燃料电池组的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及包含将多个单电池层叠而成的层叠体的燃料电池组。
【背景技术】
[0002]在包含将多个单电池层叠而成的层叠体的燃料电池组中，通常，为了降低单电池间及单电池内的接触阻力，或者为了防止在燃料电池组内流动的流体(燃料气体、氧化剂气体、冷却水)的泄漏，沿单电池的层叠方向施加紧固载荷，通过紧固部件进行紧固。
[0003]并且，在这样的燃料电池组中，从与单电池的层叠方向垂直的方向施加冲击力，由于该冲击力而单电池在与层叠方向垂直的方向上发生位置错动的情况下，错动甚至可能会引起气体泄漏。具体而言，气体泄漏那样的单电池相互的错动可考虑衬垫产生扭转、破损、脱落等的错动的情况、相邻的单电池的一方的单电池的歧管移动至超过另一方的单电池的歧管密封的位置那样的错动的情况。因此，以往，关于燃料电池组，提出了抑制单电池在与层叠方向垂直的方向上的位置错动，即，用于对多个单电池进行外部约束的各种技术。
[0004]例如，在下述专利文献I中，公开了设有外部约束部件的技术，该外部约束部件用于抑制在与构成层叠体的多个单电池的层叠方向垂直的方向上的单电池的位置错动。具体而言，以在层叠方向整体抵接于与层叠体的层叠方向平行的面的状态，在层叠体上设置多个外部约束部件。
[0005]专利文献
[0006]专利文献1:日本特开2009-70674号公报
【发明内容】
[0007]发明要解决的课题
[0008]在上述现有技术中，多个外部约束部件分别以在层叠方向整体抵接于与层叠体的层叠方向平行的4个面上的状态相对于层叠体进行定位、固定。各外部约束部件起到抑制它们相向的层叠体的面的错动的作用，因此即使在从与多个单电池的层叠方向垂直的方向施加了冲击力时，也能够抑制单电池在与层叠方向垂直的方向上的位置错动。
[0009]然而，如果分别使外部约束部件与平行于层叠体的层叠方向上的4个面抵接或隔开些许间隙地相向，由此来抑制多个单电池相互错动位置，则需要与4个面分别对应的至少4个外部约束部件。并且，这4个外部约束部件承受作用于层叠体的冲击力，并起到单电池的错动抑制的作用，因此在向层叠体施加了冲击力的情况下，该冲击力直接向4个外部约束部件中的任一个传递，为了抑制与层叠方向垂直的方向整体的错动，4个外部约束部件全部需要具有至少能耐受从外部施加的冲击力那样的强度。这样具有能耐受来自外部的冲击力那样的强度的外部约束部件需要增加其截面积，因此截面外形变大，从而导致质量的增大、组整体的体型增大、成本上升。而且，为了原封不动地保持截面外形，也考虑了提高外部约束部件的刚性，但是需要材料变更而导致成本上升。
[0010]本发明鉴于这样的课题而作出，其目的在于提供一种实现低成本化且以体型、质量减小的方式构成并能够抑制引起单电池相互的气体泄漏那样的位置错动的燃料电池组。
[0011]用于解决课题的方案
[0012]为了解决上述课题，本发明的燃料电池组具备:多个单电池层叠而成的层叠体；及外部约束部件，抑制多个单电池在与多个单电池层叠的第一方向垂直的第二方向上相互错动位置。外部约束部件具有:角约束部件，遍及沿着第一方向的、层叠体的至少两个角部的整个角部而设置；及旋转抑制部件，与层叠体的一侧面相向地设置，层叠体的该一侧面位于与以下方向相交的位置，该方向为当从外部对层叠体施加了沿着第二方向的冲击力时层叠体能够以角约束部件为旋转轴旋转的方向。
[0013]根据本发明，将角约束部件遍及沿着第一方向的两个角部的整个角部而设置，因此配置角约束部件的角部在从外部施加冲击力的方向上配置，在从外部施加了冲击力的情况下，层叠体以角约束部件为旋转轴而旋转。因此，在本发明中，以与层叠体的一侧面相向的方式配置旋转抑制部件，该层叠体的该一侧面位于与以下方向相交的位置，该方向为层叠体能够以角约束部件为旋转轴旋转的方向，由此通过至少2个角约束部件及至少一个旋转抑制部件，能够抑制多个单电池相互的位置错动引起的气体泄漏，换言之能够抑制气体泄漏那样的位置错动。因此，具有能耐受从外部施加的冲击力的强度的角约束部件无需以约束层叠体存在移动可能性的全部方向的方式配置，能够减少其个数。
[0014]另外，在本发明的燃料电池组中，优选的是，所述旋转抑制部件的刚性形成得比所述角约束部件的刚性低。
[0015]如上所述，旋转抑制部件是用于抑制层叠体以角约束部件为旋转轴旋转的情况的部件，是能够以在从层叠体不发生气体泄漏的范围内容许层叠体的旋转的方式变形的部件。因此，在该优选的形态中，使旋转抑制部件的刚性比角约束部件的刚性低，由此能够减少角约束部件的质量或减少截面积。
[0016]另外，在本发明的燃料电池组中，优选的是，当所述层叠体旋转而接触所述旋转抑制部件时，所述旋转抑制部件变形以容许在所述多个单电池间不产生气体泄漏这一程度的错动。
[0017]旋转抑制部件容许层叠体的因旋转产生的接触而发生变形这一情况，其容许的程度设为在层叠体的单电池间不产生气体泄漏的程度，由此能够实现旋转抑制部件的质量减少、截面积减少，并防止气体泄漏。
[0018]另外，在本发明的燃料电池组中，优选的是，所述角约束部件沿着所述层叠体的第一侧面的两端设置，所述第一侧面沿着所述第一方向，所述旋转抑制部件沿着所述层叠体的与所述第一侧面相向的第二侧面设置。
[0019]在该优选的形态中，角约束部件沿着第一侧面的两端设置，因此当施加来自外部的冲击力时，层叠体以配置角约束部件的第一侧面的任一边为旋转轴旋转。因此，通过沿着与第一侧面相向的第二侧面设置旋转抑制部件，能够可靠地抑制层叠体的旋转。
[0020]另外，在本发明的燃料电池组中，优选的是，所述旋转抑制部件以相对于所述第二侧面的沿着所述第一方向的中心线均等地相向的方式设置一个或二个以上。
[0021]在该优选的形态中，将旋转抑制部件以相对于第二侧面的中心线均等地相向的方式设置，因此即使层叠体以任一个角约束部件为中心旋转，也能够可靠地抑制层叠体的旋转。
[0022]另外，在本发明的燃料电池组中，优选的是，所述旋转抑制部件大致沿着所述中心线仅设置一个。
[0023]在该优选的形态中，将旋转抑制部件大致沿着中心线设置，由此即使仅设置I个旋转抑制部件，也能够以相对于第二侧面的中心线均等地相向的方式配置，即使层叠体以任一个角约束部件为中心旋转，也能够可靠地抑制层叠体的旋转。
[0024]发明效果
[0025]根据本发明，能够提供一种实现低成本化且以体型、质量减小的方式构成并能够抑制引起单电池相互的气体泄漏那样的位置错动的燃料电池组。
【附图说明】
[0026]图1是表示本发明的实施方式即燃料电池组的截面的剖视图。
[0027]图2是表示图1所示的燃料电池组的变形例的剖视图。
[0028]图3是将图1及图2的A部放大表示的图。
[0029]图4是在图1中用于说明保持层叠体的状态的图。
【具体实施方式】
[0030]以下，参照附图，说明本发明的实施方式。为了便于理解说明，在各附图中，对于同一构成要素尽可能标注同一附图标记，省略重复的说明。
[0031]图1是表示本发明的实施方式即燃料电池组10的概略结构的剖视图。图1是表示在整体呈大致长方体形状的燃料电池组10的大致中央附近沿着呈平板状的单电池20的截面的图。燃料电池组10具备多个单电池20、壳体3、电压监视单元40。另外，在图1中，定义在沿着纸面的平面上相互正交的X轴及I轴，并定义沿着与纸面正交的方向的z轴。在以下的说明中，适当使用该X轴(X轴方向、第二方向)、y轴(y轴方向)、z轴(z轴方向、第一方向)。
[0032]单电池20通过在具有质子传导性的电解质膜的两面分别利用隔板夹持将阳极及阴极接合而成的膜电极接合体来构成。在本实施方式中，作为电解质膜，使用了固体高分子膜。作为电解质，使用了固体氧化物等其他电解质。另外，燃料电池组10中的膜电极接合体的层叠数可以根据燃料电池组10要求的输出而任意设定。多个单电池20沿着Z轴方向层叠，构成层叠体2。因此，z轴方向也是多个单电池20的层叠方向(第一方向)。
[0033]壳体3具备凹状部分30和板31。壳体3通过利用板31将凹状部分30的开口部分闭塞而构成。壳体3是用于收容将多个单电池20层叠而成的层叠体2、电压监视单元40及其他辅机(图中未明示)的容器。壳体3具有沿着大致呈长方形截面的单电池20的一方的长边的第一面301 (凹状部分30的底面所形成的面)和与第一面301相向的第二面302 (板31所形成的面)。
[0034]在第一面301的沿着z轴方向的一边形成有角约束部件303，在第一面301的沿着z轴方向的另一边形成有角约束部件304。角约束部件303作为呈大致三角形截面的棒状部分而与凹状部分30 —体地形成。角约束部件304作为呈大致四边形截面的棒状部分而与凹状部分30 —体地形成。角约束部件303及角约束部件304由能耐受来自外部的冲击力的刚性构成。能耐受来自外部的冲击的刚性是在从与单电池20的层叠方向垂直的方向施加了冲击力时即使由于层叠体2的在壳体3内的移动、单电池20的位置错动而层叠体2直接碰撞于角约束部件303也不会变形的刚性。在此所说的直接碰撞是在施加了冲击力时层叠体2首先与该部件(本段落记载的情况下是角约束部件303)碰撞。
[0035]在本实施方式中，旋转抑制部件305构成为将用于从层叠体2的层叠方向两端侧按压多个单电池20的壳体3的相向的壁连结的张力轴。该张力轴即旋转抑制部件305具备若直接施加冲击力则弯曲但也能够发挥将壳体3的相向的壁连结的功能的程度的强度。具体而言，旋转抑制部件305的刚性是当从与单电池20的层叠方向垂直的方向施加了冲击力时由于层叠体2的在壳体3内的移动、单电池20的位置错动而层叠体2直接碰撞于旋转抑制部件305的情况下发生变形的程度的刚性。鉴于旋转抑制部件305的作用，无需将旋转抑制部件305的刚性提高至连层叠体2直接碰撞时都不变形的程度。但是，在层叠体2直接碰撞于角约束部件303之后第二次发生了碰撞的情况下，旋转抑制部件305需要具有不变形的程度的刚性。
[0036]图4表示用于说明层叠体2由壳体3保持的状态的图。如图4所示，层叠体2由壳体3的一对壁3a和壁3b按压保持。壁3a与壁3b由作为张力轴的旋转抑制部件305连结。层叠体2由壁3a和壁3b按压保持，因此成为与壁3a及壁3b以外不接触而浮起的状态。这样一来，层叠体2即使在仅与壁3a及壁3b接触而浮起的状态下，也被按压保持，因此能够抑制通常使用的单电池20相互错动，也没有气体泄漏的可能性。