(57)【要約】【課題】燃料電池スタックに外部の物が接触してショートしても、高電圧で電流が流れることを抑制する。【解決手段】燃料電池１０であって、複数の単セル１１０と、前記単セルを挟み込むエンドプレート２００と、を有する積層体１００と、前記積層体１００の側面部に配置される絶縁体４００と、を備え、前記絶縁体４００は、前記積層体側に突き出た突起４１０を有しており、前記積層体１００は、前記突起４１０を挟んだ状態で締結されている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池であって、
複数の単セルと、前記単セルを挟み込むエンドプレートと、を有する積層体と、
前記積層体の側面部に配置される絶縁体と、
を備え、
前記絶縁体は、前記積層体側に突き出た突起を有しており、
前記積層体は、前記突起を挟んだ状態で締結されている、燃料電池。
【請求項２】
請求項１に記載の燃料電池において、
前記突起は、前記単セルと、前記エンドプレートと、の間に挟まれている、燃料電池。
【請求項３】
請求項１または、請求項２に記載の燃料電池において、前記絶縁体は、前記単セルにガスを分配するための外部マニホールドの一部を用いて形成されている、燃料電池。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の燃料電池において、さらに、
前記単セルと、前記エンドプレートとを締結するためのテンションロッドを備え、
前記テンションロッドは、前記突起を貫通している、燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池スタックの積層方向の側面部にガスマニホールドを備える燃料電池が知られている（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２５１４９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１に記載の燃料電池では、燃料電池スタックを形成した後に、燃料電池スタックの上部にガスマニホールドを取り付ける構成になっている。この燃料電池スタックを分解する際には、ガスマニホールドを取り外し、その後燃料電池スタックを分解する。ガスマニホールドを取り外した時点では、燃料電池スタックは、単セルが直列に接続されたまま剥き出しになる。この状態で燃料電池スタックに外部の物が接触してショートすると、高電圧で電流が流れる恐れがあった。この問題は、外部マニホールドを有する燃料電池に限らず、他の構成の燃料電池においても、燃料電池を分解する際に生じ得る問題である。
【０００５】
本発明は、上記課題の少なくとも１つを解決し、燃料電池を分解する際に外部から燃料電池スタックに接触しても、高電圧で電流が流れることを抑制することを可能にすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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。
【０００７】
［適用例１］
燃料電池であって、複数の単セルと、前記単セルを挟み込むエンドプレートと、を有する積層体と、前記積層体の側面部に配置される絶縁体と、を備え、前記絶縁体は、前記積層体側に突き出た突起を有しており、前記積層体は、前記突起を挟んだ状態で締結されている、燃料電池。
この適用例によれば、突起を挟み込んだ状態から外さない限り絶縁体を取り外すことが出来ないので、燃料電池を分解する際に外部から燃料電池スタックに接触することを抑制できる。その結果、高電圧で電流が流れることを抑制することを可能となる。
【０００８】
［適用例２］
適用例１に記載の燃料電池において、前記突起は、前記単セルと、前記エンドプレートと、の間に挟まれている、燃料電池。
この適用例によれば、突起は、単セルとエンドプレートの間に配置されるので、エンドプレート間を締結することにより、容易に絶縁体を支持することが可能となる。
【０００９】
［適用例３］
適用例１または、適用例２に記載の燃料電池において、前記絶縁体は、前記単セルにガスを分配するための外部マニホールドの一部を用いて形成されている、燃料電池。
この適用例によれば、外部マニホールドを有する燃料電池では、外部マニホールドを絶縁体として機能させることにより、部品点数を少なくすることが可能となる。
【００１０】
［適用例４］
適用例１から適用例３のいずれかに記載の燃料電池において、さらに、前記単セルと、前記エンドプレートとを締結するためのテンションロッドを備え、前記テンションロッドは、前記突起を貫通している、燃料電池。
この適用例によれば、テンションロッドを抜かない限り絶縁体を取り外すことが出来ない。そして、テンションロッドを抜いたときには、燃料電池は単セルに分離する。したがって、単セルが積層した燃料電池スタックに接触することを抑制できる。
【００１１】
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、燃料電池の他、燃料電池の製造方法等、様々な形態で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】外部マニホールドを備える燃料電池の外観を示す説明図である。
【図２】燃料電池を図１に示すｘ方向から見た説明図である。
【図３】燃料電池を図２に示す３Ａ−３Ａ切断線で切ったときの断面の一部を示す説明図である。
【図４】変形例を示す説明図である。
【図５】他の変形例を示す説明図である。
【図６】突起の形状の変形例を示す説明図である。
【図７】テンションロッドが突起を貫通する構成の一例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１は、外部マニホールドを備える燃料電池の外観を示す説明図である。燃料電池１０は、燃料電池スタック１００と、エンドプレート２００と、固定プレート３００と、外部マニホールド４００と、を備える。エンドプレート２００は、燃料電池スタック１００の単セル（図示せず）の積層方向（図面ｘ方向）の両端に配置されている。固定プレート３００は、燃料電池スタック１００のｙ方向の両端に配置されている。燃料電池スタック１００の上方（図面ｚ方向）には、外部マニホールド４００が配置されている。すなわち、燃料電池スタック１００は、水平方向（ｘ方向及びｙ方向）を、エンドプレート２００と、固定プレート３００とにより囲われて、上方（ｚ方向）を外部マニホールド４００により覆われている。なお、図１では、これらの部品を結合するためのボルト等は記載が省略されている。
【００１４】
図２は、燃料電池を図１に示すｘ方向から見た説明図である。ｘ方向からは、エンドプレート２００と、外部マニホールド４００が見えており、燃料電池スタック１００や固定プレート３００は見えない状態にある。図２は、図１で図示を省略していた、テンションロッド２２０と、取付ボルト４２０とを示している。テンションロッド２２０は、燃料電池スタック１００（図１）の単セル（図示せず）と、エンドプレート２００とを締結するため用いられている。取付ボルト４２０は、外部マニホールド４００と固定プレート３００とを接合する時に用いられている。
【００１５】
図３は、燃料電池を、図２に示す３Ａ−３Ａ切断線で切ったときの断面の一部を示す説明図である。燃料電池スタック１００は、単セル１１０が複数積層されている。単セル１１０の積層方向（ｘ方向）外側には、集電板１２０が配置されている。そして、集電板１２０の外側には、エンドプレート２００が配置されている。テンションロッド２２０は、エンドプレート２００、集電板１２０、単セル１１０を貫いて、エンドプレート２００、集電板１２０、単セル１１０を締結している。
【００１６】
外部マニホールド４００は、例えば樹脂で形成されており、中空の略直方体形状を有している。そして、外部マニホールド４００の燃料電池スタック１００側は開いている。そのため、外部マニホールド４００と、燃料電池スタック１００との間に空間４５０が形成されている。空間４５０には、空気が供給される。なお、空間４５０への空気導入部については、記載が省略されている。この空気導入部は、外部マニホールド４００の頂部に接続されていてもよい。単セル１１０の空間４５０側には、孔（図示せず）が開いており、空間４５０からこの孔を通って各単セル１１０に空気（Ｏ２）が供給される。
【００１７】
外部マニホールド４００のｘ方向の両端の外縁部には、燃料電池スタック１００側に突き出た突起４１０が形成されている。なお、外部マニホールド４００は上述したように、樹脂で形成されており、突起４１０は、外部マニホールド４００を射出成形するときに容易に形成することが可能である。突起４１０は、単セル１１０と、集電板１２０との間に挟み込まれている。そして、テンションロッド２２０は、突起４１０を挟み込んだ状態で、エンドプレート２００、集電板１２０、単セル１１０（燃料電池スタック１００）を締結している。ここで、テンションロッド２２０を緩め、燃料電池スタック１００の締結を解除しないと、外部マニホールド４００が取り外せないように構成されている。ただし、この実施例では、テンションロッド２２０は、突起４１０を貫通しておらず、突起４１０の無い部分に挿通されている。
【００１８】
燃料電池では起電力の低い単セル１１０を多数直列に接続し、高電圧を発生させている。すなわち、テンションロッド２２０により複数の単セル１１０を挟み込んだ両端のエンドプレート２００にテンションが付与され、これらの単セル１１０が直列に接続されることで燃料電池スタック１００が形成されると、この燃料電池スタック１００により高電圧を発生させることが可能である。一方、テンションロッド２２０による締結が解除され、エンドプレート２００により複数の単セル１１０を挟み込むテンションが付与されなくなると、単セル１１０が各々分離され、直列に接続されなくなるため、高電圧が発生しなくなる。
【００１９】
本実施例によれば、テンションロッド２２０により燃料電池スタック１００が形成された状態では、外部マニホールド４００が燃料電池スタック１００を覆っているため、燃料電池スタック１００に外部の物が触れることはなくショートする恐れがない。一方、テンションロッド２２０による締結が解除された状態では、外部マニホールド４００が外れるので、単セル１１０（燃料電池スタック１００）に外部の物が触れる可能性はある。しかし、外部の物が触れてショートしても、起電力が低いため、発生する電圧は低い。したがって、本実施例によれば、燃料電池スタック１００に外部の物が接触してショートしても、高電圧で電流が流れることを抑制することが可能となる。
【００２０】
図４は、変形例を示す説明図である。図３に示した本実施例では、突起４１０は、単セル１１０と集電板１２０との間に挟まれているが、図４（Ａ）に示すように、突起４１０は、集電板１２０とエンドプレート２００の間に挟まれていてもよい。また、図４（Ｂ）に示すように、突起４１０はエンドプレート２００の外側にあってもよい。
【００２１】
図５は、他の変形例を示す説明図である。図３に示した本実施例では、突起４１０は、外部マニホールド４００に形成されているが、図５に示すように外部マニホールド４００とは別の絶縁板６００を燃料電池スタック１００の上面に配置し、絶縁板６００に突起６１０を設ける構成にしてもよい。なお、絶縁板６００を設ける場合であっても突起６１０の位置は、図４（Ａ）、（Ｂ）に示すように、様々な位置に形成することが可能である。なお、外部マニホールド４００に突起４１０を設ける方が、部品点数を削減できる点で好ましい。なお、図５に示す変形例は、外部マニホールドを備えない、内部マニホールド型の燃料電池にも適用することが可能である。
【００２２】
なお、上記実施例や変形例では、外部マニホールド４００に設けられた突起４１０や絶縁板６００に設けられた突起６１０が１つの場合を示しているが、突起４１０や６１０は複数あってもよい。複数の突起を設けることによって、支持強度を高めることが可能となる。
【００２３】
図６は、突起の形状の変形例を示す説明図である。図６（Ａ）に示すように、突起４１０の形状としては、テーパー形状を有していてもよい。また、図６（Ｂ）に示すように、突起４１０が湾曲形状を有していてもよい。変形例では、外部マニホールド４００を図面の上方に引き上げる際、テーパー形状部あるいは、湾曲形状部が集電板１２０をエンドプレート１２０方向に押す。その結果、単セル１１０とエンドプレート２００との分離が容易となる。このように、突起４１０の形状としては、矩形形状以外の他様々な形状が採用可能である。
【００２４】
本発明に係る燃料電池においては、テンションロッド２２０が突起４１０を貫通する構成、突起４１０を貫通しない構成のいずれも取り得ることができる。テンションロッド２２０が突起４１０を貫通する構成の一例を図７に示す。図７に示すように、テンションロッド２２０が突起４１０を貫通する場合には、テンションロッド２２０を抜かない限り外部マニホールド４００や絶縁板６００を取り外すことが出来ない。そして、テンションロッド２２０を抜いた場合には、燃料電池スタック１００は、単セル１１０に分離する。したがって、燃料電池を分解する際に外部から単セル１１０が積層した燃料電池スタック１００に接触することを抑制できる。その結果、高電圧で電流が流れることを抑制することを可能となる。
【００２５】
以上、いくつかの実施例に基づいて本発明の実施の形態について説明してきたが、上記した発明の実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨並びに特許請求の範囲を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物が含まれることはもちろんである。
【符号の説明】
【００２６】
１０…燃料電池
１００…燃料電池スタック
１１０…単セル
１２０…集電板
２００…エンドプレート
２２０…テンションロッド
３００…固定プレート
４００…外部マニホールド
４１０…突起
４２０…取付ボルト
４５０…空間
６００…絶縁板
６１０…突起
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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