(57)【要約】【課題】燃料電池用スタック構造を改善した燃料電池システムを提供する。【解決手段】電気エネルギーを発生させる少なくとも一つ以上の電気発生部１１と，連続して配置される複数の電気発生部１１を加圧して密着するため，各々最外側の電気発生部１１に密着して配置されて，電気発生部１１から発生する電気を集電し，各々異なる極性を備える第１集電プレート２４および第２集電プレート２２と，電気発生部１１の気密および加圧力を維持するために，第１集電プレート２４および第２集電プレート２２を締結する複数個の締結部材と，第１集電プレート２４または第２集電プレート２２と電気的に接続されて，第２集電プレート２２または第１集電プレート２４と絶縁される端子部材とを含み，端子部材は，第２集電プレート２２の第２側面に引き出され，第２集電プレート２２の第２側面において，正極性または負極性の端子となる。【選択図】図４
2006253135.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水素と酸素との電気化学反応を通じて，電気エネルギーを発生させる少なくとも一つ以上の電気発生部と；
連続して配置される複数の前記電気発生部を加圧密着するために，各々最外側の前記電気発生部に密着して配置され，前記電気発生部から発生する電気を集電し，各々異なる極性を備える第１集電プレートおよび第２集電プレートと；
複数の前記電気発生部の気密および加圧力を維持するために，前記第１集電プレートと前記第２集電プレートとを締結する複数の締結部材と；
前記第１集電プレートと電気的に接続され，前記第２集電プレートと絶縁される，または，前記第２集電プレートと電気的に接続され，前記第１集電プレートと絶縁される端子部材と；
を含み，
前記第１集電プレートおよび前記第２集電プレートの各々は，最外側の各々前記電気発生部に密着する第１側面と，前記第１側面の反対側の第２側面とを有し，
前記端子部材は，前記第２集電プレートの前記第２側面に引き出されて，前記第２集電プレートの前記第２側面上において，前記第１集電プレートと同じ極性または前記第２集電プレートと同じ極性を備える端子となることを特徴とする，燃料電池用スタック。
【請求項２】
前記端子部材は，複数の前記締結部材の中で，いずれか一つの前記締結部材であることを特徴とする，請求項１に記載の燃料電池用スタック。
【請求項３】
前記端子部材は，前記第１集電プレートに固定して設置され，前記第２集電プレートの前記第１側面および前記第２側面を貫通して形成される締結孔に締結され，
前記端子部材が前記第２集電プレートの前記締結孔と締結される部位は，絶縁膜によって絶縁コーティングされることを特徴とする，請求項１または２に記載の燃料電池用スタック。
【請求項４】
前記端子部材は，前記第１集電プレートの前記第１側面および前記第２側面を貫通して形成される締結孔に締結され，前記第２集電プレートの前記第１側面および前記第２側面を貫通して形成される締結孔に締結され，
前記端子部材が前記第２集電プレートの前記締結孔と締結される部位は，絶縁膜によって絶縁コーティングされることを特徴とする，請求項１または２に記載の燃料電池用スタック。
【請求項５】
前記端子部材は，前記第１集電プレートに固定して設置され，前記第２集電プレートの前記第１側面および前記第２側面を貫通して形成される締結孔に締結され，
前記端子部材が前記第１集電プレートに固定される部位は，絶縁膜によって絶縁コーティングされることを特徴とする，請求項１または２に記載の燃料電池用スタック。
【請求項６】
前記端子部材は，前記第１集電プレートの前記第１側面および前記第２側面を貫通して形成される締結孔に締結され，前記第２集電プレートの前記第１側面および前記第２側面を貫通して形成される締結孔に締結され，
前記端子部材が前記第１集電プレートの前記締結孔と締結される部位は，絶縁膜によって絶縁コーティングされることを特徴とする，請求項１または２に記載の燃料電池用スタック。
【請求項７】
前記端子部材と前記第２集電プレートの前記第２側面との間に，絶縁部材が介在されることを特徴とする，請求項１〜４のいずれかに記載の燃料電池用スタック。
【請求項８】
前記締結部材と前記第１集電プレートの前記第２側面との間に，絶縁部材が介在されることを特徴とする，請求項１〜７のいずれかに記載の燃料電池用スタック。
【請求項９】
前記締結部材は，ボルトおよびナットから構成されることを特徴とする，請求項１〜８のいずれかに記載の燃料電池用スタック。
【請求項１０】
前記締結部材は，最外側の前記電気発生部の周縁外側に相当する領域に形成される前記第１集電プレートの前記締結孔および前記第２集電プレートの前記締結孔に締結され，前記第１集電プレートから前記第２集電プレートに貫通して前記第１集電プレートおよび前記第２集電プレートを直接締結し，
前記締結部材の前記第１集電プレートおよび前記第２集電プレートを貫通する部分を含む全面は，絶縁膜によって絶縁コーティングされることを特徴とする，請求項４〜９のいずれかに記載の燃料電池用スタック。
【請求項１１】
前記締結部材は，各々最外側の前記電気発生部に密着する領域に形成される前記第１集電プレートの前記締結孔および前記第２集電プレートの前記締結孔に締結され，前記第１集電プレートから，連続して配置される複数の前記電気発生部および前記第２集電プレートを貫通して前記第１集電プレートおよび前記第２集電プレートを締結し，
前記締結部材が前記第１集電プレート，前記第２集電プレート，および連続して配置される複数の前記電気発生部を貫通する部分は，絶縁膜によって絶縁コーティングされることを特徴とする，請求項４〜９のいずれかに記載の燃料電池用スタック。
【請求項１２】
前記端子部材は，連続して配置される複数の前記電気発生部を貫通し，
前記端子部材が複数の前記電気発生部を貫通する部分は，前記絶縁膜によって絶縁コーティングされることを特徴とする，請求項３〜１１のいずれかに記載の燃料電池用スタック。
【請求項１３】
前記第１集電プレートおよび前記第２集電プレートは，金，銀，銅の中から選択されるいずれか一つの物質でコーティングされるアルミニウム材質より形成されることを特徴とする，請求項１〜１２のいずれかに記載の燃料電池用スタック。
【請求項１４】
前記第２集電プレートの前記第２側面にねじを締結し，前記ねじに電線を接続して前記第２集電プレートが外部端子の役割をすることを特徴とする，請求項１〜１３のいずれかに記載の燃料電池用スタック。
【請求項１５】
前記端子部材は，
前記第１集電プレートと電気的に接続され，前記第２集電プレートと絶縁される第１端子部材と；
前記第２集電プレートと電気的に接続され，前記第１集電プレートと絶縁される第２端子部材と；
をさらに含み，
前記第１端子部材および前記第２端子部材は，前記第２集電プレートの前記第２側面に引き出され，前記第２集電プレートの前記第２側面において，前記第１端子部材は，前記第１集電プレートと同じ極性を備える端子となり，前記第２端子部材は，前記第２集電プレートと同じ極性を備える端子となることを特徴とする，請求項１〜１４のいずれかに記載の燃料電池用スタック。
【請求項１６】
前記第１端子部材および前記第２端子部材は，前記締結部材であることを特徴とする，請求項１５に記載の燃料電池用スタック。
【請求項１７】
水素と酸素との電気化学反応を通じて，電気エネルギーを発生させる燃料電池用スタックと；
前記水素を含む燃料を前記燃料電池用スタックに供給する燃料供給源と；
前記酸素を含む酸化剤を前記燃料電池用スタックに供給する酸化剤供給源と；
を含み，
前記燃料電池用スタックは，
前記水素と前記酸素との電気化学反応を通じて，電気エネルギーを発生させる少なくとも一つ以上の電気発生部と；
連続して配置される複数の前記電気発生部を加圧密着するために，各々最外側の前記電気発生部に密着して配置され，前記電気発生部から発生する電気を集電し，各々異なる極性を備える第１集電プレートおよび第２集電プレートと；
複数の前記電気発生部の気密および加圧力を維持するために，前記第１集電プレートと前記第２集電プレートとを締結する複数の締結部材と；
前記第１集電プレートと電気的に接続され，前記第２集電プレートと絶縁される，または，前記第２集電プレートと電気的に接続され，前記第１集電プレートと絶縁される端子部材と；
前記燃料供給源を通じて，前記電気発生部に燃料を供給する燃料供給管および未反応燃料を排出する排出管と；
前記酸化剤供給源を通じて，前記電気発生部に酸化剤を供給する酸化剤供給管および未反応酸化剤を排出する排出管と；
を含み，
前記第１集電プレートおよび前記第２集電プレートの各々は，最外側の各々前記電気発生部に密着する第１側面と，前記第１側面の反対側の第２側面とを有し，
前記端子部材は，
前記第２集電プレートの前記第２側面に引き出され，前記第２集電プレートの前記第２側面上において，前記第１集電プレートと同じ極性または前記第２集電プレートと同じ極性を備える端子となり，
前記燃料供給管／前記排出管および前記酸化剤供給管／前記排出管は，前記第１集電プレートの前記第２側面上に設置されることを特徴とする，燃料電池システム。
【請求項１８】
前記端子部材は，複数の前記締結部材の中で，いずれか一つの前記締結部材であることを特徴とする，請求項１７に記載の燃料電池システム。
【請求項１９】
前記端子部材は，前記第１集電プレートに固定して設置され，前記第２集電プレートの前記第１側面および前記第２側面を貫通して形成される締結孔に締結され，
前記端子部材が前記第２集電プレートの前記締結孔と締結される部位は，絶縁膜によって絶縁コーティングされることを特徴とする，請求項１７または１８に記載の燃料電池システム。
【請求項２０】
前記端子部材は，前記第１集電プレートの前記第１側面および前記第２側面を貫通して形成される締結孔に締結され，前記第２集電プレートの前記第１側面および前記第２側面を貫通して形成される締結孔に締結され，
前記端子部材が前記第２集電プレートの前記締結孔と締結される部位は，絶縁膜によって絶縁コーティングされることを特徴とする，請求項１７または１８に記載の燃料電池システム。
【請求項２１】
前記端子部材は，前記第１集電プレートに固定して設置され，前記第２集電プレートの前記第１側面および前記第２側面を貫通して形成される締結孔に締結され，
前記端子部材が前記第１集電プレートに固定される部位は，絶縁膜によって絶縁コーティングされることを特徴とする，請求項１７または１８に記載の燃料電池システム。
【請求項２２】
前記端子部材は，前記第１集電プレートの前記第１側面および前記第２側面を貫通して形成される締結孔に締結され，前記第２集電プレートの前記第１側面および前記第２側面を貫通して形成される締結孔に締結され，
前記端子部材が前記第１集電プレートの前記締結孔と締結される部位は，絶縁膜によって絶縁コーティングされることを特徴とする，請求項１７または１８に記載の燃料電池システム。
【請求項２３】
前記端子部材と前記第２集電プレートの前記第２側面との間に，絶縁部材が介在されることを特徴とする，請求項１７〜２０のいずれかに記載の燃料電池システム。
【請求項２４】
前記締結部材と前記第１集電プレートの前記第２側面との間に，絶縁部材が介在されることを特徴とする，請求項１７〜２３のいずれかに記載の燃料電池システム。
【請求項２５】
前記締結部材は，ボルトおよびナットから構成されることを特徴とする，請求項１７〜２４のいずれかに記載の燃料電池システム。
【請求項２６】
前記締結部材は，最外側の前記電気発生部の周縁外側に相当する領域に形成される前記第１集電プレートの前記締結孔および前記第２集電プレートの前記締結孔に締結され，前記第１集電プレートから前記第２集電プレートに貫通して前記第１集電プレートおよび前記第２集電プレートを直接締結し，
前記締結部材の前記第１集電プレートおよび前記第２集電プレートを貫通する部分を含む全面は，絶縁膜によって絶縁コーティングされることを特徴とする，請求項２０〜２５のいずれかに記載の燃料電池システム。
【請求項２７】
前記締結部材は，各々最外側の前記電気発生部に密着する領域に形成される前記第１集電プレートの前記締結孔および前記第２集電プレートの前記締結孔に締結され，前記第１集電プレートから連続して配置される複数の前記電気発生部および前記第２集電プレートを貫通して前記第１集電プレートおよび前記第２集電プレートを締結し，
前記締結部材が前記第１集電プレート，前記第２集電プレート，および連続して配置される複数の前記電気発生部を貫通する部分は，絶縁膜によって絶縁コーティングされることを特徴とする，請求項２０〜２５のいずれかに記載の燃料電池システム。
【請求項２８】
前記端子部材は，連続して配置される複数の前記電気発生部に貫通して設置され，
前記端子部材が連続して配置される複数の前記電気発生部を貫通する部位は，前記絶縁膜によって絶縁コーティングされることを特徴とする，請求項１９〜２７のいずれかに記載の燃料電池システム。
【請求項２９】
前記第１集電プレートおよび前記第２集電プレートは，金，銀，銅の中で選択されるいずれか一つの物質をコーティングしたアルミニウム材質で形成されることを特徴とする，請求項１７〜２８のいずれかに記載の燃料電池システム。
【請求項３０】
前記第２集電プレートの前記第２側面にねじを締結し，前記ねじに電線を接続して前記第２集電プレートが外部端子の役割をすることを特徴とする，請求項１７〜２９のいずれかに記載の燃料電池システム。
【請求項３１】
前記端子部材は，
前記第１集電プレートと電気的に接続され，前記第２集電プレートと絶縁される第１端子部材と；
前記第２集電プレートと電気的に接続され，前記第１集電プレートと絶縁される第２端子部材と；
をさらに含み，
前記第１端子部材および前記第２端子部材は，前記第２集電プレートの前記第２側面に引き出され，前記第２集電プレートの前記第２側面において，前記第１端子部材は，前記第１集電プレートと同じ極性を備える端子となり，前記第２端子部材は，前記第２集電プレートと同じ極性を備える端子となることを特徴とする，請求項１７〜３０のいずれかに記載の燃料電池システム。
【請求項３２】
前記第１端子部材および前記第２端子部材は，前記締結部材であることを特徴とする，請求項３１に記載の燃料電池システム。
【請求項３３】
前記燃料供給源は，前記電気発生部に連結して配置され，燃料タンクおよび改質器を備え，
前記改質器は，前記燃料タンクから燃料の供給を受けて水素ガスを発生させ，前記水素ガスを前記電気発生部に供給することを特徴とする，請求項１７〜３２のいずれかに記載の燃料電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，燃料電池用スタック，および燃料電池用スタックを用いる燃料電池システムに関し，より詳細には，構造を改善した燃料電池用スタック，および燃料電池用スタックを用いる燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池（Ｆｕｅｌ  ｃｅｌｌ)は，メタノール，エチルアルコール，天然気体のような炭化水素系列の物質内に含有されている水素と酸素との化学反応エネルギーを直接，電気エネルギーに変換させる発電システムである。燃料電池は，作動する温度によって高温型燃料電池と低温型燃料電池に分類される。
【０００３】
この中で，低温型燃料電池としては，高分子電解質膜型燃料電池（ＰＥＭＦＣ：Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ  Ｍｅｍｂｒａｎｅ  Ｆｕｅｌ  Ｃｅｌｌ)，直接液体燃料電池（ＤＬＦＣ：Ｄｉｒｅｃｔ  Ｌｉｑｕｉｄ  Ｆｅｅｄ  Ｆｕｅｌ  Ｃｅｌｌ）が挙げられる。直接液体燃料電池で燃料としてメタノールを使用する場合は，直接メタノール型燃料電池（ＤＭＦＣ：Ｄｉｒｅｃｔ  Ｍｅｔｈａｎｏｌ  Ｆｕｅｌ  Ｃｅｌｌ，以下，ＤＭＦＣと表記する）と言う。
【０００４】
高分子電解質膜型燃料電池（Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ  Ｍｅｍｂｒａｎｅ  Ｆｕｅｌ  Ｃｅｌｌ：ＰＥＭＦＣ，以下，ＰＥＭＦＣとする)は，出力特性に優れ，作動温度が低いとともに，速い始動および応答特性を備えるため，自動車のような移動用電源はもちろん，住宅，公共建物のような分散用電源，および電磁機器用のような小型電源などに用いられることができるため，その応用範囲が広いという長所を備える。
【０００５】
上記のようなＰＥＭＦＣ方式を採用した燃料電池システムは，燃料電池用スタック（ｓｔａｃｋ；以下，スタックとする），改質器（ｒｅｆｏｒｍｅｒ），燃料タンク，燃料ポンプおよび空気ポンプなどを具備する。スタックは，複数の単位セルから構成される電気発生集合体を形成する。燃料ポンプは，燃料タンク内の燃料を改質器に供給する。改質器は，燃料を改質して水素ガスを発生させ，この水素ガスをスタックに供給する。空気ポンプは，酸素を含有した空気をスタックに供給する。すると，スタックでは，水素ガスと空気中に含有された酸素とを電気化学的に反応させて，電気エネルギーを発生させる。
【０００６】
一方，ＤＭＦＣは，上述したＰＥＭＦＣと同じ構造であるが，反応燃料として水素気体の代りに液体状態のメタノールを直接使用するため，燃料改質器などの周辺装置を必要としないため，超小型化が可能であり，燃料の貯蔵および取り扱いが容易で，常温で作動可能なので無公害自動車，家庭用発電システム，移動通信装備，医療機器，軍事用装備，宇宙事業用装備などに使用することができるため，その応用分野が非常に多様である。
【０００７】
上記のような燃料電池システムにおいて，電気を実質的に発生させるスタックは，膜−電極アセンブリ（Ｍｅｍｂｒａｎｅ  Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ  Ａｓｓｅｍｂｌｙ：ＭＥＡ，以下，ＭＥＡとする)と，セパレータ（ｓｅｐａｒａｔｏｒ；当業界では‘バイポーラープレート’とも言う)とから構成される単位のセルを，数個〜数十個で積層した構造を備える。ＭＥＡは，電解質膜を間に置いて，その電解質膜の両側面にアノード電極とカソード電極を密着して配置した構造を備える。そして，セパレータは，ＭＥＡを間に置いてＭＥＡの両側面に配置され，燃料電池の反応に必要な燃料ガスと，酸素ガスを供給する通路の役割と，各々ＭＥＡのアノード電極とカソード電極とを直列接続させる伝導体の役割をともに遂行する。
【０００８】
したがって，セパレータによってアノード電極には，水素を含む燃料ガスが供給される一方，カソード電極には，酸素を含む酸素ガスが供給される。この過程で，アノード電極では，燃料ガスの電気化学的な酸化が起き，カソード電極では，酸素ガスの電気化学的な還元が起き，この時生成される電子の移動によって，電気と熱，そして水分をともに得ることができる。
【０００９】
電子の移動をできるようにする従来の燃料電池は，特開２０００−１６４２３４号公報に開示されている(特許文献１参照)。従来の技術は，別途の端子を利用して，各々単位セルを電気的に接続することで，所定の電位差を有する電気エネルギーを発生させる構造を備える。
【００１０】
【特許文献１】特開２０００−１６４２３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかし，従来の燃料電池において，端子は，スタックの両側に突き出されるように設置されているので，スタックの嵩が大きくなって，端子を接続する配線が複雑になり，結果的に，燃料電池の大きさが大きくなるという問題点があった。これは，燃料電池の適用分野がノート・パーソナルコンピューター，ポータブルＤＶＤ（ｄｉｇｉｔａｌ  ｖｉｄｅｏ  ｄｉｓｃ)プレーヤー，ＰＤＡ（ｐｅｒｓｏｎａｌ  ｄｉｇｉｔａｌ  ａｓｓｉｓｔａｎｔ），携帯電話，キャムコーダなどの小型モバイル機器の分野になる場合，燃料電池の小型化を阻害する要因で作用するという問題点があった。
【００１２】
そこで，本発明は，このような問題に鑑みてなされたもので，その目的とするところは，燃料電池用スタックの電気的な接続構造を改善して，燃料電池の性能を高めることができる燃料電池システムを提供することである。また，燃料電池用スタックの嵩を減らし，結果的には，燃料電池の大きさを減らすことにより，小型化を具現することができる燃料電池システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するために，本発明の第１の観点によれば，水素と酸素との電気化学反応を通じて，電気エネルギーを発生させる少なくとも一つ以上の電気発生部と，連続して配置される複数の電気発生部を加圧密着するために，各々最外側の電気発生部に密着して配置され，電気発生部から発生する電気を集電し，各々異なる極性を備える第１集電プレートおよび第２集電プレートと，複数の電気発生部の気密および加圧力を維持するために，第１集電プレートと第２集電プレートとを締結する複数の締結部材と，第１集電プレートと電気的に接続され，第２集電プレートと絶縁される，または，第２集電プレートと電気的に接続され，第１集電プレートと絶縁される端子部材とを含み，第１集電プレートおよび第２集電プレートの各々は，最外側の各々電気発生部に密着する第１側面と，第１側面の反対側の第２側面とを有し，端子部材は，第２集電プレートの第２側面に引き出されて，第２集電プレートの第２側面上において，第１集電プレートと同じ極性または第２集電プレートと同じ極性を備える端子となる燃料電池用スタックが提供される。
【００１４】
本発明によれば，スタックの各々最外側の電気発生部に密着して配置される第１集電プレートおよび第２集電プレートを締結して，連続して配置される複数の電気発生部の気密および加圧力を維持する複数の締結部材を具備する。複数の締結部材のうち，少なくとも一つを第１集電プレートと電気的に接続して，第２集電プレートと絶縁する，または，第２集電プレートと電気的に接続して，第１集電プレートと絶縁することで，端子部材として用いることができる。従って，スタックの端子を第２集電プレートの側面（第２側面）に構成して配線を容易にし，燃料電池用スタックの電気的な接続構造を改善して，燃料電池の性能を高めることができる。また，さらに燃料電池用スタックの嵩を減少でき，燃料電池の小型化を実現できる。
【００１５】
端子部材は，複数の締結部材の中で，いずれか一つの締結部材であってよい。
【００１６】
また，端子部材は，第１集電プレートに固定して設置され，第２集電プレートの第１側面および第２側面を貫通して形成される締結孔に締結され，端子部材が第２集電プレートの締結孔と締結される部位は，絶縁膜によって絶縁コーティングされてもよい。
【００１７】
また，端子部材は，第１集電プレートの第１側面および第２側面を貫通して形成される締結孔に締結され，第２集電プレートの第１側面および第２側面を貫通して形成される締結孔に締結され，端子部材が第２集電プレートの締結孔と締結される部位は，絶縁膜によって絶縁コーティングされてもよい。
【００１８】
また，端子部材は，第１集電プレートに固定して設置され，第２集電プレートの第１側面および第２側面を貫通して形成される締結孔に締結され，端子部材が第１集電プレートに固定される部位は，絶縁膜によって絶縁コーティングされてもよい。
【００１９】
また，端子部材は，第１集電プレートの第１側面および第２側面を貫通して形成される締結孔に締結され，第２集電プレートの第１側面および第２側面を貫通して形成される締結孔に締結され，端子部材が第１集電プレートの締結孔と締結される部位は，絶縁膜によって絶縁コーティングされてもよい。
【００２０】
端子部材と第２集電プレートの第２側面との間に，絶縁部材が介在されてもよい。
【００２１】
締結部材と第１集電プレートの第２側面との間に，絶縁部材が介在されてもよい。
【００２２】
締結部材は，ボルトおよびナットから構成されてもよい。
【００２３】
締結部材は，最外側の電気発生部の周縁外側に相当する領域に形成される第１集電プレートの締結孔および第２集電プレートの締結孔に締結され，第１集電プレートから第２集電プレートに貫通して第１集電プレートおよび第２集電プレートを直接締結し，締結部材の第１集電プレートおよび第２集電プレートを貫通する部分を含む全面は，絶縁膜によって絶縁コーティングされてもよい。
【００２４】
締結部材は，各々最外側の電気発生部に密着する領域に形成される第１集電プレートの締結孔および第２集電プレートの締結孔に締結され，第１集電プレートから，連続して配置される複数の電気発生部および第２集電プレートを貫通して第１集電プレートおよび第２集電プレートを締結し，締結部材が第１集電プレート，第２集電プレート，および連続して配置される複数の電気発生部を貫通する部分は，絶縁膜によって絶縁コーティングされてもよい。
【００２５】
端子部材は，連続して配置される複数の電気発生部を貫通し，端子部材が複数の電気発生部を貫通する部分は，絶縁膜によって絶縁コーティングされてもよい。
【００２６】
第１集電プレートおよび第２集電プレートは，金，銀，銅の中から選択されるいずれか一つの物質でコーティングされるアルミニウム材質より形成されてもよい。
【００２７】
第２集電プレートの第２側面にねじを締結し，ねじに電線を接続して第２集電プレートが外部端子の役割をすることができる。
【００２８】
端子部材は，第１集電プレートと電気的に接続され，第２集電プレートと絶縁される第１端子部材と，第２集電プレートと電気的に接続され，第１集電プレートと絶縁される第２端子部材とをさらに含み，第１端子部材および第２端子部材は，第２集電プレートの第２側面に引き出され，第２集電プレートの第２側面において，第１端子部材は，第１集電プレートと同じ極性を備える端子となり，第２端子部材は，第２集電プレートと同じ極性を備える端子となることができる。
【００２９】
第１端子部材および第２端子部材は，締結部材であってよい。
【００３０】
上記課題を解決するために，本発明の第２の観点によれば，水素と酸素との電気化学反応を通じて，電気エネルギーを発生させる燃料電池用スタックと，水素を含む燃料を燃料電池用スタックに供給する燃料供給源と，酸素を含む酸化剤を燃料電池用スタックに供給する酸化剤供給源とを含み，燃料電池用スタックは，水素と酸素との電気化学反応を通じて，電気エネルギーを発生させる少なくとも一つ以上の電気発生部と，連続して配置される複数の電気発生部を加圧密着するために，各々最外側の電気発生部に密着して配置され，電気発生部から発生する電気を集電し，各々異なる極性を備える第１集電プレートおよび第２集電プレートと，複数の電気発生部の気密および加圧力を維持するために，第１集電プレートと第２集電プレートとを締結する複数の締結部材と，第１集電プレートと電気的に接続され，第２集電プレートと絶縁される，または，第２集電プレートと電気的に接続され，第１集電プレートと絶縁される端子部材と，燃料供給源を通じて，電気発生部に燃料を供給する燃料供給管および未反応燃料を排出する排出管と，酸化剤供給源を通じて，電気発生部に酸化剤を供給する酸化剤供給管および未反応酸化剤を排出する排出管とを含み，第１集電プレートおよび第２集電プレートの各々は，最外側の各々電気発生部に密着する第１側面と，第１側面の反対側の第２側面とを有し，端子部材は，第２集電プレートの第２側面に引き出され，第２集電プレートの第２側面上において，第１集電プレートと同じ極性または第２集電プレートと同じ極性を備える端子となり，燃料供給管／排出管および酸化剤供給管／排出管は，第１集電プレートの第２側面上に設置される燃料電池システムが提供される。
【００３１】
本発明によれば，第１集電プレートの一側面（第２側面）に，電気発生部に燃料を供給する燃料供給管と，電気発生部で未反応となった燃料を排出する排出管と，電気発生部に酸素を供給する酸化剤供給管と，電気発生部で未反応となった酸化剤を排出する排出管とを配置するので，燃料電池の小型化を実現することができる。
【００３２】
端子部材は，複数の締結部材の中で，いずれか一つの締結部材であってよい。
【００３３】
端子部材は，第１集電プレートに固定して設置され，第２集電プレートの第１側面および第２側面を貫通して形成される締結孔に締結され，端子部材が第２集電プレートの締結孔と締結される部位は，絶縁膜によって絶縁コーティングされてもよい。
【００３４】
端子部材は，第１集電プレートの第１側面および第２側面を貫通して形成される締結孔に締結され，第２集電プレートの第１側面および第２側面を貫通して形成される締結孔に締結され，端子部材が第２集電プレートの締結孔と締結される部位は，絶縁膜によって絶縁コーティングされてもよい。
【００３５】
端子部材は，第１集電プレートに固定して設置され，第２集電プレートの第１側面および第２側面を貫通して形成される締結孔に締結され，端子部材が第１集電プレートに固定される部位は，絶縁膜によって絶縁コーティングされてもよい。
【００３６】
端子部材は，第１集電プレートの第１側面および第２側面を貫通して形成される締結孔に締結され，第２集電プレートの第１側面および第２側面を貫通して形成される締結孔に締結され，端子部材が第１集電プレートの締結孔と締結される部位は，絶縁膜によって絶縁コーティングされてもよい。
【００３７】
端子部材と第２集電プレートの第２側面との間に，絶縁部材が介在されてもよい。
【００３８】
締結部材と第１集電プレートの第２側面との間に，絶縁部材が介在されてもよい。
【００３９】
締結部材は，ボルトおよびナットから構成されてもよい。
【００４０】
締結部材は，最外側の電気発生部の周縁外側に相当する領域に形成される第１集電プレートの締結孔および第２集電プレートの締結孔に締結され，第１集電プレートから第２集電プレートに貫通して第１集電プレートおよび第２集電プレートを直接締結し，締結部材の第１集電プレートおよび第２集電プレートを貫通する部分を含む全面は，絶縁膜によって絶縁コーティングされてもよい。
【００４１】
締結部材は，各々最外側の電気発生部に密着する領域に形成される第１集電プレートの締結孔および第２集電プレートの締結孔に締結され，第１集電プレートから，連続して配置される複数の電気発生部および第２集電プレートを貫通して第１集電プレートおよび第２集電プレートを締結し，締結部材が第１集電プレート，第２集電プレート，および連続して配置される複数の電気発生部を貫通する部分は，絶縁膜によって絶縁コーティングされてもよい。
【００４２】
端子部材は，連続して配置される複数の電気発生部に貫通して設置され，端子部材が連続して配置される複数の電気発生部を貫通する部位は，絶縁膜によって絶縁コーティングされてもよい。
【００４３】
第１集電プレートおよび第２集電プレートは，金，銀，銅の中で選択されるいずれか一つの物質をコーティングしたアルミニウム材質で形成されてもよい。
【００４４】
第２集電プレートの第２側面にねじを締結し，ねじに電線を接続して第２集電プレートが外部端子の役割をすることができる。
【００４５】
端子部材は，第１集電プレートと電気的に接続され，第２集電プレートと絶縁される第１端子部材と，第２集電プレートと電気的に接続され，第１集電プレートと絶縁される第２端子部材とをさらに含み，第１端子部材および第２端子部材は，第２集電プレートの第２側面に引き出され，第２集電プレートの第２側面において，第１端子部材は，第１集電プレートと同じ極性を備える端子となり，第２端子部材は，第２集電プレートと同じ極性を備える端子となることができる。
【００４６】
第１端子部材および第２端子部材は，締結部材であってよい。
【００４７】
燃料供給源は，電気発生部に連結して配置され，燃料タンクおよび改質器を備え，改質器は，燃料タンクから燃料の供給を受けて水素ガスを発生させ，水素ガスを電気発生部に供給することができる。
【００４８】
本発明によれば，燃料供給源は，電気発生部に連結して配置されて，燃料タンクから燃料の供給を受けて水素ガスを発生させ，水素ガスを電気発生部に供給する改質器を含むこともできる。
【発明の効果】
【００４９】
以上説明したように本発明によれば，燃料電池用スタックの端子を集電プレートの一側面に構成して配線を容易にし，この燃料電池用スタックの電気的な接続構造を改善して燃料電池システムの性能を高めることができる。また，燃料電池用スタックの嵩を減らし，結果的に，燃料電池の大きさを減らすことにより，燃料電池システムの小型化を具現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５０】
以下に添付図面を参照しながら，本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお，本明細書及び図面において，実質的に同一の機能構成を有する構成要素については，同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００５１】
図１は，本発明の実施形態に係る燃料電池システムの全体的な構成を概略的に図示したブロック図である。
【００５２】
図１を参照すると，本発明の実施形態では，燃料を直接スタックに供給して電気を生産することができる直接メタノール型燃料電池（Ｄｉｒｅｃｔ  Ｍｅｔｈａｎｏｌ  Ｆｕｅｌ  Ｃｅｌｌ：ＤＭＦＣ）方式を採用する。
【００５３】
本発明の実施形態に係る燃料電池システムにおいて，電気を発生させるための燃料とは，メタノールを意味する。
【００５４】
そして，本発明の実施形態に係る燃料電池システムは，水素と反応する酸素として，別途の貯蔵手段に貯蔵された純粋な酸素ガスを使用することができ，または，酸素を含有している空気をそのまま使用することもできる。しかし，以下では，後者の例を採用して説明する。
【００５５】
本発明の実施形態に係る燃料電池システムは，水素と酸素との電気化学反応を通じて，電気エネルギーを発生させる少なくとも一つ以上の電気発生部１１と，燃料を電気発生部１１に供給する燃料供給源と，電気発生部１１に酸素を供給する酸素供給源とを含んで構成される。
【００５６】
電気発生部１１は，燃料供給源に連結して設置され，燃料供給源からメタノールの供給を受け，酸素供給源から酸素の供給を受けて，メタノール中の水素と酸素とを電気化学的に反応させて，電気エネルギーを発生させる最小単位の燃料電池で構成される。
【００５７】
このような電気発生部１１は，膜−電極アセンブリ１２を中心において，膜−電極アセンブリ１２の両側面にセパレータ１６を配置して構成されることができる。このような電気発生部１１を複数具備して，これらの電気発生部１１を連続して配置することにより，電気発生部１１の集合体である燃料電池用スタック６（以下，スタック６とする）を形成することができる。
【００５８】
燃料供給源は，液状の燃料を貯蔵する第１タンク１（燃料タンク）と，第１タンク１に連結して設置される燃料ポンプ３を含む。
【００５９】
そして，酸素供給源は，所定のポンピング力で空気を吸いこんで，この空気を各々の電気発生部１１に供給する空気ポンプ２０を含む。
【００６０】
上記のように構成される本発明の実施形態に係る燃料電池システムを作動する時，燃料ポンプ３から送られる燃料と空気ポンプ２０によって吸入される空気とを電気発生部１１に供給すると，電気発生部１１は，燃料中の水素と空気中に含有された酸素との電気化学的な反応を通じて，電気と水，そして熱を発生させる。
【００６１】
ここで，本発明の実施形態における直接メタノール型燃料電池は，スタック６で未反応となった燃料を回収して再循環させるための再循環タンク（ｒｅｃｙｃｌｅ  ｔａｎｋ；図示せず)と，第１タンク１の高濃度燃料と再循環タンクの低濃度燃料を混合して供給する混合タンク（図示せず）とをさらに具備することができる。
【００６２】
また，本発明の実施形態に係る燃料電池システムは，上述の水素を含む燃料を改質して水素ガスを発生させ，この水素ガスと酸素とを電気化学的に反応させて電気エネルギーを発生させる高分子電解質膜型燃料電池方式を採用することもできる。このような高分子電解質膜型燃料電池は，直接メタノール型燃料電池と違い，改質器を必要とする。この場合，燃料供給源が燃料タンク（第１タンク）とともに，改質器を備えることになる。
【００６３】
以下では，直接メタノール型燃料電池方式を適用した燃料電池システムを例としてあげて説明する。しかし，本発明が必ずしもこれに限定されるのではなく，高分子電解質膜型燃料電池に適用することも可能である。
【００６４】
上記本発明の実施形態の係る燃料電池システムを作動する時，燃料供給源から供給される燃料と空気ポンプ２０によって吸入される空気とをスタック６に供給すると，スタック６は，水素と空気中に含有された酸素との電気化学的な反応を通じて，電気エネルギーを発生させることができる。
【００６５】
本発明の実施形態において，スタック６を構成する第１実施形態について図２〜４を参照して，詳細に説明する。
【００６６】
（第１実施形態）
図２は，本発明の第１実施形態に係る燃料電池システムに用いられる燃料電池用スタックの構造を図示した分解斜視図である。図３は，図２の結合斜視図である。図４は，図３の断面図である。図２を参照すると，本実施形態に適用されるスタック６は，膜−電極アセンブリ１２を中心において，膜−電極アセンブリ１２の両側面にセパレータ１６を配置して，電気を発生させる最小単位の電気発生部１１を複数含んで構成される。
【００６７】
したがって，複数の電気発生部１１を連続して配置することによって，本発明の実施形態の電気発生部１１の集合体であるスタック６を形成することができる。
【００６８】
セパレータ１６の間に介在される膜−電極アセンブリ１２は，膜−電極アセンブリの両側面に配置されるアノード電極とカソード電極（図示せず）とを備え，二つの電極の間に，電解質膜（図示せず）を具備する構造で構成される。
【００６９】
ここで，アノード電極は，セパレータ１６を通じて，供給される燃料を酸化反応させて，燃料の水素を水素イオン（プロトン）と電子に変換させる機能をする。
【００７０】
カソード電極は，セパレータ１６を通じて，供給される空気中の酸素とアノード電極から移動された水素イオンおよび電子を還元反応させ，所定の温度の熱と水を発生させる機能をする。
【００７１】
そして，電解質膜は，厚さが，例えば，５０〜２００μｍの固体ポリマー電解質で形成され，アノード電極で発生される水素イオンをカソード電極に移動させるイオン交換の機能をする。
【００７２】
そして，セパレータ１６は，膜−電極アセンブリ１２を間に置いて，膜−電極アセンブリ１２の両側面に各々密着して配置され，膜−電極アセンブリ１２の両側面に各々燃料通路１６ａと空気通路（図示せず）を形成する。
【００７３】
ここで，燃料通路１６ａは，膜−電極アセンブリ１２のアノード電極側に位置して，燃料をアノード電極に供給する役割をする。そして，空気通路は，酸素通路として，膜−電極アセンブリ１２のカソード電極側に位置して，空気ポンプ２０から供給される空気中の酸素をカソード電極に供給する機能をする。
【００７４】
図２のセパレータ１６において，燃料と空気が燃料通路１６ａおよび空気通路を通じて，どのように供給循環されるかについての具体的な構成を略している。これに対する構成は，燃料通路１６ａおよび空気通路に燃料と空気を供給して循環させる通常のものが適用される。
【００７５】
ここで，セパレータ１６は，グラファイト（ｇｒａｐｈｉｔｅ）またはカーボン合成物（ｃａｒｂｏｎ  ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）などによって成形され，燃料通路１６ａと空気通路を形成することができる。そして，セパレータ１６は，金属素材，例えば，アルミニウム，銅，鉄，ニッケルまたはコバルトなどの中で選択されるいずれか一つの金属素材またはふたつ以上の合金素材から構成される金属プレートをプレス成形して，燃料通路１６ａと空気通路を形成することもできる。
【００７６】
望ましくは，本発明の実施形態のセパレータ１６は，スタック６全体の形状に対応する一対のプレス器具を利用して，金属プレートをプレス成形する方式で製作することができる。また，セパレータ１６は，金属素材の射出成形またはダイキャスティングによって製作されることもできる。
【００７７】
代案としては，本発明の実施形態のセパレータ１６は，通常のカーボン素材より相対的に伝導性の小さい素材，または非伝導性素材，例えば，セラミックス，ポリマー，合成樹脂，ゴム素材などを射出成形または押出成形することによって製作されることもできる。
【００７８】
一方，スタック６は，膜−電極アセンブリ１２から発生する電子を連続して配置される複数の電気発生部１１に伝達する端子部（図示せず）と，連続して配置される複数の電気発生部１１において，互いに隣接する一側の電気発生部１１の端子部と他側の電気発生部１１の端子部とを電気的に接続する構造とを具備する。これにより，スタック６全体において，互いに隣接する電気発生部１１から発生される電気を直列して接続することができる。膜−電極アセンブリ１２から発生する電子を連続して配置される複数の電気発生部１１に伝達する端子部，および各々端子部を電気的に接続する構造に対する構成は，通常のものが適用可能であり，本発明の実施形態では，これに対する説明を略する。ここで，電気発生部１１から発生する電気は，膜−電極アセンブリ１２のアノード電極およびカソード電極における電気化学反応によって発生した電子を端子部により接続することで生成される。
【００７９】
また，スタック６の最外側には，スタック６から発生する電気を集電し，各々異なる極性を備える第１集電プレート２４および第２集電プレート２２が配置される。第１集電プレート２４および第２集電プレート２２は，別途の絶縁膜（図示せず）によって，最外側のセパレータ１６と絶縁された状態に配置されることができる。
【００８０】
このような第１集電プレート２４および第２集電プレート２２は，各々最外側の電気発生部１１のセパレータ１６に密着して配置され，複数の電気発生部１１を加圧密着させることができる。このため，第１集電プレート２４および第２集電プレート２２は，別途の締結部材によって締結されるが，締結部材としては，例えば，ボルトとナットまたはリベットなどを適用することができ，本発明の実施形態では，締結部材として，複数個の第１ボルト３１および第２ボルト３３および第１ナット５１および第２ナット５３を提案する。
【００８１】
本発明の実施形態において，締結部材を構成する第１ボルト３１および第２ボルト３３は，第１集電プレート２４および第２集電プレート２２の上下，左右の位置に少なくとも４個以上設置されることが望ましく，本発明の第１実施形態では，第１ボルト３１および第２ボルト３３を第１集電プレート２４および第２集電プレート２２の上下にそれぞれ設置したが，本発明は，これに限定されるものではない。締結部材である第１ボルト３１および第２ボルト３３の配置について，より詳細に説明する。第１集電プレート２４は，最外側の電気発生部１１に密着する第１側面と，この第１側面の反対側に位置する第２側面とを有する。同様に，第２集電プレート２２は，最外側の電気発生部１１に密着する第１側面と，この第１側面の反対側に位置する第２側面とを有する。
【００８２】
図２および図３によると，第１ボルト３１および第２ボルト３３は，第１集電プレート２４および第２集電プレート２２を直接締結するために，電気発生部１１の外側，つまり，第１集電プレート２４の第２側面および第２集電プレート２２の第２側面に上下に設置されて，連続して配置される複数の電気発生部１１の気密および加圧力を維持させる。本発明の第１実施形態では，第１ボルト３１および第２ボルト３３は，第１集電プレート２４に形成される締結孔２４ｂおよび第２集電プレート２２に形成される締結孔２２ｂに締結される。ここで，第１集電プレート２４に形成される締結孔２４ｂは，第１集電プレート２４の最外側の電気発生部１１の周縁外側に相当する領域に対応する第１側面および第２側面を貫通して形成される。同様に，第２集電プレート２２に形成される締結孔２２ｂも，第２集電プレート２２の最外側の電気発生部１１の周縁外側に相当する領域に対応する第１側面および第２側面を貫通して形成される。図２および図３では，第１ボルト３１は３個，第２ボルト３３は一個配置される。締結孔２４ｂおよび締結孔２２ｂは，用いられる締結部材の個数に対応して形成される。
【００８３】
また，本発明の実施形態のスタック６では，第１集電プレート２４と電気的に接続され，第２集電プレート２２と絶縁される端子部材を含む。
【００８４】
すなわち，第１集電プレート２４と電気的に接続されて，第１集電プレート２４と同じ極性を備える端子部材を具備する。本発明の第１実施形態では，端子部材として，上記締結部材のいずれか一つを適用する。
【００８５】
つまり，第１ボルト３１および第２ボルト３３の中でいずれか一つの締結部材，例えば，第２ボルト３３を端子部材として，第１集電プレート２４と電気的に接続させ，第２集電プレート２２と絶縁されるようにして，第１集電プレート２４の極性を備えるように設置する。
【００８６】
これを詳しく説明すると，第２ボルト３３は，第１集電プレート２４に形成される締結孔２４ｂおよび第２集電プレート２２に形成される締結孔２２ｂに締結され，この場合，第２ボルト３３における第１集電プレート２４の締結孔２４ｂに接合される接合部位３３ａは，第１集電プレート２４と接するようにして電気的に接続させ，第２集電プレート２２の締結孔２２ｂの接合部位は，絶縁膜４３によって絶縁コーティングして電気的に絶縁されるようにする。また，本実施形態は，第２集電プレート２２と電気的に接続され，かつ，第１集電プレート２４と絶縁されることにより，第２集電プレート２２と同じ極性を備える端子部材（例えば，第２ボルト３３）を具備することもできる。この場合，第２ボルト３３は，第２集電プレート２２に形成される締結孔２２ｂおよび第１集電プレート２４に形成される締結孔２４ｂに締結され，第２ボルト３３における第２集電プレート２２の締結孔２２ｂに接合される接合部位は，第２集電プレート２２と接するようにして電気的に接続させ，第１集電プレート２４の締結孔２４ｂに接合する接合部位は，絶縁膜４３によって絶縁コーティングして電気的に絶縁されるようにする。
【００８７】
図４のように，第１集電プレート２４の締結孔２４ｂに接合される接合部位３３ａを除いた第２ボルト３３の全体部位を絶縁膜４３によって，絶縁コーティングして，第２ボルト３３が第１集電プレート２４の極性を備えるように設置することができる。ここで，第２ボルト３３の終端３３ｂは，端子の役割をしなければならないから絶縁コーティングされない。
【００８８】
このように，絶縁膜４３によって第１集電プレート２４の締結孔２４ｂに接合される接合部位３３ａと，終端３３ｂとを除いた全面積がコーティングされた第２ボルト３３は，第１集電プレート２４と電気的に接続され，第２集電プレート２２と絶縁されて，外部端子の役割をすることができる。
【００８９】
ここで，本発明の第１実施形態の変形例として，第２ボルト３３は，第１集電プレート２４に一体に固定して設置される構造も可能である。すなわち，第２ボルト３３は，第１集電プレート２４に一体固定されるか，溶接などの方法によって固定される。
【００９０】
この場合，第１集電プレート２４に一体に固定されるボルトは，上述した第１実施形態と同じく，第１集電プレート２４の極性を備える外部端子の役割をすることができる。
【００９１】
一方，第２ボルト３３と第２集電プレート２２との間には，より完璧な絶縁のために，別途の絶縁部材が介在されることが望ましい。
【００９２】
絶縁部材としては，第２ボルト３３の終端３３ｂに挟まれる絶縁用ワッシャ６０を適用することができる。この場合，第２ボルト３３が第２ナット５３と結合される時，第２ナット５３と第２集電プレート２２との間，つまり，第２ナット５３と第２集電プレート２２の第２側面との間に絶縁用ワッシャ６０を介在させることにより，第２ボルト３３と第２集電プレート２２とをより完璧に絶縁させることができる。
【００９３】
ここで，絶縁用ワッシャ６０は，通常の絶縁材質から構成され，本発明の実施形態は，これに限定されない。
【００９４】
また，第１ボルト３１は，第１ナット５１と締結される終端を除いて，第１集電プレート２４の締結孔２４ｂに接合される接合部位および第２集電プレート２２の締結孔２２ｂに接合される接合部位を含む全面が絶縁膜４１によって，絶縁コーティングされることが望ましい。よって，この場合，第１ボルト３１は，第１集電プレート２４および第２集電プレート２２と電気的に絶縁される。
【００９５】
ここで，第１ボルト３１と第１集電プレート２４との間にもより完璧な絶縁のために，別途の絶縁部材が介在されることが望ましい。
【００９６】
絶縁部材としては，第１ボルト３１の先端部に挟まれる絶縁用ワッシャ７０を適用することができる。この場合，第１ボルト３１と第１集電プレート２４との間，つまり，第１ボルト３１と第１集電プレート２４の第２側面との間に絶縁用ワッシャ７０を介在させることにより，第１ボルト３１と第１集電プレート２４とをより完璧に絶縁させることができる。つまり，本発明の実施形態では，端子部材（例えば，第２ボルト３３）は，締結部材のいずれか一つであるが，より詳しく説明すると，第１集電プレート２４と電気的に接続され，第２集電プレート２２と絶縁される，または，第２集電プレート２２と電気的に接続され，第１集電プレート２４と絶縁される。締結部材（例えば，第１ボルト３１）は，第１集電プレート２４および第２集電プレート２２と電気的に絶縁される。従って，締結部材のいずれか一つを端子部材として用いるので，燃料電池用スタックの電気的な接続構造を改善することができ，燃料電池システムの性能を向上できる。また，端子部材を第２集電プレート２２の一側面（第２側面）上に設けることができ，燃料電池用スタックの嵩も減少できるので，燃料電池システムの小型化を実現できる。
【００９７】
また，本発明の実施形態の第１集電プレート２４および第２集電プレート２２は，金，銀，銅など高伝導性金属物質をコーティングしたアルミニウム材質から構成されることが望ましい。しかし，本発明の実施形態は，これらに限定されない。
【００９８】
一方，本発明の実施形態のスタック６は，燃料ポンプ３を通じて，アノード電極に燃料を供給する燃料供給管２７と，スタック６で未反応となった未反応燃料を排出する排出管２６と，空気ポンプ２０を通じて，カソード電極に酸素を供給する酸化剤供給管２５および未反応酸化剤を排出する排出管（図示せず）などを備える。燃料供給管２７および排出管２６，酸化剤供給管２５および排出管は，第１集電プレート２４の第２側面に設置され，一方向に燃料と酸素を注入，引き出す構造になっており，これに対する燃料および空気の反応は上述した通りである。本発明の実施形態では，燃料供給管２７および排出管２６，酸化剤供給管２５および排出管を第１集電プレート２４の第２側面に設置するので，スタック６の嵩を減少することができ，燃料電池の小型化を実現できる。
【００９９】
このような構成を備える本発明の実施形態のスタック６は，第２集電プレート２２の第２側面上に引き出され，端子の役割をする端子部材，例えば，第２ボルト３３を具備する。第２ボルト３３は，第２集電プレート２２の第２側面において，＋極性または−極性の端子となる。
【０１００】
図５は，本発明の第１実施形態に係るスタックの電気的な極性を現わす図である。すなわち，図５のように，第１集電プレート２４の極性が−で，第２集電プレート２２の極性が＋の場合，第２ボルト３３と第１集電プレート２４とが電気的に接続され，第２ボルト３３と第２集電プレート２２は，絶縁膜４３によって絶縁されているので，第２ボルト３３が第１集電プレート２４と同じ極性である−極になる。また，第１集電プレート２４の極性が＋で，第２集電プレート２２の極性が−の場合，第２ボルト３３は＋極となる。
【０１０１】
したがって，第２ボルト３３の終端３３ｂを−極の端子として使用することができる。第２ボルト３３が第２集電プレート２２に電気的に接続され，第１集電プレート２４に絶縁される場合も，同様に第２ボルト３３は，第２集電プレート２２の極性と同じ極性を有することができる。
【０１０２】
図６は，本発明の第１実施形態に係るスタックの端子連結構造を図示した正面図である。
また，この場合，第２集電プレート２２の極性が＋なので，図６のように，第２集電プレート２２の第２側面にねじ８１を締結して電線８０を接続することにより，第２集電プレート２２が外部端子の役割をすることができる。
【０１０３】
図７は，本発明の実施形態の変形形態を図示した断面図である。図８は，図７でのスタックの電気的な極性を現わす図である。図９は，図７でのスタックの端子連結構造を図示した正面図である。一方，本発明の実施形態の変形形態として，図７〜図９に図示したように，第１ボルト３１の第２集電プレート２２の接合部位に絶縁膜４１を設けないで，第１ボルト３１が第１集電プレート２４と絶縁され，第２集電プレート２２とは電気的に接続されるようにすれば，第１ボルト３１を＋端子として使用することができる。
【０１０４】
すなわち，第１集電プレート２４と電気的に接続されて，第２集電プレート２２と絶縁される第２ボルト３３を第１端子部材として使用し，第２集電プレート２２と電気的に接続されて，第１集電プレート２４と絶縁される第１ボルト３１を第２端子部材として使用することにより，＋極性および−極性の端子をスタックの一側面，第２集電プレート２２の第２側面に具備することができる。つまり，第１ボルト３１および第２ボルト３３が第２集電プレート２２の第２側面において，端子として作用し，締結部材のいずれか二つが端子部材として適用されることになる。また，図９によると，第２ボルト３３は，第１集電プレート２４と同じ−極性を備えるので，第２ボルト３３に電線９０を接続して−端子として使用することができる。
【０１０５】
（第２実施形態）
図１０は，本発明の第２実施形態に係る燃料電池システムに用いられる燃料電池用スタック（以下，スタックとする）の構造を図示した分解斜視図である。図１１は，図１０の結合斜視図である。図１２は，図１１の断面図である。以下，本発明の第２実施形態に係る燃料電池用スタック，および燃料電池用スタックを用いる燃料電池システムについて説明するが，本発明の第１実施形態と同じ構成要素を備えており，本発明の第１実施形態と異なる部分について詳細に説明する。
【０１０６】
図１０を参照すると，本発明の第２実施形態は，スタック６から発生する電気を集電し，各々異なる極性を備える第１集電プレート２４および第２集電プレート２２をスタック６の最外側に配置する。このような第１集電プレート２４および第２集電プレート２２は，各々最外側の電気発生部１１のセパレータ１６に密着して配置され，複数の電気発生部１１を加圧密着することができる。
【０１０７】
ここで，第１集電プレート２４および第２集電プレート２２は，別途の締結部材によって締結される。締結部材としては，例えば，ボルトとナットまたはリベットなどを適用することができる。本発明の第２実施形態では，締結部材として，複数個の第１ボルト３１および第２ボルト３３および第１ナット５１および第２ナット５３を適用する。
【０１０８】
本発明の第２実施形態では，第１ボルト３１および第２ボルト３３が第１集電プレート２４，第２集電プレート２２を締結するために，第１ボルト３１および第２ボルト３３は，第１集電プレート２４，第２集電プレート２２および複数の電気発生部１１に貫通して設置されて，連続して配置される複数の電気発生部１１の気密および加圧力を維持することができる。締結部材である第１ボルト３１および第２ボルト３３の配置について，より詳細に説明する。第１集電プレート２４は，最外側の電気発生部１１に密着する第１側面と，この第１側面の反対側に位置する第２側面とを有する。同様に，第２集電プレート２２は，最外側の電気発生部１１に密着する第１側面と，この第１側面の反対側に位置する第２側面とを有する。本発明の第２実施形態では，第１ボルト３１および第２ボルト３３は，第１集電プレート２４に形成される締結孔２４ｂおよび第２集電プレート２２に形成される締結孔２２ｂに締結される。
【０１０９】
ここで，第１集電プレート２４に形成される締結孔２４ｂは，第１集電プレート２４の最外側の電気発生部１１に密着する領域に対応する第１側面および第２側面を貫通して形成される。同様に，第２集電プレート２２に形成される締結孔２２ｂも，第２集電プレート２２の最外側の電気発生部１１に密着する領域に対応する第１側面および第２側面を貫通して形成される。締結孔２４ｂおよび締結孔２２ｂは，用いられる締結部材の個数に対応して形成される。第１ボルト３１および第２ボルト３３は，第１集電プレート２４の第２側面および第２集電プレート２２の第２側面において，各々最外側の電気発生部１１に対応する領域に上下に配置され，第１集電プレート２４，第２集電プレート２２および連続して配置される複数の電気発生部１１を貫通する。本発明の第２実施形態は，締結部材（本実施形態では，第１ボルト３１および第２ボルト３３）をスタック６の複数の電気発生部１１に貫通させて第１集電プレート２４，第２集電プレート２２を締結するので，本発明の第１実施形態に比べて，連続して配置される複数の電気発生部１１の気密および加圧力をより効果的に維持することができる。
【０１１０】
この場合，第１ボルト３１および第２ボルト３３は，連続して配置される複数の電気発生部１１に貫通して設置されるために，電気発生部１１から発生される電気とショートしないように，電気発生部１１を貫通する部位が絶縁膜４１，絶縁膜４３によって絶縁コーティングされる。ここで，第１ボルト３１は，絶縁膜４１によって絶縁コーティングされ，第２ボルト３３は，絶縁膜４３によって絶縁コーティングされる。
【０１１１】
また，本発明の実施形態のスタック６では，第１集電プレート２４と電気的に接続されて，第１集電プレート２４と同じ極性を備える端子部材を具備するが，本発明の第２実施形態では，端子部材として締結部材を適用する。
【０１１２】
すなわち，第１ボルト３１および第２ボルト３３の中でいずれか一つの締結部材，例えば，第２ボルト３３を端子部材として，第１集電プレート２４と電気的に接続させ，第２集電プレート２２と絶縁されるようにして，第１集電プレート２４の極性を備えるように設置する。
【０１１３】
これを詳しく説明すると，第２ボルト３３は，第１集電プレート２４に形成される締結孔２４ｂおよび第２集電プレート２２に形成される締結孔２２ｂに締結される。この場合，第１集電プレート２４の締結孔２４ｂに接合される接合部位３３ａを除いた部位，すなわち，電気発生部１１に挟まれる部位および第２集電プレート２２の締結孔２２ｂと締結される部位は，絶縁膜４３によって絶縁コーティングされる。ここで，第２ボルト３３の終端３３ｂは，端子の役割をしなければならないから絶縁コーティングされない。また，本実施形態は，第２集電プレート２２と電気的に接続され，かつ，第１集電プレート２４と絶縁されることにより，第２集電プレート２２と同じ極性を備える端子部材（例えば，第２ボルト３３）を具備することもできる。この場合，第２ボルト３３は，第２集電プレート２２に形成される締結孔２２ｂおよび第１集電プレート２４に形成される締結孔２４ｂに締結され，第２ボルト３３における第２集電プレート２２の締結孔２２ｂに接合される接合部位は，第２集電プレート２２と接するようにして電気的に接続させ，第１集電プレート２４の締結孔２４ｂの接合部位は，絶縁膜４３によって絶縁コーティングして電気的に絶縁されるようにする。
【０１１４】
このように，絶縁膜４３によって第１集電プレート２４の締結孔２４ｂに接合される接合部位３３ａと終端３３ｂを除いた全面積がコーティングされた第２ボルト３３は，第１集電プレート２４と電気的に接続され，第２集電プレート２２と絶縁されるので，外部端子の役割をすることができる。
【０１１５】
ここで，本発明の変形形態として，第２ボルト３３は，第１集電プレート２４に一体に固定して設置されるような構造も可能である。すなわち，第２ボルト３３は，第１集電プレート２４に一体固定されるか，溶接などの方法によって固定される。
【０１１６】
この場合，絶縁膜４３は，第２ボルト３３の終端を除いた全面にコーティングされなければならず，このように，第１集電プレート２４に一体に固定されるボルトは，上述した第２実施形態と同様に，第１集電プレート２４の極性を備える外部端子の役割をすることができる。
【０１１７】
一方，第２ボルト３３と第２集電プレート２２との間には，より完璧な絶縁のために別途の絶縁部材が介在されることが望ましい。
【０１１８】
絶縁部材としては，第２ボルト３３の終端３３ｂに挟まれる絶縁用ワッシャ６０を適用することができる。この場合，第２ボルト３３が第２ナット５３と結合される時，第２ナット５３と第２集電プレート２２との間，つまり，第２ナット５３と第２集電プレート２２の第２側面との間に，絶縁用ワッシャ６０を介在させることにより，第２ボルト３３と第２集電プレート２２とをより完璧に絶縁させることができる。ここで，絶縁用ワッシャ６０は，通常の絶縁材質から構成され，本発明は，これに限定されない。
【０１１９】
また，第１ボルト３１は，第１ナット５１と締結される終端を除いて，全面積が絶縁膜４１によって絶縁コーティングされる。したがって，このような第１ボルト３１は，第１集電プレート２４および第２集電プレート２２と絶縁され，電気発生部１１から発生される電気とショートされない。
【０１２０】
ここで，第１ボルト３１と第１集電プレート２４との間にも，より完璧な絶縁のために，別途の絶縁部材が介在されることが望ましい。
【０１２１】
絶縁部材としては，第１ボルト３１の先端部に挟まれる絶縁用ワッシャ７０を適用することができる。この場合，第１ボルト３１と第１集電プレート２４との間，つまり，第１ボルト３１と第１集電プレート２４の第２側面との間に，絶縁用ワッシャ７０を介在させることにより，第１ボルト３１と第１集電プレート２４とをより完璧に絶縁させることができる。つまり，本発明の実施形態では，端子部材（例えば，第２ボルト３３）は，締結部材のいずれか一つであるが，より詳しく説明すると，第１集電プレート２４と電気的に接続され，第２集電プレート２２と絶縁される，または，第２集電プレート２２と電気的に接続され，第１集電プレート２４と絶縁される。締結部材（例えば，第１ボルト３１）は，第１集電プレート２４および第２集電プレート２２と電気的に絶縁される。
【０１２２】
また，本発明の第２実施形態の第１集電プレート２４および第２集電プレート２２は，金，銀，銅などの物質でコーティングされるアルミニウム材質から構成されることが望ましい。本発明は，これに限定されない。
【０１２３】
一方，本発明の第２実施形態のスタック６は，燃料ポンプ３を通じて，アノード電極に燃料を供給する燃料供給管２７と，スタック６で未反応となった未反応燃料を排出する排出管２６と，空気ポンプ２０を通じて，カソード電極に酸素を供給する酸化剤供給管２５と，スタック６で未反応となった未反応酸化剤を排出する排出管（図示せず）などが第１集電プレート２４の第２側面に設置されており，これに対する燃料および空気の反応は，上述したようである。
【０１２４】
このような構成を備える本発明の第２実施形態のスタック６は，第２集電プレート２２の第２側面に引き出されて，端子の役割をする端子部材，例えば，第２ボルト３３を具備する。第２ボルト３３は，第２集電プレート２２の第２側面において，＋極性または−極性の端子となる。
【０１２５】
図１３は，本発明の第２実施形態に係るスタックの電気的な極性を現わす図面である。第１集電プレート２４の極性が−で，第２集電プレート２２の極性が＋の場合，第２ボルト３３と第１集電プレート２４が電気的に接続されており，第２ボルト３３と第２集電プレート２２は，絶縁膜４３によって絶縁されているので，第２ボルト３３が第１集電プレート２４と同じ極性の−極になる。また，第１集電プレート２４の極性が＋で，第２集電プレート２２の極性が−の場合，第２ボルト３３は＋極となる。第２ボルト３３が第２集電プレート２２に電気的に接続され，第１集電プレート２４に絶縁される場合も，同様に第２ボルト３３は，第２集電プレート２２の極性と同じ極性を有することができる。
【０１２６】
したがって，第２ボルト３３の終端３３ｂを−極の端子として使用することができる。また，第１ボルト３１の第２集電プレート２２の接合部位に絶縁膜４１を設けないで，第１ボルト３１が第１集電プレート２４と絶縁され，第２集電プレート２２とは電気的に接続されるようにすれば，第１ボルト３１を＋端子として使用することができる。すなわち，第１集電プレート２４と電気的に接続されて，第２集電プレート２２と絶縁される第２ボルト３３を第１端子部材として使用し，第２集電プレート２２と電気的に接続されて，第１集電プレート２４と絶縁される第１ボルト３１を第２端子部材として使用することにより，＋極性および−極性の端子をスタックの一側面，第２集電プレート２２の第２側面に具備することができる。つまり，第１ボルト３１および第２ボルト３３が第２集電プレート２２の第２側面において，端子として作用し，締結部材のいずれか二つが端子部材として適用されることになる。
【０１２７】
図１４は，本発明の第２実施形態に係るスタックの端子連結構造を図示した正面図である。
【０１２８】
図１４のように，第２集電プレート２２が＋の極性を現わし，このような第２集電プレート２２にねじ８１を締結して電線８０を接続することにより，第２集電プレート２２が外部端子の役割をすることができる。
【０１２９】
また，第２ボルト３３は，第１集電プレート２４と同じ−極性を備えるので，第２ボルト３３に電線９０を接続して−端子として使用することができる。上記のように構成される本発明の第２実施形態に係る燃料電池システムの作用を詳しく説明する。
【０１３０】
まず，燃料ポンプ３を稼動させて燃料タンク１（第１タンク１）に貯蔵された燃料をスタック６の電気発生部１１に供給する。これとともに，空気ポンプ２０を稼動させて空気を電気発生部１１に供給する。
【０１３１】
各々の電気発生部１１は，電子の移動によって電流を発生させるようになり，スタック６の最外側に位置する第１集電プレート２４および第２集電プレート２２を通じて，所定の電位差を備える電気エネルギーをロード，例えば，ノート・パンコン，ＰＤＡなどのようなポータブル電子機器に印加することができる。
【０１３２】
以上，添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが，本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された範疇内において，各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【図面の簡単な説明】
【０１３３】
【図１】本発明の実施形態に係る燃料電池システムの全体的な構成を概略的に図示したブロック図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る燃料電池システム用スタックの構造を図示した分解斜視図である。
【図３】図２の結合斜視図である。
【図４】図３の断面図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係るスタックの電気的な極性を現わす図面である。
【図６】本発明の第１実施形態に係るスタックの端子連結構造を図示した正面図である。
【図７】本発明の実施形態の変形形態を図示した断面図である。
【図８】図７でのスタックの電気的な極性を現わす図面である。
【図９】図７でのスタックの端子連結構造を図示した正面図である。
【図１０】本発明の第２実施形態に係る燃料電池システム用スタックの構造を図示した分解斜視図である。
【図１１】図１０の結合斜視図である。
【図１２】図１１の断面図である。
【図１３】本発明の第２実施形態に係るスタックの電気的な極性を現わす図面である。
【図１４】本発明の第２実施形態に係るスタックの端子連結構造を図示した正面図である。
【符号の説明】
【０１３４】
１      第１タンク
３燃料ポンプ
６      スタック
１１      電気発生部
１２      ＭＥＡ
１６      セパレータ
１６ａ      燃料通路
２０      空気ポンプ
２４      第１集電プレート
２２      第２集電プレート
２２ｂ，２４ｂ      締結孔
２５      酸化剤供給管
２６      排出管
２７      燃料供給管
３１      第１ボルト
３３      第２ボルト
３３ａ      接合部位
３３ｂ      終端
４１，４３      絶縁膜
５１      第１ナット
５３      第２ナット
６０，７０      絶縁用ワッシャ
８０，９０      電線
８１      ねじ
【図１】
2006253135.tif 000003
【図２】
2006253135.tif 000004
【図３】
2006253135.tif 000005
【図４】
2006253135.tif 000006
【図５】
2006253135.tif 000007
【図６】
2006253135.tif 000008
【図７】
2006253135.tif 000009
【図８】
2006253135.tif 000010
【図９】
2006253135.tif 000011
【図１０】
2006253135.tif 000012
【図１１】
2006253135.tif 000013
【図１２】
2006253135.tif 000014
【図１３】
2006253135.tif 000015
【図１４】
2006253135.tif 000016