 제1 터미널 플레이트(160E)와, 제1 절연 플레이트(165E)와, 제1 엔드 플레이트(170E)와, 제2 터미널 플레이트(160F)와, 제2 절연 플레이트(165F)와, 제2 엔드 플레이트(170F)와, 프레셔 플레이트(200)을 구비하고 있다. 셀 스택(102S) 및 각 플레이트의 X축 방향, 즉 +X 방향 및 -X 방향에서 본 평면 형상은, 모두 대략 직사각형이며, 서로 거의 동일한 크기이다.

각 단위 셀(102)은, 애노드측 촉매 전극층에 공급되는 연료 가스인 수소와, 캐소드측 촉매 전극층에 공급되는 산화제 가스인 공기에 포함되는 산소와의 전기 화학 반응에 의해 전력을 발생한다. 애노드측 촉매 전극층과 캐소드측 촉매 전극층은, 고체 고분자 전해질막을 끼워 형성되어 있다. 각 전극측의 촉매 전극층은, 촉매, 예를 들어 백금(Pt)을 담지한 카본 입자나 전해질을 포함하여 구성된다. 양 전극측의 촉매 전극층의 외측에는, 다공질체에 의해 형성된 가스 확산층이 배치되어 있다. 다공질체로서는, 예를 들어 카본 페이퍼나 카본 클로스 등의 카본 다공질체나, 금속 메쉬나 발포 금속 등의 금속 다공질체가 사용된다. 셀 스택(102S)의 내부에는, 연료 가스, 산화제 가스 및 냉각 매체를 유통시키기 위한 도시하지 않은 매니폴드가 적층 방향 SD를 따라 형성되어 있다.

제1 터미널 플레이트(160E), 제1 절연 플레이트(165E), 및 제1 엔드 플레이트(170E)는, 이 순서로 적층 방향 SD를 따라 외측으로, 구체적으로는 +X 방향으로 배열되고, 서로 인접해서 배치되어 있다. 또한, 제2 터미널 플레이트(160F), 제2 절연 플레이트(165F), 및 제2 엔드 플레이트(170F)는, 이 순서로 적층 방향 SD를 따라 외측으로, 구체적으로는 -X 방향으로 배열하고, 서로 인접해서 배치되어 있다. 제1 터미널 플레이트(160E)는, 셀 스택(102S)의 +X 방향의 단부면과 접하여 배치되어 있다. 또한, 제2 터미널 플레이트(160F)는, 셀 스택(102S)의 -X 방향의 단부면과 접하여 배치되어 있다. 제2 터미널 플레이트(160F), 제2 절연 플레이트(165F), 및 제2 엔드 플레이트(170F)에는, 각각 전술한 셀 스택(102S) 내부의 매니폴드와 접속하기 위한 관통 구멍이, 두께 방향, 즉 X축 방향과 평행한 방향으로 형성되어 있다.

제1 터미널 플레이트(160E) 및 제2 터미널 플레이트(160F)는, 모두 연료 전지(20)에 있어서의 종합 전극으로서 기능하는 판형의 도전성 부재이다. 제1 절연 플레이트(165E)는, 제1 터미널 플레이트(160E)와 제1 엔드 플레이트(170E)의 사이를 전기적으로 절연하는 판형의 부재이다. 제2 절연 플레이트(165F)는, 제2 터미널 플레이트(160F)와 제2 엔드 플레이트(170F)의 사이를 전기적으로 절연하는 판형의 부재이다. 제1 엔드 플레이트(170E)는, 양면 모두 평면에 형성되어 있는 판형의 부재이며, 셀 스택(102S) 내부의 매니폴드 종단부로서 기능한다. 또한, 제1 엔드 플레이트(170E)는, 외측에 접하고 있는 프레셔 플레이트(200)으로부터 받는 압박력을 제1 절연 플레이트(165E) 및 제1 터미널 플레이트(160E)를 통해 셀 스택(102S)으로 전달하는 기능을 갖는다. 이러한 압박력의 상세에 대해서는, 후술한다. 제2 엔드 플레이트(170F)는, 셀 스택(102S) 내부의 매니폴드와 접속하기 위한 관통 구멍이 형성되어 있는 점에 있어서, 전술한 제1 엔드 플레이트(170E)와 상이하다. 제2 엔드 플레이트(170F)에 있어서의 기타 구성 및 기능은 제1 엔드 플레이트(170E)와 동일하므로, 상세한 설명을 생략한다.

프레셔 플레이트(200)은, 대략 판형의 부재이며, 셀 스택(102S)에 대하여 적층 방향 SD의 최외측에 위치한다. 프레셔 플레이트(200)의 한쪽 면(-X 방향의 면)은, 제1 엔드 플레이트(170E)에 있어서의 적층 방향 SD의 외측의 단부면과 접하고, 다른 쪽의 면(+X 방향의 면)은, 케이스(110)[후술하는 커버부(114)]의 내측 표면에 대향하고 있다. 본 실시 형태에 있어서, 프레셔 플레이트(200)은, 알루미늄 다이캐스트에 의해 형성되어 있다. 프레셔 플레이트(200)은, 케이스(110)의 내측 표면에 대향하는 면에, 8개의 나사 수용부(202)와, 3개의 압박 수용부(215, 216, 217)를 구비하고 있다. 8개의 나사 수용부(202)는, 모두 프레셔 플레이트(200)의 외주연 근방에 배치되어 있다. 각 나사 수용부(202)는, +X 방향을 향해 돌출된 대략 원기둥 형상의 외관 형상을 갖는다. 각 나사 수용부(202)는, 후술하는 하중 조정 핀(120)의 선단과 접한다. 3개의 압박 수용부(215 내지 217)는, 모두 프레셔 플레이트(200)의 면 내에 있어서 중앙 부근에 배치되어 있다. 각 압박 수용부(215 내지 217)는, +X 방향으로 약간 융기되어 있으며, 연료 전지 모듈(10)의 조립 시에 압박 부재의 선단과 접하고, 압박 부재로부터 압박력을 받는다.

케이스(110)는, 상자형의 외관 형상을 갖고, 연직 하방의 저면 부분에 개구가 형성되어 있다. 본 실시 형태에 있어서, 케이스(110)는, 수지 재료에 의해 형성되어 있다. 케이스(110)는, 수지 재료에 한하지 않고, 알루미늄 및 강철 등의 금속 재료에 의해 형성되어도 된다. 연료 전지(20)는, 전술한 각 구성 요소가 적층 방향 SD에 적층된 상태 그대로, 케이스(110)의 저면 개구로부터 케이스(110)의 내측에 수용된다. 케이스(110)는, +X 방향의 단부에 커버부(114)를 갖는다. 커버부(114)는, 프레셔 플레이트(200)의 적층 방향 SD에 있어서의 단부면과 대향하고, 이러한 단부면을 덮는다. 커버부(114)에는, 8개의 핀용 관통 구멍(118a, 118b, 118c, 118d, 118e, 118f, 118g, 118h)과, 3개의 압박용 관통 구멍(115, 116, 117)이 형성되어 있다. 이들 합계 11개의 관통 구멍은, 모두 커버부(114)를 두께 방향, 즉 X축 방향과 평행한 방향을 관통한다. 커버부(114)는, 또한, 8개의 핀용 관통 구멍(118a 내지 118h)에 배치되어 있는 8개의 하중 조정 핀(120)을 구비하고 있다.

각 하중 조정 핀(120)은, 프레셔 플레이트(200)을 향하여, -X 방향과 평행하게 각 핀용 관통 구멍(118a 내지 118h)에 삽입되어 있다. 하중 조정 핀(120)은, 대략 원기둥형의 외관 형상을 갖는다. 본 실시 형태에서는, 하중 조정 핀(120)의 외주 표면에는, 나사산이 형성되어 있다. 즉, 각 하중 조정 핀(120)은, 수나사로서 구성되어 있다. 각 핀용 관통 구멍(118a 내지 118h)의 내주 표면, 보다 정확하게는, 각 핀용 관통 구멍(118a 내지 118h)을 형성하는 커버부(114)의 내주 표면에는, 하중 조정 핀(120)의 나사산과 나사 결합하는 나사산이 형성되어 있다. 따라서, 각 하중 조정 핀(120)은, 각 핀용 관통 구멍(118a 내지 118h)에 나사를 조여서 삽입된다. 하중 조정 핀(120)은, 청구항에 있어서의 핀의 하위 개념에 상당한다.

각 압박용 관통 구멍(115 내지 117)에는, 연료 전지 모듈(10)의 조립 시에 전술한 압박 부재가 삽입된다. 압박용 관통 구멍(115)과 전술한 압박 수용부(215)는 서로 X축 방향에 대향하는 위치에 배치되어 있다. 압박 관통 구멍(116)과 전술한 압박 수용부(216)는 서로 X축 방향에 대향하는 위치에 배치되어 있다. 압박 관통 구멍(117)과 전술한 압박 수용부(217)는 서로 X축 방향에 대향하는 위치에 배치되어 있다.

연료 전지 모듈(10)의 조립 수순에 대하여, 간단히 설명한다. 우선, 연료 전지(20)를 구성하는 각 구성 요소를 도 1에 도시한 바와 같이 X축 방향과 평행하게 적층하고, 이러한 상태 그대로 케이스(110) 저면의 개구로부터 케이스(110) 내부에 삽입한다. 이 단계에서는, 연료 전지 모듈(10)은 작업대에 적재된 상태이기 때문에, 전술한 삽입 공정은, 환언하면, 작업대에 적재되어 있는 연료 전지(20)에 케이스(110)를 덮는 공정으로 파악할 수 있다. 이어서, 3개의 압박용 관통 구멍 (115 내지 117)으로부터 도시하지 않은 막대 형상의 압박 부재를 삽입하고, 이러한 압박 부재에 의해 프레셔 플레이트(200)에 대하여 적층 방향 SD로, 보다 상세하게는 -X 방향으로 압박력, 즉 하중을 서서히 더해 간다. 그리고 이러한 압박력이 소정값으로 되면, 이 압박력을 유지한 상태에서, 각 관통 구멍(118a 내지 118h)에 하중 조정 핀(120)을 조여 넣는다. 전술한 압박력은, 예를 들어 36.5kN 정도이다. 또한, 하중 조정 핀(120)을 조여 넣을 때 가해지는 토크는, 예를 들어 1 내지 2.5Nm 정도이다. 하중 조정 핀(120)의 선단이 프레셔 플레이트(200)의 나사 수용부(202)에 접하면 하중 조정 핀(120)의 나사 조임이 종료된다. 이어서, 도시하지 않은 샤프트 부재를, 셀 스택(102S)의 하면의 중앙에 있어서 적층 방향 SD를 따라 형성된 홈(104)에 수용하도록 배치하고, 이러한 샤프트 부재의 한쪽 단부를 커버부(114)에 고정하고, 다른 쪽 단부를, 케이스(110)에 있어서 커버부(114)와 대향하는 부분에 고정한다. 이어서, 케이스(110)의 저면 개구를, 도시하지 않은 커버 부재에 의해 덮는다.

프레셔 플레이트(200)에 가해지는 압박력은, 제1 엔드 플레이트(170E), 제1 절연 플레이트(165E), 및 제1 터미널 플레이트(160E)를 통하여, 셀 스택(102S)에 전달된다. 또한, 셀 스택(102S)에 전달된 압박력은, 제2 터미널 플레이트(160F), 제2 절연 플레이트(165F), 제2 엔드 플레이트(170F)의 순서로 전달된다. 제2 엔드 플레이트(170F)의 적층 방향 SD의 외측(-X 방향)의 면은 케이스(110)와 접하고 있다. 이로 인해, 압박력의 반력이, 제2 엔드 플레이트(170F), 제2 절연 플레이트(165F), 및 제2 터미널 플레이트(160F)를 통하여 셀 스택(102S)에 전달되고, 또한, 제1 터미널 플레이트(160E), 제1 절연 플레이트(165E), 및 제1 엔드 플레이트(170E)를 통하여 프레셔 플레이트(200)에 전달된다. 또한, 프레셔 플레이트(200)에 전달된 반력은, 나사 수용부(202)를 통해 각 하중 조정 핀(120)에 전달되고, 또한, 하중 조정 핀(120) 및 각 핀용 관통 구멍(118a 내지 118h)의 나사산을 통하여, 커버부(114)에 전달되게 된다. 본 실시 형태에서는, 이 커버부(114)에 전달된 반력에 의한 커버부(114)의 변형은, 커버부(114)가 갖는 후술하는 핀 수용부에 의해 억제된다.

A2. 커버부의 상세 구성:

도 2a는, 커버부(114)의 외측면, 즉 +X 방향의 면의 상세 구성을 나타내는 사시도이다. 도 2b는, 커버부(114)의 내측면, 즉 -X 방향의 면의 상세 구성을 나타내는 사시도이다. 도 2a에서는, 커버부(114)의 -X 방향 구조의 일부를 파선으로 도시하고 있다. 또한, 도 2a 및 도 2b에서는, 도 1에 도시한 케이스(110)의 표면에 있어서 Y-Z 평면을 따라 외측으로 돌출되어 형성되어 있는 리브는, 도시의 편의상 생략되어 있다. 도 3a는, 도 2에 도시한 A-A 단면을 나타내는 단면도이다. 도 3b는, 도 3a에 있어서 파선으로 도시한 영역 Ar1을 확대해서 나타내는 확대 단면도이다. 도 4는, 도 2a 및 도 2b에 도시한 B-B 단면을 나타내는 단면도이다. 도 2a, 도 2b, 도 3a, 도 3b, 및 도 4에서는, 하중 조정 핀(120)의 외주면에 형성되어 있는 나사산, 및 각 핀용 관통 구멍(118a 내지 118h)의 내주면에 형성되어 있는 나사산은, 생략되었다.

도 2a 및 도 2b에 도시한 바와 같이, 커버부(114)는, 3개의 핀 수용부(112a, 112c, 112d)를 구비하고 있다. 각 핀 수용부(112a, 112c, 112d)는, 커버부(114)에 있어서의 프레셔 플레이트(200)과 대향하는 면에 있어서 케이스(110)의 내측 방향, 즉 -X 방향으로 돌출되고, Z축 방향과 평행하게 연장 설치된 리브 형상의 외관 형상을 갖는다. 핀 수용부(112a)에 있어서, -Z 방향의 단부 근방에는, 핀용 관통 구멍(118a)이 형성되어 있다. 마찬가지로, 핀 수용부(112c)에 있어서 -Z 방향의 단부 근방에는 2개의 핀용 관통 구멍(118b, 118c)이, 핀 수용부(112d)에 있어서 -Z 방향의 단부 근방에는 핀용 관통 구멍(118d)이, 각각 형성되어 있다. 이들 3개의 핀 수용부(112a, 112c, 112d)의 구성은, 서로 마찬가지이므로, 핀 수용부(112c)를 대표해서 설명한다.

도 3a에 도시한 바와 같이, 핀 수용부(112c)의 두께, 즉 X축 방향의 길이는, +Z 방향의 단부가 가장 작고, -Z 방향을 향함에 따라서 점차 커지게 된다. 핀용 관통 구멍(118c)은, 핀 수용부(112c)의 -Z 방향의 주연부 근방에 배치되어 있다. 이로 인해, 도 3a에 도시한 바와 같이, 핀용 관통 구멍(118c) 근방의 두께는 크다. 따라서, 핀용 관통 구멍(118c) 근방의 강성은, 이러한 부분의 두께가 본 실시 형태보다도 작은 구성에 비하여 높기 때문에, 하중 조정 핀(120)을 통하여 셀 스택(102S)으로부터 받는 반력에 의해 케이스(110)가 변형되는 것이 억제된다. 또한, 도 3b에 도시한 바와 같이, 핀용 관통 구멍(118c) 근방의 두께 L1은, 핀용 관통 구멍(118c)에 있어서의 하중 조정 핀(120)의 삽입 길이 L2보다도 길다. 따라서, 하중 조정 핀(120)의 기단부는 핀용 관통 구멍(118c)으로부터 +X 방향으로 돌출되지 않는다. 또한, 두께 L1과 삽입 길이 L2의 차분의 길이 L3만큼, 하중 조정 핀(120)의 위치를 +X 방향으로 조정하여도, 하중 조정 핀(120)의 기단부는 핀용 관통 구멍(118c)으로부터 +X 방향으로 돌출되지 않아도 된다. 환언하면, 하중 조정 핀(120)이 핀용 관통 구멍(118c)에 삽입되어 나사 수용부(202)에 접한 상태에 있어서, 핀용 관통 구멍(118c)에는, 길이 L3만큼의 조정 마진이 +X 방향에 존재한다. 따라서, 단위 셀(102)의 두께 제조 변동에 기인하여 셀 스택(102S)의 적층 방향 SD의 길이가 제조 로트마다 상이하고, 케이스(110)와 프레셔 플레이트(200) 사이의 거리가 제조 로트마다 상이한 경우더라도 하중 조정 핀(120)의 나사가 조임량을 조정함으로써 하중 조정 핀(120)을 적절한 위치에 배치할 수 있음과 함께, 하중 조정 핀(120)의 기단부가 핀용 관통 구멍(118c)으로부터 +X 방향으로 돌출되는 것을 억제할 수 있다. 또한, 연료 전지 모듈(10)의 운용 중에 케이스(110)와 프레셔 플레이트(200) 사이의 거리가 변화된 경우에도 마찬가지로, 하중 조정 핀(120)의 나사 조임량을 조정함으로써 하중 조정 핀(120)을 적절한 위치에 재배치할 수 있음과 함께, 하중 조정 핀(120)의 기단부가 핀용 관통 구멍(118c)으로부터 +X 방향으로 돌출되는 것을 억제할 수 있다. 또한, 조정 마진을 비교적 크게 할 수 있기 때문에, 적은 종류, 예를 들어 1종류의 하중 조정 핀(120)에 의해 조정을 행할 수 있다. 전술한 핀 수용부(112c)에 있어서의 핀용 관통 구멍(118c) 근방 부분과 같이, 각 핀 수용부(112a, 112c, 112d)에 있어서의 핀용 관통 구멍(118a 내지 118d) 근방 부분은, 후육부(130a, 130c, 130d)로서 구성되어 있다. 후육부(130a, 130c, 130d)는, 각 핀 수용부(112a, 112c, 112d)에 있어서의 핀용 관통 구멍(118a 내지 118d)으로부터 멀리 떨어진 부분보다도 두껍게 구성되어 있다. 또한, 후육부(130a, 130c, 130d)는, 후술하는 박육부(119)보다도 두껍게 구성되어 있다.

도 2a 및 도 2b에서는, 도시의 편의상, 3개의 핀 수용부(112a, 112c, 112d)만을 나타내고 있지만, 이 밖에, 4개의 핀용 관통 구멍(118e, 118f, 118g, 118h)에 대응해서 4개의 핀 수용부가 커버부(114)에 형성되어 있다. 이들 4개의 핀 수용부는, 핀 수용부(112a) 및 핀 수용부(112d)를 상하 반전시킨 구조와 마찬가지의 구조를 갖는다.

도 2a 및 도 2b에 도시한 바와 같이, 핀 수용부(112a)와 핀 수용부(112c)의 사이, 핀 수용부(112c)와 핀 수용부(112d)의 사이, 커버부(114)의 -Y 방향의 단부와 핀 수용부(112a)의 사이 및 커버부(114)의 +Y 방향의 단부와 핀 수용부(112d)의 사이에는, 각각 박육부(119)가 배치되어 있다. 환언하면, 커버부(114)는, 각 핀 수용부(112a, 112c, 112d)에 대하여 Y축 방향, 즉 +Y 방향 및 -Y 방향으로 연속하는 박육부(119)를 구비하고 있다. 박육부(119)는, X축 방향의 두께가 일정한 판형의 외관 형상을 갖는다. 이 박육부(119)의 X축 방향의 두께는, 각 핀 수용부(112a, 112c, 112d)의 X축 방향의 두께, 보다 구체적으로는 Z축 방향을 따른 임의의 위치에 있어서의 두께보다도 작다, 즉 얇다. 이와 같은 박육부(119)와, 각 핀 수용부(112a, 112c, 112d)의 X축 방향의 두께의 상이에 따라, 도 4에 도시한 바와 같이, 케이스(110)와 프레셔 플레이트(200)의 사이에는, Z축 방향으로 연장되는 4개의 영역(311, 312, 313, 314)이 형성되어 있다. 영역(311)은, 케이스(110)의 -Y 방향의 내측 표면과, 박육부(119)와, 핀 수용부(112a)에 의해 3방향을 둘러싸고 있다. 마찬가지로, 영역(312)은 핀 수용부(112a)와 박육부(119)와 핀 수용부(112c)에 의해, 영역(313)은 핀 수용부(112c)와 박육부(119)와 핀 수용부(112d)에 의해, 영역 (314)은 핀 수용부(112d)와 박육부(119)와 케이스(110)의 +Y 방향의 내측 표면에 의해, 각각 3방향으로 둘러싸여 있다. 이와 같은 영역이 형성됨으로써, 케이스(110)과 프레셔 플레이트(200)의 사이에는, 비교적 큰 빈 영역이 존재한다. 이로 인해, 이러한 빈 영역을 이용하여 와이어 하니스 등을 수용할 수 있어, 케이스(110)를 포함하는 연료 전지 모듈(10) 전체의 설치 스페이스의 대형화를 억제할 수 있다.

A3. 비교예:

도 5는, 비교예의 커버부(514)의 상세 구성을 나타내는 단면도이다. 비교예의 케이스(510)의 커버부(514)는, 3개의 핀 수용부(512)를 구비하고 있다. 각 핀 수용부(512)는, 커버부(514)의 외측 표면에 있어서 케이스(110)의 외측(+X 방향)으로 돌출되고, Z축 방향과 평행하게 연장 설치된 리브 형상의 외관 형상을 갖는다. 각 핀 수용부(512)에 있어서, -Z 방향의 단부 근방에는, 핀용 관통 구멍(518)이 형성되어 있다. 비교예의 케이스(510)의 윤곽의 크기(외측 표면으로 둘러싸인 부분의 체적)는, 전술한 실시 형태의 케이스(110)의 윤곽의 크기와 동일하다. 또한, 케이스(510)에 수용되어 있는 연료 전지(20)는, 전술한 실시 형태의 연료 전지(20)와 동일하다.

이와 같은 구성을 갖는 비교예의 케이스(510)에서는, 케이스(510), 보다 상세하게는 커버부(514)와 프레셔 플레이트(200) 사이의 빈 영역은, 비교적 좁다. 따라서, 이러한 영역을 유효하게 활용할 수 없어, 케이스(510) 및 연료 전지(20)를 포함하는 연료 전지 모듈 전체의 설치 스페이스가 커지게 되어버린다. 이에 반하여, 전술한 실시 형태의 연료 전지 모듈(10)에서는, 케이스(110), 보다 상세하게는 커버부(114)와 프레셔 플레이트(200)의 사이에 비교적 큰 빈 영역을 형성할 수 있으므로, 이러한 빈 영역을 이용함으로써, 연료 전지 모듈(10) 전체의 대형화를 억제할 수 있다.

이상 설명한 실시 형태의 연료 전지 모듈(10)에 의하면, 하중 조정 핀(120)이 삽입되는 관통 구멍(118a 내지 118d)은, 케이스(110)의 내측 방향으로 돌출한 핀 수용부(112a, 112c, 112d)에 형성되어 있다. 이로 인해, 관통 구멍(118a 내지 118d) 근방의 강성은, 두께가 보다 작은 구성에 비하여 높다. 따라서, 하중 조정 핀(120)을 통하여 셀 스택(102S)으로부터 반력을 받아도, 이러한 반력에 의한 케이스(110)의 변형을 억제할 수 있다. 또한, 각 핀 수용부(112a, 112c, 112d)에 있어서의 케이스(110)의 내측 방향, 즉 하중 조정 핀(120)의 삽입 방향의 두께는, 박육부(119)에 있어서의 두께에 비해서 크다. 이로 인해, 핀용 관통 구멍(118c)의 삽입 방향의 길이를 보다 길게 할 수 있다. 따라서, 하중 조정 핀(120)의 삽입 방향의 조정 마진을 크게 취하므로, 하중 조정 나사의 길이가 부족하게 되거나, 하중 조정 나사의 후단부측이 케이스로부터 돌출되거나 하는 것을 억제할 수 있다. 또한, 케이스(110)와 프레셔 플레이트(200) 사이의 거리에 변동이 발생한 경우, 및 이러한 거리가 변화된 경우더라도, 나사의 조임량의 조정에 의해 대응할 수 있는 가능성이 높으므로, 적은 종류, 예를 들어 1종류의 하중 조정 핀(120)으로 조정 가능하다. 이로 인해, 서로 길이가 다른 복수 종류의 하중 조정 나사를 준비하지 않아도 되므로, 연료 전지 모듈(10)의 운용 비용의 상승을 억제할 수 있다.

또한, 각 핀 수용부(112a, 112c, 112d)를 케이스(110) 내측으로 돌출하여 형성하고 있으므로, 커버부(114)와 프레셔 플레이트(200)의 사이에, 케이스(110)의 내측 표면과 박육부(119)와 핀 수용부에서 3방향으로 둘러싸인 영역(311, 314), 및 박육부(119)와 2개의 핀 수용부에서 3방향으로 둘러싸인 영역(312, 313)을 형성할 수 있다. 이로 인해, 커버부(114)와 프레셔 플레이트(200)의 사이에, 비교적 큰 빈 영역을 형성할 수 있으며, 이러한 빈 영역을 이용하여, 예를 들어 와이어 하니스 등의 연료 전지 모듈(10)에 관련된 부재를 수용할 수 있다. 이로 인해, 케이스(110)를 포함하는 연료 전지 모듈(10) 전체의 설치 스페이스의 대형화를 억제할 수 있다.

또한, 각 핀 수용부(112a, 112c, 112d)는, 케이스(110)의 내측 방향으로 돌출되고, Z축 방향과 평행하게 연장 설치된 리브 형상의 외관 형상을 가지므로, 케이스(110), 보다 상세하게는 커버부(114)의 강성을 향상시킬 수 있다.

또한, 각 핀 수용부(112a, 112c, 112d)를, +Z 방향의 단부의 두께가 가장 작고, -Z 방향을 향함에 따라 두께가 점차 커지도록 구성하고 있기 때문에, 각 핀 수용부(112a, 112c, 112d)에 있어서의 프레셔 플레이트(200)과 대향하는 면을 평면 형상으로 형성할 수 있다. 이로 인해, 이러한 면에 단차가 존재하는 구성에 비하여, 케이스(110)를 용이하게 제조할 수 있음과 함께, 예를 들어 연료 전지 자동차가 임의의 물체에 충돌한 경우 등에 있어서, 이러한 단차의 에지 부분의 접촉에 의해 프레셔 플레이트(200)이 손상되는 것을 억제할 수 있다.

또한, 하중 조정 핀(120)은 수나사로서 구성되고, 관통 구멍의 내주 표면에는 수나사와 나사 결합하는 나사산이 형성되어 있기 때문에, 하중 조정 핀(120)이 각 핀용 관통 구멍(118a 내지 118h)에 삽입된 상태에 있어서, 셀 스택(102S)으로부터의 반력을 확실하게 케이스(110)에 전달할 수 있다.

B. 변형예:

B1. 변형예 1:

상기 실시 형태에서는, 핀 수용부(112c)의 두께(X축 방향의 길이)는, +Z 방향의 단부가 가장 작고, -Z 방향을 향함에 따라 점차 커지도록 구성되어 있지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.

도 6은, 변형예의 제1 형태에 있어서의 커버부의 구성을 나타내는 단면도이다. 변형예의 제1 형태의 연료 전지 모듈은, 케이스(110) 대신에 케이스(110a)를 구비하는 점에 있어서, 상기 실시 형태의 연료 전지 모듈(10)과 상이하다. 변형예의 제1 형태의 연료 전지 모듈의 다른 구성은, 연료 전지 모듈(10)과 동일하기 때문에, 동일한 구성 요소에는 동일한 부호를 부여하고, 그 상세한 설명을 생략한다. 변형예의 제1 형태의 연료 전지 모듈에 있어서, 케이스(110a)는, 커버부(114) 대신에 커버부(114a)를 구비하는 점에 있어서, 상기 실시 형태의 케이스(110)와 상이하며, 다른 구성은 동일하다.

커버부(114a)는, 핀 수용부(112c)를 대신하여 핀 수용부(112x)를 구비하고 있는 점에 있어서, 상기 실시 형태의 커버부(114)와 상이하다. 핀 수용부(112x)는, 다른 부분에 비하여 두께, 즉 X축 방향의 길이가 큰 돌출부(113)를 구비하고 있다. 돌출부(113)에는, 핀용 관통 구멍(118c)이 형성되어 있다. 핀 수용부(112x)에 있어서, 돌출부(113)보다도 +Z 방향에 위치하는 부분의 두께 및 돌출부(113)보다도 -Z 방향에 위치하는 부분의 두께는, 모두 돌출부(113)의 두께에 비하여 작다. 또한, 돌출부(113)보다도 +Z 방향에 위치하는 부분의 두께 및 돌출부(113)보다도 -Z 방향에 위치하는 부분의 두께는, Z축을 따른 임의의 위치에 있어서 동일하다. 이와 같은 구성에 있어서도, 핀 수용부(112x)의 두께는, Y축 방향에 인접하는 박육부(119)의 두께에 비해서 크다. 따라서, 변형예의 제1 형태의 연료 전지 모듈은, 상기 실시 형태의 연료 전지 모듈(10)과 마찬가지의 효과를 갖는다. 또한, 핀 수용부(112x)의 체적을 작게 할 수 있기 때문에, 케이스(110a)를 경량화할 수 있다. 전술한 제1 형태에 있어서, 돌출부(113)는, 청구항에 있어서의 후육부의 하위 개념에 상당한다.

도 7은, 변형예의 제2 형태에 있어서의 커버부의 구성을 나타내는 단면도이다. 변형예의 제2 형태의 연료 전지 모듈은, 케이스(110) 대신에 케이스(110b)를 구비하는 점에 있어서, 상기 실시 형태의 연료 전지 모듈(10)과 상이하다. 변형예의 제2 형태의 연료 전지 모듈의 다른 구성은, 연료 전지 모듈(10)과 동일하기 때문에, 동일한 구성 요소에는 동일한 부호를 부여하고, 그 상세한 설명을 생략한다. 케이스(110b)는, 커버부(114) 대신에 커버부(114b)를 구비하는 점에 있어서, 상기 실시 형태의 케이스(110)와 상이하며, 다른 구성은 동일하다.

커버부(114b)는, 핀 수용부(112c)를 대신하여 핀 수용부(112y)를 구비하고 있는 점에 있어서, 상기 실시 형태의 커버부(114)와 상이하다. 핀 수용부(112y)의 두께는, Z축 방향을 따른 임의의 위치에 있어서 동일하다. 또한, 핀 수용부(112y)의 두께는, 실시 형태의 커버부(114)에 있어서의 핀용 관통 구멍(118c)이 형성된 부분의 두께와 거의 동등하다. 이와 같은 구성에 있어서도, 핀 수용부(112y)의 두께는, Y축 방향에 인접하는 박육부(119)의 두께에 비해서 크다. 따라서, 변형예의 제2 형태의 연료 전지 모듈은, 상기 실시 형태의 연료 전지 모듈(10)과 마찬가지의 효과를 갖는다. 전술한 변형예의 제2 형태에 있어서, 핀 수용부(112y)는, 청구항에 있어서의 핀 수용부 및 후육부에 상당한다.

B2. 변형예 2:

상기 실시 형태에서는, 박육부(119)는, 각 핀 수용부(112a, 112c, 112d)의 Y축 방향에 인접하여, 환언하면 연속해서 배치되어 있지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다.

도 8은, 변형예의 제3 형태에 있어서의 커버부의 구성을 나타내는 사시도이다. 도 9는, 변형예의 제3 형태에 있어서의 커버부의 구성을 나타내는 단면도이다. 도 8에서는, 도 2와 마찬가지로, 변형예의 제3 형태에 있어서의 커버부(114c)의 -X 방향 구조의 일부를 파선으로 도시하고 있다. 도 8에 도시한 바와 같이, 변형예의 제3 형태에 있어서의 커버부(114c)는, 핀 수용부(112a, 112c, 112d)를 포함하는 복수의 핀 수용부 대신에, 2개의 핀 수용부(108a, 108b)를 구비하고 있는 점에 있어서, 상기 실시 형태의 커버부(114)와 상이하다. 변형예의 제3 형태에 있어서의 커버부(114c)의 기타 구성은, 커버부(114)와 동일하므로, 동일한 구성 요소에는 동일한 부호를 부여하고, 그 상세한 설명을 생략한다.

핀 수용부(108a)는, 커버부(114c)에 있어서의 프레셔 플레이트(200)과 대향하는 면에 있어서 케이스(110c)의 내측 방향, 보다 상세하게는 -X 방향으로 돌출되고, Y축 방향과 평행하게 연장 설치된 리브 형상의 외관 형상을 갖는다. 핀 수용부(108a)의 두께, 즉 X축 방향의 길이는, Y축 방향이 임의의 위치에 있어서 동일하다. 핀 수용부(108a)는, 커버부(114c)에 있어서 -Z 방향의 외주연부에 배치되어 있다. 핀 수용부(108a)에는, 4개의 핀용 관통 구멍(118a, 118b, 118c, 118d)이 형성되어 있다. 핀 수용부(108b)는, 커버부(114c)에 있어서 +Z 방향의 외주연부에 배치되어 있다. 핀 수용부(108b)에는, 4개의 핀용 관통 구멍(118e, 118f, 118g, 118h)이 형성되어 있다.

도 8 및 도 9에 도시한 바와 같이, 핀 수용부(108a)의 -Z 방향 및 +Z 방향에 각각 인접하여, 환언하면 연속해서 박육부(119a)가 형성되어 있다. 마찬가지로, 핀 수용부(108b)의 -Z 방향 및 +Z 방향에 인접하여, 환언하면 연속해서 박육부(119a)가 형성되어 있다. 각 박육부(119a)는, 상기 실시 형태의 박육부(119)와 마찬가지로, X축 방향의 두께가 일정한 판형의 외관 형상을 갖는다. 또한, 박육부(119a)의 X축 방향의 두께는, 각 핀 수용부(108a, 108b)의 X축 방향의 두께, 보다 상세하게는 Y축 방향을 따른 임의의 위치에 있어서의 두께보다도 작다, 즉 얇다. 이와 같은 구성에 있어서도, 핀 수용부(108a, 108b)의 두께는, Z축 방향에 인접하는 박육부(119a)의 두께에 비해서 크다. 따라서, 변형예의 제3 형태의 연료 전지 모듈은, 상기 실시 형태의 연료 전지 모듈(10)과 마찬가지의 효과를 갖는다.

전술한 변형예의 제3 형태에 있어서, 핀 수용부(108a)의 하방, 즉 -Z 방향에 위치하는 박육부(119a)를 생략해도 된다. 즉, 핀 수용부(108a)를 케이스(110c)의 저부까지 연장 설치시켜도 된다. 이 구성에 있어서는, 핀 수용부(108a)는, +Z 방향에 있어서만, 박육부(119a)와 연속된다.

또한, 전술한 변형예의 제3 형태에 있어서, 핀 수용부(108a)는, Y축 방향의 임의의 위치에 있어서, 두께가 동일하지만, 이 대신에, 각 핀용 관통 구멍(118a, 118b, 118c, 118d)이 형성되어 있는 근방만이 -X 방향으로 돌출되고, 다른 부분은 박육부(119a)와 동일한 두께로 하여도 된다. 즉, 핀 수용부를, 각 핀용 관통 구멍(118a, 118b, 118c, 118d)을 중심으로 하여 X축 방향을 높이 방향으로 하는 사각 기둥형으로 형성하여도 된다. 이 구성에 있어서는, 각 핀 수용부는, Y축 방향에 있어서 박육부(119a)와 연속됨과 함께, Z축 방향에 있어서 박육부(119a)와 연속된다. 상기 실시 형태 및 변형예로부터 이해할 수 있는 바와 같이, 커버부에 있어서 핀 수용부와 연속되는 부분 중 적어도 일부의 박육부보다도 두껍게 형성된 후육부를 갖는 핀 수용부를, 본 발명의 연료 전지 모듈에 적용하여도 된다.

B3. 변형예 3:

상기 실시 형태에서는, 각 핀 수용부(112a, 112c, 112d)는, Z축 방향을 따라서 연장 설치되어 있다. 또한, 상기 변형예의 제3 형태에 있어서는, 각 핀 수용부(108a, 108b)는, Y축 방향을 따라서 연장 설치되어 있다. 이들과 같이, 각 핀 수용부가 리브 형상의 외관 형상을 갖는 구성에 있어서, 각 핀 수용부가 연장 설치되는 방향은, Z축 방향 또는 Y축 방향으로 한정되지 않고, 적층 방향 SD와 교차하는 임의의 방향으로 하여도 된다.

B4. 변형예 4:

상기 실시 형태에 있어서, 하중 조정 핀(120)은, 수나사로서 구성되어 각 핀용 관통 구멍(118a 내지 118h)의 내주 표면에 형성된 나사산과 나사 결합하고 있지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다. 하중 조정 핀(120)의 외주 표면에 나사산이 형성되어 있지 않으며, 또한, 각 핀용 관통 구멍(118a 내지 118h)의 내주 표면에 나사산이 형성되지 않아도 된다. 이 구성에서는, 하중 조정 핀(120)은, 각 핀용 관통 구멍(118a 내지 118h)에 소정의 하중으로 압입되고, 하중 조정 핀(120)의 외주 표면과 각 핀용 관통 구멍의 내주 표면 사이의 마찰력에 의해, 하중 조정 핀(120)의 위치가 고정되어도 된다. 즉, 일반적으로는, 각 핀용 관통 구멍(118a 내지 118h)에 배치되어 프레셔 플레이트(200)을 압박하는 임의의 핀을, 본 발명의 연료 전지 모듈에 적용할 수 있다.

B5. 변형예 5:

상기 실시 형태에 있어서의 연료 전지 모듈의 구성은, 어디까지나 일례이며, 다양하게 변경 가능하다. 실시 형태의 커버부(114)의 박육부(119)에 있어서, 핀 수용부(112a, 112c, 112d)와 평행하게, 핀용 관통 구멍이 형성되지 않은 Z축 방향의 리브를 형성하여도 된다. 이 구성에 있어서도, 적어도 핀 수용부(112a, 112c, 112d)에 대하여 Y축 방향으로 연속하는 부분은, 박육부(119)로 되기 때문에, 상기 실시 형태와 마찬가지의 효과를 갖는다. 프레셔 플레이트(200)에 있어서, 3개의 압박 수용부(215, 216, 217)를 생략하여도 된다. 프레셔 플레이트(200)에 있어서, 나사 수용부(202)를 생략하여도 된다. 프레셔 플레이트(200)에 있어서 압박 수용부의 수를 임의의 수로 하여도 된다. 마찬가지로, 프레셔 플레이트(200)에 있어서 나사 수용부의 수를 임의의 수로 하여도 된다. 하중 조정 핀(120)의 수 및 핀용 관통 구멍의 수를, 임의의 수로 하여도 된다. 연료 전지 모듈(10)의 설치 시의 자세와, 수평면 및 연직 방향의 관계는, 전술한 실시 형태의 관계로 한정되는 것은 아니다. 또한, 각 단위 셀(102)은, 고체 고분자형 연료 전지용 단위 셀이지만, 인산형 연료 전지, 용해 탄산염형 연료 전지, 고체 산화물형 연료 전지 등, 다양한 연료 전지용 단위 셀로서 구성하여도 된다.

본 발명은, 전술한 실시 형태 및 변형예에 한정되는 것이 아니라, 그 취지를 일탈하지 않는 범위에서 다양한 구성으로 실현할 수 있다. 예를 들어, 발명의 내용의 란에 기재한 각 형태 중의 기술적 특징에 대응하는 실시 형태, 변형예 중의 기술적 특징은, 전술한 과제의 일부 또는 전부를 해결하기 위해서, 혹은, 전술한 효과의 일부 또는 전부를 달성하기 위해서, 적절히 바꾸기나, 조합을 행하는 것이 가능하다. 또한, 그 기술적 특징이 본 명세서 중에 필수적인 것으로서 설명되어 있지 않으면, 적절히 삭제하는 것이 가능하다.

10: 연료 전지 모듈
20: 연료 전지
102: 단위 셀
102S: 셀 스택
103: 케이스 다리
104: 홈
108a: 핀 수용부
108b: 핀 수용부
110: 케이스
110a: 케이스
110b: 케이스
110c: 케이스
112a: 핀 수용부
112c: 핀 수용부
112d: 핀 수용부
112x: 핀 수용부
112y: 핀 수용부
113: 돌출부
114: 커버부
114a: 커버부
114b: 커버부
114c: 커버부
115, 116, 117: 압박용 관통 구멍
118a: 핀용 관통 구멍
118b: 핀용 관통 구멍
118c: 핀용 관통 구멍
118d: 핀용 관통 구멍
118e: 핀용 관통 구멍
119: 박육부
119a: 박육부
120: 하중 조정 핀
130a, 130c, 130d: 후육부
160E: 제1 터미널 플레이트
160F: 제2 터미널 플레이트
165E: 제1 절연 플레이트
165F: 제2 절연 플레이트
170E: 제1 엔드 플레이트
170F: 제2 엔드 플레이트
200: 프레셔 플레이트
202: 나사 수용부
215: 압박 수용부
311: 영역
312: 영역
313: 영역
314: 영역
510: 케이스
512: 핀 수용부
514: 커버부
518: 핀용 관통 구멍
SD: 적층 방향
Ar1: 영역

Claims

연료 전지와 상기 연료 전지를 수용하는 케이스를 구비하는 연료 전지 모듈이며,
상기 연료 전지는,
적층된 복수의 단위 셀을 갖는 셀 스택과,
상기 셀 스택에 대하여 상기 복수의 단위 셀의 적층 방향의 최외측에 위치하는 프레셔 플레이트와,
상기 프레셔 플레이트에 대하여 상기 적층 방향의 내측에 위치하고 상기 프레셔 플레이트에 접하는 엔드 플레이트이며, 상기 셀 스택의 내부의 매니폴드를 종단하는 기능을 갖는 엔드 플레이트
를 갖고 있으며,
상기 케이스는, 상기 연료 전지가 상기 케이스에 수용된 상태에 있어서, 상기 프레셔 플레이트와 대향하여 상기 프레셔 플레이트를 덮는 커버부를 갖고,
상기 커버부는, 관통 구멍과, 상기 관통 구멍에 배치되어 상기 프레셔 플레이트를 압박하는 핀을 갖는 핀 수용부를 갖고,
상기 핀 수용부는, 상기 커버부에 있어서 상기 핀 수용부와 연속하는 부분 중 적어도 일부인 박육부보다도 두껍게 형성된 후육부를 갖고,
상기 후육부는, 상기 케이스의 내측 방향으로 형성되어 있는, 연료 전지 모듈.
제1항에 있어서,
상기 핀 수용부는, 상기 커버부에 있어서 상기 케이스의 내측 방향으로 돌출되고, 상기 적층 방향과 교차하는 방향으로 연장되어 있는 리브를 갖는 연료 전지 모듈.
제2항에 있어서,
상기 관통 구멍은, 상기 커버부의 주연부에 형성되어 있으며,
상기 리브에 있어서의 상기 내측 방향의 두께는, 상기 리브의 연장 설치 방향을 따라 상기 주연부를 향함에 따라서 점차 커지는, 연료 전지 모듈.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 핀은 수나사로서 구성되고,
상기 관통 구멍의 내주 표면에는, 상기 수나사와 나사 결합하는 나사산이 형성되어 있는, 연료 전지 모듈.