JP2500862B2 - 燃料電池 - Google Patents

燃料電池

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JP2500862B2
JP2500862B2 JP63153585A JP15358588A JP2500862B2 JP 2500862 B2 JP2500862 B2 JP 2500862B2 JP 63153585 A JP63153585 A JP 63153585A JP 15358588 A JP15358588 A JP 15358588A JP 2500862 B2 JP2500862 B2 JP 2500862B2
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馨象 大塚
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務 高橋
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    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/24Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/2465Details of groupings of fuel cells
    • H01M8/247Arrangements for tightening a stack, for accommodation of a stack in a tank or for assembling different tanks
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電池の締付構造に係り、特にベッセル(電池
収納容器)外に締付装置(バネ、シリンダ等)を持つ構
造において、ベッセル、床などへ締付力を伝えず、大面
積セルを均一に締付けるに好適な締付構造に関する。
〔従来の技術〕
従来、電池締付構造体としては特開昭58-128674に示
す様に、ベッセル外に取り出したシリンダを床等のベッ
セル外で固定し、シリンダにより引っ張るか、又は押し
上げる形で電池締付けを行っている。
〔発明が解決しようとする課題〕
従来技術においてはベッセル外で締付ロッド及びシリ
ンダを固定する為に、シリンダ固定部に直接電池締付力
が加わり床面の強度が必要となる事、及びベッセル内と
ベッセル外のシリンダ固定部の温度差が約600℃と高い
為、ベッセルとロッドの摺動部に、熱伸び差に依る力が
加わるなどの問題がある。
本発明の目的は上記の様な問題点を解決し、電池面圧
が均一で且つ、電池締付力をベッセル及び床などに伝え
ず、ベッセル及び床の強度を最小限とし、同時に大面積
セルでも電池面圧が均一な電池締付構造を得る事にあ
る。
本発明の他の目的は、電池の発電時のクリープ等によ
る電池面圧の変化に対して、自動的に追従する様な電池
締付方法を得る事にある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明の電池締付構造は電池スタックの4隅に配置さ
れた締付ボルトにおいて、上締付板をボルト上端に固定
し、下締付板を該ボルトが貫通したスリーブを介しバネ
あるいはシリンダからなる締付用弾力付勢手段で締付け
る構造とする。この時ベッセル(電池収納容器)スリー
ブ、及び締付ボルトの摺動部をスリーブのシールを介し
て、温度の低いベッセル下部の外側に設け、シールを行
う事によって前記目的が達成される。
また、本発明の締付用弾力付勢手段をバネに代えて複
数のシリンダとした場合、各シリンダの圧力ラインを1
本のラインから分岐しライン圧力でセンサにて検出し、
ライン内の圧力を常に一定に保つことにより、各シリン
ダの圧力を一定に保つことによって前記目的が達成され
る。
〔作用〕
前記構成において本締付構造は4ヶ所で電池スタック
を締付ける為、高積層化及び大面積化に伴う電池スタッ
クの温度分布による面内の高さのばらつきに対して均等
に荷重がかけられる。又、下締付板上の電池スタックの
位置が多少中心からずれても均等に面圧がかけられる。
又、スリーブはその外周部の摺動可能なシールによりベ
ッセルと接している為、電池締付力がベッセルには伝わ
らない。又、スリーブ外筒はベッセルにベローを介して
取り付けるようにすると、ベッセル内外の温度差に依る
締付板とベッセルの熱伸びにより生じる締付ボルトの傾
きによる力をベローが吸収する為、シール部に余計な力
が加わらない。
〔実施例〕
第1図は本発明の一実施例を示す正面図である。電池
スタック2はベッセル1内に収納されており、上締付板
3、下締付板4によって締付けられる様になっている。
又、ベッセル下部には断熱材9が敷きつめられている。
上締付板3は締付ボルト5に固定されており、下締付板
はスリーブ6によって支持されている。スリーブ6には
締付ボルト5が貫通しておりスリーブ6の外筒はベロー
17を介してベッセル1に固定されており、その内周部と
外周部には摺動可能なシール8が組み込んである。締付
ボルト5はスリーブ6を貫通しベッセル1の下部に露出
している。露出した締付ボルト5にはバネ7が取り付け
られて、バネ下側のナットを締め込むに従い、スリーブ
を介して上締付板3と下締付板4の間に作用する圧力を
増す様になっている。なお、下締付板4は、ベッセル下
部に設けられた架台20によりベッセル中に支持されてい
る。
上記締付構造に於て、ベッセル1は電池スタック2を
最適な高圧条件下(1〜5atm)で運転する為の圧力容器
である。上下の締付板3、4は間に電池スタックを挟
み、締め付ける働きをする。
ベッセル下部の断熱材9はベッセル下部への伝熱を防
ぎ、シール8及びバネ7の雰囲気温度を上げない様にし
ている。スリーブ6はバネ7により発生する締付力を、
下締付板4に伝える働きをしている。締付ボルト5はバ
ネ7に依る締付力を上締付板3に伝える働きをしてい
る。スリーブ6のシール8は、高圧に保たれるベッセル
内の気密性を保つとともに、締付ボルト5及び外筒15と
スリーブとの間に摺動性を持たせる役割を果たしてい
る。バネ7は、締付ボルトに固定されるナットを締付け
る事に依り、スリーブを介して上下の締付板3、4間に
圧力をかけ、電池締付力を発生する働きをする。
上記構造において、第一に、締付力の発生源であるバ
ネ7を締付ボルト5に組込み、ベッセル及び床から切り
離して、ベッセル及び床等に締付力を伝えない様な構造
とした事により、ベッセル及び床等に必要な強度をそれ
ぞれ、ベッセル内の高圧化に伴う最小限の強度及びベッ
セル自重と電池スタック及び締付構造物の重量を支える
のに必要な最小限の強度におさえる事ができる効果があ
る。
第二に、電池スタックを4隅の独立した締付ボルト5
及びバネ7で締付け、各バネ7の縮み量を常時一定に保
つ事によって、ガス量及び負荷などの運転条件に依り生
じるホットスポットなどの温度分布によるスタック高さ
のばらつき、及びベッセル内外の温度差(約600℃)か
ら生じる締付ボルトの傾きによる電池面圧の不均化を防
止する効果がある。
第三に、電池の締付バネ及びスリーブのシール部を温
度が最も低いベッセル外の下部に設置した事により、バ
ネ及びシール部の温度を常温付近に保つ事ができる為テ
フロン系のシール材が使用可能となり、シールが容易と
なる効果がある。又バネは完全にベッセル外に露出する
為、その強度を常温下で設計できる為強度の確保が容易
となる効果もある。
第四に、スリーブ外筒15とベッセル1を、ベロー17を
介して接続する事に依り、ベッセル内外の温度差に依り
発生する上締付板3とベッセル下部の熱伸び差による締
付ボルト5の傾きを吸収する事で、スリーブ6の摺動部
に力が加わる事を防ぎ、シール性を保つ効果がある。
第2図は本締付構造において、バネの代りにシリンダ
10を締付具として用いた実施例である。本実施例に依れ
ば、締付力をシリンダ内圧で調整できる為、より容易に
電池締付圧力を管理する事ができる効果がある。
第3図は、締付力付勢手段としてシリンダを用いる実
施例を示す。本実施例においては、ベッセル外の締付ボ
ルトにシリンダ間挿上部締付板A,11、シリンダ間挿下部
締付板B,12を新たに設け、締付板Bの上にシリンダをお
き、シリンダ間挿上部締付板Aを介してスリーブ6を押
圧する構造とする事で、一つのシリンダ10で電池を締付
ける様になっている。本実施例によると、シリンダ個数
を低減した為、電池締付圧の管理が容易となる効果があ
る。なお、本実施例においても下締付板4は、ベッセル
下部に設けられた図示省略した架台によりベッセル中に
支持されている。
第4図は、本発明の締付構造におけるスリーブ6の断
面図である。本スリーブの構成は、その中央に軸16、そ
の回りにスリーブ6、更にその外側に外筒15及び外筒に
接続したベロー17と、スリーブの内周及び外周に詰め込
まれた摺動性を持つシール8から成り立っている。又、
スリーブはボルトないし軸と荷重に対する同程度の強度
を有している。本構造に依り、ボルトないし軸とスリー
ブは互いに逆方向の力を同時に伝達する事ができる。
又、ベロー17によりボルトないし軸に対して垂直方向の
変位にも追従が可能で、摺動部に横方向の力が加わった
場合にも、シールの気密性及び摺動性が悪化しない。
第5図は、シリンダを用いた締付構造による電池面圧
制御の他の実施例を示す図である。電池スタック周囲の
4ヶ所に配置されたシリンダ10の圧力ライン18はベッセ
ル下部で1本のラインから分岐している。又、この分岐
点に圧力検出用センサ13を設置している。シリンダ圧力
はセンサ13からの信号により、ライン圧力を制御する制
御装置14によって常時一定圧力に保たれる。この様にシ
リンダ圧力を制御する事により、電池の連続運転に伴う
クリープ及び締付ボルトの伸びなどによる電池面圧の変
化を補う事ができる効果がある。なお、本実施例におい
ても下締付板4は、ベッセル下部に設けられた図示省略
した架台によりベッセル中に支持されている。
〔発明の効果〕
本発明によれば、電池締付力に対するベッセル及び床
などの補強が不要となる効果がある。
又、電池を4ヶ所から同一の締付力で締付ける為、電
池の通ガス量などの運転条件により発生する温度分布に
依るスタック高さの不均一に対しても、均一な電池面圧
をかける事ができる効果がある。
又、ベッセル外の断熱された部分にシール部を配する
事により、ベッセルと締付ボルト間の摺動部のシールが
容易になる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図:本発明の一実施例を示す図。 第2図:本発明の一実施例における締付部を示す図。 第3図:本発明の一実施例を示す図。 第4図:本発明のスリーブ構造の断面図。 第5図:本発明の一使用例を示す図。 1……ベッセル(電池収納圧力容器)、2……電池スタ
ック、3……上締付板、4……下締付板、5……締付ボ
ルト、6……スリーブ、7……バネ、8……シール、9
……断熱材、10……シリンダ、11……シリンダ間挿上部
締付板A、12……シリンダ間挿下部締付板B、13……セ
ンサ、14……制御装置、15……外筒、16……ボルトない
し軸、17……ベロー、18……圧力ライン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高橋 務 茨城県日立市幸町3丁目1番1号 株式 会社日立製作所日立工場内 (72)発明者 高島 正 茨城県日立市幸町3丁目1番1号 株式 会社日立製作所日立工場内 (56)参考文献 特開 昭59−138075(JP,A)

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】電池スタックをベッセル内部に収納した燃
    料電池において、 電池スタック下部に配置されベッセル底部に支持された
    下締付板と、電池スタック上部に配置された上締付板
    と、電池スタックの4隅に配設された4本のボルトと、
    内周部及び外周部にシールを有しベッセル底部を貫通し
    て摺動可能な4つのスリーブと、締付用弾力付勢手段と
    を備え、 前記各ボルトは一端が前記上締付板に固定されて前記ス
    リーブを貫通し、前記締付力付勢手段はベッセル外に位
    置する前記4本のボルトの他端とスリーブの間に締付力
    を作用させ、前記4本のボルト及びスリーブを介して前
    記締付力を前記上締付板と前記下締付板の間に伝達する
    ことにより、ベッセルへ締付力を伝えることなく電池ス
    タックを締付けることを特徴とする燃料電池。
  2. 【請求項2】前記締付用弾力付勢手段はバネであること
    を特徴とする請求項1記載の燃料電池。
  3. 【請求項3】前記締付用弾力付勢手段は中心に貫通孔を
    有するシリンダであることを特徴とする請求項1記載の
    燃料電池。
  4. 【請求項4】各シリンダの圧力ラインを1本のラインか
    ら分岐し、ライン圧力をセンサにて検出し、前記ライン
    内圧力を常に一定に保つことにより各シリンダの圧力を
    一定に保つことを特徴とする請求項3記載の燃料電池。
  5. 【請求項5】電池スタックをベッセル内部に収納した燃
    料電池において、 電池スタック下部に配置されベッセル底部に支持された
    下締付板と、電池スタック上部に配置された上締付板
    と、電池スタックの4隅に配設された4本のボルトと、
    内周部及び外周部にシールを有しベッセル底部を貫通し
    て摺動可能な4つのスリーブと、ベッセル外に設けられ
    4つの貫通孔を有して前記スリーブと接触しているシリ
    ンダ間挿上部締付板と、シリンダ間挿下部締付板と、締
    付用弾力付勢用シリンダとを備え、 前記各ボルトは一端が前記上締付板に固定され、前記ス
    リーブ及び前記シリンダ間挿上部締付板の貫通孔を貫通
    して他端が前記シリンダ間挿下部締付板に固定され、前
    記締付用弾力付勢用シリンダは前記シリンダ間挿上部締
    付板とシリンダ間挿下部締付板の間に設置されて両者間
    に締付力を作用させ、前記4本のボルト及びスリーブを
    介して前記締付力を前記上締付板と前記下締付板の間に
    伝達することにより、ベッセルへ締付力を伝えることな
    く電池スタックを締付けることを特徴とする燃料電池。
  6. 【請求項6】前記スリーブは、内側に貫通孔を有し、外
    側にベローを介してベッセルと接している固定用の外筒
    を有し、加重に対してボルトと同程度の強度を有するも
    のであることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項
    記載の燃料電池。
JP63153585A 1988-06-23 1988-06-23 燃料電池 Expired - Lifetime JP2500862B2 (ja)

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