JPH04538Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔考案の属する技術分野〕 複数個の単電池をあらかじめ積層してユニツト
を構成し、このユニツトを複数積層し所定の圧力
で締付けてセルスタツクを構成する燃料電池、特
にそのユニツトの締付け構造に関する。

〔従来技術とその問題点〕

一般に燃料電池は電解質を保持するマトリクツ
クス層と、これを挾持する多孔性の燃料電極およ
び酸化剤電極と、さらにその外側に反応ガスとし
て燃料ガスを供給する溝の形成されたプレート
と、この供給溝と直交する方向に酸化剤ガスを供
給する溝の形成されたプレートからなる単位電池
と、単位電池の複数個ごとに介装されて燃料電池
運転時の発生熱を冷却する冷却板とを多数柱状に
積層し、これを締付手段により積層方向に締め付
けて燃料電池のセルスタツクを構成している。

この場合、従来は数セルないし数10セルの単位
電池をあらかじめ接合してユニツト積層体とし、
このユニツトを複数積み重ねてセルスタツクを構
成する構造がとられて来ている。単位電池をあら
かじめユニツトで構成し、セルスタツクに積層す
る前にユニツトでの特性試験を行うことにより、
特性の良好なユニツトだけをセルスタツクに組む
ことができ、不良な単位電池のセルスタツクへの
組み込みを避けることができる。

しかしながら、ユニツトでの特性試験はユニツ
トを所定の圧力で締付けた状態で行なわれるた
め、試験を終えたユニツトをセルスタツクに組み
込む際、締付け圧を開放すると電池のマトリツク
スやシール材等に破損を生じたり、電気抵抗およ
び熱抵抗が大きくなるという問題があり、試験終
了後もユニツトを締付けたままセルスタツクに組
むことが要望されていた。さらに、セルスタツク
の締付け完了後においては、各ユニツトの締付け
に必要な加圧手段は取り外すことのできる燃料電
池の構成が要望されていた。

〔考案の目的〕

この考案は前述の欠点に鑑み、少数の積層単位
体からなるユニツト積層体を着脱自在締付手段で
締付け、ユニツト積層体単独の試験完了後、締付
け圧を加えた状態で積み重ねることができ、セル
スタツクの締付け完了後においては、各ユニツト
の締付けに必要な加圧手段は取り外すことのでき
る燃料電池を提供することを目的とする。

〔考案の要旨〕

上記目的は本考案によれば、複数個の単電池を
あらかじめ積層してユニツトを構成し、このユニ
ツトを複数積層し所定の圧力で締付けてセルスタ
ツクを構成する燃料電池において、前記ユニツト
は、該ユニツトの両端に設けられた一対の端板
と、該端板を介して前記単電池を所定の圧力で締
付ける加圧手段とを備え、該加圧手段は、前記端
板の側面より突出して該端板に着脱自在に取りつ
けられる係合部材と、該係合部材と係合する締付
け手段とからなることにより達成される。

〔考案の実施例〕

以下図面に基づいて本考案の実施例を説明す
る。第１図は本考案の実施例の正面図であり、第
２図は第１図の側面図である。なお第１図、第２
図以降の図面において、本考案の加圧手段は締付
け手段と係合部材とから構成され、同一部分には
同じ符号がつけられている。

第１図、第２図において符号１は単位電池を数
個積み重ねた集合体であり、冷却管２ａを配設し
た冷却板２がこの集合体ごとに介装されており、
この単位電池の集合体１と冷却板２からなる積層
単位体の数十個を積み重ねてその上端に上部端板
３を、下端に下部端板４を設けて１ユニツト積層
体を構成する。この上部、下部端板にはその対向
する側面の四隅にそれぞれ穴３ａ，４ａを設け、
この側面に直交する側面の四隅にそれぞれ穴３
ｂ，４ｂを設ける。ユニツト積層体を締付けるた
め、端板の対向する側面に設けられた穴、例えば
穴３ａ，４ａにそれぞれ係合部材としての押え板
５，６を嵌めこみ、この押え板５，６に貫通する
支えスタツド７を設け、ナツト７ａ，７ｂにより
押え板５，６を挿んで締付けて押え板５，６を固
定する。そして締付手段としての締付ねじ９によ
り、押え板５，６を介して四隅でユニツト積層体
を締付ける。この締付ねじの間には図示されてな
い反応ガス用マニホールドが配置され、このマニ
ホールドに反応ガスを流して試験を行ない試験を
完了する。上記ユニツト積層体の上下に位置する
ユニツト積層体は第２図に示される穴３ａと４ａ
に直交して対向する側面の四隅に設けられた穴３
ｂ，４ｂを利用して前記と同じような方法でユニ
ツト積層体を締付け試験を完了する。

第３図は上述のように互いに直交する側面に締
付ねじで締付けられた二個のユニツト積層体を積
重ねた正面図である。第３図において下段のユニ
ツト積層体は、孔３ｂ，４ｂにさしこまれた押え
板５ａ，６ａを介して支えスタツド７ａにより固
定され、締付けねじ９ａによりユニツト積層体が
締付けられ、前述と同じようにして単独に試験を
完了する。

したがつて多数のユニツト積層体を上記の構造
で締付けたままで積重ねてスタツクを構成する
と、ユニツト積層体の係合部材および締付手段は
ユニツト積層体ごとにジグザグ状に配設され、締
付ねじ、支えスタツド等の高さがユニツト積層体
の高さより大きくなつても、隣接するユニツト積
層体の締付ねじおよび支えスタツドは干渉しない
ので締付けたままセルスタツクの積み重ねができ
る。所要のユニツト積層体の積み重ね完了後、図
示されない周知の締付け手段により全ユニツトを
締付け、各ユニツト積層体の係合部材としての押
え板および締付け手段としての締付ねじを取り外
せばセルスタツクが組立てられる。

第４図は本考案の異なる実施例を示す正面図で
あり、第５図は第４図の部分側面図である。第４
図、第５図において数個の単位電池の集合体１と
冷却板２との積層単位体の数十個からなる積層体
の上面にある上部端板３と下面にある下部端板４
とからなるユニツト積層体の上部、下部端板３，
４の対向する側面の四隅にねじ穴３ｃ，４ｃを、
またこれと直交する側面の四隅にねじ穴３ｄ，４
ｄを設け、係合部材としての固定スタツド１０，
１１をそれぞれ前記ねじ穴３ｄ，４ｄにねじこん
で固定し、締付手段としてのターンバツクル１２
ａを有する締付けねじ１２を取りつけてユニツト
積層体を締付け、試験を完了する。

上記ユニツト積層体に隣接する上下のユニツト
積層体はねじ孔３ｃ，４ｃと直交する側面に設け
られたねじ穴３ｄ，４ｄを利用して、前述と同じ
ように固定スタツドをねじ穴に取付け、ターンバ
ツクルを有する締付ねじによりユニツト積層体を
締付け試験を完了する。そしてこれらのユニツト
積層体をそれぞれ締付けたままで所要数のユニツ
ト積層体を積重ねてセルスタツクを構成すれば、
ユニツト積層体の締付手段はユニツト積層体ごと
にジグザグ状に配設され、締付ねじがユニツト積
層体の高さより大きくなつても互いに干渉するこ
とはなく、締付けたままでセルスタツクを積重ね
ることができる。なお、ターンバツクルの使用に
より締付ねじがコンパクトになり、締付ねじの高
さが第４図に示されるようにユニツト積層体の高
さより小さい場合にはあえてジグザグ状にする必
要のないことは明らかである。

所要数のユニツト積層体積重ね後の作業は前述
と同じである。

第６図は本考案の異なる実施例を示す分解斜視
図である。第６図において数個の単位電池の集合
体１ごとに冷却管２ａを設けた冷却板２で介装さ
れており、この単位電池の集合体１と冷却板２か
らなる積層単位体の数十個を積重ねて、その上面
に上部端板３を、下面に下部端板４を設けて１ユ
ニツト積層体を構成している。上部端板３の端面
には二本の溝３ｅ，３ｆが周縁にそつて両側に設
けられ、下部端板４の端面には上部端板の溝と対
向する位置に二本の溝４ｅ，４ｆが両側に設けら
れている。第６図においては係合部材としての二
本の締付バー１３を上部端板の溝３ｅにそれぞれ
嵌めこみ、他方の二本の締付バー１４は下部端板
の溝４ｅにそれぞれ嵌めこみ、締付バー１３，１
４を締付手段としてのターンバツクル１５ｔを有
する締付ねじ１５の上端、下端部に設けられた割
り溝を有する連結部１５１を締付バー１３，１４
に嵌め込みピン１５ｐを連結部の孔１５ｈと締付
バー１３，１４のピン孔１３ｈ，１４ｈとに貫通
して挿入して締付ねじと締付バーを連結し、ター
ンバツクル１５ｔを用いて締付バー１３，１４を
介して締付ねじ１５によりユニツト積層体を締付
ける。締付ねじの間には図示されてない反応ガス
のマニホールドが取付けられて反応ガスを流して
試験を行ない、試験を完了する。上記のユニツト
積層体の上下に位置するユニツト積層体は、上部
端板３の溝３ｆと下部端板４の溝４ｆとに締付バ
ーを挿入して同じ方法で締付ねじによりユニツト
積層体を締付け、上述のようにして試験を行な
い、試験を完了する。

第７図は前述の端板の溝３ｅ，４ｅに締付バー
１３，１４を挿入して締付ねじ１５により締付け
たユニツト積層体とこれに隣接する端板の溝３１
ｆ，４１ｆに締付バー１３ａ，１４ａを挿入し、
締付ねじ１５ａにより締付けたユニツト積層体を
積重ねた正面図であり、第８図はその部分平面図
である。第７図において上部のユニツト積層体の
締付バー１４はユニツト積層体の下部端板の溝４
ｅと隣接する上部端板の溝３１ｅにまたがつて挿
入され、また下部のユニツト積層体の締付バー１
３ａはユニツト積層体の上部端板の溝３１ｆと隣
接する上部端板の溝４ｆとにまたがつて挿入さ
れ、上部、下部のユニツト積層体はそれぞれ締付
ねじ１５，１５ａにより締付けられている。また
符号１６は反応ガスのマニホールドであり、ユニ
ツト積層体の一対の対向する側面にそれぞれ燃料
ガス用と酸化剤ガス用としてとりつけられ、締付
ねじはこのマニホールド１６の外側に配置されて
いる。なお、下部ユニツト積層体のマニホールド
は図示されてない。

第８図は第７図の部分平面図であり、締付バー
１３および１４が端板の両側でマニホールド１６
の外側に配設されているのが示されている。

このようにして、ユニツト積層体の所要数が積
重ねられてセルスタツクを構成すると、締付ねじ
１３，１３ａ等は隣接するユニツト積層体ごとに
ジグザグ状に配設されることになり、締付バー１
３ａ，１４等は隣接する積層体の上部端板および
下部端板の溝にまたがつて配設されるので、締付
バーの高さは大きくとれるため剛性が大きくな
り、一枚の端板の溝の深さは浅くともよい。すな
わち端板の厚さは薄くてもよいことになる。しか
し、前述のように締付バーを上下の端板の溝にま
たがらないでそれぞれの溝にのみ挿入しても作用
は同じであるが、締付バーの剛性が弱くなる場合
は端板の厚さを大きくする必要がある。

第９図は本考案の異なる実施例を示す正面図で
あり、第１０図はそのｘ−ｘ部分断面図である。
第９図において上部端板の溝３ｅ，３ｆ，および
下部端板の溝４ｅ，４ｆは第６図に示されるよう
に端板の側面方向に貫通せず第１０図にみられる
ように切欠状の溝としている。この場合には上下
に隣接する端板の切欠状の溝３ｅ，４０ｅおよび
４ｅ，３１ｅをそれぞれ一つの溝として、上部に
は係合部材としての押え板５を下部には押え板６
を嵌めこまれるようにして支えスタツド７により
押え板５，６をナツト７ａ，７ｂにより固定し、
締付手段としての締付けねじ９によりユニツト積
層体を締付け、単独のユニツト積層体として反応
ガスのマニホールド１６を介して反応ガスを流し
試験を完了する。このユニツト積層体の上下に隣
接するユニツト積層体は、端板の切欠け溝３ｆ，
４ｆを利用して上述と同様に締付け、同様にして
試験完了後、所要数のユニツト積層体を積重ねて
セルスタツクを構成すれば締付手段はユニツト積
層体ごとにジグザグ状になり干渉されずに配列さ
れることになる。セルスタツク締付後の作業は前
述と同じである。

第１１図は本考案の異なる実施例を示す正面図
であり、締付手段は示されていないが、切欠状の
溝３ｆ，４ｆを一つのユニツト積層体の上下部の
端板の両側に一列のみ設け、隣接するユニツト積
層体の切欠状の溝４０ｅ，３１ｅは前記ユニツト
積層体の上部、下部端板に設けられた切欠状の溝
３ｆ，４ｆとは距離をおいて設けられる。

第１２図は第１１図のＹ−Ｙ断面において切欠
状の溝４０ｅ，３１ｅに挿入される位置に段付押
え板５，６を設置してユニツト積層体を前述の方
法で締付ねじにより締付け状態を示す部分断面図
であり、その作用は前述と同じである。また第１
２図において、押え板５，６を切欠上の溝３ｆ，
４ｆに挿入して締付けてもその作用は同じであ
る。なお、冷却板の厚さを大きくして、締付手段
の取付を可能にすれば、端板を使用する必要はな
いのは当然である。

〔考案の効果〕 以上の説明から明らかなように本考案にすれ
ば、ユニツト積層体の端板に着脱自在の加圧手段
を設け、ユニツト積層体を単独で締付けることが
できるようにしたため、この状態にて反応ガスを
流して燃料電池の試験が可能であり、試験完了後
は締付けたままで複数個のユニツト積層体を積重
ねてセルタツクを構成することができ、セルスタ
ツクの締付完了後各ユニツト積層体の加圧手段を
取外すことができるので、燃料電池の据付完了ま
でセルスタツクに面圧をかけておくことができ、
面圧除去に伴う単位電池間等のシール材のはがれ
によるガス洩れや、マトリツクスの分離破損がな
くなり、また電気および熱抵抗の増加を防ぎ電池
特性を良好に保持できる効果がある。また万一、
セルスタツクに積層後、単位電池の１つに不良品
が生じた場合でも、ユニツト単独で所定の締付け
圧を加えることができるため、不良の単電池を有
するユニツトだけを交換することができ、電池の
保守・管理が容易となる利点がある。さらに、セ
ルスタツクの締付け完了後に、各ユニツトの端板
に設けられた加圧手段即ち、係合部材および締付
け手段を取り外すことができるので、セルスタツ
クにおいては、加圧手段に相当する無駄なスペー
スがなくなり、その分、小型軽量の燃料電池を提
供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の実施例による締付手段を取り
付けたユニツト積層体を示す正面図、第２図は第
１図における部分側面図、第３図は本考案の実施
例による締付手段を取付けたユニツト積層体を示
す正面図、第４図は本考案の異なる実施例による
締付手段を取り付けたユニツト積層体を示す正面
図、第５図は第４図における部分側面図、第６図
は本考案の異なる実施例による締付手段を取り付
けたユニツト積層体を示す分解斜視図、第７図は
第６図におけるユニツト積層体を上下に積み重ね
た正面図、第８図は第７図における部分平面図、
第９図は本考案の異なる実施例による締付手段を
取り付けたユニツト積層体を示す正面図、第１０
図は第９図におけるｘ−ｘ部分断面図、第１１図
は本考案の異なる実施例による取付用の切欠状の
溝を設けたユニツト積層体の正面図、第１２図は
第１１図におけるＹ−Ｙ部分断面図である。 ３……上部端板、４……下部端板、５，６……
係合部材としての押え板、９……締付け手段とし
ての締付ねじ、１３，１４……係合部材としての
締付バー、１５……締付ねじ。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 １ 複数個の単電池をあらかじめ積層してユニツ
   トを構成し、このユニツトを複数積層し所定の
   圧力で締付けてセルスタツクを構成する燃料電
   池において、前記ユニツトは、該ユニツトの両
   端に設けられた一対の端板と、該端板を介して
   前記単電池を所定の圧力で締付ける加圧手段と
   を備え、該加圧手段は、前記端板の側面より突
   出して該端板に着脱自在に取りつけられる係合
   部材と、該係合部材と係合する締付け手段とか
   らなることを特徴とする燃料電池。 ２ 実用新案登録請求の範囲第１項記載の燃料電
   池において、係合部材は、端板の対向する側面
   と当該側面と直交して対向する側面とに、それ
   ぞれ異なるユニツトに対応して取りつけられて
   なることを特徴とする燃料電池。 ３ 実用新案登録請求の範囲第１項記載の燃料電
   池において、係合部材は、端板の側面に沿つて
   端面上に設けられた溝に嵌合されてなることを
   特徴とする燃料電池。 ４ 実用新案登録請求の範囲第３項記載の燃料電
   池において、溝は端板の側面から切欠状に設け
   られてなることを特徴とする燃料電池。