燃料电池以及燃料电池的解体方法

专利名称：燃料电池以及燃料电池的解体方法
技术领域：
本发明涉及使用紧固带(fastening band)捆紧作为单电池的层叠体的电池堆的 燃料电池以及这样的燃料电池的解体方法。
背景技术：
一般的燃料电池的电池堆如专利文献1所公开的那样，通过层叠多个单电池 (cell)而构成，在电池堆的层叠方向两侧按顺序配设有集电板、绝缘板以及端板。而且，包 含电池堆、集电板、绝缘板以及端板的层叠体使用紧固杆(螺钉以及螺母)而在层叠方向上 被捆紧，由此，保持了单电池彼此的电连接状态。
可是，在使用这样的紧固杆(螺钉以及螺母)的紧固构造中，因为螺钉的头部和前 端部以及螺母从端板的表面突出，所以存在所谓燃料电池的尺寸变大的问题。
因此，近年来，正在不断地开发通过进一步缩小电池堆的紧固构造而使燃料电池 小型化的技术，例如在专利文献2以及3中公开了使用厚度较薄的紧固带捆紧电池堆。另 外，在专利文献3中公开了使用松紧螺旋扣(turnbuckle)或者插销(latch)等的小型连接 部，连接紧固带的两端部之间的技术。
专利文献1 日本特开2007-59187号公报
专利文献2 日本特表2001-504632号公报
专利文献3 日本特开2007-73509号公报发明内容
发明所要解决的技术问题
如果将紧固带(专利文献2、3)用于电池堆以及端板等的紧固中，那么紧固带不会 从端板的表面突出较多，另外，因为能够用小型的连接部(松紧螺旋扣(turnbuckle)、插销 (latch)等)连接紧固带的两端部之间，所以能够减小燃料电池的尺寸。
可是，在解除紧固带的两端部之间的连接，并切断紧固带的情况下，因为由于“电 池堆的弹力(弹性斥力)”或者“紧固带自身的弹力”而使紧固带强势弹起，所以一直以来 存在由于弹起的紧固带而使存在于电池堆的周边的机器被破坏的问题。
解决问题的方法
为了解决上述问题，本发明所涉及的燃料电池具备通过层叠多个单电池而构成的 电池堆、分别被配设于所述电池堆的层叠方向两侧的2个端板、在层叠方向上捆紧所述电 池堆和所述端板的紧固带、连接所述紧固带的一个端部与另一个端部的连接部、以及被设 置于所述2个端板中的至少一个端板上并限制所述紧固带的向与所述端板的表面分离的 方向的位移的位移限制部。
在该结构中，如果松开连接部而解除紧固带的两端部之间的连接并切断紧固带， 那么紧固带中位于端板的表面的部分受到“电池堆的弹力”或者“紧固带自身的弹力”而要 向与端板的表面分离的方向发生位移。可是，紧固带的向与端板的表面分离的方向的位移因为由位移限制部而被限制，所以紧固带不会向该方向强势弹起。
在所述2个端板的至少一个表面上形成有沟槽状的凹部，所述紧固带可以被配设 为嵌入所述凹部。
在该结构中，因为通过使紧固带的侧面接触于凹部的内侧面而限制向紧固带的宽 度方向的位移，所以在端板的表面上能够简单地定位紧固带，并且能够防止向紧固带的宽 度方向的位置偏移。
所述位移限制部可以以覆盖所述紧固带的表面的至少一部分的方式形成。
在该结构中，如果紧固带要向与端板的表面分离的方向发生位移，那么紧固带的 表面的至少一部分被接触于位移限制部，从而其位移受到限制。
所述位移限制部也可以与所述端板一体地形成。
在该结构中，因为位移限制部与端板是一体的，所以能够由射出成形等的一体成 形而简单且廉价地制造它们。
在所述紧固带上也可以设置有通过被卡止于所述位移限制部从而限制所述紧固 带的向与所述端板的表面平行的方向的位移的卡止部。
在该结构中，通过设置于紧固带的卡止部被卡止于位移限制部，从而能够限制紧 固带的向与端板的表面平行的方向的位移。
所述连接部也可以具有通过被卡止于所述位移限制部从而限制所述紧固带的向 与所述端板的表面平行的方向的位移的卡止部。
在该结构中，通过被设置于连接部的卡止部被卡止于位移限制部，从而能够限制 紧固带的向与所述端板的表面平行的方向的位移。
在所述2个端板的至少一个表面上形成有截面四边形的沟槽状的凹部，所述紧固 带是嵌入配设于所述凹部的截面四边形的带状构件，所述位移限制部可以具有具有与所 述紧固带的表面的至少一部分相对的平面状的相对面的相对部、以及连结与所述凹部交叉 的方向上的所述相对部的两端部与所述端板的2个连结部。
在该结构中，在紧固带发生位移的时候，因为紧固带的下面与凹部的底面面接触， 紧固带的表面与相对部的相对面面接触，紧固带的侧面与凹部的内侧面面接触，所以由伴 随着这些面接触的摩擦力，能够削弱紧固带的弹势。
在所述2个端板的至少一个表面上形成有截面四边形的沟槽状的凹部，所述紧固 带是嵌入配设于所述凹部的截面四边形的带状构件，所述位移限制部具有具有与所述紧 固带的表面的至少一部分相对的平面状的相对面的相对部、以及连结与所述凹部交叉的方 向上的所述相对部的一个端部与所述端板的连结部，在所述相对部的另一个端部与所述端 板的表面之间可以设置有将所述紧固带导入所述凹部的导入口。
在该结构中，因为在相对部的另一个端部与端板的表面之间设置有将紧固带导入 凹部的导入口，所以能够使配置于端板的表面的紧固带向其宽度方向移动并从导入口导入 凹部。因此，没有必要使紧固带的端部穿过相对部的下方空间，并且即使在将连接部一体地 设置于紧固带的端部的情况下，由该下方空间的高度，也不会限制连接部的高度，从而能够 自由地设计“连接部”。
在所述2个端板的至少一个端板上连接有用于将气体或者冷却介质分别提供给 所述多个单电池的配管构件，所述位移限制部的至少一部分可以由所述配管构件构成。
在该结构中，能够由配管构件而简单且廉价地构成位移限制部的至少一部分。
所述配管构件也可以是具有与所述紧固带的表面的至少一部分相对的相对部的 配管或者管接头。另外，所述配管构件可以是配管或者管接头，相对于所述配管或者所述管 接头，可以安装与所述紧固带的表面的至少一部分相对的相对构件。
为了解决上述问题，本发明所涉及的燃料电池的解体方法是具备通过层叠多个单 电池而构成的电池堆、分别被配设于所述电池堆的层叠方向两侧的2个端板、在层叠方向 上捆紧所述电池堆和所述端板的紧固带、以及连接所述紧固带的一个端部与另一个端部的 连接部的燃料电池的解体方法，具备以下工序将限制所述紧固带的向与所述端板的表面 分离的方向的位移的位移限制部配设于所述2个端板的至少一个端板上的工序、以及用所 述位移限制部限制所述紧固带的位移并解除所述连接部中的所述紧固带的一个端部与另 一个端部的连接的工序。
在该结构中，因为由位移限制部而能够防止紧固带向与端板的表面分离的方向发 生强势弹起的情况，所以能够提高解体作业过程中的安全性。另外，因为能够仅在解体燃料 电池时将位移限制部配设于端板，所以没有必要预先将位移限制部配设于端板，从而能够 降低燃料电池的制造成本。
本发明的上述目的、其它的目的、特征以及优点在参照附图的基础上，由以下的优 选的实施方式的详细的说明而明了。
发明的效果
本发明如以上说明的那样构成，即使在松开连接部而解除紧固带的两端部之间的 连接并切断紧固带的情况下，紧固带的向与端板的表面分离的方向的位移由位移限制部而 受到限制，所以紧固带不会向该方向强势弹起。因此，能够防止由于弹起的紧固带而造成存 在于电池堆的周边的机器被破坏等的事故的发生，从而能够提供一种小型且轻量化的高安 全性的燃料电池。


图1是表示第1实施方式所涉及的燃料电池的结构的立体图。
图2是表示第1实施方式所涉及的燃料电池的结构的正面图。
图3是表示第1实施方式所涉及的燃料电池的结构的平面图。
图4是图3中的IV-IV线部分截面图。
图5是图4中的部分放大图。
图6是表示第1实施方式中的连接部的分解图。
图7是表示被卡止于位移限制部的卡止部的立体图。
图8是表示第2实施方式所涉及的燃料电池的主要部分的结构的图，㈧是立体 图，(B)是截面图。
图9是表示连接部的变形例的分解图。
图10是表示连接部的其它变形例的分解图。
图11是表示第3实施方式所涉及的燃料电池的主要部分的结构的图，(A)是立体 图，(B)是截面图。
图12是表示第4实施方式所涉及的燃料电池的主要部分的结构的图，(A)是立体图，(B)是截面图。
图13是表示第5实施方式所涉及的燃料电池的主要部分的结构的图，(A)是立体 图，(B)是截面图。
图14是表示第6实施方式所涉及的燃料电池的结构的立体图。
图15是表示第7实施方式所涉及的燃料电池的结构的立体图。
图16是表示第7实施方式所涉及的燃料电池的一部分的结构的分解立体图。
图17是表示第7实施方式中的位移限制部的截面图。
图18是表示第7实施方式中的位移限制部的变形例的截面图。
图19是表示第7实施方式中的位移限制部的其它变形例的截面图。
符号的说明
A…下方空间
10，60，90，100，120，130，140 …燃料电池
12…电池堆
14…集电板
16…绝缘板
I8…端板
20…压缩弹簧
22…紧固带
24，70，80…连接部
26，62，92，102，122，132 …位移限制部
146，180，190…配管构件(位移限制部)
28...单电池
30…凹部
38，64…相对部
96，108，192 …相对构件
40a，40b，66 …连结部
42…卡止部具体实施方式
以下，参照附图，说明本发明的优选的实施方式。还有，以下所表示的各个实施方 式是将本发明适用于固体高分子型燃料电池(PEFC)的实施方式，但是，本发明也能够广泛 适用于如固体氧化物型燃料电池(SOFC)或者磷酸型燃料电池(PAFC)等那样的其它方式的 燃料电池。
(第1实施方式)
图1是表示本发明的第1实施方式所涉及的燃料电池10的结构的立体图，图2是 表示燃料电池10的结构的正面图，图3是表示燃料电池10的结构的平面图。另外，图4是 图3中的IV-IV线部分截面图，图5是图4中的部分放大图。
燃料电池10(图1 3)为被用于家庭用热电联供系统、二轮助动车、电动汽车或 者混合动力电动汽车等中的固体高分子型燃料电池(PEFC)，如图1以及图2所示，具备电池堆12、被配设于电池堆12的层叠方向两侧的集电板14、绝缘板16和端板18、在电池堆12 的层叠方向的一个端侧被配设于绝缘板16与端板18之间的压缩弹簧20、捆紧这些部件的 多个(本实施方式中为4个)紧固带22、连接紧固带22的一个端部2 和另一个端部22f 的连接部对(图1、3)、以及限制紧固带22的位移的位移限制部沈(图1、3)。
电池堆12(图1、2)是层叠产生电动势的多个单电池(cell)观并且通过串联连接 它们而构成的层叠电池。各个单电池观是用2枚导电性的隔板(双极板，bipolar plate) 夹持由阳极(燃料极)、阴极(空气极)以及被夹持于其中的固体高分子膜(离子交换膜) 构成的MEA(膜/电极接合体)的四角板状的部件，通过使邻接的单电池观的隔板彼此接 触，从而串联连接所有的单电池观。
在此，为了使单电池观的电动势稳定，优选为以均等的面压使构成MEA(膜/电极 接合体)的阳极(燃料极)以及阴极(空气极)与固体高分子膜(离子交换膜)接触，另 外，为了保持单电池观彼此的电连接状态，优选为以规定的面压使单电池观彼此接触。因 此，在燃料电池10中，以能够满足这些要求的方式，设计由端板18、紧固带22以及连接部 24等构成的紧固机构。
如图2所示，2个集电板14分别具有由致密质地的碳或者铜等的不透气性且导电 性的材料构成的四角板状的集电部14a，输出端子14b —体地形成于集电部14a的1个侧端缘。
2个绝缘板16分别使集电板14的与端板18相对的一侧的面绝缘，并使用如橡胶 或者塑料等那样的绝缘性的材料而被形成为四角板状。
2个端板18分别以均等的面压对电池堆12以及集电板14给予由紧固带22得到 的紧固力，为了防止由紧固力而引起的变形，使用如硬质塑料或者铜等那样的高刚性材料 而被形成为四角板状。如图1以及图2所示，端板18的尺寸被设计为比电池堆12以及集 电板14的尺寸稍大一点。因此，被架设于一对端板18之间的紧固带22被配置成从电池堆 12以及集电板14的侧面分离，从而不会发生由紧固带22而引起的电池堆12以及集电板 14的短路。
还有，在第1实施方式中，单电池观、集电板14、绝缘板16以及端板18分别被形 成为四角板状，但是，它们的形状并没有特别的限定，也可以是长圆板状或者六角板状等。
而且，如图1 4所示，在端板18的相互平行的2个侧面18a、18b和表面18c (图 1)上，容纳紧固带22的4个沟槽状的凹部30相互隔开均等的间隔并平行地形成。
凹部30对紧固带22进行定位，并且可以防止向紧固带22的宽度方向的位置偏 移，如图5所示，凹部30的截面形状被设计成具有与紧固带22的下面2 相对(接触)的 底面30a以及与紧固带22的侧面22b、22c相对的内侧面30b、30c的四边形。另外，凹部30 的宽度被设计成比紧固带22的宽度稍大一点，凹部30的深度被设计成比紧固带22的厚度 稍大一点。
压缩弹簧20对包含电池堆12以及集电板14等的层叠体给予层叠方向的挤压力， 如图1以及图2所示，4个压缩弹簧20被配设于对应于电池堆12的4个角部的位置上。
紧固带22是在层叠方向上捆紧电池堆12、集电板14、绝缘板16、端板18以及压缩 弹簧20的截面四边形的带状或者线状的构件，由如不锈钢(SUS304等)或者铬钼钢等那样 的在拉伸强度以及防锈性方面表现卓越的材料形成。而且，如图6所示，在紧固带22的两端部2&、22f上形成有构成连接部M的一部分的贯通孔32。
如以上所述，紧固带22的厚度被设计成比凹部30的深度薄(图幻。因此，在将紧 固带22容纳于凹部30的状态下，紧固带22不会从端板18的表面18c突出，并且也不会由 于紧固带22的厚度而造成燃料电池10的尺寸变大。还有，紧固带22并不一定有必要遍及 全长而由连续的1个构件构成，也可以通过在长度方向上连接多个带状或者线状的构件而 构成。
连接部M在端板18的表面18c上连接紧固带22的一个端部2 和另一个端部 22f,如图6所示，由被形成于紧固带22的两端部2&、22f的贯通孔32、插通于贯通孔32的 螺钉34、以及螺合于螺钉34的螺母36构成。因此，通过调整相对于螺母36的螺钉34的拧 入量，从而能够调整紧固带22的两端部2&、22f之间的间隔，由此，能够调整紧固带22的 紧固力。还有，连接部M并不一定有必要被配置于端板18的表面18c，例如，可以被配置于 与垂直于电池堆12中的单电池观的层叠方向的方向上的侧面相对的位置。
位移限制部沈与连接部M所位于的一侧的端板18 —体地设置，限制紧固带22 的向与端板18的表面18c分离的方向的位移，如图3以及图5所示，具有与紧固带22的表 面22d的至少一部分相对(即覆盖至少一部分)的平面状的相对面38c，并且，具有以与凹 部30交叉(在此为垂直)的方式配设的板状的相对部38、以及连结在与凹部30交叉的方 向上的相对部38的两端部38a、38b和端板18的2个连结部40a、40b。
而且，2个位移限制部沈以在夹持连接部M的两侧覆盖紧固带22的方式进行配 置，由该2个位移限制部沈而能够限制紧固带22的两端部22e、22f的位移。还有，对应于 1个紧固带22的位移限制部沈的个数并没有特别的限定，可以是1个或者3个以上。另 外，位移限制部26并不一定有必要被设置于连接部M所位于的一侧的端板18上，可以被 设置于与连接部M所位于的一侧相反的一侧的端板18上，也可以被设置于2个端板18的 双方上。
在组装燃料电池10(图1 幻的时候，首先，将集电板14、绝缘板16以及端板18 配置于电池堆12的层叠方向两侧，并且将压缩弹簧20配置于一个绝缘板16与端板18之 间。然后，由紧固带22在层叠方向上捆紧它们，并由连接部M连接紧固带22的一个端部 22e和另一个端部22f。
为了对电池堆12以及集电板14给予均等的面压，有必要使4个紧固带22的紧固 力均等。因此，对于紧固力不够的紧固带22来说，通过增加相对于螺母36 (图6)的螺钉34 的拧入量从而增大紧固力。另一方面，对于紧固力过大的紧固带22来说，通过减小相对于 螺母36的螺钉34的拧入量从而减小紧固力。
在燃料电池10(图1 幻的使用中或者废弃后，如果松开连接部M而解除紧固 带22的两端部2&、22f之间的连接并在端板18的表面18c上切断紧固带22，那么在紧固 带22上“电池堆12的弹力”或者“压缩弹簧20的弹力”或者“紧固带22自身的弹力”发生 作用，从而紧固带22中位于端板18的表面18c的部分一边要向两端部22e、22f之间的间 隔扩大的方向发生位移，一边要向与端板18的表面18c分离的方向发生位移。
可是，紧固带22的向与端板18的表面18c分离的方向的位移因为由位移限制部 26而受到限制，所以紧固带22不会向该方向强势弹起。另外，在紧固带22发生位移的时 候，如根据图5所能够想象的那样，因为紧固带22的下面2 与凹部30的底面30a面接触，紧固带22的表面22d与相对部38的相对面38c面接触，紧固带22的侧面22b或者22c与 凹部30的内侧面30b或者30c面接触，所以由于伴随着这些面接触的摩擦力而削弱了紧固 带22的弹势。因此，能够可靠地防止由于弹起的紧固带22而引起的事故。
在第1实施方式中，由位移限制部沈限制紧固带22的向“与端板18的表面18c 分离的方向”的位移，并由凹部30的内侧面30b、30c限制向“与端板18的表面18c平行的 平行方向”以及“与沟槽状的凹部30垂直的垂直方向(紧固带22的宽度方向)，，的位移， 但是，也可以通过将如图7所示那样的卡止部42设置于紧固带22，从而也限制紧固带22的 向“与端板18的表面18c平行的平行方向”以及“与沟槽状的凹部30平行的平行方向(紧 固带22的长度方向)”的位移。
卡止部42 (图7)由向其长度方向延伸并相互平行地形成于紧固带22的2个线状 的切口 44、以将紧固带22的中央部46提起的方式分别插通于2个切口 44并且被配置于 夹持中央部46的两侧端部48a、48b的表面的卡止棒50构成。因此，在具备卡止部42的燃 料电池10中，通过卡止棒50或者由卡止棒50抬起的紧固带22的中央部46被卡止于位移 限制部沈的相对部38或者连结部40a、40b，从而限制了紧固带22的向“与端板18的表面 18c平行的平行方向”以及“与沟槽状的凹部30平行的平行方向(紧固带22的长度方向)，， 的位移。
(第2实施方式)
图8(A)以及⑶分别是表示本发明的第2实施方式所涉及的燃料电池60的主要 部分的立体图以及截面图。燃料电池60是将第1实施方式所涉及的燃料电池10 (图1)的 位移限制部沈变更为另外的位移限制部62的燃料电池，其它的结构与燃料电池10相同。
位移限制部62与连接部M所位于的一侧的端板18 —体地设置，并且，限制紧固 带22的向与端板18的表面18c分离的方向的位移，具有与紧固带22的表面22d的至少一 部分相对的平面状的相对面64c，并且，具有以与凹部30交叉(在此为垂直)的方式配设 的板状的相对部64、连结在与凹部30交叉的方向上的相对部64的一个端部6 和端板18 的连结部66。而且，在相对部64的另一个端部64b和端板18的表面18c之间，设置有将紧 固带22导入到凹部30的导入口 68。
根据第2实施方式，因为能够使配置于端板18的表面18c的紧固带22向其宽度 方向移动并从导入口 68向凹部30导入，所以没有必要使紧固带22的端部2 或者22f穿 过相对部64的下方空间A，因此，能够简单地安装紧固带22。
〈连接部的变形例〉
在第2实施方式(图8)中，由下方空间A的高度HO(图8(B))而不会限制连接部 M的高度，所以能够提高“连接部”的设计的自由度，例如，可以使用由图9所表示的连接部 70和由图10所表示的连接部80。
如图9所示，连接部70由被设置于紧固带22的两端部22e、22f的2个母螺纹构 件72、相互连接2个母螺纹构件72的1个公螺纹构件74构成。
一个母螺纹构件72具有在紧固带22的长度方向上进行延伸的母螺纹72a，另一个 母螺纹构件72具有在紧固带22的长度方向上进行延伸的母螺纹72b，母螺纹7 和母螺纹 72b被形成为彼此逆向。另外，公螺纹构件74具有被配置于同一直线上的2个公螺纹74a、 74b以及被配置于2个公螺纹74a、74b之间的截面多边形(本实施方式中为四边形)的卡止部74c，公螺纹7 和公螺纹74b被形成为彼此逆向。而且，公螺纹7 和母螺纹7 被 螺合，并且，公螺纹74b和母螺纹72b被螺合。因此，通过将工具(省略图示)卡止于工具 卡止部7 并旋转公螺纹构件74，从而能够调整相对于母螺纹72a、72b的公螺纹74a、74b 的拧入量，从而能够调整紧固带22的两端部2&、22f之间的间隔。
如图10所示，连接部80由被设置于紧固带22的两端部22e、22f的2个公螺纹构 件82以及相互连接2个公螺纹构件82的1个母螺纹构件84所构成。
一个公螺纹构件82具有在紧固带22的长边方向上进行延伸的公螺纹82a，另一个 公螺纹构件82具有在紧固带22的长边方向上进行延伸的公螺纹82b，公螺纹8 和公螺纹 82b被形成为彼此逆向。另外，母螺纹构件84具有被配置于同一直线上的2个母螺纹84a、 84b和被形成于2个母螺纹84a、84b的外周部的截面多边形(本实施方式中为六边形)的 工具卡止部84c，母螺纹8 和母螺纹84b被形成为彼此逆向。而且，母螺纹8 和公螺纹 8 被螺合，并且，母螺纹84b和公螺纹82b被螺合。因此，通过将工具(省略图示)卡止于 工具卡止部8 并旋转母螺纹构件84，从而能够调整相对于母螺纹84a、84b的公螺纹82a、 82b的拧入量，从而能够调整紧固带22的两端部2&、22f之间的间隔。
在使用连接部70(图9)或者80(图10)的情况下，因为如果比相对部64的下方 空间A的高度HO(图8(B))更加高地设计母螺纹构件72的高度Hl (图9)或者公螺纹构 件82的高度H2 (图10)，那么能够使母螺纹构件72或者公螺纹构件82卡止于位移限制部 62(图8)，所以能够限制紧固带22的向“与端板18的表面18c平行的平行方向”以及“与 沟槽状的凹部30平行的平行方向(紧固带22的长度方向)”的位移。总之，在该情况下， 能够使母螺纹构件72 (图9)或者公螺纹构件82 (图10)起到作为替代卡止部42 (图7)的 “卡止部”的作用。
还有，即使在使用连接部70 (图9)或者80 (图10)的情况下，当然也可以使用卡 止部42 (图7)。
(第3实施方式)
图Il(A)以及⑶分别是表示本发明的第3实施方式所涉及的燃料电池90的主要 部分的立体图以及截面图。燃料电池90是将第1实施方式所涉及的燃料电池10(图1)的 位移限制部沈变更为另外的位移限制部92的燃料电池，其它的结构与燃料电池10相同。
位移限制部92具有被设置于夹着端板18的表面18c上的凹部30的两侧的螺纹 孔94以及对应于螺纹孔94的2个贯通孔96a，并且，具有与紧固带22的表面22d的至少一 部分相对的板状的相对构件96、以及被插通于贯通孔96a并且被螺合于螺纹孔94的2个螺 钉98。
根据第3实施方式，在将紧固带22容纳于凹部30之后，因为能够以覆盖紧固带22 的方式安装相对构件96，所以在安装紧固带22的时候，相对构件96不会成为障碍，并且能 够提高紧固带22的安装操作性。
(第4实施方式)
图12㈧以及⑶分别是表示本发明的第4实施方式所涉及的燃料电池100的主 要部分的立体图以及截面图。燃料电池100是将第1实施方式所涉及的燃料电池10(图1) 的位移限制部沈变更为另外的位移限制部102的燃料电池，其它的结构与燃料电池10相同。
位移限制部102具有在凹部30的宽度方向的一侧被设置于端板18的表面的螺纹 孔104、在凹部30的宽度方向的另一侧与端板18 —体地设置的卡止突部106、以及对应于 螺纹孔104的贯通孔108a，并且，具有与紧固带22的表面22d的至少一部分相对的相对构 件108、被插通于贯通孔108a并且被螺合于螺纹孔104的螺钉110。而且，在卡止突部106 上的向凹部30侧的侧面上形成有卡止沟槽106a，通过相对构件108的一侧端部108b被卡 止于卡止沟槽106a，从而限制将螺钉100作为中心的相对构件108的旋转。
根据第4实施方式，仅用1个螺钉110而能够将相对构件108简单地安装于端板 18上。
(第5实施方式)
图13㈧以及⑶分别是表示本发明的第5实施方式所涉及的燃料电池120的主 要部分的立体图以及截面图。燃料电池120是将第1实施方式所涉及的燃料电池10(图1) 的位移限制部沈变更为另外的位移限制部122的燃料电池，其它的结构与燃料电池10相同。
位移限制部122具有被设置于沟槽状的凹部30的底面30a的螺纹孔124、在长 度方向上进行延伸而被形成于紧固带22的宽度方向中央部并且对应于螺纹孔124的长孔 126、被插通于长孔126并且被螺合于螺纹孔124的螺钉128，螺钉128的头部128a的最大 外径以能够由头部128a覆盖紧固带22的表面22d的至少一部分的方式，被设计成比长孔 126的最大宽度大。
根据第5实施方式，由使用1个螺钉128的极其简单的结构而能够限制紧固带22 的向所有方向的位移。另外，因为在长孔126中一定程度上允许紧固带22的向长边方向的 位移，所以在调整紧固带22的两端部22e、22f之间的间隔的时候，能够防止螺钉1 成为障碍。
(第6实施方式)
图14是表示第6实施方式所涉及的燃料电池130的立体图。燃料电池130是将 第1实施方式所涉及的燃料电池10(图1)的位移限制部沈变更为另外的位移限制部132 的燃料电池，其它的结构与燃料电池10相同。
位移限制部132具备被突出设置于端板18的两侧端部并且分别具有相互相对的 贯通孔13 的一对安装部134、以与所有的凹部30交叉的方式进行配设并且被插通于一对 安装部134的各自的贯通孔13 的螺钉136、以及被螺合于螺钉136的螺母138。
根据第6实施方式，在安装紧固带22之后，仅通过将螺钉136架设于一对安装部 134之间，从而能够简单地限制所有的紧固带22的位移。
还有，即使在第3 6实施方式中，当然也能够使用卡止部42 (图7)、连接部70 (图 9)或者80(图10)。
(第7实施方式)
图15是表示本发明的第7实施方式所涉及的燃料电池140的立体图，图16是表 示构成燃料电池140的一部分的结构的分解立体图。在该燃料电池140中，紧固带142由 2个带状的分割片14 以及142b构成，一个分割片14 的长度方向两端部与另一个分割 片142b的长度方向两端部在从端板18的表面18c脱离的位置(第7实施方式中，与垂直 于电池堆12中的单电池观的层叠方向的方向上的侧面相对的位置)上被连接部144所连接。另外，在一个端板18上连接有用于分别将气体或者冷却介质提供给多个单电池观的 3个配管构件146，这些配管构件146成为限制紧固带142的向与端板18的表面18c分离 的方向的位移的“位移限制部”。
构成紧固带142的分割片14 以及142b的各自的宽度为了对单电池观给予遍及 其整个面的均等的面压，被设计成与单电池观的宽度基本上相同，在一个分割片14 上， 分别插通有3个配管构件146的3个孔148被形成为在紧固带142的长度方向上进行延 伸的长圆状。另外，在一个分割片14 的长度方向两端部，在宽度方向上隔开间隔地形成 有在分割片14 的该宽度方向上进行延伸的多个筒状部150a，在另一个分割片142b的长 度方向两端部，在宽度方向上隔开间隔地形成有在分割片142b的该宽度方向上进行延伸 的多个筒状部150b。而且，如图15所示，在一个分割片14 的多个筒状部150a之间连续 地配置有另一个分割片142b的多个筒状部150b，连结棒152(图16)被插入到这些筒状部 150a以及150b的内部，由此，一个分割片14 与另一个分割片14 被连接。
总之，在第7实施方式中，由一个分割片14 的多个筒状部150a、另一个分割片 142b的多个筒状部150b以及连结棒152构成连接部144，通过用连接部144连接一个分割 片14 和另一个分割片142b，从而构成紧固带142。而且，用另一个连接部144连接该紧固 带142的长度方向一个端部与长度方向另一个端部。还有，在第7实施方式中，紧固带142 由2个带状的分割片14 以及142b构成，但是，紧固带142也可以由1个带状构件构成， 也可以由3个以上的带状的分割片构成。
如图17所示，3个配管构件146分别具有通过气体或者冷却介质的配管160、将 配管160连通于电池堆12内的流路(气体流路或者冷却介质流路)162的接头164。接头 164具有由粘结剂等而被粘附于形成于端板18的贯通孔18d的端板侧连接部166、由粘结 剂等而被粘附于配管160的端部的配管侧连接部168、可自由装卸地连结端板侧连接部166 与配管侧连接部168的连结构件170。连结构件170通过可自由装卸地连接在直径方向上 被分割的2个分割片170a以及170b，从而被构成为环状，在分割片170a以及170b的轴方 向一个端部上形成有被卡止于形成于端板侧连接部166的法兰166a的卡止部172a，在分割 片170a以及170b的轴方向另一个端部上形成有被卡止于形成于配管侧连接部168的法兰 168a的卡止部172b。
端板侧连接部166上的从端板18的表面18c突出的部分的形状以及外径以能够 插通于将该部分形成于紧固带142的孔148的方式进行设计，连结构件170的形状以及外 径以连结构件170的一部分能够与紧固带142的表面的至少一部分相对的方式进行设计。 因此，在使端板侧连接部166插通于紧固带142的孔148并用连结构件170连接端板侧连 接部166与配管侧连接部168的状态下，能够沿着端板18的表面18c配置紧固带142，并且 能够由连结构件170的一部分(即相对部)来限制紧固带142的向与端板18的表面18c 分离的方向的位移。
还有，在第7实施方式中，由粘结剂等而使端板侧连接部166被粘附于贯通孔18d， 但是，端板侧连接部166相对于贯通孔18d，也可以由螺纹构造等而被自由装卸地连接。在 此情况下，在沿着端板18的表面18c配置紧固带142之后，因为能够将端板侧连接部166 安装于贯通孔18d，所以能够以可以与紧固带142的表面的至少一部分相对的方式设计端 板侧连接部166的一部分，从而能够由端板侧连接部166的一部分(即相对部)来限制紧固带142的向与端板18的表面18c分离的方向的位移。
另外，使配管160连通于电池堆12内的流路162的“接头”的种类并没有特别的 限定，替代接头164(图17)，也可以适当地选择使用一直以来存在的“接头”。
再有，配管构件146的个数并没有特别的限定，可以是1个，也可以是2个或者4 个以上。
〈配管构件的变形例〉
还有，作为构成“位移限制部”的至少一部分的“配管构件”，例如可以使用由图18 所表示的配管构件180以及由图19所表示的配管构件190等。
如图18所示，配管构件180是被弯曲成大致L状的“配管”，配管构件180的端部 被连接于形成于端板18的贯通孔18d，配管构件180的一部分沿着端板18的表面18c而被 配置。因此，在该变形例中，配管构件180的一部分与紧固带142的表面的至少一部分相对 地配置，从而能够由配管构件(配管)180的一部分(即相对部)来限制紧固带142的向与 端板18的表面18c分离的方向的位移。总之，配管构件(配管)180具有“位移限制部”的 功能。
如图19所示，配管构件190是大致直线状的“配管”，配管构件190的端部被连接 于形成于端板18的贯通孔18d。而且，在配管构件190的外周面上安装有环状(或者突起 状)的相对构件192。相对构件192的形状以及外径以相对构件192可以与紧固带142的 表面的至少一部分相对的方式进行设计。因此，在该变形例中，能够由相对构件192来限制 紧固带142的向与端板18的表面18c分离的方向的位移。总之，配管构件(配管)190以 及相对构件192具有“位移限制部”的功能。
(燃料电池的解体方法)
在使用上述的第3 第6实施方式所涉及的燃料电池90 (图11)、燃料电池100 (图 12)、燃料电池120(图13)、燃料电池130(图14)以及第7实施方式所涉及的燃料电池 140(图15)的相对构件192的状态(图19)下，在用连接部对、70、80、144来连接紧固带 22,142的一个端部与另一个端部之后，因为能够构成位移限制部92、102、122、133以及作 为“位移限制部”的相对构件192，所以在燃料电池的制造时能够构成这些位移限制部是理 所当然的，在燃料电池的解体时也能够构成。
即在对第3 第7实施方式所涉及的燃料电池90、100、120、130、140进行解体的 时候，可以采用具备以下工序的“燃料电池的解体方法” (a)将限制紧固带22、142的向与 端板18的表面18c分离的方向的位移的位移限制部92、102、122、132以及相对构件192配 设于2个端板18的至少一个端板上的工序；(b)由位移限制部92、102、122、132以及相对 构件192来限制紧固带22、142的位移并解除连接部M、70、80、144中的紧固带22、142的 一个端部与另一个端部的连接的工序。
根据该“燃料电池的解体方法”，因为能够仅在对燃料电池进行解体的时候，将位 移限制部配设于端板18，所以没有必要预先将位移限制部配设于端板18，从而能够降低燃 料电池的制造成本。
权利要求
1.一种燃料电池，其特征在于， 具备通过层叠多个单电池而构成的电池堆； 分别被配设于所述电池堆的层叠方向的两侧的2个端板； 在层叠方向上捆紧所述电池堆和所述端板的紧固带； 连接所述紧固带的一个端部与另一个端部的连接部；以及被设置于所述2个端板中的至少一个端板上，限制所述紧固带的向与所述端板的表面 分离的方向上的位移的位移限制部。
2.如权利要求1所述的燃料电池，其特征在于，在所述2个端板的至少一个端板的表面上形成有沟槽状的凹部，所述紧固带被配设为 嵌入所述凹部。
3.如权利要求1或者2所述的燃料电池，其特征在于，所述位移限制部以覆盖所述紧固带的表面的至少一部分的方式形成。
4.如权利要求3所述的燃料电池，其特征在于， 所述位移限制部与所述端板一体地形成。
5.如权利要求3所述的燃料电池，其特征在于，在所述紧固带上设置有卡止部，所述卡止部通过被卡止于所述位移限制部，从而限制 所述紧固带的向与所述端板的表面平行的方向上的位移。
6.如权利要求3所述的燃料电池，其特征在于，所述连接部具有卡止部，所述卡止部通过被卡止于所述位移限制部，从而限制所述紧 固带的向与所述端板的表面平行的方向上的位移。
7.如权利要求1所述的燃料电池，其特征在于，在所述2个端板的至少一个端板的表面上形成有截面四边形的沟槽状的凹部， 所述紧固带是嵌入配设于所述凹部的截面四边形的带状构件， 所述位移限制部具有具有与所述紧固带的表面的至少一部分相对的平面状的相对面 的相对部、以及连结与所述凹部交叉的方向上的所述相对部的两端部与所述端板的2个连结部。
8.如权利要求1所述的燃料电池，其特征在于，在所述2个端板的至少一个端板的表面上形成有截面四边形的沟槽状的凹部， 所述紧固带是嵌入配设于所述凹部的截面四边形的带状构件， 所述位移限制部具有具有与所述紧固带的表面的至少一部分相对的平面状的相对面 的相对部、以及连结与所述凹部交叉的方向上的所述相对部的一个端部与所述端板的连结 部，在所述相对部的另一个端部与所述端板的表面之间设置有将所述紧固带导入所述凹 部的导入口。
9.如权利要求1至6中的任意一项所述的燃料电池，其特征在于，在所述2个端板的至少一个端板上连接有用于将气体或者冷却介质分别提供给所述 多个单电池的配管构件，所述位移限制部的至少一部分由所述配管构件构成。
10.如权利要求9所述的燃料电池，其特征在于，所述配管构件是具有与所述紧固带的表面的至少一部分相对的相对部的配管或者管 接头。
11.如权利要求9所述的燃料电池，其特征在于， 所述配管构件是配管或者管接头，相对于所述配管或者所述管接头，安装与所述紧固带的表面的至少一部分相对的相对 构件。
12.一种燃料电池的解体方法，其特征在于， 所述燃料电池具备通过层叠多个单电池而构成的电池堆； 分别被配设于所述电池堆的层叠方向的两侧的2个端板； 在层叠方向上捆紧所述电池堆和所述端板的紧固带；以及 连接所述紧固带的一个端部与另一个端部的连接部， 所述燃料电池的解体方法具备以下工序将位移限制部配设于所述2个端板的至少一个端板上的工序，所述位移限制部限制所 述紧固带的向与所述端板的表面分离的方向上的位移；以及由所述位移限制部限制所述紧固带的位移，并解除所述连接部中的所述紧固带的一个 端部与另一个端部的连接的工序。
全文摘要
本发明涉及燃料电池以及燃料电池的解体方法。燃料电池(10)具备分别被配设于电池堆(12)的层叠方向两侧的2个端板(18)、在层叠方向上捆紧电池堆(12)和端板(18)的紧固带(22)、连接紧固带(22)的一个端部(22e)与另一个端部(22f)的连接部(24)、被设置于2个端板(18)的至少一个端板上并限制紧固带(22)的向与端板(18)的表面(18c)分离的方向的位移的位移限制部(26)。
文档编号H01M8/10GK102037597SQ20098011804
公开日2011年4月27日 申请日期2009年5月15日 优先权日2008年5月19日
发明者安本荣一, 日下部弘树, 柴田础一, 鹈木重幸 申请人:松下电器产业株式会社