燃料电池装置及其制造方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供燃料电池装置及其制造方法。燃料电池装置具备：具有层叠有多个燃料电池单元的构造的燃料电池；覆盖燃料电池的沿着层叠方向的侧面的至少一部分的外罩；以及配置在外罩与由外罩覆盖的侧面之间的夹设层。当将夹设层的弹簧常数设为K1、将外罩的弹簧常数设为K2、将施加于燃料电池的惯性力设为Fg、将燃料电池中的燃料电池单元的允许偏移量设为X0时，外罩以及夹设层满足X0＞Fg/(K1+K2)的关系。利用这样的燃料电池装置来抑制燃料电池的位置偏移。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利说明】相关申请的相互参照本申请主张享有2013年2月26日提出申请的、专利申请号为2013 — 35296的日本专利申请的优先权，其全部公开内容均通过参照而被包含于本专利技术。
本专利技术涉及燃料电池装置。
技术介绍
作为燃料电池装置，为了提高燃料电池组的耐振动性、耐冲击性，提出有如下的燃料电池装置:在燃料电池(燃料电池组)、与沿燃料电池中的燃料电池单元(燃料电池单元)的层叠方向延伸设置的张力板(tens1n plate)之间，填充有硅、聚氨酯橡胶等弹性材料(专利文献I)。专利文献1:日本特开2003 - 203670号公报然而，在专利文献I所记载的燃料电池装置中，由于弹性材料的刚性低，因此，当因来自外部的冲击等而对燃料电池施加有惯性力，燃料电池被推压于弹性材料时，弹性材料容易变形。因此，虽然能够抑制构成燃料电池的燃料电池单元的损伤，但容易引起燃料电池单元的位置偏移。若产生燃料电池单元的位置偏移，则因这样的位置偏移，存在相邻的燃料电池单元之间的密封被破坏而反应气体、冷却介质等泄漏的问题。这样的问题并不限于在张力板与燃料电池之间填充有弹性材料的结构，在收纳燃料电池的壳体与燃料电池之间填充有弹性材料的结构等、即在燃料电池与覆盖该燃料电池的外罩之间填充有弹性材料的任意结构中是共通的问题。除此之外，在以往的燃料电池装置中，期望提高燃料电池装置的制造效率、低成本化、省电化、制造的容易化等。
技术实现思路
本专利技术是为了解决上述课题的至少一部分而完成的，能够作为以下的方式实现。(I)根据本专利技术的一个方式，提供一种燃料电池装置。该燃料电池装置具备:燃料电池，该燃料电池具有层叠有多个燃料电池单元的构造；外罩，该外罩覆盖上述燃料电池的沿着层叠方向的侧面的至少一部分；以及夹设层，该夹设层配置在上述外罩与由上述外罩覆盖的上述侧面之间，当将上述夹设层的弹簧常数设为K1、将上述外罩的弹簧常数设为K2、将施加于上述燃料电池的惯性力设为Fg、将上述燃料电池中的上述燃料电池单元的允许偏移量设为XO时，上述外罩以及上述夹设层满足XO > Fg/(K1+K2)的关系。根据该方式的燃料电池装置，由于夹设层以及外罩满足XO > Fg/(K1+K2)的关系，因此，即便对燃料电池施加有惯性力Fg，夹设层以及外罩的变形也为允许偏移量XO以下。因此，即便在伴随着夹设层以及外罩的变形而产生了构成燃料电池的燃料电池单元的位置偏移的情况下，也能够使这样的位置偏移为允许偏移量XO以下，能够抑制反应气体或者冷却介质的泄漏。(2)在上述燃料电池装置中，也可以构成为:当将上述夹设层的杨氏模量设为E、将上述夹设层的厚度设为D、将上述外罩与由上述外罩覆盖的上述侧面之间的必要最低限度的间隙设为D0、将比例常数设为α时，上述夹设层满足Kl = a XEX(1/D)、以及D>DO的关系。根据该方式的燃料电池装置，在保持夹设层的弹簧常数Kl为相同值的状态下，通过增大夹设层的杨氏模量E，能够增大夹设层的厚度D。因而，当利用外罩覆盖燃料电池时，能够确保外罩与燃料电池之间的间隙较大，因此，即便在初始状态下构成燃料电池的燃料电池单元彼此的位置偏移(公差)大，也能够利用外罩可靠地覆盖燃料电池。 (3)在上述燃料电池装置中，上述夹设层也可以由多个小片体形成。根据该方式的燃料电池装置，在利用外罩覆盖燃料电池后，通过向燃料电池与外罩之间供给小片体，能够形成夹设层。(4)在上述燃料电池装置中，也可以构成为:上述夹设层对上述多个燃料电池单元中的位于端部的燃料电池单元的拘束力，比相对于该燃料电池单元的沿着上述层叠方向的允许载荷小。在因年久劣化等而导致在燃料电池施加有产生沿着层叠方向的尺寸的力的情况下，位于端部的燃料电池单元的一侧不与其它的燃料电池单元接触，因此，与其它的燃料电池单元相比，相对于能够产生尺寸变化的力的、由夹设层产生的拘束力相对大。然而，根据本方式的燃料电池装置，由于夹设层对位于端部的燃料电池单元的拘束力比允许载荷小，因此能够抑制产生来自位于端部的燃料电池单元与邻接的燃料电池单元之间的、反应气体或者冷却介质的泄漏。(5)在上述燃料电池装置中，也可以构成为:上述小片体的外观形状为球形，上述小片体的平均直径为上述外罩与由上述外罩覆盖的上述侧面之间的必要最低限度的间隙的1/2以下。根据该方式的燃料电池装置，由于能够在外罩与由外罩覆盖的侧面之间紧密地填充小片体，因此能够增大夹设层的弹性系数。因此，能够缩小外罩的弹性系数，能够用刚性低且轻型的材料形成外罩。(6)在上述燃料电池装置中，也可以构成为:上述外罩覆盖上述燃料电池的沿着层叠方向的全部侧面，并且在载置上述燃料电池后的状态下覆盖上述燃料电池的铅垂上表面的面具有供给上述小片体的供给部，上述供给部具有收纳部和被收纳于上述收纳部的上述小片体，利用上述小片体的重量来向上述外罩与上述燃料电池之间供给小片体。根据该方式的燃料电池装置，即便伴随着燃料电池装置的使用而外罩与燃料电池之间的小片体的填充密度增加从而形成为在外罩与燃料电池之间产生空隙的状态，由于利用自重而自动地供给被收纳于收纳部的小片体，因此能够抑制上述的空隙的产生。(7)在上述燃料电池装置中，上述夹设层也可以由封入有多个小片体且具有挠性的袋体形成。根据该方式的燃料电池装置，由于小片体被封入于袋体，因此能够抑制燃料电池装置的制造时小片体的飞散，能够容易地进行小片体的处理。(8)在上述燃料电池装置中，上述小片体也可以包括砂、树脂制珠、玻璃珠中的至少一种。根据该方式的燃料电池装置，通过作为小片体而使用砂或者玻璃珠，能够比较廉价地形成夹设层。并且，通过作为小片体而使用树脂制珠，能够使夹设层轻型化。(9)在上述燃料电池装置中，也可以构成为:向上述燃料电池供给反应气体以及冷却介质，上述允许偏移量是上述燃料电池单元在与上述层叠方向垂直的方向上的位置的偏移量，是在上述燃料电池中不会发生上述反应气体或者上述冷却介质的泄漏的上限的偏移量。此外，本专利技术能够以各种方式实现，例如能够以燃料电池装置的制造方法、燃料电池系统、搭载有燃料电池装置的车辆等方式实现。【附图说明】图1是示出作为本专利技术的第一实施方式的燃料电池装置的简要结构的立体图。图2是第一实施方式的燃料电池装置的剖视图。图3是示出在燃料电池装置100被搭载于车辆的情况下燃料电池200所受到的惯性力的说明图。图4是示意性地示出变量DO的确定方法的说明图。图5是示出第一实施方式的燃料电池装置100的制造方法的顺序的流程图。图6是示意性地示出步骤S110的处理的说明图。图7是示意性地示出燃料电池壳体300和年久劣化后的燃料电池200的说明图。图8是第二实施方式的燃料电池装置的剖视图。【具体实施方式】A.实施方式:Al.装置结构:图1是示出作为本专利技术的第一实施方式的燃料电池装置的简要结构的立体图。图2是第一实施方式的燃料电池装置的剖视图。图2中示出图1所示的A — A剖面。燃料电池装置100具备燃料电池200、燃料电池壳体300以及夹设层121。燃料电池装置100例如搭载于电动汽车，向马达等驱动源供给电力。如图2所示，燃料电池200具有层叠有多个固体高分子型燃料电池即燃料电池单元(也被称作“单元”)7的构造。燃料电池200也被称作单元组，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种燃料电池装置，其中，所述燃料电池装置具备：燃料电池，该燃料电池具有层叠有多个燃料电池单元的构造；外罩，该外罩覆盖所述燃料电池的沿着层叠方向的侧面的至少一部分；以及夹设层，该夹设层配置在所述外罩与由所述外罩覆盖的所述侧面之间，当将所述夹设层的弹簧常数设为K1、将所述外罩的弹簧常数设为K2、将施加于所述燃料电池的惯性力设为Fg、将所述燃料电池中的所述燃料电池单元的允许偏移量设为X0时，所述外罩以及所述夹设层满足X0＞Fg/(K1+K2)的关系。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：竹内弘明，野野山顺朗，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP