專(zhuān)利名稱：燃料電池模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到一種燃料電池模塊。具體而言，本發(fā)明涉及到一種 燃料電池模塊中的燃料電池箱等的構(gòu)造的改良。
背景技術(shù)：
一般情況下，燃料電池(例如固體高分子型燃料電池)構(gòu)成為層 疊多個(gè)由隔板夾持電解質(zhì)的電池，并在層疊方向兩端配置端板等。這 種燃料電池進(jìn)而收容在燃料電池箱中等而形成燃料電池模塊。
燃料電池模塊作為燃料電池車(chē)輛(FCHV; Fuel Cell Hybrid Vehicle)的車(chē)載發(fā)電系統(tǒng)等使用，這種情況下，例如通過(guò)用于吸收振 動(dòng)的支架絕緣體安裝在車(chē)輛的車(chē)架、電池組箱等中。作為這樣通過(guò)支 架絕緣體將燃料電池模塊安裝在電池組箱等的構(gòu)造，公知具有覆蓋將 端板和支架絕緣體結(jié)合的螺栓的加強(qiáng)蓋的構(gòu)造等(例如參照專(zhuān)利文獻(xiàn) 1)。
專(zhuān)利文獻(xiàn)l:日本特開(kāi)2002 — 367651號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
但是，上述構(gòu)造存在以下問(wèn)題存在部件的組裝工時(shí)較多的情況， 還存在水分從外部滲入的情況。
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種可減少組裝工時(shí)，并且可抑制 水分從外部滲入的燃料電池模塊。
為了解決上述課題，本發(fā)明人進(jìn)行了各種研究。如上所述，在將 燃料電池模塊安裝到車(chē)輛等上時(shí)，為了吸收振動(dòng)等，有時(shí)夾設(shè)由橡膠
4等構(gòu)成的支架絕緣體。但若要進(jìn)一步設(shè)置覆蓋該支架絕緣體、或固定 它的螺栓等的蓋子(支架絕緣體蓋)，則組裝工時(shí)相應(yīng)地增多。并且， 在滲水的情況下，由于水會(huì)從設(shè)置該支架絕緣體蓋的部分滲入，因此 為了對(duì)應(yīng)這一問(wèn)題，需要同時(shí)設(shè)置密封部件、排水用孔。并且，當(dāng)用 于防水、絕緣的構(gòu)造產(chǎn)生某些不良情況時(shí)，還擔(dān)心造成絕緣不良。對(duì) 以上情況進(jìn)行了各種研究的本發(fā)明人想到了解決這些課題的構(gòu)思。
本發(fā)明基于以上構(gòu)思，提供一種燃料電池模塊，具有通過(guò)反應(yīng) 氣體的電化學(xué)反應(yīng)來(lái)發(fā)電的單體電池、層疊多個(gè)該單體電池而形成的 電池層疊體、具有由端板夾持該電池層疊體的層疊方向兩端的構(gòu)造的 燃料電池、收容該燃料電池的燃料電池箱、和經(jīng)由端板保持燃料電池 的多個(gè)保持部，其特征在于，保持部構(gòu)成為具有第一連接部件，處 于一部分與端板結(jié)合的狀態(tài)；支架部件，介于該第一連接部件和燃料 電池箱之間；和第二連接部件，連接該支架部件和燃料電池箱，在燃 料電池箱上形成有突出部，其具有避免與第一連接部件的一部分干涉 地將該一部分覆蓋的形狀。
為了連接燃料電池和燃料電池箱而使用如螺栓等連接部件時(shí)，成 為該螺栓的一部分突出的形狀，但是在本發(fā)明中，在燃料電池箱上形 成的突出部將上述突出形狀部分避免與該部分的干涉地進(jìn)行覆蓋。艮P， 其構(gòu)造是僅安裝燃料電池箱就可不干涉地覆蓋第一連接部件。因此， 無(wú)需另行設(shè)置用于覆蓋支架部件、第一連接部件的其他部件(例如支 架絕緣體蓋)，從而具有相應(yīng)減少組裝工時(shí)的優(yōu)點(diǎn)。
并且，從抑制水分滲入的觀點(diǎn)出發(fā)，作為一例，可采用以往的在 蓋子(支架絕緣體蓋)和燃料電池箱之間另行設(shè)置密封部件的方法， 但這樣一來(lái)，擔(dān)心組裝工時(shí)進(jìn)一步增加，因而難以說(shuō)是優(yōu)選的。在這 一點(diǎn)上，在本發(fā)明中，還具有如下優(yōu)點(diǎn)通過(guò)將燃料電池箱的一部分 作為突出部形成，從而可不用增加工時(shí)地有效抑制水分從外部滲入。，優(yōu)選對(duì)燃料電池箱和支架部件之間的接觸面實(shí)施防水加工。這樣一來(lái)，可抑制水分從燃料電池箱和支架部件之間的接觸面滲入，進(jìn)而提高防水性。
并且優(yōu)選對(duì)突出部的內(nèi)表面的至少一部分實(shí)施絕緣處理。例如當(dāng)燃料電池箱的一部分變形時(shí)，維持該燃料電池箱和上述第一連接部件之間的絕緣狀態(tài)的可能性也提高。
在本發(fā)明中，支架部件作為吸收并緩沖施加到燃料電池的振動(dòng)、并將該燃料電池和燃料電池箱保持在絕緣狀態(tài)的絕緣體起作用。


圖1是分解表示電池層疊體的電池的分解透視圖。圖2是表示本實(shí)施方式中的燃料電池系統(tǒng)的構(gòu)成的圖。圖3是概要表示燃料電池組的構(gòu)造示例的透視圖。圖4是表示搭載了本實(shí)施方式的燃料電池模塊的燃料電池車(chē)輛的一個(gè)例子的平面圖。
圖5是表示燃料電池模塊中的第一及第二連接部件、支架部件的
構(gòu)造例的剖面圖。
具體實(shí)施例方式
以下參照

本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式。
圖1~圖5表示本發(fā)明的燃料電池模塊的實(shí)施方式。本發(fā)明涉及的
燃料電池模塊IO作為具有以下部件的模塊構(gòu)成單體電池(以下也稱為電池)2，通過(guò)反應(yīng)氣體的電化學(xué)反應(yīng)發(fā)電；電池層疊體3，層疊多個(gè)該電池2而形成；燃料電池l，其構(gòu)造是由端板8夾持該電池層疊體3的層疊方向兩端；燃料電池箱4，收容該燃料電池l;多個(gè)保持部5，
經(jīng)由端板8保持燃料電池1。并且，本實(shí)施方式中，保持部5為具有第一連接部件51、第二連接部件52、支架部件53的構(gòu)成，在燃料電池
6箱4上形成覆蓋第一連接部件51的突出部41。
以下首先說(shuō)明由燃料電池1、氣體配管系統(tǒng)300、 400等構(gòu)成的燃料電池系統(tǒng)100的整體構(gòu)成，以及構(gòu)成燃料電池1的電池2的構(gòu)成，之后說(shuō)明燃料電池模塊10中的保持部5、燃料電池箱4的構(gòu)造。
圖2表示本實(shí)施方式中的燃料電池系統(tǒng)100的概要構(gòu)成。如圖所示，燃料電池系統(tǒng)100具有燃料電池l;氧化氣體配管系統(tǒng)300，將作為氧化氣體的空氣(氧)供給燃料電池l;燃料氣體配管系統(tǒng)400，將作為燃料氣體的氫供給燃料電池1;致冷劑配管系統(tǒng)500，向燃料電池l供給致冷劑以冷卻燃料電池l;電力系統(tǒng)600，對(duì)系統(tǒng)電力進(jìn)行充電放電；控制部700，統(tǒng)一控制系統(tǒng)整體。
燃料電池1例如由固體高分子電解質(zhì)型構(gòu)成，是層疊了多個(gè)電池(單體電池)2的堆疊構(gòu)造(參照?qǐng)D3)。各電池2在由離子交換膜構(gòu)成的電解質(zhì)的一側(cè)的面上具有空氣極，在另一側(cè)的面上具有燃料極，進(jìn)而具有從兩側(cè)夾持空氣極及燃料極的一對(duì)隔板20 (在圖1中分別用標(biāo)號(hào)20a、 20b來(lái)表示)。將燃料氣體供給一側(cè)的隔板20的燃料氣體流路，將氧化氣體供給另一側(cè)的隔板20的氧化氣體流路，通過(guò)該氣體供給，燃料電池l產(chǎn)生電力。
氧化氣體配管系統(tǒng)300具有供給燃料電池1的氧化氣體流動(dòng)的氧化氣體供給通路111;從燃料電池1排出的氧化廢氣流動(dòng)的排出通路112。在氧化氣體供給通路111中設(shè)有經(jīng)由過(guò)濾器113取入氧化氣體的壓縮機(jī)114;對(duì)由壓縮機(jī)114壓送的氧化氣體進(jìn)行加濕的加濕器115。在排出通路112中流動(dòng)的氧化廢氣通過(guò)背壓調(diào)整閥116在加濕器115供給水分交換后，最終作為排氣排出到系統(tǒng)外的大氣中。壓縮機(jī)114通過(guò)馬達(dá)114a的驅(qū)動(dòng)取入大氣中的氧化氣體。
燃料氣體配管系統(tǒng)400具有氫供給源121;從氫供給源121供給燃料電池1的氫氣所流動(dòng)的氫氣供給通路122;用于使從燃料電池1排出的氫廢氣(燃料廢氣)返回到氫氣供給通路122的合流點(diǎn)A的循環(huán)
通路123;將循環(huán)通路123內(nèi)的氫廢氣壓送到氫氣供給通路122的泵124;與循環(huán)通路123分支連接的排出通路125。
氫供給源121例如由高壓罐、貯氫合金等構(gòu)成，例如構(gòu)成為可貯存35MPa或70MPa的氫氣。打開(kāi)氫供給源121的主閥126后，氫氣流出到氫氣供給通路122。氫氣通過(guò)調(diào)壓闊127等減壓閥最終減壓到例如200kPa左右，并供給燃料電池l。
在氫氣供給通路122的合流點(diǎn)A的上游側(cè)設(shè)有截止閥128和噴射器129。氫氣的循環(huán)系統(tǒng)通過(guò)依次連通氫氣供給通路122的合流點(diǎn)A的下游側(cè)流路、在燃料電池1的隔板上形成的燃料氣體流路、循環(huán)通路123而形成。氫泵124通過(guò)馬達(dá)124a的驅(qū)動(dòng)將循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)的氫氣循環(huán)供給燃料電池1。
噴射器129是可通過(guò)利用電磁驅(qū)動(dòng)力直接以規(guī)定的驅(qū)動(dòng)周期驅(qū)動(dòng)閥芯遠(yuǎn)離閥座來(lái)調(diào)整氣體流量、氣體壓力的電磁驅(qū)動(dòng)式開(kāi)關(guān)閥。例如，本實(shí)施方式的噴射器129具有閥座，具有噴射氫氣等的噴射孔；噴嘴體，將氫氣等供給引導(dǎo)到噴射孔；和閥芯，相對(duì)該噴嘴體可沿軸線方向(氣體流動(dòng)方向)移動(dòng)地被收容保持，并開(kāi)關(guān)噴射孔。噴射器129的閥芯例如由螺線管驅(qū)動(dòng)，通過(guò)向該螺線管供電的脈沖狀勵(lì)磁電流的接通/斷開(kāi)，可二級(jí)或多級(jí)地切換噴射孔的開(kāi)口面積。
在排出通路125上設(shè)有作為截止閥的清潔閥133。清潔閥133在燃料電池系統(tǒng)100運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)適當(dāng)開(kāi)閥，從而使氫廢氣中的雜質(zhì)與氫廢氣一起排出到省略圖示的氫稀釋器中。通過(guò)清潔閥133的開(kāi)閥，循環(huán)通路123內(nèi)的氫廢氣中的雜質(zhì)濃度下降，循環(huán)供給的氫廢氣中的氫濃度上升。致冷劑配管系統(tǒng)500具有致冷劑循環(huán)流路141，與燃料電池1內(nèi)的冷卻流路相連通；冷卻泵142，設(shè)置在致冷劑循環(huán)流路141上；散
熱器143，冷卻從燃料電池1排出的致冷劑；旁通流路144，繞過(guò)散熱器143;三通閥(換向閥)145，設(shè)定向散熱器143及旁通流路144的冷卻水(在圖1中用標(biāo)號(hào)C表示)的流通。冷卻泵142通過(guò)馬達(dá)142a的驅(qū)動(dòng)將致冷劑循環(huán)流路141內(nèi)的致冷劑循環(huán)供給燃料電池1。
電力系統(tǒng)600具有高壓DC/DC轉(zhuǎn)換器161、蓄電池162、牽引變換器163、牽引電動(dòng)機(jī)164、及各種輔機(jī)變換器165、 166、 167。高壓DC/DC轉(zhuǎn)換器161是直流的電壓變換器，具有以下功能調(diào)整從蓄電池162輸入的直流電壓并輸出到牽引變換器163側(cè)的功能；調(diào)整從燃料電池1或牽引電動(dòng)機(jī)164輸入的直流電壓并輸出到蓄電池162的功能。通過(guò)高壓DC/DC轉(zhuǎn)換器161的這些功能，實(shí)現(xiàn)蓄電池162的充電放電。并且，由高壓DC/DC轉(zhuǎn)換器161控制燃料電池1的輸出電壓。
蓄電池162層疊蓄電池單元電池，并將一定的高電壓作為端子電壓，可通過(guò)未圖示的蓄電池計(jì)算機(jī)的控制將剩余電力充電，或者輔助性地供給電力。牽引變換器163將直流電變換為三相交流，并供給牽引電動(dòng)機(jī)164。牽引電動(dòng)機(jī)164例如是三相交流電動(dòng)機(jī)，構(gòu)成搭載燃料電池系統(tǒng)100的例如車(chē)輛的主動(dòng)力源。
輔機(jī)變換器165、 166、 167是分別控制對(duì)應(yīng)的馬達(dá)114a、 124a、142a的驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)控制裝置。輔機(jī)變換器165、 166、 167將直流電變換為三相交流，分別供給馬達(dá)114a、 124a、 142a。輔機(jī)變換器165、166、 167例如是脈寬調(diào)制方式的PWM變換器，根據(jù)來(lái)自控制部700的控制命令，將從燃料電池1或蓄電池162輸出的直流電壓變換為三相交流電壓，控制各馬達(dá)114a、 124a、 142a中產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)扭矩。
控制部700作為內(nèi)部具有CPU、 ROM、 RAM的微型計(jì)算機(jī)而構(gòu)成。CPU根據(jù)控制程序執(zhí)行預(yù)期的計(jì)算，進(jìn)行下述泵124的解凍控制等各種處理、控制。ROM存儲(chǔ)由CPU處理的控制程序、控制數(shù)據(jù)。 RAM主要作為用于控制處理的各作業(yè)區(qū)域使用?？刂撇?00輸入氣體 系統(tǒng)(300、 400)、致冷劑配管系統(tǒng)500中使用的各種壓力傳感器、 溫度傳感器、外部氣體溫度傳感器等的檢測(cè)信號(hào)，并向各構(gòu)成要素輸 出控制信號(hào)。
接著，在圖1表示本實(shí)施方式中的燃料電池1的電池2的概要構(gòu) 成。如圖示構(gòu)成的電池2依次層疊而構(gòu)成電池層疊體3 (參照?qǐng)D3)。 并且，這樣形成的電池層疊體3例如由一對(duì)端板8夾持其兩端，進(jìn)而 在配置了張力板9的狀態(tài)下施加向?qū)盈B方向的負(fù)荷而連接，以使這些 端板8相互連接。
此外，由這種電池2等構(gòu)成的燃料電池1例如是可作為燃料電池 車(chē)輛(FCHV; Fuel Cell Hybrid Vehicle)的車(chē)載發(fā)電系統(tǒng)使用的裝置， 但不限于此，也可用作各種移動(dòng)體(例如船舶、飛機(jī)等)、機(jī)器人等 可自行的裝置上搭載的發(fā)電系統(tǒng)。
電池2由電解質(zhì)構(gòu)成，作為具體例子如由膜一電極組件(以下稱 為MEA; Membrane Electrode Assembly) 30、夾持該MEA30的一對(duì)隔 板20 (20a、 20b)等構(gòu)成(參照?qǐng)D1) 。 MEA30及各隔板20a、 20b 大致形成為矩形板狀。并且，MEA30的外形形成為小于各隔板20a、 20b的外形。
MEA30由以下部件構(gòu)成由高分子材料的離子交換膜構(gòu)成的高分 子電解質(zhì)膜(以下僅稱為電解質(zhì)膜)31;從兩個(gè)面夾住電解質(zhì)膜31的 一對(duì)電極(正極側(cè)擴(kuò)散電極及負(fù)極側(cè)擴(kuò)散電極)32a、 32b (參照?qǐng)D1)。 電解質(zhì)膜31形成得大于各電極32a、 32b。在該電解質(zhì)膜31上，例如 通過(guò)熱沖壓法以殘留其周邊部33的狀態(tài)接合各電極32a、 32b。
構(gòu)成MEA30的電極32a、 32b由承載表面附著了鉑等催化劑的例如多孔質(zhì)碳材料(擴(kuò)散層)構(gòu)成。向一側(cè)的電極(陽(yáng)極)32a供給作為 燃料氣體(反應(yīng)氣體)的氫氣，向另一側(cè)的電極(陰極)32b供給空氣、 氧化劑等氧化氣體(反應(yīng)氣體)，通過(guò)這二種反應(yīng)氣體，在MEA30內(nèi) 產(chǎn)生電化學(xué)反應(yīng)，從而能夠獲得電池2的起電力。
隔板20 (20a、 20b)由不透氣的導(dǎo)電性材料構(gòu)成。作為導(dǎo)電性材 料，例如除了碳、具有導(dǎo)電性的硬質(zhì)樹(shù)脂外，還包括鋁、不銹鋼等金 屬。本實(shí)施方式的隔板20 (20a、 20b)的基材是由板狀金屬形成的所 謂金屬隔板。優(yōu)選在該基材的電極32a、 32b側(cè)的面上形成具有良好耐 蝕性的膜(例如通過(guò)鍍金形成的保護(hù)膜)。
并且，在隔板20a、 20b的兩個(gè)面上形成由多個(gè)凹部構(gòu)成的槽狀的 流路。這些流路例如如果是在由板狀金屬形成基材的本實(shí)施方式的隔 板20a、 20b情況下，可通過(guò)沖壓成形而形成。這樣形成的槽狀流路構(gòu) 成氧化氣體的氣體流路34、氫氣的氣體流路35、或冷卻水流路36。具 體而言，在作為隔板20a的電極32a側(cè)的內(nèi)側(cè)的面上形成多個(gè)氫氣的氣 體流路35，在其背面(外側(cè)的面)上形成多個(gè)冷卻水流路36 (參照?qǐng)D 1)。同樣，在作為隔板20b的電極32b側(cè)的內(nèi)側(cè)的面上，形成多個(gè)氧 化氣體的氣體流路34，在其背面(外側(cè)的面)上形成多個(gè)冷卻水流路 36 (參照?qǐng)Dl)。進(jìn)而，在本實(shí)施方式中，對(duì)于相鄰的二個(gè)電池2、 2， 在使一側(cè)的電池2的隔板20a的外表面和與之相鄰的電池2的隔板20b 的外表面對(duì)接時(shí)，兩者的冷卻水流路36成為一體、形成剖面例如為矩 形或蜂窩形的流路(參照?qǐng)D1)。
進(jìn)而，如上所述，各隔板20a、 20b，成為至少用于形成流體的流 路的凹凸形狀在正面和背面反轉(zhuǎn)的關(guān)系。具體而言，在隔板20a中，形 成氫氣的氣體流路35的凸?fàn)?凸肋)的背面是形成冷卻水流路36的 凹形(凹槽)，形成氣體流路35的凹形(凹槽)的背面是形成冷卻水 流路36的凸形(凸肋)。進(jìn)而，在隔板20b中，形成氧化氣體的氣體 流路34的凸?fàn)?凸肋)的背面是形成冷卻水流路36的凹形(凹槽)，
11形成氣體流路34的凹形(凹槽)的背面是形成冷卻水流路36的凸形 (凸肋)。
并且，在隔板20a、 20b的長(zhǎng)度方向的端部附近(如果是本實(shí)施方 式，則為朝向圖1左側(cè)所示的一端部的附近)形成有氧化氣體的入口 側(cè)的歧管15a、氫氣的出口側(cè)的歧管16b、及冷卻水的出口側(cè)的歧管17b。 例如在本實(shí)施方式中，這些歧管15a、 16b、 17b由各隔板20a、 20b上 設(shè)置的大致矩形或梯形的通孔形成(參照?qǐng)D1)。進(jìn)一步，在隔板20a、 20b中的相反側(cè)的端部形成有氧化氣體的出口側(cè)的歧管15b、氫氣的入 口側(cè)的歧管16a、及冷卻水的入口側(cè)的歧管17a。在本實(shí)施方式中，這 些歧管15b、 16a、 17a也由大致矩形或梯形的通孔形成(參照?qǐng)Dl)。
如上所述的各歧管中，隔板20a中的氫氣用的入口側(cè)歧管16a和 出口側(cè)歧管16b通過(guò)隔板20a中形成為槽狀的入口側(cè)的連絡(luò)通路61及 出口側(cè)的連絡(luò)通路62,分別與氫氣的氣體流路35連通。同樣，隔板 20b中的氧化氣體用的入口側(cè)歧管15a和出口側(cè)歧管15b通過(guò)隔板20b 中形成為槽狀的入口側(cè)的連絡(luò)通路63及出口側(cè)的連絡(luò)通路64，分別與 氧化氣體的氣體流路34連通(參照?qǐng)Dl)。進(jìn)一步，各隔板20a、 20b 中的冷卻水的入口側(cè)歧管17a和出口側(cè)歧管17b通過(guò)各隔板20a、 20b 中形成為槽狀的入口側(cè)的連絡(luò)通路65及出口側(cè)的連絡(luò)通路66，分別與 冷卻水流路36連通。通過(guò)以上說(shuō)明的各隔板20a、 20b的構(gòu)成，向電池 2供給氧化氣體、氫氣、及冷卻水。在此列舉具體的例子的話，即當(dāng)電 池2層疊時(shí)，例如氫氣從隔板20a的入口側(cè)歧管16a通過(guò)連絡(luò)通路61 流入到氣體流路35，用于MEA30的發(fā)電后，通過(guò)連絡(luò)通路62流出到 出口側(cè)歧管16b。
第一密封部件13a、第二密封部件13b均由多個(gè)部件(例如小型的 四個(gè)矩形框體、及用于形成流體流路的較大的框體)形成(參照?qǐng)D1)。 其中，第一密封部件13a設(shè)置在MEA30和隔板20a之間，具體而言， 設(shè)置為其一部分介于電解質(zhì)膜31的周邊部33和隔板20a中氣體流路35的周?chē)糠种g。并且，第二密封部件13b設(shè)置在MEA30和隔板 20b之間，具體而言，設(shè)置為其一部分介于電解質(zhì)膜31的周邊部33和 隔板20b中氣體流路34的周?chē)糠种g。
進(jìn)而，相鄰的電池2、 2的隔板20b和隔板20a之間設(shè)有由多個(gè)部 件(例如小型的四個(gè)矩形框體、及用于形成流體流路的較大的框體) 形成的第三密封部件13c (參照?qǐng)D1)。該第三密封部件13c是介于隔 板20b中的冷卻水流路36的周?chē)糠峙c隔板20a中的冷卻水流路36 的周?chē)糠种g以密封它們之間的部件。
此外，作為第一 第三密封部件13a 13c，可使用通過(guò)與相鄰部件 的物理性貼緊來(lái)密封流體的彈性體(墊圈)、通過(guò)與相鄰部件之間的 化學(xué)結(jié)合而粘接的粘接劑等。例如在本實(shí)施方式中，作為各密封部件 13a 13c采用通過(guò)彈性來(lái)物理性地進(jìn)行密封的部件，但是也可替代而采 用通過(guò)上述粘合劑的化學(xué)結(jié)合而進(jìn)行密封的部件。
框狀部件40是與MEA30 —起夾持在隔板20a、 20b之間的、例如 由樹(shù)脂構(gòu)成的部件(以下也稱為樹(shù)脂框架)。例如在本實(shí)施方式中， 使較薄的框形的樹(shù)脂框架40介于隔板20a、 20b之間，通過(guò)該樹(shù)脂框架 40從表面?zhèn)燃氨趁鎮(zhèn)葕A持MEA30的至少一部分、例如沿著周邊部33 的部分。這樣設(shè)置的樹(shù)脂框架40發(fā)揮以下功能作為支持連接力的隔 板20 (20a、 20b)之間的間隔件的功能；作為絕緣部件的功能；作為 加強(qiáng)隔板20 (20a、 20b)的剛性的加強(qiáng)部件的功能。
對(duì)燃料電池1的構(gòu)成作如下簡(jiǎn)單說(shuō)明(參照?qǐng)D3等)。本實(shí)施方 式中的燃料電池1的構(gòu)造為具有層疊了多個(gè)單體電池2的層疊體3，在 位于電池層疊體3的兩端的單體電池2、 2的外側(cè)依次分別配置有附 帶輸出端子的集電板(省略圖示)、絕緣板(省略圖示)及端板8 (參 照?qǐng)D3)。這種電池層疊體3由張力板9約束在層疊狀態(tài)下。張力板9 架在兩個(gè)端板8、 8之間地設(shè)置，例如與電池層疊體3的兩側(cè)相對(duì)地配置一對(duì)。此外，標(biāo)號(hào)12是從電池2的層疊方向夾持多個(gè)彈性體(省略 圖示)的一對(duì)壓板。
接著說(shuō)明本實(shí)施方式的燃料電池模塊10中的保持部5、燃料電池 箱4等的構(gòu)造(參照?qǐng)D5等)。本實(shí)施方式的燃料電池模塊10由通過(guò) 保持部5保持的燃料電池1、覆蓋該燃料電池1的燃料電池箱4構(gòu)成。
燃料電池模塊IO例如可作為燃料電池車(chē)輛的車(chē)載發(fā)電系統(tǒng)使用。 例如，本實(shí)施方式的燃料電池模塊IO安裝在作為燃料電池車(chē)輛(在圖 4中用標(biāo)號(hào)V表示)的基臺(tái)的構(gòu)造材料71上(參照?qǐng)D4)。雖未圖示， 但在本實(shí)施方式的情況下，是可使用螺栓等連接單元將燃料電池箱4 固定在上述構(gòu)造材料71上的構(gòu)造。并且，圖4中的標(biāo)號(hào)72是燃料電 池車(chē)輛的保險(xiǎn)杠，標(biāo)號(hào)73是側(cè)梁，構(gòu)造材料71如圖4所示，設(shè)置為 架起左右側(cè)梁73。此外， 一臺(tái)燃料電池車(chē)輛中的燃料電池模塊10的搭 載個(gè)數(shù)沒(méi)有特別限定，作為一例，在圖4中表示搭載三臺(tái)燃料電池模 塊10的情況。
保持部5通過(guò)燃料電池模塊10中的例如端板8，在燃料電池箱4 上保持燃料電池1。該保持部5的具體個(gè)數(shù)沒(méi)有被限定，例如在本實(shí)施 方式中，對(duì)于一臺(tái)燃料電池模塊10，使用前部一個(gè)、后部二個(gè)，共3 個(gè)。本實(shí)施方式的保持部5構(gòu)成為具有第一連接部件51、第二連接部 件52、支架部件53 (參照?qǐng)D5等)。
第一連接部件51是處于一部分與端板8相結(jié)合的狀態(tài)而保持燃料 電池1的部件。例如在本實(shí)施方式中，將一部分與端板8的下面螺合 的推壓螺栓作為該第一連接部件51使用(參照?qǐng)D5)。并且，第一連 接部件51將燃料電池1的端板8沿與電池層疊方向垂直的方向螺入等 而結(jié)合，例如在本實(shí)施方式中，從燃料電池1的下面向上方螺入，形 成朝向與層疊方向垂直的方向結(jié)合的狀態(tài)(參照?qǐng)D5)。支架部件53設(shè)置成介于第一連接部件51和燃料電池箱4之間(參 照?qǐng)D5)。該支架部件53與第一連接部件51—起保持燃料電池1，吸 收并緩沖振動(dòng)施加到燃料電池1主體時(shí)的該振動(dòng)，并且作為使該燃料 電池和燃料電池箱4等維持為絕緣狀態(tài)的所謂支架絕緣體起作用。例 如，本實(shí)施方式的支架部件53由彈性體(振動(dòng)吸收體)、絕緣體等構(gòu) 成，具有由比第一連接部件51直徑大的筒狀部件53a、設(shè)置在該筒狀 部件53a周?chē)陌鍫畈糠?3b構(gòu)成的形狀(參照?qǐng)D5)。支架部件53 也可進(jìn)一步包括支架絕緣體54、保持配件55。該支架部件53是通過(guò) 以穿過(guò)筒狀部分53a的方式設(shè)置的第一連接部件51與燃料電池1連接 的狀態(tài)。并且，在板狀部分53b的下面?zhèn)?，設(shè)置有外周刻有螺紋，并 在連接該支架部件53和燃料電池箱4時(shí)使用的螺栓部53c(參照?qǐng)D5)。
第二連接部件52是用于連接上述支架部件53和燃料電池箱4的 部件。這種第二連接部件52的具體構(gòu)成沒(méi)有特別限定，例如在本實(shí)施 方式中，由螺栓部53c、及與該螺栓部53c螺合的螺母50構(gòu)成第二連 接部件52(參照?qǐng)D5)。在燃料電池箱4中預(yù)先設(shè)有各螺栓部53c可通 過(guò)的通孔42，通過(guò)使螺母50與從該通孔42突出的狀態(tài)的螺栓部53c 螺合、擰緊，可連接支架部件53和燃料電池箱4 (參照?qǐng)D5)。
燃料電池箱4上形成有突出部41 (參照?qǐng)D50)，其具有避免與上 述第一連接部件51的一部分干涉地將該一部分覆蓋的形狀。例如使用 上述構(gòu)造的第一連接部件51、支架部件53等的本實(shí)施方式中，這些第 一連接部件51、支架部件53是比燃料電池1的下面更向下側(cè)突出的構(gòu) 造。突出部41配合這些突出部分而形成，因此能夠在安裝燃料電池蓋 4的同時(shí)，不干涉地覆蓋這些第一連接部件51。此外，這樣的突出部 41作為燃料電池箱4的一部分而形成，形成在該突出部41處水分無(wú)法 從外部滲入的構(gòu)造。此外，這樣的突出部41的具體形狀沒(méi)有特別限定。 在圖5中例示了比較簡(jiǎn)單的形狀的突出部41，當(dāng)然也可是使剖面形狀 的一部分傾斜，或磨圓棱角。例如可以使突出部41為半球狀，或梯形。
15并且，在本實(shí)施方式中，對(duì)這樣的突出部41的內(nèi)表面的至少一部 分實(shí)施絕緣處理。這樣一來(lái)，例如即使在因與路面相干涉等在燃料電
池箱4的一部分產(chǎn)生變形、該突出部41的內(nèi)表面與第一連接部件51
靠近，或者有時(shí)基本接觸的狀態(tài)下，仍可確保絕緣狀態(tài)。尤其是將燃
料電池模塊IO不作為定置用而作為如本實(shí)施方式的車(chē)輛動(dòng)力源而使用
時(shí)，即使產(chǎn)生意外的沖突、干涉等，也可避免電異常狀態(tài)而提高耐性， 在這一點(diǎn)上優(yōu)選。此外，這種絕緣處理的具體內(nèi)容沒(méi)有特別限定，例 如可進(jìn)行絕緣涂裝，或可以粘貼絕緣用的薄的其他部件。并且，進(jìn)行
絕緣處理的部位不限于突出部41的內(nèi)表面，當(dāng)然也可在這些突出部41 以外。在圖5中，實(shí)施絕緣處理的部分(或可進(jìn)行絕緣處理的部分) 用標(biāo)號(hào)I表示。
如上所述，根據(jù)本實(shí)施方式的燃料電池模塊10，能夠取得以下特
有的作用效果減少組裝工時(shí)，并且可抑制來(lái)自外部的水分滲入。艮P，
例如與用于覆蓋第一連接部件51、支架部件53的支架絕緣體蓋作為單 獨(dú)的部件構(gòu)成時(shí)，必須另行組裝該支架絕緣體蓋相對(duì)，根據(jù)本實(shí)施方 式，不用進(jìn)行這道工序，因此可相應(yīng)減少組裝工時(shí)。并且，也不用擔(dān) 心水分從預(yù)先設(shè)置在支架絕緣體蓋上的排水用孔滲入。這種情況下， 如果為了防止水分從接合部分的間隙等滲入而設(shè)置密封材料等，則組 裝進(jìn)一步還需要工時(shí)，但在本實(shí)施方式中，無(wú)需設(shè)置這種密封材料。 進(jìn)而，也不需要覆蓋第一連接部件51、支架部件53的防水絕緣罩。此 外，如本實(shí)施方式所示，如果形成使燃料電池箱4和蓋子所謂一體化 的構(gòu)造，則具有可減少部件個(gè)數(shù)、降低成本、并實(shí)現(xiàn)輕型化的優(yōu)點(diǎn)。
此外，上述實(shí)施方式是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施的一例，但不限于此， 在不脫離本發(fā)明的主旨的范圍內(nèi)可進(jìn)行各種變形實(shí)施。例如在本實(shí)施 方式中，形成連接燃料電池箱4和支架部件53的構(gòu)造，但從進(jìn)一步抑 制水分向箱內(nèi)滲入的角度出發(fā)，優(yōu)選對(duì)燃料電池箱4和支架部件53之 間的接觸面(接觸區(qū)域)實(shí)施防水加工。這樣一來(lái)，可抑制水分從該 燃料電池箱4和支架部件53的接觸面滲入，進(jìn)一步提高防水性。并且，在圖5中，該防水加工部分用標(biāo)號(hào)W表示。
根據(jù)本發(fā)明，可減少組裝燃料電池模塊時(shí)的組裝工時(shí)。并且可抑 制水分從外部滲入。
因此，本發(fā)明可廣泛應(yīng)用于具有這種要求的燃料電池模塊。
權(quán)利要求
1. 一種燃料電池模塊，具有通過(guò)反應(yīng)氣體的電化學(xué)反應(yīng)來(lái)發(fā)電的單體電池、層疊多個(gè)該單體電池而形成的電池層疊體、具有由端板夾持該電池層疊體的層疊方向兩端的構(gòu)造的燃料電池、收容該燃料電池的燃料電池箱、和經(jīng)由上述端板保持上述燃料電池的多個(gè)保持部，上述保持部構(gòu)成為具有第一連接部件，處于一部分與上述端板結(jié)合的狀態(tài)；支架部件，介于該第一連接部件和上述燃料電池箱之間；和第二連接部件，連接該支架部件和上述燃料電池箱，在上述燃料電池箱上形成有突出部，其具有避免與上述第一連接部件的一部分干涉地將該一部分覆蓋的形狀。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的燃料電池模塊，對(duì)上述燃料電池箱和上 述支架部件的接觸面實(shí)施防水加工。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的燃料電池模塊，對(duì)上述突出部的內(nèi) 表面的至少一部分實(shí)施絕緣處理。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1~3中任意一項(xiàng)所述的燃料電池模塊，上述支架 部件作為吸收并緩沖施加到上述燃料電池的振動(dòng)、并將該燃料電池和 上述燃料電池箱保持在絕緣狀態(tài)的絕緣體起作用。
5. —種保持裝置，是具有通過(guò)反應(yīng)氣體的電化學(xué)反應(yīng)來(lái)發(fā)電的單 體電池、層疊多個(gè)該單體電池而形成的電池層疊體、具有由端板夾持 該電池層疊體的層疊方向兩端的構(gòu)造的燃料電池、收容該燃料電池的 燃料電池箱、和經(jīng)由上述端板保持上述燃料電池的保持裝置的燃料電 池模塊中的該保持裝置，其構(gòu)成為具有第一連接部件，處于一部分與上述端板結(jié)合的狀 態(tài)；支架部件，介于該第一連接部件和上述燃料電池箱之間；和第二 連接部件，連接該支架部件和上述燃料電池箱，在上述燃料電池箱上形成有突出部，其具有避免與上述第一連接 部件的一部分干涉地將該一部分覆蓋的形狀。
全文摘要
本發(fā)明要減少燃料電池模塊的組裝工時(shí)。并且抑制水分從外部滲入。為了實(shí)現(xiàn)這一目的，本申請(qǐng)的燃料電池模塊具有燃料電池(1)，由端板(8)夾持電池層疊體的層疊方向兩端而成；燃料電池箱(4)，收容該燃料電池(1)；多個(gè)保持部(5)，通過(guò)端板(8)保持燃料電池(1)，其中，保持部(5)的構(gòu)成為具有第一連接部件(51)，是一部分與端板(8)結(jié)合的狀態(tài)；支架部件(53)，介于該第一連接部件(51)和燃料電池箱(4)之間；第二連接部件(52)，連接該支架部件(53)和燃料電池箱(4)，燃料電池箱(4)上形成有突出部(41)，其具有避免與第一連接部件(51)的一部分干涉地將該一部分覆蓋的形狀。
文檔編號(hào)H01M8/24GK101490890SQ20078002607
公開(kāi)日2009年7月22日 申請(qǐng)日期2007年8月16日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月28日
發(fā)明者新美治久 申請(qǐng)人:豐田自動(dòng)車(chē)株式會(huì)社