專(zhuān)利名稱(chēng)：燃料電池組的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及燃料電池組(燃料電池堆，fuel cell stack)。更具 體地，本發(fā)明涉及這樣一種燃料電池組，其中用于向燃料電池組賦予緊固 負(fù)荷的方法得到改進(jìn)。
背景技術(shù)：
在層疊燃料電池時(shí)，為了降低電極接觸阻力并密封氣和水，燃料電池 組的緊固負(fù)荷需要在一個(gè)組的電極部的整個(gè)橫截面范圍內(nèi)均勻。此外，緊 固負(fù)荷不可過(guò)大地變動(dòng)。
例如，即使燃料電池表面因?yàn)榉指艏?隔板)的厚度變化而傾斜，其 中該變化可能是由于分隔件的制造而產(chǎn)生的，燃料電池組的緊固負(fù)荷也必 須在整個(gè)燃料電池表面的范圍內(nèi)均勻。此外，燃料電池的溫度會(huì)在工作停 止時(shí)的環(huán)境溫度(例如20°C)和工作期間的冷卻水溫度(約80°C)之間 反復(fù)地變化，所以燃料電池組的緊固負(fù)荷也會(huì)因?yàn)槿剂想姵氐臏囟茸兓?變化。此外，燃料電池組的緊固負(fù)荷也會(huì)因?yàn)殡娊赓|(zhì)薄膜和電極在經(jīng)過(guò)長(zhǎng) 期使用后的蠕變而變化。然而，這種負(fù)荷變化因素必須被吸收并且燃料電 池組的緊固負(fù)荷不可過(guò)大地變動(dòng)。
日本特開(kāi)平8-115737公開(kāi)了一種燃料電池組的緊固結(jié)構(gòu)，其中，為了 均勻地緊固燃料電池組，在位于燃料電池組的第一端的第一尺寸的第一剛 性緊固板和位于該燃料電池組的第 一端的比第 一尺寸小的笫二尺寸的第二 剛性緊固板之間的中央位置，設(shè)置有一單個(gè)一體地彈性部件，并且在第二 緊固板的四個(gè)角處，位于燃料電池組的第一端的第二緊固板和位于燃料電
池組的相對(duì)的第二端的第一緊固板通過(guò)沿燃料電池層疊(堆疊)方向延伸 的螺栓和螺母緊固在一起。
然而上述燃料電池組的緊固結(jié)構(gòu)存在以下問(wèn)題
首先，盡管該緊固結(jié)構(gòu)可以通過(guò)由于彈性部件的變形產(chǎn)生的緊固板的 傾斜而5艮隨(適應(yīng)，follow )燃料電池層疊體(pile of the fuel cells )的端 面的傾斜，但是因?yàn)樵摼o固板是剛性板，該緊固板不能夠跟隨燃料電池層 疊體的端面的波狀變形。
其次，由于位于燃料電池組的第一端的第二緊固板和位于燃料電池組 的相對(duì)的第二端的第一緊固板通過(guò)沿燃料電池層疊方向延伸的螺栓和螺母 緊固在一起，并且螺栓不能伸長(zhǎng)，所以該緊固結(jié)構(gòu)不能夠跟隨燃料電池層 疊體沿燃料電池層疊方向的長(zhǎng)度的變化。因此，該緊固結(jié)構(gòu)既不能跟隨燃 料電池層疊體的熱膨脹，也不能夠吸收由于電解質(zhì)薄膜和電極的蠕變而產(chǎn) 生的沿燃料電池層疊方向的負(fù)荷的變化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的在于通過(guò)提供一種燃料電池組來(lái)解決上述問(wèn)題，該 燃料電池組不僅可以跟隨燃料電池層疊體的端面的傾斜，還可以跟隨燃料 電池層疊體沿燃料電池層疊方向的長(zhǎng)度的變化。
本發(fā)明的另一個(gè)目的在于通過(guò)提供一種燃料電池組來(lái)解決上述問(wèn)題， 該燃料電池組可以使緊固負(fù)荷在燃料電池平面的整個(gè)范圍內(nèi)均勻，并且可 以減小沿燃料電池層疊方向的負(fù)荷的變化。
上述目的可以通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的如下所述的燃料電池組實(shí)現(xiàn)。 (l)一種燃料電池組，包括燃料電池層疊體；和與所述燃料電池層疊 體串聯(lián)設(shè)置的彈簧模塊。
所述彈簧模塊包括能夠彼此相對(duì)傾斜并沿彼此接近和遠(yuǎn)離的方向移 動(dòng)的第1部件和笫2部件；和彼此獨(dú)立并且彼此并聯(lián)設(shè)置在所述第1部件 和所述第2部件之間的多個(gè)彈簧。
(2)根據(jù)第(1)項(xiàng)所述的燃料電池組，其特征在于，所述燃料電池
組包括端板和調(diào)整螺釘(螺玟件)。所述彈簧模塊設(shè)置在所述端板和所述 燃料電池層疊體之間。所述調(diào)整螺釘設(shè)置在所述彈簧才莫塊和所述端板之間。
(3) 才艮據(jù)第(1)項(xiàng)所述的燃料電池組，其特征在于，所述第l部件 包括第1殼體，所述第2部件包括第2殼體。所述彈簧模塊包括在其中容 納所述多個(gè)彈簧的殼體組件。
(4) 根據(jù)第(3)項(xiàng)所述的燃料電池組，其特征在于，所述第1殼體 和第2殼體中距所述燃料電池層疊體較近的一個(gè)殼體包括具有一種剛性的 底壁，使得當(dāng)所述壁被彼此獨(dú)立的所述多個(gè)彈簧推壓時(shí)，所述壁沿燃料電 池層疊方向變形從而以波狀變形。
(5) 根據(jù)第(3)項(xiàng)所述的燃料電池組，其特征在于，所述第1殼體 和第2殼體中距所述燃料電池層疊體較近的一個(gè)殼體包括底壁和形成于該 壁中的孔，所述彈簧才莫塊包括多個(gè)彈簧座部件。所述多個(gè)彈簧座部件中的 每一個(gè)均具有一端部，該端部延伸穿過(guò)形成于所述殼體的所述壁中的孔， 并與接觸所述殼體的所述壁的部件相接觸。
(6) 根據(jù)第(5)項(xiàng)所述的燃料電池組，其特征在于，所述多個(gè)彈簧 座部件的每一個(gè)的所述端部均具有凸?fàn)顝澢亩嗣妗?br> (7) 根據(jù)第(3)項(xiàng)所述的燃料電池組，其特征在于，所述彈簧模塊 的所述第1殼體和第2殼體具有側(cè)壁，該側(cè)壁上設(shè)置有負(fù)荷顯示部。
(8) 才艮據(jù)第(1)或(3)項(xiàng)所述的燃料電池組，其特征在于，所述彈 簧模塊設(shè)置在所迷燃料電池層疊體的沿所述燃料電池層疊方向的中間部 位。
(9) 根據(jù)第(8)項(xiàng)所述的燃料電池組，其特征在于，所述第l部件 和所述第2部件除了所述多個(gè)彈簧之外還通過(guò)導(dǎo)電部件彼此電連接。
(10) 根據(jù)笫(1)或(3)項(xiàng)所述的燃料電池組，其特征在于，所述 彈簧模塊設(shè)置在所述燃料電池組的沿所述燃料電池層疊方向的各個(gè)相對(duì) 端。
(11) 根據(jù)第(1)或(3)項(xiàng)所述的燃料電池組，其特征在于，所述 彈簧模塊還包括位于所述第1部件和所述第2部件之間的減振器。
(12) 才艮據(jù)第(1)或(3)項(xiàng)所述的燃料電池組，其特征在于，所述 彈簧模塊還包括多個(gè)減振器。所述多個(gè)減振器中的每一個(gè)與所述多個(gè)彈簧 中的每一個(gè)彼此同軸地設(shè)置.
(13) 根據(jù)第(1)項(xiàng)所述的燃料電池組，其特征在于，所述彈簧才莫塊 包括具有彼此不同的彈性模數(shù)的多種類(lèi)型的彈性部件。
(14) 根據(jù)第(13)項(xiàng)所述的燃料電池組，其特征在于，所述多種類(lèi) 型的彈性部件彼此并聯(lián)地設(shè)置。
(15) 根據(jù)第(13)項(xiàng)所述的燃料電池組，其特征在于，所述多種類(lèi) 型的彈性部件中的 一種彈性部件保持該多種類(lèi)型的彈性部件中的另 一種彈 性部件。
(16) 根據(jù)第(13)或(14)項(xiàng)所述的燃料電池組，其特征在于，所 述多種類(lèi)型的彈性部件彼此形成為 一體。
(17) 根據(jù)第(13)項(xiàng)所述的燃料電池組，其特征在于，所述多種類(lèi) 型的彈性部件中的一種彈性部件具有其值與變形速度對(duì)應(yīng)變化的彈簧常
數(shù)，其中，對(duì)應(yīng)于高速變形的彈簧常數(shù)大于對(duì)應(yīng)于低速變形的彈簧常數(shù)。
(18) 根據(jù)第(13)項(xiàng)所述的燃料電池組，其特征在于，所述多種類(lèi) 型的彈性部件包括彈簧和低彈性類(lèi)型的海綿。
(19) 根據(jù)第(13)項(xiàng)所述的燃料電池組，其特征在于，所述多種類(lèi) 型的彈性部件包括結(jié)合成使得所述彈簧模塊表現(xiàn)出在整個(gè)變形范圍內(nèi)的中 間變形點(diǎn)彎折的負(fù)荷-變形特性的多種彈性部件。
(20) 根據(jù)第(13)項(xiàng)所迷的燃料電池組，其特征在于，所述彈簧模 塊具有較低的彈簧常數(shù)，并且所述彈簧模塊被預(yù)壓縮或者在大變形范圍內(nèi) 使用。
(21) 根據(jù)第(1)項(xiàng)所述的燃料電池組，其特征在于，所述彈性部件 以及所述第1部件和所述第2部件由防腐蝕材料制成。
本發(fā)明的效果
在根據(jù)第(1)項(xiàng)所述的燃料電池組中，因?yàn)槎鄠€(gè)彈簧可以彼此獨(dú)立地 變形，該多個(gè)彈簧不僅可以跟隨燃料電池層疊體的端面的傾斜以及該傾斜
端面的波狀變形，還可以跟隨燃料電池層疊體沿燃料電池層疊方向的長(zhǎng)度 變化。從而，緊固負(fù)荷在整個(gè)燃料電池平面范圍內(nèi)變得均勻。此外，可以 減小沿燃料電池層疊方向的負(fù)荷的變化。
在根據(jù)第(2)項(xiàng)所述的燃料電池組中，與圖20所示的、其中在端板 和燃料電池層疊體之間設(shè)置有多個(gè)碟形彈簧的成層的組件、包含負(fù)荷傳感 器(load cell)的球形座部件和調(diào)整螺釘?shù)慕Y(jié)構(gòu)相比，可以除去包含負(fù)荷傳 感器的球形座部件和多個(gè)碟形彈簧的成層的組件。
在根據(jù)第(3)項(xiàng)所述的燃料電池組中，因?yàn)閺椈蒦=莫塊制成為殼體組件 的形式，從而可以容易地將彈簧模塊安裝到燃料電池組中。
在根據(jù)第(4)項(xiàng)所述的燃料電池組中，因?yàn)闅んw的底壁可以變形成波 狀，所以與日本特開(kāi)平8-115737所公開(kāi)的從一個(gè)剛性板將緊固負(fù)荷加載在 燃料電池層疊體上的情況相比，從彈簧模塊加載在燃料電池層疊體上的緊 固負(fù)荷可以在整個(gè)燃料電池表面范圍內(nèi)變得基本均勻。
在根據(jù)第(5)項(xiàng)所述的燃料電池組中，因?yàn)閺椈勺考亩瞬垦由齑?過(guò)形成于殼體的底壁中的孔，所以彈簧可以跟隨與彈簧模塊面_面接觸的 部件的端面的波狀、凸出和凹進(jìn)變形，從而緊固負(fù)荷在整個(gè)燃料電池表面 范圍內(nèi)變得均勻。
在根據(jù)笫(6)項(xiàng)所述的燃料電池組中，因?yàn)閺椈勺考亩嗣嫱ㄟ^(guò)由 一球體構(gòu)成該彈簧座部件而凸?fàn)顝澢?，即使從與彈簧模塊面-面接 觸的部件向該彈簧模塊加栽一個(gè)橫向負(fù)荷(沿與燃料電池層疊方向垂直的 方向的負(fù)荷)時(shí)，彈簧座部件也可以容易地通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)而釋放該橫向負(fù)荷。
在根據(jù)笫(7)項(xiàng)所述的燃料電池組中，因?yàn)樵跉んw的側(cè)壁之中設(shè)置有 負(fù)荷顯示部，從而在本發(fā)明中不必提供負(fù)荷傳感器。
在根據(jù)第(8)項(xiàng)所述的燃料電池組中，因?yàn)閺椈蒦=莫塊設(shè)置在燃料電池 層疊體的沿燃料電池層疊方向的中間部位，可以將各燃料電池的傾斜和厚 度波動(dòng)在它們沿燃料電池層疊體的整個(gè)長(zhǎng)度上累積之前在燃料電池層疊體 的中間部位釋放掉。
在根據(jù)第(9)項(xiàng)所述的燃料電池組中，因?yàn)榈趌部件和第2部件除了
多個(gè)彈簧之外還通過(guò)導(dǎo)電部件彼此電連接，因此彈簧特性和導(dǎo)電性相互獨(dú) 立地保持且分別保持良好。
在根據(jù)第(10)項(xiàng)所述的燃料電池組中，因?yàn)閺椈赡K設(shè)置在燃料電
池組的沿燃料電池層疊方向的各個(gè)相對(duì)端，從而當(dāng)沖擊負(fù)荷作用在燃料電 池組上時(shí)，位于燃料電池組的第一端的第一彈簧才莫塊收縮，而位于燃料電 池組的相對(duì)的第二端的第二彈簧模塊暫時(shí)伸長(zhǎng)，從而可防止作用在燃料電 池組上的緊固負(fù)荷暫時(shí)減小。
在根據(jù)第(11)或(12)項(xiàng)所述的燃料電池組中，因?yàn)閺椈赡K包括 減振器，即使當(dāng)有沖擊負(fù)荷作用在燃料電池組上而使彈簧模塊收縮時(shí)，在 高速變形下減振器起作用使得它好像是剛性的，從而可防止燃料電池組的 緊固負(fù)荷暫時(shí)失去。在低速變形例如熱變形下，減振器可以平穩(wěn)地變形， 從而幾乎不產(chǎn)生機(jī)械阻力。
在根據(jù)第(13)或(14)項(xiàng)所述的燃料電池組中，因?yàn)閺椈赡K包括 具有彼此不同的彈性模數(shù)的多種類(lèi)型的彈性部件，從而即使當(dāng)由一種彈性 部件加載于燃料電池層疊體上的緊固負(fù)荷失去時(shí)，也可以由其它類(lèi)型的彈 性部件來(lái)保持加載于燃料電池層疊體上的緊固負(fù)荷。
在根據(jù)第(15)或(16)項(xiàng)所述的燃料電池組中，因?yàn)橐环N彈性部件 保持另一種彈性部件，或者所迷多種類(lèi)型的彈性部件包括彼此一體地形成 的彈性部件，從而可以容易地將彈簧模塊安裝到燃料電池組中。
在根據(jù)第(17)項(xiàng)所迷的燃料電池組中，因?yàn)樗龆喾N類(lèi)型的彈性部 件中的一種彈性部件具有其值與變形速度對(duì)應(yīng)變化的彈簧常數(shù)，并且，對(duì) 應(yīng)于高速變形的彈簧常數(shù)大于對(duì)應(yīng)于低速變形的彈簧常數(shù)，這一種彈性部 件在高速變形下變得具有剛性，從而可以防止加載于被緊固對(duì)象(燃料電 池層疊體)上的緊固負(fù)荷的失去。
在根據(jù)笫(18)項(xiàng)所迷的燃料電池組中，因?yàn)樗龆喾N彈性部件包括 彈簧和低彈性海綿，該低彈性海綿在高速變形下變得具有剛性，從而可以 防止加載于-皮偏壓(施力)對(duì)象(燃料電池)上的緊固負(fù)荷的失去。
在根據(jù)笫(19)項(xiàng)所迷的燃料電池組中，因?yàn)樗鰪椈赡K表現(xiàn)出在
整個(gè)變形范圍內(nèi)的中間變形點(diǎn)彎折的負(fù)荷-變形特性， 一種彈性部件在高 速變形下變得具有剛性，從而可以防止加載于被緊固對(duì)象(燃料電池層疊 體)上的緊固負(fù)荷的失去。
在根據(jù)第(20)項(xiàng)所述的燃料電池組中，因?yàn)樗鰪椈赡K具有較低 的彈簧常數(shù)，并且所述彈簧模塊被預(yù)壓縮或在大變形范圍內(nèi)使用，從而可 以防止加載于被緊固對(duì)象(燃料電池層疊體)上的緊固負(fù)荷的失去。
在根據(jù)第(21)項(xiàng)所述的燃料電池組中，因?yàn)樗鰪椥圆考约八?第1部件和所述第2部件由防腐蝕材料制成，從而可以抑制由于溫度變化 而導(dǎo)致的水滴落作用而產(chǎn)生銹。


將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的燃料電池組進(jìn)行說(shuō)明，其中 圖l是根據(jù)本發(fā)明的燃料電池組的側(cè)面正視圖； 圖2是圖1的燃料電池組的一部分的放大的剖^L圖； 圖3是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例1的燃料電池組的彈簧模塊的剖視圖； 圖4是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例2的燃料電池組的彈簧模塊及其附近的剖 視圖5是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例3的燃料電池組的彈簧模塊的剖視圖； 圖6是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例4的燃料電池組的彈簧模塊及其附近的剖 視圖7是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例5的燃料電池組的彈簧模塊的透視圖； 圖8是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例6的燃料電池組的彈簧模塊的剖視圖； 圖9是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例7的燃料電池組的側(cè)面正浮見(jiàn)圖； 圖IO是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例8的燃料電池組的彈簧模塊的剖視圖； 圖11是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例9的燃料電池組的彈簧模塊的一個(gè)彈簧和 一個(gè)減振器的側(cè)面正視圖12是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例IO的燃料電池組的彈簧模塊的剖視圖； 圖13是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例10的燃料電池組的彈簧模塊的負(fù)荷-變形特性的曲線(xiàn)圖14是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例11的燃料電池組的彈簧模塊的透視圖； 圖15是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例12的燃料電池組的彈簧模塊的透視圖； 圖16是才艮據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例13的燃料電池組的加載負(fù)荷之前的彈簧
模塊的剖視圖17是才艮據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例13的燃料電池組的加載負(fù)荷之后的彈簧 模塊的剖^f見(jiàn)圖18是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例13的燃料電池組的彈簧模塊的負(fù)荷 -變形特性的曲線(xiàn)圖19是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例14的燃料電池組的彈簧模塊的負(fù)荷 -變形特性的曲線(xiàn)圖20是一對(duì)比示例的燃料電池組的端部(附近)的剖視圖。
具體實(shí)施例方式
下面參照?qǐng)D1~20說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的燃料電池組。圖1~3適用于本發(fā) 明的任一實(shí)施例。在本發(fā)明的實(shí)施例的所有說(shuō)明和圖示中，本發(fā)明的所有 實(shí)施例中相同或相似的部分標(biāo)以相同的標(biāo)號(hào)。圖20示出一不被包括在本發(fā) 明的范圍內(nèi)的對(duì)比示例。
下面將參照?qǐng)D1~3說(shuō)明本發(fā)明的所有實(shí)施例中相同或相似的部分。
本發(fā)明的燃料電池組的燃料電池10是一種低溫型燃料電池，例如一種 聚合物電解質(zhì)燃料電池(PEFC)類(lèi)型。例如，燃料電池10可以安裝在車(chē) 輛上，但是并不局限于用于車(chē)輛。
如圖1和圖2所示，PEFC10包括一層膜-電極組件(MEA)和分隔 件18。該MEA包括由離子交換膜制成的電解質(zhì)薄膜ll、包括設(shè)置在薄 膜11的一側(cè)的觸媒層12的電極14 (陽(yáng)極、燃料極)、包括設(shè)置在薄膜11 的另一側(cè)的觸媒層15的電極17 (陰極、空氣極)。擴(kuò)散層13和16可以 分別設(shè)置在MEA與陽(yáng)極側(cè)和陰極側(cè)的分隔件之間。在分隔件18中形成有 用于向陽(yáng)極供給燃料氣體(例如氫氣)的燃料氣體流路27和用于向陰極供給氧化氣體(例如氧氣，通常為空氣)的氧化氣體流路28，和/或用于允許 冷卻劑(例如冷卻水)流動(dòng)的冷卻劑流路26。至少一個(gè)燃料電池10形成 燃料電池模塊19。多個(gè)燃料電池模塊沿燃料電池層疊方向?qū)盈B以形成燃料 電池層疊體，并且電端子20、電絕緣21和端板22設(shè)置在該燃料電池層疊 體的相對(duì)端。端板22通過(guò)螺栓25和/或螺母與該燃料電池層疊體外部的沿 燃料電池的層疊方向延伸的緊固部件(例如拉緊板24)接合，從而形成燃 料電池組23。該燃料電池層疊體沿燃料電池的層疊方向被緊固。該燃料電 池組23可以沿著任何方向?qū)盈B，即，可以沿著垂直方向或沿著水平方向?qū)?疊。該燃料電池層疊體被例如由海綿制成的外部限制部件50從其側(cè)表面進(jìn) 行限制。
在各燃料電池10的陽(yáng)極14上，發(fā)生反應(yīng)從而4吏氫變?yōu)闅潆x子(即質(zhì) 子)和電子。氫離子穿過(guò)電解質(zhì)薄膜11到達(dá)陰極17，在該陰極，氬離子 與供給的氧氣和電子(該電子產(chǎn)生于相鄰的MEA的陽(yáng)極并穿過(guò)分隔件18 而移動(dòng)至本MEA的陰極)反應(yīng)以生成水，如下所示
在陽(yáng)極H2 —2H++2e_
在陰極2H++2e>(l/2)02 —H20
當(dāng)燃料電池層疊體被緊固時(shí)，燃料電池組23,城予一個(gè)緊固負(fù)荷，以 減小電極的電接觸阻力，并密封反應(yīng)氣體和冷卻劑。該緊固負(fù)荷需要在整 個(gè)燃料電池平面范圍內(nèi)均勻并且其值不可過(guò)大地變動(dòng)，即4吏燃料電池層疊 體沿燃料電池層疊方向收縮或者伸長(zhǎng)時(shí)也是如此。
為了滿(mǎn)足上述要求，在本發(fā)明的燃料電池IO中，如圖1所示，在包括 燃料電池層疊體的燃料電池組23中設(shè)置有彈簧模塊30 (也可稱(chēng)為可彈性 變形模塊)，使得該彈簧模塊沿著燃料電池層疊方向與該燃料電池層疊體 串聯(lián)。如圖3所示，彈簧模塊30包括可以彼此相對(duì)傾斜并可以沿彼此接近 和遠(yuǎn)離的方向移動(dòng)的笫1部件31和第2部件32，以及彼此并聯(lián)或者串聯(lián) 設(shè)置的彼此獨(dú)立的多個(gè)彈簧33 (彈性部件)。
彈簧(彈性部件)33可以是金屬?gòu)椈苫蛘哂山饘僦獾牟牧现瞥傻膹?簧。彈簧33可以是螺旋彈簧、碟形彈簧，或者是由彈性材料例如海綿、低
彈性海綿、橡膠、彈性合成樹(shù)脂等制成的部件。該多個(gè)彈簧33可以包括一 種類(lèi)型的彈簧也可以包括多種類(lèi)型的彈簧。該多個(gè)彈簧33可以具有共同的 單一的彈簧常數(shù)或者多個(gè)不同的彈簧常數(shù)。例如，各彈簧33可以是金屬螺 旋彈簧或金屬螺旋彈簧和低彈性海綿的組合，但是彈簧33并不限于這些示 例。每一彈簧模塊中彈簧33的數(shù)目?jī)?yōu)選地為5個(gè)或更多，更優(yōu)選地為10 個(gè)或更多，還更優(yōu)選地為大約60個(gè)。
在將彈簧模塊30安裝到燃料電池組23之前，可有利地將彈簧模塊30 制成組件(模塊)的形式。從而，可以將第1部件31、第2部件32、彈簧 33作為單個(gè)組件(模塊)進(jìn)行操作和管理，并安裝到燃料電池組23的一 個(gè)或多個(gè)預(yù)定位置。所述燃料電池組23的一個(gè)或多個(gè)預(yù)定位置可以是燃料 電池層疊體的一端、相對(duì)的兩端或者位于該相對(duì)的兩端之間的燃料電池層 疊體的中間位置。每一燃料電池組所提供的彈簧模塊的數(shù)目可以為一個(gè)、 兩個(gè)或者兩個(gè)以上。
優(yōu)選地，彈簧模塊30的第1部件31和第2部件32的垂直于燃料電池 層疊方向的壁具有剛性，從而當(dāng)這些壁受到來(lái)自彼此獨(dú)立的多個(gè)彈簧33 的負(fù)荷時(shí)，這些壁可以沿著燃料電池層疊方向凸出和/或凹進(jìn)和形成波狀地 變形。優(yōu)選地，第1部件31和第2部件32的垂直于燃料電池層疊方向的 壁不是剛性板，而是可以彈性變形以沿著燃料電池層疊方向凸出和/或凹進(jìn) 和形成波狀的可變形板。
在圖1中，彈簧模塊30設(shè)置在位于燃料電池組23的一端的端板22 與燃料電池層疊體之間。在彈簧模塊30和端板22之間，設(shè)置有位置調(diào)整 螺釘34。因此，沿著從端板22至燃料電池層疊體的方向，按順序設(shè)置有 端板22、調(diào)整螺釘34、壓板35、彈簧模塊30、電絕緣21、電端子20和 燃料電池層疊體。然而彈簧模塊30、電絕緣21、電端子20和燃料電池層 疊體的設(shè)置順序也可以替換為電絕緣21、電端子20、彈簧模塊30和燃料 電池層疊體的順序，或者替換為電絕緣21、彈簧模塊30、電端子20和燃 料電池層疊體的順序。
和技術(shù)優(yōu)點(diǎn)。
在本發(fā)明的燃料電池IO中，因?yàn)槎鄠€(gè)彈簧33可以彼此獨(dú)立地變形， 且彈簧模塊30的第l部件31和第2部件32不是剛性板，因而該多個(gè)彈簧 33不僅可以跟隨燃料電池層疊體的端面的傾斜以及該傾斜端面的波狀變 形，還可以跟隨燃料電池層疊體沿燃料電池層疊方向的長(zhǎng)度變化(收縮或 膨脹)。從而，緊固負(fù)荷在整個(gè)燃料電池平面范圍內(nèi)變得均勻。此外，可 以減小沿燃料電池層疊方向的負(fù)荷的變化。
更具體地，在圖20的對(duì)比示例中，包括端板22、調(diào)整螺釘34、球形 座部件36、負(fù)荷傳感器37、多個(gè)碟形彈簧38和壓板35的結(jié)構(gòu)跟隨燃料電 池層疊體的端面的傾斜。然而，因?yàn)閴喊?5是剛性板，所以壓板35不能 跟隨燃料電池層疊體的端面沿著燃料電池層疊方向變形而凸出和凹進(jìn)的波 狀變形，從而該壓板35不能解決由于波狀變形而造成的負(fù)荷波動(dòng)的問(wèn)題。 相反地，在本發(fā)明中，因?yàn)槎鄠€(gè)彈簧33不僅可以跟隨燃料電池層疊體的端 面的傾斜，而且可以跟隨該傾斜端面的波狀變形，使得在整個(gè)燃料電池平 面范圍內(nèi)緊固負(fù)荷變得均勻。
由于多個(gè)彈簧33被組裝成一個(gè)組件(模塊)，因而可以容易地處理彈 簧模塊30、管理負(fù)荷以及將彈簧模塊30安裝至燃料電池組23的預(yù)定位置。
此外，與圖20的對(duì)比示例所示的、其中在端板和燃料電池層疊體之間 設(shè)置有多個(gè)碟形彈簧的成層的組件、包含負(fù)荷傳感器的球形座部件和調(diào)整 螺釘?shù)慕Y(jié)構(gòu)相比，在本發(fā)明中，可以除去包含負(fù)荷傳感器的球形座部件和 多個(gè)碟形彈簧的成層的組件。在對(duì)比示例中，由于在燃料電池組的組裝期
間需要進(jìn)行多個(gè)碟形彈簧的設(shè)置成層以及對(duì)負(fù)荷的管理，所以工作很困難。 相反地，在本發(fā)明中，由于采用彈簧模塊30，可以在組裝燃料電池組之前 組裝彈簧才莫塊和管理負(fù)荷，從而工作比對(duì)比示例的容易得多。
此外，當(dāng)彈簧33的數(shù)目多時(shí)，緊固負(fù)荷可以在整個(gè)燃料電池平面范圍 內(nèi)變得更均勻。更具體地，當(dāng)彈簧33的數(shù)目為大約60時(shí)，緊固負(fù)荷在整 個(gè)燃料電池平面范圍內(nèi)變得基本均勻，并且各彈簧33的承載負(fù)荷變小。從 而，各彈簧33的長(zhǎng)度變短，并且彈簧模塊30在軸向變短和緊湊。
此外，當(dāng)將彈簧模塊30設(shè)置在燃料電池層疊體的沿燃料電池層疊方向 的中間部位時(shí)，可以將各燃料電池的傾斜和厚度波動(dòng)在它們沿燃料電池層 疊體的整個(gè)長(zhǎng)度上累積之前在燃料電池層疊體的中間部位吸收掉。 下面將說(shuō)明本發(fā)明的各實(shí)施例獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和技術(shù)優(yōu)點(diǎn)。 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例1,如圖3所示，在彈簧模塊30中，第1部件31 由第1殼體(由于該第l殼體與第1部件31是同一部件，所以該第1殼體 的參考標(biāo)號(hào)也選為31)構(gòu)成，而第2部件32由第2殼體(由于該笫2殼 體與笫2部件32是同一部件，所以該第2殼體的參考標(biāo)號(hào)也選為32)構(gòu) 成。由于該結(jié)構(gòu)，彈簧模塊30是容納多個(gè)彈簧的殼體組件(構(gòu)成盒體的形 式)。
第1殼體31和第2殼體32具有與燃料電池平面平行的底壁31a和32a 以及從該底壁31a和32a的外邊緣部朝向相對(duì)的殼體32和31延伸的側(cè)壁 31b和32b。彈簧33設(shè)置在第1殼體31和第2殼體32所包圍的空間中。
實(shí)施例l具有技術(shù)優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)閺椈赡K30形成為殼體組件，所以彈簧 模塊30可以通過(guò)單個(gè)組件的形式組裝于燃料電池組23中，從而可以容易 地將彈簧模塊30安裝到燃料電池組23中。此外，因?yàn)樵趶椈赡K30上進(jìn) 行負(fù)荷管理，所以與分別管理多個(gè)彈簧中的每一個(gè)的情況下相比，負(fù)荷管 理更容易。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例2,如圖4所示，在彈簧模塊30中，第1殼體31 和第2殼體32的垂直于燃料電池層疊方向的壁(底壁31a和32a)(特別 地，第1殼體31和第2殼體32中距離燃料電池層疊體較近的殼體31的底 壁31a)具有這樣的剛性，即，當(dāng)該壁凈皮彼此獨(dú)立的多個(gè)彈簧33推壓時(shí)， 所述壁變形而沿燃料電池層疊方向凸出和/或凹進(jìn)并變形成波狀。底壁不是 剛性板，而是可以沿燃料電池層疊方向變形成凸出和/或凹進(jìn)的波狀形式彈 性變形的板。
實(shí)施例2在技術(shù)上具有優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)楫?dāng)接觸彈簧模塊30的部件的垂直于 燃料電池層疊方向的平面從垂直于燃料電池層疊方向的平面傾斜時(shí)，第1 殼體31和笫2殼體32彼此相對(duì)傾斜，從而使得彈簧模塊30可以跟隨接觸
彈簧模塊的部件的所述平面的傾斜。此外，即使當(dāng)接觸彈簧模塊30的部件 的垂直于燃料電池層疊方向的平面從垂直于燃料電池層疊方向的平面或者 所述傾斜的平面變形為在燃料電池層疊方向上凸出和/或凹進(jìn)而呈現(xiàn)波狀 時(shí)，彈簧模塊30也可以通過(guò)第1殼體31和第2殼體32的底壁中的至少一 個(gè)的波狀變形來(lái)跟隨接觸彈簧模塊30的部件的平面的波狀變形。從而，與 緊固負(fù)荷通過(guò)一個(gè)剛性板加載在燃料電池層疊體上的情況相比，緊固負(fù)荷 可在整個(gè)燃料電池平面范圍內(nèi)變得更加均勻。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例3，如圖5所示，彈簧模塊30包括多個(gè)彈簧座部 件39。例如，彈簧座部件39的數(shù)目與所述多個(gè)彈簧33的數(shù)目相同。該多 個(gè)彈簧座部件39中的每一個(gè)均具有第一端部(與彈簧座部件39接觸彈簧 33的第二端部相對(duì)的端部)，該第一端部延伸穿過(guò)形成于第1殼體31和 第2殼體32中距離燃料電池層疊體較近的殼體31的底壁31a中的孔40， 并與接觸殼體31的底壁31a的部件相接觸。因?yàn)閺椈?3彼此獨(dú)立，所以 彈簧座部件39推壓與彈簧模塊30接觸的部件的力也彼此獨(dú)立，并且該彈 簧座部件的端部從殼體的底壁突出的突出量也彼此獨(dú)立。
實(shí)施例3具有技術(shù)優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)閺椈勺考?9的端部延伸穿過(guò)形成于殼 體31的底壁31a中的孔40，所以彈簧33可以跟隨與彈簧模塊30面-面 接觸的部件的端面的波狀、凸出和凹進(jìn)變形而不會(huì)受該殼體的底壁31a的 剛性的影響，從而緊固負(fù)荷在整個(gè)燃料電池平面范圍內(nèi)變得均勻。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例4，如圖6所示，彈簧模塊30包括多個(gè)彈簧座部 件39。例如，彈簧座部件39的數(shù)目與所述多個(gè)彈簧33的數(shù)目相同。該多 個(gè)彈簧座部件39中的每一個(gè)均具有第一端部(與彈簧座部件39接觸彈簧 33的第二端部相對(duì)的端部)，該笫一端部延伸穿過(guò)形成于第1殼體31和 第2殼體32中距離燃料電池層疊體較近的殼體31的底壁31a中的孔40， 并與接觸殼體31的底壁31a的部件相接觸。因?yàn)閺椈?3彼此獨(dú)立，所以 彈簧座部件39推壓與彈簧模塊30接觸的部件的力也彼此獨(dú)立，并且該彈 簧座部件的端部從殼體的底壁突出的突出量也彼此獨(dú)立。
各彈簧座部件39的笫一端部(與彈簧座部件39接觸彈簧33的第二端
部相對(duì)的端部)具有一個(gè)凸?fàn)顝澢亩嗣?。例如，彈簧座部?9由一球體 構(gòu)成以使得彈簧座部件39具有一球形端面。
實(shí)施例4具有技術(shù)優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)閺椈勺考?9的端部延伸穿過(guò)形成于殼 體31的底壁31a中的孔40，所以彈簧33可以跟隨與彈簧模塊30面 - 面 接觸的部件的端面的波狀、凸出和凹進(jìn)變形而不會(huì)受該殼體的底壁31a的 剛性的影響，從而緊固負(fù)荷在整個(gè)燃料電池平面范圍內(nèi)變得均勻。
此外，因?yàn)閺椈勺考?9的端面例如通過(guò)由一球體構(gòu)造該彈簧座部件 而凸?fàn)顝澢约词箯呐c彈簧模塊30面-面接觸的部件向該彈簧^^塊加 栽一個(gè)橫向負(fù)荷(沿與燃料電池層疊方向垂直的方向的負(fù)荷)時(shí)，彈簧座 部件39也可以容易地通過(guò)其轉(zhuǎn)動(dòng)而釋放該橫向負(fù)荷。此外，通過(guò)將從殼體 的底壁突出的突出部構(gòu)造為球體，彈簧座部件39可以和所述與彈簧;f莫塊 30面-面接觸的部件點(diǎn)接觸，從而可以消除在面 一 面接觸中發(fā)生的面內(nèi)應(yīng) 力。從而，緊固負(fù)荷在整個(gè)燃料電池平面范圍內(nèi)變得更加均勻。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例5，如圖7所示，彈簧模塊30的第1殼體31具 有側(cè)壁31b而彈簧模塊30的第2殼體32具有側(cè)壁32b。在該側(cè)壁31b和 側(cè)壁32b中，設(shè)置有一負(fù)荷顯示部41。該負(fù)荷顯示部41是一機(jī)械式負(fù)荷 傳感器。當(dāng)該機(jī)械式負(fù)荷傳感器包括螺旋彈簧時(shí)，負(fù)荷-變形特性是線(xiàn)性 的。負(fù)荷L的調(diào)節(jié)在事先進(jìn)行。
實(shí)施例5具有技術(shù)優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)樵跉んw31和32的側(cè)壁31b和32b中設(shè) 置有負(fù)荷顯示部41,從而在本發(fā)明中不必提供圖20的對(duì)比示例中的負(fù)荷 傳感器。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例6，如圖8所示，第1部件31 (例如第1殼體31 ) 和第2部件32 (例如第2殼體32 )除了多個(gè)彈簧33之外還通過(guò)導(dǎo)電部件 42彼此電連接。
在這種情況下，彈簧模塊30可以設(shè)置在燃料電池層疊體的沿燃料電池 層疊方向的中間部位，或者彈簧模塊30可以設(shè)置在燃料電池層疊體的端面 和電端子20之間。
實(shí)施例6具有技術(shù)優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)榈?部件31 (例如第1殼體31)和第2 部件32 (例如第2殼體32 )除了多個(gè)彈簧33之外還通過(guò)導(dǎo)電部件42彼此 電連接，并因此彈簧特性和導(dǎo)電性分別保持良好。由于這種結(jié)構(gòu)，即使當(dāng) 彈簧模塊30設(shè)置在燃料電池層疊體的沿燃料電池層疊方向的中間部位，或 者設(shè)置在燃料電池層疊體的端面和電端子20之間時(shí)，也不會(huì)發(fā)生導(dǎo)電問(wèn) 題。
當(dāng)彈簧模塊30設(shè)置在燃料電池層疊體的中間部位時(shí)，可以將各燃料電 池的傾斜和厚度波動(dòng)在它們沿燃料電池層疊體的整個(gè)長(zhǎng)度上累積之前在燃 料電池層疊體的中間部位吸收掉。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例7，如圖9所示，彈簧模塊30設(shè)置在燃料電池組 23的沿燃料電池層疊方向的各個(gè)相對(duì)端部(例如在燃料電池組的端板22 內(nèi)側(cè))。
實(shí)施例7具有技術(shù)優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)閺椈赡K30設(shè)置在燃料電池組23的沿 燃料電池層疊方向的各個(gè)相對(duì)端部，從而當(dāng)沖擊負(fù)荷Ls暫時(shí)作用在燃料電 池組23上時(shí)，位于燃料電池組23的第一端的笫一彈簧模塊30收縮，而位 于燃料電池組23的相對(duì)的第二端的第二彈簧才莫塊30暫時(shí)伸長(zhǎng)，從而可防 止作用在燃料電池組23上的緊固負(fù)荷暫時(shí)失去。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例8，如圖10所示，彈簧^=莫塊30還包括一個(gè)位于 第l部件31 (第1殼體31)和第2部件32 (第2殼體32)之間的減振器 43。該減振器43位于第1部件31和第2部件32的中央部位。該減振器 43包括缸體43a和活塞43b，在該活塞43b上形成有小孔43c。缸體43a 中充滿(mǎn)有油。
實(shí)施例8具有技術(shù)優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)楫?dāng)活塞43b以高速移動(dòng)時(shí)，通過(guò)孔43c 的油的阻力變大。因此，當(dāng)沖擊負(fù)荷作用在燃料電池層疊體上時(shí)，減振器 43起作用使得它好像是剛性的并且抑制燃料電池層疊體的移動(dòng)，從而可防 止作用在燃料電池組上的緊固負(fù)荷暫時(shí)失去。相反地，當(dāng)活塞43b以低速 移動(dòng)時(shí)，通過(guò)孔43c的油的阻力變小。因此，在例如熱膨脹和收縮時(shí)活塞 低速移動(dòng)的情況下，減振器43可以沒(méi)有阻力地變形，從而減振器43可以 跟隨熱膨脹和收縮而不會(huì)放松燃料電池組的緊固負(fù)荷。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例9,彈簧模塊30包括多個(gè)減振器43,例如減振器 43的數(shù)目與所述多個(gè)彈簧33的數(shù)目相同。如圖ll所示，所述多個(gè)減振器 43的每一個(gè)與所述多個(gè)彈簧33的每一個(gè)彼此同軸地設(shè)置。
實(shí)施例9具有與實(shí)施例8相同的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)。此外，與實(shí)施例8相比， 因?yàn)樵趯?shí)施例9中彈簧33和減振器43彼此同軸地設(shè)置，各減振器43可以 設(shè)置在各彈簧33的位置處，從而可以使設(shè)置彈簧33和位于其內(nèi)的減振器 43所需要的空間最小化。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例10，如圖12和圖13所示，彈簧模塊30包括具 有彼此不同的彈性模數(shù)的多種類(lèi)型的彈性部件33a和33b。各種類(lèi)型的彈 性部件的數(shù)目可以為一個(gè)、兩個(gè)或更多。
所述多種類(lèi)型的彈性部件33a和33b彼此并聯(lián)地設(shè)置。在圖12中，該 多種類(lèi)型的彈性部件33a和"b中的一種彈性部件33a是低彈性類(lèi)型的海 綿，而另一種彈性部件33b是金屬螺旋彈簧。該低彈性類(lèi)型的海綿33a稱(chēng) 為慢恢復(fù)類(lèi)型的海綿。該低彈性類(lèi)型的海綿33a具有其值與變形速度對(duì)應(yīng) 變化的彈簧常數(shù)，其中對(duì)應(yīng)于高速變形的彈簧常數(shù)大于對(duì)應(yīng)于低速變形的 彈簧常數(shù)。圖13示出了該低彈性類(lèi)型的海綿33a的負(fù)荷-變形特性。如圖 13所示，對(duì)于在發(fā)生車(chē)輛碰撞時(shí)的高速變形，該低彈性類(lèi)型的海綿33a表 現(xiàn)出在小變形中負(fù)荷迅速上升的高梯度特性，示出大而高的彈簧常數(shù)。相 反地，對(duì)于通常的低速變形，該低彈性類(lèi)型的海綿33a表現(xiàn)出在大變形中 負(fù)荷緩慢上升的低梯度特性，示出小而低的彈簧常數(shù)。
實(shí)施例10具有技術(shù)優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)閺椈赡K30包括具有彼此不同的彈性 模數(shù)的多種類(lèi)型的彈性部件33a和33b，從而即^使當(dāng)由一種類(lèi)型彈性部件 33a加載于燃料電池層疊體上的緊固負(fù)荷失去時(shí)，也可以由其它類(lèi)型的彈 性部件33b來(lái)保持加載于燃料電池層疊體上的緊固負(fù)荷。
對(duì)于燃料電池組23的緩慢變形，彈簧33bA^主要作用的。對(duì)于沖擊 負(fù)荷，海綿33a承受負(fù)荷，從而可以防止彈簧模塊收縮。更具體地，在僅 在燃料電池組的 一端設(shè)置其中僅容納彈簧的彈簧模塊且該燃料電池組被安 裝在車(chē)輛上使該端朝向車(chē)輛前方的情況下，當(dāng)車(chē)輛發(fā)生正面碰撞時(shí)，該彈
簧模塊收縮，從而燃料電池組的緊固負(fù)荷將會(huì)暫時(shí)失去或者減小。然而，
在實(shí)施例10中，因?yàn)閺椈赡K30容納低彈性類(lèi)型的海綿33a,所以可防 止彈簧模塊的收縮，從而可以防止緊固負(fù)荷的暫時(shí)失去。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例ll，如圖14所示，多種類(lèi)型的彈性部件33a和 33b中的一種彈性部件33a保持該多種類(lèi)型的彈性部件33a和33b中的另 一種彈性部件33b。
例如，該一種彈性部件33a是低彈性類(lèi)型的海綿，而另一種彈性部件 33b是一種金屬螺旋彈簧。該低彈性類(lèi)型的彈性部件33a形成為單個(gè)一體 部件，并且在該單個(gè)一體海綿33a中，形成有與螺旋彈簧33b的數(shù)目相同 的孔33c (各具有與螺旋彈簧33b的外徑相同的直徑)。各螺旋彈簧33b 設(shè)置在各孔33c中。
實(shí)施例11具有技術(shù)優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)橐环N彈性部件33a保持另一種彈性部件 33b，從而與在殼體中形成切割和彎曲部(卡爪)并將彈簧設(shè)置在該切割和 彎曲部中的情況相比，可以容易地將彈簧33安裝到彈簧模塊30的殼體上 以及將彈簧模塊30安裝到燃料電池組23中。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例12，如圖15所示，多種類(lèi)型的彈性部件33a和 33b彼jt匕形成一體。
例如， 一種彈性部件33a是低彈性類(lèi)型的海綿，而另一種彈性部件33b 是金屬螺旋彈簧。螺旋彈簧33b嵌入低彈性類(lèi)型的海綿33a中，從而與海 綿33a形成一體。
實(shí)施例12具有技術(shù)優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)槁菪龔椈?3b嵌入低彈性類(lèi)型的海綿 33a中，從而與海綿33a形成一體，因此可以容易地將彈簧33b和海綿33a 的一體組件安裝到彈簧模塊30的殼體上以及將彈簧模塊30安裝到燃料電 池組23中。
此外，因?yàn)楹＞d33a甚至可以插入到彈簧33b的內(nèi)部空間中，從而可 以增加設(shè)置海綿33a的面積。從而可以增加由于該海綿33a的效果。
才艮據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例13，如圖16~18所示，多種類(lèi)型的彈性部件33a 和33b組合成使得彈簧模塊30表現(xiàn)出在整個(gè)變形范圍W內(nèi)的中間變形點(diǎn)wi處彎折的負(fù)荷-變形特性。
在圖16和17中， 一種彈性部件33a和另 一種彈性部件33b彼此并聯(lián) 地設(shè)置。處于自由、未被壓縮狀態(tài)下的彈性部件33a的長(zhǎng)度H與在第l和 第2殼體之間的距離(H+H，)不相等，該長(zhǎng)度H比該距離(H+H，)小H，。 當(dāng)負(fù)荷為零時(shí)，在彈簧殼體和彈性部件33a之間具有一個(gè)H，的間隙。當(dāng)有 負(fù)荷加栽在第1和笫2殼體上并且在第1和第2殼體之間的距離(H+H，) 減小H，時(shí)，彈性部件33a開(kāi)始承受負(fù)荷。該負(fù)荷-變形特性在圖18中示 出。在將一種彈性部件33a和另一種彈性部件33b組合成4吏得在達(dá)到預(yù) 定變形之前只有其中一種彈性部件變形，在預(yù)定變形之上這兩種彈性部件 串聯(lián)地變形的情況下，圖18中的負(fù)荷-變形特性可設(shè)定為在預(yù)定變形之 前彈簧模塊表現(xiàn)出高的彈簧常數(shù)，在預(yù)定變形之上表現(xiàn)出低的彈簧常數(shù)。 根據(jù)所需要的特性，可以改變彈簧的類(lèi)型組合。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例14，如圖19所示，彈簧模塊30的多種類(lèi)型的彈 性部件33的綜合彈簧常數(shù)被設(shè)置為較低，并且彈簧模塊30在預(yù)壓縮狀態(tài) 或者大變形范圍內(nèi)使用。當(dāng)彈簧模塊30的綜合彈簧常數(shù)4皮設(shè)置為較低并且 彈簧模塊30在預(yù)壓縮狀態(tài)下使用時(shí)，該彈簧模塊在圖19的線(xiàn)A上的使用 范圍B內(nèi)使用。當(dāng)彈簧模塊30的綜合彈簧常數(shù)被設(shè)置為較低并且在大變 形范圍內(nèi)使用時(shí)，該彈簧模塊在圖19的線(xiàn)C上的使用范圍D內(nèi)使用。
實(shí)施例14具有技術(shù)優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)樵趶椈赡K被預(yù)壓縮的情況下，可以防 止緊固負(fù)荷的暫時(shí)失去。此外，因?yàn)榫C合彈簧常數(shù)被設(shè)置為較低，在預(yù)定 的負(fù)荷范圍內(nèi)可以吸收燃料電池層疊體的長(zhǎng)度中大的尺寸波動(dòng)。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例15，彈性部件33以及第1和第2部件31和32 由防腐蝕材料制成。該防腐蝕材料可以包括不銹鋼和合成樹(shù)脂。
實(shí)施例15具有技術(shù)優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)榉栏g程度被設(shè)定得較高，所以可以消 除由于銹例如氧化鐵對(duì)燃料電池的不良影響。因?yàn)閺椈赡K30和分隔件 18在空間上彼此相通，來(lái)自彈簧模塊的氧化鐵粉末會(huì)Pl進(jìn)分隔件的腐蝕， 并且金屬離子會(huì)增加彈簧模塊附近的導(dǎo)電性。然而，在本發(fā)明中，通過(guò)抑
制4失銹的產(chǎn)生，可以消除銹對(duì)燃料電池的不良影響,
工業(yè)實(shí)用性
疊體的端面的傾斜、而且可以跟隨燃料電池層疊體的沿燃料電池層疊方向 的長(zhǎng)度的變化的燃料電池組。
此外，根據(jù)本發(fā)明的燃料電池組可非常實(shí)用地用作可以使緊固負(fù)荷在 整個(gè)燃料電池平面范圍內(nèi)均勻并且可以減小燃料電池層疊方向的負(fù)荷的變 化的燃料電池組。
權(quán)利要求
1.一種燃料電池組，包括燃料電池層疊體；和包含能夠相對(duì)傾斜的第1部件和第2部件、以及被設(shè)置在所述第1部件和所述第2部件之間的彼此獨(dú)立的多個(gè)彈簧，與所述燃料電池層疊體串聯(lián)設(shè)置的彈簧模塊；其中，所述彈簧模塊包括具有彼此不同的彈性模數(shù)的多種類(lèi)型的彈性部件；所述彈簧模塊在預(yù)定變形之前表現(xiàn)出高的彈簧常數(shù)，并且在預(yù)定變形之上表現(xiàn)出低的彈簧常數(shù)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池組，其特征在于，所述第1部件 包括第1殼體，所述笫2部件包括第2殼體，所述笫1殼體和笫2殼體中 距所述燃料電池層疊體較近的 一個(gè)殼體包括具有這樣一種剛性的底壁，即， 當(dāng)所述底壁被彼此獨(dú)立的所述多個(gè)彈簧推壓時(shí)，所述壁沿燃料電池層疊方 向波狀變形。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的燃料電池組，其特征在于，所述彈簧模塊 包括多個(gè)彈簧座部件，所述多個(gè)彈簧座部件中的每一個(gè)均具有一個(gè)端部， 該端部延伸穿過(guò)形成于距所迷燃料電池層疊體較近的所述殼體的所述壁中 的孔，并與接觸所述殼體的所述壁的部件相接觸。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的燃料電池組，其特征在于，所述多個(gè)彈簧 座部件的每一個(gè)的所述端部均具有凸?fàn)顝澢亩嗣妗?br> 5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的燃料電池組，其特征在于，所述彈簧模塊 的所述第1和第2殼體具有側(cè)壁，該側(cè)壁上設(shè)置有負(fù)荷顯示部。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的燃料電池組，其特征在于，所述彈簧模塊 設(shè)置在所述燃料電池層疊體的沿所述燃料電池層疊方向的中間部位。
7. 4艮據(jù)權(quán)利要求6所述的燃料電池組，其特征在于，所述第l部件 和所述第2部件除了所述多個(gè)彈簧之外還通過(guò)導(dǎo)電部件彼此連接。
8. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的燃料電池組，其特征在于，所述彈簧模塊 設(shè)置在所述燃料電池組的沿所述燃料電池層疊方向的各個(gè)相對(duì)端。
9. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的燃料電池組，其特征在于，所述彈簧模塊 還包括位于所述第1部件和所述第2部件之間的減振器。
10. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的燃料電池組，其特征在于，所述彈簧模塊 還包括多個(gè)減振器，所述多個(gè)減振器中的每一個(gè)與所述多個(gè)彈簧中的每一 個(gè)彼此同軸地設(shè)置。
11. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的燃料電池組，其特征在于，所述多種類(lèi)型 的彈性部件中的 一種彈性部件保持該多種類(lèi)型的彈性部件中的另 一種彈性 部件。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1或11所述的燃料電池組，其特征在于，所述多 種類(lèi)型的彈性部件彼此形成為一體。
13. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的燃料電池組，其特征在于，所述多種類(lèi)型 的彈性部件中的一種彈性部件具有其值與變形速度對(duì)應(yīng)變化的彈簧常數(shù)， 其中，對(duì)應(yīng)于高速變形的彈簧常數(shù)大于對(duì)應(yīng)于低速變形的彈簧常數(shù)。
14. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的燃料電池組，其特征在于，所述多種類(lèi)型 的彈性部件包括彈簧和低彈性類(lèi)型的海綿。
15. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池組，其特征在于，所述多種類(lèi)型 的彈性部件組合成使得所述彈簧模塊表現(xiàn)出在整個(gè)變形范圍內(nèi)的中間變形點(diǎn)彎折的負(fù)荷-變形特性。
16. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池組，其特征在于，所述彈簧模塊 具有較低的彈簧常數(shù)，并且所述彈簧模塊被預(yù)壓縮或者在大變形范圍下使 用。
17. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的燃料電池組，其特征在于，所述彈性部件 以及所述第1和所述第2部件由防腐蝕材料制成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種燃料電池組。一種燃料電池組，包括燃料電池層疊體；和包含能夠相對(duì)傾斜的第1部件和第2部件、以及被設(shè)置在所述第1部件和所述第2部件之間的彼此獨(dú)立的多個(gè)彈簧，與所述燃料電池層疊體串聯(lián)設(shè)置的彈簧模塊；其中，所述彈簧模塊包括具有彼此不同的彈性模數(shù)的多種類(lèi)型的彈性部件；所述彈簧模塊在預(yù)定變形之前表現(xiàn)出高的彈簧常數(shù)，并且在預(yù)定變形之上表現(xiàn)出低的彈簧常數(shù)。
文檔編號(hào)H01M8/24GK101174704SQ20071018878
公開(kāi)日2008年5月7日 申請(qǐng)日期2003年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月6日
發(fā)明者稻垣敏幸 申請(qǐng)人:豐田自動(dòng)車(chē)株式會(huì)社