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発明の名称 積層型燃料電池
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平6−13101
公開日 平成6年(1994)1月21日
出願番号 特願平4−169304
出願日 平成4年(1992)6月26日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】鵜沼 辰之
発明者 高橋 宏 / 大塚 馨象 / 加原 俊樹 / 高島 正
要約 目的


構成
複数の単位電池を積層した電池ブロック1は上下の締付板2、3に挾まれており、その上下の締付板2、3を貫通する締付ボルト4、5によって締付けられている。中央部に配置された締付ボルト5のいずれか一端あるいは両端部にかさ歯車71が取付けられ、このかさ歯車71とかみ合うかさ歯車72を一端に有する軸6が電池ブロック1の積層方向と直交する方向に延出されている。その締付板2から外方への延出部に手動操作用のハンドル8、またはモータ、ロータリーアクチュエータなどの回転駆動源8’が接続されている。ハンドル8を回転操作し、若しくは回転駆動源8’を作動させ、中央部の締付ボルト5を軸6、かさ歯車71、72の回転を介して回動させ増締めする。
特許請求の範囲
【請求項1】 単位電池を複数個積層設置して形成された電池ブロックを少なくとも2ブロック積層し、各電池ブロックの上下に締付板を配置すると共に、この上下の締付板を貫通する締付ボルトにより前記各電池ブロックを締付ける締付装置を備えてなる積層型燃料電池において、前記電池ブロックの中央部に配置された締付ボルトのいずれか一端、若しくは両端に該締付ボルトに回動力を伝達する伝達機構を組付け、この伝達機構に接続された軸を前記締付板から外方へ延出すると共に、その延出部に前記伝達機構を介し前記中央部の締付ボルトを回動させる駆動手段を接続したことを特徴とする積層型燃料電池。
【請求項2】 伝達機構に接続された軸を電池ブロックの積層方向と直交する方向に延出すると共に、前記伝達機構を中央部に配置された締付ボルトの一端に取付けたかさ歯車と、前記軸の一端に取付けられて前記かさ歯車とかみ合わされた他方のかさ歯車とにより構成し、かつ前記軸の延出部に外部操作用の駆動手段を接続したことを特徴とする請求項1に記載の積層型燃料電池。
【請求項3】 駆動手段が軸の延出端に取付けられた手動操作用のハンドルで構成されていることを特徴とする請求項1に記載の積層型燃料電池。
【請求項4】 駆動手段をモータ、ロータリーアクチュエータなどの回転駆動源で構成し、この回転駆動源を軸の延出部に接続したことを特徴とする請求項1に記載の積層型燃料電池。
【請求項5】 上下の締付板の締付ボルトの貫通部位に凹部を形成し、各凹部内にそれぞれの締付ボルトの一端と他端が収まるように配置すると共に、中央部の締付ボルトのいずれか一端若しくは両端に組付けられた伝達機構と、この伝達機構に接続された軸とを前記上又は下の締付板の中央部に形成された凹部内空に配設し、かつ、該凹部内空から前記軸を外方に延出し、その外方への延出部に外部操作用の駆動手段を接続したことを特徴とする請求項1に記載の積層型燃料電池。
発明の詳細な説明
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、積層型燃料電池に係り、特に単位電池を複数個積層設置して形成される電池ブロックを2ブロック以上積層した状態で、大面積セルを均一に締付けられるようにした締付装置を備えた積層型燃料電池に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、燃料電池の締付装置として、特開平1−320777号公報に示すように、電池スタックの4隅に締付ボルトを配設し、各締付ボルトの上端に上締付板を固定すると共に、各締付ボルトをスリーブを介して下締付板から貫通せしめ、この下締付板を締付用弾力付勢機構でスリーブを介して押し上げ、電池スタックの4隅4ヵ所を締付けるものがある。あるいは特開平1−221865号公報に示すように、複数の締付棒を電池本体の積層方向側面に沿って配置し、その一端を押え板に固着させると共に、他端部を電池本体を収納した収納容器から貫通して突出させ、その突出部を収納容器の外部に設けた締付機構、例えばワイヤによって引張り、この引張力により電池本体を積層方向に所定圧力で締付けるものがある。または、特開平1−148770号公報に示すように、コイルスプリングなどを用いて電池スタックを締付けるもの等、各電池ブロック毎に、締付ける構造の装置が提案されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上述した各公報開示の従来技術においては、単位電池を複数個積層して電池ブロックを形成し、各電池ブロック毎に締付けてから複数ブロック積層しているため、全体面圧の調整の関係からブロック積層後ボルトの増締めが行われているが、電池ブロックを複数ブロック積層した後では、電池ブロックの接触面を一致させるように設置しているため、電池ブロックの中央部に配置されている締付ボルトの増締めが不可能となる。そのため、電池スタックの大面積化に伴い、中央部と周辺部とにおける電池締付面圧の不均一が拡大するという問題が生じていた。
【0004】本発明の目的は、複数の電池ブロックを積層した状態であっても、中央部に配置された締付ボルトの増締めを行うことができ、電池ブロックを均一な面圧で締付けることのできる締付装置を備えた燃料電池を提供するにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するために、本発明に係る燃料電池は、電池ブロックの中央部に配置された締付ボルトのいずれか一端、若しくは両端に該締付ボルトに回動力を伝達する伝達機構を組付け、この伝達機構に接続された軸を締付板から外方へ延出すると共に、その延出部に伝達機構を介し中央部の締付ボルトを回動させる駆動手段を接続した構成を採用している。本発明の1つの技術手段によると、伝達機構は、中央部の締付ボルトの一端と軸の一端にそれぞれ取付けられた一対のかさ歯車から成る歯車機構で構成されるが、その他の伝達機構例えばラック・ピニオンで構成することも可能である。また、駆動手段は、軸の延出端に取付けられた手動操作用のハンドル、又は軸の延出端に接続された回転駆動源によって構成することができる。
【0006】
【作用】上記の構成において、電池ブロックの外部から駆動手段を操作し、又は作動すると、軸に接続された伝達機構を介し、中央部に配置された中央部の締付ボルトが所定量回動する。したがって、中央部の締付ボルトがさらにネジ締めされ、その増締めが必要に応じて可能となる。その結果、電池ブロックを複数ブロック積層した状態であっても、中央部の締付ボルトを含むすべての箇所の締付ボルトの増締めが可能となる。
【0007】
【実施例】図1は本発明の一実施例を示す正面断面図であり、単位電池を複数個積層して形成された電池ブロック1は、上下を上締付板2と下締付板3とによって挾まれた構成になっている。なお、電池ブロック1は公知の構造であり、各層の単位電池の電極は平面的に4つの区画に分割形成され、各区画の境界はセパレータによりシールされている。上下の締付板2及び3の4隅及び中央部には、図2に示すように、凹部21…、22及び凹部31…、32がそれぞれ形成されており、各凹部21…、22、及び31…、32には電池積層方向に貫通する孔23…、24、及び孔33…、34が形成されている。4隅の凹部21…、31…の貫通孔23…と33…、及び中央の凹部22、32の貫通孔24と34とには、電池ブロック締付用の締付ボルト4…、5の上端部と下端部とがそれぞれ挿入され、ナットによりそれぞれ締付け固定されている。各締付ボルト4…、5の上端と下端とは、凹部21…、31…、及び凹部22、32の内部に位置し、各ボルト4…、5の上端が上締付板2の上面から上方に突出しないように、また、下端が下締付板3の下面から下方に突出しないように、各凹部21…、22、及び31…、32の深さ、各締付ボルト4…、5の長さが設定されている。上下の締付板2、3の中央部の凹部23、33は、溝25及び35を通して外側面に開口している。
【0008】上締付板2の溝25内には、軸6が電池ブロックの積層方向、すなわち、中央部の締付ボルト5の軸方向と直交した状態で配置されている。中央部の締付ボルト5の上端と軸6の中央部側の一端とには、かさ歯車71とかさ歯車72とがそれぞれ取付けられており、互いにかみ合って一対の歯車機構から成る伝達機構を構成している。
【0009】軸6の他端部は、溝24を通して上締付板2の外方へ延出されている。その延出端には、手動操作用のハンドル8が取付けられている。
【0010】上記の締付構造において、上下の締付板2、3は電池ブロック1を挾み付ける働きをする。また、締付ボルト4…、5は、上下の締付板2、3を介して電池ブロック1に締付力を伝達する役割を果す。軸6は、ハンドル8を回転させると、同方向に回転する。軸6は不図示の支持機構、例えば軸受によって回転可能に支持されている。軸6が回転すると、その回転は一対のかさ歯車71、72を介して、締付ボルト5に伝達される。すなわち、一対のかさ歯車71、72は、軸6の回転力を90度直交方向に転換して締付ボルト5に伝える働きをしている。
【0011】図1に示す締付構造において、上下の締付板2、3によって電池ブロック1を挾み付け、締付ボルト4…、5のナット締めにより、電池ブロック1を上下の締付板2、3を介して締付け固定し、この状態で、手動操作によってハンドル8を回転させると、その回転が軸6及びかさ歯車71、72を介して締付ボルト5に伝わり、締付ボルト5が増締め方向に回転される。これによって、中央部の締付ボルト5を外部操作によって所定量増締めすることができる。この場合、周辺部の各締付ボルト4は、両端部にネジ込まれたナットのネジ締めにより、外部から任意に増締めできることは勿論である。したがって、中央部の締付ボルト5を含むすべてのボルトの増締めが可能となる。
【0012】次に、図3は図1に示すブロックを積層した実施例を示す正面図で、このように電池ブロック1を複数ブロック積層する場合は、下位ブロックの上締付板2の上面と上位ブロックの下締付板3の下面とが合致するように積層する。この積層構造にあっても、上下各位のブロックのハンドル8を所定量回転操作することにより、各位のブロックの中央部の締付ボルト5を外部操作によって簡単に増締めすることができる。すなわち、複数の電池ブロック1を積層した状態であっても、各位のブロックの中央部の締付ボルト5を外部操作によって増締めすることが可能となる。
【0013】図4は本発明のさらに他の実施例を示す正面断面図であり、図1の実施例と同一部分は同一符号を付し、説明を省略する。軸6の上締付板2から外方への延出部に回転駆動源8’が接続されている。回転駆動源8’は、例えばステップモータなどのモータ類、あるいはロータリーアクチュエータによって構成され、駆動電源を受けて回転駆動されるようになっている。この実施例の構成において、上下の締付板2、3によって電池ブロック1を挾み、締付け保持した状態で、回転駆動源8’を作動させると、軸6が回転し、この回転がかさ歯車71、72のかみ合いを介して中央部の締付ボルト5に伝わり、締付ボルト5が所定量回転する。これによって、中央部の締付ボルト5を電池ブロック1の外部から簡単に増締めすることができる。図4の実施例構造の場合にも、図3と同様に複数の電池ブロック1を積層した状態であっても、中央部の締付ボルト5を電池ブロックの外方から自動的に簡単に増締めすることができる。
【0014】なお、一対のかさ歯車による歯車機構にかえてウォームギヤによる歯車機構などを伝達機構として用いることも可能である。また、軸6を回転させる駆動手段は、手動であっても自動であっても、中央部の締付ボルトを外部操作によって増締めするという点では同一効果が得られる。
【0015】
【発明の効果】以上の説明に明らかなとおり、本発明によれば、複数の電池ブロックを積層した状態であっても、中央部の締付ボルトを含むすべての箇所の締付ボルトの増締めが可能となるため、大面積セルの電池ブロックであっても均一に締付けることができる。




 

 


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