(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料ガスと酸化ガスとの反応で発電する複数のセルを積層した燃料電池スタックと、
前記燃料電池スタックを収容するケースと、
前記燃料電池スタックまたは前記ケースに取り付けられ、前記燃料電池スタックと前記ケースとの間に、燃焼した燃料ガスが消炎する消炎距離以下の消炎隙間を形成する隙間調整部材と、
を有する燃料電池であって、
前記隙間調整部材は、前記燃料電池スタックまたは前記ケースに取り付けられる取付面と、前記消炎隙間を形成する隙間形成面と、前記取付面と前記隙間形成面とをつなぐ側面とを有し、
前記隙間調整部材の前記側面は、前記ケース内の隙間が前記消炎隙間へ向かって次第に狭くなるように傾斜されている
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。
【背景技術】
【０００２】
空気と水素とで発電する燃料電池として、燃料電池本体をケース内に収容し、このケース内に、触媒燃焼により水素を水に変換する触媒燃焼用の貴金属を設けることで、燃料電池スタックを収容するケース内の漏洩水素の滞留を防止するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−９３４３５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、上記の燃料電池では、水素を触媒燃焼により水に変換する触媒燃焼用の高価な貴金属を設けることでコストが大幅に嵩んでしまう。
【０００５】
また、燃料電池スタックとケースの間に隙間調整部材を設け、燃料電池スタックとケースの間のケース内に消炎距離以下の隙間を形成することで、ケース内の水素の燃焼を消炎距離以下の隙間で消炎することが考えられるが、水素の燃焼波が消炎距離以下の隙間へ円滑に入り込まず、消炎機能が良好に発揮されなくなるおそれがある。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、コストを抑えつつ、ケース内における消炎機能を良好に発揮させることが可能な燃料電池を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の燃料電池は、
燃料ガスと酸化ガスとの反応で発電する複数のセルを積層した燃料電池スタックと、
前記燃料電池スタックを収容するケースと、
前記燃料電池スタックまたは前記ケースに取り付けられ、前記燃料電池スタックと前記ケースとの間に、燃焼した燃料ガスが消炎する消炎距離以下の消炎隙間を形成する隙間調整部材と、
を有する燃料電池であって、
前記隙間調整部材は、前記燃料電池スタックまたは前記ケースに取り付けられる取付面と、前記消炎隙間を形成する隙間形成面と、前記取付面と前記隙間形成面とをつなぐ側面とを有し、
前記隙間調整部材の前記側面は、前記ケース内の隙間が前記消炎隙間へ向かって次第に狭くなるように傾斜されている。
【０００８】
この構成によれば、隙間調整部材の側面が、ケース内の隙間が消炎隙間へ向かって次第に狭くなるように傾斜されているので、ケース内で燃焼した燃料ガスの燃焼波が消炎隙間へ導かれる際に、傾斜された側面に沿って燃焼波の速度が急激に減少される。これにより、消炎隙間における消炎機能をより円滑に発揮させることができる。また、水素を触媒燃焼により水に変換する触媒燃焼用の高価な貴金属を設ける場合と比較し、コストを抑えることができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の燃料電池によれば、コストを抑えつつ、ケース内における消炎機能を良好に発揮させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態に係る燃料電池の概略斜視図である。
【図２】図１におけるＡ−Ａ断面図である。
【図３】隙間調整部材の他の例を示すそれぞれ三本の長尺部及び短尺部を有する隙間調整部材が取り付けられた燃料電池スタックの平面図である。
【図４】隙間調整部材の他の例を示すそれぞれ四本の長尺部及び短尺部を有する隙間調整部材が取り付けられた燃料電池スタックの平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明に係る燃料電池の一実施の形態を説明する。なお、この燃料電池は、燃料電池車両に用いられるものに限らず、船舶，航空機，電車、歩行ロボット等のあらゆる移動体に用いられ、また、例えば建物（住宅、ビル等）用の発電設備として用いられる定置用発電システムに用いられるものである。
【００１２】
図１は、本発明の実施形態に係る燃料電池の概略斜視図である。図２は、図１におけるＡ−Ａ断面図である。
【００１３】
図１に示すように、本実施形態に係る燃料電池１０は、燃料電池スタック１１と、ケース２１とを有している。燃料電池スタック１１は、複数のセルを積層させたもので、それぞれのセルは、燃料ガスとしての水素と酸化ガスとしての空気とを電気化学反応させて電力を発生させる。燃料電池スタック１１は、上面１２と、底面１３と、側面１４と、端面１５とを有する直方体形状に形成されている。
【００１４】
ケース２１は、燃料電池スタック１１の外形よりも大きな箱型に形成されており、その内部に隙間をあけて燃料電池スタック１１を収容する。ケース２１は、上板部２２と、底板部２３と、側板部２４と、端板部２５とを有している。
【００１５】
燃料電池スタック１１とケース２１とは、上面１２と上板部２２が対向し、底面１３と底板部２３とが対向し、側面１４と側板部２４とが対向し、端面１５と端板部２５とが対向している。
【００１６】
上記構造の燃料電池１０は、隙間調整部材３１を備えている。隙間調整部材３１は、燃料電池スタック１１に取り付けられている。隙間調整部材３１は、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）あるいは銀（Ａｇ）等の熱伝導率の高い材料から形成されている。
【００１７】
隙間調整部材３１は、燃料電池スタック１１の上面１２と底面１３とにそれぞれ取り付けられている。隙間調整部材３１は、燃料電池スタック１１の長手方向に延びる一本の長尺部３２と、燃料電池スタック１１の幅方向に延びる一本の短尺部３３とを有している。長尺部３２は、燃料電池スタック１１の幅方向の中央に配置され、短尺部３３は、燃料電池スタック１１の長手方向の中央に配置されている。隙間調整部材３１は、長尺部３２と短尺部３３とが中央部分で互いに交差して一体化した十字状に形成されている。
【００１８】
図２に示すように、隙間調整部材３１の長尺部３２及び短尺部３３は、燃料電池スタック１１に取り付けられる取付面３５と、取付面３５との反対側の隙間形成面３６と、取付面３５と隙間形成面３６とを繋ぐ側面３７とを有している。隙間調整部材３１は、隙間形成面３６がケース１２の内面との隙間を消炎隙間Ｓに調整する。この隙間調整部材３１を設けることで、燃料電池スタック１１とケース１２との隙間で水素が燃焼した際の燃焼波Ｂが、消炎隙間Ｓに侵入することで消炎される。
【００１９】
この消炎隙間Ｓは、燃焼した水素が消炎する消炎距離Ｇ以下とされている。この消炎隙間Ｓの消炎距離Ｇは、小さい方が良く、例えば、０．３５ｍｍ程度とされている。また、消炎隙間Ｓを形成する隙間形成面３６の幅寸法Ｗは、消炎距離Ｇを０．３５ｍｍとした場合、５０ｍｍ以上とすれば、消炎隙間Ｓへ侵入した燃焼ガスが十分消炎される。
【００２０】
また、隙間調整部材３１の長尺部３２及び短尺部３３の側面３７は、ケース１２内の隙間が消炎隙間Ｓへ向かって次第に狭くなるように傾斜されている。これにより、長尺部３２及び短尺部３３は、その両側面３７が、取付面３５から隙間形成面３６へ向かって互いに近接され、幅方向に沿う断面形状が台形状に形成されている。なお、長尺部３２及び短尺部３３の側面３７は、取付面３５とのなす角度θが、３０°程度となるように傾斜されている。
【００２１】
上記構成の燃料電池１０では、例えば、燃料電池スタック１１とケース１２との隙間で水素が燃焼し、その燃焼波Ｂが広がると、その燃焼波Ｂは、隙間調整部材３１の傾斜された側面３７に沿って消炎隙間Ｓへ導かれる。側面３７は、ケース１２内の隙間が消炎隙間Ｓへ向かって次第に狭くなるように傾斜されているので、燃焼波Ｂは、側面３７に沿って消炎隙間Ｓへ導かれる際に、側面３７やケース１２の内面によって熱を奪われながら速度が急激に減速され、消炎隙間Ｓへ侵入した際に良好に消炎される。
【００２２】
このように、本実施形態に係る燃料電池１０によれば、隙間調整部材３１の側面３７が、ケース１２内の隙間が消炎隙間Ｓへ向かって次第に狭くなるように傾斜されているので、ケース１２内で燃焼した水素の燃焼波Ｂが消炎隙間Ｓへ導かれる際に、傾斜された側面３７に沿って燃焼波Ｂの速度が急激に減少される。これにより、消炎隙間Ｓにおける消炎機能をより円滑に発揮させることができる。また、水素を触媒燃焼により水に変換する触媒燃焼用の高価な貴金属を設ける場合と比較し、コストを抑えることができる。しかも、隙間調整部材３１を設けることで、この隙間調整部材３１が燃料電池スタック１１の補強材となり、燃料電池１０の耐衝撃性及び耐振性を向上させることができる。
【００２３】
なお、上記実施形態では、一本の長尺部３２と一本の短尺部３３とを有する十字状の隙間調整部材３１を用いた場合を例示したが、隙間調整部材３１の長尺部３２及び短尺部３３のそれぞれの本数は一本に限らない。
【００２４】
図３は、隙間調整部材の他の例を示すそれぞれ三本の長尺部及び短尺部を有する隙間調整部材が取り付けられた燃料電池スタックの平面図である。図４は、隙間調整部材の他の例を示すそれぞれ四本の長尺部及び短尺部を有する隙間調整部材が取り付けられた燃料電池スタックの平面図である。
【００２５】
例えば、図３に示すように、隙間調整部材３１としては、三本の長尺部３２と三本の短尺部３３を有する格子状ものでも良く、また、図４に示すように、四本の長尺部３２と四本の短尺部３３を有する格子状ものでも良い。このように、隙間調整部材３１の長尺部３２及び短尺部３３のそれぞれの本数は、複数本であっても良い。なお、長尺部３２及び短尺部３３のそれぞれの本数及び隙間形成面３６の幅寸法Ｗは、隙間形成面３６の幅寸法Ｗの合計が５０ｍｍ以上となるように設定する。
【００２６】
このように、複数本の長尺部３２及び複数本の短尺部３３を設けることで、燃焼した水素を複数本の長尺部３２及び複数本の短尺部３３のそれぞれの隙間形成面３６で形成された消炎隙間Ｓによって段階的に弱めて消炎させることができる。
【００２７】
また、長尺部３２及び短尺部３３の本数を増やすことで、燃料電池１０の耐衝撃性及び耐振性をさらに向上させることができる。
【００２８】
なお、隙間調整部材３１は、燃料電池スタック１１の上面１２及び底面１３だけでなく、燃料電池スタック１１の側面１４及び端面１５に取り付けても良い。
また、上記実施形態では、長尺部３２及び短尺部３３の取付面３５を燃料電池スタック１１の外面に固定したが、長尺部３２及び短尺部３３の取付面３５をケース１２の内面に固定しても良い。
【符号の説明】
【００２９】
１０  燃料電池
１１  燃料電池スタック
１２  ケース
３１  隙間調整部材
３５  取付面
３６  隙間形成面
３７  側面
Ｇ  消炎隙間
【図１】
0006562383.tif 000002
【図２】
0006562383.tif 000003
【図３】
0006562383.tif 000004
【図４】
0006562383.tif 000005