(57)【要約】  【課題】燃料電池スタックの短絡による危険を防止することを目的とする。  【解決手段】電解質を電極で挟んだセル１２をセパレータ１３を介して複数積層した両端側にエンドプレート１６を配設して締結した構造で、エンドプレート１６の長さをセパレータ１３の長さより長くして、穴１９を設けることで、穴１９に指を入れることが出来るようになるので、燃料電池スタック１１が持ちやすくなり、安全にシステムへの搭載やメンテナンスのための取り外しが可能となるものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解質を電極で挟んだセルをセパレータを介して複数積層し、その両端側にエンドプレートを配設して両端のエンドプレートを締結部材で締結するとともに、前記エンドプレートの長さを前記セパレータの長さより上方に長くし、前記セパレータより長い部分に穴を設けたことを特徴とする燃料電池スタック。
【請求項２】
電解質を電極で挟んだセルをセパレータを介して複数積層し、その両端側にエンドプレートを配設して両端のエンドプレートを締結部材で締結するとともに、前記エンドプレートの長さを前記セパレータの長さより上方に長くし、前記エンドプレートの上端部を外側にＬ字状に曲げたことを特徴とする燃料電池スタック。
【請求項３】
セル及びセパレータの外周を覆う断熱材と、燃料電池スタックを覆うケーシングを設け、エンドプレートの長さを前記セパレータの長さより前記断熱材の厚み分以上長くし、エンドプレートの上端が前記ケーシングに接するように構成した請求項１または２に記載の燃料電池スタック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポータブル電源、電気自動車用電源、家庭内コージェネシステム等に使用する高分子電解質を用いた燃料電池スタックに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の燃料電池スタックは、小型軽量で出力密度が高く、しかも構造が簡単なことから注目されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図３は、特許文献１に記載された従来の燃料電池スタックの斜視図を示したものである。図３に示すように、燃料電池スタック１は、固体高分子電解質を電極で挟んだセル２がセパレータ３を介して複数積層されて、積層方向両端側に集電プレート４および絶縁プレート５を介してエンドプレート６がそれぞれ配設されると共に、これらセル２、セパレータ３、エンドプレート６、集電プレート４、絶縁プレート５の周縁近傍に各々形成された貫通穴に表面を絶縁処理されたシャフト７がそれぞれ貫通して、これらシャフト７の両端側にナット８がそれぞれ螺合して締め付けられることにより締結されている。
【０００４】
このような燃料電池スタック１においては、一方のエンドプレート６に形成された空気マニホールド６ａから空気を供給し、水素マニホールド６ｂから水素を供給し、冷却水マニホールド６ｃから冷却水を供給すると、冷却水がセパレータ３の内部の流路内に流入し、当該セパレータ３を介してセル２を冷却した後、他方のエンドプレート６の冷却水マニホールド６ｃから送出される一方、セパレータ３の一方の面に形成された流路内に空気が流入してセル２の一方の電極に供給されると共にセパレータ３の他方の面に形成された流路内に水素が流入してセル２の他方の電極に供給され、水素と空気中の酸素とがセル２の前記電解質で電気化学的に反応して起電力と水を発生させ、セパレータ３を介して集電プレート４の図示しない集電部材から外部に電力を供給し、未反応の空気と生成した水が他方のエンドプレート６の空気マニホールド６ａから送出されると共に未反応の水素と生成した水が他方のエンドプレート６の水素マニホールド６ｂから送出される。
【特許文献１】特開２００２−０４２８５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の構成では、燃料電池スタックが重いため、燃料電池スタックのシステムへの搭載やメンテナンスのための取り外しの際に、持ちにくいという課題を有していた。また、専用の冶具を用いなければ取り出せないものであった。
【０００６】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、取り外しやすい燃料電池スタック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】
【０００７】
上記従来の課題を解決するために、本発明の燃料電池スタックは、電解質を電極で挟んだセルをセパレータを介して複数積層し、その両端側にエンドプレートを配設して両端のエンドプレートを締結部材で締結するとともに、前記エンドプレートの長さを前記セパレータの長さより上方に長くし、前記セパレータより長い部分に穴を設けたことを特徴とする燃料電池スタックとすることにより、燃料電池スタックを取り外しやすくすることが出来る。
【０００８】
また、電解質を電極で挟んだセルをセパレータを介して複数積層し、その両端側にエンドプレートを配設して両端のエンドプレートを締結部材で締結するとともに、前記エンドプレートの長さを前記セパレータの長さより上方に長くし、前記エンドプレートの上端部を外側にＬ字状に曲げたことを特徴とする燃料電池スタックとすることにより、燃料電池スタックを取り外しやすくすることが出来る。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の燃料電池スタックは、エンドプレートの穴に指を入れることが出来るので、燃料電池スタックが持ちやすくなり安全にシステムへの搭載やメンテナンスのための取り外しが可能となる。
【００１０】
また、本発明の燃料電池スタックは、エンドプレートのＬ字状の部分に指を引っ掛けることが出来るので、燃料電池スタックが持ちやすくなり安全にシステムへの搭載やメンテナンスのための取り外しが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
請求項１に記載の発明は、電解質を電極で挟んだセルをセパレータを介して複数積層し、その両端側にエンドプレートを配設して締結した構造で、前記エンドプレートの長さを前記セパレータの長さより上方に長くし、前記セパレータより長い部分に穴を設けたことにより、エンドプレートの穴に指を入れることが出来るので、燃料電池スタックを取り外しやすくすることが出来る。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、電解質を電極で挟んだセルをセパレータを介して複数積層し、その両端側にエンドプレートを配設して両端のエンドプレートを締結部材で締結するとともに、前記エンドプレートの長さを前記セパレータの長さより上方に長くし、前記エンドプレートの上端部を外側にＬ字状に曲げたことにより、エンドプレートのＬ字状の部分に指を引っ掛けることが出来るので、燃料電池スタックを取り外しやすくすることが出来る。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、セル及びセパレータの外周を覆う断熱材と、燃料電池スタックを覆うケーシングを設け、エンドプレートの上側の長さを前記断熱材の厚みより長くし、エンドプレートの上端が前記ケーシングに接するように構成した請求項１または２に記載の燃料電池スタックとするもので、燃料電池スタックを覆うケーシングと接する部分がエンドプレートの上端となるため、ケーシングに外部より圧力がかかったときなどでも、直接セパレータやセルなどに圧力がかかることなく、エンドプレートの上端で圧力を支えるようになるため、燃料電池スタックが外部の圧力や衝撃によって影響を受けることがない構成とすることができる。
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によってこの発明が限定されるものではない。
【００１５】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における燃料電池スタックの斜視図を示すものである。図１において、燃料電池スタック１１は、固体高分子電解質を電極で挟んだセル１２がセパレータ１３を介して複数積層されて、積層方向両端側に集電プレート１４を介してエンドプレート１６がそれぞれ配設されると共に、これらセル１２、セパレータ１３、エンドプレート１６、集電プレート１４の周縁近傍に各々形成された貫通穴に表面を絶縁処理されたシャフト１７がそれぞれ貫通して、これらシャフト１７の両端側にナット１８がそれぞれ螺合して締め付けられることにより締結されている。また、エンドプレート１６の上部には穴１９が設けている。ここで、シャフト１７とナット１８は締結部材である。締結部材としては、バネなどを利用してもよく、両端のエンドプレートを締結するように作用するものであればよい。
【００１６】
このような燃料電池スタック１１においては、一方のエンドプレート１６に形成された空気マニホールド１６ａから空気を供給し、水素マニホールド１６ｂから水素を供給し、冷却水マニホールド１６ｃから冷却水を供給すると、冷却水がセパレータ１３の内部の流路内に流入し、セパレータ１３を介してセル１２を冷却した後、他方のエンドプレート１６の冷却水マニホールド１６ｃから送出される一方、セパレータ１３の一方の面に形成された流路内に空気が流入してセル１２の一方の電極に供給されると共にセパレータ１３の他方の面に形成された流路内に水素が流入してセル１２の他方の電極に供給され、水素と空気中の酸素とがセル１２の前記電解質で電気化学的に反応して起電力と水を発生させ、セパレータ１３を介して集電プレート１４の図示しない集電部材から外部に電力を供給し、未反応の空気と生成した水が他方のエンドプレート１６の空気マニホールド１６ａから送出されると共に未反応の水素と生成した水が他方のエンドプレート１６の水素マニホールド１６ｂから送出される。
【００１７】
以上のような構成であるので、燃料電池スタック１１をシステムへの搭載やメンテナンスのための取り外しの際、エンドプレート１６の穴１９に指を入れることが出来るので、燃料電池スタック１１が持ちやすくなり安全にシステムへの搭載やメンテナンスのための取り外しが可能となる。
【００１８】
また、図示していないが、複数のセルの周りには断熱材が配置され、セルを保護しているが、エンドプレート１６の上側の長さをセパレータ１３の長さより長くする場合、断熱材の厚みよりも上方に長くエンドプレート１６を伸延することにより、燃料電池スタック１１を覆うケーシング（図示せず）と接する部分がエンドプレート１６の上端となるため、ケーシングに外部より圧力がかかったときなどでも、直接セパレータやセルなどに圧力がかかることなく、エンドプレート１６の上端で圧力を支えるようになるため、燃料電池スタックが外部の圧力や衝撃によって影響を受けることがない構成とすることができる。
【００１９】
（実施の形態２）
図２は本発明の実施の形態２における燃料電池スタックの斜視図を示すものである。図２において、燃料電池スタック２１は、固体高分子電解質を電極で挟んだセル２２がセパレータ２３を介して複数積層されて、積層方向両端側に集電プレート２４を介してエンドプレート２６がそれぞれ配設されると共に、これらセル２２、セパレータ２３、エンドプレート２６、集電プレート２４の周縁近傍に各々形成された貫通穴に表面を絶縁処理されたシャフト２７がそれぞれ貫通して、これらシャフト２７の両端側にナット２８がそれぞれ螺合して締め付けられることにより締結されている。また、エンドプレート２６の上部はＬ字状２９にしている。
【００２０】
このような燃料電池スタック２１においては、一方のエンドプレート２６に形成された空気マニホールド２６ａから空気を供給し、水素マニホールド２６ｂから水素を供給し、冷却水マニホールド２６ｃから冷却水を供給すると、冷却水がセパレータ２３の内部の流路内に流入し、当該セパレータ２３を介してセル２２を冷却した後、他方のエンドプレート２６の冷却水マニホールド２６ｃから送出される一方、セパレータ２３の一方の面に形成された流路内に空気が流入してセル２２の一方の電極に供給されると共にセパレータ２３の他方の面に形成された流路内に水素が流入してセル２２の他方の電極に供給され、水素と空気中の酸素とがセル２２の前記電解質で電気化学的に反応して起電力と水を発生させ、セパレータ２３を介して集電プレート２４の図示しない集電部材から外部に電力を供給し、未反応の空気と生成した水が他方のエンドプレート２６の空気マニホールド２６ａから送出されると共に未反応の水素と生成した水が他方のエンドプレート２６の水素マニホールド２６ｂから送出される。
【００２１】
以上のような構成であるので、燃料電池スタック２１をシステムへの搭載やメンテナンスのための取り外しの際、エンドプレート２６のＬ字状２９部に指を入れることが出来るので、燃料電池スタック２１が持ちやすくなり、安全にシステムへの搭載やメンテナンスのための取り外しが可能となる。
【００２２】
なお、図示していないが、複数のセルの周りには断熱材が配置され、セルを保護しているが、エンドプレート２６の上側の長さをセパレータ２３の長さより長くする場合、断熱材の厚みよりも上方に長くエンドプレート２６を伸延することにより、燃料電池スタック１１を覆うケーシング（図示せず）と接する部分がエンドプレート２６の上端（エンドプレートのＬ字状の部分２９）となるため、ケーシングに外部より圧力がかかったときなどでも、直接セパレータやセルなどに圧力がかかることなく、エンドプレート１６の上端で圧力を支えるようになるため、燃料電池スタックが外部の圧力や衝撃によって影響を受けることがない構成とすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００２３】
以上のように、本発明は、燃料電池スタックが持ちやすくなり安全にシステムへの搭載やメンテナンスのための取り外しが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施の形態１における燃料電池スタックの斜視図
【図２】本発明の実施の形態２における燃料電池スタックの斜視図
【図３】従来の燃料電池スタックの斜視図
【符号の説明】
【００２５】
１１，２１  燃料電池スタック
１２，２２  セル
１３，２３  セパレータ
１４，２４  集電プレート
１６，２６  エンドプレート
１９  穴
２９  Ｌ字状部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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