燃料電池組的制作方法
【專(zhuān)利摘要】燃料電池組(10)的單體電池(12)包含隔板(30、32)而構(gòu)成。設(shè)于隔板(30、32)的負(fù)載承受部(64a、64b)具有例如凸部(68)。在凸部(68)的基端部凹陷形成有凹處(70a、70b)，因此，凸部(68)顯示出足夠的撓性。即，例如當(dāng)作用有朝向與燃料電池組(10)的層疊方向正交的方向的力時(shí)，凸部(68)朝向該方向撓曲。
【專(zhuān)利說(shuō)明】燃料電池組
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及通過(guò)使多個(gè)單體電池層疊而構(gòu)成為層疊體的燃料電池組。
【背景技術(shù)】
[0002]燃料電池具有由陽(yáng)極電極及陰極電極將電解質(zhì)(例如，固體高分子電解質(zhì)膜、氧化物離子導(dǎo)電體)夾在中間的電解質(zhì)膜?電極構(gòu)造體介設(shè)于一組隔板間的單體電池。通常，通過(guò)層疊有多個(gè)該單體電池而構(gòu)成為燃料電池組。通常在燃料電池組設(shè)有從位于一端部的單體電池到位于另一端部的單體電池地賦予緊固負(fù)載而防止單體電池脫落的緊固構(gòu)件。
[0003]有時(shí)從外部對(duì)此類(lèi)燃料電池組施加沖擊負(fù)載。如上述那樣，由于利用緊固構(gòu)件在單體電池的層疊方向上賦予緊固負(fù)載，因此難以在層疊方向上產(chǎn)生單體電池的移動(dòng)。與此相對(duì)地，由于未在與層疊方向正交的方向(高度方向及水平方向)上賦予緊固負(fù)載而容易產(chǎn)生移動(dòng)。
[0004]為了避免產(chǎn)生上述的移動(dòng)，在隔板的外周緣部設(shè)置負(fù)載承受部，考慮由該負(fù)載承受部來(lái)吸收沖擊負(fù)載。例如，本 申請(qǐng)人:在日本特開(kāi)2008-27761號(hào)公報(bào)中提出有如下所述的結(jié)構(gòu)，即，將燃料電池組收容于殼體，并且使設(shè)于規(guī)定的隔板的負(fù)載承受部以與所述殼體的內(nèi)壁抵接的方式突出。
發(fā)明概要
[0005] 燃料電池組中的隔板彼此理想上相互重合，但實(shí)際上，因制作該隔板時(shí)的尺寸誤差、組裝燃料電池組時(shí)的層疊偏差等而不可避免地產(chǎn)生位置偏移。在該情況下，負(fù)載承受部彼此也處于相對(duì)地產(chǎn)生位置偏移的狀態(tài)。
[0006]若在上述的狀態(tài)下向燃料電池組施加沖擊負(fù)載，則沖擊負(fù)載集中地作用于最容易引起位置偏移的負(fù)載承受部。在該情況下，負(fù)載承受部可能發(fā)生破損。
[0007]
【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的通常性目的在于，提供一種燃料電池組，即使任意的負(fù)載承受部發(fā)生位置偏移，負(fù)載承受部彼此的位置也能伴隨著沖擊負(fù)載的施加而容易對(duì)齊。
[0009]本發(fā)明的主要目的在于，提供一種能夠由多個(gè)負(fù)載承受部承受沖擊負(fù)載的燃料電池組。
[0010]本發(fā)明的其他目的在于，提供一種能夠消除負(fù)載承受部發(fā)生破損的可能性的燃料電池組。
[0011 ] 根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方式，提供一種燃料電池組，該燃料電池組具備由陽(yáng)極電極及陰極電極將電解質(zhì)夾在中間的電解質(zhì).電極構(gòu)造體介設(shè)于一組隔板之間而成的單體電池，且通過(guò)層疊多個(gè)所述單體電池而構(gòu)成，其中，
[0012]在所述隔板設(shè)有用于承受與所述單體電池的層疊方向正交的方向上的負(fù)載的負(fù)載承受部，
[0013]所述負(fù)載承受部由樹(shù)脂構(gòu)成，且具有從所述隔板的外周緣部突出的凸部、或比外周緣部凹陷的凹部中的任一者，
[0014]在所述負(fù)載承受部凹陷形成有凹處，并且所述負(fù)載承受部借助所述凹處而顯示出向與所述層疊方向正交的方向的撓性。
[0015]當(dāng)因?qū)盈B偏差而導(dǎo)致在任意的負(fù)載承受部與其他的負(fù)載承受部之間產(chǎn)生位置偏移時(shí)，任意的負(fù)載承受部比其他負(fù)載承受部突出。因此，當(dāng)與層疊方向正交的方向的力作用于負(fù)載承受部時(shí)，首先向該突出的負(fù)載承受部施加力。
[0016]在此，在本發(fā)明中，在負(fù)載承受部形成凹處，由此負(fù)載承受部發(fā)現(xiàn)足夠的撓性。即，施加有沖擊負(fù)載等外力的負(fù)載承受部容易撓曲，與其他負(fù)載承受部的位置對(duì)齊。
[0017]因此，至此之后，由位置對(duì)齊的多個(gè)負(fù)載承受部承受外力。伴隨于此，外力分散于多個(gè)負(fù)載承受部，因此避免外力集中于一個(gè)負(fù)載承受部。因此，能夠防止負(fù)載承受部發(fā)生破損。
[0018]如上所述，根據(jù)本發(fā)明，由于在負(fù)載承受部形成凹處，因此該負(fù)載承受部在施加沖擊負(fù)載等外力時(shí)容易撓曲。當(dāng)在任意的負(fù)載承受部產(chǎn)生位置偏移時(shí)，因該負(fù)載承受部發(fā)生撓曲，該負(fù)載承受部與其他負(fù)載承受部的位置對(duì)齊。
[0019]其結(jié)果是，外力分散于多個(gè)負(fù)載承受部。因此，由于避免外力集中于一個(gè)負(fù)載承受部，因此能夠防止負(fù)載承受部發(fā)生破損。
[0020]需要說(shuō)明的是，也可以在負(fù)載承受部的所述凸部或所述凹部的至少任一者處，卡合有沿著層疊方向延伸而支承單體電池的緊固構(gòu)件。由此，能夠避免單體電池從燃料電池組脫落。
[0021]優(yōu)選地，當(dāng)負(fù)載承受部具有凸部時(shí)，設(shè)于該負(fù)載承受部的凹處的曲率半徑設(shè)定為，在接近隔板的一側(cè)大且在遠(yuǎn)離隔板的一側(cè)小。在該情況下，當(dāng)向負(fù)載承受部施加負(fù)載時(shí)，應(yīng)力容易在該負(fù)載承受部的遠(yuǎn)離隔板的部位處集中。因此，當(dāng)過(guò)大的應(yīng)力作用于負(fù)載承受部時(shí)，該部位首先發(fā)生破損。
[0022]由于破損的部位遠(yuǎn)離隔板，因此避免隔板伴隨著負(fù)載承受部發(fā)生破損而露出。因此，能夠避免形成有隔著隔板的導(dǎo)電通路，其結(jié)果是，能夠保持絕緣性。
[0023]根據(jù)附圖和與之配合的下面的優(yōu)選實(shí)施方式例的說(shuō)明，上述的目的及其他目的、特征及優(yōu)點(diǎn)變得更為清楚。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0024]圖1是本發(fā)明的實(shí)施方式所涉及的燃料電池組的概要整體立體圖。
[0025]圖2是所述燃料電池組的局部剖面?zhèn)纫晥D。
[0026]圖3是構(gòu)成所述燃料電池組的單體電池的主要部分的分解立體圖。
[0027]圖4是將凸?fàn)钬?fù)載承受部放大表示的主要部分的放大主視圖。
[0028]圖5是將凹狀負(fù)載承受部放大表示的主要部分的放大主視圖。
[0029]圖6是構(gòu)成所述燃料電池組的端板與第一緊固構(gòu)件、第二緊固構(gòu)件的分解立體說(shuō)明圖。
[0030]圖7是圖1中的VI1-VII向視剖視圖。
[0031]圖8是將凸?fàn)钬?fù)載承受部彼此的位置偏移夸張表示的主要部分的放大立體圖。
[0032]圖9是將凹狀負(fù)載承受部彼此的位置偏移夸張表示的主要部分的放大立體圖。[0033]圖10是形成有曲率半徑在接近隔板的一側(cè)和遠(yuǎn)離隔板的一側(cè)不同的凹處的凸?fàn)钬?fù)載承受部的概要整體主視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0034]以下，參照附圖，并基于本發(fā)明所涉及的燃料電池組而舉出優(yōu)選的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。
[0035]圖1是本實(shí)施方式所涉及的燃料電池組10的概要整體立體圖，圖2是其局部剖面?zhèn)纫晥D。該燃料電池組10搭載于未圖示的機(jī)動(dòng)車(chē)車(chē)身而用作行駛驅(qū)動(dòng)源。需要說(shuō)明的是，箭頭A方向與機(jī)動(dòng)車(chē)車(chē)身的寬度方向一致，箭頭B方向與行駛方向一致。另外，箭頭C方向表示鉛垂方向。
[0036]由圖1及圖2得知，燃料電池組10具備通過(guò)多個(gè)單體電池12沿著箭頭A方向?qū)盈B而構(gòu)成的層疊體14。而且，在層疊體14的層疊方向一端,第一終端板16a、第一絕緣板18a、第一端板20a從內(nèi)側(cè)向外側(cè)依照該順序而配設(shè)。在層疊體14的層疊方向另一端也相同地，第二終端板16b、第二絕緣板18b及第二端板20b從內(nèi)側(cè)向外側(cè)依照該順序而配設(shè)。
[0037]與第一終端板16a連接的第一輸出端子22a從第一端板20a的中央部延伸，另一方面，與第二終端板16b連接的第二輸出端子22b從第二端板20b的中央部延伸。
[0038]第一端板20a及第二端板20b呈橫長(zhǎng)的長(zhǎng)方形。而且，在沿著箭頭B方向延伸的兩個(gè)長(zhǎng)邊的大致中間部分別設(shè)有第一緊固構(gòu)件24、24。另外，在沿著箭頭C方向延伸的兩個(gè)短邊的大致中間部分別設(shè)有第二緊固構(gòu)件26、26。
[0039]如圖3所示，構(gòu)成層疊體14的單體電池12具備電解質(zhì)膜.電極構(gòu)造體28和夾持所述電解質(zhì)膜.電極構(gòu)造體28的第一隔板30及第二隔板32。
[0040]電解質(zhì)膜.電極構(gòu)造體28具備:例如向全氟磺酸的薄膜含浸水而成的固體高分子電解質(zhì)膜(以下，僅記作“電解質(zhì)膜”)34 ;夾持該電解質(zhì)膜34的陰極電極36及陽(yáng)極電極
38。S卩，燃料電池組10是所謂的固體高分子型燃料電池。
[0041]陰極電極36及陽(yáng)極電極38分別由碳紙等構(gòu)成，且包括:面朝第一隔板30或第二隔板32的氣體擴(kuò)散層；介設(shè)于各氣體擴(kuò)散層與電解質(zhì)膜34之間的電極催化劑層(都未圖示)。陰極電極36及陽(yáng)極電極38的上述的結(jié)構(gòu)眾所周知，因此，省略其詳細(xì)的說(shuō)明。
[0042]將以上那樣的電解質(zhì)膜.電極構(gòu)造體28夾在中間的第一隔板30及第二隔板32由例如鋼板、不銹鋼板、鋁板、電鍍處理鋼板、或向其金屬表面實(shí)施防腐蝕用的表面處理的金屬板等構(gòu)成。需要說(shuō)明的是，也可以由碳構(gòu)成。
[0043]在單體電池12的長(zhǎng)邊方向(箭頭B方向)的一端緣部設(shè)有在箭頭A方向上相互連通而用于供給氧化劑氣體的氧化劑氣體供給連通孔40和用于供給可燃?xì)怏w的可燃?xì)怏w供給連通孔42。另外，在另一端緣部設(shè)有在箭頭A方向上相互連通而用于排出可燃?xì)怏w的可燃?xì)怏w排出連通孔46和用于排出氧化劑氣體的氧化劑氣體排出連通孔44。
[0044]另一方面，在單體電池12的短邊方向(箭頭C方向)的兩端緣部一方側(cè)、即接近氧化劑氣體供給連通孔40及可燃?xì)怏w供給連通孔42的一側(cè)，在箭頭A方向上相互連通而用于供給冷卻介質(zhì)的兩個(gè)冷卻介質(zhì)供給連通孔48設(shè)于對(duì)置的一邊。另外，在兩端緣部另一方側(cè)、即接近可燃?xì)怏w排出連通孔46及氧化劑氣體排出連通孔44的一側(cè)，在箭頭A方向上相互連通而用于排出冷卻介質(zhì)的兩個(gè)冷卻介質(zhì)排出連通孔50設(shè)于對(duì)置的一邊。[0045]此外，在第一隔板30的面朝電解質(zhì)膜.電極構(gòu)造體28的一側(cè)的端面30a，將氧化劑氣體供給連通孔40與氧化劑氣體排出連通孔44連通的氧化劑氣體流路52以沿著箭頭B方向延伸的方式形成。
[0046]另一方面，在第二隔板32的面朝電解質(zhì)膜.電極構(gòu)造體28的一側(cè)的端面32a，將可燃?xì)怏w供給連通孔42與可燃?xì)怏w排出連通孔46連通的可燃?xì)怏w流路54以沿著箭頭B方向延伸的方式形成。
[0047]第一隔板30及第二隔板32通過(guò)將平面呈矩形狀的金屬制薄板沖壓加工成波形狀而成形為剖面凹凸形狀。該波形狀成為氧化劑氣體流路52或可燃?xì)怏w流路54。
[0048]而且，在第二隔板32的端面32b與相鄰接的第一隔板30的端面30b之間，形成有與冷卻介質(zhì)供給連通孔48、48和冷卻介質(zhì)排出連通孔50、50連通的冷卻介質(zhì)流路56。利用該冷卻介質(zhì)流路56,冷卻介質(zhì)能夠在遍及設(shè)有陽(yáng)極電極38或陰極電極36的范圍內(nèi)流通。
[0049]需要說(shuō)明的是，作為氧化劑氣體，選定例如空氣等含氧氣體，作為可燃?xì)怏w，選定例如氫等含氫氣體。另外，作為冷卻介質(zhì)，使用例如水、有機(jī)溶劑、油等。
[0050]在第一隔板30的端面30a、30b以環(huán)繞其外周端緣部的方式設(shè)有第一密封構(gòu)件58。在第二隔板32的端面32a、32b也以環(huán)繞其外周端緣部的方式設(shè)有第二密封構(gòu)件60。上述第一密封構(gòu)件58及第二密封構(gòu)件60使用例如乙烯-丙烯-非共軛二烯烴(EPDM)橡膠、丁腈(NBR)橡膠、氟化合物橡膠、硅酮橡膠、氟硅酮橡膠、丁基橡膠、天然橡膠、苯乙烯橡膠、氯丁橡膠或丙烯酸類(lèi)橡膠等密封材料；緩沖材料、或填充材料等顯示出彈性的材料。
[0051]在第一隔板30及第二隔板32的兩個(gè)長(zhǎng)邊分別沿著箭頭B方向而形成有長(zhǎng)條的切口部62a、62b。在上述切口部62a、62b的箭頭B方向大致中腹部設(shè)有凸?fàn)钬?fù)載承受部64a、64b ο
[0052]凸?fàn)钬?fù)載承受部64a、64b由例如樹(shù)脂材料形成，安裝于第一隔板30及第二隔板32。即，如將主要部分放大后的圖4所示，凸?fàn)钬?fù)載承受部64a具有長(zhǎng)方形的夾卡部66，在形成于該夾卡部66的下端面的插入用槽(未圖示)壓入及卡合有切口部62a的一部分。
[0053]凸?fàn)钬?fù)載承受部64a的寬度比夾卡部66更窄，并具有從切口部62a的端部突出的凸部68。凸部68的水平頂部比第一隔板30及第二隔板32的長(zhǎng)邊端面(不是切口部62a、62b的部位)略微突出。
[0054]另外，在凸部68的基端部附近沿著箭頭B方向而形成有凹陷為大致半圓形狀的兩個(gè)第一凹處70a、70b。由于存在該第一凹處70a、70b，因此凸部68的剛性比未形成第一凹處70a、70b的凸部小。換言之，凸部68的撓性大，當(dāng)沿著箭頭BI方向的外力(沖擊負(fù)載)作用于凸部68時(shí)，如由假想線示出那樣容易撓曲。
[0055]凸?fàn)钬?fù)載承受部64b與凸?fàn)钬?fù)載承受部64a相同地構(gòu)成，因此，對(duì)相同的構(gòu)成要素標(biāo)注相同的附圖標(biāo)記，并省略其詳細(xì)的說(shuō)明。凸?fàn)钬?fù)載承受部64a、64b也可以設(shè)于第一隔板30及第二隔板32的各對(duì)角位置。
[0056]凸?fàn)钬?fù)載承受部64a、64b在層疊方向上排列，并且多個(gè)所述凸?fàn)钬?fù)載承受部64a彼此及多個(gè)所述凸?fàn)钬?fù)載承受部64b彼此如后述那樣與各第一緊固構(gòu)件24的凹卡合部72 (參照?qǐng)D7)卡合。
[0057]另一方面，在第一隔板30及第二隔板32的兩個(gè)短邊側(cè)的左右兩端部的大致中央分別沿著箭頭C方向而形成有短條的切口部62c、62d(參照?qǐng)D3)。在上述切口部62c、62d中壓入、接合有凹狀負(fù)載承受部74a、74b。即，凹狀負(fù)載承受部74b、74a分別配置于氧化劑氣體供給連通孔40與可燃?xì)怏w供給連通孔42之間、氧化劑氣體排出連通孔44與可燃?xì)怏w排出連通孔46之間。需要說(shuō)明的是，凹狀負(fù)載承受部74a、74b的箭頭B方向端部比第一隔板30及第二隔板32的短邊端面略微突出。
[0058]凹狀負(fù)載承受部74a、74b與凸?fàn)钬?fù)載承受部64a、64b相同地由樹(shù)脂材料形成，在箭頭B方向端部凹陷形成有第一凹部76。需要說(shuō)明的是，電解質(zhì)膜34也在與第一凹部76的位置對(duì)應(yīng)的位置凹陷形成有第二凹部78。
[0059]如將主要部分放大后的圖5所示，在第一凹部76沿著箭頭C方向而形成有凹陷為大致半圓形狀的兩個(gè)第二凹處80a、80b。因該第二凹處80a、80b的存在，凹狀負(fù)載承受部74a,74b的剛性比未形成第二凹處80a、80b的構(gòu)件小。即，凹狀負(fù)載承受部74a、74b的撓性大，當(dāng)向其端部作用有沿著箭頭Cl方向的外力(沖擊負(fù)載)時(shí)，如由圖5中的假想線示出那樣容易撓曲。
[0060]各凹狀負(fù)載承受部74a彼此及各凹狀負(fù)載承受部74b彼此沿著層疊方向而排列于成為相同高度的位置，如后述那樣，供各第二緊固構(gòu)件26的凸卡合部82 (參照?qǐng)D7)嵌合。需要說(shuō)明的是，凹狀負(fù)載承受部74a、74b也可以設(shè)于第一隔板30及第二隔板32的各對(duì)角位置。
[0061]在單體電池12的一方的對(duì)角位置，具體而言，在可燃?xì)怏w供給連通孔42的上方附近及氧化劑氣體排出連通孔44的上方附近，設(shè)有定位孔部84a、84b。如圖2及圖6所示，在第一端板20a及第二端板20b與定位孔部84a、84b同軸地分別形成有孔部86a、86b。
[0062]在一方的孔部86a，沿著層疊方向延伸而呈圓柱形狀的定位銷(xiāo)88a的兩端無(wú)間隙地嵌合，并且在另一方的孔部86b,定位銷(xiāo)88b的兩端無(wú)間隙地嵌合。各定位銷(xiāo)88a、88b設(shè)有間隙地插入各定位孔部84a、84b內(nèi)。定位銷(xiāo)88a、88b優(yōu)選由SUS (不銹鋼)、鋁、鐵、PPS (聚苯硫醚)等樹(shù)脂、碳等形成。
[0063]如圖6所示，第一緊固構(gòu)件24具有擠壓成形的板狀部90a、固定于所述板狀部90a的長(zhǎng)條方向兩端部的安裝部92a。板狀部90a與安裝部92a通過(guò)例如焊接而形成為一體化、或一體切削形成。
[0064]如圖6及圖7所示，板狀部90a具有剖面彎曲形狀，供單體電池12的凸?fàn)钬?fù)載承受部64a(64b)卡合的凹卡合部72以沿著層疊方向延伸的方式設(shè)置。第一緊固構(gòu)件24的外表面配置于比單體電池12的長(zhǎng)邊的外表面的位置靠?jī)?nèi)側(cè)的位置。板狀部90a在外表面的兩側(cè)設(shè)有凹處，從而能夠?qū)崿F(xiàn)輕型化。需要說(shuō)明的是，為了提高板狀部90a的彎曲強(qiáng)度，也可以不形成凹處。
[0065]安裝部92a比板狀部90a構(gòu)成為壁厚，在與第一端板20a及第二端板20b對(duì)置的端面分別形成有同軸的兩個(gè)螺紋孔94與定位孔部96 (參照?qǐng)D6)。在各定位孔部96嵌合有定位用環(huán)98，并且該定位用環(huán)98與后述的兩個(gè)孔部100嵌合。
[0066]第一端板20a及第二端板20b在各自的長(zhǎng)邊的中央部位形成有兩個(gè)孔部100。插入到各孔部100的各螺栓102插入各定位用環(huán)98而使前端部與螺紋孔94螺合。
[0067]第二緊固構(gòu)件26具有擠壓成形的板狀部90b和固定于所述板狀部90b的長(zhǎng)條方向兩端部的安裝部92b。板狀部90b與安裝部92b通過(guò)例如焊接而形成為一體化、或一體切削形成。[0068]如圖6及圖7所示，板狀部90b在與單體電池12對(duì)置的側(cè)面以與單體電池12的凹狀負(fù)載承受部74a(74b)卡合的凸卡合部82沿著層疊方向延伸的方式設(shè)置。第二緊固構(gòu)件26在組外側(cè)盡可能地將厚度方向的尺寸構(gòu)成為薄壁狀。
[0069]安裝部92b與上述的第一緊固構(gòu)件24的安裝部92a相同地構(gòu)成，因此，對(duì)相同的構(gòu)成要素標(biāo)注相同的附圖標(biāo)記，并省略其詳細(xì)的說(shuō)明。
[0070]在第一緊固構(gòu)件24與層疊體14的外表面部之間、及第二緊固構(gòu)件26與所述層疊體14的外表面部之間沿著層疊方向延伸地設(shè)有緩沖構(gòu)件104a、104b。緩沖構(gòu)件104a、104b由具有彈性的材料形成，例如除了環(huán)氧樹(shù)脂之外，也可以由硅酮橡膠等與第一密封構(gòu)件58及第二密封構(gòu)件60相同的材料形成。另外，緩沖構(gòu)件104a、104b也可以使用耐熱性、耐老化性、耐藥品性等優(yōu)異的例如以EPDM為主要成分的發(fā)泡橡膠。
[0071]第一緊固構(gòu)件24與層疊體14的外表面部具有由相互卡合的凹卡合部72和凸?fàn)钬?fù)載承受部64a(64b)的凸部68構(gòu)成的凹凸形狀部，在所述凹凸形狀部無(wú)間隙地填充或粘貼有緩沖構(gòu)件104a。在緩沖構(gòu)件104a —體成形有凸緣部，該凸緣部在設(shè)于凹卡合部72與凸?fàn)钬?fù)載承受部64a(64b)之間的剖面“ 口 ”字型部的兩端形成切口部62a而沿著在水平方向上延伸的平坦面設(shè)置。緩沖構(gòu)件104a除了填充材料之外，還能夠使用板狀的構(gòu)件。
[0072]第二緊固構(gòu)件26與層疊體14的外表面部具有由相互卡合的凸卡合部82、凹狀負(fù)載承受部74a(74b)的第一凹部76、及電解質(zhì)膜34的第二凹部78構(gòu)成的凹凸形狀部，在所述凹凸形狀部無(wú)間隙地填充或粘貼有緩沖構(gòu)件104b。在緩沖構(gòu)件104b —體成形有凸緣部，該凸緣部在設(shè)于凸卡合部82與第一凹部76、第二凹部78之間的剖面“ 口 ”字型部的兩端沿著在板狀部90b的鉛垂方向上延伸的平坦面設(shè)置。
[0073]在本實(shí)施方式中，定位銷(xiāo)88a、88b的合計(jì)彈性率ST1、單一的緩沖構(gòu)件104a的彈性率ST2、單一的第一緊固構(gòu)件24的彈性率ST3設(shè)定為合計(jì)彈性率ST1>彈性率ST2>彈性率ST3的關(guān)系。同樣地，定位銷(xiāo)88a、88b的合計(jì)彈性率ST1、單一的緩沖構(gòu)件104b的彈性率ST2、單一的第二緊固構(gòu)件26的彈性率ST3設(shè)定為合計(jì)彈性率ST1>彈性率ST2>彈性率ST3的關(guān)系。
[0074]如圖1所示，在第一端板20a形成有氧化劑氣體供給連通孔40、可燃?xì)怏w供給連通孔42、氧化劑氣體排出連通孔44、可燃?xì)怏w排出連通孔46、冷卻介質(zhì)供給連通孔48及冷卻介質(zhì)排出連通孔50，并且在上述構(gòu)件連結(jié)有未圖示的歧管構(gòu)件。
[0075]需要說(shuō)明的是，也可以在第一端板20a形成有氧化劑氣體供給連通孔40、可燃?xì)怏w供給連通孔42、氧化劑氣體排出連通孔44及可燃?xì)怏w排出連通孔46，另一方面，在第二端板20b形成有冷卻介質(zhì)供給連通孔48及冷卻介質(zhì)排出連通孔50。
[0076]本實(shí)施方式所涉及的燃料電池組10基本上以上述方式構(gòu)成，接著，關(guān)于其作用效果，利用與其動(dòng)作之間的關(guān)系進(jìn)行說(shuō)明。
[0077]當(dāng)使燃料電池組10運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，首先，如圖1所示，向第一端板20a的可燃?xì)怏w供給連通孔42供給可燃?xì)怏w，并且向氧化劑氣體供給連通孔40供給氧化劑氣體。此外，向一對(duì)冷卻介質(zhì)供給連通孔48供給純水、乙二醇、油等冷卻介質(zhì)。
[0078]如圖3所示，可燃?xì)怏w從可燃?xì)怏w供給連通孔42向第二隔板32的可燃?xì)怏w流路54?？扇?xì)怏w沿著可燃?xì)怏w流路54在箭頭B方向上移動(dòng)，并向電解質(zhì)膜.電極構(gòu)造體28的陽(yáng)極電極38供給。[0079]陽(yáng)極電極38使可燃?xì)怏w中的氫電離而引起產(chǎn)生質(zhì)子的反應(yīng)。該質(zhì)子在電解質(zhì)膜34的質(zhì)子傳導(dǎo)作用下向陰極電極36移動(dòng)。另外，電子作為與燃料電池組10電連接的施力外部負(fù)荷的電能源而被利用。
[0080]另一方面，氧化劑氣體從氧化劑氣體供給連通孔40導(dǎo)入第一隔板30的氧化劑氣體流路52。氧化劑氣體沿著氧化劑氣體流路52而在箭頭B方向上移動(dòng)，并向電解質(zhì)膜.電極構(gòu)造體28的陰極電極36供給。
[0081]陰極電極36使氧化劑氣體中的氧、在電解質(zhì)膜34中移動(dòng)來(lái)的質(zhì)子、施力所述外部負(fù)荷而到達(dá)陰極電極36的電子發(fā)生反應(yīng)，從而生成水。
[0082]如以上那樣，電解質(zhì)膜.電極構(gòu)造體28因向陽(yáng)極電極38供給的可燃?xì)怏w、向陰極電極36供給的氧化劑氣體發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)而被消耗，從而進(jìn)行發(fā)電。
[0083]在此，向陽(yáng)極電極38供給而被消耗的可燃?xì)怏w沿著可燃?xì)怏w排出連通孔46而沿著箭頭A方向排出。另外，向陰極電極36供給而被消耗的氧化劑氣體沿著氧化劑氣體排出連通孔44而沿著箭頭A方向排出。
[0084]另外，向一對(duì)冷卻介質(zhì)供給連通孔48供給的冷卻介質(zhì)導(dǎo)入第一隔板30及第二隔板32之間的冷卻介質(zhì)流路56。冷卻介質(zhì)在暫時(shí)沿著箭頭C方向內(nèi)側(cè)而進(jìn)行流動(dòng)之后，沿著箭頭B方向移動(dòng)而對(duì)電解質(zhì)膜.電極構(gòu)造體28進(jìn)行冷卻。該冷卻介質(zhì)在朝向箭頭C方向外側(cè)移動(dòng)之后，沿著一對(duì)冷卻介質(zhì)排出連通孔50而沿著箭頭A方向排出。
[0085]在如上述所述那樣進(jìn)行發(fā)電期間，從外部對(duì)燃料電池組10施加沖擊負(fù)載，有時(shí)從該沖擊負(fù)載之中產(chǎn)生在箭頭BI方向或箭頭Cl方向、即與層疊方向(箭頭A方向)正交的方向上進(jìn)行作用的分量。
[0086]有時(shí)因在制作第一隔板30和第二隔板32時(shí)的尺寸誤差、組裝燃料電池組10時(shí)的層疊偏差等而導(dǎo)致例如任意的凸?fàn)钬?fù)載承受部64a(64b)相對(duì)于其他凸?fàn)钬?fù)載承受部64a(64b)產(chǎn)生位置偏移。S卩，如圖8所不,產(chǎn)生位置偏移的凸?fàn)钬?fù)載承受部64a(64b)的凸部68從其他凸部68突出。需要說(shuō)明的是，為了便于理解，圖8將突出的程度夸張示出。
[0087]當(dāng)處于上述的狀態(tài)時(shí)，向第一緊固構(gòu)件24作用沖擊負(fù)載，其結(jié)果是，當(dāng)?shù)谝痪o固構(gòu)件24朝向箭頭BI方向時(shí)，首先，僅向突出的凸?fàn)钬?fù)載承受部64a (64b)的凸部68作用朝向箭頭BI方向的力。換言之，力集中于該凸部68。因此，即使在凸部68的剛性大而難以撓曲的情況下，力集中于該凸部68的凸?fàn)钬?fù)載承受部64a(64b)也可能發(fā)生破損。
[0088]然而，在本實(shí)施方式中，如圖4所示，在凸部68的基端部附近形成有第一凹處70a、70b,由此凸部68發(fā)現(xiàn)足夠的撓性。因此，如在圖4中由假想線示出那樣，力最先作用的凸部68容易撓曲。其結(jié)果是，該凸部68與其他凸部68的位置對(duì)齊。
[0089]因此，以下，由位置對(duì)齊的多個(gè)凸部68承受力。因此，力不集中于一個(gè)凸部68而進(jìn)行分散。因此，由于作用于各凸部68的力低于凸?fàn)钬?fù)載承受部64a(64b)的承受負(fù)載，因此避免凸?fàn)钬?fù)載承受部64a(64b)發(fā)生破損。
[0090]凹狀負(fù)載承受部74a(74b)也相同地，有時(shí)因制作第一隔板30和第二隔板32時(shí)的尺寸誤差、組裝燃料電池組10時(shí)的層疊偏差等而導(dǎo)致例如任意的構(gòu)件相對(duì)于其他凹狀負(fù)載承受部74a(74b)產(chǎn)生位置偏移。即，如圖9所示，產(chǎn)生位置偏移的凹狀負(fù)載承受部74a(74b)的端部比其他構(gòu)件的端部突出。需要說(shuō)明的是，為了便于理解，圖9將突出的程度夸張示出。[0091]當(dāng)處于上述的狀態(tài)時(shí)，向第二緊固構(gòu)件26作用沖擊負(fù)載，其結(jié)果是，當(dāng)?shù)诙o固構(gòu)件26意欲朝向箭頭Cl方向移動(dòng)時(shí)，首先，僅向凹狀負(fù)載承受部74a (74b)中的突出的端部作用朝向箭頭Cl方向的力。換言之，力集中于該端部。
[0092]在此，在本實(shí)施方式中，如圖5所示，以與第一凹部76相連的方式形成第二凹處80a、80b。由此，凹狀負(fù)載承受部74a (74b)發(fā)現(xiàn)足夠的撓性。因此，如在圖5中由假想線示出那樣，力最先作用的凹狀負(fù)載承受部74a(74b)容易撓曲。其結(jié)果是，該凹狀負(fù)載承受部74a(74b)的端部與其他凹狀負(fù)載承受部74a(74b)的端部的位置對(duì)齊。
[0093]因此，以下，由位置對(duì)齊的多個(gè)端部承受力。因此，力不集中于一個(gè)凹狀負(fù)載承受部74a(74b)而進(jìn)行分散。因此，由于作用于各端部的力低于凹狀負(fù)載承受部74a(74b)的承受負(fù)載，因此避免凹狀負(fù)載承受部74a (74b)發(fā)生破損。
[0094]其結(jié)果是，根據(jù)本實(shí)施方式，在凸?fàn)钬?fù)載承受部64a(64b)形成第一凹處70a、70b，另一方面，在凹狀負(fù)載承受部74a(74b)形成第二凹處80a、80b，由此能增大上述凸?fàn)钬?fù)載承受部64a(64b)及凹狀負(fù)載承受部74a(74b)的撓性。因此，即使在多個(gè)凸?fàn)钬?fù)載承受部64a(64b)彼此、多個(gè)凹狀負(fù)載承受部74a(74b)彼此之間產(chǎn)生層疊偏差，伴隨著力進(jìn)行作用，凸?fàn)钬?fù)載承受部64a (64b)彼此、凹狀負(fù)載承受部74a (74b)彼此的位置對(duì)齊。由此，能夠避免力集中于比其他構(gòu)件大而產(chǎn)生位置偏移的凸?fàn)钬?fù)載承受部64a(64b)或凹狀負(fù)載承受部74a(74b)的情況、緣于該情況而導(dǎo)致該凸?fàn)钬?fù)載承受部64a(64b)或該凹狀負(fù)載承受部74a(74b)發(fā)生破損的情況。
[0095]并且，在本實(shí)施方式中，定位銷(xiāo)88a、88b的合計(jì)彈性率ST1、單一的緩沖構(gòu)件104a的彈性率ST2、單一的第一緊固構(gòu)件24的彈性率ST3設(shè)定為合計(jì)彈性率ST1>彈性率ST2>彈性率ST3的關(guān)系。同樣地，定位銷(xiāo)88a、88b的合計(jì)彈性率ST1、單一的緩沖構(gòu)件104b的彈性率ST2、單一的第二緊固構(gòu)件26的彈性率ST3設(shè)定為合計(jì)彈性率ST1>彈性率ST2>彈性率ST3的關(guān)系。
[0096]因此，能夠利用緩沖構(gòu)件104a、104b來(lái)吸收定位銷(xiāo)88a、88b的彎曲，此外還能夠利用第一緊固構(gòu)件24及第二緊固構(gòu)件26更加可靠地保持向所述緩沖構(gòu)件104a、104b作用的壓縮力。
[0097]由此，能夠以簡(jiǎn)單且緊湊的結(jié)構(gòu)阻止層疊的單體電池12的位置偏移，并且能夠盡可能地抑制定位銷(xiāo)88a、88b的損傷。
[0098]在圖4及圖5中，雖然將第一凹處70a、70b及第二凹處80a、80b示出為切口成大致半圓形狀的構(gòu)件(即，曲率半徑恒定)，但也可以使曲率半徑在接近第一隔板30或第二隔板32的一側(cè)和遠(yuǎn)離第一隔板30或第二隔板32的一側(cè)不同。以下，對(duì)該實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。
[0099]圖10是設(shè)于第一隔板30而形成有第一凹處IlOaUlOb的凸?fàn)钬?fù)載承受部112的概要整體主視圖。在該情況下，第一凹處110a、IIOb的曲率半徑設(shè)定為，在接近第一隔板30的一側(cè)大且在遠(yuǎn)離第一隔板30的一側(cè)小。
[0100]更詳細(xì)而言，在第一凹處IlOa處，凸部114的基端部(與夾卡部116之間的邊界附近)的第一彎曲部118與半徑為rl的假想圓Cl相接。另一方面，凸部114的寬幅的前端部的第二彎曲部120與半徑為r2的假想圓C2相接。在rl與r2之間，rl>r2的關(guān)系成立。雖省略圖示，但在第一凹處IlOb處也是相同的。另外，當(dāng)然也可以將凸?fàn)钬?fù)載承受部112設(shè)于第二隔板32。
[0101]當(dāng)對(duì)如此構(gòu)成的凸?fàn)钬?fù)載承受部112作用負(fù)載時(shí)，以第二彎曲部120的曲率半徑比第一彎曲部118小的方式形成有第一凹處110a、110b，因此應(yīng)力容易在第二彎曲部120的附近集中，換言之，應(yīng)力容易在凸部114的前端側(cè)集中。因此，當(dāng)作用于凸?fàn)钬?fù)載承受部112的應(yīng)力過(guò)大時(shí)，容易從第一凹處IlOa的第二彎曲部120產(chǎn)生與第一凹處IlOb的第二彎曲部120相連的斷裂。
[0102]其結(jié)果是，在凸?fàn)钬?fù)載承受部112處，在前端側(cè)優(yōu)先產(chǎn)生破損，另一方面，在夾卡部116難以產(chǎn)生破損。因此，避免第一隔板30 (或第二隔板32)從夾卡部116露出。
[0103]因此，能夠避免形成有隔著第一隔板30的露出部位的導(dǎo)電通路。其結(jié)果是，能夠保持由夾卡部116覆蓋的部位的絕緣性。
[0104]本發(fā)明并不特別局限于上述的實(shí)施方式，能夠在不脫離其主旨的范圍內(nèi)加以各種變更。
[0105]例如，在該實(shí)施方式中，雖然將固體高分子型燃料電池的單體電池12層疊而構(gòu)成層疊體14，但也可以層疊將氧化物離子導(dǎo)電體作為電解質(zhì)的固體氧化物型燃料電池的單體電池。
[0106]另外，負(fù)載承受部可以僅設(shè)為凸?fàn)钬?fù)載承受部64a、64b，也可以僅設(shè)為凹狀負(fù)載承受部 74a、74b。
【權(quán)利要求】
1.一種燃料電池組(10)，該燃料電池組(10)具備單體電池(12)，且通過(guò)層疊多個(gè)所述單體電池(12)而構(gòu)成，該單體電池(12)通過(guò)電解質(zhì)?電極構(gòu)造體(28)介設(shè)于一組隔板(30,32)之間而成，該電解質(zhì).電極構(gòu)造體(28)通過(guò)由陽(yáng)極電極(38)及陰極電極(36)將電解質(zhì)(34)夾在中間而成， 所述燃料電池組(10)的特征在于， 在所述隔板(30、32)設(shè)有負(fù)載承受部^4a、64b、74a、74b)，該負(fù)載承受部^4a、64b、74a,74b)承受與所述單體電池(12)的層疊方向正交的方向上的負(fù)載， 所述負(fù)載承受部(64a、64b、74a、74b)由樹(shù)脂構(gòu)成，且具有從所述隔板(30、32)的外周緣部突出的凸部(68)、或比外周緣部凹陷的凹部(76、78)中的任一者， 在所述負(fù)載承受部(64a、64b、74a、74b)凹陷形成有凹處(70a、70b、80a、80b)，并且所述負(fù)載承受部(64a、64b、74a、74b)借助所述凹處(70a、70b、80a、80b)而顯示出向與所述層疊方向正交的方向的撓性。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池組(10)，其特征在于， 在所述負(fù)載承受部(64a、64b、74a、74b)的所述凸部(68)或所述凹部(76、78)中的至少任一者卡合有緊固構(gòu)件(24、26)，該緊固構(gòu)件(24、26)沿著所述層疊方向延伸而支承所述單體電池(12)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的燃料電池組(10)，其特征在于， 在所述負(fù)載承受部(64a、64b)具有所述凸部(68)時(shí)，所述凹處(70a、70b)的曲率半徑設(shè)定為，在接近所述隔板(30、32)的`一側(cè)大且在遠(yuǎn)離所述隔板(30、32)的一側(cè)小。
【文檔編號(hào)】H01M8/24GK103730679SQ201310470505
【公開(kāi)日】2014年4月16日 申請(qǐng)日期:2013年10月10日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月11日
【發(fā)明者】山野尚紀(jì), 杉浦誠(chéng)治, 和知大介 申請(qǐng)人:本田技研工業(yè)株式會(huì)社