燃料電池和用于生產(chǎn)燃料電池的方法
【專利摘要】一種燃料電池包括：在其中堆疊有多個(gè)單元電池（105）的電池堆疊體（100）、容納電池堆疊體（100）的外殼（300），和在電池堆疊體（100）在堆疊方向上的端部和外殼（300）之間的位置處被放置在外殼（300）中的壓力板（200）。外殼（300）具有第一開口（322）和固定部分（321、500），從外殼（300）外側(cè)在堆疊方向上擠壓壓力板（200）的擠壓構(gòu)件穿過(guò)第一開口（322）與壓力板（200）接觸，在電池堆疊體（100）在堆疊方向上被壓縮的狀態(tài)下將壓力板（200）固定到位。
【專利說(shuō)明】燃料電池和用于生產(chǎn)燃料電池的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種燃料電池和一種用于生產(chǎn)燃料電池的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]通常，已知一種燃料電池，在該燃料電池中，其中堆疊多個(gè)電池的電池堆疊體被容納在盒形外殼中。在很多情形中，電池堆疊體在堆疊方向上壓縮保持在外殼中。通常，每一個(gè)電池包括其中一對(duì)電極位于電解質(zhì)的兩側(cè)上的膜電極組件，和位于膜電極組件的兩側(cè)上的一對(duì)分離器。
[0003]作為一種用于調(diào)節(jié)被施加到在燃料電池的外殼中容納的電池堆疊體的、在堆疊方向上的壓縮負(fù)荷的方法，日本專利申請(qǐng)公布N0.2002-358985 (JP2002-358985A)公開了一種用于通過(guò)從外殼的外側(cè)旋轉(zhuǎn)螺栓以調(diào)節(jié)螺栓的軸向力而調(diào)節(jié)電池堆疊體上的壓縮負(fù)荷的方法。日本專利申請(qǐng)公布N0.2005-524214 (JP2005-524214A)公開了一種用于通過(guò)在外殼和電池堆疊體之間插入墊板(間隔板)而調(diào)節(jié)壓縮負(fù)荷的方法。
[0004]然而，在用于通過(guò)調(diào)節(jié)螺栓的軸向力而調(diào)節(jié)壓縮負(fù)荷的方法的情形中，電池堆疊體被來(lái)自螺栓的應(yīng)力壓縮，并且應(yīng)力可能未被均勻地施加到電池堆疊體的整個(gè)表面。另外，當(dāng)螺栓被擰入時(shí)可能形成碎屑。在另一方面，在用于通過(guò)插入墊板而調(diào)節(jié)壓縮負(fù)荷的方法的情形中，墊板的重量增加了燃料電池的重量，并且難以通過(guò)改變墊板的厚度或者數(shù)目而精細(xì)地調(diào)節(jié)壓縮負(fù)荷。如上所述，用于調(diào)節(jié)容納在燃料電池中的外殼中的電池堆疊體上的壓縮負(fù)荷的方法仍然存在改進(jìn)的空間。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供一種有助于燃料電池生產(chǎn)的技術(shù)，在該燃料電池中，電池堆疊體在堆置方向上壓縮保持在外殼中。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的第一方面的燃料電池包括:電池堆疊體，在該電池堆疊體中堆疊了多個(gè)單兀電池；外殼，該外殼容納電池堆疊體；以及壓力板，該壓力板放置在外殼中，在電池堆疊體在堆疊方向上的端部和外殼之間的位置處，并且外殼具有第一開口和固定部分，從外殼外側(cè)在堆疊方向上擠壓壓力板的擠壓構(gòu)件穿過(guò)第一開口與壓力板接觸，在電池堆疊體在堆疊方向上被壓縮的狀態(tài)下固定部分將壓力板固定到位。
[0007]利用這種配置，能夠穿過(guò)第一開口從外殼外側(cè)在堆疊方向上擠壓壓力板，并且利用固定部分壓力板能夠被固定到位并且保持在堆疊方向壓縮。因此，能夠容易地生產(chǎn)其中電池堆疊體在堆疊方向壓縮保持在外殼中的燃料電池。
[0008]在根據(jù)以上方面的燃料電池中，第一開口可以在堆疊方向上面對(duì)壓力板。
[0009]利用這種配置，因?yàn)榈谝婚_口在堆疊方向上面對(duì)壓力板，所以能夠容易地從外殼外側(cè)在堆疊方向上擠壓壓力板。
[0010]在根據(jù)以上方面的燃料電池中，固定部分可以包括設(shè)置在外殼中以在堆疊方向上面對(duì)壓力板的陰螺紋部分，和具有被連接到陰螺紋部分的近端和與壓力板接觸的遠(yuǎn)端的螺栓構(gòu)件。
[0011]利用這種配置，能夠容易地抵抗來(lái)自壓縮的電池堆疊體的應(yīng)力限制壓力板移動(dòng)。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的第二方面的燃料電池包括:電池堆疊體，在該電池堆疊體中堆疊多個(gè)單兀電池；外殼，該外殼容納電池堆疊體；以及壓力板，該壓力板放置在外殼中，在電池堆疊體在堆疊方向上的端部和外殼之間的位置，并且外殼至少具有在堆疊方向上面對(duì)壓力板的、帶有不同的開口面積的第一開口和第二開口。
[0013]利用這種配置，能夠穿過(guò)一個(gè)類型的開口從外殼外側(cè)在堆疊方向上擠壓壓力板，并且能夠穿過(guò)另一個(gè)類型的開口將壓力板固定到位并且保持在堆疊方向上壓縮。因此，能夠容易地生產(chǎn)其中電池堆疊體在堆疊方向上壓縮保持在外殼中的燃料電池。
[0014]在根據(jù)以上方面的燃料電池中，具有比第二開口更大的開口面積的第一開口的數(shù)目是一個(gè)到二個(gè)。
[0015]利用這種配置，能夠容易地穿過(guò)一個(gè)或多個(gè)第一開口從外殼外側(cè)在堆疊方向上利用擠壓構(gòu)件擠壓壓力板。
[0016]在根據(jù)以上方面的燃料電池中，第一開口的數(shù)目可以是兩個(gè)或者三個(gè)，并且第一開口可以被定位為使得當(dāng)從堆疊方向看時(shí)，電池堆疊體的重心(單元電池的重心)位于兩個(gè)第一開口之間或者在被三個(gè)第一開口包圍的區(qū)域中。
[0017]利用這種配置，當(dāng)利用兩個(gè)或者三個(gè)擠壓構(gòu)件穿過(guò)第一開口從外殼外側(cè)在堆疊方向上擠壓壓力板時(shí)，被擠壓構(gòu)件施加到壓力板的作用力的合力能夠被施加在靠近電池堆疊體的重心(單元電池的重心)的點(diǎn)。因此,能夠容易地在堆疊方向上擠壓壓力板。
[0018]在根據(jù)以上方面的燃料電池中，第一開口的數(shù)目可以是一個(gè)，并且當(dāng)堆疊方向上看時(shí)，第一開口可以位于與電池堆疊體的重心(單元電池的重心)相對(duì)的位置處。
[0019]利用這種配置，當(dāng)利用擠壓構(gòu)件穿過(guò)第一開口從外殼外側(cè)在堆疊方向上擠壓壓力板時(shí)，能夠在靠近電池堆疊體的重心(單元電池的重心)的點(diǎn)擠壓壓力板。因此，能夠容易地在堆疊方向上擠壓壓力板。
[0020]在根據(jù)以上方面的燃料電池中，第一開口可以用于使得用于從外殼外側(cè)在堆疊方向上擠壓壓力板的擠壓構(gòu)件與壓力板接觸。
[0021]在根據(jù)以上方面的燃料電池中，具有比第一開口更小的開口面積的第二開口可以在第二開口的內(nèi)周邊中具有螺紋溝槽。
[0022]利用這種配置，能夠通過(guò)將螺栓構(gòu)件附接到陰螺紋部分而容易地將壓力板固定到位。
[0023]根據(jù)本發(fā)明的第三方面的、用于生產(chǎn)燃料電池的方法包括:制備在其中堆疊多個(gè)單元電池的電池堆疊體和用于容納電池堆疊體的外殼；在外殼中放置電池堆疊體使得電池堆疊體在堆疊方向上的端部經(jīng)由壓力板面對(duì)外殼，通過(guò)利用擠壓構(gòu)件從外殼外側(cè)擠壓壓力板而在堆疊方向上壓縮在外殼中的電池堆疊體；以及在電池堆疊體被擠壓構(gòu)件壓縮的狀態(tài)下將壓力板固定到位。
[0024]利用這種配置，在電池堆疊體被從外殼外側(cè)壓縮之后，壓力板被固定到位。因此，能夠容易地生產(chǎn)其中電池堆疊體在堆疊方向上壓縮保持在外殼中的燃料電池。
[0025]在根據(jù)以上方面的生產(chǎn)方法中，外殼可以具有穿過(guò)外殼的側(cè)壁的、至少兩個(gè)類型的開口，電池堆疊體可以被放置在外殼中使得電池堆疊體在堆疊方向上的端部經(jīng)由壓力板面對(duì)側(cè)壁，可以通過(guò)使用擠壓構(gòu)件穿過(guò)側(cè)壁的第一開口從外殼外側(cè)在堆疊方向上擠壓壓力板而壓縮電池堆疊體，并且可以通過(guò)在壓力板和側(cè)壁的第二開口之間附接螺栓構(gòu)件而固定壓力板。
[0026]利用這種配置，在穿過(guò)第一開口從外殼外側(cè)壓縮電池堆疊體時(shí)，通過(guò)在壓力板和第二開口之間附接螺栓構(gòu)件，壓力板被固定到位。因此，能夠容易地生產(chǎn)其中電池堆疊體在堆疊方向上壓縮保持在外殼中的燃料電池。
[0027]在根據(jù)以上方面的生產(chǎn)方法中，當(dāng)通過(guò)擠壓擠壓構(gòu)件而施加到電池堆疊體的壓縮負(fù)荷達(dá)到預(yù)定值時(shí)，可以通過(guò)附接螺栓構(gòu)件來(lái)固定壓力板，并且可以在螺栓構(gòu)件被附接之后釋放擠壓構(gòu)件的擠壓力。
[0028]利用這種配置，因?yàn)樵诼菟?gòu)件被附接以固定壓力板之后釋放了擠壓構(gòu)件的擠壓力，所以能夠容易地附接螺栓構(gòu)件。
[0029]在根據(jù)以上方面的生產(chǎn)方法中，可以使用檢測(cè)擠壓構(gòu)件的擠壓力的外部裝置來(lái)檢測(cè)當(dāng)壓力板被固定時(shí)被施加到電池堆疊體的壓縮負(fù)荷。
[0030]利用這種配置，因?yàn)槿剂想姵夭槐卦O(shè)置有檢測(cè)燃料電池上的壓縮負(fù)荷的檢測(cè)部分，所以能夠在結(jié)構(gòu)上簡(jiǎn)化燃料電池。
[0031]應(yīng)該指出，本發(fā)明可以以各種方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。例如，可以以燃料電池生產(chǎn)設(shè)備、配備有燃料電池的車輛、用于附接用于壓縮電池堆疊體的螺栓構(gòu)件的方法，以及在其中存儲(chǔ)使得系統(tǒng)執(zhí)行這些方法的控制程序的存儲(chǔ)介質(zhì)的形式實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。
[0032]附圖簡(jiǎn)要說(shuō)明
[0033]將在下面參考附圖描述本發(fā)明的示例性實(shí)施例的特征、優(yōu)點(diǎn)以及技術(shù)和工業(yè)意義，在附圖中相同的數(shù)字表示相同的元件，并且其中:
[0034]圖1是用于解釋本發(fā)明的第一實(shí)施例的燃料電池的總體配置的解釋性圖；
[0035]圖2A和圖2B是用于解釋根據(jù)第一實(shí)施例的殼體的總體配置的解釋性圖；
[0036]圖3是用于解釋根據(jù)第一實(shí)施例的單元電池的總體配置的解釋性圖；
[0037]圖4是用于解釋根據(jù)第一實(shí)施例的殼體的螺栓開口、擠壓開口和軸開口的位置的解釋性圖；
[0038]圖5是用于解釋用于生產(chǎn)根據(jù)第一實(shí)施例的燃料電池的方法的過(guò)程的解釋性圖；
[0039]圖6是示出根據(jù)第一實(shí)施例在生產(chǎn)設(shè)備上設(shè)定殼體的方式的解釋性圖；
[0040]圖7是示出根據(jù)第一實(shí)施例在殼體中容納單元電池的方式的解釋性圖；
[0041]圖8是示出根據(jù)第一實(shí)施例將板構(gòu)件固定到前壁的方式的解釋性圖；
[0042]圖9A和圖9B是用于解釋根據(jù)第一實(shí)施例將軸構(gòu)件附接到初級(jí)組件的方式的解釋性圖；
[0043]圖1OA到圖1OC是用于解釋根據(jù)第一實(shí)施例調(diào)節(jié)在電池堆疊體上的壓縮負(fù)荷的方式的解釋性圖；
[0044]圖1lA和圖1lB是用于解釋根據(jù)第一實(shí)施例將蓋構(gòu)件附接到初級(jí)組件的方式的解釋性圖；
[0045]圖12是用于解釋本發(fā)明的第二實(shí)施例的殼體的擠壓開口的位置的解釋性圖；
[0046]圖13是用于解釋本發(fā)明的第三實(shí)施例的殼體的擠壓開口的位置的解釋性圖；
[0047]圖14是用于解釋本發(fā)明的以上實(shí)施例的第一修改的殼體的擠壓開口的位置的解釋性圖；
[0048]圖15A到圖15C是用于解釋本發(fā)明的以上實(shí)施例的第二修改的殼體的擠壓開口的位置的解釋性圖；并且
[0049]圖16A和圖16B是用于解釋本發(fā)明的以上實(shí)施例的第三修改的燃料電池的固定部分的解釋性圖。
【具體實(shí)施方式】
[0050]圖1是用于解釋第一實(shí)施例的燃料電池的總體配置的解釋性圖。圖1示出燃料電池10的截面配置。燃料電池10是向其供應(yīng)有氫氣和氧氣以產(chǎn)生電力的固體聚合物燃料電池。燃料電池10被安裝在諸如車輛的可移動(dòng)體上，并且被用作可移動(dòng)體的動(dòng)力源。燃料電池10可以被用作固定電源。燃料電池10包括電池堆疊體100、一對(duì)端子板203a和203b、一對(duì)絕緣體板202a和202b、堆疊歧管201、壓力板200、外殼300，和多個(gè)負(fù)荷調(diào)節(jié)螺栓500。
[0051]多個(gè)單元電池105在電池堆疊體100中堆疊。在以后結(jié)合圖3描述單元電池105的形狀和配置。在以下說(shuō)明中，沿著電池堆疊體100的堆疊方向的方向被稱作“X方向”、垂直于X方向并且沿著單元電池105的縱向方向的方向被稱作“y方向”，并且垂直于X方向和I方向的方向被稱作“z方向”。端子板203a和203b作為電極板位于電池堆疊體100的兩側(cè)上，并且絕緣體板202a和202b位于端子板203a和203b的兩側(cè)上。堆疊歧管201位于絕緣體板202b外側(cè)以在外殼300的外側(cè)和電池堆疊體100之間形成用于反應(yīng)氣體(燃料氣體、氧化劑氣體等)和冷卻介質(zhì)的流動(dòng)路徑。用于擠壓電池堆疊體100的壓力板200位于絕緣體板202a和外殼300之間。
[0052]外殼300包括全部由諸如鋼的金屬制成的殼體305、板構(gòu)件410、蓋構(gòu)件420，和軸構(gòu)件430。在外殼300中，電池堆疊體100保持在堆疊方向(X方向)上壓縮。
[0053]圖2A和圖2B是用于解釋殼體的總體配置的解釋性圖。圖2A是圖1所示殼體305的透視圖。在圖2A中殼體在豎直方向(z方向)上顛倒。圖2B是示出殼體305的后側(cè)(圖1中的右側(cè))的透視圖。殼體305具有基本矩形盒形外部構(gòu)形，并且包括前壁310、后壁320、頂壁330、底壁340、右側(cè)壁350，和左側(cè)壁360。殼體305的內(nèi)表面涂覆有絕緣材料(未示出)(諸如樹脂)。
[0054]前壁310基本垂直于頂壁330、底壁340、右側(cè)壁350，和左側(cè)壁360。前壁310包括以凸緣狀的方式朝向頂壁330和底壁340延伸的邊緣310f，并且在它的中心處具有前開口 311。后壁320形成在與前壁310相對(duì)的位置處，并且基本垂直于頂壁330、底壁340、右側(cè)壁350，和左側(cè)壁360。
[0055]后壁320具有螺栓開口 321、擠壓開口 322，和軸開口 323。螺栓開口 321是帶有螺紋溝槽的負(fù)荷調(diào)節(jié)螺栓500 (圖1)插入穿過(guò)的螺栓孔(通孔)，并且在其內(nèi)表面中具有能夠與每一個(gè)負(fù)荷調(diào)節(jié)螺栓500的螺紋溝槽接合的螺紋溝槽。擠壓開口 322是在以后描述(參考圖1OA到圖10C)的擠壓構(gòu)件120插入穿過(guò)的通孔，并且在該實(shí)施例中具有帶有比螺栓開口 321更大的開口面積的圓形外部構(gòu)形。軸開口 323是軸構(gòu)件430 (圖1)插入穿過(guò)的通孔。在以后結(jié)合圖4詳細(xì)描述螺栓開口 321、擠壓開口 322和軸開口 323的位置和數(shù)目。
[0056]頂壁330和底壁340在彼此相對(duì)的位置處形成，并且基本垂直于右側(cè)壁350和左側(cè)壁360。底壁340具有占據(jù)幾乎其整個(gè)中心部分的底部開口 341。右側(cè)壁350和左側(cè)壁360在彼此相對(duì)的位置處形成，并且在它們的周邊處連接到前壁310、后壁320、頂壁330和底壁340的周邊。在該實(shí)施例中，前壁310和后壁320被形成為它們的法線方向沿著X方向延伸，并且頂壁330、底壁340、右側(cè)壁350和左側(cè)壁360形成為平行于x方向。監(jiān)測(cè)電池堆疊體100的電池電壓的監(jiān)測(cè)電路550在殼體305中沿著右側(cè)壁350定位。
[0057]如在圖1中所示，具有基本矩形形狀的板構(gòu)件410被螺釘411附接到前壁310，并且前開口 311被板構(gòu)件410關(guān)閉。輔助部件450被附接到板構(gòu)件410。輔助部件450的示例包括通過(guò)其從外部源將反應(yīng)氣體供應(yīng)到歧管中的管道452和454和用于傳遞燃料氣體(氫)的泵453。具有基本矩形形狀的蓋構(gòu)件420被螺釘421附接到底壁340，并且底部開口341被蓋構(gòu)件420關(guān)閉。
[0058]軸構(gòu)件430是例如由金屬制成的桿狀構(gòu)件，并且穿過(guò)外殼300在X方向上延伸。每一個(gè)軸構(gòu)件430具有被螺母431固定到板構(gòu)件410的一端和穿過(guò)對(duì)應(yīng)的軸開口 323延伸并且被固定到后壁320的另一端。
[0059]負(fù)荷調(diào)節(jié)螺栓500是例如由金屬制成的桿狀構(gòu)件，并且具有螺紋溝槽。每一個(gè)負(fù)荷調(diào)節(jié)螺栓500具有固定地?cái)Q入后壁320的對(duì)應(yīng)的螺栓開口 321中的近端和與壓力板200接觸的遠(yuǎn)端。能夠通過(guò)旋轉(zhuǎn)負(fù)荷調(diào)節(jié)螺栓500來(lái)調(diào)節(jié)從后壁320到負(fù)荷調(diào)節(jié)螺栓500與壓力板200接觸的位置的長(zhǎng)度。
[0060]壓力板200具有與單兀電池105相同的平板狀外部構(gòu)形，并且位于殼體305的后壁320和電池堆疊體100之間。壓力板200優(yōu)選地具有比端子板203a和203b以及絕緣體板202a和202b大得多的厚度，并且能夠?qū)D壓力從外側(cè)均勻地傳送到電池堆疊體100的整個(gè)表面。壓力板200在從電池堆疊體100朝向后壁320的方向上被擠壓，但是通過(guò)負(fù)荷調(diào)節(jié)螺栓500限制其移動(dòng)。壓力板200、堆疊歧管201和板構(gòu)件410可以被用作包括電池堆疊體100的燃料電池堆疊體的構(gòu)成部分(諸如端板)。
[0061]電池堆疊體100在外殼300中在壓力板200和板構(gòu)件410之間經(jīng)受規(guī)定的負(fù)荷。換言之，這個(gè)實(shí)施例的電池堆疊體100在外殼300中保持在X方向上的壓縮。
[0062]圖3是用于解釋單元電池的總體配置的解釋性圖。單元電池105包括密封集成膜電極組件150，和被定位成從兩側(cè)夾緊密封集成膜電極組件150的一對(duì)分離器160和180(在下文中可以分別地被稱作“第一分離器160”和“第二分離器180”)。密封集成膜電極組件150包括膜電極組件151和沿著膜電極組件151的周邊形成的密封墊158。膜電極組件151包括固體聚合物電解質(zhì)薄膜152、位于固體聚合物電解質(zhì)薄膜152的兩側(cè)上的陽(yáng)極153和陰極154，和位于陽(yáng)極153和陰極154的外側(cè)的一對(duì)氣體擴(kuò)散層157。
[0063]固體聚合物電解質(zhì)薄膜152由氟基樹脂材料或者碳?xì)浠衔锘鶚渲牧闲纬?，并且?dāng)處于濕潤(rùn)狀態(tài)中時(shí)具有良好的質(zhì)子傳導(dǎo)性。陽(yáng)極153和陰極154的每一個(gè)包括在其上沉積了促進(jìn)電化學(xué)反應(yīng)的催化劑金屬(諸如鉬)的碳顆粒(催化劑沉積載體)和具有質(zhì)子傳導(dǎo)性的聚合物電解質(zhì)(諸如氟基樹脂)。氣體擴(kuò)散層157由諸如碳紙的氣體可滲透?jìng)鲗?dǎo)材料形成。沿著膜電極組件151的周邊，通過(guò)合成樹脂等的注塑成型形成密封墊158。第一分離器160和第二分離器180具有板狀外部構(gòu)形，并且由氣體不可滲透?jìng)鲗?dǎo)材料，諸如通過(guò)壓縮碳以向其提供氣體非滲透性而制備的高密度碳、焙燒碳或者諸如不銹鋼的金屬材料，來(lái)形成。
[0064]密封集成膜電極組件150以及分離器160和180在它們的周邊具有通孔，從而當(dāng)單元電池105被堆疊時(shí)能夠形成反應(yīng)氣體(燃料氣體和氧化劑氣體)和冷卻介質(zhì)(諸如水)通過(guò)其在堆疊方向(X方向)上流動(dòng)的歧管Ml到M6。具體地，從外部源供應(yīng)的氧化劑氣體(陰極原料氣)通過(guò)歧管Ml流動(dòng)，并且已經(jīng)穿過(guò)膜電極組件151且包含氧化劑氣體(陰極廢氣)的氣體通過(guò)歧管M2流動(dòng)。從外部源供應(yīng)的燃料氣體(陽(yáng)極原料氣)通過(guò)歧管M3流動(dòng)，并且已經(jīng)穿過(guò)膜電極組件151且包含燃料氣體(陽(yáng)極廢氣)的氣體通過(guò)歧管M4流動(dòng)。從外部源供應(yīng)的冷卻介質(zhì)通過(guò)歧管M5流動(dòng)，并且已經(jīng)被用于冷卻的冷卻介質(zhì)通過(guò)歧管M6流動(dòng)。
[0065]第一分離器160的兩個(gè)主面之中面對(duì)膜電極組件151的一個(gè)具有燃料氣體(陽(yáng)極原料氣)從歧管M3流動(dòng)到其中的流動(dòng)路徑溝槽(未示出)。第一分離器160的另一個(gè)主面具有冷卻介質(zhì)從歧管M5流動(dòng)到其中的流動(dòng)路徑溝槽161。第二分離器180的兩個(gè)主面之中面對(duì)膜電極組件151的一個(gè)具有氧化劑氣體(陰極原料氣)從歧管Ml流動(dòng)到其中的流動(dòng)路徑溝槽181。第二分離器180的另一個(gè)主面具有冷卻介質(zhì)從歧管M5流動(dòng)到其中的流動(dòng)路徑溝槽(未示出)。
[0066]密封集成膜電極組件150與分離器160和180具有平坦矩形板狀構(gòu)形，在它們的角部處分別有缺口 155、165和185。在密封集成膜電極組件150與分離器160和180在它們的縱向方向(y方向)上延伸的周邊中，當(dāng)它們被容納在外殼300中時(shí)面對(duì)底壁340的周邊分別在其中心附近具有缺口 156、166和186。
[0067]圖4是用于解釋殼體的螺栓開口 321、擠壓開口 322和軸開口 323的位置的解釋性圖。圖4示出當(dāng)在X方向上看時(shí)燃料電池10的后壁320。在圖4中，電池堆疊體100和監(jiān)測(cè)電路550的位置由虛線指示。因?yàn)楫?dāng)在X方向上看時(shí)，電池堆疊體100和壓力板200具有基本相同的形狀，所以圖4中的虛線也指示壓力板200的位置。
[0068]殼體305的后壁320具有八個(gè)螺栓開口 321、兩個(gè)擠壓開口 322，和三個(gè)軸開口323。當(dāng)在X方向上看時(shí)，八個(gè)螺栓開口 321形成在與電池堆疊體100的周邊相對(duì)的位置處。這防止電池堆疊體100的周邊被來(lái)自保持在堆疊方向(X方向)上壓縮的電池堆疊體100的反作用力彎曲，因?yàn)楫?dāng)負(fù)荷調(diào)節(jié)螺栓500被插入螺栓開口 321中時(shí)，負(fù)荷調(diào)節(jié)螺栓500擠壓電池堆疊體100的周邊。另外，螺栓開口 321被定位成包圍擠壓開口 322。這使得即便當(dāng)壓力板200被穿過(guò)擠壓開口 322的擠壓構(gòu)件120擠壓時(shí)圍繞壓力板200被擠壓構(gòu)件120擠壓的位置的壓力板200的表面的一部分彎曲，從螺栓開口 321到壓力板200的表面的距離也能夠是基本相等的。結(jié)果，在負(fù)荷調(diào)節(jié)螺栓500被附接到螺栓開口 321之后，來(lái)自處于壓縮狀態(tài)中的電池堆疊體100的反作用力被同等地分布到負(fù)荷調(diào)節(jié)螺栓500。
[0069]當(dāng)在X方向上看時(shí)，兩個(gè)擠壓開口 322位于電池堆疊體100的重心GC的兩側(cè)上。換言之，兩個(gè)擠壓開口 322被定位為使得當(dāng)在X方向上看時(shí)，電池堆疊體100的重心GC位于兩個(gè)擠壓開口 322之間。這使得當(dāng)壓力板200被穿過(guò)擠壓開口 322的擠壓構(gòu)件120擠壓時(shí)，被施加到壓力板200的擠壓力的合力能夠作用于靠近電池堆疊體100的重心GC的點(diǎn)。這防止由于在合力的施加點(diǎn)和重心GC之間的差異而產(chǎn)生力矩并且使得電池堆疊體100能夠在堆疊方向(X方向)上筆直地被壓縮。
[0070]在該實(shí)施例中，兩個(gè)擠壓開口 322形成在距電池堆疊體100的重心GC相同的距離D處。這使得被施加到壓力板200的擠壓力的合力能夠作用于更加靠近電池堆疊體100的重心GC的點(diǎn)。在該實(shí)施例中，擠壓開口 322具有允許穿過(guò)其插入圓柱狀擠壓構(gòu)件120的圓形構(gòu)形。因此，盡管距離D被示為從電池堆疊體100的重心GC到最靠近電池堆疊體100的重心GC的擠壓開口 322的邊緣的距離，但是距離D可以被定義為從電池堆疊體100的重心GC到擠壓開口 322的中心的距離。
[0071]兩個(gè)擠壓開口 322可以位于距電池堆疊體100的重心GC不同的距離處，只要當(dāng)在X方向上看時(shí)，它們位于電池堆疊體100的重心GC的兩側(cè)上。這是因?yàn)榧幢惝?dāng)壓力板200被多個(gè)擠壓構(gòu)件120擠壓時(shí)合力的施加點(diǎn)不必非要與電池堆疊體100的重心GC精確地一致，電池堆疊體100也能夠在堆疊方向上被筆直地壓縮。擠壓開口 322可以在它們的內(nèi)表面中具有螺紋溝槽。
[0072]三個(gè)軸開口 323沿著被連接到底壁340的后壁320的周邊對(duì)齊。當(dāng)在x方向上看時(shí)，在兩側(cè)上的三個(gè)軸開口 323中的兩個(gè)形成在面對(duì)由密封集成膜電極組件150與分離器160和180的缺口 155、165和185限定的溝槽的位置處。三個(gè)軸開口 323中處于中心的一個(gè)形成在面對(duì)由密封集成膜電極組件150與分離器160和180的缺口 156、166和186限定的溝槽的位置處。如上所述，三個(gè)軸開口 323并不面對(duì)電池堆疊體100而是通過(guò)上述溝槽面對(duì)被附接到殼體305的相對(duì)側(cè)的板構(gòu)件410。因?yàn)槿齻€(gè)軸開口 323沿著被連接到底壁340的后壁320的周邊對(duì)齊，所以在軸開口 323和板構(gòu)件410之間延伸的軸構(gòu)件430能夠從在堆疊方向上保持壓縮的電池堆疊體100接收反作用力。這防止具有底部開口 341的底壁340變形。
[0073]圖5是用于解釋用于生產(chǎn)燃料電池10的方法的過(guò)程的流程圖。在生產(chǎn)燃料電池10時(shí)，監(jiān)測(cè)電路550 (參考圖2A)已經(jīng)附接到的殼體305被設(shè)定在生產(chǎn)設(shè)備600上(參考圖6)(步驟 S110)。
[0074]圖6是用于解釋在生產(chǎn)設(shè)備上設(shè)定殼體的方式的解釋性圖。作為用于生產(chǎn)燃料電池的設(shè)備的生產(chǎn)設(shè)備600包括平板狀平臺(tái)610、固定引導(dǎo)件620，和可移動(dòng)引導(dǎo)件630。固定引導(dǎo)件620具有細(xì)長(zhǎng)外部構(gòu)形并且被固定在平臺(tái)610上?？梢苿?dòng)引導(dǎo)件630具有類似于固定引導(dǎo)件620的細(xì)長(zhǎng)外部構(gòu)形，并且能夠在它的頂表面與固定引導(dǎo)件620的頂表面齊平的情況下水平地移動(dòng)。殼體305被放置在生產(chǎn)設(shè)備600的平臺(tái)610上。此時(shí)，殼體305被放置為使得固定引導(dǎo)件620和可移動(dòng)引導(dǎo)件630位于殼體305中超出底部開口 341。在生產(chǎn)設(shè)備600上設(shè)定殼體305之后，單元電池105被放置在殼體305中(圖5中的步驟S120)。
[0075]圖7是示出在殼體305中放置單元電池105的方式的解釋性圖。首先，在殼體305中的可移動(dòng)引導(dǎo)件630的一部分穿過(guò)殼體305的前開口 311被從殼體305抽出。壓力板200、絕緣體板202a、端子板203a、多個(gè)單元電池105 (電池堆疊體100)、端子板203b、絕緣體板202b，和堆疊歧管201按照這個(gè)次序被放置在已經(jīng)部分地從殼體305抽出的可移動(dòng)引導(dǎo)件630的頂表面上和固定引導(dǎo)件620的頂表面上。在這之后，使用加壓機(jī)構(gòu)460擠壓輔助部件450已經(jīng)附接到的板構(gòu)件410，以在堆疊方向(X方向)上壓縮電池堆疊體100。電池堆疊體100在殼體305中在堆疊方向(X方向)上壓縮地置放。此時(shí)，板構(gòu)件410受到擠壓并且與前壁310接觸。
[0076]圖8是示出將板構(gòu)件410固定到前壁310的方式的解釋性圖。板構(gòu)件410被螺釘411固定以與前壁310接觸(圖5中的步驟S130)。結(jié)果，電池堆疊體100在堆疊方向上在規(guī)定的負(fù)荷下被保持在殼體305中。其中板構(gòu)件410被附接到前壁310的、已經(jīng)經(jīng)歷步驟S130的燃料電池組件在下文中可以被稱作“初級(jí)組件11”。在步驟S130之后，初級(jí)組件11被從生產(chǎn)設(shè)備600移除。然后，軸構(gòu)件430被附接到初級(jí)組件11 (步驟S140)。[0077]圖9A和圖9B是示出將軸構(gòu)件430附接到初級(jí)組件11的方式的解釋性圖。如在圖9A中所示，初級(jí)組件11被設(shè)定在安裝裝置650上。安裝裝置650是在其上放置初級(jí)組件11并且在它的頂表面上具有多個(gè)輥(未示出)的平臺(tái)。初級(jí)組件11被放置在安裝裝置650上，使得電池堆疊體100接觸安裝裝置650的頂表面。在這之后，軸構(gòu)件430插入穿過(guò)初級(jí)組件11的軸開口 323。在軸構(gòu)件430被從后壁320插入到板構(gòu)件410之后，相應(yīng)的軸構(gòu)件430的兩端被螺母431固定到后壁320和板構(gòu)件410，如在圖9B中所示。在軸構(gòu)件430被附接到初級(jí)組件11之后，在電池堆疊體100上在堆疊方向(X方向)上的壓縮負(fù)荷得以調(diào)節(jié)(步驟 S150)。
[0078]圖1OA到圖1OC是用于解釋調(diào)節(jié)在電池堆疊體100上的壓縮負(fù)荷的方式的解釋性圖。如在圖1OA中所示，穿過(guò)擠壓開口 322插入桿狀擠壓構(gòu)件120以擠壓壓力板200。電池堆疊體100被壓力板200的擠壓力在堆疊方向(X方向)上壓縮。換言之，能夠通過(guò)調(diào)節(jié)被擠壓構(gòu)件120施加到壓力板200的擠壓力，來(lái)調(diào)節(jié)在堆疊方向上在電池堆疊體100上的壓縮負(fù)荷。在該實(shí)施例中，擠壓構(gòu)件120被包括在加壓?jiǎn)卧?00中，并且能夠從加壓?jiǎn)卧?00的驅(qū)動(dòng)部710接收動(dòng)力以向壓力板200施加給定的負(fù)荷。加壓?jiǎn)卧?00包括能夠檢測(cè)被擠壓構(gòu)件120施加到壓力板200的負(fù)荷的負(fù)荷測(cè)量部720。換言之，加壓?jiǎn)卧?00能夠檢測(cè)在堆疊方向(X方向)上在電池堆疊體100上的壓縮負(fù)荷。因此，燃料電池自身不必具有檢測(cè)在電池堆疊體100上的壓縮負(fù)荷的檢測(cè)部，從而使得燃料電池的重量和生產(chǎn)成本降低。
[0079]當(dāng)在堆疊方向(X方向)上在電池堆疊體100上的壓縮負(fù)荷達(dá)到預(yù)定值時(shí)，在維持壓縮負(fù)荷的情況下，如在圖1OB中所示附接負(fù)荷調(diào)節(jié)螺栓500。壓縮負(fù)荷例如可以是大致36.5kN。通過(guò)將負(fù)荷調(diào)節(jié)螺栓500擰入后壁320的八個(gè)螺栓開口 321中來(lái)附接負(fù)荷調(diào)節(jié)螺栓500。此時(shí)的緊固扭矩例如可以是I到2.5Nm。優(yōu)選地，以在5Nm±30%的范圍中，換言之，在3.5到6.5Nm的范圍中的緊固扭矩緊固負(fù)荷調(diào)節(jié)螺栓500。
[0080]這是因?yàn)榫o固扭矩的下限優(yōu)選至少3Nm，從而使得負(fù)荷調(diào)節(jié)螺栓500緊密地抵靠壓力板200。在另一方面，緊固扭矩的上限優(yōu)選足夠低，使得壓力板200幾乎不被由緊固扭矩產(chǎn)生的、來(lái)自負(fù)荷調(diào)節(jié)螺栓500的軸向力移動(dòng)。當(dāng)在電池堆疊體100上在堆疊方向上的壓縮負(fù)荷被加壓?jiǎn)卧?00維持為36.5kN的情況下附接負(fù)荷調(diào)節(jié)螺栓500時(shí)，八個(gè)負(fù)荷調(diào)節(jié)螺栓500中每一個(gè)負(fù)荷調(diào)節(jié)螺栓500的軸向力優(yōu)選地低于4.56 36.5/8)kN。在該實(shí)施例中，負(fù)荷調(diào)節(jié)螺栓500被設(shè)計(jì)成當(dāng)緊固扭矩是6.5Nm或者更低時(shí)施加1.6kN或者更低的軸向力，以防止壓力板200被緊固扭矩移動(dòng)。
[0081]在八個(gè)負(fù)荷調(diào)節(jié)螺栓500被附接到初級(jí)組件11之后，如在圖1OC中所示，擠壓構(gòu)件120被從初級(jí)組件11移除。因?yàn)樵跀D壓構(gòu)件120被移除之后負(fù)荷調(diào)節(jié)螺栓500防止壓力板200實(shí)質(zhì)性地移動(dòng)，所以電池堆疊體100被保持到位，并且在堆疊方向上的壓縮負(fù)荷被壓力板200和板構(gòu)件410維持為規(guī)定值(例如36.5kN)。在負(fù)荷調(diào)節(jié)螺栓500被附接之后，在擠壓構(gòu)件120被移除之前，4Nm±30%的扭矩可以被施加到負(fù)荷調(diào)節(jié)螺栓500，以檢查負(fù)荷調(diào)節(jié)螺栓500是否緊密地安置。在移除擠壓構(gòu)件120之后，蓋構(gòu)件420被附接到初級(jí)組件
11(參考圖1lA和圖11B)(步驟S160)。
[0082]圖1lA和圖1lB是示出將蓋構(gòu)件420附接到初級(jí)組件11的方式的解釋性圖。如在圖1lA中所示，蓋構(gòu)件420被螺釘421附接到底壁340以關(guān)閉底部開口 341。這完成了燃料電池10的生產(chǎn)，如在圖1lB中所示。[0083]這個(gè)實(shí)施例的擠壓開口 322對(duì)應(yīng)于本發(fā)明的“第一開口 ”。這個(gè)實(shí)施例的螺栓開口321和負(fù)荷調(diào)節(jié)螺栓500對(duì)應(yīng)于本發(fā)明的“固定部分”。這個(gè)實(shí)施例的螺栓開口 321對(duì)應(yīng)于本發(fā)明的“陰螺紋部分”或者“第二開口 ”。
[0084]根據(jù)在前面描述的這個(gè)實(shí)施例的燃料電池10，能夠穿過(guò)擠壓開口 322從殼體305外側(cè)在堆疊方向(X方向)上擠壓壓力板200，并且能夠通過(guò)在壓力板200在堆疊方向上被擠壓的情況下將負(fù)荷調(diào)節(jié)螺栓500附接到螺栓開口 321，而將壓力板200固定到位。因此，能夠容易地生產(chǎn)其中電池堆疊體100在堆疊方向上壓縮保持在殼體305中的燃料電池10。
[0085]用于生產(chǎn)其中電池堆疊體在堆疊方向上壓縮保持在殼體中的燃料電池的通常已知的方法是通過(guò)從外殼外側(cè)利用螺栓構(gòu)件擠壓壓力板而調(diào)節(jié)電池堆疊體上的壓縮負(fù)荷。然而，在此情形中，因?yàn)榈挚箒?lái)自在堆疊方向(X方向)上壓縮的電池堆疊體的反作用力來(lái)擰緊螺栓構(gòu)件，所以可能從螺栓孔形成碎屑。當(dāng)在三個(gè)或者更多點(diǎn)處擠壓電池堆疊體時(shí)，因?yàn)椴荒茉谝粋€(gè)或者多個(gè)點(diǎn)處充分?jǐn)D壓電池堆疊體，所以難以在靠近電池堆疊體100的重心GC的點(diǎn)處施加擠壓力的合力。另外，因?yàn)殡y以從燃料電池10外側(cè)檢測(cè)壓縮負(fù)荷，所以檢測(cè)電池堆疊體上的壓縮負(fù)荷的檢測(cè)部必須被設(shè)置在燃料電池10中。這可能導(dǎo)致生產(chǎn)成本和重量增加。此外，因?yàn)槭褂玫穆菟ㄊ窃谏a(chǎn)工藝期間選擇的，所以在電池堆疊體被初步地壓縮并且電池堆疊體的尺寸得到測(cè)量之后需要釋放電池堆疊體的壓縮的釋放步驟。
[0086]作為對(duì)照，根據(jù)這個(gè)實(shí)施例的燃料電池10，因?yàn)樵诶脭D壓構(gòu)件120壓縮電池堆疊體100之后附接負(fù)荷調(diào)節(jié)螺栓500，所以能夠防止從螺栓開口 321形成碎屑。另外，因?yàn)橛蓴D壓構(gòu)件120在兩點(diǎn)處擠壓電池堆疊體100，所以擠壓力的合力能夠被施加到靠近電池堆疊體100的重心GC的點(diǎn)。而且，因?yàn)榇┻^(guò)擠壓開口 322從殼體305外側(cè)擠壓壓力板200，所以能夠利用諸如加壓?jiǎn)卧?00的外部裝置來(lái)檢測(cè)在電池堆疊體100上的壓縮負(fù)荷。此夕卜，因?yàn)樵诶脭D壓構(gòu)件120壓縮電池堆疊體100之后附接負(fù)荷調(diào)節(jié)螺栓500，所以無(wú)需釋放步驟。這導(dǎo)致生產(chǎn)工藝更短。
[0087]用于調(diào)節(jié)在電池堆疊體上的壓縮負(fù)荷的另一種傳統(tǒng)上已知的方法是在外殼和電池堆疊體之間插入多個(gè)平板狀墊板。然而，在此情形中，墊板的重量增加了燃料電池的重量，并且不易于通過(guò)改變墊板的厚度而精細(xì)地調(diào)節(jié)壓縮負(fù)荷。作為對(duì)照，根據(jù)這個(gè)實(shí)施例的燃料電池10，因?yàn)槭褂秘?fù)荷調(diào)節(jié)螺栓500限制壓力板200移動(dòng)，所以防止了燃料電池10的重量增加。另外，因?yàn)槭褂猛獠考訅簡(jiǎn)卧?00壓縮電池堆疊體100，所以能夠容易地精細(xì)地調(diào)節(jié)壓縮負(fù)荷。
[0088]圖12是用于解釋本發(fā)明的第二實(shí)施例的殼體305b的擠壓開口 322的位置的解釋性圖。圖12對(duì)應(yīng)于用于第一實(shí)施例的圖4。第一實(shí)施例的燃料電池10具有有著兩個(gè)擠壓開口 322的殼體305，而第二實(shí)施例的燃料電池IOb具有有著三個(gè)擠壓開口 322的殼體305b。第二實(shí)施例的燃料電池IOb在其它方面以與第一實(shí)施例的燃料電池10相同的方式構(gòu)造，并且因此省略了它的說(shuō)明。
[0089]當(dāng)在X方向上看時(shí)，殼體305b的后壁320b的三個(gè)擠壓開口 322被定位成包圍電池堆疊體100的重心GC。換言之，三個(gè)擠壓開口 322被定位為使得當(dāng)在X方向上看時(shí)電池堆疊體100的重心GC處于被三個(gè)擠壓開口 322包圍的區(qū)域A中。這使得當(dāng)壓力板200被擠壓構(gòu)件120穿過(guò)擠壓開口 322擠壓時(shí)，被施加到壓力板200的擠壓力的合力能夠作用于靠近電池堆疊體100的重心GC的點(diǎn)處。[0090]在該實(shí)施例中，擠壓開口 322具有允許穿過(guò)其插入圓柱狀擠壓構(gòu)件120的圓形構(gòu)形。因此，區(qū)域A被定義為由連接擠壓開口 322的中心的線包圍的區(qū)域。當(dāng)在X方向上看時(shí)，區(qū)域A的重心與電池堆疊體100的重心GC —致。這種配置使得被施加到壓力板200的擠壓力的合力能夠作用于更加靠近電池堆疊體100的重心GC的點(diǎn)處。區(qū)域A可以被定義為在通過(guò)連接三個(gè)擠壓開口 322的邊緣而形成的區(qū)域中的最小區(qū)域。
[0091]根據(jù)上述這個(gè)實(shí)施例的燃料電池10b，因?yàn)槟軌蚶萌齻€(gè)擠壓構(gòu)件120在堆疊方向(X方向)上筆直地壓縮電池堆疊體100，所以即使當(dāng)殼體305b具有三個(gè)擠壓開口 322時(shí)，也能夠容易地生產(chǎn)燃料電池10b。當(dāng)利用四個(gè)擠壓構(gòu)件120壓縮電池堆疊體100時(shí)，可能出現(xiàn)下述情況，即，擠壓構(gòu)件120中的三個(gè)擠壓壓力板200，但是另一個(gè)擠壓構(gòu)件120不能充分地?cái)D壓壓力板200，并且當(dāng)在X方向上看時(shí)，被施加到壓力板200的擠壓力的合力所施加到的點(diǎn)可能從電池堆疊體100的重心GC移位。因此，當(dāng)使用多個(gè)擠壓構(gòu)件120擠壓壓力板200時(shí)，擠壓構(gòu)件120的數(shù)目?jī)?yōu)選地是三個(gè)或者更少。
[0092]圖13是用于解釋在本發(fā)明的第三實(shí)施例中的殼體305c的擠壓開口 322的位置的解釋性圖。圖13對(duì)應(yīng)于用于第一實(shí)施例的圖4。第三實(shí)施例的燃料電池IOc具有僅有一個(gè)擠壓開口 322的殼體305c。第三實(shí)施例的燃料電池IOc在其它方面以與第一實(shí)施例的燃料電池10相同的方式構(gòu)造，并且因此省略了它的說(shuō)明。
[0093]當(dāng)在X方向上看時(shí)，殼體305c的后壁320c的一個(gè)擠壓開口 322面對(duì)電池堆疊體100的重心GC。換言之，擠壓開口 322被定位為使得當(dāng)在X方向上看時(shí)電池堆疊體100的重心GC位于該開口中。這使得當(dāng)壓力板200被擠壓構(gòu)件120穿過(guò)擠壓開口 322擠壓時(shí)，由壓力板200施加的擠壓力能夠作用于靠近電池堆疊體100的重心GC的點(diǎn)處。
[0094]根據(jù)上述這個(gè)實(shí)施例的燃料電池10c，因?yàn)槟軌蚶脭D壓構(gòu)件120在堆疊方向(X方向)上筆直地壓縮電池堆疊體100，所以即使當(dāng)殼體305c僅具有一個(gè)擠壓開口 322時(shí)，也能夠容易地生產(chǎn)燃料電池10c。
[0095]應(yīng)理解，本發(fā)明不限于以上實(shí)施例并且可以在不偏離其主旨的情況下以各種方式體現(xiàn)。例如，可以進(jìn)行以下修改。
[0096]圖14是被用于解釋本發(fā)明的第一修改的殼體305d的擠壓開口 322的位置的解釋性圖。雖然在第一到第三實(shí)施例中擠壓開口 322被描述成具有圓形構(gòu)形，但是擠壓開口322可以具有除了圓形之外的任何形狀，只要它們足夠大以允許插入擠壓構(gòu)件120。例如，如在圖14中所示，燃料電池IOd可以具有足夠大以允許插入多個(gè)擠壓構(gòu)件120的擠壓開口322d。在另一方面，擠壓開口 322可以具有比螺栓開口 321更小的尺寸，只要它們足夠大以允許插入擠壓構(gòu)件120。
[0097]圖15A到圖15C是用于解釋第二修改的殼體305e的擠壓開口 322e的位置的解釋性圖。雖然在第一到第三實(shí)施例中擠壓開口 322被描述成穿過(guò)殼體305的后壁320而形成，但是擠壓開口 322可以形成為穿過(guò)除了殼體305的后壁320之外的構(gòu)件，只要能夠利用一個(gè)或多個(gè)擠壓構(gòu)件120從殼體305的外側(cè)在堆疊方向(X方向)上擠壓壓力板200。
[0098]參考圖15A到圖15C示出一個(gè)示例。首先,制備如在圖15A中所示包括平坦部分121f和桿部分121b的擠壓構(gòu)件121。桿部分121b具有被連接到平坦部分121f的端面的一端和被連接到旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源(未示出)的另一端。如在圖15B中所示，根據(jù)第二修改的燃料電池的初級(jí)組件Ile具有殼體305e，殼體305e包括具有細(xì)長(zhǎng)開口作為擠壓開口 322e的頂壁330。擠壓構(gòu)件121穿過(guò)擠壓開口 322e插入，使得平坦部分121f?位于殼體305e中。然后，擠壓構(gòu)件121圍繞桿部分121b旋轉(zhuǎn)，如在圖15C中所示。這使得平坦部分121f能夠擠壓壓力板200e以在堆疊方向上壓縮電池堆疊體100。
[0099]圖16A和圖16B是用于解釋第三修改的燃料電池的固定部分的解釋性圖。雖然在以上實(shí)施例中螺栓開口 321和負(fù)荷調(diào)節(jié)螺栓500被用作限制在從電池堆疊體100朝向后壁320的方向(X方向)上被擠壓的壓力板200移動(dòng)的固定部分，但是可以使用除了螺栓開口 321和負(fù)荷調(diào)節(jié)螺栓500之外的任何裝置，只要能夠限制壓力板200移動(dòng)。例如，如在圖16A中所示，桿部件501可以作為固定部分被插入壓力板200和后壁320之間。
[0100]或者，如在圖16B中所示，可以在與壓力板200相對(duì)的位置處在后壁320中形成盲陰螺栓孔321g，替代為通孔的螺栓開口 321，以接收負(fù)荷調(diào)節(jié)螺栓500?；蛘撸梢孕纬纱┻^(guò)頂壁330或者底壁340，或者右側(cè)壁350或者左側(cè)壁360的開口，替代螺栓開口 321，使得可以例如通過(guò)在將圖15A到圖15C所示擠壓構(gòu)件121旋轉(zhuǎn)之后固定而將壓力板200固定到位。可以通過(guò)在電池堆疊體100被壓縮之后利用粘合劑將壓力板200結(jié)合到殼體305而將壓力板200固定到位。在此情形中，粘合劑起到固定部分的作用。
[0101]雖然在以上實(shí)施例中螺栓開口 321和擠壓開口 322被描述成穿過(guò)燃料電池10的后壁320形成，但是可以穿過(guò)置放在燃料電池10的前部的板構(gòu)件410形成螺栓開口 321和擠壓開口 322。即使在此情形中，也能夠穿過(guò)擠壓開口 322從殼體305的外側(cè)在堆疊方向上壓縮電池堆疊體100，并且能夠在電池堆疊體100被擠壓構(gòu)件120壓縮的情況下穿過(guò)螺栓開口 321插入負(fù)荷調(diào)節(jié)螺栓500。
[0102]雖然在以上實(shí)施例中燃料電池10被描述成除了電池堆疊體100還具有壓力板200，但是形成電池堆疊體1 00的一部分并且能夠在堆疊方向上在電池堆疊體100的端部處從擠壓構(gòu)件120接收應(yīng)力的構(gòu)件，諸如分離器，也可以被用作壓力板。
[0103]雖然在以上實(shí)施例中殼體305被描述成具有一個(gè)到三個(gè)擠壓開口 322，但是因?yàn)榧词巩?dāng)殼體305具有四個(gè)或者更多個(gè)擠壓開口 322時(shí)也能夠穿過(guò)擠壓開口 322中的任何一個(gè)到三個(gè)插入擠壓構(gòu)件120以壓縮電池堆疊體100，所以燃料電池10可以具有四個(gè)或者更多個(gè)擠壓開口 322。
[0104]雖然在以上實(shí)施例中殼體305的部分被稱作“前壁310”、“后壁320”、“頂壁330”、“底壁340”、“右側(cè)壁350”和“左側(cè)壁360”，但是這些名稱僅僅用于說(shuō)明的意圖，并且與安裝燃料電池10的取向無(wú)關(guān)。另外，殼體305可以具有如此形狀，即，在前壁310、后壁320、頂壁330、底壁340、右側(cè)壁350，和左側(cè)壁360之間的邊界不能被清楚地限定，并且該邊界可以被任意地限定。
[0105]雖然在以上實(shí)施例中殼體305的后壁320被描述成具有三個(gè)類型的開口，即，螺栓開口 321、擠壓開口 322，和軸開口 323，但是后壁320可以具有四個(gè)或者更多類型的開口。殼體305可以不具有軸開口 323。
[0106]雖然在該實(shí)施例中固體聚合物燃料電池被用作燃料電池，但是可以使用各種類型的燃料電池，諸如磷酸燃料電池、熔融碳酸鹽燃料電池，和固體氧化物燃料電池。
【權(quán)利要求】
1.一種燃料電池，包括: 電池堆疊體，在所述電池堆疊體中堆疊有多個(gè)單元電池， 外殼，所述外殼容納所述電池堆疊體，和 壓力板，所述壓力板在所述電池堆疊體在堆疊方向上的端部和所述外殼之間的位置處被放置在所述外殼中， 其中，所述外殼具有第一開口和固定部分，其中，從所述外殼外側(cè)在所述堆疊方向上擠壓所述壓力板的擠壓構(gòu)件穿過(guò)所述第一開口與所述壓力板接觸，在所述電池堆疊體在所述堆疊方向上被壓縮的狀態(tài)下所述固定部分將所述壓力板固定到位。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池，其中，所述第一開口在所述堆疊方向上面對(duì)所述壓力板。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的燃料電池，其中，所述固定部分包括設(shè)置在所述外殼中以在所述堆疊方向上面對(duì)所述壓力板的陰螺紋部分，和具有被連接到所述陰螺紋部分的近端和與所述壓力板接觸的遠(yuǎn)端的螺栓構(gòu)件。
4.一種燃料電池，包括: 電池堆疊體，在所述電池堆疊體中堆疊有多個(gè)單元電池， 外殼，所述外殼容納所述電池堆疊體，和 壓力板，所述壓力板在所述電池堆疊體在堆疊方向上的端部和所述外殼之間的位置處被放置在所述外殼中， 其中，所述外殼至少具有開口面積不同的第一開口和第二開口，所述第一開口和所述第二開口在所述堆疊方向上面對(duì)所述壓力板。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的燃料電池，其中，具有比所述第二開口大的開口面積的所述第一開口的數(shù)目是一個(gè)到三個(gè)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的燃料電池，其中，所述第一開口的數(shù)目是兩個(gè)或者三個(gè)，并且所述第一開口被定位為使得當(dāng)從所述堆疊方向上看時(shí)，所述電池堆疊體的重心位于兩個(gè)第一開口之間或者在由三個(gè)第一開口包圍的區(qū)域中。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的燃料電池，其中，所述第一開口的數(shù)目是一個(gè)，并且當(dāng)在所述堆疊方向上看時(shí)，所述第一開口位于與所述電池堆疊體的重心相對(duì)的位置處。
8.根據(jù)權(quán)利要求5到7中任何一項(xiàng)所述的燃料電池，其中，所述第一開口用于使得用于從所述外殼外側(cè)在所述堆疊方向上擠壓所述壓力板的擠壓構(gòu)件與所述壓力板接觸。
9.根據(jù)權(quán)利要求4到8中任何一項(xiàng)所述的燃料電池，其中，具有比所述第一開口小的開口面積的所述第二開口在所述第二開口的內(nèi)周邊中具有螺紋溝槽。
10.一種用于生產(chǎn)燃料電池的方法，包括: 制備堆疊有多個(gè)單元電池的電池堆疊體和用于容納所述電池堆疊體的外殼， 在所述外殼中放置所述電池堆疊體，使得所述電池堆疊體在堆疊方向上的端部經(jīng)由壓力板面對(duì)所述外殼， 通過(guò)從所述外殼外側(cè)利用擠壓構(gòu)件擠壓所述壓力板，來(lái)在所述堆疊方向上在所述外殼中壓縮所述電池堆疊體，以及 在所述電池堆疊體被所述擠壓構(gòu)件壓縮的狀態(tài)下，將所述壓力板固定到位。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的生產(chǎn)方法，其中所述外殼具有穿過(guò)所述外殼的側(cè)壁的至少兩種類型的開口， 所述電池堆疊體被放置在所述外殼中，使得所述電池堆疊體在所述堆疊方向上的端部經(jīng)由所述壓力板面對(duì)所述側(cè)壁， 通過(guò)使用擠壓構(gòu)件穿過(guò)所述側(cè)壁的第一開口從所述外殼外側(cè)在所述堆疊方向上擠壓所述壓力板，來(lái)壓縮所述電池堆疊體，并且 通過(guò)在所述壓力板和所述側(cè)壁的第二開口之間附接螺栓構(gòu)件，來(lái)固定所述壓力板。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的生產(chǎn)方法，其中，當(dāng)通過(guò)擠壓所述擠壓構(gòu)件而被施加到所述電池堆疊體的壓縮負(fù)荷達(dá)到預(yù)定值時(shí)，通過(guò)附接所述螺栓構(gòu)件來(lái)固定所述壓力板，并且在所述螺栓構(gòu)件被附接之后釋放所述擠壓構(gòu)件的擠壓力。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的生產(chǎn)方法，其中，檢測(cè)所述擠壓構(gòu)件的擠壓力的外部裝置被用于檢測(cè)當(dāng)所述壓力板被固定時(shí)被施加到所述電池堆疊體的所述壓縮負(fù)荷。
【文檔編號(hào)】H01M8/10GK103620848SQ201280031406
【公開日】2014年3月5日 申請(qǐng)日期:2012年6月25日 優(yōu)先權(quán)日:2011年6月28日
【發(fā)明者】武山誠(chéng) 申請(qǐng)人:豐田自動(dòng)車株式會(huì)社