(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の燃料電池組立体を備え、各燃料電池組立体は少なくとも１つの他の燃料電池組立体に隣接しており、さらに、
前記複数の燃料電池組立体の第１の端部にある第１のエンドプレートと、
前記複数の燃料電池組立体の反対側の第２の端部にある第２のエンドプレートと、
前記第１および第２のエンドプレートに係合し、それによって圧縮力を前記複数の燃料電池組立体に与えるように構成されるタイロッドと、を備え、
前記タイロッドは、第１の係合部分と、第２の係合部分と、前記第１の係合部分と前記第２の係合部分との間に部分的に配置されるとともに軸方向に延在する延在部分とを備える一体型の構成要素であり、
前記第１の係合部分および前記第２の係合部分は、前記軸方向に垂直な寸法において、前記延在部分より広く、
前記延在部分は、前記第１の係合部分と前記第２の係合部分との間に配置される内側部分を備え、かつ、第１の外側部分および第２の外側部分を備え、前記第１の外側部分および前記第２の外側部分が、前記タイロッドを把持または保持するために使用され得るように、前記第１の外側部分は所定の長さを有し、かつ前記第２の外側部分は所定の長さを有しており、
前記第１の係合部分は前記内側部分と前記第１の外側部分とを分離し、前記第２の係合部分は前記内側部分と前記第２の外側部分とを分離し、
前記第１のエンドプレートに係合する第１の係合表面は前記第１の係合部分に設けられており、前記第２のエンドプレートに係合する第２の係合表面は前記第２の係合部分に設けられている、燃料電池スタック組立体。
【請求項２】
前記第１の係合表面および前記第２の係合表面が前記タイロッドの軸方向の長さに対して横方向である、請求項１に記載の燃料電池スタック組立体。
【請求項３】
前記第１および第２のエンドプレートが、前記タイロッドの軸に沿って前記タイロッドの前記第１の係合表面および前記第２の係合表面上に掛けられる力であって、圧縮状態からの前記複数の燃料電池組立体の制約された膨張から生じる力によって、前記タイロッドを適所に保持するように構成される、請求項１または請求項２に記載の燃料電池スタック組立体。
【請求項４】
前記第１のエンドプレートが係合凹部を備え、前記第１のエンドプレートの前記係合凹部が前記タイロッドの前記第１の係合表面に係合するように構成され、前記第２のエンドプレートが係合凹部を備え、前記第２のエンドプレートの前記係合凹部が前記タイロッドの前記第２の係合表面に係合するように構成される、請求項１〜３のいずれかに記載の燃料電池スタック組立体。
【請求項５】
前記第１のエンドプレートの外側表面が前記係合凹部を備え、前記第２のエンドプレートの外側表面が前記係合凹部を備える、請求項４に記載の燃料電池スタック組立体。
【請求項６】
前記係合凹部が、前記第１および第２のエンドプレートから前記タイロッドが外れることを防ぐように構成される保持部材を備える、請求項４または請求項５に記載の燃料電池スタック組立体。
【請求項７】
前記延在部分が円筒形である、請求項１に記載の燃料電池スタック組立体。
【請求項８】
前記タイロッドの前記第１の係合表面が前記タイロッドの前記第２の係合表面に面する、請求項１〜７のいずれかに記載の燃料電池スタック組立体。
【請求項９】
前記第１のエンドプレートの側面が側面凹部を備え、前記第２のエンドプレートの側面が側面凹部を備え、前記側面凹部が前記タイロッドを受け入れるように構成される、請求項１〜８のいずれかに記載の燃料電池スタック組立体。
【請求項１０】
前記側面凹部が前記第１のエンドプレートおよび前記第２のエンドプレートの厚みを貫通して延在する、請求項９に記載の燃料電池スタック組立体。
【請求項１１】
前記第１のエンドプレートおよび第２のエンドプレートの前記側面凹部が共通の断面を有する、請求項９または１０に記載の燃料電池スタック組立体。
【請求項１２】
前記側面凹部の前記共通の断面が前記タイロッドの断面以上である、請求項１１に記載の燃料電池スタック組立体。
【請求項１３】
前記側面凹部が前記第１および第２のエンドプレートから前記タイロッドが外れることを防ぐように構成される保持部材を備える、請求項９〜１２のいずれか１項に記載の燃料電池スタック組立体。
【請求項１４】
燃料電池スタックを組み立てる方法であって、
複数の燃料電池組立体を整合させることと、
前記複数の燃料電池組立体の第１の端部に第１のエンドプレートを配置することと、
前記第１のエンドプレート、前記複数の燃料電池組立体、および第２のエンドプレートが燃料電池スタックを提供するように、前記複数の燃料電池組立体の第２の端部に第２のエンドプレートを配置することと、
前記燃料電池スタックの意図された作業寸法よりも小さい寸法まで前記燃料電池スタックを圧縮することと、
一体型のタイロッドを、前記タイロッドの第１の係合表面が前記第１のエンドプレートの近傍にあり、かつ前記タイロッドの第２の係合表面が前記第２のエンドプレートの近傍にあるように配置することと、
前記燃料電池スタックが意図された作業寸法まで膨張することを可能にし、その時点で、前記タイロッドの前記第１の係合表面が前記第１のエンドプレートに係合し、かつ前記タイロッドの前記第２の係合表面が前記第２のエンドプレートに係合し、それによって前記意図された作業寸法を超える燃料電池スタックのさらなる膨張を妨げることと、を含み、
前記タイロッドは、第１の係合部分と、第２の係合部分と、前記第１の係合部分と前記第２の係合部分との間に部分的に配置されるとともに軸方向に延在する延在部分とを備える一体型の構成要素であり、
前記第１の係合部分および前記第２の係合部分は、前記軸方向に垂直な寸法において、前記延在部分より広く、
前記延在部分は、前記第１の係合部分と前記第２の係合部分との間に配置される内側部分を備え、かつ、第１の外側部分および第２の外側部分を備え、前記第１の外側部分および前記第２の外側部分が、前記タイロッドを把持または保持するために使用され得るように、前記第１の外側部分は所定の長さを有し、かつ前記第２の外側部分は所定の長さを有しており、
前記第１の係合部分は前記内側部分と前記第１の外側部分とを分離し、前記第２の係合部分は前記内側部分と前記第２の外側部分とを分離し、
前記第１のエンドプレートに係合する第１の係合表面は前記第１の係合部分に設けられており、前記第２のエンドプレートに係合する第２の係合表面は前記第２の係合部分に設けられている、方法。
【請求項１５】
前記タイロッドを配置することが、前記タイロッドの前記延在部分を前記燃料電池スタックの側面の側面凹部内に挿入することを含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記タイロッドを配置することが、前記第１の係合表面が前記第１のエンドプレート内の係合凹部と横方向に一致し、かつ前記第２の係合表面が前記第２のエンドプレート内の係合凹部と横方向に一致するように、前記タイロッドを位置決めすることをさらに含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記燃料電池スタックが前記意図された作業寸法まで膨張することを可能にすることが、前記タイロッドの前記第１の係合表面を前記第１のエンドプレートの前記係合凹部内に係合することと、前記タイロッドの前記第２の係合表面を前記第２のエンドプレートの前記係合凹部内に係合することと、を含む、請求項１６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池スタック組立体に関し、とりわけ、一体型のタイロッド （ｔｉｅ  ｒｏｄ）を備える燃料電池スタック組立体および燃料電池スタックを組み立てる関連の方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の電気化学燃料電池は、燃料と酸化剤を電気エネルギーと反応生成物に変換する。従来の燃料電池１０の典型的なレイアウトは、図１ａに示され、明確にするために、様々な層が展開された形式で示されている。個体高分子イオン移動膜１１は、アノード１２とカソード１３との間に挟まれる。典型的には、アノード１２およびカソード１３は、両方とも白金および／または他の貴金属触媒の小さな粒子が結合する多孔質カーボンなどの導電性多孔質材料から形成される。アノード１２およびカソード１３は、多くの場合、膜１１のそれぞれの隣接する表面に直接に結合する。この組合せは、一般に膜−電極組立体、またはＭＥＡと呼ばれる。
【０００３】
高分子膜と多孔質電極層は、アノード流体流動場プレート１４とカソード流体流動場プレート１５との間に挟まれる。中間バッキング層１２ａおよび１３ａも、アノード流体流動場プレート１４とアノード１２との間に、および同様にカソード流体流動場プレート１５とカソード１３との間に、使用することができる。バッキング層は、多孔性であり、アノードおよびカソード表面に出入りする効果的なガスの拡散を確保するとともに、水蒸気および液体の水の管理を支援するように製造される。
【０００４】
流体流動場プレート１４、１５は、アノード電極１２またはカソード電極１３のそれぞれに電気的接触が形成され得る導電性の非多孔質材料から形成される。同時に、流体流動場プレートは、多孔質電極１２、１３との間の流体燃料、酸化剤および／または反応生成物の配達および／または排出を促進する。これは、従来、多孔質電極１２、１３に面する表面の溝またはチャネル１６などの流体の流路を流体流動場プレートの表面に形成することによって達成される。
【０００５】
典型的には、図１ａに示される複数の燃料電池組立体１０を一緒に積み重ねて燃料電池スタックを形成する。図１ａに示される個々の燃料電池１０の設計は、積み重ねにさらに適するように変更され得ることを理解されたい。例えば、アノード流体流れ板１４およびカソード流体流れ板１５は、単一のバイポーラプレートの異なる側に設けることができる。
【０００６】
図１ｂは、従来の燃料電池スタック組立体２０を示す。従来の燃料電池スタック組立体は、複数の燃料電池２２、第１のエンドプレート２４および第２のエンドプレート２８を備える。複数の従来のタイロッド３２および複数のシールボルト３３、３４は、燃料電池２２を作業寸法まで圧縮するために使用される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
燃料電池組立体２２は、燃料電池組立体２２の周囲のシールが効果的に機能して酸化剤および燃料の漏れを防止できるように、使用時に圧縮状態にあるべきである。この圧縮を達成するために、タイロッド３２は、ボルト３３、３４に係合するねじ部を末端に備えている。第１のボルト３３は、第１のエンドプレート２４から突出するタイロッド３２の第１の端部に係合され得る。第２のボルト３４は、第２のエンドプレート２８から突出するタイロッド３２の第２の端部に係合され得る。ボルトを締め付けることにより、燃料電池組立体を圧縮することができる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の態様によれば、燃料電池スタック組立体が提供され、この燃料電池スタック組立体は、
互いに隣接する複数の燃料電池組立体と、
複数の燃料電池組立体の第１の端部にある第１のエンドプレートと、
複数の燃料電池組立体の反対側の第２の端部にある第２のエンドプレートと、
第１および第２のエンドプレートに係合し、それによって複数の燃料電池組立体に圧縮力を与えるように構成されるタイロッドと、を備え、
タイロッドは、第１のエンドプレートに係合する第１の係合表面および第２のエンドプレートに係合する第２の係合表面を備える一体型の構成要素である。
【０００９】
一体型のタイロッドを設けることにより、燃料電池の単純化された構築を可能にできる。一体型のタイロッドはまた、複数の構成要素を備えるタイロッドの提供および組立に関連するコストの削減を可能にできる。燃料電池スタック組立体は、一体型のタイロッドが第１の係合表面と第２の係合表面との間に事前設定された長さを有するように製造されるので、タイロッドを調整することなく、所望の圧縮レベルに保持され得る。
【００１０】
第１の係合表面および第２の係合表面は、タイロッドの軸方向の長さに対して横方向であり得る。
【００１１】
第１および第２のエンドプレートは、タイロッドの軸に沿ってタイロッドの第１の係合表面および第２の係合表面に掛けられる力によって、タイロッドを適所に保持するように構成され得る。この力は、圧縮状態から制約された複数の燃料電池組立体の弾性的膨張に起因し得る。複数の燃料電池組立体は、複数の燃料電池組立体の面に垂直な外向きの力を掛けることができる。
【００１２】
第１のエンドプレートは、係合凹部を備え得る。第１のエンドプレートの係合凹部は、タイロッドの第１の係合表面に係合するように構成され得る。第２のエンドプレートは、係合凹部を備え得る。第２のエンドプレートの係合凹部は、タイロッドの第２の係合表面に係合するように構成され得る。係合凹部を設けることにより、燃料電池プレートの面内の力に印加によって、燃料電池組立体内のタイロッドの保持を向上させ、タイロッドが組立体から除去されることを防ぐことができる。第１のエンドプレートの外側表面は係合凹部を備え得る。第２のエンドプレートの外側表面は係合凹部を備え得る。
【００１３】
１つ以上の係合凹部は、タイロッドが第１および第２のエンドプレートから外れることを防ぐように構成された保持部材を備え得る。
【００１４】
タイロッドは、第１の係合部分を備え得る。タイロッドは、第２の係合部分を備え得る。タイロッドは、軸方向に第１の係合部分と第２の係合部分との間に延在部分を備え得る。第１の係合部分は、延在部分よりも大きな断面積を有し得る。第２の係合部分は、延在部分よりも大きな断面積を有し得る。タイロッドの第１の係合表面は、第１の係合部分上に設けられ得る。タイロッドの第２の係合表面は、第２の係合部分上に設けられ得る。
【００１５】
延在部分は、円筒形であってもよく、円形の断面を有しても有さなくてもよい。あるいは、延在部分は角柱状であってもよい。延在部分は、その長さに沿って可変の断面を有してもよい。延在部分は、中空または中実であってもよい。第１および／または第２の係合部分は、円筒形または角柱状であってもよい。第１および／または第２の係合部分は、その長さに沿って可変の断面を有してもよい。第１および／または第２の係合部分は、中空または中実であってもよい。
【００１６】
第１および第２の係合部分は、タイロッドの延在部分の両端に隣接していてもよい。タイロッドの第１の係合表面は、タイロッドの第２の係合表面に面していてもよい。
【００１７】
第１および／または第２のエンドプレートの側面は、側面凹部を備え得る。複数の燃料電池組立体のそれぞれの側面は、側面凹部を備え得る。このような側面凹部は、タイロッドを受け入れ、エンドプレートまたは燃料電池組立体の厚みを貫通して延在するように構成され得る。あるいは、第１および／または第２のエンドプレートの側面凹部は、エンドプレート内で終端し、エンドプレートの厚みを貫通して延在しなくてもよい。
【００１８】
第１のエンドプレートおよび第２のエンドプレートの側面凹部は、共通の断面を有し得る。第１のエンドプレート、第２のエンドプレートおよび複数の燃料電池組立体のそれぞれの側面凹部は、共通の断面を有し得る。側面凹部の共通の断面は、タイロッドの断面以上であり得る。側面凹部の共通の断面は、タイロッドの延在部分の断面以上であり得る。
【００１９】
１つ以上の側面凹部は、タイロッドが第１および第２のエンドプレートから外れることを防ぐように構成された保持部材を備え得る。保持部材は、クリップであってもよい。
【００２０】
本発明のさらなる態様によれば、燃料電池スタックを組み立てる方法が提供され、この方法は、
複数の燃料電池組立体を整合させることと、
複数の燃料電池組立体の第１の端部に第１のエンドプレートを配置することと、
複数の燃料電池組立体の第２の端部に第２のエンドプレートを配置して、第１のエンドプレート、複数の燃料電池組立体および第２のエンドプレートからなる燃料電池スタックを設けることと、
燃料電池スタックの意図された作業寸法よりも小さい寸法まで燃料電池スタックを圧縮することと、
タイロッドの第１の係合表面が第１のエンドプレートの近傍にあり、タイロッドの第２の係合表面が第２のエンドプレートの近傍にあるように、一体型のタイロッドを配置することと、
燃料電池スタックが意図された作業寸法まで膨張することを可能にし、その時点でタイロッドの第１の係合表面が第１のエンドプレートに係合し、かつタイロッドの第２の係合表面が第２のエンドプレートに係合し、それによって燃料電池スタックが意図された作業寸法を超えてさらに膨張することを妨げることと、を含む。
【００２１】
タイロッドを配置することは、燃料電池スタックの側面の側面凹部内にタイロッドの延在部分を挿入することを含み得る。
【００２２】
タイロッドを配置することは、第１の係合表面が第１のエンドプレート内の係合凹部と横方向に一致するようにタイロッドを位置決めすることを含み得る。タイロッドを配置することは、第２の係合表面が第２のエンドプレート内の係合凹部と横方向に一致するようにタイロッドを位置決めすることを含み得る。係合表面が係合凹部と横方向に一致することは、係合表面が係合凹部の上に位置決めされることを意味し得る。
【００２３】
燃料電池スタックが意図された作業寸法まで膨張することを可能にすることは、タイロッドの第１の係合表面が第１のエンドプレートの係合凹部内に係合することを含み得る。第１のエンドプレート、複数の燃料電池組立体、および第２のエンドプレートを意図された作業寸法まで膨張させることを可能にすることは、タイロッドの第２の係合表面を第２のエンドプレートの係合凹部内に係合することを含み得る。
【００２４】
ここで、本発明を以下の図面を参照して単なる実施例として説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１ａ】従来の燃料電池組立体を示す。
【図１ｂ】従来の燃料電池スタック組立体を示す。
【図２ａ】本発明の実施形態にしたがった燃料電池スタック組立体を示す。
【図２ｂ】本発明にしたがったタイロッドの図を示す。
【図３】本発明にしたがったタイロッド、第１のエンドプレートおよび第２のエンドプレートの間の相互作用を示す。
【図４】本発明の実施形態に使用するエンドプレートの一部分の概略図を示す。
【図５ａ】本発明の実施形態に使用するエンドプレートの一部分の上面図の概略図を示す。
【図５ｂ】本発明の実施形態に使用するエンドプレートの一部分の斜視図の概略図を示す。
【図６】本発明の実施形態に使用するエンドプレートの一部分の上面図の概略図を示す。
【図７】本発明の実施形態にしたがった燃料電池スタックを組み立てる方法を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本発明の１つ以上の実施形態は、ナットのような他の手段によって固定されるタイロッドとは対照的に、一体型のタイロッドを備える燃料電池スタックに関する。タイロッドは、圧縮下にある燃料電池組立体と一体型のタイロッドの末端近くに設けられた係合表面との間の相互作用によって、燃料電池スタック内の適所に保持される。一体型のタイロッドは、自己固定式とみなすことができる。
【００２７】
以下の説明では、対応する参照番号は、図２〜５の対応する特徴に使用される。２つ以上の図に共通である特徴は、それぞれの図に関して必ずしも説明されない。
【００２８】
図２ａは、複数の燃料電池組立体１０２、第１のエンドプレート１０４、第２のエンドプレート１０８および複数のタイロッド１１２を備える燃料電池スタック組立体１００を示す。
【００２９】
燃料電池組立体１０２は、スタックの形式で互いに隣接して設けられる。第１のエンドプレート１０４は、第１のエンドプレート１０４の内側表面１０６が燃料電池組立体１０２に隣接するように、複数の燃料電池組立体１０２の第１の端部に位置決めされる。第２のエンドプレート１０８は、第２のエンドプレート１０８の内側表面１１０が燃料電池組立体１０２に隣接するように、複数の燃料電池組立体１０２の反対側の第２の端部１１０に位置決めされる。
【００３０】
燃料電池スタックの複数の燃料電池組立体１０２は、外力によってタイロッド１１２の挿入の前に燃料電池組立体１０２の面に垂直な方向に圧縮される。外力は、図２ａの参照番号１８０で概略的に示される。外力１８０は、第１および第２のエンドプレート１０４、１０８の間に圧力を与える。タイロッド１１２は、外力が除去されると、第１および第２のエンドプレート１０４、１０８に係合するように構成される。複数の燃料電池組立体１０２は、以下により詳細に説明するように、タイロッド１１２の係合表面に力を与えてそれを適所に保持するとみなすことができる。
【００３１】
タイロッド２１２の特徴は、図２ｂでより明確に示され得る。タイロッド２１２は、延在部分２１３、第１の係合部分２１４および第２の係合部分２１６を備える。延在部分２１３は、軸方向に延在する。第１および第２の係合部分２１４、２１６は、タイロッド２１２の延在部分２１３の軸方向長さに沿って対向する末端またはその近くに設けられる。係合部分２１４、２１６は、軸に直角な寸法において延在部分２１３よりも広い。この実施例では、延在部分２１３および第１および第２の係合部分２１４、２１６は、全て円形の断面を有する円筒形であるが、このようである必要はない。実際に、延在部分２１３と第１および第２の係合部分２１４、２１６のうちの１つ以上は、円筒形である必要は全くない。いくつかの実施形態では、延在部分２１３と第１および第２の係合部分２１４、２１６は、それぞれ任意の形状の断面を有し得る。
【００３２】
タイロッド２１２は、一体型の構成要素である。このような一体型の構成要素は、適所に保持するためのナットなどの任意の別箇の固定手段を必要とし得ない。一体型の構成要素は、材料のモノリシック部品として提供され得る。鋳造、射出成形または機械加工は、一体型の構成要素などを製造するための適当な方法であり得る。多種多様な製造技術が一体型のタイロッドを形成するために使用され得ることを理解されたい。
【００３３】
この実施例では、タイロッド２１２の延在部分２１３は、内側部分２１３ａ、２１３ｂおよび外側部分２１４ａ、２１６ａを備える。外側部分２１４ａ、２１６ａは、それぞれの係合部分２１４、２１６によって内側部分２１３ａ、２１３ｂから分離される。外側部分２１４ａ、２１６ａは、燃料電池スタック組立体１００内に配置されたときに、タイロッド２１２を把持または保持するために使用され得る。
【００３４】
内側部分２１３ａ、２１３ｂは、例示の目的のみで図２ｂに不連続で示されている。内側部分２１３ａ、２１３ｂは、軸方向に延在部分２１３の内側部分２１３ａ、２１３ｂの対向する末端に配置された第１の部分２１３ａおよび第２の部分２１３ｂを備える。
【００３５】
図３は、第１のエンドプレート３０４、第２のエンドプレート３０８およびタイロッド３１２を示す。タイロッド３１２が第１および第２のエンドプレート３０４、３０８にどのように係合するかの説明は、以下に提供する。
【００３６】
タイロッド３１２の延在部分は、第１の係合部分３１４内に配置されて隣接する第１の部分３１３ａを有する。延在部分の第１の部分３１３ａは、第１のエンドプレート３０４の凹部３４０ａ内に係合する。第１の係合部分３１４は、燃料電池スタック組立体が組み立てられて外部からの圧縮下にないとき、第１のエンドプレート３０４の外側表面３０７に係合する第１の係合表面３１５を有する。
【００３７】
同様に、タイロッド３１２の延在部分は、第２の係合部分３１６内に配置されて隣接する第２の部分３１３ｂを有する。延在部分の第２の部分３１３ｂは、第２のエンドプレート３０８内の凹部３４０ｂに係合する。第２の係合部分３１６は、燃料電池スタック組立体が組み立てられて外部からの圧縮下にないとき、第２のエンドプレート３０８の外側表面３１１に係合する第２の係合表面３１７を有する。
【００３８】
第１および第２のエンドプレート３０４、３０８内の凹部３４０ａ、３４０ｂは、側面凹部として参照され得る。
【００３９】
タイロッド３１２は、タイロッド３１２の軸方向にそれぞれのエンドプレート３０４、３０８によってタイロッドの第１および第２の係合部分３１４、３１６に掛けられる力により、燃料電池組立体内の適所に保持され得る。この力は、スタックの組立時に外部からの圧力によって形成される圧縮状態から複数の燃料電池組立体の弾性的膨張によって生じる。
【００４０】
図４は、エンドプレート４０４の一部分の別の実施形態を示す。エンドプレート４０４は、内側表面４０６および外側表面４０７を有する。内側表面４０６は、燃料電池スタックが組み立てられるとき、外側表面４０７よりも燃料電池組立体に近くなる。エンドプレート４０４はまた、内側表面４０６と外側表面４０７に接続する側面４４２を有する。
【００４１】
第２のエンドプレートは、第１のエンドプレートと実質的に同じ構造を有し、図４ａに示されるエンドプレート４０４は、第１または第２のエンドプレートのいずれかを表し得ることを理解されたい。
【００４２】
エンドプレート４０４は、側面４４２内に位置する側面凹部４４０ａを備える。側面凹部４４０ａは、側面４４２に垂直な深さ方向に延在する。図４に示される実施例では、側面凹部は、内側表面４０６から外側表面４０７へエンドプレート４０４を貫通して延在する。あるいは、側面凹部の厚みは、内側表面４０６から延在してエンドプレート４０４内で終端することができる。側面凹部４４０ａは、タイロッドの延在部分の第１または第２の部分を受け入れるように構成される。すなわち、タイロッドの延在部分は、燃料電池スタックの組立時、側面凹部４４０ａ内に受け入れられ得る。
【００４３】
側面凹部はまた、第１のエンドプレートと第２のエンドプレートとの間に設けられる燃料電池組立体のそれぞれに設けられ得ることを理解されたい。燃料電池組立体のそれぞれの側面凹部は、第１および第２のエンドプレートに設けられた側面凹部と同様な幾何学的形状であり得る。具体的には、全ての側面凹部は、共通の断面を有し、タイロッドをそれらに挿入すること可能にし得る。共通の断面は、タイロッドの延在部分よりも大きな幅、または等しい幅を有し得る。
【００４４】
図４のエンドプレート４０４はまた、係合凹部４４４を備える。係合凹部４４４は、エンドプレート４０４の外側表面４０７に位置する。係合凹部４４４は、外側表面４０７に垂直な深さ方向に延在する。係合凹部４４４の床は、タイロッドのための係合表面４４６を提供する。この実施例では、係合表面４４６は外側表面４０７および内側表面４０６の両方と平行であるが、常にそうではあり得ないことを理解されたい。
【００４５】
図５は、エンドプレート５０４の一部分の別の実施形態を示す。図５ａは、エンドプレート５０４の上面図を示す。図５ｂは、図４の図と同様にエンドプレート５０４の斜視図を示す。
【００４６】
エンドプレート５０４は、タイロッドの直径よりも大きな深さを有する細長い側面凹部５４０を備える。側面凹部５４０は、入口部分５４８および係合部分５５０を有する孔である。タイロッドの延在部分は、入口部分５４８を介して挿入され、係合部分５５０の適所に位置する時、エンドプレートに接触するように配置され得る。係合部分５５０では、エンドプレート５０４の係合表面５４６が燃料電池スタック組立体上の過剰な圧縮力を解放することによって、タイロッドの係合表面に接触することができる。過剰な圧縮力とは、意図された作業寸法よりも小さい厚みまで燃料電池スタックを圧縮するように、燃料電池スタックに与えられる力である。
【００４７】
いくつかの実施例において、係合凹部５４４は、使用時にタイロッドが係合部分５５０から離れることを防ぎ、それによってタイロッドがエンドプレート５０４から外れることを防ぐための保持部材を有し得る。このような保持部材は、側面凹部５４０の係合部分５５０内に位置付けられるようにタイロッドの係合部分を通過させるエンドプレートの係合表面５４６上の隔壁または隆起部分であり得る。一旦燃料電池スタックが作業寸法まで膨張すると、保持部材はタイロッドが係合部分から側面凹部５４０の入口部分５４８の方向に動くことに対する障壁を提供することができる。
【００４８】
図６は、エンドプレート６０４の一部分の代替の実施形態の上面図を示す。エンドプレート６０４は、細長い側面凹部６４０を備える。図５ａの実施形態と同様に、側面凹部６４０は、入口部分６４８および係合部分６５０を有する孔である。この実施例では、側面凹部６４０は、使用時にタイロッドが係合部分６５０から離れることを防ぎ、それによってタイロッドがエンドプレート６０４から外れることを防ぐための保持部材を有する。この実施形態の保持部材は、タイロッドが側面凹部６４０の係合部分６５０内に保持部材を通過させることを可能にするために弾性的に変形可能なクリップ６５１である。クリップ６５１の弾性は、タイロッドが係合部分から側面凹部６４０の入口部分６４８の方向に動くことに対する障壁を提供する。
【００４９】
図７は、燃料電池スタック組立体を組み立てる方法を示す。
この方法は、ステップ７０１で、複数の燃料電池組立体の整合から始まる。次に、ステップ７０２で、第１のエンドプレートを複数の燃料電池組立体の第１の端部に配置する。あるいは、複数の燃料電池組立体を第１のエンドプレート上に連続して積み重ね得る。次に、ステップ７０３で、第２のエンドプレートを複数の燃料電池組立体の第２の端部に配置する。第１のエンドプレート、複数の燃料電池組立体および第２のエンドプレートは、燃料電池スタックを提供すると考えられ得る。
【００５０】
この方法は、次に進み、ステップ７０４で、燃料電池スタックの意図される作業寸法よりも小さい寸法まで、燃料電池スタックを圧縮する。これは過剰の圧縮として参照することができる。次にステップ７０５で、一体型のタイロッドは、タイロッドの第１の係合表面が第１のエンドプレートの近傍にあり、タイロッドの第２の係合表面が第２のエンドプレートの近傍にあるように配置する。この配置ステップ７０５は、タイロッドの延在部分を第１および第２のエンドプレートの側面凹部に挿入することにより達成され得る。次にステップ７０６で、燃料電池スタックが意図された作業寸法まで膨張することを可能にする。このステップを実行後、タイロッドの第１の係合表面が第１のエンドプレートに係合し、タイロッドの第２の係合表面が第２のエンドプレートに係合し、それによって意図された作業寸法を超える燃料電池スタックのさらなる膨張が阻止される。
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図６】
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【図７】
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