(57)【要約】      （修正有）【課題】燃料電池スタックを高剛性を有する部材に固定することで燃料電池スタックの高密度実装化を向上しうる支持構造を提供する。【解決手段】燃料電池スタック４と、前記燃料電池スタック４の積層方向から挟持し均一に押圧するエンドプレートを備える燃料電池スタックの支持構造において、前記燃料電池スタック４両端のエンドプレートを相互に連結する板状の固定部材５，６を、前記燃料電池スタック４の両側面に沿って対向的に配設したことを特徴とする。【選択図】図２
2006302640.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
積層方向から挟持し押圧するエンドプレートを備える燃料電池を複数備える燃料電池スタックの支持構造において、
前記各々の燃料電池スタック両端のエンドプレートの少なくとも一方を連結する板状の固定部材を、
前記各々の燃料電池スタックの両側面に沿って対向的に配設したことを特徴とする燃料電池スタックの支持構造。
【請求項２】
前記固定部材は前記燃料電池スタックを車両フレームに支持するマウント部材を兼ねることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池スタックの支持構造。
【請求項３】
前記固定部材には、前記燃料電池スタックの側面との対向面にセル積層方向に沿って溝を形成すると共に、前記エンドプレートには前記溝と嵌合する突起部を形成したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の燃料電池スタックの支持構造。
【請求項４】
前記固定部材は、並列的に配設した複数の燃料電池スタックに共通の部材として形成すると共に、相対する前記固定部材の前記燃料電池スタック配設方向の端部を相互に連結して筒状に形成したことを特徴とする請求項１から請求項３の何れかに記載の燃料電池スタックの支持構造。
【請求項５】
前記固定部材は、燃料電池の周辺部品を固定するブラケットを兼ねることを特徴とする請求項１から請求項４の何れかに記載の燃料電池スタックの支持構造。
【請求項６】
前記固定部材は、電気絶縁性を有する部材からなることを特徴とする請求項１から請求項５の何れかに記載の燃料電池スタックの支持構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両搭載型の燃料電池に好適な燃料電池スタックの支持構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のスタックの支持構造では、スタックは発電反応にともないセルの積層方向に伸縮する。そのため、燃料ガスや冷却水を給排するためのマニホールドとスタックとの間にフレキシブル配管を介装していた（例えば、特許文献１、参照）。
【特許文献１】特開２００１−１４３７４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記従来の燃料電池スタックの支持構造では、複数の燃料電池スタックから構成される場合、スタックの伸縮に対応してしっかりとした位置決めができないため、特に燃料電池スタックを複数配列したときにフレキシブル配管が多数必要となり、そのことが部品点数を増やし、スペース効率を悪化させていた。
【０００４】
そこで本発明では、燃料電池スタックを高剛性の固定部材であるサイドプレートに設置し、前記燃料電池スタックの支持剛性を向上することで、フレキシブル配管を必要とせず、実装密度を向上しうる支持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】
【０００５】
積層方向から挟持し押圧するエンドプレートを備える燃料電池を複数備える燃料電池スタックの支持構造において、前記各々の燃料電池スタック両端のエンドプレートの少なくとも一方を連結する板状の固定部材を、前記各々の燃料電池スタックの両側面に沿って対向的に配設した。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によると、燃料電池スタックを複数備え、各々の燃料電池スタック両端のエンドプレートをスタック両側面に配した板状の固定部材により連結してあるので、燃料電池スタックに流体を供給するマニホールドと燃料電池スタックの間に、前記燃料電池スタックの伸縮により燃料ガス等の流体の漏れを防ぐフレキシブル配管を備える必要がなく、したがって部品点数を減らせる。また、配管のためのスペースが不要となるので燃料電池セルの積層数および実装密度を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
第1実施形態に用いる燃料電池システムの概略構成を図１から図３に示す。本実施形態において、燃料電池スタック４の構成について図１に基づき説明する。前記燃料電池スタック４は、燃料電池セルを複数積層し、その積層方向両側から均一に前記燃料電池セルを押圧する弾性体（図示せず）を挟持し、さらに積層方向に両側からエンドプレート１およびエンドプレート２により挟持して構成されている。なお、詳細は図示しないが燃料電池スタック４を構成する複数の燃料電池セルの電解質膜には燃料ガスや酸化剤ガスを供給するためのマニホールドを設けている。
【０００８】
図に示した５および６は本発明の固定部材に相当するサイドプレートであり、燃料電池スタックを車両フレームへ支持するためのマウント部材を兼ねて、鋼板等の高剛性部材から形成されている。これら一対のサイドプレート５，６により複数個（この場合３個）の燃料電池スタック４を固定する。前記燃料電池スタック４のサイドプレート５，６への配設方法について図２および図３の記載に基づいて説明する。予め燃料電池スタック４を固定する位置をサイドプレート５，６に定めておき、複数の燃料電池スタック４を並列に前記位置に配置し、エンドプレート１とエンドプレート２をそれぞれサイドプレート５，６に固定する。また、図３に示したように複数の燃料電池スタック４を鉛直方向に並べてサイドプレート５，６に固定してもよい。
【０００９】
ここで、エンドプレート１とエンドプレート２とのサイドプレート５，６への固定方法として、エンドプレート１，２にボルト穴３０を設け、サイドプレート５，６に燃料電池スタック４のエンドプレート１，２を配設する部分に予めネジ穴３１を設けておく。そして、エンドプレート１，２とサイドプレート５，６の前記ボルト穴３０に図示しないボルトを通しサイドプレート５，６のネジ穴３１に締め付けることでエンドプレート１，２をサイドプレート５，６に締結する。
【００１０】
燃料電池スタック４を冷却する冷却水や発電反応を生じさせる燃料ガスおよび酸化剤ガスを複数の燃料電池スタック４にほぼ均等に供給するマニホールド７とエンドプレート１またはエンドプレート２が接するように備える。なお、マニホールド７より燃料電池スタック４に流体を供給する際、マニホールド７とエンドプレート１またはエンドプレート２の接する面で、流体の漏れを確実に阻止するようにシールする。
【００１１】
第１実施形態に用いた燃料電池システムの効果について説明する。燃料電池スタック４の運転温度と雰囲気温度の差による熱膨張や電解質膜の含水による膨張等によって作動中の燃料電池スタック４はセル積層方向に伸縮する。そのため、従来はマニホールド７と燃料電池スタック４との間に、燃料電池スタック４の積層方向への伸縮に応じて変形するフレキシブル配管を設置していた。このフレキシブル配管によりマニホールド７を通り燃料電池スタック４へ供給される燃料ガス等の漏れを阻止できていたが、フレキシブル配管を利用することで部品点数が増加し、スペース効率を悪化させていた。
【００１２】
そこで、本発明では、燃料電池スタック４を複数備え、サイドプレート５，６にエンドプレート１，２を固定しており、燃料電池スタック４の伸縮を阻止しているため燃料電池スタック４に流体を供給するマニホールド７と燃料電池スタック４の間シールを備えることで燃料ガス等の漏れを防ぐことができフレキシブル配管を備える必要がない。したがって、部品点数を減らすことが可能となり、燃料電池スタック４のスペース効率を向上することが可能となる。また、前記フレキシブル配管を備えるスペースが不要となるので燃料電池スタック４のセルの積層数および実装密度を高めることができる。
【００１３】
燃料電池スタック４を設置するサイドプレート５，６は高剛性部材より構成されているため、複数の燃料電池スタック４の強度を増す部品を備える必要がない。したがって、その部品のための空間を節約できると共に、十分な強度を確保することが可能となる。
【００１４】
サイドプレート５，６は高剛性の部材からなり、車両フレームへの支持締結構造を有するので、高剛性部材としての性質を兼ねるため支持締結構造を簡略化することが可能となりスペース効率を向上することが可能となる。
【００１５】
第２〜第３実施形態について第１実施形態と異なる部分を中心に図４から図６に基づき説明する。本実施形態では、サイドプレート１０，１１には、燃料電池スタック４の側面との対向面に燃料電池セルの積層方向に沿って溝１６を形成すると共に、エンドプレート８，９には、前記溝１６と嵌合するように突起部１５を形成した。
【００１６】
ただし、図６に示したものでは、サイドプレート一体型部材１２は、並列的に配設した複数の燃料電池スタック４に共通の部材として形成すると共に、相対するサイドプレート１０，１１の前記燃料電池スタック４の配設方向の端部を相互に連結して筒状に形成した。サイドプレート一体型部材１２にも図６に示したように、燃料電池スタック４の側面との対向面にエンドプレート８，９に形成した突起部１５と嵌合するように、燃料電池セルの積層方向に沿って溝１６を形成した。
【００１７】
サイドプレート一体型部材１２に燃料電池スタック４を設置した状態で、マニホールド１３を通過した燃料ガス等が燃料電池スタック４と接する面において確実に漏れを阻止するように設置し、マニホールド１３と燃料電池スタック４を挟んで対向する面に後方部蓋１４を備える。
【００１８】
サイドプレート５，６、サイドプレート１０，１１、およびサイドプレート一体型部材１２は、高剛性部材を兼ねているため、燃料電池スタック４の周辺部品（たとえば、燃料電池セル電圧測定ユニット、ハーネス等）を固定する機能を持たせてもよいし、サイドプレートとして絶縁性を有する部材を使用してもよい。
【００１９】
サイドプレート１０，１１には、燃料電池スタック４の側面との対向面に燃料電池セルの積層方向に沿って溝１６を形成すると共に、エンドプレート８，９には、前記溝１６と嵌合するように突起部１５を形成したことで組付けが容易となる。すなわち、エンドプレートの突起部１５をサイドプレートの溝１６に嵌合させながらスタック４を挿入することで、サイドプレート１０，１１に対し、大型または重量のあるスタック４の組み付けと位置決めを容易に行えるので、組立作業が容易になる。
【００２０】
マニホールド１３がエンドプレート８，９に接するように設置し、マニホールド１３と燃料電池スタック４を挟んで対向する面に後方部蓋１４を備えることで、車両用燃料電池の剛性を向上させることができる。さらに、サイドプレート一体型部材１２に燃料電池スタック４を組み付ける際、燃料電池スタック４の伸縮に対応するようにフレキシブル配管等を設置する必要がなく、部品点数を削減することが可能となり、コストおよび重量の低減が可能となる。
【００２１】
サイドプレート５，６、サイドプレート１０，１１、およびサイドプレート一体型部材１２に燃料電池スタック４の周辺部品を固定する機能を持たせることにより、周辺部品を固定する固定用部材を削減することができ、コストおよび重量の低減が可能となる。
【００２２】
サイドプレート５，６、サイドプレート１０，１１、およびサイドプレート一体型部材１２の材質を電気絶縁材とすることにより、燃料電池スタック４のセパレータから燃料電池スタック４と接するサイドプレート５，６、サイドプレート１０，１１、およびサイドプレート一体型部材１２への絶縁構造を容易に取りうる。
【００２３】
さらに、絶縁材は断熱効果もあるので、燃料電池スタック４の保温が可能となり、特に低温起動時の暖機を促進することが可能となる。
【００２４】
本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した発明の技術的思想の範囲内で当業者がなしうるさまざまな改良、変更が含まれることは明白である。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る燃料電池スタックの外観斜視図である。
【図２】前記第１の実施形態に係る燃料電池スタックを横方向に複数組み付けた実施形態を示す組立図である。
【図３】前記第１の実施形態の燃料電池スタックを縦方向に複数組み付けた実施形態を示す組立図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る燃料電池スタックの外観斜視図である。
【図５】前記第２の実施形態に係る燃料電池スタックを縦方向に複数組み付けた実施形態を示す組立図である。
【図６】前記第２の実施形態に係る燃料電池スタックを縦方向に複数組み付けた他の実施形態を示す組立図である。
【符号の説明】
【００２６】
１    エンドプレート
２    エンドプレート
４    燃料電池スタック
５    サイドプレート
６    サイドプレート
７    マニホールド
８    エンドプレート
９    エンドプレート
１０    サイドプレート
１１    サイドプレート
１２    サイドプレート一体型部材
１３    マニホールド
１４    後方部蓋
１５    突起部
１６    溝
１７    溝
【図１】
2006302640.tif 000003
【図２】
2006302640.tif 000004
【図３】
2006302640.tif 000005
【図４】
2006302640.tif 000006
【図５】
2006302640.tif 000007
【図６】
2006302640.tif 000008