JP2009099383A - 積層体の加圧構造 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】積層スタック1の上下に位置する一対の端板13と、これらの端板13を上下から挟持すると共に積層スタック1を積層方向に加圧する板状弾性体である板ばね10で加圧構造を構成する。このような簡素な構造の加圧構造を用いることで積層スタック1をその積層方向に適正圧力で加圧しつつ、省スペース性、組み立て性を向上させることができる。
【選択図】図2
Description
図16に示すように積層体71の両端部に設けられた端板72は、ばね76と押圧板74、75を介して締結ボルト78により積層体71に押し付けられる。締結ボルト78、ワッシャー79、ナット77は、積層体71と端板72と押圧板74、75とばね76などの締結構造を一体化するために用いられる。これらは所定の加圧力をばね76に与え、端板72を介して均一な圧力を積層体71に与える。ばね76としてはコイルばね、皿ばね、板ばねなどが用いられる。
図1は、本発明の実施の形態1による積層体加圧構造を有する燃料電池の斜視図、図2は同燃料電池の断面図である。図3は図1の積層体加圧構造を構成する板状弾性体である板ばね10の側面図である。図3は積層体である積層スタック1と端板13を挿入前の板ばね10の状態を示している。板ばね10の断面形状は溝型形状である。すなわち板ばね10は底面部分12と底面部分12から曲げられた2つの側面部分11とを有し、積層スタック1と端板13を挿入した状態でコの字形状を有する。板ばね10は、プレス加工で形成することができる。また、押し出し加工や引き抜き加工などにより形成することができる。端板13は、金属やセラミックなどで作製することができる。
図7は、本発明の実施の形態2による積層体加圧構造を有する燃料電池の断面図である。図8は図7に示す積層体加圧構造を構成する板状弾性体である板ばね10Bの側面図である。図8は積層スタック1と端板13Aを挿入前の板ばね10Bの状態を示している。本実施の形態では、2つの板ばね10Bの側面部分11Bに端板13Aを加圧するための突起部25が設けられている。それ以外の構成は実施の形態1における図6の構成と同様である。
図10は本発明の実施の形態3による積層体加圧構造を有する燃料電池の断面図、図11は図10に示す積層体加圧構造を構成する板状弾性体である板ばね10Cの側面図である。図11は積層スタック1と端板13Aを挿入前の板ばね10Cの状態を示している。本実施の形態では、2つの板ばね10Cは、側面部分11Cの末端で、側面部分11C同士が対向する方向に折り曲げられた折り返し部分26を有する。それ以外の構成は実施の形態1における図6の構成と同様である。
図12は、本発明の実施の形態4による積層体加圧構造を有する燃料電池の断面図である。図13(a)は図12に示す積層体加圧構造を構成する板状弾性体である板ばね10Dの斜視図、図13(b)は同上面図、図13(c)は同側面図である。ただし、図13(a)は、積層スタック1、端板13Aを挿入した状態を、図13(b)、(c)は挿入前の状態を示している。本実施の形態では、2つの板ばね10Dの側面部分11Dに開口部271が設けられている。そして板ばね10Dは、開口部271で囲まれた部分に側面部分11D同士が対向する方向に曲げ加工を施すことで形成された曲げ加工部27を有する。それ以外の構成は実施の形態1における図6の構成と同様である。
図14は、本発明の実施の形態5による積層体加圧構造を有する燃料電池の断面図である。図15は図14に示す積層体加圧構造を構成する端板13Bの断面図である。本実施の形態では、端板13Bの薄肉部24に突起31が設けられ、板ばね10が突起31に当たって端板13Bを挟持している。それ以外の構成は実施の形態1における図6の構成と同様である。
10,10A,10B,10C,10D 板ばね
11,11B,11C,11D 側面部分
12 底面部分
13,13A,13B 端板
23 厚肉部
24 薄肉部
25 突起部
26 折り返し部分
27 曲げ加工部
31 突起
71 積層体
72 端板
74,75 押圧板
76 ばね
77 ナット
78 締結ボルト
79 ワッシャー
86 皿ばね
96 コイルばね
101,102,103 単位セル
104 中心
271 開口部
272 折り曲げ線
Claims (12)
- 発電素子または蓄電素子を形成する各要素を積層してなる積層体、または単位発電素子または単位蓄電素子を積層してなる積層スタックである積層体の加圧構造であって、
前記積層体の上下に位置する一対の端板と、
前記端板を上下から挟持すると共に前記積層体を積層方向に加圧する板状弾性体と、を備えたことを特徴とする積層体の加圧構造。 - 前記板状弾性体の断面形状が底面部分と前記底面部分から曲げられた2つの側面部分とを有する溝型であることを特徴とする請求項1に記載の積層体の加圧構造。
- 前記積層体を加圧した状態で前記板状弾性体の前記底面部分と前記側面部分とのなす角度が直角となるように、前記積層体を加圧する前の状態で前記板状弾性体の前記底面部分と前記側面部分とのなす角度が予め90度未満に設定されていることを特徴とする請求項2に記載の積層体の加圧構造。
- 前記積層体を加圧する前の状態で前記板状弾性体の前記底面部分と前記側面部分とのなす角度が65度以上85度以下に設定されていることを特徴とする請求項3に記載の積層体の加圧構造。
- 前記板状弾性体は、前記端板を加圧するための突起部を前記側面部分に有することを特徴とする請求項2から4のいずれか一項に記載の積層体の加圧構造。
- 前記板状弾性体は一組の板状弾性体の一方であり、前記一組の板状弾性体はそれぞれの前記底面部分が相対するようにして前記端板を挟持し、前記一組の板状弾性体のそれぞれの前記突起部から前記積層体の中心までの距離を、前記積層体の幅の12%以上38%以下としたことを特徴とする請求項5に記載の積層体の加圧構造。
- 前記板状弾性体は、前記側面部分の末端で前記側面部分同士が対向する方向に折り曲げられた折り返し部分を有することを特徴とする請求項2から4のいずれか一項に記載の積層体の加圧構造。
- 前記折り返し部分と前記端板との接触点から前記積層体の中心までの距離を、前記積層体の幅の12%以上38%以下としたことを特徴とする請求項7に記載の積層体の加圧構造。
- 前記板状弾性体の前記側面部分に開口部が設けられており、前記板状弾性体は、前記開口部で囲まれた部分に前記側面部分同士が対向する方向に曲げ加工を施すことで形成された曲げ加工部を有することを特徴とする請求項2から4のいずれか一項に記載の積層体の加圧構造。
- 前記板状弾性体は一組の板状弾性体の一方であり、前記一組の板状弾性体はそれぞれの前記底面部分が相対するようにして前記端板を挟持し、前記一組の板状弾性体のそれぞれの前記曲げ加工部と前記端板との接触点から前記積層体の中心までの距離を、前記積層体の幅の12%以上38%以下としたことを特徴とする請求項9に記載の積層体の加圧構造。
- 前記端板に突起が設けられ、前記板状弾性体は前記突起において前記端板を挟持することを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載の積層体の加圧構造。
- 前記板状弾性体は一組の板状弾性体の一方であり、前記突起は一組の突起の一方であり、前記一組の突起のそれぞれから前記積層体の中心までの距離を、前記積層体の幅の12%以上38%以下としたことを特徴とする請求項11に記載の積層体の加圧構造。
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