(57)【要約】【課題】防水性、絶縁性、および、体衝突性を容易に確保することが可能な燃料電池のターミナルの取り出し構造を提供する。【解決手段】各燃料電池セルと、第１極側のターミナルプレートと、エンドプレートには、第２極側のターミナルプレートからの第２極のターミナルを、第１極側のエンドプレートから取り出すための第２極ターミナル用貫通孔が設けられており、第２極側のターミナルプレートには、第２極ターミナル用貫通孔を介して第２極のターミナルが第１極側のエンドプレートから出るように形成されている。第１極側のエンドプレートには、第１極のターミナルを、第２極のターミナルと共に取り出すための第１極ターミナル用貫通孔が設けられており、第１極側のターミナルプレートには、第１極ターミナル用貫通孔を介して第１極のターミナルが第１極側のエンドプレートから出るように形成されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池スタックから一対のターミナルを取り出すための燃料電池スタックの構造であって、
前記燃料電池スタックは、
複数の燃料電池セルがスタックされた燃料電池セルスタックと、
前記燃料電池セルスタックの第１極側および第２極側の両端において、それぞれ内側から順に配列されたターミナルプレートおよびエンドプレートと、
を備えており、
前記燃料電池セルスタックの各燃料電池セルと、前記第１極側のターミナルプレートおよびエンドプレートには、それぞれ、前記第２極側のターミナルプレートからの前記第２極のターミナルを、前記第１極側のエンドプレートから取り出すための第２極ターミナル用貫通孔が設けられており、
前記第２極側のターミナルプレートには、前記第２極ターミナル用貫通孔を介して、前記第２極のターミナルが前記第１極側のエンドプレートから突出するように形成されており、
前記第１極側のエンドプレートには、前記第１極のターミナルを、前記第２極のターミナルと並んで取り出すための第１極ターミナル用貫通孔が設けられており、
前記第１極側のターミナルプレートには、前記第１極ターミナル用貫通孔を介して、前記第１極のターミナルが前記第１極側のエンドプレートから突出するように形成されている
ことを特徴とする燃料電池スタックの構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スタック構造の燃料電池における一対のターミナルの取り出し構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は、通常、１つの発電体となる燃料電池セルを複数個直列にスタックした燃料電池セルスタックの両端にそれぞれ設けられた、ターミナルプレート、インシュレータ、および、エンドプレートで挟持して構成される構造が一般的である。これら両端のターミナルプレートからそれぞれターミナルを取り出す構造としては、例えば、それぞれのターミナルプレートの外周部から取り出す構造や、それぞれのエンドプレートに設けられた取り出し孔を介して取り出す構造が一般的である。
【０００３】
両端のエンドプレートよりターミナルを取り出す場合には、燃料電池の両端側および周辺部全体に、高圧ケーブルを取り回し配線するためのスペースが多く必要となるという問題がある。
【０００４】
また、ターミナルプレートの外周部からターミナルを取り出す場合には、そのターミナル取り出し部の防水が困難であるため、一般に、燃料電池全体を、ターミナルからの配線も含めて、防水ケースに収納する構成として対応している。
【０００５】
また、燃料電池の周辺部に配線される高圧ケーブル取り回し配線が長い場合には、この配線に外部からの力、例えば、搭載した自動車の衝突時に加わる力（以下、「衝突入力」とも呼ぶ）に対して弱く、短絡の防止に対して不十分となる可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−０８７７６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで、本発明は、防水性、絶縁性、および、体衝突性を容易に確保することが可能な燃料電池のターミナルの取り出し構造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】
【０００８】
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。
【０００９】
［適用例１］
燃料電池スタックから一対のターミナルを取り出すための燃料電池スタックの構造であって、
前記燃料電池スタックは、
複数の燃料電池セルがスタックされた燃料電池セルスタックと、
前記燃料電池セルスタックの第１極側および第２極側の両端において、それぞれ内側から順に配列されたターミナルプレートおよびエンドプレートと、
を備えており、
前記燃料電池セルスタックの各燃料電池セルと、前記第１極側のターミナルプレートおよびエンドプレートには、それぞれ、前記第２極側のターミナルプレートからの前記第２極のターミナルを、前記第１極側のエンドプレートから取り出すための第２極ターミナル用貫通孔が設けられており、
前記第２極側のターミナルプレートには、前記第２極ターミナル用貫通孔を介して、前記第２極のターミナルが前記第１極側のエンドプレートから突出するように形成されており、
前記第１極側のエンドプレートには、前記第１極のターミナルを、前記第２極のターミナルと並んで取り出すための第１極ターミナル用貫通孔が設けられており、
前記第１極側のターミナルプレートには、前記第１極ターミナル用貫通孔を介して、前記第１極のターミナルが前記第１極側のエンドプレートから突出するように形成されている
ことを特徴とする燃料電池スタックの構造。
この燃料電池スタックの構造によれば、第１極側のエンドプレートから第１極および第２極のターミナルが並んで突出するように形成されているので、第１極側のエンドプレートに集約して第１極と第２極のターミナルを取り出すことができ、これにより、高圧配線を集約することができ、高圧ケーブルの取り回し配線が容易で省スペース化が可能である。また、これにより、防水性、絶縁性、および、体衝突性を容易に確保することが可能な燃料電池のターミナルの取り出し構造を提供することが可能となる。
【００１０】
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、燃料電池スタックの構造、この構造を用いた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】
【００１１】
【図１】本発明の実施例としての燃料電池スタックを構成するための燃料電池セルの概略上面図である。
【図２】燃料電池スタックの図１に示したＡ−Ａ線における概略断面図である。
【図３】負極側のターミナルプレート３０を示す説明図である。
【図４】正極側のターミナルプレート４０を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
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．実施例：
Ｂ．変形例：
【００１３】
Ａ．実施例：
本発明の実施例としての燃料電池スタックは、従来の燃料電池スタックと同様に、１つの発電体である燃料電池セルを複数個直列にスタックして燃料電池セルスタックを構成する。そして、この燃料電池セルスタックを、燃料電池セルスタックの正極側に配列した正極側のターミナルプレートおよびエンドプレートと、燃料電池セルスタックの負極側に配列した負極側のターミナルプレートおよびエンドプレートと、で挟持することにより構成される。
【００１４】
図１は、本発明の実施例としての燃料電池スタックを構成するための燃料電池セルの概略上面図である。この燃料電池セル１０には、図１に示すように、その中心領域には、発電を行なうための発電部２０が設けられている。そして、その外周領域２５はシール用のガスケットゴムで形成されている。この外周領域２５には、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（空気）入力用マニホールド孔１３ａ〜１３ｃ、Ａｉｒ出力用マニホールド孔１４ａ〜１４ｃ、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セルスタックを有する燃料電池スタックには、それぞれ、対応する、水素入力用マニホールド、水素出力用マニホールド、Ａｉｒ入力用マニホールド、Ａｉｒ出力用マニホールド、冷却媒体入力用マニホールド、冷却媒体出力用マニホールドが設けられることになる。なお、各マニホールド孔には、それぞれの周囲を覆うことにより、それぞれのマニホールドをシールするシールリップ２６（破線で示す）が形成されている。
【００１５】
さらに、本発明の実施例の特徴として、各燃料電池セル１０には、図１に示すように、後述する負極ターミナルを取り出すための負極ターミナル用貫通孔１７が設けられている。この負極ターミナル用貫通孔１７の周囲にもシールリップ２６が形成されている。また、同様に、後述する正極側のターミナルプレートおよびエンドプレートにも、負極ターミナル用貫通孔１７に対応する位置に、それぞれ同様に負極ターミナル用貫通孔が設けられている。
【００１６】
図２は、燃料電池スタックの図１に示したＡ−Ａ線における概略断面図である。燃料電池セル１０は、図２に示すように、膜電極接合体（ＭＥＧＡ）２１を負極側（アノード側）の流路層（ＡＮ流路層）２１および正極側（カソード側）の流路層（ＣＡ流路層）２２で挟持した発電部２０、および、内部に冷却媒体流路を有するセパレータ２４を備えている。そして、発電部２０およびセパレータ２４の外周領域２５は、図１でも示したようにシール用のガスケットゴムで覆われている。特に、負極ターミナル用貫通孔１７の内壁もガスケットゴムで覆われているため、負極側のターミナルプレート３０から延びる負極のターミナル３２ｂの接触に対して絶縁されている。また、負極ターミナル用貫通孔１７の周囲には上記したようにシールリップ２６が形成されているので、負極ターミナル用貫通孔１７、より具体的には、後述する負極のターミナルを他の領域から独立してシールすることになる。
【００１７】
ここで、図３は、負極側のターミナルプレート３０を示す説明図である。図３（Ａ）は概略上面図であり、図３（Ｂ）は図３（Ａ）のＢ−Ｂ線における概略断面図である。負極側のターミナルプレート３０は、その上部側で、かつ、燃料電池セル１０の発電部２０に対応する領域に電極部３２ａが露出し、その外周部全体がガスケットゴム３５で覆われるように形成されている。そして、燃料電池セル１０の負極ターミナル用貫通孔１７に対応する位置に、図３（Ｂ）に示すように、上方へ延びるターミナル３２ｂが形成されている。なお、図３への図示は、省略するが、このターミナルプレート３０のガスケットゴム３５においても、燃料電池セル１０の外周領域２５と同様に、各部をシールするためのシールリップが形成されている。なお、図２の断面図には、それぞれ対応する領域にシールリップ３６が形成されている状態が示されている。特に、負極のターミナル３２ｂの周囲にもシールリップ２６が形成されているので、負極ターミナル用貫通孔１７の周囲のシールリップ２６とともに、負極のターミナル３２ｂを他の領域から独立してシールすることになる。
【００１８】
図４は、正極側のターミナルプレート４０を示す説明図である。図４（Ａ）は概略上面図であり、図４（Ｂ）は図４（Ａ）のＣ−Ｃ線における概略断面図である。正極側のターミナルプレート４０は、その下部側で、かつ、燃料電池セル１０の発電部２０に対応する領域に電極部４８ａが露出し、その外周部全体がガスケットゴム４９で覆われるように形成されている。
【００１９】
また、正極側のターミナルプレート４０には、図４（Ａ）に示すように、水素入力用マニホールド、水素出力用マニホールド、Ａｉｒ入力用マニホールド、Ａｉｒ出力用マニホールド、冷却媒体入力用マニホールド、冷却媒体出力用マニホールドに対応する位置に、水素入力用マニホールド孔４１、水素出力用マニホールド孔４２、Ａｉｒ（空気）入力用マニホールド孔４３ａ〜４３ｃ、Ａｉｒ出力用マニホールド孔４４ａ〜４４ｃ、冷却媒体入力用マニホールド孔４５ａ，４５ｂ、冷却媒体出力用マニホールド孔４６ａ，４６ｂ、が設けられている。なお、図示は省略するが、図１の燃料電池セル１０と同様に、各マニホールド孔には、それぞれの周囲を覆うことにより、それぞれのマニホールドをシールするシールリップが形成されている。なお、図２の断面図には、対応する領域にシールリップ４９ｓが形成されている状態が示されている。
【００２０】
また、負極ターミナル用貫通孔１７に対応する位置に同様に負極ターミナル用貫通孔４７が設けられている。この負極ターミナル用貫通孔４７の内壁はガスケットゴム４９で覆われているため、負極側のターミナルプレート３０から延びる負極のターミナル３２ｂの接触に対して絶縁されている。また、負極ターミナル用貫通孔４７の周囲に設けられたシールリップ４９ｓにより、負極ターミナル用貫通孔４７、より具体的には、負極のターミナル３２ｂを他の領域から独立してシールすることになる。
【００２１】
さらに、また、負極ターミナル用貫通孔４７と水素入力用マニホールド孔４１の間の位置には、図４（Ｂ）に示すように、上方へ延びる正極用のターミナル４８ｂが形成されている。
【００２２】
図２に示すように、正極側のエンドプレート６０には、燃料電池セル１０の負極ターミナル用貫通孔１７および正極側のターミナルプレート４０の負極ターミナル用貫通孔４７に対応する位置に、負極ターミナル用貫通孔６７が形成されている。そして、この負極ターミナル用貫通孔６７の内壁はシール用のガスケットゴム６５で覆われているため、負極側のターミナルプレート３０から延びる負極のターミナル３２ｂの接触に対して絶縁されている。
【００２３】
また、正極側のエンドプレート６０には、正極側のターミナルプレート４０から上方に延びる正極のターミナル４８ｂを取り出すための正極ターミナル用貫通孔６８が形成されている。この正極ターミナル用貫通孔６８の内壁はシール用のガスケットゴム６５で覆われているため、正極側のターミナルプレート４０から延びる正極のターミナル４８ｂの接触に対して絶縁されている。
【００２４】
正極側のエンドプレート６０から、並んで取り出された正極のターミナル４８ｂおよび負極のターミナル３２ｂは、配線用の高圧ケーブルと、ボルト等により締結して接続される。そして、正極側のエンドプレート６０から突出した正極のターミナル４８ｂおよび負極のターミナル３２ｂ、並びに、それぞれの締結部、および高圧ケーブルの一部を、防水グロメット８０で覆うことにより、防水化することが可能となる。
【００２５】
以上、説明した本実施例の燃料電池スタックの構造では、正極および負極の２つのターミナル４８ｂ，３２ｂを、正極側のエンドプレート６０から並んで取り出すことが可能である。そして、それぞれのターミナルと高圧ケーブルとを接続すれば、高圧ケーブルの配線の取りまわしが容易で、省スペース化が可能である。また、正極側のエンドプレート６０から突出した正極のターミナル４８ｂおよび負極のターミナル３２ｂ、並びに、それぞれの締結部、および高圧ケーブルの一部を、防水グロメット８０で覆うことにより、防水化することが可能となる。この結果、防水ケースの省略化が可能となり得る。
【００２６】
また、正極のターミナル４８ｂが通過する正極ターミナル用貫通孔６８、および、負極のターミナル３２ｂが通過する負極ターミナル用貫通孔１７，４７，６７は、いずれも、ガスケットゴムで覆われ、シールリップにより他の領域からシールされている。従って、例えば、図２の横方向から仮に衝撃が加わって、ターミナルが貫通孔の内壁に接触したとしても短絡を防止することが可能である。
【００２７】
Ｂ．変形例：
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。例えば次のような変形も可能である。
【００２８】
上記実施例では、正極側のエンドプレート側から正極および負極のターミナルを取り出すように貫通孔を設けた場合を例に説明したが、負極側のエンドプレート側から正極および負極のターミナルを取り出すように貫通孔を設ける構成としてもよい。
【符号の説明】
【００２９】
１０…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〜１４ｃ…Ａｉｒ出力マニホールド孔
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…負極ターミナル用貫通孔
２０…発電部
２１…ＭＥＧＡ（膜電極接合体）
２２…ＡＮ流路層
２３…ＣＡ流路層
２４…セパレータ
２５…外周領域
２６…シールリップ
３０…ターミナルプレート
３２ａ…電極部
３２ｂ…ターミナル
３５…ガスケットゴム
３６…シールリップ
４０…ターミナルプレート
４１…水素入力用マニホールド孔
４２…水素出力用マニホールド孔
４３ａ〜４３ｃ…Ａｉｒ入力用マニホールド孔
４４ａ〜４４ｃ…Ａｉｒ出力用マニホールド孔
４５ａ，４５ｂ…冷却媒体入力用マニホールド孔
４６ａ，４６ｂ…冷却媒体出力用マニホールド孔
４７…負極ターミナル用貫通孔
４８ａ…電極部
４８ｂ…ターミナル
４９…ガスケットゴム
４９ｓ…シールリップ
６０…エンドプレート
６５…ガスケットゴム
６７…負極ターミナル用貫通孔
６８…正極ターミナル用貫通孔
８０…防水グロメット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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