專利名稱：燃料電池組組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種燃料電池組組件，其中金屬絲(wire)被用于組裝 燃料電池組，同時(shí)通過使用金屬絲的寬的彈性范圍來保持每一個(gè)燃料 電池上的恒定的表面壓力，這樣，即使用少量的材料也能保證高緊固 力，由此使燃料電池的重量輕并且使封裝效率(package efficiency)最大。
背景技術(shù)：
一般地，燃料電池組是指其中多個(gè)單元電池被堆疊的電能發(fā)生裝置。
這種燃料電池組具有如下結(jié)構(gòu)，即一到二百個(gè)分離器、氣體擴(kuò)散 層(GDL)、密封墊等按順序堆疊，并且端板被連接在燃料電池組的兩
^山頓。
在現(xiàn)有技術(shù)中，燃料電池組、燃料電池組兩端上的端板典型地由 條帶或全螺紋螺栓連接。
然而，現(xiàn)有技術(shù)的燃料電池組具有一些缺點(diǎn)。例如，由于密封墊 經(jīng)常由具有根據(jù)電池組的環(huán)境溫度變化的粘彈性質(zhì)的橡膠材料制成， 這樣，初始的緊固力可能隨時(shí)間減弱，并且最后不能均勻地保持緊固 力。為了補(bǔ)充密封墊上不完全的緊固力，需要借助附加螺栓或條帶來 進(jìn)一步固定電池組兩端的端板。
下面，將參照圖Al和1B詳細(xì)說明現(xiàn)有技術(shù)燃料電池組組件的缺點(diǎn)。圖1A是其中通過螺栓10組裝端板20的常規(guī)燃料電池組的示意性 視圖，圖1B是其中通過條帶30組裝端板20的常規(guī)燃料電池組的示意 性視圖。
如圖1A顯示的燃料電池組具有以下缺點(diǎn)即由于電池組50的整 體體積增加，則難于封裝電池組50。而且，由于螺栓10的重量而使電 池組50的重量增加，并且當(dāng)負(fù)載作用在螺栓10的縱向時(shí)，應(yīng)力集中 在螺栓10的螺紋部上，因此螺紋部容易被損壞。
如圖1B中所示的燃料電池組具有如下缺點(diǎn)，即由于條帶30的尺 寸不均勻，則難于控制關(guān)于電池組60的表面壓力，并且也難于控制初 始表面壓力。
背景技術(shù)：
部分公開的信息僅用于增強(qiáng)對本發(fā)明的背景的理解，并 且不應(yīng)該被視為對此信息形成已為本領(lǐng)域的技術(shù)人員所知的現(xiàn)有技術(shù) 的承認(rèn)或任何形式的建議。

發(fā)明內(nèi)容
為解決與現(xiàn)有技術(shù)相關(guān)的上述問題而做出本發(fā)明。本發(fā)明涉及通 過使用金屬絲的寬的彈性范圍而保持燃料電池的恒定的表面壓力的燃 料電池組組件，并且即使用少量的材料也能保證高緊固力，由此使燃 料電池的重量輕并且使封裝效率最大化。
在一個(gè)方面中，本發(fā)明提供了一種用于燃料電池的燃料電池組組
件，該燃料電池組組件包括至少一條用于緊固安裝在燃料電池組的 兩個(gè)端部的端板的金屬絲；至少一個(gè)安裝在上端板的上表面的至少一 部分上的張緊裝置；至少一個(gè)張緊導(dǎo)向器，每一個(gè)包括用于引導(dǎo)張緊 裝置上下移動的中心導(dǎo)向器，并圍繞張緊裝置；至少一個(gè)安裝在上端 板的上表面的兩側(cè)用于引導(dǎo)金屬絲的上導(dǎo)向器；和至少一個(gè)安裝在下 端板的下表面的兩側(cè)用于引導(dǎo)金屬絲的下導(dǎo)向器。
優(yōu)選地，張緊裝置可通過張緊螺栓被安裝到上端板的上表面上， 使得張緊裝置的高度能夠由張緊螺栓調(diào)節(jié)，因此，能夠調(diào)節(jié)金屬絲的 張力。
適當(dāng)?shù)?，張緊裝置、上導(dǎo)向器和下導(dǎo)向器的每一個(gè)可包括多個(gè)導(dǎo) 向槽，使得在導(dǎo)向槽中接收的金屬絲不相互干擾。適當(dāng)?shù)?，下?dǎo)向器可包括在與下導(dǎo)向器的導(dǎo)向槽垂直的方向形成 在其中的鎖定槽。金屬絲的兩端被連接到安裝在其上的鎖定部件。鎖 定部件可被插入下導(dǎo)向器的鎖定槽中。
優(yōu)選地，金屬絲由，例如鋼琴絲或形狀記憶合金形成。
可理解此處使用的術(shù)語"車輛"或"車輛的"或其它類似術(shù)語一 般包括諸如包括運(yùn)動用途車輛(SUV)、公共汽車、卡車、各種商用車 輛的載客汽車和包括各種船和艇的水運(yùn)工具、航行器等的機(jī)動車輛。
本發(fā)明的上述特性和優(yōu)點(diǎn)將從結(jié)合于此且形成說明書的一部分的 附圖和與附圖一起通過實(shí)施例用來解釋本發(fā)明的原理的下面的詳細(xì)說 明中變得明顯或在其中更為詳細(xì)地說明。


本發(fā)明的上述和其它特性將參照所附附圖中顯示的特定示意性實(shí) 施方式進(jìn)行詳細(xì)說明，所附附圖僅以示例的方式給出，因此不構(gòu)成對 本發(fā)明的限制，其中
圖1A是通過螺栓組裝的常規(guī)燃料電池組的示意性視圖； 圖1B是通過條帶組裝的常規(guī)燃料電池組的示意性視圖； 圖2是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式的燃料電池組組件的示意性頂 視圖3是圖2的燃料電池組組件的示意性底視圖；并且
圖4到6是圖2的燃料電池組組件的詳細(xì)視圖。
附圖中所述的附圖標(biāo)記包括對下面將進(jìn)一步討論的部件的引用
100:上端板 110:張緊裝置
120:張緊導(dǎo)向器 130:上導(dǎo)向器
140:下端板 150:下導(dǎo)向器
160:鎖定部件 200:金屬絲
應(yīng)該理解，所附附圖不必按比例繪制，其呈現(xiàn)圖解說明本發(fā)明的 基本原理的各種優(yōu)選特征的簡化表征。包括例如特定尺寸、方向、位 置和形狀的本文公開的本發(fā)明的特定設(shè)計(jì)特征將由部分地特定的預(yù)期 應(yīng)用和使用環(huán)境確定。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)將對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式做出詳細(xì)的說明，其中的實(shí)施例在 附圖中圖解說明，其中類似的附圖標(biāo)記表示類似的部件。下面，說明 實(shí)施方式以參照附圖來解釋本發(fā)明。
圖2是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式的燃料電池組組件的示意性頂 視圖，圖3是其示意性底視圖，并且圖4到6是其詳細(xì)視圖。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式中，如圖2和3中所示，燃料電池組通 過在張緊裝置110和上導(dǎo)向器130上纏繞多條金屬絲200進(jìn)行組裝， 張緊裝置110和上導(dǎo)向器130被安裝在上端板100的上表面的一部分 上，并且將鎖定部件160插入安裝在下端板140的下表面的一部分上 的下導(dǎo)向器150中，由此保持燃料電池恒定的表面壓力。
更具體地，金屬絲200的兩個(gè)端部的每一個(gè)被連接到鎖定部件 160。金屬絲200的中部被纏繞在張緊裝置110和上導(dǎo)向器130上。鎖 定部件160被插入下導(dǎo)向器150的鎖定槽151中。
優(yōu)選地，金屬絲200可由鋼琴絲形成。鋼琴絲一般由具有0.1到 5mm的彈簧鋼材料形成。也為優(yōu)選地，如果需要，鋼琴絲可被扭曲成 繩索。
一般情況下，由彈簧鋼材料形成的具有大約lmm直徑的鋼琴絲具 有大約1230N的斷裂載荷(breakload)和大約151MPa的拉伸強(qiáng)度。
此外，如果金屬絲200由鋼琴絲通過拔絲工藝等制成，則其可防 止諸如與燃料電池組相關(guān)的雜質(zhì)、孔隙等的缺陷，在燃料電池組中， 端板由螺栓或條帶組裝，并且具有接近于理論值的強(qiáng)度，由此使燃料 電池組的重量較輕并且被有效地封裝。
另外，當(dāng)金屬絲200由超彈性合金形成時(shí)，與由彈簧鋼形成的金 屬絲相比，彈性范圍可增加8到10倍。當(dāng)其由形狀記憶合金形成時(shí)， 由于金屬絲在燃料電池的操作溫度(大約80°C)下的熱膨脹可促進(jìn)金 屬絲對表面壓力變化的補(bǔ)償。
如圖4所示，為了調(diào)節(jié)金屬絲200的張力，多個(gè)張緊裝置110通 過張緊螺栓111被安裝在上端板100的上表面的多個(gè)部分上。在這種 情況下，每一個(gè)張緊裝置110的垂直位置能夠由張緊螺栓111調(diào)節(jié)， 并因此，金屬絲200的張力能夠根據(jù)張緊螺栓111的高度被調(diào)節(jié)。具體地，當(dāng)通過沿一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)張緊螺栓111向上移動張緊裝置
110時(shí)，金屬絲200的張力增加，然而，當(dāng)通過沿相反方向旋轉(zhuǎn)張緊螺 栓111而向下移動張緊裝置110時(shí)，金屬絲200的張力減小，使得可 根據(jù)金屬絲200的拉伸狀態(tài)通過調(diào)節(jié)張緊裝置110的高度來保持燃料 電池上的恒定的表面壓力。
在這種情況下，多個(gè)引導(dǎo)槽112以規(guī)則的間隔被形成在張緊裝置 110的上表面的多個(gè)部分上，使得金屬絲200能夠纏繞在張緊裝置110 上而不相互干擾。
優(yōu)選地，可在安裝張緊裝置110的位置處提供纏繞金屬絲200的 棘爪來代替張緊裝置110。在這種情況下，可增加金屬絲長度的調(diào)節(jié)范 圍，并且由此可不需要在金屬絲200的初始連接期間的壓制(press) 而緊固金屬絲200。
此外，具有'n'形中心槽的張緊導(dǎo)向器120被安裝在上端板100的 上表面的一部分上以在張緊裝置110的兩端圍繞張緊裝置110，由此能 引導(dǎo)張緊裝置110的垂直(上和下)移動。
張緊導(dǎo)向器120的每一端具有突出面121。突出面121與上端板 100的上表面的一部分接觸。螺栓122被插入突出面121以將張緊導(dǎo)向 器120固定到上端板100。
如圖5所示，多個(gè)上導(dǎo)向器130被安裝在上端板100的上表面的 多個(gè)部分上。優(yōu)選地，上導(dǎo)向器130通過螺栓132在張緊裝置110的 兩側(cè)沿上表面的側(cè)部被定位，以引導(dǎo)來自張緊裝置IIO兩側(cè)的金屬絲 200。
在這種情況下，上導(dǎo)向器130的每一個(gè)包括多個(gè)形成在其上的導(dǎo) 向槽131以防止金屬絲200相互干擾。適當(dāng)?shù)?，上?dǎo)向器130的導(dǎo)向 槽131可以形成有曲面，以防止應(yīng)力在金屬絲200上集中。
此外，如圖5和6所示，多個(gè)下導(dǎo)向器150通過螺栓153被安裝 在下端板140的下表面的多個(gè)部分上，以引導(dǎo)金屬絲200進(jìn)入下端板 140。
在這種情況下，下導(dǎo)向器150的每一個(gè)包括以與上導(dǎo)向器130的 導(dǎo)向槽131相同的規(guī)則間隔形成的多個(gè)導(dǎo)向槽152。鎖定槽151在其縱 向(即垂直于導(dǎo)向器槽)被形成在下導(dǎo)向器150的導(dǎo)向槽152的一側(cè)上，使得安裝在金屬絲200的端部上的鎖定部件160插入其中。
也就是，安裝在金屬絲200的兩端上的鎖定部件160被插入提供 在下端板140的兩側(cè)上的鎖定槽151中，使得金屬絲200以恒定張力 保持緊度，并且根據(jù)金屬絲200被纏繞在其上的張緊裝置110的高度 調(diào)節(jié)張力。
優(yōu)選地，鎖定部件160可由圓柱形金屬材料形成，以使多條金屬 絲200以規(guī)則間隔相連接。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式的燃料電池組組件提供了 包括以下內(nèi)容的優(yōu)點(diǎn)1)由于燃料電池組通過金屬絲被組裝，它可通 過使用金屬絲的寬的彈性范圍保持燃料電池上的恒定表面壓力；2)即 使使用少量的材料，也可保證高的緊固力，由此使燃料電池的重量減 輕并且使封裝效率最大化；和3)由于張緊裝置的上下移動，可調(diào)節(jié)金 屬絲的張力以控制燃料電池上的表面壓力，并且容易測量與燃料電池 上的表面壓力相直接關(guān)的張力。
已經(jīng)參照其優(yōu)選實(shí)施方式詳細(xì)說明了本發(fā)明。然而本領(lǐng)域的技術(shù) 人員應(yīng)該理解在不偏離本發(fā)明的原理和精神下可在這些實(shí)施方式中做 出改變，本發(fā)明的范圍由所附的權(quán)利要求及其等價(jià)物限定。
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權(quán)利要求
1. 一種用于燃料電池的燃料電池組組件，其包括至少一根用于緊固安裝在燃料電池組的兩個(gè)端部上的端板的金屬絲；至少一個(gè)被安裝在上端板的上表面的至少一部分上的張緊裝置；至少一個(gè)張緊導(dǎo)向器，每一個(gè)張緊導(dǎo)向器包括用于引導(dǎo)所述張緊裝置上下移動的中心導(dǎo)向器，并且圍繞所述張緊裝置；至少一個(gè)被安裝在所述上端板的所述上表面的兩側(cè)上，用于引導(dǎo)所述金屬絲的上導(dǎo)向器；和至少一個(gè)被安裝在下端板的下表面的兩側(cè)上，用于引導(dǎo)所述金屬絲的下導(dǎo)向器。
2. 如權(quán)利要求1所述的燃料電池組組件，其中所述張緊裝置通過 張緊螺栓被安裝在所述上端板的所述上表面上，使得通過所述張緊螺 栓調(diào)節(jié)所述張緊裝置的高度，由此能夠調(diào)節(jié)所述金屬絲的張緊狀態(tài)。
3. 如權(quán)利要求1所述的燃料電池組組件，其中所述張緊裝置、所 述上導(dǎo)向器和所述下導(dǎo)向器的每一個(gè)包括多個(gè)導(dǎo)向槽，使得接收在所 述導(dǎo)向槽中的金屬絲不相互干擾。
4. 如權(quán)利要求3所述的燃料電池組組件，其中所述下導(dǎo)向器包括 在與所述下導(dǎo)向器的導(dǎo)向槽垂直的方向形成在其中的鎖定槽，并且所 述金屬絲的兩端具有安裝在其上的鎖定部件，以便插入所述下導(dǎo)向器 的所述鎖定槽中。
5. 如權(quán)利要求1所述的燃料電池組組件，其中所述金屬絲由鋼琴 絲或形狀記憶合金形成。
全文摘要
燃料電池組組件包括用于組裝燃料電池組的金屬絲，其可通過利用金屬絲的寬的彈性范圍保持燃料電池上的恒定的表面壓力，并且即使用少量的材料，也保證高的緊固力，由此使燃料電池的重量較輕并且使封裝效率最大化。為了達(dá)到此目的，本發(fā)明提供了一種燃料電池組組件，其包括至少一根用于緊固安裝在燃料電池組的兩個(gè)端部上的端板的金屬絲；至少一個(gè)被安裝在上端板的上表面的至少一部分上的張緊裝置；至少一個(gè)張緊導(dǎo)向器，每一個(gè)張緊導(dǎo)向器包括用于引導(dǎo)張緊裝置上下移動的中心導(dǎo)向器，并且圍繞張緊裝置；至少一個(gè)被安裝在上端板的上表面的兩側(cè)上，用于引導(dǎo)金屬絲的上導(dǎo)向器；至少一個(gè)被安裝在下端板的下表面的兩側(cè)上，用于引導(dǎo)金屬絲的下導(dǎo)向器。
文檔編號H01M8/24GK101459256SQ20081014888
公開日2009年6月17日 申請日期2008年10月7日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月13日
發(fā)明者徐正燾, 李大吉 申請人:現(xiàn)代自動車株式會社;韓國科學(xué)技術(shù)院