(57)【要約】【課題】制御可能な圧力源によって最適な接触圧力を燃料電池単体に供給できる燃料電池単体の制御可能な加圧治具を提供する。【解決手段】燃料電池単体に均等圧力を提供するために用いる制御可能な加圧治具（２００）、制御可能な圧力源（１１）と、加圧誘導メカニズム（１３）及び加圧キャリアプレート（１５）を有し、また当該制御可能な圧力源及び加圧誘導メカニズムによって圧力荷重メカニズム（２）中に載せられた燃料電池単体（３）に対して均等圧力をかけ、それによって当該燃料電池単体が最適な接触圧力を得、さらに最適な電気特性に達することを特徴とする。【選択図】図４
2007194216.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
均等圧力を燃料電池単体に提供するのに用いる燃料電池単体の制御可能な加圧治具であって、トランスミッションロッドを有し、加圧圧力源を提供するのに用いる制御可能な圧力源と、当該トランスミッションロッドに連結され、当該加圧圧力源を伝動するために用いる加圧誘導メカニズムと、当該加圧誘導メカニズムに連結され、当該加圧誘導メカニズムによって制御可能な圧力源が生じさせる加圧圧力源を均等圧力として燃料電池単体に提供する加圧キャリアプレートと、を含むことを特徴とする、燃料電池単体の制御可能な加圧治具。
【請求項２】
当該制御可能な圧力源が気圧装置である、請求項１に記載の燃料電池単体の制御可能な加圧治具。
【請求項３】
当該制御可能な圧力源が油圧装置である、請求項１に記載の燃料電池単体の制御可能な加圧治具。
【請求項４】
当該制御可能な加圧治具がさらに、当該燃料電池単体を載せるために用いる圧力荷重メカニズムを含む、請求項1に記載の燃料電池単体の制御可能な加圧治具。
【請求項５】
当該圧力荷重メカニズムがさらに、デッキプレートと、デッキプレートとの間に間隔を有し、当該燃料電池単体を載せるために用いるスループレートと、当該デッキプレート及びスループレートに差し込まれ、燃料電池単体を当該圧力荷重メカニズム中の定位位置に定位する複数のボルトと、を含む、請求項４に記載の燃料電池単体の制御可能な加圧治具。
【請求項６】
当該加圧誘導メカニズム中にさらにユニバーサルジョイントを含み、それにより当該加圧キャリアプレートが均等圧力を当該燃料電池単体に提供させるようにする、請求項１に記載の燃料電池単体の制御可能な加圧治具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は燃料電池の治具に係わり、特に、燃料電池単体の制御可能な加圧治具に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
人類文明の進歩に伴い、石炭、石油及び天然ガス等の従来エネルギーの消費量は持続的に増加し、地球の甚だしい汚染を引き起こし、さらに温室効果及び酸性雨等を深刻化させ、環境悪化の原因を作り出した。人類はすでに天然エネルギーの埋蔵量が限りあるものであり、もしも濫用が続けば、遠くない将来にほとんど消費し尽くしてしまうことをはっきりと理解している。このため、世界の先進国は近年こぞって新たな代替エネルギーの研究開発に力を注いでおり、燃料電池スタックはその中において重要かつ潜在的発展力及び実用価値を有している選択である。従来の内燃機関と比べると、燃料電池スタックはエネルギー転換効率が高く、排気がクリーンで、騒音が小さく、かつ従来燃料を使用しない等の多くの長所を有する。
【０００３】
燃料電池スタックには複数個の燃料電池単体を含み、各燃料電池単体及び燃料電池スタックは製造後の検査プロセス中に、複数個のロックボルトによって密着させてその性能曲線を測定する必要がある。図1及び図2を参照いただきたい。図1は燃料電池システム100を表している。当該燃料電池システム100の燃料電池単体101は複数個のボルト104によってロック組立され、かつ当該燃料電池単体101は上端プレート102と下端プレート103で保護され、当該複数個のボルト104が当該燃料電池単体の密着に必要な圧力を提供する。図2は3本の代表的な性能曲線を示している。曲線Ｃが比較的優れた性能の燃料電池の性能曲線を表しており、曲線Ａが比較的劣った性能の燃料電池単体の性能曲線を表している。
【０００４】
燃料電池単体中では、当該複数個のロックボルトが当該燃料電池に接触圧力を提供している。もし接触圧力が不足すれば、燃料電池の密着程度が不十分になり、水漏れまたは空気漏れの状態を起こしやすいだけでなく、さらに当該燃料電池の層と層の間の接触抵抗がより大きくなり、その結果当該燃料電池の性能を低下させ、当該性能曲線が図2の曲線Ｂのようになり、ひどいときにはさらに劣った曲線Ａとなり、当該圧力が大きすぎる場合、変形、反り、さらには構造の破壊を引き起こす可能性がある。ゆえに当該燃料電池は製造後の性能テストの際、ロックボルトで当該燃料電池を固定する必要がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本慣用の燃料電池は製造後の性能テストの際、ロックボルトを使用して密着させてからテストを行う。しかし当該ロックボルトの圧力が当該燃料電池の最大効果を発揮させることが十分にできず、かつ当該燃料電池が耐えられる最大圧力になる可能性があるため、このときの検査結果は完全には当該燃料電池の最大効果を示すことができない可能性があり、かつ接触圧力というパラメーターが固定できないため、性能テストによって得られた性能曲線も正確ではない。
【０００６】
このほか、接触圧力が大きすぎると燃料電池に反り及び漏れ等の状況が生じる可能性があり、特に燃料電池スタックが適当でないまたは分布が不均等な接触圧力を受ける場合、各燃料電池スタックの中央部分がさらに隆起する状況が起こることがある。さらには、各燃料電池の製造後のテストはすべてロックボルトでロックする必要があり、このプロセスは煩瑣であるだけでなく、時間がかかりかつ生産コストを浪費させる。
【０００７】
このため、本発明の主な目的は燃料電池の制御可能な加圧治具を提供することであり、制御可能な圧力源によって最適な接触圧力を燃料電池単体または燃料電池スタックに供給することにある。
本発明のもうひとつの目的は、燃料電池単体の制御可能な加圧治具を提供することによって性能曲線測定の精度を改善することにある。
本発明のもうひとつ目的は、従来のようにロックボルトによって燃料電池を固定する必要のない加圧治具を提供することにより、燃料電池がテスト段階または製造テスト段階にあっても、最適な接触圧力を得ることができるようにすることにある。
本発明のさらにもうひとつの目的は、制御可能な加圧治具を提供することによって燃料電池単体の組立製造プロセスを補助することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明が習知の技術の問題を解決するために採用した技術手段は、制御可能な加圧治具を提供することにおいて、当該治具が制御可能な圧力源及び加圧誘導メカニズムを有することであり、当該制御可能な加圧治具が慣用装置と異なる点は、燃料電池単体のテスト段階の際に、当該加圧装置によって均等な圧力を燃料電池に加えて密着させ、慣用のロックボルトは使用しないことである。
【０００９】
具体的に、本願の発明は、均等圧力を燃料電池単体に提供するのに用いる燃料電池単体の制御可能な加圧治具であって、トランスミッションロッドを有し、加圧圧力源を提供するのに用いる制御可能な圧力源と、当該トランスミッションロッドに連結され、当該加圧圧力源を伝動するために用いる加圧誘導メカニズムと、当該加圧誘導メカニズムに連結され、当該加圧誘導メカニズムによって制御可能な圧力源が生じさせる加圧圧力源を均等圧力として燃料電池単体に提供する加圧キャリアプレートと、を含むことを特徴とする、燃料電池単体の制御可能な加圧治具であることを要旨としている。
【００１０】
本願の発明では、当該制御可能な圧力源が気圧装置である、請求項１に記載の燃料電池単体の制御可能な加圧治具であることを要旨としている。
【００１１】
本願の発明では、当該制御可能な圧力源が油圧装置である、請求項１に記載の燃料電池単体の制御可能な加圧治具であることを要旨としている。
【００１２】
本願の発明では、当該制御可能な加圧治具がさらに、当該燃料電池単体を載せるために用いる圧力荷重メカニズムを含む、請求項1に記載の燃料電池単体の制御可能な加圧治具であることを要旨としている。
【００１３】
本願の発明では、当該圧力荷重メカニズムがさらに、デッキプレートと、デッキプレートとの間に間隔を有し、当該燃料電池単体を載せるために用いるスループレートと、当該デッキプレート及びスループレートに差し込まれ、燃料電池単体を当該圧力荷重メカニズム中の定位位置に定位する複数のボルトと、を含む、請求項４に記載の燃料電池単体の制御可能な加圧治具であることを要旨としている。
【００１４】
本願の発明では、当該加圧誘導メカニズム中にさらにユニバーサルジョイントを含み、それにより当該加圧キャリアプレートが均等圧力を当該燃料電池単体に提供させるようにする、請求項１に記載の燃料電池単体の制御可能な加圧治具であることを要旨としている。          
【００１５】
なお、本発明の比較的優れた実施例は、当該制御可能な圧力源が、気圧装置、油圧装置、またはその他の加圧装置（例えばモーター等）であり、さらには、当該加圧誘導メカニズムにユニバーサルジョイントを内包することによって、当該加圧キャリアプレートが均等な圧力を当該燃料電池単体に提供するようにするものである。
【発明の効果】
【００１６】
現有技術と比較して、本発明の燃料電池単体の制御可能な加圧治具は、比較的煩瑣でかつ時間がかかる慣用ロックボルトを使用しないことで燃料電池単体の密着を達成できる効果を有し、かつすばやく各燃料電池単体を密着させ動態で性能曲線等の効果をテストできるほか、さらに燃料電池単体各層の平行な密着を確保できる効果を有する。このほか、本発明は組立製造プロセスを補助する効果を有しており、慣用の組立製造プロセスにおいて直接ロックボルトで組み立てることで生じやすくなっている問題を有効に改善できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
発明が採用した具体的実施形態を、以下の実施例及び図面によってさらに説明する。
【００１８】
図3と図4を参照いただきたい。図3は本発明の燃料電池単体の制御可能な加圧治具の立体図を示しており、図4は本発明の燃料電池単体の制御可能な加圧治具の断面図を示しており、当該制御可能な加圧治具200は燃料電池単体3に対し均等な圧力を加えることができる。
【００１９】
本発明の制御可能な加圧治具200は制御可能な圧力源11、トランスミッションロッド12、加圧誘導メカニズム13、ユニバーサルジョイント14、加圧キャリアプレート15及び圧力荷重メカニズム2を有している。そのうち、当該トランスミッションロッド12、当該加圧誘導メカニズム13、当該ユニバーサルジョイント14及び当該加圧キャリアプレート15は治具外枠16によって実装され、かつ当該圧力荷重メカニズム2はデッキプレート21、スループレート22及び複数本のボルト23を有する。当該制御可能な圧力源11は気圧装置、油圧装置、手動装置または圧力を提供できる任意の装置（例えばモーターまたは手動等の装置）とする。
【００２０】
当該制御可能な加圧治具200の働きは、当該制御可能な圧力源11が加圧圧力源を生じ、当該制御可能な圧力源11に連結されたトランスミッションロッド12によって、圧力を当該加圧誘導メカニズム13まで誘導するものである。
【００２１】
当該加圧誘導メカニズム13は当該トランスミッションロッド12から伝わる加圧圧力を受け、さらに当該加圧圧力を当該加圧誘導メカニズム13と連結された当該ユニバーサルジョイント14まで誘導し、当該ユニバーサルジョイント14がさらに当該加圧圧力を連結されている当該加圧キャリアプレート15まで誘導する。当該ユニバーサルジョイント14が垂直中心軸Ｐを偏移させる圧力を当該垂直中心軸Ｐと平行になるまで調整することができる効果を有するので、当該制御可能な圧力源11から生じる加圧圧力を均等かつ平行に当該加圧キャリアプレート15まで誘導することができる。
【００２２】
当該圧力荷重メカニズム2は当該燃料電池単体3を当該圧力荷重メカニズム2のデッキプレート21とスループレート22の間に載せることができ、当該デッキプレート21は当該燃料電池単体3の上端プレート31と連結され、当該スループレート22は当該燃料電池単体3の下端プレート32と連結される。当該制御可能な圧力源11から来る加圧圧力は当該加圧キャリアプレート15によって、当該燃料電池単体3の上端プレート31に均等に加えることができ、当該上端プレート31及び当該下端プレート32の間の当該燃料電池単体3を密着させる。当該圧力荷重メカニズム2の複数本のボルト23は当該圧力荷重メカニズム2の当該デッキプレート21及び当該スループレート22に差し込まれ、当該複数本のボルト23がロック組立を行い、さらに当該燃料電池単体3を当該圧力荷重メカニズム2中の定位位置に定位させることができる。
【００２３】
本発明の燃料電池単体の制御可能な加圧治具は、比較的煩瑣な従来のロックボルトを使わないことで当該燃料電池の密着効果を達成できるだけでなく、当該燃料電池の各スタックを層状かつ平行に密着させる。すばやく燃料電池単体を密着させて、動態で性能曲線のテストをすることができ、また、テスト段階にある燃料電池を密着状態を保持したまま各テスト設備の間を移動させることができる。均等な圧力をロック組立前の燃料電池単体に提供でき、さらには当該燃料電池単体のロック組立の製造プロセスを補助することができる。
【００２４】
上記の本発明の実施例によってわかるように、本発明は確実に産業上の利用価値を有する。ただし以上の実施例の説明は、本発明の比較的優れた実施例の説明であるのみであり、この分野に通じた技術者であれば、おしなべて本発明の上記実施例の説明に依拠し、その他さまざまな改良及び改変を行うことができる。しかしこれらの本発明実施例に依拠して行われたさまざまな改良及び改変は、本発明の発明精神及び定義する特許範囲内に属するべきものである。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】慣用燃料電池単体のロックボルト密着の立体図である。
【図２】3つの代表的な燃料電池の性能曲線のグラフである。
【図３】本発明の燃料電池単体の制御可能な加圧治具の立体図である。
【図４】本発明の燃料電池単体の制御可能な加圧治具の断面図である。
【符号の説明】
【００２６】
１００      制御可能な加圧治具
１０１      燃料電池単体
１０２      上端プレート
１０３      下端プレート
１０４      ボルト
２００      制御可能な加圧治具
１１        制御可能な圧力源
１２        トランスミッションロッド
１３        加圧誘導メカニズム
１４        ユニバーサルジョイント
１５        加圧キャリアプレート
１６        治具外枠
２          圧力荷重メカニズム
２１        デッキプレート
２２        スループレート
２３        ボルト
２４        ナット
３          燃料電池単体
３１        上端プレート
３２        下端プレート
Ｐ          垂直中心軸
【図１】
2007194216.tif 000003
【図２】
2007194216.tif 000004
【図３】
2007194216.tif 000005
【図４】
2007194216.tif 000006