專利名稱：燃料電池組的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種燃料電池組，該燃料電池組具備沿水平方向?qū)盈B有在電解質(zhì)膜的兩側(cè)設(shè)有一對電極的電解質(zhì)膜-電極結(jié)構(gòu)體與隔板的燃料電池，在多個所述燃料電池的層疊方向兩端設(shè)有呈橫向較長的形狀的第一端板及第二端板。
背景技術(shù)：
例如，固體高分子型燃料電池具備由隔板夾持電解質(zhì)膜-電極結(jié)構(gòu)體(MEA)的發(fā)電單元，所述電解質(zhì)膜-電極結(jié)構(gòu)體(MEA)在由高分子離子交換膜構(gòu)成的電解質(zhì)膜的一方的面?zhèn)扰湓O(shè)陽極電極且在所述電解質(zhì)的另一方的面?zhèn)扰湓O(shè)陰極電極。該燃料電池通常通過層疊規(guī)定數(shù)量的發(fā)電單元而用作例如車載用燃料電池組。在該燃料電池組中，尤其是用作車載用燃料電池組時，需要層疊相當(dāng)多數(shù)量的發(fā)電單元。因此，必須正確且穩(wěn)固地定位保持各發(fā)電單元彼此。因此，例如，眾所周知有日本特開2006-040845號公報(以下，稱作現(xiàn)有技術(shù))所公開的燃料電池組。在該燃料電池組中，如圖8所示，在層疊有多個多邊形形狀的燃料電池元件的燃料電池層疊體的兩端朝向外側(cè)而配置集電板、絕緣板及端板1，整體形成為多棱柱狀。沿著燃料電池組的角部2的外·側(cè)設(shè)置有以橫跨所述角部2的棱線R的方式形成剖面為大致L字狀的角部覆蓋部分3的負(fù)載支承構(gòu)件4。在負(fù)載支承構(gòu)件4上設(shè)置有對施加在兩端的端板1、1之間的負(fù)載進(jìn)行保持的負(fù)載保持單元5。在上述的現(xiàn)有技術(shù)中，在燃料電池組的四角設(shè)置有作為角鋼構(gòu)件的負(fù)載支承構(gòu)件
4。然而，在燃料電池組的四角通常設(shè)置有流體(燃料氣體、氧化劑氣體或者冷卻介質(zhì))用連通孔，而使強(qiáng)度容易不足。由此，尤其是用作車載用燃料電池組時，不能充分地承受來自外部的沖擊負(fù)載。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明用于解決此類問題，其目的在于提供一種燃料電池組，其能夠以簡單且緊湊的結(jié)構(gòu)可靠地承受施加到燃料電池的外部負(fù)載，能夠盡可能地抑制所述燃料電池的位置偏移。本發(fā)明涉及一種燃料電池組，該燃料電池對具備在電解質(zhì)膜的兩側(cè)設(shè)有一對電極的電解質(zhì)膜-電極結(jié)構(gòu)體與隔板在水平方向上層疊的燃料電池，在多個所述燃料電池的層疊方向兩端設(shè)置具有在橫向上長的形狀的第一端板及第二端板。該燃料電池組具備:連結(jié)第一端板的長邊與第二端板的長邊且沿層疊方向延伸的第一緊固構(gòu)件；連結(jié)所述第一端板的短邊與所述第二端板的短邊且沿層疊方向延伸的第二緊固構(gòu)件。并且，燃料電池在長邊側(cè)的側(cè)部形成有沿層疊方向排列的凸?fàn)畈浚硪环矫?，在第一緊固構(gòu)件上，沿所述層疊方向延伸設(shè)置有與多個所述凸?fàn)畈靠ê蠟橐惑w的凹狀部。根據(jù)本發(fā)明，第一緊固構(gòu)件連結(jié)第一端板與第二端板，并且在設(shè)置于所述第一緊固構(gòu)件的凹狀部上一體地卡合有形成于各燃料電池的長邊側(cè)的側(cè)部的各凸?fàn)畈?。因此，?dāng)外部負(fù)載施加到燃料電池組時，在凹狀部與凸?fàn)畈恐g的卡合作用下，能夠可靠地承受所述外部負(fù)載。因此，能夠以簡單且緊湊的結(jié)構(gòu)盡可能地抑制燃料電池的位
置偏移。上述的目的、特征及優(yōu)點(diǎn)根據(jù)結(jié)合附圖而說明的以下實施方式的說明而易于了解。


圖1是本發(fā)明的第一實施方式所涉及的燃料電池組的簡要立體說明圖。圖2是構(gòu)成所述燃料電池組的燃料電池的主要部分的分解立體說明圖。圖3是構(gòu)成所述燃料電池組的端板與第一緊固構(gòu)件及第二緊固構(gòu)件的分解立體說明圖。圖4是所述燃料電池組的沿圖1中的IV-1V線的剖視圖。圖5是構(gòu)成本發(fā)明的第二實施方式所涉及的燃料電池組的燃料電池的分解立體說明圖。圖6是所述燃料電池組的局部剖視圖。圖7是構(gòu)成本發(fā)明的第三實施方式所涉及的燃料電池組的端板與第一緊固構(gòu)件及第二緊固構(gòu)件的分解立體 說明圖。圖8是現(xiàn)有技術(shù)所公開的燃料電池組的說明圖。
具體實施例方式如圖1所示，本發(fā)明的第一實施方式所涉及的燃料電池組10搭載于燃料電池機(jī)動車。在燃料電池組10中，多個燃料電池12以立起姿勢在與燃料電池機(jī)動車的行駛方向(箭頭B方向)交叉的車輛寬度方向(箭頭A方向)上層疊。在燃料電池12的層疊方向兩端以夾裝接線板14a、14b與絕緣板16a、16b的方式配置有第一端板18a及第二端板18b。與接線板14a連接的輸出端子19a從第一端板18a的中央部延伸，另一方面，與接線板14b連接的輸出端子19b從第二端板18b的中央部延伸。第一端板18a及第二端板18b具有橫長的長方形狀，并且在各長邊之間配置有第一緊固構(gòu)件(連結(jié)桿)20a、20a。在第一端板18a及第二端板18b的各短邊之間配置有第二緊固構(gòu)件(連結(jié)桿)20b、20b。如圖2所示，燃料電池12具備電解質(zhì)膜-電極結(jié)構(gòu)體22和夾持所述電解質(zhì)膜-電極結(jié)構(gòu)體22的第一金屬隔板24及第二金屬隔板26。第一金屬隔板24及第二金屬隔板26是例如鋼板、不銹鋼板、鋁板、鍍敷處理鋼板、或在其金屬表面實施了防腐蝕用的表面處理的金屬板。第一金屬隔板24及第二金屬隔板26的平面具有矩形狀，并且通過將金屬制薄板沖壓加工成波形狀而成形為剖面凹凸形狀。需要說明的是，也可以使用例如碳隔板來代替第一金屬隔板24及第二金屬隔板26。第一金屬隔板24及第二金屬隔板26具有橫向上長的形狀，并且長邊沿水平方向(箭頭B方向)延伸且短邊沿重力方向(箭頭C方向)延伸(水平方向的層疊)。需要說明的是，也可以是短邊沿水平方向延伸且長邊沿重力方向延伸。在燃料電池12的長邊方向(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、例如含氧氣體的氧化劑氣體供給連通孔(流體連通孔)28a和用于供給燃料氣體、例如含氫氣體的燃料氣體供給連通孔(流體連通孔)30a。在燃料電池12的長邊方向的另一端緣部設(shè)有在箭頭A方向上相互連通而用于排出燃料氣體的燃料氣體排出連通孔(流體連通孔)30b和用于排出氧化劑氣體的氧化劑氣體排出連通孔(流體連通孔)28b。在燃料電池12的短邊方向(箭頭C方向)的兩端緣部一側(cè)(反應(yīng)氣體入口側(cè))，在箭頭A方向上相互連通且用于供給冷卻介質(zhì)的兩個冷卻介質(zhì)供給連通孔(流體連通孔)32a設(shè)置于對置的邊。在燃料電池12的短邊方向的兩端緣部另一側(cè)(反應(yīng)氣體出口側(cè))，用于排出冷卻介質(zhì)的兩個冷卻介質(zhì)排出連通孔(流體連通孔)32b設(shè)置于對置的邊。燃料電池12在長邊方向一端部設(shè)有氧化劑氣體供給連通孔28a、燃料氣體供給連通孔30a及一對冷卻介質(zhì)供給連通孔32a，并且在長邊方向另一端部設(shè)有燃料氣體排出連通孔30b、氧化劑氣體排出連通孔28b及一對冷卻介質(zhì)排出連通孔32b。需要說明的是，流體連通孔的位置及個數(shù)并不局限于本實施例。也可以分配在隔板的長邊方向的兩端。電解質(zhì)膜-電極結(jié)構(gòu)體22具備例如水浸潰于全氟磺酸的薄膜的固體高分子電解質(zhì)膜34和夾持所述固體高分子電解質(zhì)膜34的陰極電極36及陽極電極38。陰極電極36及陽極電極38具有由碳紙等構(gòu)成的氣體擴(kuò)散層(未圖示)和在表面擔(dān)載有鉬合金的多孔質(zhì)碳粒子均勻地涂敷在所述氣體擴(kuò)散層的表面而形成的電極催化劑層(未圖示)。電極催化劑層形成在固體高分子電解質(zhì)膜34的兩面。在第一金屬 隔板24的朝向電解質(zhì)膜-電極結(jié)構(gòu)體22的面24a上形成有將氧化劑氣體供給連通孔28a與氧化劑氣體排出連通孔28b連通的氧化劑氣體流路40。氧化劑氣體流路40由沿箭頭B方向延伸的多個波狀流路槽形成。在第二金屬隔板26的朝向電解質(zhì)膜-電極結(jié)構(gòu)體22的面26a上形成有將燃料氣體供給連通孔30a與燃料氣體排出連通孔30b連通的燃料氣體流路42。燃料氣體流路42由沿箭頭B方向延伸的多個波狀流路槽形成。在第二金屬隔板26的面26b與第一金屬隔板24的面24b之間形成有與冷卻介質(zhì)供給連通孔32a、32a和冷卻介質(zhì)排出連通孔32b、32b連通的冷卻介質(zhì)流路44。該冷卻介質(zhì)流路44使冷卻介質(zhì)遍及電解質(zhì)膜-電極結(jié)構(gòu)體22的電極范圍流通。在第一金屬隔板24的面24a、24b上以沿該第一金屬隔板24的外周端緣部卷繞的方式一體成形第一密封構(gòu)件46。在第二金屬隔板26的面26a、26b上，以沿該第二金屬隔板26的外周端緣部卷繞的方式一體成形第二密封構(gòu)件48。作為第一密封構(gòu)件46及第二密封構(gòu)件48，使用例如EPDM、NBR、氟橡膠、硅酮橡膠、氟硅酮橡膠、丁基橡膠、天然橡膠、苯乙烯橡膠、氯丁橡膠或者丙烯酸橡膠等密封材料、緩沖材料或墊片材料等具有彈性的密封構(gòu)件。在燃料電池12中，在第一金屬隔板24及第二金屬隔板26的長邊側(cè)的兩側(cè)部(圖2中的上端部及下端部)中央分別在內(nèi)部切口而形成切口部50a、50b，并且，在所述切口部50a、50b的大致中央部位一體或獨(dú)立設(shè)置凸?fàn)畈?2a、52b。凸?fàn)畈?2a、52b由例如具有絕緣性的樹脂材料形成，一體地形成在第一金屬隔板24及第二金屬隔板26上。另外，凸?fàn)畈?2a、52b也可以由與第一金屬隔板24及第二金屬隔板26形成為一體的金屬板構(gòu)成,并在表面實施絕緣處理。凸?fàn)畈?2a、52b在層疊方向上排列，并且多個所述凸?fàn)畈?2a彼此及多個所述凸?fàn)畈?2b彼此如后述那樣與各第一緊固構(gòu)件20a的凹狀部64 (后述)一體卡合(嵌合)。凸?fàn)畈?2a、52b的箭頭C方向的外表面位置配置成比燃料電池12的長邊的外表面54a、54b的位置靠內(nèi)方(內(nèi)側(cè))。在第一金屬隔板24及第二金屬隔板26的短邊側(cè)的兩端部(圖2中的左右兩側(cè)部)的大致中央分別一體或獨(dú)立形成有凹部56a、56b。凹部56a、56b也可以在相對的短邊呈點(diǎn)對稱。凹部56a與凸?fàn)畈?2a、52b相同地由具有絕緣性的樹脂材料形成，配置于氧化劑氣體供給連通孔28a與燃料氣體供給連通孔30a之間。凹部56b與凸?fàn)畈?2a、52b相同地由具有絕緣性的樹脂材料形成，配置于氧化劑氣體排出連通孔28b與燃料氣體排出連通孔30b之間。需要說明的是,凹部56a、56b也可以由與第一金屬隔板24及第二金屬隔板26形成為一體的金屬板構(gòu)成，并在表面實施絕緣處理。各凹部56a彼此及各凹部56b彼此在層疊方向上排列，如后述那樣，與各第二緊固構(gòu)件20b的凸部76卡合(嵌合)成一體。如圖3所示，第一緊固構(gòu)件20a設(shè)有擠壓成形的板狀部60a和在所述板狀部60a的長邊方向兩端部固定的安裝部62a。板狀部60a與安裝部62a通過例如焊接而形成為一體化、或者一體地切削加工。需要說明的是，板狀部60a與安裝部62a也可以通過鑄造或者鍛造而一體形成。如圖4所示，板狀部60a具有剖面彎曲形狀，供燃料電池12的凸?fàn)畈?2a(52b)卡合的凹狀部64在層疊方向上延伸設(shè)置。凸?fàn)畈?2a(52b)的頂部與凹狀部64的底部可以彼此接觸，或者也可以彼此具有規(guī)定的間隙。

第一緊固構(gòu)件20a的外表面64a的位置配置成比燃料電池12的長邊的外表面54a,54b的位置靠內(nèi)側(cè)。板狀部60a在外表面64a的兩側(cè)設(shè)置有凹陷，從而能夠?qū)崿F(xiàn)輕型化。需要說明的是，為了提高彎曲強(qiáng)度，也可以不設(shè)置凹陷。安裝部62a比板狀部60a壁厚，在與第一端板18a及第二端板18b對置的端面在同軸上分別形成兩個螺紋孔66與定位孔部68 (參照圖3)。在各定位孔部68嵌合定位用環(huán)形件70，并且所述環(huán)形件70與后述的兩個孔部72嵌合。環(huán)形件70以橫跨定位孔部68與孔部72的方式嵌合。因此，能夠隔著環(huán)形件70而承受剪切負(fù)載。在第一端板18a及第二端板18b的各自的長邊的中央部位形成兩個孔部72。插入各孔部72的各螺栓74插入各環(huán)形件70且前端部與螺紋孔66螺合。螺栓74也可以為三個以上。第二緊固構(gòu)件20b設(shè)有擠壓成形的板狀部60b和在所述板狀部60b的長邊方向兩端部固定的安裝部62b。板狀部60b的厚度設(shè)定成比安裝部62b的厚度薄。板狀部60b與安裝部62b通過例如焊接而形成為一體化、或者被一體地切削出。需要說明的是，板狀部60b與安裝部62b也可以通過鑄造或者鍛造而一體形成。如圖4所示，在板狀部60b中，在與燃料電池12對置的側(cè)面，與燃料電池12的凹部56a(56b)卡合的凸部76在層疊方向上延伸設(shè)置。第二緊固構(gòu)件20b在電池組外側(cè)盡可能地將厚度方向(箭頭B方向)的尺寸構(gòu)成為薄壁狀。安裝部62b與上述的第一緊固構(gòu)件20a的安裝部62a相同地構(gòu)成，對相同的結(jié)構(gòu)要素標(biāo)注相同的附圖標(biāo)記并省略其詳細(xì)的說明。如圖1所示，在第一端板18a形成有氧化劑氣體供給連通孔28a、燃料氣體供給連通孔30a、氧化劑氣體排出連通孔28b、燃料氣體排出連通孔30b、冷卻介質(zhì)供給連通孔32a及冷卻介質(zhì)排出連通孔32b，并且在上述構(gòu)件連結(jié)有未圖示的歧管構(gòu)件。需要說明的是，也可以在第一端板18a形成有氧化劑氣體供給連通孔28a、燃料氣體供給連通孔30a、氧化劑氣體排出連通孔28b及燃料氣體排出連通孔30b，另一方面，在第二端板18b形成有冷卻介質(zhì)供給連通孔32a及冷卻介質(zhì)排出連通孔32b。以下對該燃料電池組10的動作進(jìn)行說明。首先,如圖1所示，向第一端板18a的氧化劑氣體供給連通孔28a供給含氧氣體等氧化劑氣體，并且向燃料氣體供給連通孔30a供給含氫氣體等燃料氣體。進(jìn)而，向一對冷卻介質(zhì)供給連通孔32a供給純水、乙二醇、油等冷卻介質(zhì)。

因此，如圖2所示，氧化劑氣體從氧化劑氣體供給連通孔28a導(dǎo)入第一金屬隔板24的氧化劑氣體流路40。氧化劑氣體沿著氧化劑氣體流路40而朝箭頭B方向移動，從而向電解質(zhì)膜-電極結(jié)構(gòu)體22的陰極電極36供給。另一方面，燃料氣體從燃料氣體供給連通孔30a向第二金屬隔板26的燃料氣體流路42供給。燃料氣體沿著燃料氣體流路42而朝箭頭B方向移動，從而向電解質(zhì)膜-電極結(jié)構(gòu)體22的陽極電極38供給。因此，在電解質(zhì)膜-電極結(jié)構(gòu)體22中，向陰極電極36供給的氧化劑氣體與向陽極電極38供給的燃料氣體在電極催化劑層內(nèi)因電氣化學(xué)反應(yīng)而消耗并進(jìn)行發(fā)電。接著，向電解質(zhì)膜-電極結(jié)構(gòu)體22的陰極電極36供給而消耗的氧化劑氣體沿著氧化劑氣體排出連通孔28b而朝箭頭A方向排出。另一方面，向電解質(zhì)膜-電極結(jié)構(gòu)體22的陽極電極38供給而消耗的燃料氣體沿著燃料氣體排出連通孔30b而朝箭頭A方向排出。另外，向一對冷卻介質(zhì)供給連通孔32a供給的冷卻介質(zhì)導(dǎo)入第一金屬隔板24及第二金屬隔板26之間的冷卻介質(zhì)流路44。冷卻介質(zhì)在暫時沿著箭頭C方向向內(nèi)側(cè)流動之后，朝箭頭B方向移動而對電解質(zhì)膜-電極結(jié)構(gòu)體22進(jìn)行冷卻。該冷卻介質(zhì)在朝箭頭C方向向外側(cè)移動之后，沿著一對冷卻介質(zhì)排出連通孔32b而朝箭頭A方向排出。如圖1、圖3及圖4所示，在該情況下，在第一實施方式中，一對第一緊固構(gòu)件20a連結(jié)第一端板18a的長邊與第二端板18b的長邊，并且在設(shè)置于各第一緊固構(gòu)件20a的凹狀部64卡合有形成于燃料電池12的長邊側(cè)的兩側(cè)部的凸?fàn)畈?2a、52b。因此，如圖4所示，當(dāng)朝車輛走行方向后方(箭頭Al方向)對燃料電池組10施加外部負(fù)載F時，在各凹狀部64與凸?fàn)畈?2a、52b之間的卡合作用下，能夠可靠地承受所述外部負(fù)載F。因此，能夠以簡單且緊湊的結(jié)構(gòu)盡可能地抑制發(fā)生燃料電池12在箭頭A方向上位置偏移的情況。另外，在燃料電池12的短邊側(cè)的兩側(cè)部在氧化劑氣體供給連通孔28a與燃料氣體供給連通孔30a之間形成有在層疊方向上排列的凹部56a，在燃料氣體排出連通孔30b與氧化劑氣體排出連通孔28b之間形成有在層疊方向上排列的凹部56b。另一方面，在一對第二緊固構(gòu)件20b上，與凹部56a、56b卡合的凸部76沿層疊方向延伸設(shè)置。凹部56a、56b除了設(shè)置在短邊的中央位置之外，還能夠設(shè)置在例如相對的短邊彼此偏移的對稱位置等各種位置。
由此，通過第二緊固構(gòu)件20b而使燃料電池12不會朝箭頭C方向產(chǎn)生位置偏移。此外，第二緊固構(gòu)件20b呈薄壁狀且外表面構(gòu)成為平坦?fàn)?，所述第二緊固構(gòu)件20b朝箭頭B方向外側(cè)突出的量小，從而能夠縮短燃料電池組10整體在箭頭B方向上的尺寸。另外，燃料電池12在長邊方向一端部設(shè)有氧化劑氣體供給連通孔28a、燃料氣體供給連通孔30a及一對冷卻介質(zhì)供給連通孔32a，并且在長邊方向另一端部設(shè)有燃料氣體排出連通孔30b、氧化劑氣體排出連通孔28b及一對冷卻介質(zhì)排出連通孔32b。而且，燃料電池12在長邊側(cè)的兩側(cè)部中央分別在內(nèi)部切口而形成有切口部50a、50b，并且在所述切口部50a、50b的大致中央部位設(shè)有凸?fàn)畈?2a、52b。在燃料電池12的凸?fàn)畈?2a、52b與各第一緊固構(gòu)件20a的凹狀部64卡合的狀態(tài)下，第一緊固構(gòu)件20a的外表面64a的位置配置成比燃料電池12的長邊的外表面54a、54b的位置靠內(nèi)側(cè)。因此，第一緊固構(gòu)件20a不從燃料電池12的外表面54a、54b向外側(cè)突出，而能夠盡可能地縮短燃料電池組10整體在高度方向(箭頭C方向)上的尺寸。另外，第一端板18a及第二端板18b與第一緊固構(gòu)件20a的兩端部分別由兩個螺栓74緊固，并且環(huán)形件70同心狀地設(shè)置在所述螺栓74的外周。環(huán)形件70以橫跨第一端板18a及第二端板18b與第一緊固構(gòu)件20a的方式設(shè)置。另一方面，第一端板18a及第二端板18b與第二緊固構(gòu)件20b的兩端部分別由兩個螺栓74緊固，并且環(huán)形件70同心狀地設(shè)置在所述螺栓74的外周。環(huán)形件70以橫跨第一端板18a及第二端板18b與第二緊固構(gòu)件20b的方式設(shè)置。因此，第一緊固構(gòu)件20a及第二緊固構(gòu)件20b與第一端板18a及第二端板18b彼此被正確且穩(wěn)固地定位保持，并且能夠可靠地抑制所述第一緊固構(gòu)件20a及所述第二緊固構(gòu)件20b進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。圖5是構(gòu)成本發(fā)明的第二實施方式所涉及的燃料電池組80的燃料電池82的分解立體說明圖。需要說明的是， 對與第一實施方式所涉及的燃料電池組10相同的結(jié)構(gòu)要素標(biāo)注相同的附圖標(biāo)記并省略其詳細(xì)的說明。另外，在以下說明的第三實施方式中也同樣省略其詳細(xì)的說明。燃料電池82具備金屬隔板84與電解質(zhì)膜-電極結(jié)構(gòu)體86。如圖6所示，電解質(zhì)膜-電極結(jié)構(gòu)體86的固體高分子電解質(zhì)膜34設(shè)定成與陰極電極36及陽極電極38相同的平面尺寸、或者比陰極電極36及陽極電極38大的平面尺寸。在固體高分子電解質(zhì)膜34的外周端部通過例如射出成形而一體成形具有絕緣性的樹脂制的框部(邊框狀樹脂構(gòu)件)88。作為樹脂材料，除了例如普通塑料之外，還可以采用工程塑料、超級工程塑料等。在框部88的一側(cè)的面、例如陽極電極38 (或者陰極電極36)側(cè)的面，以卷繞外周緣部的方式朝厚度方向鼓出形成有厚壁部88a。厚壁部88a具有規(guī)定的寬度尺寸，在前端面一體成形有朝箭頭A方向突出的突起部(樹脂部)88b。突起部88b以在厚壁部88a的前端面卷繞框部88的方式設(shè)置。需要說明的是，突起部88b也可以由具有彈性的其他構(gòu)件構(gòu)成。如圖5所示，在框部88形成有氧化劑氣體供給連通孔28a、燃料氣體供給連通孔30a、氧化劑氣體排出連通孔28b、燃料氣體排出連通孔30b、冷卻介質(zhì)供給連通孔32a及冷卻介質(zhì)排出連通孔32b，另外，在金屬隔板84上不設(shè)置上述連通孔。在框部88的長邊側(cè)的兩端部中央隔著切口部50a、50b而一體設(shè)置有凸?fàn)畈?2a、52b。在框部88的短邊側(cè)的兩端部的大致中央直接形成有凹部56a、56b。金屬隔板84由例如鋼板、不銹鋼板、鋁板、鍍敷處理鋼板、或在其金屬表面實施了防腐蝕用的表面處理的薄板狀的金屬板構(gòu)成。如圖5及圖6所示，金屬隔板84通過將單一的金屬板折回而形成、或?qū)蓮埥饘侔褰雍隙纬伞Ｔ诮饘俑舭?4的陰極側(cè)的面90上形成有沖壓加工成波形狀且具有剖面凹凸形狀的氧化劑氣體流路40。在金屬隔板84的陽極側(cè)的面92上形成有沖壓加工成波形狀且具有剖面凹凸形狀的燃料氣體流路42。氧化劑氣體流路40與燃料氣體流路42的波形狀的相位相互反轉(zhuǎn)，在金屬隔板84的內(nèi)部，在上述相位之間形成有冷卻介質(zhì)流路44。如圖5所示，在陰極側(cè)的面90上，在氧化劑氣體流路40的上下兩側(cè)分別形成有多個冷卻介質(zhì)供給孔部94a與冷卻介質(zhì)排出孔部94b。燃料電池組80實質(zhì)上與圖1所示的燃料電池組10相同地，在層疊方向兩端配置有第一端板18a與第二端板18b。第一端板18a及第二端板18b由第一緊固構(gòu)件20a與第二緊固構(gòu)件20b鎖緊固定。在該第二實施方式中，在構(gòu)成電解質(zhì)膜-電極結(jié)構(gòu)體86的框部88的長邊側(cè)的兩側(cè)部形成的凸?fàn)畈?2a、52b與設(shè)置于各第一緊固構(gòu)件20a上的凹狀部64卡合。進(jìn)而，設(shè)置于各第二緊固構(gòu)件20b的凸部76與在框部88的短邊側(cè)的兩端部形成的凹部56a、56b卡合。由此，能夠以簡單且緊湊的結(jié)構(gòu)盡可能地抑制引起燃料電池82在箭頭B方向上產(chǎn)生位置偏移的情況等，從而得到與上述第一實施方式相同的效果。如圖7所示，本發(fā)明的第三實施方式所涉及的燃料電池組100具備第一端板102a及第二端板102b。第一端板102a在橫向(箭頭B方向)中央部位設(shè)置有厚壁部104a，該厚壁部104a位于一對第一緊固構(gòu)件20a、20a之間。第一端板102a的除了厚壁部104a以外的其他部位構(gòu)成厚度尺寸比所述厚壁部104a小的薄壁部104b。需要說明的是，厚壁部104a也可以設(shè)置減重部106而設(shè)定為肋形狀。第二端板102b在橫向(箭頭B方向)中央部位設(shè)置有厚壁部108a，該厚壁部108a位于一對第一緊固構(gòu)件20a、20a之間。第二端板102b的除了厚壁部108a以外的其他部位構(gòu)成厚度尺寸比所述厚壁部108a小的薄壁部108b。需要說明的是，厚壁部108a也可以設(shè)置減重部(未圖示)而設(shè)定為肋形狀。在該第三實施方式中，第一端板102a及第二端板102b分別在橫向中央部位設(shè)置有厚壁部104a、108a。在此，在具有橫向上長的長方形的第一端板102a及第二端板102b中，因在鎖緊負(fù)載而承受的負(fù)載產(chǎn)生不同分布。尤其是，在安裝有第一緊固構(gòu)件20a、20a的各長邊的中央部分施加的緊固負(fù)載的分擔(dān)較大，擔(dān)心第一端板102a及第二端板102b發(fā)生變形。因此，在第一端板102a及第二端板102b的橫向中央部位設(shè)置厚壁部104a、108a。由此，能夠可靠地抑制第一端板102a及第二端板102b發(fā)生變形。并且 ,第一端板102a及第二端板102b在厚壁部104a、108a以外的部分設(shè)置有薄壁部104b、108b。因此，第一端板102a及第二端板102b整體未形成為重量物而容易實現(xiàn)輕型化。
權(quán)利要求
1.一種燃料電池組，所述燃料電池組(10)具備燃料電池(12)，該燃料電池(12)通過在電解質(zhì)膜(34)的兩側(cè)設(shè)有一對電極(36、38)的電解質(zhì)膜-電極結(jié)構(gòu)體(22)與隔板(24、26)在水平方向上層疊而成，在多個所述燃料電池(12)的層疊方向兩端設(shè)置具有在橫向上長的形狀的第一端板(18a)及第二端板(18b)，所述燃料電池組(10)的特征在于，具備: 連結(jié)所述第一端板(18a)的長邊與所述第二端板(18b)的長邊且沿層疊方向延伸的第一緊固構(gòu)件(20a)； 連結(jié)所述第一端板(18a)的短邊與所述第二端板(18b)的短邊且沿層疊方向延伸的第二緊固構(gòu)件(20b)； 并且，所述燃料電池(12)在所述長邊側(cè)的側(cè)部形成有沿所述層疊方向排列的凸?fàn)畈?52a)， 另一方面，在所述第一緊固構(gòu)件 (20a)上，沿所述層疊方向延伸設(shè)置有與多個所述凸?fàn)畈?52a)卡合為一體的凹狀部(64)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池組，其特征在于， 所述燃料電池(12)在所述短邊側(cè)的側(cè)部形成有沿所述層疊方向排列的凹部(56a)， 另一方面，在所述第二緊固構(gòu)件(20b)上，沿所述層疊方向延伸設(shè)置有與多個所述凹部(56a)卡合為一體的凸部(76)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池組，其特征在于， 所述燃料電池(12)在主視下具有在橫向上長的形狀，在長邊方向兩端部設(shè)有使燃料氣體、氧化劑氣體及冷卻介質(zhì)沿所述層疊方向分別獨(dú)立地流通的多個流體連通孔(28a、30a、32a), 并且，在所述燃料電池(12)的長邊方向中央部位配置有所述凸?fàn)畈?52a)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池組，其特征在于， 所述第一緊固構(gòu)件(20a)的外表面位置配置成比所述燃料電池(12)的所述長邊側(cè)的外表面位置靠內(nèi)側(cè)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的燃料電池組，其特征在于， 所述燃料電池(12)在主視下具有在橫向上長的形狀，在長邊方向兩端部設(shè)有使燃料氣體、氧化劑氣體及冷卻介質(zhì)沿所述層疊方向分別獨(dú)立地流通的多個流體連通孔(28a、30a), 并且，在所述燃料電池(12)的短邊方向中央部位配置有所述凹部(56a)，所述凹部(56a)位于所述流體連通孔(28a、30a)之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池組，其特征在于， 所述第一端板(18a)及所述第二端板(18b)與所述第一緊固構(gòu)件(20a)的兩端部分別通過兩個螺釘構(gòu)件(74)緊固，并且在所述螺釘構(gòu)件(74)的外周同心狀地設(shè)有環(huán)形件(70)， 另一方面，所述第一端板(18a)及所述第二端板(18b)與所述第二緊固構(gòu)件(20b)的兩端部分別通過兩個螺釘構(gòu)件(74)緊固，并且在所述螺釘構(gòu)件(74)的外周同心狀地設(shè)有環(huán)形件(70)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的燃料電池組，其特征在于， 所述環(huán)形件(70)以橫跨設(shè)置于所述第一端板(18a)及所述第二端板(18b)上的孔部(72)和設(shè)置于所述第一緊固構(gòu)件(20a)及所述第二緊固構(gòu)件(20b)的孔部(68)的方式進(jìn)行嵌合。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池組，其特征在于， 所述第一端板(102a)及所述第二端板(102b)分別在橫向中央部位設(shè)置有厚度尺寸比其他部位大的厚壁 部(104a、108a)，該厚壁部(104a、108a)位于一對所述第一緊固構(gòu)件(20a)之間。
全文摘要
構(gòu)成燃料電池組(10)的燃料電池具備連結(jié)第一端板(18a)的長邊與第二端板(18b)的長邊且沿層疊方向延伸的第一緊固構(gòu)件(20a)；連結(jié)所述第一端板(18a)的短邊與所述第二端板(18b)的短邊且沿層疊方向延伸的第二緊固構(gòu)件(20b)。在燃料電池的長邊側(cè)的兩側(cè)部形成有凸?fàn)畈?，在第一緊固構(gòu)件(20a)上設(shè)有供所述凸?fàn)畈靠ê系陌紶畈?64)。
文檔編號H01M8/04GK103247809SQ20131004396
公開日2013年8月14日 申請日期2013年2月4日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月7日
發(fā)明者西山忠志, 奈良由介, 水崎君春 申請人:本田技研工業(yè)株式會社