(57)【要約】【課題】 セルスタックにおけるセル積層方向の端部の冷却に偏りが生じることを抑制できるエンドプレートを提供する。【解決手段】エンドプレート４の対向面１２には、冷却水が流れる流路を形成するための凹部１４が水平方向に延びるよう形成されている。凹部１４における水平方向の一方の端部はセルスタックの通路１５から冷却水を流入する部分となっており、他方の端部であって冷却水が流入する上記部分よりも高い位置には冷却水を流出させる孔９が設けられる。凹部１４の内壁面１４ｂ，１４ｃは、凹部１４における通路１５に繋がる部分において孔９に向うほど上下方向に離れるよう広がる。凹部１４の底面１４ａには鉛直方向に間隔をおいた複数のリブ１６が水平方向に延びるように形成される。複数のリブ１６のうち、最も下に位置するリブ１６における通路１５側の端部は、他のリブ１６における通路１５側の端部と比較して孔９寄りに位置する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水平方向に延びる一対の長辺と鉛直方向に延びる一対の短辺とを有する四角形状に形成されており、燃料電池におけるセルスタックのセル積層方向の端部に設けられて同セルスタックに対し冷却液を給排するエンドプレートにおいて、
前記冷却液が流れる流路を形成するための凹部が、前記セルスタックのセル積層方向の端部と向かい合う対向面で開口するとともに、同対向面に沿って水平方向に延びるよう形成されており、
前記凹部における水平方向の一方の端部には前記セルスタックから冷却液を流入させる入口部が設けられている一方、前記凹部における水平方向の他方の端部であって前記入口部よりも高い位置には冷却液を流出させる出口孔が設けられており、
前記凹部における上下一対の内壁面は、前記凹部における前記入口部に繋がる部分において前記出口孔に向うほど上下方向に離れるよう広がるものであり、
前記凹部の底面には同凹部の開口位置まで突出するとともに鉛直方向に間隔をおいた複数のリブが水平方向に延びるように形成されており、
前記複数のリブのうち最も下に位置するリブにおける前記入口部側の端部は、他のリブにおける前記入口部側の端部と比較して、前記出口孔寄りに位置していることを特徴とするエンドプレート。
【請求項２】
水平方向に延びる一対の長辺と鉛直方向に延びる一対の短辺とを有する四角形状に形成されており、燃料電池におけるセルスタックのセル積層方向の端部に設けられて同セルスタックに対し冷却液を給排するエンドプレートにおいて、
前記冷却液が流れる流路を形成するための凹部が、前記セルスタックのセル積層方向の端部と向かい合う対向面で開口するとともに、同対向面に沿って水平方向に延びるよう形成されており、
前記凹部における水平方向の一方の端部には前記セルスタックから冷却液を流入させる入口部が設けられている一方、前記凹部における水平方向の他方の端部であって前記入口部よりも高い位置には冷却液を流出させる出口孔が設けられており、
前記凹部における上下一対の内壁面は、前記凹部における前記入口部に繋がる部分において前記出口孔に向うほど上下方向に離れるよう広がるものであり、
前記凹部の底面には同凹部の開口位置まで突出するとともに鉛直方向に間隔をおいた複数のリブが水平方向に延びるように形成されており、
前記複数のリブのうち最も下に位置するリブにおける前記出口孔側の端部は、他のリブにおける前記出口孔側の端部と比較して、前記入口部寄りに位置していることを特徴とするエンドプレート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンドプレートに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に示されるように、自動車等の車両に搭載される燃料電池には、同燃料電池のセルスタックに対し燃料ガス、酸化ガス、及び冷却液といった流体を流すマニホールドとしての機能を有するエンドプレートが取り付けられている。そして、燃料電池は、エンドプレートを介してセルスタックに対し給排される燃料ガスと酸化ガスとを用いて発電を行う一方、エンドプレートを介してセルスタックに対し給排される冷却液によって冷却される。
【０００３】
エンドプレートは、水平方向に延びる一対の長辺と鉛直方向に延びる一対の短辺とを有する四角形状に形成されている。また、エンドプレートには、上記冷却液が流れる流路を形成するための凹部が、セルスタックのセル積層方向の端部と向かい合う対向面で開口するとともに、同対向面に沿って水平方向に延びるように形成されている。この凹部の底面には、同凹部の開口位置まで突出するとともに鉛直方向に間隔をおいた複数のリブが水平方向に延びるように形成されている。
【０００４】
また、上記凹部における水平方向の一方の端部には上記冷却液を流入させる入口が設けられている一方、上記凹部における水平方向の他方の端部であって上記入口よりも高い位置には冷却液を流出させる出口が設けられている。なお、上記出口が上記入口よりも高い位置に設けられているのは、仮に上記出口が上記入口よりも低い位置に設けられていたとすると、冷却液中の空気が凹部内の流路で滞留するおそれがあるためである。
【０００５】
エンドプレートにおける上記対向面、上記凹部、及び上記リブは樹脂層によって覆われている。そして、セルスタックの周囲を囲むケースに対しエンドプレートを固定すると、上記樹脂層における対向面を覆う部分及びリブの突出方向先端面を覆う部分がセルスタックのセル積層方向の端部に接触するとともに、セルスタックが上記対向面及び上記リブによってセル積層方向に押圧されて同セルスタックの良好なセル積層構造が維持される。
【０００６】
また、このときにはエンドプレートの対向面に形成された上記凹部の開口がセルスタックにおけるセル積層方向の端部により閉塞され、その凹部の内部に冷却液を流すための上記流路が形成される。この流路における入口と出口との間の部分は鉛直方向に間隔をおいた上記複数のリブによって仕切られており、同流路における各リブによって仕切られた部分を冷却液が水平方向に流れる。そして、この冷却液によってセルスタックのセル積層方向の端部が冷却される。
【０００７】
なお、上記流路内の流体とエンドプレートとは、樹脂層における凹部の内面及びリブの外面を覆う部分によって絶縁される。また、エンドプレートとセルスタックとは、樹脂層における上記対向面を覆う部分及びリブの突出方向先端面を覆う部分によって絶縁される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１６−９１８４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、エンドプレートにおける凹部内の流路を流れる冷却液によってセルスタックにおけるセル積層方向の端部を効率よく冷却する観点では、上記流路における各リブによって仕切られた部分をそれぞれ冷却液が均等に通過する状態となることが好ましい。
【００１０】
しかし、上記凹部内の流路においては、出口が入口よりも高い位置に設けられているため、入口から出口に向う冷却液の流れが上向きになりやすくなる。その結果、流路の各リブによって仕切られた部分のうち、最も下側に位置する部分で他の部分よりも冷却液が流れにくくなることは否めない。従って、セルスタックにおけるセル積層方向の端部のうち凹部内の流路における最下部に対応する部分が冷却されにくくなり、上記端部の冷却に偏りが生じるようになる。
【００１１】
本発明の目的は、セルスタックにおけるセル積層方向の端部の冷却に偏りが生じることを抑制できるエンドプレートを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
上記課題を解決するエンドプレートは、水平方向に延びる一対の長辺と鉛直方向に延びる一対の短辺とを有する四角形状に形成されており、燃料電池におけるセルスタックのセル積層方向の端部に設けられて同セルスタックに対し冷却液を給排する。同エンドプレートでは、冷却液が流れる流路を形成するための凹部が、セルスタックのセル積層方向の端部と向かい合う対向面で開口するとともに、同対向面に沿って水平方向に延びるよう形成されている。更に、上記凹部における水平方向の一方の端部にはセルスタックから冷却液を流入させる入口部が設けられている一方、上記凹部における水平方向の他方の端部であって上記入口部よりも高い位置には冷却液を流出させる出口孔が設けられている。上記凹部における上下一対の内壁面は、凹部における上記入口部に繋がる部分において上記出口孔に向うほど上下方向に離れるよう広がるものとされている。また、上記凹部の底面には同凹部の開口位置まで突出するとともに鉛直方向に間隔をおいた複数のリブが水平方向に延びるように形成されている。上記複数のリブのうち、最も下に位置するリブにおける入口部側の端部は、他のリブにおける上記入口部側の端部と比較して、上記出口孔寄りに位置している。
【００１３】
上記構成によれば、凹部における上下一対の内壁面が同凹部における入口部に繋がる部分において出口孔に向うほど上下方向に離れるよう広がる形状となっているとともに、上記出口孔が上記入口部よりも高い位置に設けられている。このことに起因して、入口部から凹部内の流路に流入した冷却液が、凹部における上下一対の内壁面が上下方向に広がる部分に流れ込むときに下方に向けて流れにくくなるものの、そうしたことは次の構成によって抑制される。すなわち、凹部内において、水平方向に延びるとともに鉛直方向に間隔をおいた複数のリブのうち、最も下に位置するリブにおける入口部側の端部が他のリブにおける入口部側の端部と比較して出口孔寄りに位置している。これにより、凹部内の流路における各リブによって仕切られた部分のうち、最も下側に位置する部分であって上記入口部に繋がる部分が広くなるため、その入口部から凹部における上下一対の内壁面の上下方向に広がる部分に向けて冷却液が流れ込むとき、その冷却液が下方に向けて流れやすくなる。従って、凹部内の流路における各リブによって仕切られた部分のうち、最も下側に位置する部分で他の部分よりも冷却液が流れにくくなることに伴い、セルスタックにおけるセル積層方向の端部のうち凹部内の流路における最下部に対応する部分が冷却されにくくなること、及び、それによって上記端部の冷却に偏りが生じることを抑制できる。
【００１４】
上記課題を解決するエンドプレートは、水平方向に延びる一対の長辺と鉛直方向に延びる一対の短辺とを有する四角形状に形成されており、燃料電池におけるセルスタックのセル積層方向の端部に設けられて同セルスタックに対し冷却液を給排する。同エンドプレートでは、冷却液が流れる流路を形成するための凹部が、セルスタックのセル積層方向の端部と向かい合う対向面で開口するとともに、同対向面に沿って水平方向に延びるよう形成されている。更に、上記凹部における水平方向の一方の端部にはセルスタックから冷却液を流入させる入口部が設けられている一方、上記凹部における水平方向の他方の端部であって上記入口部よりも高い位置には冷却液を流出させる出口孔が設けられている。上記凹部における上下一対の内壁面は、凹部における上記入口部に繋がる部分において上記出口孔に向うほど上下方向に離れるよう広がるものとされている。また、上記凹部の底面には同凹部の開口位置まで突出するとともに鉛直方向に間隔をおいた複数のリブが水平方向に延びるように形成されている。上記複数のリブのうち、最も下に位置するリブにおける出口孔側の端部は、他のリブにおける上記出口孔側の端部と比較して、上記入口部寄りに位置している。
【００１５】
上記構成によれば、凹部における上下一対の内壁面が同凹部における入口部に繋がる部分において出口孔に向うほど上下方向に離れるよう広がる形状となっているとともに、上記出口孔が上記入口部よりも高い位置に設けられている。このことに起因して、入口部から凹部内の流路に流入した冷却液が、凹部における上下一対の内壁面が上下方向に広がる部分に流れ込むときに下方に向けて流れにくくなるものの、そうしたことは次の構成によって抑制される。すなわち、凹部内において、水平方向に延びるとともに鉛直方向に間隔をおいた複数のリブのうち、最も下に位置するリブにおける出口孔側の端部が他のリブにおける出口孔側の端部と比較して入り口部寄りに位置している。これにより、凹部内の流路における各リブによって仕切られた部分のうち、最も下側に位置する部分で冷却液の流れ方向における同冷却液の流通抵抗が小さくなるため、凹部における上下一対の内壁面が上下方向に広がる部分に対し入口からの冷却液が流れ込むとき、その冷却液が下方に向けて流れやすくなる。従って、凹部内の流路における各リブによって仕切られた部分のうち、最も下側に位置する部分で他の部分よりも冷却液が流れにくくなることに伴い、セルスタックにおけるセル積層方向の端部のうち凹部内の流路における最下部に対応する部分が冷却されにくくなること、及び、それによって上記端部の冷却に偏りが生じることを抑制できる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、セルスタックにおけるセル積層方向の端部の冷却に偏りが生じることを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】燃料電池のセルスタックに対するエンドプレートの取付態様を示す略図。
【図２】図１のエンドプレートをセルスタック側から見た状態を概略的に示す平面図。
【図３】図２のエンドプレートを矢印Ａ−Ａ方向から見た状態を示す断面図。
【図４】エンドプレートにおけるリブの他の例を示す平面図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
［第１実施形態］
以下、エンドプレートの第１実施形態について、図１〜図３を参照して説明する。
図１に示すように、燃料電池１のセルスタック２におけるセル積層方向（図１の左右方向）の端部には、セルスタック２に対し水素（燃料ガス）、空気（酸化ガス）、及び冷却水（冷却液）といった流体を流すための機能を有するエンドプレート４が設けられている。このエンドプレート４は金属プレートであって、同エンドプレート４には上記流体を流すための複数の配管３が接続されている。エンドプレート４は、セルスタック２を囲むよう燃料電池１に設けられたケース１ａに取り付けられている。そして、セルスタック２は、エンドプレート４を介して給排される水素と空気とを利用して発電を行うとともに、エンドプレート４を介して給排される冷却水によって冷却される。
【００１９】
図２は、図１のエンドプレート４をセルスタック２側から見た状態を概略的に示している。このエンドプレート４は、水平方向に延びる一対の長辺と鉛直方向に延びる一対の短辺とを有する四角板状に形成されている。そして、エンドプレート４の外縁部には、エンドプレート４の一対の長辺及び一対の短辺に沿って延びる締結部５が設けられている。この締結部５は上記ケース１ａ（図１）に対しボルト等で締結されるものであって、同締結部５におけるセルスタック２側の面（図２の紙面手前側の面）は、同ケース１ａに接した状態で固定される取付面６となっている。
【００２０】
エンドプレート４における締結部５に囲まれた部分には、エンドプレート４を厚さ方向（図２の紙面と直交する方向）に貫通する孔７〜１１が形成されている。これらの孔７〜１１は上記流体を流す流路を形成するためのものであって、孔７，８，１０，１１はエンドプレート４におけるセルスタック２のセル積層方向の端部と向かい合う対向面１２で開口している。更に、対向面１２には同対向面１２に沿ってエンドプレート４の長辺方向（水平方向）に延びる凹部１４が開口している。この凹部１４における水平方向の左端部の底面１４ａには上記孔９が開口しており、これら孔９及び凹部１４によって上記流体を流すための流路が形成される。
【００２１】
エンドプレート４の締結部５を上記ケース１ａ（図１）に対し固定すると、孔７，８，１０，１１によって形成される流路がセルスタック２に対し接続される。また、このときには、対向面１２に形成された上記凹部１４の開口がセルスタック２のセル積層方向の端部によって閉塞され、その凹部１４の内部に冷却水を流すための流路が形成される。更に、凹部１４内の流路における上記長辺方向（水平方向）の右端部は、セルスタック２に形成された冷却水用の通路１５に接続される。
【００２２】
そして、同通路１５から冷却水が凹部１４内の流路に流入し、その後に同流路内を冷却水が凹部１４の延びる方向に流れて孔９から流出する。凹部１４における水平方向の右端部であって通路１５に繋がる部分はセルスタック２から冷却液を流入させる入口部としての役割を担い、孔９は凹部１４内から冷却水を流出させる出口孔としての役割を担っている。ちなみに、上記孔９は、冷却水中の空気が凹部１４内の流路で滞留することを抑制するため、凹部１４における通路１５に繋がる部分（右端部）よりも高い位置に設けられている。
【００２３】
凹部１４における上下一対の内壁面１４ｂ，１４ｃは、凹部１４における通路１５に繋がる部分で孔９に向うほど上下方向に離れるよう広がっている。また、凹部１４の底面１４ａには、鉛直方向に間隔をおいた複数のリブ１６が水平方向に延びるように形成されている。そして、複数のリブ１６のうち最も下に位置するリブ１６における通路１５側の端部（右端部）は、他のリブ１６における通路１５側の端部と比較して、上記孔９寄り（左寄り）に位置している。
【００２４】
図３は、図２のエンドプレート４を矢印Ａ−Ａ方向から見た状態を示している。同図から分かるように、上記リブ１６は凹部１４の底面１４ａから対向面１２における同凹部１４の開口位置まで突出している。このエンドプレート４における対向面１２、凹部１４の内面、及びリブ１６の外面は、樹脂層１３によって覆われている。そして、エンドプレート４の締結部５の取付面６をケース１ａに対し接触させて固定すると、対向面１２及びリブ１６がセルスタック２をセル積層方向に押圧して同セルスタック２の良好なセル積層構造が維持される。
【００２５】
また、エンドプレート４の締結部５がケース１ａに固定されたときには、樹脂層１３における対向面１２を覆う部分、及び、リブ１６の突出方向先端面を覆う部分がセルスタック２のセル積層方向の端部に接触する。その結果、エンドプレート４とセルスタック２のセル積層方向の端部とが、樹脂層１３における対向面１２を覆う部分、及び、リブ１６の突出方向先端面を覆う部分によって絶縁される。なお、樹脂層１３は、孔７，８，１０，１１（図２）によって形成される流路内の流体とエンドプレート４との絶縁を行う一方、孔９及び凹部１４によって形成される流路内の流体（冷却水）とエンドプレート４との絶縁も行う。
【００２６】
本実施形態のエンドプレート４によれば、以下に示す作用効果が得られる。
（１）エンドプレート４において、凹部１４における上下一対の内壁面１４ｂ，１４ｃは凹部１４における通路１５に繋がる部分で孔９に向うほど上下方向に離れるよう広がっているとともに、孔９は凹部１４における通路１５に繋がる部分よりも高い位置に設けられている。このことに起因して、通路１５から凹部１４内の流路に流入した冷却液が、凹部１４における上下一対の内壁面１４ｂ，１４ｃの上下方向に広がる部分に流れ込むとき、下方に向けて流れにくくなるものの、そうしたことは次の構成によって抑制される。
【００２７】
すなわち、凹部１４内において、水平方向に延びるとともに鉛直方向に間隔をおいた複数のリブ１６のうち、最も下に位置するリブ１６における通路１５側の端部（図２の右端部）が他のリブ１６における通路１５側の端部と比較して、孔９寄り（左端部寄り）に位置している。これにより、凹部１４内の流路における各リブ１６によって仕切られた部分のうち最も下側に位置する部分が、上記通路１５に繋がる部分で広くなるため、その通路１５から凹部１４における上下一対の内壁面１４ｂ，１４ｃの上下方向に広がる部分に冷却水が流れ込むとき、その冷却水が下方に向けて流れやすくなる。
【００２８】
従って、凹部１４内の流路における各リブ１６によって仕切られた部分のうち、最も下側に位置する部分で他の部分よりも冷却水が流れにくくなることに伴い、セルスタック２のセル積層方向の端部のうち凹部１４内の流路における最下部に対応する部分が冷却されにくくなること、及び、それによって上記端部の冷却に偏りが生じることを抑制できる。
【００２９】
［第２実施形態］
次に、エンドプレート４の第２実施形態について、図４を参照して説明する。
図４に示すように、この実施形態のエンドプレート４は、第１実施形態に対し、最も下に位置するリブ１６が異なっている。詳しくは、最も下に位置するリブ１６における孔９側の端部（左端部）が、他のリブ１６における孔９側の端部と比較して、通路１５寄り（右寄り）に位置している。
【００３０】
本実施形態のエンドプレート４によれば、以下に示す作用効果が得られる。
（２）凹部１４内において、複数のリブ１６のうち、最も下に位置するリブ１６における孔９側の端部（左端部）が他のリブ１６における孔９側の端部と比較して、通路１５寄り（右織り）に位置している。これにより、凹部１４内の流路における各リブ１６によって仕切られた部分のうち、最も下側に位置する部分での冷却水の流れ方向における同冷却水の流通抵抗が小さくなるため、凹部１４における上下一対の内壁面１４ｂ，１４ｃが上下方向に広がる部分に対し通路１５からの冷却水が流れ込むとき、その冷却水が下方に向けて流れやすくなる。
【００３１】
従って、凹部１４内の流路における各リブ１６によって仕切られた部分のうち、最も下側に位置する部分で他の部分よりも冷却水が流れにくくなることに伴い、セルスタック２のセル積層方向の端部のうち凹部１４内の流路における最下部に対応する部分が冷却されにくくなること、及び、それによって上記端部の冷却に偏りが生じることを抑制できる。
【符号の説明】
【００３２】
１…燃料電池、１ａ…ケース、２…セルスタック、３…配管、４…エンドプレート、５…締結部、６…取付面、７…孔、８…孔、９…孔、１０…孔、１１…孔、１２…対向面、１３…樹脂層、１４…凹部、１４ａ…底面、１４ｂ…内壁面、１４ｃ…内壁面、１５…通路、１６…リブ。
【図１】
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【図２】
2018181580.tif 000004
【図３】
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【図４】
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