(57)【要約】  適切な媒体で満たされている気密の空洞を画成する２つのばねプレートを備える燃料電池スタックを圧縮するための構成要素。温度上昇時の媒体の膨張によって、スタックを圧縮する力が発生する。圧縮力を増加させるために、ばねプレート間に追加のスプリング・リングを配置することができる。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池スタック（５，５’）内の燃料電池を圧縮するための装置であって、前記燃料電池スタック（５，５’）の燃料電池の互いに対する、および基板（６）に対する圧縮が少なくともばね力によって実行され、前記燃料電池スタック（５，５’）には、前記燃料電池スタック（５，５’）の前記燃料電池に機械的なばね力を向け、温度が上昇するにつれて、ばね手段（１，１’）の媒体（１１）によって生成される圧縮力を向けるための１つまたは複数の単独ばね手段（１，１’）が設けられた装置において、前記ばね手段（１，１’）が、前記燃料電池スタック（５，５’）の前記燃料電池に機械力を向けるために互いに対向して配置されている２つのばねプレート（９，９’）を備えることと、前記ばねプレート（９，９’）間の空間（１３）が前記媒体（１１）で満たされることとを特徴とする装置。
【請求項２】
前記ばねプレート（９，９’）の縁部がカラー（１２）によって形成され、前記カラーは互いに向かって傾斜していて、そのため前記カラー（１２）が、前記ばね手段（１）の外縁部において互いに接触し、前記ばね手段（１）の中心に向かって互いに均一に隔てられることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記ばねプレート（９，９’）の縁部がカラー（１２）によって形成され、前記カラーが互いに向かって傾斜し、前記カラー間に機械的なスプリング組立体が配置されることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記スプリング組立体が互いに対向して配置されている２つのスプリング・リング（１５）を備え、前記スプリング・リングの内縁部が互いに固定されており、前記スプリング・リングの外縁部は前記カラー（１２）に固定されることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記ばね手段（１）の中央に、球面の形状をした、適切な媒体、たとえば、ガス（１１）によって満たされている中空のカップ部分（１３）があることを特徴とする前記請求項１から４までのいずれか１項に記載の装置。
【請求項６】
前記ばね手段（１，１’）が機械ばねとして、および温度の上昇に伴ってガス・スプリングとしての両方で動作するように配置されていることを特徴とする前記請求項のいずれかに記載の装置。
【請求項７】
前記ばね手段（１，１’）の前記機械的圧縮力が、１つまたは複数のカラー（１２）および前記カラー（１２）間のスプリング組立体によって形成され、前記媒体の圧縮力が空間（１３）内の媒体（１１）によって生成されることを特徴とする前記請求項のいずれかに記載の装置。
【請求項８】
前記燃料電池スタック（５，５’）を圧縮するために、前記装置がその締付け手段（８）を伴う引張棒（４）を備えることと、前記燃料電池スタック（５，５’）の外側の端部が、前記引張棒（４）に対する設置穴を有する下部圧力板（３）と、上部圧力板（２）と、前記ばね手段（１）の形状に本質的に対応している空洞とを備え、前記ばね手段（１）が前記圧力板（２および３）の間に配置されていて、したがって前記圧力板（２および３）が予め締付けられた状態にある時、前記圧力板の間に隙間（７）があることとを特徴とする請求項１から７までのいずれか１項に記載の装置。
【請求項９】
前記ばね手段（１）に、ガスの量を増減させるか、または前記ばね手段（１）の内部のガスを置き換えるための弁（１４）が備えられていることを特徴とする請求項１から８までのいずれか１項に記載の装置。
【請求項１０】
前記ばねプレート（９，９’）の厚さが１．５〜３ｍｍであることを特徴とする請求項１から９までのいずれか１項に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前文に記載する燃料電池スタック内の燃料電池を圧縮するための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は、化学反応によって燃料を直接電気に変換することができる装置である。燃料として水素を使用することができ、場合によっては水素と一酸化炭素の混合物を使用することもできる。いわゆる内部改質を行うことができるタイプの燃料電池がいくつかあり、それにより、メタンまたはメタノールを燃料として使用することもできる。その反応のために、酸素も必要であり、酸素は普通は空気の形で燃料電池に送られる。燃料電池は、アノードと、カソードと、それらの間の電解質とを含む。アノードとカソードは両方とも、化学反応を容易化するための触媒を含んでいる。その電解質は燃料と酸化剤との直接の混合および燃焼を防止するが、ある種のイオンを通過させることができる。燃料電池はバッテリのように充電する必要はない。代わりに、燃料と酸化剤が供給されている限り動作する。
【０００３】
燃料電池の利点としては、効率が良いこと、静かで可動部分が非常に少なくて済むことなどがある。たとえば、いわゆる自由対流モードで動作している燃料電池においては、可動部分は不要である。もう１つの利点は、放出物が水または水蒸気なので、環境に優しくクリーンなことである。
【０００４】
たとえば、固体酸化物燃料電池（ＳＯＦＣ）または溶融型炭酸塩燃料電池（ＭＣＦＣ）または他の適切なタイプの燃料電池を備えることができる燃料電池システムは、いくつかの単独の平板型燃料電池が積み上げられて位置しており、それらはセラミック・シールによって互いに絶縁されている。燃料電池およびシールは締付けナットおよび引張棒によって互いに密接に押し付けられている。このようにして単独の燃料電池が燃料電池スタックを形成し、さらにいくつかのスタックを直列または並列に接続して電圧または電流をさらに増大させることができる。互いに接続しているいくつかの燃料電池スタックが基板に固定されていて、それによりその燃料電池に必要な燃料の取入れおよび排ガスの排出が実行される装置は、たとえば、燃料電池ユニットと呼ばれる。
【０００５】
実際には、燃料電池の問題の１つは、燃料電池スタックをシールされた状態に保ち、燃料電池ユニットの温度が上昇または変動する際に均一の圧縮状態に保つことである。普通に使用される技法は、ボルトまたは引張棒間での燃料電池の上記圧縮である。燃料電池スタックの温度は非常に高いレベルまで上昇するので、引張棒の熱膨張による燃料電池に働いている圧縮力の減少を避けるために、引張棒の一端に圧縮ばねが必要である。隔離された空間において、燃料電池の温度が高くなっていると、スプリングが高温において必要な働きをしなくなるので、温度によってスプリングをその隔離の外側に配置しなければならなくなる。燃料電池システムにおいて、燃料電池の動作温度は７５０℃を超える温度にまで上昇する可能性がある。しかし、隔離の外側に置かれたスプリングによって熱損失が発生し、それは過剰となるか、または少なくともその燃料電池の効率を低下させる。さらに、隔離の外側に置かれたスプリングは、燃料電池スタックの端部において、燃料電池ユニットの必要空間を増大させる。
【０００６】
これらの問題を解決するための試みが、例えば、欧州特許出願第ＥＰ１４１６５６９Ａ２号に記載されており、それは燃料電池スタックの温度が上昇する際に圧縮の張力を維持するための１つの解決策を記述している。この解決策においては、機械ばねがガス充填型のクッションによって置き換えられ、そのクッションは温度の上昇に際して、膨張し、それによって燃料電池スタックの圧縮を増大させる。しかし、ガス充填型のクッションだけでは不十分である。何故なら、普通はほぼ通常の室温である設置温度においてさえも、燃料電池スタックは、必要な程度のシーリングを実現するために約３００〜５００ｋｇの力で圧縮されていなければならないからである。この圧縮力がクッションのガス圧だけによって発生されている場合、燃料電池スタックの動作温度が約＋７５０℃またはそれより高くなると、クッションの容積が同じであるとしてそのクッションの内部のガス圧が約３倍にまで上昇することになる。したがって、室温における予締付け圧力が、たとえば６バールである場合、動作状態においては、そのクッションは約１８バールの圧力に耐えなければならない。
【０００７】
さらに、この欧州特許出願による発明での１つの問題は、ガス・クッションの溶接の継ぎ目であり、その継ぎ目には非常に大きな張力がかかり、したがって、破断されやすい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、上記欠点を解決すること、および燃料電池スタックの圧縮力が均一になっていて、燃料電池装置の動作時に要求される変化する高い温度において燃料電池スタックのシーリングの程度ができるだけ良好になるように、燃料電池スタックを圧縮するためにできるだけ信頼性の高い方法および装置を実現することである。本発明による装置は、請求項１の特徴記載部分において開示されている内容を特徴とする。本発明の他の実施形態は他の請求項に記載されている内容を特徴とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明による解決策の基本的思想は、燃料電池スタックの領域全体において均一の圧縮力を発生するばね手段によって燃料電池スタックが圧縮されることである。それ故、燃料電池スタックには、機械的なばね力および温度上昇に際して媒体によって発生される圧縮力の両方を、燃料電池スタックの燃料電池に向けるための１つまたは複数の単独ばね手段が設けられている。ばね手段は、燃料電池スタックの燃料電池に機械的なばね力を向けるために、互いに対向して配置されている２つのばねプレートを備える。そのばねプレートの間に媒体で満たされた空間が配置されている。温度が上昇するにつれて媒体の圧力が増大し、それによりばね手段が燃料電池スタックの燃料電池に圧縮力を向ける。
【００１０】
本発明による装置の１つの利点は、燃料電池スタックを圧縮するために必要な装置が、小型で、余分な熱損失を発生せず、先行技術より使用時の信頼性が高く、また製造が容易であることである。もう１つの利点は、設計によって、ばね手段の溶接継ぎ目に影響する応力が小さく、それによりばね手段の寿命が長くなることである。この装置のもう１つの利点は、その形状のために、ばね手段がそれに対して配置されている空間の中央にあり、それにより、その圧縮力が常に均一であり、設置が簡単であることである。さらにもう１つの利点は、設置段階の低い温度においては、ばね手段は普通のダイアフラム・スプリングのように働き、その燃料電池スタックの必要な予締付けを発生することである。同様に、燃料電池の動作温度において、熱膨張のために引張棒および燃料電池スタックの長さが増加するので、ばねプレート間の媒体の圧力が増し、その長手方向の軸に沿っての長さが増加し、すなわち、ばねプレート間の距離が増加することによって、ばね手段が増加した力で燃料電池スタックを圧縮し、それにより引張棒の熱膨張に対して補正し、燃料電池スタックをシールされた状態に保つ。さらにもう１つの利点は、燃料電池スタックがシャットダウンされて冷えた後、再度起動され、それにより加熱することができる場合であっても、ばね手段の機械ばねの特性およびガス・スプリングの特性によって燃料電池スタックを常時シールされた状態に保つことである。
【００１１】
以下において、本発明は、ある例示としての実施形態により、および添付の図面を参照することにより、より詳しく開示される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１は、本発明による装置が使用できる燃料電池装置における燃料電池の典型的なスタック設計を簡略化した概略図を示す。図１は、１つの解決策を示しており、燃料電池スタック５および５’が固定されて、本質的に大き過ぎる設置穴内に配置されている引張棒４と、燃料電池スタック間に配置されていて基板６として働いている接続体に、締付け手段８として働く締付けナットとによって締付けられている。その接続体は、とりわけ、燃料電池のアノード側およびカソード側のガスに対する取り入れおよび排出の流路を含んでいる。球面状のばね手段１および１’が上部圧力板２と下部圧力板３との間の燃料電池スタック５および５’の外側の端部に配置されており、そのばね手段１および１’が燃料電池スタック５および５’を外部基板６に押し付けるようになっている。
【００１３】
図２は、燃料電池スタック５の外側の端部における球面状のばね手段１の場所を断面図として示す。ばね手段１は圧力板２と３の間に設置され、その圧力板の合わせ面は、ばね手段１の球面の形状およびカラー状の縁部の形状に対応している形状になっている。したがって、圧力板２および３は両方とも、ばね手段１の球状表面に対応している球状空洞を有する。圧力板２の少なくとも１つは、そのばね手段のカラーの形状に対応している空洞をさらに備える。それ故、ばね手段１の本質的に球状外面がその場所にあるばね手段１の正確に中央にあり、それによりばね手段１の圧縮が燃料電池スタック５上で均一に分割され、設置が同様に簡単である。
【００１４】
球面状のばね手段１は、そのばね力によって圧力板２と３の間の距離を保ち、締付け手段８、すなわち、締付けナットが上部圧力板２をその場所に保持するので、下部圧力板３は燃料電池スタック５を均一に下に向かって基板６に対して圧縮する。圧力板２と３の空洞の寸法は、ばね手段１に関連していて、燃料電池装置の設置が実行される室温において、引張棒４の締付けの次に、ばね手段１は、ダイアフラム・スプリングまたはリーフ・スプリングなどの機械ばねのように圧力板３を圧縮し、また、それにより約３００〜５００ｋｇ、すなわち、約３〜５ｋＮの力で基板６に対して燃料電池スタック５を圧縮し、それにより燃料電池スタック５に対する十分な予締付けを発生する。温度が、燃料電池の動作温度、すなわち、約＋７５０℃以上に上昇すると、ばね手段１の内部のガス１１が膨張して圧縮力を増加させ、それにより熱膨張により引張棒４の長さが長くなることに対して補正する。燃料電池の動作温度において、ばね手段１の圧縮力は３００〜１２００ｋｇ、すなわち、約３〜１２ｋＮになる可能性があり、圧縮力は５００〜７００ｋｇ、すなわち、約５〜７ｋＮが最も好ましい。
【００１５】
引張棒４は、この実施形態において、基板６を通してその長手方向の軸の方向に自由に動くこと以外に、圧力板２および３内のその設置穴内で移動することができる。燃料電池スタック５は、引張棒４および締付けナットによって基板６に対して圧縮される。球面状のばね手段１の寸法は、ばね手段１が上部圧力板２と下部圧力板３の間に組み立てられる時、圧力板２および３の縁部において圧力板の間に隙間７が形成されるような寸法になっている。ばね手段１の圧縮力が温度の上昇により増加するにつれて、および引張棒４の長さが熱膨張により増加するにつれて、圧力板２と３の間の隙間７が増加する。
【００１６】
図３は、球面状のばね手段１の設計を、より詳しく、部分断面図として示す。ばね手段１は、２つの丸い向かい合っている円板状ばねプレート９および９’から構成され、そのプレートは類似のものであり、適切な鋼または他の金属から作られている。いわゆる本質的に球形のカップ部分１３が各プレートの中央において圧縮され、カップ部分の縁部はカップ部分を包絡している傾斜したカラー１２として形成されている。ばねプレート９および９’は互いに対向して配置されており、円形のカラーの周辺全体に沿って互いに気密に溶接されている。溶接の継ぎ目１０に対して発生する張力は、ばね手段１の傾斜したカラー１２がカラーの傾斜および直径の両方に関して適切な寸法になっている時は小さくなっている。それ故、ばねプレート９および９’は、本質的に互いにその外側周辺に沿って固定され、ばね手段１の中央に向かって移動する時、ばねプレート９および９’は互いにより離れた状態にあり、そのカラー部分が本質的にばね手段の周辺のカップ部分１３と一体化され、そこで距離の増加がより大きくなるまでばね手段１の中央軸に近付く。半径方向におけるカラー１２の傾斜は１：１０〜１：１００の間が適切であり、たとえば、１：５０が好ましい。適切な傾斜によって、カラー１２はダイアフラム・スプリングによって発生されるような機械的効果も発生する可能性があり、すなわち、カラー１２はカップ部分１３を介して燃料電池スタックの燃料電池に機械的なばね力を導く機械ばねを形成する。同様に、カラーの幅のばね手段１の直径に対する関係は、たとえば、１：３〜１：６の間とすることができ、その関係は、たとえば、１：４〜１：５であり、好適には、たとえば、１：４．８である。
【００１７】
ばね手段１の中央におけるカップ部分１３の外面は、ばね手段の両側において本質的に球面の形状であり、したがって、断面においてばね手段の最も厚い部分はばね手段の中央軸にあり、ばね手段は縁部に向かって薄くなる。カップ状の部分１３はばね手段の内部で中空の空間を形成し、その空間はガス１１などの適切な媒体で満たされており、その圧力は温度が上昇するにつれて増加し、温度が下降するにつれて減少する。それ故、ばね手段の長さ、すなわち、対向するばねプレート９、９’間の距離は、温度に従って変化する傾向がある。したがって、温度が上昇するにつれて、ばね手段１によって発生される圧縮力が増加し、温度が下降するにつれて減少する。ばね手段１の内部のガス１１は、たとえば、化学的に非反応性で安定である不活性ガスが好ましい。したがって、設置段階の低い温度においては、ばね手段１’は、機械ばねとして働き、燃料電池スタックに対する必要な予締付けを作り出している。ばね手段１の内部のガスの圧力は、室温においては、たとえば約１〜４バールに過ぎず、たとえば１．５バールが好ましい。同様に、燃料電池の動作温度においては、ガスの圧力が約３〜１２バールにまで上昇し、たとえば、約４．５バールが好ましい。燃料電池が時々シャットダウンされて冷却され、再度起動されて加熱される時、ばね手段１の機械ばねの性質およびガス・スプリングの性質が燃料電池スタックを絶えずシールされた状態に保つ。図４は、また、ばね手段１と連結して配置されている弁１４を示しており、その手段によってばね手段１の内部のガスの量を増加または減少させることができ、あるいはガスを別のガスと交換することもできる。
【００１８】
図５および図６は、図１に示されているような燃料電池スタックの圧縮装置において使用することができる別の球面状のばね手段１’を示す。そのばね手段１は、互いに対向して配置されている２つの類似の板状のばねプレート９および９’を備えている。ばねプレート９、９’は円形である。ばねプレートは、鋼または目的に対して適している他の金属から作られている。適している材料としては、耐熱性の金属合金、たとえば、ニッケル基合金、たとえば、Ｉｎｃｏｎｅｌｌ（Ｎｉ‐Ｃｒ‐Ｆｅ合金）またはＨａｙｎｅｓ２３０（Ｎｉ‐Ｃｒ‐Ｗ‐Ｍｏ合金）などがある。各ばねプレート９、９’の中央には、球形のカップ部分１３がある。カップ部分１３の縁部は、そのカップ部分１３の回りを一周している傾斜が付けられたカラー１２であるように形成されている。カラー１２は必要な機械的ダイアフラムのスプリング効果を提供しており、すなわち、カラー１２は、燃料電池スタックの燃料電池に機械的なばね力を向けている機械ばねを形成する。
【００１９】
１つのスプリング組立体が、ばねプレート９、９’のカラー１２の間に位置し、ばね手段１’によって燃料電池スタックに向けられる機械力が増加される。上記スプリング組立体は、互いに対向して配置されている２つのスプリング・リング１５を備える。スプリング・リング１５は環状である。スプリング・リング１５は、たとえば、溶接により、その内縁部によって互いに気密に固定されている。各スプリング・リング１５の外側周辺は、たとえば、溶接によって対向している各カラー１２の外側周辺に気密に固定されている。スプリング・リング１５の内側周辺は互いに固定されていて、スプリング・リング１５は互いにその外側周辺に向かって分離されるようになる。したがって、スプリング・リング１５の外側周辺は、カラー１２におよびその内側周辺に向かって固定され、スプリング・リングは、カラー１２から分離されるようになっている。カラー１２およびスプリング・リング１５は、設置段階の温度において、カップ部分１３を介して燃料電池スタックの燃料電池に機械的なばね力を向ける機械ばねを形成する。その機械的なばね力の強さはカラー１２およびスプリング・リング１５の傾斜によって変わる。通常、半径方向におけるカラーおよびスプリング・リングの傾斜は１：１５〜１：３５である。カラー１２およびスプリング・リング１５の幅のばね手段全体の直径に対する関係は、１：２．５〜１：３５であり、通常は約１：２．８である。さらに、機械的なばね力の強さは、ばねプレート９、９’の厚さによって変わる。ばね手段１’の内部のガスによって生成される圧縮力は、ガスの圧力の他に、ばねプレート９、９’の厚さによって変わる。ばねプレート９、９’およびスプリング・リング１５の厚さは、１．５〜３ｍｍであり、通常は約２ｍｍである。ばね手段１’の機械的圧縮力は、たとえば、４つのスタックされたスプリング・リング１５をカラー１２の間に配置することによってさらに増加させることができる。
【００２０】
ばね手段１’の中央にあるカップ部分１３の外面は、本質的にばね手段の両側において球状表面の形になっており、したがって、断面においてはばね手段の最も厚い部分はそのばね手段の中央軸にあり、ばね手段は縁部に向かって薄くなる。カップ状の部分１３は、ばね手段１’内に中空の空間を形成し、その空間はガス１１などの適切な媒体で満たされており、そのガスの圧力は温度が上昇するにつれて増加し、温度が低下するにつれて減少する。それ故、ばね手段の長さ、すなわち、ばねプレート９、９’間の距離は、カップ部分１３における温度に沿って変化する。対向しているばねプレート９、９’間の距離は、ガス１１の圧力が増加するにつれて長くなり、ガスの圧力が減少するにつれて短くなる。ばね手段１’の内部のガス１１は、好適には、不活性ガスであることが好ましく、たとえば、そのガスは化学的に非反応性であって安定である。設置段階での低い温度においては、ばね手段１は機械ばねとして働き、燃料電池スタックに対する必要な予締付けを生成している。ばね手段１’の内部のガスの圧力は、室温において、たとえば、約１〜４バールであり、たとえば１．５バールが好ましい。同様に、動作温度においては、ガスの圧力は約３〜１２バールにまで増加し、これは約４．５バールが好ましい。温度が上昇するにつれて、燃料電池スタックの燃料電池にばね手段１’によって向けられる機械的なばね力は減少し、ばねプレート９、９’間のガスによって形成される圧縮力は増加する。したがって、温度が低下するにつれて、その機械的なばね力が増加し、ガスによって生じる圧縮力は減少する。燃料電池が時々シャットダウンされて冷却され、再度起動されて加熱される時、ばね手段１’の機械ばねの性質およびガス・スプリングの性質によって、燃料電池スタックが連続的にシールされた状態に保たれる。図５および図６は、また、ばね手段１’に連結されて配置されている弁１４を示しており、その手段によって、ばね手段１’の内部のガスの量を増加または減少させるか、あるいはガスを別のガスと交換することもできる。
【００２１】
当業者にとっては、本発明が上記の例に限定されるものではなく、添付の特許請求の範囲内で変えることができることは明らかである。したがって、１つの燃料電池スタック５を圧縮するために２つ以上の球面状のばね手段１、１’を使用することができる。また、使用される構成要素、材料、形状および寸法は、本発明による結果が得られるように寸法が決められて設計されている限り、上記の例から異なっていてもよい。
【００２２】
また、当業者にとっては、上から見た時、ばね手段の形状が円形ではなく、別の形状、たとえば、楕円、正方形または矩形などであってよいことも明らかである。この場合、図５および図６による実施形態のスプリング・リング１５の形状はばね手段と同じである。
【００２３】
また、当業者にとって、本発明による解決策が、上記用途以外に他の用途に対するスプリング解決策としても使用できることは明らかである。
【００２４】
さらに、当業者にとっては、機械ばねと、温度の上昇に伴って膨張するガスまたは液体スプリングとの組合せの他に、別々の機械ばねおよびガスまたは液体スプリングを一緒に使用することができることも明らかである。この場合、圧力板２と３の間の内部形状は、１つまたは複数の機械ばね、たとえば、螺旋ばね、ダイアフラム・スプリングまたは円板状スプリングを圧縮板２と３の間に配置することができるように形成され、そのスプリングは必要な予締付けを生成し、また機械ばねの他に、温度の上昇に伴って膨張する媒体、たとえば、ガスまたは液体で満たされた１つまたは複数の膨張クッションなどを配置することができ、そのクッションは高温に耐え、引張棒の長さが熱膨張のために増加するにつれて、必要な圧縮を形成する。
【００２５】
機械的なばね力は、全体的に、または主として、そのスプリングの機械的設計によって形成される。したがって、ガス・スプリングにおいては、スプリングの力はそのスプリングの内部のガスの圧力によって、全体的にまたは主として形成される。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】側面から見た燃料電池スタックに対する圧縮装置の１つの実施形態を示す図である。
【図２】図１の燃料電池スタックの端部の断面図である。
【図３】図１の圧縮装置において使用されている球面状のばね手段の設計を簡略化した部分断面図である。
【図４】図１の圧縮装置において使用されている球面状のばね手段を、ある角度において上から見た三次元投影図である。
【図５】図１による燃料電池スタックの圧縮装置において使用することができる、別のばね手段を上から見た図である。
【図６】図５のばね手段の断面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【手続補正書】
【提出日】平成18年11月6日(2006.11.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池スタック（５，５’）内の燃料電池を圧縮するための装置であって、前記燃料電池スタック（５，５’）の燃料電池の互いに対する、および基板（６）に対する圧縮が少なくともばね力によって実行され、前記燃料電池スタック（５，５’）には、前記燃料電池スタック（５，５’）の前記燃料電池に機械的なばね力を向け、温度が上昇するにつれて、前記ばね手段（１，１’）の媒体（１１）によって生成される圧縮力を向けるための１つまたは複数の単独ばね手段（１，１’）が設けられ、前記ばね手段（１，１’）が、互いに対向する２つのばねプレート（９，９’）を備え、前記ばねプレート（９，９’）間の空間（１３）が前記媒体（１１）で満たされた装置において、前記ばねプレート（９，９’）が、前記燃料電池スタック（５，５’）の前記燃料電池に機械的なばね力を向けるために機械ばねを形成することを特徴とする装置。
【請求項２】
前記ばねプレート（９，９’）の縁部がカラー（１２）によって形成され、前記カラーは互いに向かって傾斜していて、そのため前記カラー（１２）が、前記ばね手段（１）の外縁部において互いに接触し、前記ばね手段（１）の中心に向かって互いから均一に隔てられることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記ばねプレート（９，９’）の縁部がカラー（１２）によって形成され、前記カラーが互いに向かって傾斜し、前記カラー間に機械的なスプリング組立体が配置されることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記スプリング組立体が互いに対向して配置されている２つのスプリング・リング（１５）を備え、前記スプリング・リングの内縁部が互いに固定されており、前記スプリング・リングの外縁部は前記カラー（１２）に固定されることを特徴とする請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記ばね手段（１）の中央に、球面の形状をした、適切な媒体、たとえば、ガス（１１）によって満たされている中空のカップ部分（１３）があることを特徴とする請求項１から３までのいずれか１項に記載の装置。
【請求項６】
前記ばね手段（１，１’）が機械ばねとして、および温度の上昇に伴ってガス・スプリングとしての両方で動作するように配置されることを特徴とする請求項１から５までのいずれか１項に記載の装置。
【請求項７】
前記ばね手段（１，１’）の前記機械的圧縮力が、カラー（１２）または該カラー（１２）および前記カラー（１２）間のスプリング組立体によって形成され、前記媒体の圧縮力が空間（１３）内の媒体（１１）によって生成されることを特徴とする請求項１から６までのいずれか１項に記載の装置。
【請求項８】
前記燃料電池スタック（５，５’）を圧縮するために、前記装置がその締付け手段（８）を伴う引張棒（４）を備えることと、前記燃料電池スタック（５，５’）の外側の端部が前記引張棒（４）に対する設置穴を有する下部圧力板（３）と、上部圧力板（２）と、前記ばね手段（１）の形状に本質的に対応している空洞とを備え、前記ばね手段（１）が前記圧力板（２および３）の間に配置されていて、したがって前記圧力板（２および３）が予め締付けられた状態にある時、前記圧力板の間に隙間（７）があることとを特徴とする請求項１から７までのいずれか１項に記載の装置。
【請求項９】
前記ばね手段（１）に、ガスの量を増減させるか、または前記ばね手段（１）の内部のガスを置き換えるための弁（１４）が備えられることを特徴とする請求項１から８までのいずれか１項に記載の装置。
【請求項１０】
前記ばねプレート（９，９’）の厚さが１．５〜３ｍｍであることを特徴とする請求項１から９までのいずれか１項に記載の装置。
【国際調査報告】
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