(57)【要約】【課題】燃料電池セルのモニター端子を含む全体のシール性およびモニター端子に接続されるセルモニターケーブルの飛び石や着雪等に対する脆弱性を向上させる。【解決手段】燃料電池スタックを構成する各燃料電池セルのモニター端子をモニター回路に接続するために、各燃料電池セルの外周縁部は、各燃料電池のスタック方向に沿って貫通するマニホールド孔であって、モニター端子とモニター回路とを接続するためのセルモニターケーブルを配線するためのセルモニターケーブル用マニホールド孔を備える。各燃料電池セルのセルモニターケーブル用マニホールド孔は、その内壁およびその外周辺部をガスケットで覆われており、ガスケットには、隣接する燃料電池セルのガスケットに密接するように突出したシールリップが設けられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池スタックを構成する各燃料電池セルのモニター端子をモニター回路に接続するための燃料電池セルの構造であって、
前記各燃料電池セルの外周縁部は、前記各燃料電池のスタック方向に沿って貫通するマニホールド孔であって、前記モニター端子と前記モニター回路とを接続するためのセルモニターケーブルを配線するためのセルモニターケーブル用マニホールド孔を備え、
前記各燃料電池セルの前記セルモニターケーブル用マニホールド孔は、その内壁およびその外周辺部をガスケットで覆われており、
前記ガスケットには、隣接する燃料電池セルのガスケットに密接するように突出したシールリップが設けられている
ことを特徴とする燃料電池セルの構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池スタックを構成する各燃料電池セルのモニター端子をモニター回路に接続するための燃料電池セルの構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池スタックを構成する各燃料電池セルの状態を検知する一手段として、各燃料電池セルに設けられたモニター端子の電圧（以下、単に「セル電圧」をモニターする手段が利用されている。具体的には、各モニター端子に、外部のモニター回路から配線されるセルモニターケーブルが接続され、モニター回路によって、各セル電圧が検知される。
【０００３】
従来、このモニター端子は、セルモニターケーブルに設けられているコネクタを容易に差し込んで接続できるように、燃料電池セルの外端部に設けられたため、モニター端子を含む全体をシールすることが困難であった。このため、従来は、燃料電池スタックの防水性を確保するために、燃料電池スタックを、防水性を有する収納ケールに収納した上で、燃料電池に搭載することが行なわれていた。
【０００４】
また、仮に、モニター端子を含む周辺部分を単純に覆うなどしてシール性を確保したとしても、燃料電池セル数分のセルモニターケーブルに対して、燃料電池車に搭載した際に飛び石や着雪等に対して脆弱である、という問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２００６／０９０９２２号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、本発明は、燃料電池セルのモニター端子を含む全体のシール性およびモニター端子に接続されるセルモニターケーブルの飛び石や着雪等に対する脆弱性を向上させることが可能な技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
【０００８】
［適用例１］
燃料電池スタックを構成する各燃料電池セルのモニター端子をモニター回路に接続するための燃料電池セルの構造であって、
前記各燃料電池セルの外周縁部は、前記各燃料電池のスタック方向に沿って貫通するマニホールド孔であって、前記モニター端子と前記モニター回路とを接続するためのセルモニターケーブルを配線するためのセルモニターケーブル用マニホールド孔を備え、
前記各燃料電池セルの前記セルモニターケーブル用マニホールド孔は、その内壁およびその外周辺部をガスケットで覆われており、
前記ガスケットには、隣接する燃料電池セルのガスケットに密接するように突出したシールリップが設けられている
ことを特徴とする燃料電池セルの構造。
この構造によれば、燃料電池セルをスタックすることにより、セルモニターケーブル用マニホールド孔がスタック方向に並んでセルモニターケーブル用のマニホールドを形成することができる。そして、隣側に配列された燃料電池セルのガスケットに密接するように突出したシールリップによって、形成されたセルモニターケーブル用のマニホールド内をシールすることができるので、モニター端子とセルモニターケーブルの接続部を防水することが可能である。また、セルモニターケーブルをマニホールドの内部を通過させることができるので、飛び石や着雪に対する脆弱性を向上させることが可能である。
【０００９】
なお、本発明は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、燃料電池セルの構造、この構造を用いた燃料電池、燃料電池スタックなどの種々の形態で実現することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１実施例としての燃料電池セルについて示す説明図である。
【図２】本発明の第２実施例としての燃料電池セルを用いた燃料電池スタックの構造を示す概略斜視図である。
【図３】第２実施例の燃料電池スタックの組み立て方法を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の実施の形態を、実施例に基づいて以下の順序で説明する。
Ａ．第１実施例：
Ｂ．第２実施例：
【００１２】
Ａ．第１実施例：
図１は、本発明の第１実施例としての燃料電池セルについて示す説明図である。図１（Ａ）は、この燃料電池セル１０を用いた燃料電池スタック１００の一方の最終端に配置するエンドプレート２０側から見た概略構成図であり、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）に示したＡ−Ａ線に沿って切断し、スタック方向に沿って示した概略断面図である。
【００１３】
各燃料電池セル１０には、図１（Ａ）に示すように、水素入力用マニホールド孔１１、水素出力用マニホールド孔１２、Ａｉｒ入力用マニホールド孔１３ａ〜１３ｃ、Ａｉｒ出力用マニホールド孔１４ａ〜１４ｄ、冷却媒体入力用マニホールド孔１５ａ，１５ｂ、冷却媒体出力用マニホールド孔１６ａ，１６ｂ、がそれぞれ設けられている。従って、複数の燃料電池セル１０をスタックした燃料電池スタック１００には、それぞれ、対応する、水素入力用マニホールド１０１、水素出力用マニホールド１０２、Ａｉｒ入力用マニホールド１０３ａ〜１０３ｃ、Ａｉｒ出力用マニホールド１０４ａ〜１０４ｄ、冷却媒体入力用マニホールド１０５ａ，１０５ｂ、冷却媒体出力用マニホールド１０６ａ，１０６ｂが設けられることになる。
【００１４】
さらに、本実施例の特徴として、各燃料電池セル１０には、図１（Ａ）に示すように、セルモニターケーブル用マニホールド孔１７が、それぞれ設けられている。これにより、本実施例の燃料電池スタック１００には、図１（Ｂ）に示すように、各燃料電池セル１０のセルモニターケーブル用マニホールド孔１７がスタック方向に沿って配列することにより、セルモニターケーブル用マニホールド１０７が形成されることになる。
【００１５】
なお、本発明の説明の便宜上、図１（Ａ）のエンドプレート２０には、セルモニターケーブル用マニホールド孔２７のみが設けられて、セルモニターケーブル用マニホールド１０７のみが、図１（Ａ）のエンドプレート２０まで貫通している場合を例に示している。他のマニホールドについては、外部と接続する図示しない配管の接続設計に応じて、燃料電池スタック１００の両端に配置される２枚のエンドプレート２０のいずれか一方、あるいは、両方に、マニホールド孔が設けられることとなる。
【００１６】
各燃料電池セル１０は、図１（Ｂ）に示すように、膜電極接合体（ＭＥＧＡ）３０を２つの反応ガス流路層３１，３２で挟持した発電体４０、および、内部に冷却媒体流路を有するセパレータ５０を備えている。また、セパレータ５０の一部は、セルモニターケーブルと接続するためのモニター端子５２となるように、セルモニターケーブル用マニホールド孔１７内に突出するように形成されている。このモニター端子５２に、セルモニターケーブル用マニホールド１０７内に配線される、対応するセルモニターケーブル７２の挿入端子７４を挿入することにより、対応するセルモニターケーブルとモニター端子とを接続することが可能である。これにより、各燃料電池セル１０の電圧状態をモニター回路９５によりモニターすることができる。
【００１７】
以上説明したように、本実施例の燃料電池セル１０による燃料電池スタック１００では、燃料電池セル１０のモニター端子を含む全体のシール性およびモニター端子に接続されるセルモニターケーブルの飛び石や着雪等に対する脆弱性を向上させることが可能である。
【００１８】
ここで、セルモニターケーブル用マニホールド孔１７の内壁、および、その周辺部分はシール用のガスケットゴム６０で覆われている。また、セパレータ５０とは反対側の面のガスケットゴム６０の面にはシールリップ６２ａ〜６２ｃが設けられている。これにより、各燃料電池セル１０のセルモニターケーブル用マニホールド孔１７によって構成されるセルモニターケーブル用マニホールド１０７を、他の領域からシールすることが可能となる。従って、モニター端子５２とセルモニターケーブル７２の挿入端子７４との接続部は、他の領域からシールされたセルモニターケーブル用マニホールド１０７内に存在することになるので、防水効果を高めることができる。また、セルモニターケーブル７２は、セルモニターケーブル用マニホールド１０７内に配線されているので、水、光、飛び石、着雪等の外的要因から保護することができる。さらに、また、各燃料電池セル１０に接続されるセルモニターケーブル７２は、コネクタ８０で集約して、エンドプレート２０からまとめて取り出すことが可能であり、これを、図２（Ｂ）に示すように、防水グロメット９０を用いることによって容易にシールすることが可能であり、防水の信頼性を極めて高めることができる。
【００１９】
Ｂ．第２実施例：
図２は、本発明の第２実施例としての燃料電池セルを用いた燃料電池スタックの構造を示す概略斜視図である。この燃料電池スタック１００Ｂは、第１実施例と同様において、燃料電池セル１０をスタックすることにより構成された燃料電池スタック１００と同様に、第２実施例の特徴である燃料電池セル１０Ｂをスタックすることにより構成されている。すなわち、第１実施例と第２実施例との主な相違点は、以下で説明する燃料電池セル１０Bの構造にある。図１に示したように、第１実施例の燃料電池セル１０では、Ａｉｒ出力用マニホールド孔１４ａ〜１４ｄの横側のスペースに、セルモニターケーブル用マニホールド孔１７を設けている。これに対して、本実施例の燃料電池セル１０Ｂでは、Ａｉｒ出力用マニホールド孔１４ａ〜１４ｃの上部全体に渡ってセルモニターケーブル用マニホールド孔１７Ｂを設けている点が異なっている。また、このセルモニターケーブル用マニホールド孔１７Ｂによって構成されるセルモニターケーブル用マニホールド１０７Ｂ内にモニター回路９５が配設されている点が異なっている。モニター回路９５は、ブラケット９６を介してエンドプレート２２Ｂに固定されている。
【００２０】
上記構成の燃料電池セル１０Ｂを用いた燃料電池スタック１００Ｂとすれば、第１実施例と同様に、これによって形成されるセルモニターケーブル用マニホールド１０７Ｂは、シール性の閉空間とすることができるので、このセルモニターケーブル用マニホールド１０７Ｂ内にモニター回路を収納することができる。従って、第１実施例と同様に、燃料電池セル１０Ｂのモニター端子を含む全体のシール性およびモニター端子に接続されるセルモニターケーブルの飛び石や着雪等に対する脆弱性を向上させることが可能である。また、モニター回路のために収納ケースを用意し、防水処理を施すことを省略することが可能となる。
【００２１】
なお、図１に示した第１実施例の燃料電池スタック１００のエンドプレートは両端に１枚ずつの２枚の構成としていた。しかしながら、本実施例の場合には、１枚のエンドプレートを上下に分割し２つのエンドプレート２０Ｂ、２２Ｂの別体構成としている。この理由は、以下の通りである。すなわち、下側の部分（以下、「発電部分」とも呼ぶ）の締結荷重は、発電体の発電体の発電性能等から求められる荷重（例えば、ＭＡＸ１６０ｋＮ）が必要である。これに対して、セルモニターケーブル用マニホールド１０７Ｂが構成される部分(以下、「セルモニター部分」とも呼ぶ)では、セルモニターケーブル用マニホールド１０７Ｂの防水性能を確保するために要求される締結荷重で十分である（例えば、約１０ｋＮ）。従って、セルモニター部分を発電部分と同じ締結荷重とするのは過剰であり、かえって不具合が発生する場合も有りうる。セルモニター部分は、例えば、樹脂性の軽量なエンドプレートや金属性であっても、発電部分の金属性エンドプレートに比べて１／８程度の肉厚の部材とすることにより、軽量なスタックを実現することができる。なお、同様に、エンドプレート２０Ｂに合わせたテンションシャフト１１０Ｂを用意し、エンドプレート２２Ｂに合わせたテンションシャフト１１２Ｂを用意すればよい。
【００２２】
ところで、燃料電池スタック１００Ｂの組み立ては、以下で説明するようにして実行することが可能である。図３は、第２実施例の燃料電池スタックの組み立て方法を示す説明図である。図に示すように、エンドプレート２２Ｂにモニター回路９５をブラケット９６で固定した状態で設置し、燃料電池セル１０Ｂをセルモニターケーブル用マニホールド１０７Ｂを通すようにして積層して、燃料電池セルごとにセルモニターケーブル７２の挿入端子７４をモニター端子５２Ｂに接続することを繰り返すことにより、容易に組み立てることが可能である。
【００２３】
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能である。
【符号の説明】
【００２４】
１０…燃料電池セル
１０Ｂ…燃料電池セル
１１…水素入力用マニホールド孔
１２…水素出力用マニホールド孔
１３ａ〜１３ｃ…Ａｉｒ入力用マニホールド孔
１４ａ〜１４ｄ…Ａｉｒ出力用マニホールド孔
１５ａ，１５ｂ…冷却媒体入力用マニホールド孔
１６ａ，１６ｂ…冷却媒体出力用マニホールド孔
１７…セルモニターケーブル用マニホールド孔
１７Ｂ…セルモニターケーブル用マニホールド孔
２０…エンドプレート
２０Ｂ…エンドプレート
２２Ｂ…エンドプレート
２７…セルモニターケーブル用マニホールド孔
３１，３２…反応ガス流路層
４０…発電体
５０…セパレータ
５２…モニター端子
５２Ｂ…モニター端子
６０…ガスケットゴム
６２ａ…シールリップ
７２…セルモニターケーブル
７４…挿入端子
７２Ｂ…セルモニターケーブル
７４Ｂ…挿入端子
８０…コネクタ
９０…防水グロメット
９５…モニター回路
９６…ブラケット
１００…燃料電池スタック
１００Ｂ…燃料電池スタック
１０１…水素入力用マニホールド
１０２…水素出力用マニホールド
１０３ａ〜１０３ｃ…Ａｉｒ入力用マニホールド
１０４ａ〜１０４ｄ…Ａｉｒ出力用マニホールド
１０５ａ，１０５ｂ…冷却媒体入力用マニホールド
１０６ａ，１０６ｂ…冷却媒体出力用マニホールド
１０７…セルモニターケーブル用マニホールド
１０７Ｂ…セルモニターケーブル用マニホールド
１１０Ｂ…テンションシャフト
１１２Ｂ…テンションシャフト
【図１】
2010257637.tif 000003
【図２】
2010257637.tif 000004
【図３】
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