燃料電池堆的制作方法
【專利摘要】提供一種燃料電池堆(10)，其將層疊的燃料電池(14)收容于包裝箱(16)。構(gòu)成包裝箱(16)的上方側(cè)面板(70)具備相互接合的外側(cè)板(74)和內(nèi)側(cè)板(76)。在外側(cè)板(74)以及內(nèi)側(cè)板(76)間，對(duì)應(yīng)于沿層疊方向延伸的兩端部，夾裝有比外側(cè)板(74)以及內(nèi)側(cè)板(76)厚的平板部件(78a、78b)。
【專利說明】燃料電池堆

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種燃料電池堆，其具備通過燃料氣體與氧化劑氣體的電化學(xué)反應(yīng)而 發(fā)電的燃料電池，層疊多個(gè)所述燃料電池，且在層疊方向的兩端配置有端板。

【背景技術(shù)】
[0002] 例如，固體高分子型燃料電池具備電解質(zhì)膜-電極構(gòu)造體（MEA)，在該電解質(zhì) 膜-電極構(gòu)造體（MEA)中，在由高分子離子交換膜構(gòu)成的電解質(zhì)膜的一方側(cè)配置陽極電極， 而在所述電解質(zhì)膜的另一方側(cè)配置陰極電極。通過利用隔板夾持MEA，從而構(gòu)成發(fā)電單體。 燃料電池通常通過層疊規(guī)定數(shù)量的發(fā)電單體，例如用作車載用燃料電池堆。
[0003] 在燃料電池堆中，尤其在作為車載用而使用時(shí)，除了擺動(dòng)或振動(dòng)以外，還容易被施 加外部載荷。因此，為了確保燃料電池堆整體的剛性，采用將所述燃料電池堆收容于盒內(nèi)的 結(jié)構(gòu)。作為這種結(jié)構(gòu)，例如公知日本特開2008-112708號(hào)公報(bào)（以下，稱為現(xiàn)有技術(shù)1)所 公開的燃料電池堆的緊固構(gòu)造。
[0004] 該緊固構(gòu)造如圖16所示，在隔板1的上下兩端面密接固定端板2a、2b，并且除所述 隔板1的上下兩端面以外的4周面被一對(duì)=字型圍欄面板3a、3b覆蓋成可裝卸式。而且， 裝卸式的緊固構(gòu)造中，沿著端板2a、2b的側(cè)面部的周面而形成為凹狀的凹部與形成于圍欄 面板3a、3b的上下側(cè)的緣部的突部嵌合。
[0005] 另外，例如公知日本特開2001-143742號(hào)公報(bào)（以下，稱為現(xiàn)有技術(shù)2)所公開的 車載用燃料電池堆。在該燃料電池堆中，具備用于將所述燃料電池堆搭載于車輛的搭載構(gòu) 造。搭載構(gòu)造具備固定支承機(jī)構(gòu)，其設(shè)置于在燃料電池堆的層疊方向一端側(cè)配置的一方的 端板，且隔著橡膠墊架將所述一方的端板側(cè)保持在車輛上。搭載構(gòu)造具備可動(dòng)支承機(jī)構(gòu)，其 設(shè)置于在燃料電池堆的層疊方向另一端側(cè)配置的另一方的端板，隔著橡膠墊架將所述另一 方的端板側(cè)保持為相對(duì)于車輛可在所述層疊方向上移動(dòng)。
[0006] 但是，在上述的現(xiàn)有技術(shù)1中，使用一對(duì)=字型圍欄面板3a、3b，無法得到足夠的 包裝箱整體的剛性。尤其，在作為車載用而使用時(shí)，存在無法耐受外部載荷的顧慮。
[0007] 另外，在上述的現(xiàn)有技術(shù)2中，固定支承機(jī)構(gòu)向一方的端板的外方突出設(shè)置，且可 動(dòng)支承機(jī)構(gòu)向另一方的端板的外方突出設(shè)置。因此，就需要用來在燃料電池堆的設(shè)置部位 (例如，車輛內(nèi)）設(shè)置作為搭載部件的固定支承機(jī)構(gòu)以及可動(dòng)支承機(jī)構(gòu)的空間。因此，存在 燃料電池堆的設(shè)置空間擴(kuò)大的顧慮。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明的目的在于，提供一種以輕量且經(jīng)濟(jì)性的結(jié)構(gòu)就能夠可靠地承受外部載 荷，能夠良好保護(hù)燃料電池的燃料電池堆。
[0009] 另外，本發(fā)明的目的在于，提供一種以緊湊且簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，就能將燃料電池堆可靠 地設(shè)置在希望的設(shè)置部位的燃料電池堆。
[0010] 本發(fā)明的燃料電池堆具備通過燃料氣體與氧化劑氣體的電化學(xué)反應(yīng)而進(jìn)行發(fā)電 的燃料電池。多個(gè)燃料電池沿水平方向?qū)盈B，在層疊方向的兩端配置端板，并且在一對(duì)所述 端板間固定有側(cè)面板。
[0011] 在該燃料電池堆中，側(cè)面板具備：
[0012] 相互接合的一對(duì)沖壓板；以及
[0013] 對(duì)應(yīng)于沿層疊方向延伸的沖壓板兩端部而夾裝在所述一對(duì)沖壓板間，并且厚度比 所述沖壓板的厚度厚的平板部件。
[0014] 另外，本發(fā)明的燃料電池堆具備搭載構(gòu)造，利用該搭載構(gòu)造將所述燃料電池堆裝 配于設(shè)置部位。搭載構(gòu)造具備在一對(duì)端板的底部間設(shè)置的兩塊重疊的板以及夾裝在兩塊所 述板之間的板部件，在所述板部件上，設(shè)有用于將燃料電池堆固定于設(shè)置部位的緊固部。
[0015] 根據(jù)本發(fā)明，在一對(duì)沖壓板間，對(duì)應(yīng)于沿層疊方向延伸的沖壓板兩端部，夾裝有比 所述沖壓板厚的平板部件，所述平板部件具有作為加強(qiáng)用梁的功能。因此，可使一對(duì)沖壓板 有效薄壁化。因此，作為包裝箱整體，可采用輕量且經(jīng)濟(jì)性的結(jié)構(gòu)。由此，能夠可靠地承受 外部載荷，能夠良好地保護(hù)燃料電池。
[0016] 另外，根據(jù)本發(fā)明，搭載構(gòu)造在一對(duì)端板的底部間設(shè)有兩塊重疊的板，且在兩塊板 間夾裝有設(shè)有緊固部的板部件。因此，搭載構(gòu)造緊湊化，并且結(jié)構(gòu)容易簡(jiǎn)化。因此，能夠以 緊湊且簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，將燃料電池堆可靠地設(shè)置在希望的設(shè)置部位。
[0017] 上述的目的、特征以及優(yōu)點(diǎn)通過結(jié)合附圖而進(jìn)行的以下實(shí)施方式的說明能夠更容 易理解。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018] 圖1是搭載了本發(fā)明的第一實(shí)施方式的燃料電池堆的燃料電池電動(dòng)汽車的概略 平面說明圖。
[0019] 圖2是所述燃料電池堆的概略立體說明圖。
[0020] 圖3是所述燃料電池堆的局部分解立體說明圖。
[0021] 圖4是構(gòu)成所述燃料電池堆的燃料電池的主要部分分解立體說明圖。
[0022] 圖5是構(gòu)成所述燃料電池堆的包裝箱的、圖2中V-V線剖面說明圖。
[0023] 圖6是構(gòu)成所述包裝箱的上方側(cè)面板的分解立體說明圖。
[0024] 圖7是構(gòu)成所述包裝箱的下方側(cè)面板的分解立體說明圖。
[0025] 圖8是所述下方側(cè)面板的、圖7中VIII-VIII線剖面說明圖。
[0026] 圖9是搭載構(gòu)造與所述包裝箱的局部剖開立體說明圖。
[0027] 圖10是圖9的側(cè)面說明圖。
[0028] 圖11是本發(fā)明的第二實(shí)施方式的燃料電池堆的概略立體說明圖。
[0029] 圖12是構(gòu)成包裝箱的下方側(cè)面板的分解立體說明圖。
[0030] 圖13是所述包裝箱與搭載構(gòu)造的側(cè)面說明圖。
[0031] 圖14是本發(fā)明的第三實(shí)施方式的燃料電池堆的概略立體說明圖。
[0032] 圖15是構(gòu)成包裝箱的下方側(cè)面板的分解立體說明圖。
[0033] 圖16是現(xiàn)有技術(shù)1所公開的燃料電池堆的緊固構(gòu)造的立體圖。

【具體實(shí)施方式】
[0034] 如圖1所示，本發(fā)明的第一實(shí)施方式的燃料電池堆10例如收容于燃料電池電動(dòng)汽 車（燃料電池車輛）12的前艙（所謂，電機(jī)室）12f中。燃料電池堆10具備：燃料電池14、 以及收容層疊的多個(gè)所述燃料電池14的包裝箱16 (參照?qǐng)D1?圖3)。如圖2所示，包裝箱 16經(jīng)搭載構(gòu)造18而被搭載于構(gòu)成燃料電池電動(dòng)汽車12的車架（設(shè)置部位）12S。需要說 明的是，燃料電池堆10的收容場(chǎng)所不限于前艙12f，例如也可以是車輛中央部地板下或后 部行李艙附近。
[0035] 燃料電池14如圖3所示，以立位姿勢(shì)層疊在與燃料電池電動(dòng)汽車12的車長(zhǎng)方向 (車輛行進(jìn)方向）（箭頭A方向）交叉的車寬方向（箭頭B方向）上。在燃料電池14的層 疊方向一端，從內(nèi)向外順次配置有第一接線板20a、第一絕緣板22a以及第一端板24a。在 燃料電池14的層疊方向另一端，從內(nèi)向外順次配置有第二接線板20b、第二絕緣板22b以及 第二端板24b。
[0036] 與第一接線板20a連接的第一電力輸出端子26a從橫長(zhǎng)形狀（長(zhǎng)方形狀）的第一 端板24a的大致中央部（也可以從中央部偏心）朝向外方延伸。與第二接線板20b連接的 第二電力輸出端子26b從橫長(zhǎng)形狀（長(zhǎng)方形狀）的第二端板24b的大致中央部朝向外方延 伸。
[0037] 在第一端板24a與第二端板24b的各邊間，分別對(duì)應(yīng)于各邊的中央位置而配置具 有一定長(zhǎng)度的連結(jié)桿28。連結(jié)桿28的兩端被螺釘30固定，對(duì)多個(gè)層疊的燃料電池14施加 層疊方向（箭頭B方向）的緊固載荷。
[0038] 如圖4所示，燃料電池14具備：電解質(zhì)膜-電極構(gòu)造體32 ;以及夾持所述電解質(zhì) 膜-電極構(gòu)造體32的陰極側(cè)隔板34以及陽極側(cè)隔板36。
[0039] 陰極側(cè)隔板34以及陽極側(cè)隔板36例如由鋼板、不銹鋼板、鋁板、鍍敷處理鋼板、或 者對(duì)其金屬表面實(shí)施了防腐蝕用的表面處理的金屬板構(gòu)成。陰極側(cè)隔板34以及陽極側(cè)隔 板36在平面視圖中具有矩形形狀，并且通過將金屬制薄板沖壓加工成波形狀，由此將陰極 側(cè)隔板34以及陽極側(cè)隔板36成形為剖面凹凸形狀。需要說明的是，陰極側(cè)隔板34以及陽 極側(cè)隔板36例如也可以使用碳隔板以取代金屬隔板。
[0040] 陰極側(cè)隔板34以及陽極側(cè)隔板36具有橫長(zhǎng)形狀，并且長(zhǎng)邊沿水平方向（箭頭A 方向）延伸且短邊沿重力方向（箭頭C方向）延伸。需要說明的是，也可以配置成短邊沿 水平方向延伸且長(zhǎng)邊沿重力方向延伸。
[0041] 在燃料電池14的長(zhǎng)邊方向（箭頭A方向）的一端緣部，以在箭頭B方向上相互連 通的方式，設(shè)有用于供給氧化劑氣體例如含氧氣體的氧化劑氣體供給連通孔38a以及用于 供給燃料氣體例如含氫氣體的燃料氣體供給連通孔40a。
[0042] 在燃料電池14的長(zhǎng)邊方向的另一端緣部，以在箭頭B方向上相互連通的方式，設(shè) 有用于排出燃料氣體的燃料氣體排出連通孔40b以及用于排出氧化劑氣體的氧化劑氣體 排出連通孔38b。
[0043] 在燃料電池14的短邊方向（箭頭C方向）的兩端緣部一方側(cè)，即在氧化劑氣體供 給連通孔38a以及燃料氣體供給連通孔40a側(cè)，以在箭頭B方向上相互連通的方式，將用于 供給冷卻介質(zhì)的兩個(gè)冷卻介質(zhì)供給連通孔42a設(shè)置在相對(duì)的邊上。在燃料電池14的短邊方 向的兩端緣部另一方側(cè)，即在燃料氣體排出連通孔40b以及氧化劑氣體排出連通孔38b側(cè)， 以在箭頭B方向上相互連通的方式，將用于排出冷卻介質(zhì)的兩個(gè)冷卻介質(zhì)排出連通孔42b 設(shè)置在相對(duì)的邊上。
[0044] 電解質(zhì)膜-電極構(gòu)造體32例如具備：在全氟磺酸的薄膜中含浸有水的固體高分子 電解質(zhì)膜44 ;以及夾持所述固體高分子電解質(zhì)膜44的陰極電極46以及陽極電極48。 [0045] 陰極電極46以及陽極電極48具有：由碳紙等構(gòu)成的氣體擴(kuò)散層（未圖示）；以及 將表面承載有白金合金的多孔質(zhì)碳粒子均勻涂布在所述氣體擴(kuò)散層的表面而形成的電極 催化劑層（未圖示）。電極催化劑層例如形成在固體高分子電解質(zhì)膜44的兩面。
[0046] 在陰極側(cè)隔板34的面向電解質(zhì)膜-電極構(gòu)造體32的面34a上，形成有對(duì)氧化劑 氣體供給連通孔38a和氧化劑氣體排出連通孔38b進(jìn)行連通的氧化劑氣體流路50。氧化劑 氣體流路50由沿箭頭A方向延伸的多條波狀流路槽（或直線狀流路槽）形成。
[0047] 在陽極側(cè)隔板36的面向電解質(zhì)膜-電極構(gòu)造體32的面36a上，形成有對(duì)燃料氣 體供給連通孔40a和燃料氣體排出連通孔40b進(jìn)行連通的燃料氣體流路52。燃料氣體流路 52由沿箭頭A方向延伸的多條波狀流路槽（或直線狀流路槽）形成。
[0048] 在陽極側(cè)隔板36的面36b和相鄰的陰極側(cè)隔板34的面34b之間，形成有與冷卻 介質(zhì)供給連通孔42a、42a和冷卻介質(zhì)排出連通孔42b、42b連通的冷卻介質(zhì)流路54。該冷卻 介質(zhì)流路54使冷卻介質(zhì)遍及電解質(zhì)膜-電極構(gòu)造體32的電極范圍而流通。
[0049] 在陰極側(cè)隔板34的面34a、34b上，圍繞該陰極側(cè)隔板34的外周端緣部一周而一 體成形有第一密封部件56。在陽極側(cè)隔板36的面36a、36b上，圍繞該陽極側(cè)隔板36的外 周端緣部一周而一體成形有第二密封部件58。
[0050] 作為第一密封部件56以及第二密封部件58,例如采用EPDM、NBR、氟橡膠、硅酮橡 膠、氟硅橡膠、丁基橡膠、天然橡膠、苯乙烯橡膠、氯丁二烯或丙烯酸橡膠等密封材料，緩沖 材料或者填料材料等具有彈性的密封部件。
[0051] 如圖3所示，在第一端板24a上安裝有：與氧化劑氣體供給連通孔38a、氧化劑氣 體排出連通孔38b、燃料氣體供給連通孔40a以及燃料氣體排出連通孔40b連通的氧化劑氣 體供給歧管60a、氧化劑氣體排出歧管60b、燃料氣體供給歧管62a以及燃料氣體排出歧管 62b。
[0052] 在第二端板24b上，如圖1所示，安裝有與一對(duì)冷卻介質(zhì)供給連通孔42a以及一對(duì) 冷卻介質(zhì)排出連通孔42b連通的冷卻介質(zhì)供給歧管64a以及冷卻介質(zhì)排出歧管64b。
[0053] 包裝箱16的車寬方向（箭頭B方向）兩端的2邊（面）由第一端板24a以及第 二端板24b構(gòu)成。如圖3以及圖5所示，包裝箱16的車長(zhǎng)方向（箭頭A方向）兩端的2邊 (面）由前方側(cè)面板66以及后方側(cè)面板68構(gòu)成。包裝箱16的車高方向（箭頭C方向）兩 端的2邊（面）由上方側(cè)面板70以及下方側(cè)面板72構(gòu)成。
[0054] 前方側(cè)面板66以及后方側(cè)面板68例如通過擠壓成形或鑄造或機(jī)械加工等形成。 前方側(cè)面板66具有在鉛直方向上配置的橫長(zhǎng)板形狀，且上下形成向包裝箱16的內(nèi)側(cè)鼓出 的內(nèi)側(cè)鼓出部66a、66b。內(nèi)側(cè)鼓出部66a、66b具有將來自外部的載荷（來自前方的載荷） 傳給上方側(cè)面板70以及下方側(cè)面板72的功能。上方側(cè)面板70以及下方側(cè)面板72具有保 護(hù)燃料電池堆10不受來自上方以及下方的載荷影響的功能。
[0055] 后方側(cè)面板68具有在鉛直方向上配置的橫長(zhǎng)板形狀，且上下形成有向包裝箱16 的內(nèi)側(cè)鼓出的內(nèi)側(cè)鼓出部68a、68b。需要說明的是，前方側(cè)面板66以及后方側(cè)面板68與后 述的上方側(cè)面板70同樣，也可以由一對(duì)沖壓板和在所述沖壓板間配置的平板部件構(gòu)成。
[0056] 如圖5以及圖6所示，上方側(cè)面板70具備相互接合的一對(duì)沖壓板（沖壓成形板） 即外側(cè)板74和內(nèi)側(cè)板76。外側(cè)板74以及內(nèi)側(cè)板76由表面被沖壓成形成凹凸?fàn)畹慕饘僦?薄板構(gòu)成。在外側(cè)板74以及內(nèi)側(cè)板76間，對(duì)應(yīng)于沿層疊方向（箭頭B方向）延伸的板兩 端部（箭頭A方向的兩端部）而夾裝有平板部件78a、78b。
[0057] 外側(cè)板74構(gòu)成包裝箱16的上表面，并且其具有薄板狀。在外側(cè)板74的表面，連 結(jié)對(duì)角位置（或連結(jié)對(duì)角位置與對(duì)邊位置）而設(shè)有梁部80a、80b。梁部80a、80b的表面位 置與外側(cè)板74的其他的表面位置在厚度方向上不同，也就是說，其被設(shè)定在高度方向上更 高的位置（向上方鼓出的位置）。
[0058] 內(nèi)側(cè)板76構(gòu)成包裝箱16的內(nèi)周面，其具有薄板狀，并且沿著燃料電池14的外周 形狀具有彎曲形狀或折曲形狀或者彎曲形狀和折曲形狀。例如，在內(nèi)側(cè)板76上，沿著燃料 電池14的角部的彎曲形狀將彎曲部76a、76b設(shè)置在箭頭A方向兩端緣部。在內(nèi)側(cè)板76的 箭頭A方向中央側(cè)，沿著燃料電池堆10的外周形狀，例如設(shè)有沿連結(jié)桿28向上方彎曲（或 折曲）的變形部76c。
[0059] 平板部件78a、78b具有箭頭B方向上長(zhǎng)條的大致方棒狀，且厚度形成得比外側(cè)板 74以及內(nèi)側(cè)板76厚。如圖5所示，平板部件78a、78b的厚度ta優(yōu)選設(shè)定成與內(nèi)側(cè)鼓出部 66a、68a的厚度tb是大致相同尺寸。
[0060] 平板部件78a、78b通過MIG焊接或TIG焊接（或也可以是點(diǎn)焊、釬焊或摩擦攪拌焊 接等）而被固定于外側(cè)板74以及內(nèi)側(cè)板76。在外側(cè)板74以及內(nèi)側(cè)板76的箭頭A方向兩 端，分別設(shè)有沿箭頭B方向延伸的、例如兩條線狀焊接部位WP1，另一方面在平板部件78a、 78b分別設(shè)有與焊接部位WP1對(duì)應(yīng)的兩條線狀焊接部位WP2。焊接部位WP1、WP2被接合。
[0061] 外側(cè)板74和內(nèi)側(cè)板76同樣通過MIG焊接或TIG焊接等被固定。在外側(cè)板74上， 設(shè)有沿箭頭B方向相對(duì)的兩個(gè)矩形焊接部位WP3。在內(nèi)側(cè)板76上，設(shè)有沿箭頭B方向相對(duì) 的兩個(gè)矩形焊接部位WP4。焊接部位WP3、WP4被接合。在外側(cè)板74、內(nèi)側(cè)板76以及平板部 件78a、78b上，在希望的位置形成有螺栓插入用的孔部82。
[0062] 下方側(cè)面板72構(gòu)成搭載構(gòu)造18,如圖5以及圖7所示，具備相互接合的一對(duì)沖壓 板（沖壓成形板）即外側(cè)板84和內(nèi)側(cè)板86。外側(cè)板84以及內(nèi)側(cè)板86由表面被沖壓成形 為凹凸?fàn)畹慕饘僦票“鍢?gòu)成。在外側(cè)板84以及內(nèi)側(cè)板86間，對(duì)應(yīng)于沿層疊方向（箭頭B 方向）延伸的板兩端部（箭頭A方向的兩端部）而夾裝有第一板部件88a以及第二板部件 88b。
[0063] 如圖5所示，第一板部件88a以及第二板部件88b的厚度tc優(yōu)選設(shè)定成比內(nèi)側(cè)鼓 出部66b、68b的厚度tb大的寬度尺寸（厚度）。需要說明的是，第一板部件88a以及第二 板部件88b的厚度tc可以設(shè)定成與內(nèi)側(cè)鼓出部66b、68b的厚度tb大致相同的尺寸。外側(cè) 板84以及內(nèi)側(cè)板86與上述的外側(cè)板74以及內(nèi)側(cè)板76同樣構(gòu)成。
[0064] 外側(cè)板84構(gòu)成包裝箱16的下表面，其具有薄板狀。在外側(cè)板84的表面，連結(jié)對(duì)角 位置（或連結(jié)對(duì)角位置和對(duì)邊位置）而設(shè)有梁部90a、90b。梁部90a、90b的表面位置相比 于外側(cè)板84的其他的表面位置，被設(shè)定于在高度方向上更低的位置（向下方鼓出的位置）。 [0065] 內(nèi)側(cè)板86構(gòu)成包裝箱16的內(nèi)周面，其具有薄板狀，并且沿著燃料電池14的外周 形狀具有彎曲形狀或折曲形狀或者彎曲形狀和折曲形狀。例如，在內(nèi)側(cè)板86上，沿著燃料 電池14的角部的彎曲形狀將彎曲部86a、86b設(shè)于箭頭A方向兩端緣部。在內(nèi)側(cè)板86的箭 頭A方向中央側(cè)，沿著燃料電池堆10的外周形狀設(shè)有例如沿連結(jié)桿28而向下方彎曲（或 折曲）的變形部86c。
[0066] 如圖7所示，第一板部件88a以及第二板部件88b沿箭頭B方向延伸，并且厚度形 成得比外側(cè)板84以及內(nèi)側(cè)板86厚。在車長(zhǎng)方向前方（箭頭Af方向）配置的第一平板部 件88a具有大致平板形狀，且在長(zhǎng)邊方向兩端緣部設(shè)有一對(duì)第一緊固部92。
[0067] 第一緊固部92設(shè)有三個(gè)（也可以是兩個(gè)或四個(gè)）安裝凸臺(tái)部92a。在各安裝凸臺(tái) 部92a形成有螺紋孔94 (參照?qǐng)D8)。通過安裝凸臺(tái)部92a可以較大地設(shè)定陰螺紋部的長(zhǎng) 度。安裝凸臺(tái)部92a可以與第一板部件88a -體，或者也可以通過在第一板部件88a接合 另外的零件而成。需要說明的是，還可以取代螺紋孔94,例如設(shè)置雙頭螺栓。
[0068] 在車長(zhǎng)方向后方（箭頭Ab方向）配置的第二平板部件88b具有大致平板形狀，并 在長(zhǎng)邊方向兩端緣部設(shè)有一對(duì)第二緊固部98。第二緊固部98具有三個(gè)（也可以是兩個(gè)或 四個(gè)）安裝凸臺(tái)部98a。在各安裝凸臺(tái)部98a形成有螺紋孔102。通過安裝凸臺(tái)部98a可 以較大地設(shè)定陰螺紋部的長(zhǎng)度。安裝凸臺(tái)部98a可以與第二板部件88b -體，或者也可以 通過在第二板部件88b接合另外的零件而成。
[0069] 在外側(cè)板84上，在箭頭A方向的兩端部分別形成有用于使各安裝凸臺(tái)部92a、98a 穿過的一對(duì)開口部（或孔部）106a、106b。
[0070] 第一板部件88a以及第二板部件88b通過MIG焊接或TIG焊接（或也可以是點(diǎn)焊、 釬焊或摩擦攪拌焊接等）被固定于外側(cè)板84以及內(nèi)側(cè)板86。在外側(cè)板84以及內(nèi)側(cè)板86 的箭頭A方向兩端，設(shè)有分別沿箭頭B方向延伸的、例如兩條線狀焊接部位WP5。在第一板 部件88a以及第二板部件部件88b上，分別設(shè)有與焊接部位WP5對(duì)應(yīng)的兩條線狀焊接部位 WP6。焊接部位WP5、WP6被接合。
[0071] 外側(cè)板84和內(nèi)側(cè)板86同樣通過MIG焊接或TIG焊接等被固定。在外側(cè)板84上， 設(shè)有沿箭頭B方向相對(duì)的兩個(gè)矩形焊接部位WP7。在內(nèi)側(cè)板86上，設(shè)有沿箭頭B方向相對(duì) 的兩個(gè)矩形焊接部位WP8。焊接部位WP7、WP8被接合。在外側(cè)板84、內(nèi)側(cè)板86、第一板部 件88a以及第二板部件88b上，在希望的位置形成有螺栓插入用的孔部82。
[0072] 如圖2所示，搭載構(gòu)造18具備大致矩形的框架110。在框架110中，將分別設(shè)定成 規(guī)定長(zhǎng)度的四個(gè)腳部112固定于燃料電池電動(dòng)汽車12的車架12S。在框架110上，在車長(zhǎng) 方向前方（箭頭Af方向）的兩端位置和車長(zhǎng)方向后方（箭頭Ab方向）的兩端位置，分別 設(shè)有安裝部124。
[0073] 如圖9以及圖10所示，安裝部124具備以螺紋方式被固定在框架110上的兩塊板 126、128。板126的剖面具有大致U字狀，以埋設(shè)于彈性體、例如橡膠部件130的方式在板 126中設(shè)有陰螺紋部件132。板128覆蓋板126的上方而被配置成門狀。在板128的內(nèi)表 面設(shè)有彈性體、例如橡膠部件134。
[0074] 在板128的上部，與陰螺紋部件132的陰螺紋同軸地形成有孔部136。從孔部136 插入螺釘138,通過所述螺釘138將連結(jié)部件140裝配于安裝部124。連結(jié)部件140的一端 部140a被配置在板126、128間，并且在形成于所述一端部140a的孔部142中插入螺釘138， 將所述螺釘138擰入陰螺紋部件132。通過橡膠部件130、134的彈性保持一端部140a，所 述一端部140a的上表面無間隙地與所述橡膠部件134的下表面相接。
[0075] 在連結(jié)部件140的另一端部140b，形成有例如三個(gè)（數(shù)量被適當(dāng)設(shè)定）孔部144。 在各孔部144中插入螺釘146。各個(gè)螺釘146擰入各安裝凸臺(tái)部92a的螺紋孔94以及各安 裝凸臺(tái)部98a的螺紋孔102。連結(jié)部件140在一端部140a與另一端部140b之間具有折曲 部 140c。
[0076] 如圖2以及圖3所示，上方側(cè)面板70通過螺釘148被固定于前方側(cè)面板66以及 后方側(cè)面板68的上部。下方側(cè)面板72通過螺釘148被固定于前方側(cè)面板66、后方側(cè)面板 68、第一端板24a以及第二端板24b的下部。上方側(cè)面板70、下方側(cè)面板72、前方側(cè)面板66 以及后方側(cè)面板68通過螺釘148被固定于第一端板24a以及第二端板24b。
[0077] 以下說明該燃料電池堆10的動(dòng)作。
[0078] 首先，如圖2所示，從第一端板24a的氧化劑氣體供給歧管60a向氧化劑氣體供給 連通孔38a供給含氧氣體等氧化劑氣體。從第一端板24a的燃料氣體供給歧管62a向燃料 氣體供給連通孔40a供給含氫氣體等燃料氣體。進(jìn)而，如圖1所示，在第二端板24b，從冷卻 介質(zhì)供給歧管64a向一對(duì)冷卻介質(zhì)供給連通孔42a供給純水或乙撐二醇、油等冷卻介質(zhì)。
[0079] 因此，如圖4所示，氧化劑氣體從氧化劑氣體供給連通孔38a被導(dǎo)入陰極側(cè)隔板34 的氧化劑氣體流路50。氧化劑氣體沿著氧化劑氣體流路50在箭頭A方向上移動(dòng)，而被供給 到電解質(zhì)膜-電極構(gòu)造體32的陰極電極46。
[0080] 另一方面，燃料氣體從燃料氣體供給連通孔40a向陽極側(cè)隔板36的燃料氣體流路 52供給。燃料氣體沿著燃料氣體流路52在箭頭A方向上移動(dòng)，而被供給到電解質(zhì)膜-電極 構(gòu)造體32的陽極電極48。
[0081] 因此，在電解質(zhì)膜-電極構(gòu)造體32中，供給到陰極電極46的氧化劑氣體與供給到 陽極電極48的燃料氣體在電極催化劑層內(nèi)通過電化學(xué)反應(yīng)而被消耗，從而可進(jìn)行發(fā)電。
[0082] 接著，向電解質(zhì)膜-電極構(gòu)造體32的陰極電極46供給而消耗了的氧化劑氣體沿 著氧化劑氣體排出連通孔38b被排出向箭頭B方向。另一方面，向電解質(zhì)膜-電極構(gòu)造體 32的陽極電極48供給而消耗了的燃料氣體沿著燃料氣體排出連通孔40b被排出向箭頭B 方向。
[0083] 另外，向一對(duì)冷卻介質(zhì)供給連通孔42a供給的冷卻介質(zhì)被導(dǎo)入陰極側(cè)隔板34以及 陽極側(cè)隔板36間的冷卻介質(zhì)流路54。冷卻介質(zhì)在暫時(shí)沿箭頭C方向內(nèi)側(cè)流動(dòng)后，向箭頭A 方向移動(dòng)，冷卻電解質(zhì)膜-電極構(gòu)造體32。該冷卻介質(zhì)在向箭頭C方向外側(cè)移動(dòng)后，沿著一 對(duì)冷卻介質(zhì)排出連通孔42b被排出向箭頭B方向。
[0084] 此時(shí)，在第一實(shí)施方式中，如圖5以及圖6所示，上方側(cè)面板70具備薄板狀的外側(cè) 板74和內(nèi)側(cè)板76。而且，在外側(cè)板74以及內(nèi)側(cè)板76之間，對(duì)應(yīng)于沿層疊方向延伸的兩端 部（車長(zhǎng)方向兩端部），夾裝有比外側(cè)板74以及內(nèi)側(cè)板76厚的平板部件78a、78b。
[0085] 因此，平板部件78a、78b可以起到作為加強(qiáng)用梁的作用，能夠使外側(cè)板74以及內(nèi) 側(cè)板76有效薄壁化。因此，作為包裝箱16整體可以采用輕量且經(jīng)濟(jì)性的結(jié)構(gòu)。由此，燃料 電池堆10能夠可靠地承受外部載荷，能夠良好地保護(hù)燃料電池14。
[0086] 進(jìn)而，在構(gòu)成上方側(cè)面板70的內(nèi)側(cè)板76,例如沿著燃料電池14的角部的彎曲形狀 設(shè)有彎曲部76a、76b，且沿著連結(jié)桿28設(shè)有變形部76c。彎曲部76a、76b以及變形部76c 具有作為梁的加強(qiáng)功能。同樣，在下方側(cè)面板72,內(nèi)側(cè)板86沿燃料電池14的外周形狀具有 彎曲形狀，具有作為梁的加強(qiáng)功能。
[0087] 而且，在前方側(cè)面板66以及后方側(cè)面板68,上下形成有向包裝箱16的內(nèi)側(cè)鼓出的 內(nèi)側(cè)鼓出部66a、66b以及68a、68b。內(nèi)側(cè)鼓出部66a、66b以及68a、68b將與燃料電池堆10 的外周的間隙設(shè)成最小限度，有效地使用空間，并且具有作為梁的加強(qiáng)功能。
[0088] 因此，包裝箱16內(nèi)的燃料電池14被上方側(cè)面板70、下方側(cè)面板72、前方側(cè)面板66 以及后方側(cè)面板68可靠且牢固地保持。因此，即使對(duì)燃料電池堆10施加外部載荷，也能夠 容易且可靠地保護(hù)燃料電池14。
[0089] 進(jìn)而另外，在構(gòu)成上方側(cè)面板70的外側(cè)板74上，至少連結(jié)對(duì)角位置而設(shè)有向上方 突出的梁部80a、80b。另一方面，在構(gòu)成下方側(cè)面板72的外側(cè)板84上，至少連結(jié)對(duì)角位置 而設(shè)有向下方突出的梁部90a、90b。由此，各外側(cè)板74、84被良好加強(qiáng)，因此能夠盡量形成 為薄壁形狀，可實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步的輕量化。
[0090] 進(jìn)而，在第一實(shí)施方式中，搭載構(gòu)造18具備構(gòu)成包裝箱16的下方側(cè)面板72。下方 偵愐板72具備：配置在第一端板24a和第二端板24b之間的外側(cè)板84以及內(nèi)側(cè)板86 ;以 及夾裝于所述外側(cè)板84以及所述內(nèi)側(cè)板86間的第一板部件88a以及第二板部件88b。
[0091] 而且，在第一板部件88a上，設(shè)有用于將燃料電池堆10固定于車架12S的一對(duì)第 一緊固部92。另一方面，在第二板部件88b上，設(shè)有用于將燃料電池堆10固定于車架12S 的一對(duì)第二緊固部98。
[0092] 因此，搭載構(gòu)造18配置在燃料電池堆10的下方，不會(huì)向所述燃料電池堆10的水 平方向外側(cè)較大突出。因此，可使搭載構(gòu)造18整體緊湊化，并且容易簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，能夠?qū)⑷剂?電池堆10可靠地設(shè)置于希望的設(shè)置部位（例如，車架12S)。
[0093] 另外，搭載構(gòu)造18如圖9以及圖10所示，為了將下方側(cè)面板72固定于框架110， 具備設(shè)有橡膠部件130、134的安裝部124 ;以及裝配于所述安裝部124的連結(jié)部件140。由 此，燃料電池堆10整體相對(duì)于框架110而言，進(jìn)而相對(duì)于車架12S而言，具有彈性地被保 持，可以實(shí)現(xiàn)防振性以及耐沖擊性的提高。
[0094] 進(jìn)而，在第一板部件88a上設(shè)有兩個(gè)緊固部即第一緊固部92,并且在第二板部件 88b上設(shè)有兩個(gè)緊固部即第二緊固部98。因此，燃料電池堆10相對(duì)于框架110被良好地保 持。
[0095] 圖11是本發(fā)明的第二實(shí)施方式的燃料電池堆150的概略立體說明圖。需要說明 的是，對(duì)于與第一實(shí)施方式的燃料電池堆10相同的構(gòu)成要素，標(biāo)注同一參照符號(hào)，省略其 詳細(xì)說明。另外，在以下說明的第三實(shí)施方式中也同樣，省略其詳細(xì)說明。
[0096] 構(gòu)成燃料電池堆150的搭載構(gòu)造152在框架110的車長(zhǎng)方向前方的兩端位置與 車長(zhǎng)方向后方的兩端位置分別設(shè)有安裝部164。安裝部164具備被固定于框架110上的板 166,所述板166向上方折曲，同時(shí)在前端部側(cè)插入有兩個(gè)螺釘146。
[0097] 如圖12所示，設(shè)于第一板部件88a的一對(duì)第一緊固部92具有兩個(gè)安裝凸臺(tái)部 92a，另一方面，設(shè)于第二板部件88b的一對(duì)第二緊固部98具有兩個(gè)安裝凸臺(tái)部98a。如圖 12以及圖13所示，螺釘146擰入各安裝凸臺(tái)部92a的螺紋孔94以及各安裝凸臺(tái)部98a的 螺紋孔102,從而將包裝箱16固定于框架110。
[0098] 在該第二實(shí)施方式中，搭載構(gòu)造152的結(jié)構(gòu)被進(jìn)一步簡(jiǎn)化，可實(shí)現(xiàn)所述搭載構(gòu)造 152的緊湊化以及省空間化。
[0099] 圖14是本發(fā)明的第三實(shí)施方式的燃料電池堆170的概略立體說明圖。
[0100] 構(gòu)成燃料電池堆170的搭載構(gòu)造172在框架110的車長(zhǎng)方向前方的大致中央位置 和車長(zhǎng)方向后方的兩端位置，分別設(shè)有安裝部124。如圖15所示那樣，在第一板部件88a的 長(zhǎng)度方向的大致中央附近設(shè)有一個(gè)第一緊固部92。在外側(cè)板84上，形成有用于供各安裝凸 臺(tái)部92a插入的三個(gè)孔部174。
[0101] 在該第三實(shí)施方式中，搭載部位是三處，因此使搭載構(gòu)造172進(jìn)一步簡(jiǎn)化，并且可 得到與上述第一以及第二實(shí)施方式同樣的效果。
【權(quán)利要求】
1. 一種燃料電池堆，其具備通過燃料氣體與氧化劑氣體的電化學(xué)反應(yīng)而進(jìn)行發(fā)電的燃 料電池，多個(gè)所述燃料電池沿水平方向?qū)盈B，在層疊方向的兩端配置端板，并且在一對(duì)所述 端板間固定有側(cè)面板， 其特征在于， 所述側(cè)面板具備： 相互接合的一對(duì)沖壓板；以及 對(duì)應(yīng)于沿所述層疊方向延伸的沖壓板兩端部而夾裝在所述一對(duì)沖壓板間，并且厚度比 所述沖壓板的厚度厚的平板部件。
2. 如權(quán)利要求1所述的燃料電池堆，其特征在于， 所述側(cè)面板具備在矩形的所述端板的各邊配置的四塊側(cè)面板， 由所述四塊側(cè)面板構(gòu)成的內(nèi)周面，沿所述燃料電池堆的外周形狀具有彎曲形狀或折曲 形狀。
3. 如權(quán)利要求1所述的燃料電池堆，其特征在于， 在矩形的所述沖壓板的表面上，連結(jié)對(duì)角位置而設(shè)有梁部，并且所述梁部的表面位置 與所述沖壓板的其他的表面位置在厚度方向上不同。
4. 如權(quán)利要求1所述的燃料電池堆，其特征在于， 所述燃料電池沿著燃料電池搭載車輛的車寬方向被層疊，并且 所述燃料電池的上表面以及下表面被接合了所述一對(duì)沖壓板的所述側(cè)面板覆蓋。
5. -種燃料電池堆，其具備通過燃料氣體與氧化劑氣體的電化學(xué)反應(yīng)而進(jìn)行發(fā)電的燃 料電池，層疊多個(gè)所述燃料電池，并且在層疊方向的兩端配置端板， 其特征在于， 該燃料電池堆具備搭載構(gòu)造，利用該搭載構(gòu)造將所述燃料電池堆裝配于設(shè)置部位， 所述搭載構(gòu)造具備在一對(duì)所述端板的底部間設(shè)置的兩塊重疊的板以及夾裝在兩塊所 述板之間的板部件， 在所述板部件上，設(shè)有用于將所述燃料電池堆固定于所述設(shè)置部位的緊固部。
6. 如權(quán)利要求5所述的燃料電池堆，其特征在于， 所述端板具有矩形形狀， 所述板部件具備： 在各端板的1邊的一端部間配置的第一板部件；以及 在各端板的所述1邊的另一端部間配置的第二板部件。
7. 如權(quán)利要求6所述的燃料電池堆，其特征在于， 在所述第一板部件上設(shè)有一個(gè)或兩個(gè)所述緊固部，并且 在所述第二板部件上設(shè)有兩個(gè)所述緊固部。
8. 如權(quán)利要求5所述的燃料電池堆，其特征在于， 所述緊固部經(jīng)具有彈性體的連結(jié)部件被固定于所述設(shè)置部位。
9. 如權(quán)利要求5所述的燃料電池堆，其特征在于， 所述設(shè)置部位是構(gòu)成燃料電池搭載車輛的車輛側(cè)框架。
【文檔編號(hào)】H01M8/24GK104124465SQ201410171733
【公開日】2014年10月29日 申請(qǐng)日期:2014年4月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年4月26日
【發(fā)明者】?jī)?nèi)藤秀晴 申請(qǐng)人:本田技研工業(yè)株式會(huì)社