JPH09139224A - Fastening device for fuel cell - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、単電池とセパレー
タとを交互に多数積層して形成された積層型燃料電池の
締め付け装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fastening device for a stacked fuel cell, which is formed by alternately stacking a plurality of unit cells and separators.
【０００２】[0002]
【従来の技術】一般に、燃料電池は、電解質を保持した
マトリックスをカソード及びアノード電極で挟持して単
電池を形成し、この単電池をさらにセパレータを介して
多数積層してスタックとし、これにより燃料電池を形成
されている。セパレータの一方面側には燃料ガスが流さ
れ、その反対面側には酸化剤ガスが流される。すなわ
ち、燃料ガスとして水素ガスを含む可燃性の燃料ガスが
アノード電極側に流され、酸素を含む酸化剤ガスがカソ
ード側に流される。2. Description of the Related Art Generally, in a fuel cell, a matrix holding an electrolyte is sandwiched between a cathode and an anode electrode to form a unit cell, and a plurality of the unit cells are further stacked via a separator to form a stack. The battery is formed. Fuel gas is caused to flow on one side of the separator, and oxidant gas is caused to flow on the opposite side. That is, a combustible fuel gas containing hydrogen gas as the fuel gas is flown to the anode electrode side, and an oxidant gas containing oxygen is flown to the cathode side.
【０００３】この場合、この積層されたスタックに積層
方向に荷重をかけて、セパレータと単電池との接触圧力
を保つことによってガスの漏洩を防いでいる。また、各
部材の電気的接触抵抗は、積層方向の面圧力が大きいほ
ど小さくなるので、積層方向に過重をかけることによっ
て燃料電池の出力を高めることができる。In this case, a gas is prevented from leaking by applying a load to the stacked stack in the stacking direction to maintain the contact pressure between the separator and the unit cell. Further, the electrical contact resistance of each member decreases as the surface pressure in the stacking direction increases, so that the output of the fuel cell can be increased by applying an excessive weight in the stacking direction.
【０００４】一方、燃料電池は、運転時間の経過と共に
各部材が収縮する傾向にあり、強度も低下する、積層方
向の面圧力が大きくなり過ぎると、収縮を促進すること
になる。したがって、積層方向の面圧力は、発電に寄与
する面で常に均一かつ適正な値に保持する必要がある。On the other hand, in the fuel cell, each member tends to shrink with the lapse of operating time, the strength also decreases, and if the surface pressure in the stacking direction becomes too large, the shrinkage is accelerated. Therefore, the surface pressure in the stacking direction needs to be constantly maintained at a uniform and appropriate value in terms of contributing to power generation.
【０００５】積層型燃料電池を上下から締め付けて、ガ
スの漏洩を防ぎ、単電池間の電気的接触抵抗を保持する
ための締め付け装置としては、図５に示すような締め付
け装置が従来より用いられている。Conventionally, a tightening device as shown in FIG. 5 has been used as a tightening device for tightening a stacked fuel cell from above and below to prevent gas leakage and to maintain electric contact resistance between unit cells. ing.
【０００６】図５において、積層した燃料電池３は、断
熱材２の絶縁材料を介して下部ベースプレート１及び押
付板４によって挟み、押付板４の上部に、密閉したべロ
ーズ７を単数あるいは複数個設置する。このベローズ７
が設置される上部ベースプレート５と押付板４との間隔
は、下部ベースプレート１に垂直に取り付けられたロッ
ド６で保持されるようになっており、ロッド６は上部ベ
ースプレート５に固定されている。In FIG. 5, the stacked fuel cells 3 are sandwiched between the lower base plate 1 and the pressing plate 4 with the insulating material of the heat insulating material 2 interposed therebetween, and one or more sealed bellows 7 are provided above the pressing plate 4. Install. This bellows 7
The space between the upper base plate 5 and the pressing plate 4 on which is installed is held by a rod 6 vertically attached to the lower base plate 1, and the rod 6 is fixed to the upper base plate 5.
【０００７】これらベローズ７は、圧力伝達配管８によ
り連結されており、加圧された圧力流体を加圧流体入口
９より供給しての缶体を膨脹させる。これにより燃料電
池３を締め付ける。この締め付け装置によれば、圧力流
体の圧力を調節することにより、容易に積層方向の面圧
力を一定の値で保持することができるため多くの積層型
燃料電池の締め付け装置に適用されている。These bellows 7 are connected by a pressure transmission pipe 8 and supplied with a pressurized pressure fluid from a pressurized fluid inlet 9 to expand the can body. This tightens the fuel cell 3. According to this tightening device, the surface pressure in the stacking direction can be easily maintained at a constant value by adjusting the pressure of the pressure fluid, so that the tightening device is applied to many stacking fuel cell tightening devices.
【０００８】[0008]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、燃料電
池は、連続して運転される間に収縮し、脆くなる傾向に
あるために、べローズ７や圧力伝達配管８、また圧力流
体供給装置等の腐食、あるいは動作不良に起因した缶体
（ベローズ）の内部圧力が失われる事態に際しては、ガ
スシール機能の低下を招くおそれがある。例えば、積層
方向の面圧力が必要最小限の圧力の値以下まで低下した
とすると、単電池とセパレータとのガスシール機能が失
われて燃料ガスおよび酸化材ガスの漏洩を起こす。これ
により、燃料ガスと酸化剤ガスとが直接燃焼あるいは爆
発等の危険性を生じ、ひいては燃料電池の破壊につなが
ることがある。However, since the fuel cell tends to contract and become brittle during continuous operation, the fuel cell such as the bellows 7, the pressure transmission pipe 8, the pressure fluid supply device, etc. When the internal pressure of the can body (bellows) is lost due to corrosion or malfunction, the gas seal function may be deteriorated. For example, if the surface pressure in the stacking direction falls below the minimum required pressure value, the gas sealing function between the unit cells and the separator is lost, and fuel gas and oxidant gas leak. As a result, the fuel gas and the oxidant gas may directly burn or explode, which may lead to the destruction of the fuel cell.
【０００９】また、一時的な圧力喪失であっても、脆化
した単電池は急激な面圧力の変化により内部で割れを生
じてしまうことがあり、燃料電池内部において直接ガス
が混合するいわゆるクロスリークを起こし、温度の異常
上昇や性能の低下をきたし、これも燃料電池の回復不能
な破壊につながることがある。Further, even if the pressure is temporarily lost, the brittle unit cell may be internally cracked due to a sudden change in surface pressure, and so-called cross in which the gas is directly mixed inside the fuel cell. It causes a leak, which causes an abnormal rise in temperature and a drop in performance, which may also lead to irreversible destruction of the fuel cell.
【００１０】以上述べたように、ベローズ式締め付け装
置は、容易に締め付け圧力を制御し均一に燃料電池を締
め付けることができる利点があるが、かかる問題点を内
包している。As described above, the bellows type tightening device has an advantage that the tightening pressure can be easily controlled and the fuel cell can be tightened uniformly, but it has such a problem.
【００１１】本発明の目的は、ベローズ圧力が失われる
事態に際しても必要な締め付け圧力を保持することがで
きる燃料電池の締め付け装置を提供することである。An object of the present invention is to provide a tightening device for a fuel cell which can maintain a necessary tightening pressure even when the bellows pressure is lost.
【００１２】[0012]
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、燃料
電池の上部に設置された上部ベースプレートと燃料電池
を下部ベースプレートに押し付けるための押付板との間
に設けられたベローズと、ベローズに圧力流体を供給し
燃料電池の締め付け力を発生させるための圧力流体供給
装置と、ベローズによる燃料電池の締め付け力が喪失し
たときに所定の締め付け力を保持するための安全装置と
を備えている。According to the invention of claim 1, there is provided a bellows provided between an upper base plate installed at an upper portion of the fuel cell and a pressing plate for pressing the fuel cell against the lower base plate, and a bellows. A pressure fluid supply device for supplying a pressure fluid to generate a tightening force for the fuel cell, and a safety device for maintaining a predetermined tightening force when the tightening force for the fuel cell by the bellows is lost.
【００１３】請求項１の発明では、ベローズに供給する
圧力流体の圧力が失われたとき、安全装置が所定の締め
付け力を保持する。これにより、ガスリーク防止機能を
維持し燃料電池の各部材の電気的接触を保持する。According to the invention of claim 1, when the pressure of the pressure fluid supplied to the bellows is lost, the safety device holds a predetermined tightening force. As a result, the function of preventing gas leakage is maintained and the electrical contact between the members of the fuel cell is maintained.
【００１４】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て、安全装置が保持する所定の締め付け力は、燃料電池
の通常運転状態の圧力、又は燃料ガスや酸化剤ガスの漏
洩を防止するに必要な圧力を維持する締め付け力とした
ものである。According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the predetermined tightening force held by the safety device is to prevent the pressure of the fuel cell in a normal operating state or to prevent leakage of fuel gas or oxidant gas. It is the tightening force that maintains the required pressure.
【００１５】請求項２の発明では、ベローズに供給する
圧力流体の圧力が失われたとき、安全装置は燃料電池の
通常運転時の圧力、又はガスリークを防止できる圧力に
保持する。これにより、ガスリークを生じたり燃料電池
を損傷したりすることがなくなる。According to the second aspect of the present invention, when the pressure of the pressure fluid supplied to the bellows is lost, the safety device maintains the pressure during normal operation of the fuel cell or the pressure capable of preventing gas leakage. This prevents gas leaks and damage to the fuel cell.
【００１６】請求項３の発明は、請求項１の発明におい
て、安全装置は、上部ベースプレートと押付板との間に
通され押付板の移動に伴い回転するロッドと、ロッドに
取り付けられベローズによる押付板への押し付け方向に
対してはロッドの回転を可能としその逆方向の回転を阻
止して燃料電池の締め付け圧力を通常運転状態の締め付
け圧力に保持するストッパ付きブロックとを備えてい
る。According to a third aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the safety device includes a rod which is inserted between the upper base plate and the pressing plate and which rotates with the movement of the pressing plate, and is pressed by a bellows attached to the rod. A block with a stopper is provided, which enables rotation of the rod in the direction of pressing against the plate and prevents rotation in the opposite direction to maintain the tightening pressure of the fuel cell at the tightening pressure in the normal operating state.
【００１７】請求項３の発明では、燃料電池の収縮に応
じてベローズが膨張してロッドを回転させ、ストッパ付
きブロックを移動させる。ストッパ付きブロックは、そ
の状態での締め付け圧力を燃料電池の通常運転状態の締
め付け圧力として保持する。これにより、ベローズに供
給する圧力流体の圧力が失われたときにおいても通常運
転状態の圧力を保持する。According to the third aspect of the invention, the bellows expands in response to the contraction of the fuel cell to rotate the rod and move the block with stopper. The block with stopper holds the tightening pressure in that state as the tightening pressure in the normal operation state of the fuel cell. This maintains the pressure in the normal operating state even when the pressure of the pressure fluid supplied to the bellows is lost.
【００１８】請求項４の発明は、請求項１の発明におい
て、安全装置は、上部ベースプレートと押付板との間に
通されネジ加工されたボールネジ軸と、ボールネジ軸に
設置され燃料電池の締め付け圧力を設定し保持するため
のボールネジナットとを備えている。According to a fourth aspect of the invention, in the first aspect of the invention, the safety device includes a ball screw shaft threaded between the upper base plate and the pressing plate, and a tightening pressure of the fuel cell installed on the ball screw shaft. And a ball screw nut for setting and holding.
【００１９】請求項４の発明では、燃料電池の収縮に応
じてベローズが膨張し、ボールネジナットを手動又は自
動に回転させて、ボールネジナットの位置が押付板に接
するように燃料電池の締め付け圧力を設定する。これに
より、ベローズに供給する圧力流体の圧力が失われたと
きにおいても、設定された圧力を保持する。According to the invention of claim 4, the bellows expands in accordance with the contraction of the fuel cell, and the ball screw nut is rotated manually or automatically, and the tightening pressure of the fuel cell is adjusted so that the position of the ball screw nut contacts the pressing plate. Set. Thereby, even when the pressure of the pressure fluid supplied to the bellows is lost, the set pressure is maintained.
【００２０】請求項５の発明は、請求項１の発明におい
て、安全装置は、上部ベースプレートと押付板との間に
設けられたバネとしてたものである。According to a fifth aspect of the present invention, in the first aspect, the safety device is a spring provided between the upper base plate and the pressing plate.
【００２１】請求項５の発明では、ベローズに供給する
圧力流体の圧力が失われたときにおいても、バネに設定
された圧力を保持する。According to the invention of claim 5, the pressure set in the spring is maintained even when the pressure of the pressure fluid supplied to the bellows is lost.
【００２２】[0022]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。図１は、本発明の第１の実施の形態を示すブロッ
ク構成図である。この第１の実施の形態は、安全装置と
してロッド６にネジ部を施しそのネジ部と係合するスト
ッパ付きブロック１０を備えたものである。この安全装
置により、ベローズ７による燃料電池３の締め付け力が
喪失したときに所定の締め付け力を保持する。Embodiments of the present invention will be described below. FIG. 1 is a block diagram showing the first embodiment of the present invention. The first embodiment is provided with a block 10 with a stopper that engages with the threaded portion of the rod 6 as a safety device. This safety device maintains a predetermined tightening force when the tightening force of the fuel cell 3 by the bellows 7 is lost.
【００２３】図１において、図５に示した従来例と同様
に、積層された燃料電池３は、断熱材２の絶縁材料を介
して下部ベースプレート１及び押付板４によって挟ま
れ、押付板４の上部には、密閉したべローズ７を複数個
設けている。ロッド６は下部ベースプレート１に垂直に
取り付けられ、そのロッド６の上部に上部ベースプレー
ト５が固定されている。すなわち、押付板４と上部ベー
スプレート５との間にベローズが複数設置されている。In FIG. 1, similarly to the conventional example shown in FIG. 5, the stacked fuel cells 3 are sandwiched by the lower base plate 1 and the pressing plate 4 with the insulating material of the heat insulating material 2 interposed therebetween, and A plurality of sealed bellows 7 are provided on the upper part. The rod 6 is vertically attached to the lower base plate 1, and the upper base plate 5 is fixed to the upper portion of the rod 6. That is, a plurality of bellows are installed between the pressing plate 4 and the upper base plate 5.
【００２４】これらベローズ７は圧力伝達配管８により
連結されており、加圧された流体を加圧流体入口９より
供給して缶体（ベローズ）を膨脹させることにより燃料
電池３を締め付ける。さらに、ストッパ付きブロック１
０が押付板４に固定して設けられている。このストッパ
付きブロック１０は、ロッド６のネジ加工を施した部分
を貫通している。These bellows 7 are connected by a pressure transmission pipe 8, and a pressurized fluid is supplied from a pressurized fluid inlet 9 to expand the can body (bellows) to tighten the fuel cell 3. Furthermore, block with stopper 1
0 is fixedly provided on the pressing plate 4. This stopper-equipped block 10 penetrates the threaded portion of the rod 6.
【００２５】このストッパ付きブロック１０の内部に
は、図２に示すように、歯車付き軸１１がロッド６のネ
ジ部と噛み合うように固定されており、押付板４の移動
に伴い回転する。この歯車付き軸１１の歯車には、図２
に示すようにストッパ１２が取り付けられており、図２
中の歯車部分に記した矢印方向の回転は許し、逆方向の
回転に対しては、ストッパ１２の先端が歯車に噛み合っ
て回転を阻止する構成となっている。As shown in FIG. 2, a shaft 11 with a gear is fixed inside the block 10 with a stopper so as to mesh with the threaded portion of the rod 6, and the shaft 11 rotates as the pressing plate 4 moves. As shown in FIG.
A stopper 12 is attached as shown in FIG.
The rotation of the inner gear portion in the arrow direction is permitted, and the rotation of the opposite direction is prevented by the tip of the stopper 12 meshing with the gear.
【００２６】ストッパ付きブロック１１によって、ベロ
ーズ７の内部圧力による膨脹によって燃料電池を締め付
ける際に、押付板４は、燃料電池３の収縮方向の移動は
可能となるが、膨脹方向の移動は出来ないようになる。
この様な、安全装置を備えることにより、ベローズ圧力
が低下あるいは完全に失われた場合においても、燃料電
池３の弾性変形の反力によって、押付板４が燃料電池３
の膨脹方向に押し戻されることなくその時点の位置に拘
束される。このため、その反力が燃料電池自体に作用し
て締め付け圧力が保持される。この場合の安全装置が保
持する締め付け力は、燃料電池の通常運転状態の圧力と
なる。When the fuel cell is tightened by the expansion of the bellows 7 due to the internal pressure of the bellows 7, the pressing plate 4 allows the pressing plate 4 to move in the contracting direction of the fuel cell 3, but cannot move in the expanding direction. Like
By providing such a safety device, even when the bellows pressure is reduced or completely lost, the pressing plate 4 is pushed by the reaction force of the elastic deformation of the fuel cell 3.
It is restrained at its current position without being pushed back in the direction of expansion. Therefore, the reaction force acts on the fuel cell itself to maintain the tightening pressure. The tightening force held by the safety device in this case is the pressure in the normal operating state of the fuel cell.
【００２７】この第１の実施の形態によれば、極めて簡
易な機構により、締め付けたべローズ７の内部圧力が失
われるような事態に際しても、必要な締め付け圧力を保
持することができる。これにより、単電池とセパレータ
とのガスシール機能が維持されると共に、燃料電池３の
急激な膨脹も回避される。According to the first embodiment, the necessary tightening pressure can be maintained by the extremely simple mechanism even when the internal pressure of the tightened bellows 7 is lost. As a result, the gas sealing function between the unit cell and the separator is maintained, and the rapid expansion of the fuel cell 3 is avoided.
【００２８】次に、本発明の第２の実施の形態を説明す
る。図３は本発明の第２の実施の形態を示す構成図であ
る。この第２の実施の形態は、安全装置として、上部ベ
ースプレート５と押付板４との間に通されネジ加工され
たボールネジ軸１３と、このボールネジ軸１３に設置さ
れ上部ベースプレート５と押付板４との間隔を設定し保
持するためのボールネジナット１４とを備えたものであ
る。Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 3 is a configuration diagram showing a second embodiment of the present invention. In the second embodiment, as a safety device, a ball screw shaft 13 threaded between the upper base plate 5 and the pressing plate 4 is threaded, and the upper base plate 5 and the pressing plate 4 installed on the ball screw shaft 13 are connected to each other. And a ball screw nut 14 for setting and holding the interval.
【００２９】図３において、積層された燃料電池３は、
断熱材２の絶縁材料を介してベースプレート１及び押し
付板４によって挟まれ、押付板４の上部に、密閉したベ
ローズ７を、下部ベースプレート１に垂直に取り付けら
れたロッド６に固定した上部ベースプレート５の間に複
数設置されている。In FIG. 3, the stacked fuel cells 3 are
An upper base plate 5 in which a bellows 7 which is sandwiched between the base plate 1 and the pressing plate 4 via the insulating material of the heat insulating material 2 and which is sealed is fixed to a rod 6 which is vertically attached to the lower base plate 1. There are several installed between.
【００３０】これらべローズ７は圧力伝達配管８により
連結されており、加圧された流体を加圧流体入口９より
供給して缶体（ベローズ）を膨脹させることにより燃料
電池３を締め付ける。The bellows 7 are connected by a pressure transmission pipe 8, and a pressurized fluid is supplied from a pressurized fluid inlet 9 to expand the can body (bellows) to tighten the fuel cell 3.
【００３１】ここで、さらに、上部ベースプレート５と
押付板４との間にボールネジ１３を通し、その一方を上
部ベースプレート５に固定したサーボモータ１５に取り
付けている。ボールネジ１３の軸上の上部ベースプレー
ト５と押付板４との間にボールネジナット１４を設置す
る。このボールネジナット１４は押付板４に固定された
ピン１７によって回転が拘束されているが、上下方向の
移動は可能となっている。この安全装置において、サー
ボモータ１５を回転することによりボールネジナット１
４の上下方向の位置を自在に制御することができる。こ
の場合、サーボモータ１５によらず手動にてボールネジ
ナット１４の位置を移動させることも可能である。Here, a ball screw 13 is further passed between the upper base plate 5 and the pressing plate 4, and one of them is attached to a servo motor 15 fixed to the upper base plate 5. A ball screw nut 14 is installed between the upper base plate 5 and the pressing plate 4 on the shaft of the ball screw 13. Although the rotation of the ball screw nut 14 is restricted by a pin 17 fixed to the pressing plate 4, the ball screw nut 14 can move in the vertical direction. In this safety device, the ball screw nut 1 is rotated by rotating the servo motor 15.
The vertical position of 4 can be freely controlled. In this case, the position of the ball screw nut 14 can be manually moved without using the servomotor 15.
【００３２】燃料電池３の収縮に応じて、ボールネジナ
ット１４をサーボモータ１５により自動で、又は手動で
回転させることにより、ボールネジナット１４が常に固
定されない側の平板、つまり押付板４に接するように制
御する。これにより、押付板４の上方向の移動を拘束で
きるので、第１の実施の形態と同様に、安全装置が保持
する所定の締め付け力は、燃料電池の通常運転状態の圧
力となる。この場合、燃料ガスや酸化剤ガスの漏洩を防
止するに必要な圧力を維持する締め付け力に設定するこ
とも可能である。According to the contraction of the fuel cell 3, the ball screw nut 14 is automatically or manually rotated by the servomotor 15 so that the ball screw nut 14 is always in contact with the flat plate on the side not fixed, that is, the pressing plate 4. Control. As a result, the upward movement of the pressing plate 4 can be restrained, so that the predetermined tightening force held by the safety device becomes the pressure in the normal operating state of the fuel cell, as in the first embodiment. In this case, it is also possible to set the tightening force that maintains the pressure required to prevent the leakage of the fuel gas and the oxidant gas.
【００３３】次に、本発明の第３の実施の形態を図４に
示す。この第３の実施の形態は、安全装置として、上部
ベースプレート５と押付板４との間にバネ１６を設けた
ものである。これにより、ベローズ７に供給する圧力流
体の圧力が失われたときにおいても、バネに設定された
圧力、たとえば燃料ガスや酸化剤ガスの漏洩を防止する
に必要な圧力を保持する。Next, FIG. 4 shows a third embodiment of the present invention. In the third embodiment, a spring 16 is provided as a safety device between the upper base plate 5 and the pressing plate 4. As a result, even when the pressure of the pressure fluid supplied to the bellows 7 is lost, the pressure set in the spring, for example, the pressure required to prevent leakage of fuel gas and oxidant gas, is maintained.
【００３４】図４において、べローズ７にバネ１６を併
せて使用したものであり、バネ１６は圧縮した状態すな
わち反力が常に作用するようにして、上部ベースプレー
ト５と押付板４との間に設置しておく。べローズ７の内
部圧力が低下した場合には、このバネ１６の反力分が燃
料電池３に作用するので、締め付け面圧力がある程度残
る。ガスシール機能を維持するのに十分な圧力を残すよ
うにバネ１６の弾性力を予め選択しておけば目的の効果
が得られることは明らかである。In FIG. 4, a bellows 7 and a spring 16 are used together, and the spring 16 is in a compressed state, that is, a reaction force is always applied between the upper base plate 5 and the pressing plate 4. Install it. When the internal pressure of the bellows 7 decreases, the reaction force of the spring 16 acts on the fuel cell 3, so that the tightening surface pressure remains to some extent. It is clear that the desired effect can be obtained by pre-selecting the elastic force of the spring 16 so as to leave sufficient pressure to maintain the gas sealing function.
【００３５】[0035]
【発明の効果】以上のように本発明によれば、ベローズ
が燃料電池を直接押している押付板の位置が、燃料電池
の運転時間の経過に伴う収縮に応じて押付板が移動する
ことは拘束しないが、ベローズ圧力が低下して押し付け
圧力が低下しても押付板の位置が収縮方向とは逆方向へ
の移動は拘束するようにしているので、ベローズ圧力が
低下あるいは完全に失われた場合においても、押付板が
荷重方向の逆向き、すなわち燃料電池の膨脹方向に戻る
ことなく、その時点の位置に拘束される。従って、運転
時の面圧に対応する燃料電池の弾性変形によって生ずる
反力が燃料電池自体に作用して締め付け圧力が保持され
る。このことから、単電池とセパレータのガスシール機
能維持されると共に、燃料電池の急激な膨脹も回避され
る。As described above, according to the present invention, it is restricted that the position of the pressing plate where the bellows directly presses the fuel cell is moved according to the contraction of the fuel cell with the lapse of operating time. However, even if the bellows pressure drops and the pressing pressure drops, the pressing plate position is restrained from moving in the direction opposite to the contraction direction, so if the bellows pressure drops or is completely lost. Also in the above, the pressing plate is restrained at the position at that time without returning to the opposite direction of the load direction, that is, the expansion direction of the fuel cell. Therefore, the reaction force generated by the elastic deformation of the fuel cell corresponding to the surface pressure during operation acts on the fuel cell itself to maintain the tightening pressure. Therefore, the gas sealing function between the unit cell and the separator is maintained, and the rapid expansion of the fuel cell is avoided.
【００３６】このように本発明では、簡易な機構によ
り、ベローズの内部圧力が失われる事態に際しても、燃
料電池の必要な締め付け圧力を保持することができるの
で、燃料電池のガスシール機能を維持して、かつ燃料電
池の急激な膨脹に伴う破壊を防止して燃料電池の回復不
能な性能低下を防止する優れた効果を奏する。As described above, according to the present invention, the simple mechanism can maintain the required tightening pressure of the fuel cell even when the internal pressure of the bellows is lost, so that the gas sealing function of the fuel cell is maintained. In addition, it has an excellent effect of preventing the fuel cell from being destroyed due to the rapid expansion and preventing the unrecoverable deterioration of the performance of the fuel cell.
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す構成図。FIG. 1 is a configuration diagram showing a first embodiment of the present invention.
【図２】本発明の第１の実施の形態における安全装置の
説明図。FIG. 2 is an explanatory diagram of a safety device according to the first embodiment of the present invention.
【図３】本発明の第２の実施の形態を示す構成図。FIG. 3 is a configuration diagram showing a second embodiment of the present invention.
【図４】本発明の第３の実施の形態を示す構成図。FIG. 4 is a configuration diagram showing a third embodiment of the present invention.
【図５】従来例の構成図。FIG. 5 is a configuration diagram of a conventional example.
１ 下部ベースプレート ２ 断熱材 ３ 燃料電池 ４ 押付板 ５ 上部ベースプレート ６ ロッド ７ ベローズ ８ 圧力伝達配管 ９ 加圧流体入口 １０ ストッパ付きブロック １１ 歯車付き軸 １２ ストッパ １３ ボールネジ軸 １４ ボールネジナット １５ サーボモータ １６ バネ １７ ピン 1 Lower Base Plate 2 Heat Insulation Material 3 Fuel Cell 4 Pressing Plate 5 Upper Base Plate 6 Rod 7 Bellows 8 Pressure Transmission Piping 9 Pressurized Fluid Inlet 10 Stopper Block 11 Geared Shaft 12 Stopper 13 Ball Screw Shaft 14 Ball Screw Nut 15 Servo Motor 16 Spring 17 pin
Claims (5)
して形成された燃料電池を上下から締め付けて、前記単
電池に供給する燃料ガス及び酸化剤ガスの漏洩を防ぐと
共に、前記単電池間の電気的接触を保持するための燃料
電池の締め付け装置において、前記燃料電池の上部に設
置された上部ベースプレートと前記燃料電池を下部ベー
スプレートに押し付けるための押付板との間に設けられ
たベローズと、前記ベローズに圧力流体を供給し前記燃
料電池の締め付け力を発生させるための圧力流体供給装
置と、前記ベローズによる前記燃料電池の締め付け力が
喪失したときに所定の締め付け力を保持するための安全
装置とを備えたことを特徴とする燃料電池の締め付け装
置。1. A fuel cell formed by alternately stacking a plurality of unit cells and separators is clamped from above and below to prevent leakage of a fuel gas and an oxidant gas supplied to the unit cells, and between the unit cells. In a tightening device of a fuel cell for maintaining the electrical contact of, a bellows provided between an upper base plate installed on the upper part of the fuel cell and a pressing plate for pressing the fuel cell to the lower base plate, A pressure fluid supply device for supplying a pressure fluid to the bellows to generate a tightening force of the fuel cell, and a safety device for maintaining a predetermined tightening force when the bellows loses the tightening force of the fuel cell. A fuel cell tightening device comprising:
力は、前記燃料電池の通常運転状態の圧力、又は燃料ガ
スや酸化剤ガスの漏洩を防止するに必要な圧力を維持す
る締め付け力であることを特徴とする請求項１に記載の
燃料電池の締め付け装置。2. The predetermined tightening force held by the safety device is a tightening force for maintaining the pressure of the fuel cell in a normal operating state or the pressure required to prevent leakage of fuel gas and oxidant gas. The tightening device for a fuel cell according to claim 1, wherein:
トと前記押付板との間に通され前記押付板の移動に伴い
回転するロッドと、前記ロッドに取り付けられ前記ベロ
ーズによる前記押付板への押し付け方向に対しては前記
ロッドの回転を可能としその逆方向の回転を阻止して、
前記燃料電池の締め付け圧力を通常運転状態の締め付け
圧力に保持するストッパ付きブロックとを備えたことを
特徴とする請求項１に記載の燃料電池の締め付け装置。3. The safety device comprises a rod which is inserted between the upper base plate and the pressing plate and which rotates as the pressing plate moves, and a pressing direction of the bellows attached to the rod to the pressing plate. For, the rotation of the rod is allowed and rotation in the opposite direction is blocked,
The fuel cell tightening device according to claim 1, further comprising: a block with a stopper that holds the tightening pressure of the fuel cell at a tightening pressure in a normal operation state.
トと前記押付板との間に通されネジ加工されたボールネ
ジ軸と、前記ボールネジ軸に設置され前記燃料電池の締
め付け圧力を設定し保持するためのボールネジナットと
を備えたことを特徴とする請求項１に記載の燃料電池の
締め付け装置。4. The safety device includes a ball screw shaft which is threaded between the upper base plate and the pressing plate, and which is installed on the ball screw shaft for setting and holding a tightening pressure of the fuel cell. The device for tightening a fuel cell according to claim 1, further comprising a ball screw nut.
トと前記押付板との間に設けられたバネであることを特
徴とする請求項１に記載の燃料電池の締め付け装置。5. The fuel cell tightening device according to claim 1, wherein the safety device is a spring provided between the upper base plate and the pressing plate.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7317098A JPH09139224A (en) | 1995-11-13 | 1995-11-13 | Fastening device for fuel cell |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7317098A JPH09139224A (en) | 1995-11-13 | 1995-11-13 | Fastening device for fuel cell |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09139224A true JPH09139224A (en) | 1997-05-27 |
Family
ID=18084424
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7317098A Pending JPH09139224A (en) | 1995-11-13 | 1995-11-13 | Fastening device for fuel cell |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09139224A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999027602A1 (en) * | 1997-11-25 | 1999-06-03 | Ballard Power Systems Inc. | Compression assembly for an electrochemical fuel cell stack |
| JP2017069192A (en) * | 2015-09-28 | 2017-04-06 | ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ | Fuel cell module and method of operating such module |
-
1995
- 1995-11-13 JP JP7317098A patent/JPH09139224A/en active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| WO1999027602A1 (en) * | 1997-11-25 | 1999-06-03 | Ballard Power Systems Inc. | Compression assembly for an electrochemical fuel cell stack |
| US6057053A (en) * | 1997-11-25 | 2000-05-02 | Ballard Power Systems Inc. | Compression assembly for an electrochemical fuel cell stack |
| JP2017069192A (en) * | 2015-09-28 | 2017-04-06 | ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ | Fuel cell module and method of operating such module |
| US11094958B2 (en) | 2015-09-28 | 2021-08-17 | Cummins Enterprise Llc | Fuel cell module and method of operating such module |
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