变形吸收构件和燃料电池的制作方法_3

文档序号:9621209阅读:来源:国知局
分隔件12之间来使用,用于吸收燃料电池1的层叠构件(例如,由阳极侧分隔件11和阴极侧分隔件12构成的分隔件单元10、膜电极接合体20)各自的变形。变形吸收构件30具有用于吸收与层叠构件的沿着层叠方向X的变形相伴的应力的面内分布的偏差的吸收部。
[0066]采用这样的结构,利用变形吸收构件30的吸收部吸收与层叠构件的沿着层叠方向X的变形相伴的应力的面内分布的偏差,使得阳极侧分隔件11和阴极侧分隔件12在与层叠构件的层叠方向X交叉的面内均匀变形。即、能够使设置于阳极侧分隔件11和阴极侧分隔件12之间的冷却水流路14的体积的变化量在与层叠构件的层叠方向X交叉的面内变得均匀。因此,利用变形吸收构件30的吸收部能够抑制阳极侧分隔件11和阴极侧分隔件12之间的冷却水的体积变动且使流通良好。
[0067]燃料电池1具有:变形吸收构件30、分隔件单元10、膜电极接合体20以及壳体100。变形吸收构件30由上述结构构成。分隔件单元10将变形吸收构件30层叠在阳极侧分隔件11和阴极侧分隔件12之间。膜电极接合体20层叠于分隔件单元10,并且使用所供给的燃料介质来发电。壳体100将变形吸收构件30、分隔件单元10以及膜电极接合体20
保持为一体。
[0068]采用这样的燃料电池1,因为设置有具有吸收部的变形吸收构件30,该吸收部用于吸收与层叠构件的沿着层叠方向X的变形相伴的应力的面内分布的偏差,所以能够获得所希望的输出而不产生由膜电极接合体20的冷却不足引起的电池特性的降低等。
[0069]第1实施方式的变形吸收构件30的吸收部具有从基材31的一个面31a沿着层叠方向X突出成格子状的、自由变形的突出部(例如,立起片32)。一个突出部(相当于一个立起片32M)和另一个突出部(相当于另一个立起片32N)配设为,一个突出部(相当于一个立起片32M)和另一个突出部(相当于另一个立起片32N)于在阳极侧分隔件11和阴极侧分隔件12之间流通的冷却介质的一个流通方向Y的上游侧和下游侧相邻,并且一个突出部(相当于一个立起片32M)和另一个突出部(相当于另一个立起片32N)在与一个流通方向Y交叉的另一个流通方向Z上使彼此的位置局部错开。
[0070]采用这样的结构,能够在从流体供给口沿着冷却流体排出口的一个流通方向Y和与一个流通方向Y正交的其他流通方向Z上抑制阳极侧分隔件11和阴极侧分隔件12之间的、变形吸收构件30的层叠方向X上的疏密的偏差。即、因为在一个流通方向Y和另一个流通方向Z上将多个突出部(例如立起片32)配设为锯齿状,所以能够抑制变形吸收构件30在层叠方向X上的疏密的偏差。其结果,多个突出部(例如立起片32)能够使阳极侧分隔件11和阴极侧分隔件12在由一个流通方向Y和另一个流通方向Z构成的平面内均匀变形而不发生局部歪斜。因此,能够使设置在阳极侧分隔件11和阴极侧分隔件12之间的冷却水流路14的体积的变化量在由一个流通方向Y和另一个流通方向Z构成的平面内变得均匀。
[0071]而且,在变形吸收构件30中,突出部能够由从基材31的一个面31a立起的悬臂梁状的立起片32构成。
[0072]采用这样的结构,由于立起片32与基材31 —体形成,因此很难从基材31脱落,可靠度较高。而且,立起片32能够通过在将基材31的一个面31a冲裁为U字形状等后、从该冲裁孔31b立起那样的简便结构而形成。另外,立起片32的形状、在基材31的一个面31a上的配设位置等能够任意设定。同样,立起片32能够通过对基材31的材质进行适合地选择而获得所需的弯曲强度。
[0073](第1实施方式的变形例1)
[0074]参照图7说明第1实施方式的变形例1的变形吸收构件40。
[0075]图7是表示变形吸收构件40的局部的立体图。
[0076]对于第1实施方式的变形例1的变形吸收构件40而言,使由板状构成的保持构件41抵接于基材31的另一个面的结构与上述第1实施方式不同。
[0077]在第1实施方式的变形例1中,对于由与上述第1实施方式相同的结构构成的构件,使用相同的附图标记并省略上述说明。
[0078]变形吸收构件40与变形吸收构件30 —样,具有基材31和多个立起片32,该基材31与带有导电性的金属制的薄板相当,该多个立起片32在该基材31的一个面31a上形成为锯齿状。而且,变形吸收构件40与变形吸收构件30不同,具有板状的保持构件41。保持构件41由具有导电性的金属制的薄板构成,形成为与基材31的外形形状相同的大小。保持构件41与基材31的同一个面31a相对的另一面侧抵接。保持构件41能够通过激光焊接等与基材31接合。
[0079]采用上述第1实施方式的变形例1,利用以下结构发挥作用效果。
[0080]变形吸收构件40除了具有基材31和从基材的一个面31a突出的立起片32以外,还具有保持构件41。保持构件41与基材31的同一个面31a相对的另一面抵接,并且构成为板状。
[0081]采用这样的结构,基材31的另一面侧借助保持构件41与阴极侧分隔件12、阳极侧分隔件11抵接。即、基材31即使形成有开设成格子状的冲裁孔31b,也能够利用保持构件41使自阴极侧分隔件12或者阳极侧分隔件11受到的荷重均匀地分散。因此,变形吸收构件40能够不受开设的冲裁孔31影响而有效地吸收与阴极侧分隔件12或者阳极侧分隔件11的沿着层叠方向的变形相伴的应力的面内分布的偏差。
[0082]对于在上述变形吸收构件中具有保持构件41的结构而言,也能够应用在后述的全部实施方式中。
[0083](第1实施方式的变形例2)
[0084]参照图8?图11,说明第1实施方式的变形例2的变形吸收构件50。
[0085]图8是表示变形吸收构件50的局部的立体图。图9是表示图8中的区域C内的变形吸收构件50的局部的俯视图。图10是示意性地表示图8中的D-D’线处的变形吸收构件50的局部的侧视图。图11是示意性地表示变形吸收构件50的立起片52的弹簧特性的侧视图。
[0086]对于第1实施方式的变形例2的变形吸收构件50而言,与上述第1实施方式的不同点在于,在立起片52的变形超过规定的范围的情况下使该立起片52的自由端部52b与例如阴极侧分隔件12接触的结构。
[0087]在第1实施方式的变形例2中,针对由与上述第1实施方式相同的结构构成的构件,使用相同的附图标记并省略上述说明。
[0088]变形吸收构件50与变形吸收构件30 —样,由与具有导电性的金属制的薄板相当的基材31和在该基材31的一个面31a形成为锯齿状的多个立起片52构成。立起片52与立起片32 —样,是在将基材31的一个面31a冲裁为U字形状后自该冲裁孔31c立起而形成的。但是,立起片52与立起片32相比在一个流通方向Y上冲裁成长条。立起片52相对于基材31具有悬臂梁状的结构,并且具有能够弹性变形的弹簧功能。立起片52使从基材31的基端侧的固定端部52a延伸出来的顶端侧的自由端部52b弯折为L字状。图8所示的W是供冷却水流通的流通路径。冷却水以绕着立起片52的方式沿着一个流通方向Y和另一个流通方向Z流通。
[0089]如图11的(a)所示,立起片52在沿着层叠方向X与层叠构件抵接的状态下,自由端部52b与邻接于固定端部52a—侧的阴极侧分隔件12离得较远。另外,如图11的(b)所示,虽然立起片52在被层叠构件沿着层叠方向X在规定的范围内按压的状态下弯折且变形,但是自由端部52b还是与阴极侧分隔件12分开。在这里,如图11的(c)所示,立起片52在被层叠构件沿着层叠方向X超过规定的范围地强力按压的状态下,发生较大弯折并变形,从而使自由端部52b与阴极侧分隔件12接触。
[0090]采用上述第1实施方式的变形例2,利用以下结构发挥作用效果。
[0091]在变形吸收构件50中,当立起片52被层叠构件(例如,由阳极侧分隔件11和阴极侧分隔件12构成的分隔件单元10、膜电极接合体20)按压而超过规定的范围地变形时,使从位于基材31的一个面31a的固定端部52a沿着一个流通方向Y延伸的自由端部52b与阴极侧分隔件12或者阳极侧分隔件11接触。
[0092]采用这样的结构,即使立起片52被层叠构件超过规定的范围地过度按压,也会使以弯折的方式变形的自由端部52b与阳极侧分隔件11或者阴极侧分隔件12接触,从而能够抑制层叠构件的过度移动。
[0093](第2实施方式)
[0094]参照图12?图14,说明第2实施方式的变形吸收构件60。
[0095]图12是表示变形吸收构件60的局部的立体图。图13是表示图12中的区域E内的变形吸收构件60的局部的俯视图。图14是示意性地表示图12中的F-F’线处的变形吸收构件60的局部的侧视图。
[0096]对于第2实施方式的变形吸收构件60而言,利用限制部(例如止挡件63)将层叠构
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