(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池であって、
積層された複数の単セルを含む積層体と、
前記積層体を収納するケースと、
前記積層体の積層方向に荷重を付与する荷重付与部と、
前記ケースの内壁面において前記積層体よりも前記ケースの入口に近い位置に設けられ、前記積層体の外周面よりも内側に突出しているストッパ部、または、前記ケースの入口において前記ケースの入口側から見た時に前記積層体の前記複数の単セルの外周面よりも内側に突出しているストッパ部と、
を備える、燃料電池。
【請求項２】
請求項１に記載の燃料電池において、
前記ケースは直方体形状を有し、
前記ストッパ部は、前記ケースを前記積層方向に見たときに前記ケースの角部に設けられている、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】
特許文献１には、積層された燃料電池スタックを収納するスタックケースと、スタックケースの上端部に設けられ、燃料電池スタックを単セルの積層方向に締め付け荷重を付与する荷重負荷装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−１５４４３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
例えば燃料電池スタックに過度の衝撃が加わって、ケースが破損して荷重負荷装置が外れた場合、燃料電池スタックの単セルに荷重がかからなくなり、単セルがケースから露出する可能性がある。したがって、荷重負荷装置等の構造部材が破損しても、単セルがケースから露出し難い構成が要望されている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
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、以下の形態として実現することが可能である。本発明の一形態によれば、燃料電池が提供される。この燃料電池は、積層された複数の単セルを含む積層体と、前記積層体を収納するケースと、前記積層体の積層方向に荷重を付与する荷重付与部と、前記ケースの内壁面において前記積層体よりも前記ケースの入口に近い位置に設けられ、前記積層体の外周面よりも内側に突出しているストッパ部、または、前記ケースの入口において前記ケースの入口側から見た時に前記積層体の前記複数の単セルの外周面よりも内側に突出しているストッパ部と、を備える。この形態によれば、ケースが破損してエンドプレートが外れても、ストッパ部を備えているので、単セルの積層方向への飛び出しを抑制し、単セルがケースから露出することを抑制できる。
【０００６】
（１）本発明の一形態によれば、燃料電池が提供される。この燃料電池は、積層された複数の単セルを含む積層体と、前記積層体を収納するケースと、前記積層体の積層方向に荷重を付与する荷重付与部と、前記ケースの内壁面または入口において前記積層体よりも前記入口に近い位置に設けられ、前記積層体の外周面よりも内側に突出しているストッパ部と、を備える。この形態によれば、ケースが破損してエンドプレートが外れても、ストッパ部を備えているので、単セルの積層方向への飛び出しを抑制し、単セルがケースから露出することを抑制できる。
【０００７】
（２）上記形態において、前記ケースは直方体形状を有し、前記ストッパ部は、前記ケースを前記積層方向に見たときに前記ケースの角部に設けられていてもよい。この形態によれば、ストッパ部を剛性の高いケースの角部に設置することで、確実にストッパ機能を確保できる。
【０００８】
なお、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、燃料電池ケース、燃料電池スタックの締結方法、等の形態で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１の実施形態の燃料電池を示す説明図。
【図２】燃料電池をケースの入口側から見た状態を示す説明図。
【図３】ケースが何らかの原因で破損してエンドプレートがケースから外れた状態を示す説明図。
【図４】比較例の燃料電池のケースが破損し、エンドプレートが外れた状態を示す説明図。
【図５】第２の実施形態の燃料電池をケースの入口側から見た状態を示す説明図。
【図６】第３の実施形態の燃料電池をケースの入口側から見た状態を示す説明図。
【図７】第４の実施形態の燃料電池をケースの入口側から見た状態を示す説明図。
【図８】第５の実施形態の燃料電池を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１は、第１の実施形態の燃料電池１０を示す説明図である。燃料電池１０は、複数の単セル１１０と、ターミナルプレート１２０，１２５と、絶縁プレート１３０，１３５と、インシュレーター１４０と、エンドプレート２１０，２２０と、ケース２３０と、プレッシャーロッド２４０と、プレッシャープレート１５０と、ストッパ部２６０と、を備える。
【００１１】
複数の単セル１１０の積層方向（ｘ方向）の両端部にはターミナルプレート１２０，１２５が設けられている。ターミナルプレート１２０，１２５の外側には、絶縁プレート１３０，１３５が設けられている。第１の絶縁プレート１３０の外側には、プレッシャープレート１５０が設けられている。プレッシャープレート１５０の外側には、プレッシャーロッド２４０を介してエンドプレート２２０が設けられている。プレッシャーロッド２４０と、エンドプレート２２０は、単セル１１０の積層方向に荷重を付与する荷重付与部として機能する。第２の絶縁プレート１３５の外側には、エンドプレート２１０が設けられている。エンドプレート２１０，２２０は、図示しない固定具を用いてケース２３０に取付けられている。
【００１２】
本実施形態では、積層された複数の単セル１１０と、ターミナルプレート１２０，１２５と、絶縁プレート１３０，１３５と、プレッシャープレート１５０を含めた全体を「積層体１００」と呼ぶ。この積層体１００は、複数の単セル１１０を含み、ケース２３０内に収納される積層体である。
【００１３】
２つのエンドプレート２１０，２２０の間には、積層体１００の周囲を、ｙ方向及びｚ方向から囲うように、インシュレーター１４０が配置されている。インシュレーター１４０は、単セル１１０と、ケース２３０との間を絶縁する。インシュレーター１４０は、直方体形状を有するケース２３０内に配置されている。ケース２３０は、例えば、アルミニウムのような軽量の金属や樹脂で形成されている。ケース２３０の内壁には、ストッパ部２６０が配置され、ボルトなどの固定具２５６によりケース２３０に固定されているている。ストッパ部２６０は、積層体１００が正常に積層されている状態で、積層体１００の端部にあるプレッシャープレート１５０よりもケース２３０の入口２３３に近い位置に位置し、単セル１１０の積層方向に対して垂直方向に突出している。
【００１４】
図２は、燃料電池１０をケース２３０の入口２３３側から見た状態を示す説明図である。図２では、プレッシャーロッド２４０と、エンドプレート２２０との図示を省略している。また、便宜上、一部の部材にハッチングを付している。プレッシャープレート１５０の外周の大きさは、単セル１１０の外周の大きさとほぼ同じである。ストッパ部２６０は、ケース２３０を積層方向（ｘ方向）に見たときにケース２３０の４つの角部２３１に設けられている。また、ストッパ部２６０は、積層体１００の外周面よりも内側に突出している。積層体１００は、略直方体形状をしているが、「積層体１００の外周面」とは、積層体１００をその積層方向に見たときににおける積層体１００の外縁が為す４つの面を意味する。「積層体１００の外周面よりも内側」とは、この４つの側面よりも積層体１００の中心軸に近い位置を意味する。なお、「積層体１００の中心軸」は、積層体１００をｘ方向（積層方向）から観察したときの形状的な中心にある軸（ｘ方向（積層方向）に平行な軸）を意味する。積層体１００の外周面よりも内側に突出していれば、ストッパ部２６０の突出方向は、積層体１００の積層方向に対して垂直方向でなくてもよい。角部２３１は、剛性が高く、変形がし難いので、ストッパ部２６０が、後述するストッパ機能を確実に発揮できる。
【００１５】
図３は、ケース２３０が何らかの原因で破損してエンドプレート２２０がケース２３０から外れた状態を示す説明図である。燃料電池１０を単セル１１０の積層方向を車両の前後方向とほぼ一致するように車両に配置した場合、非常に強い衝撃を受けるとケース２３０が座屈したり破損したりする場合がある。このときのケース２３０の破損は、ケース２３０と、エンドプレート２２０との結合部で起こりやすい。ケース２３０と、エンドプレート２２０との結合が外れると、エンドプレート２２０及びプレッシャーロッド２４０が外れ、積層体１００に掛かっていた荷重が付与されなくなる。その結果、積層体１００の積層方向の長さが増大する。しかし、本実施形態では、ケース２３０の内壁にストッパ部２６０が配置されているので、積層体１００を構成する部材の移動がストッパ部２６０よって阻止される。その結果、積層体１００の一部の部材がケース２３０の入口２３３から飛び出さない。積層体１００のうち、特に、絶縁プレート１３０，１３５に挟まれた部分は、高電圧となりうるが、この部分は、インシュレーター１４０で囲われた位置に留まるので好ましい。
【００１６】
図４は、比較例の燃料電池のケースが破損し、エンドプレート１３０が外れた状態を示す説明図である。比較例の燃料電池１１は、ストッパ部２６０を備えないこと以外は、本実施形態の燃料電池１０と同一の構成を備える。本実施形態と同様にケース２３０が破損し、エンドプレート１３０が外れた場合、ケース２３０の内壁に、ストッパ部２６０が配置されていないため、単セル１１０を含む積層体１００の構成部材が、ケース２３０の入口２３３から飛び出してしまう可能性がある。
【００１７】
以上、第１の実施形態によれば、燃料電池１０は、積層体１００の外周面よりも内側に突出しているストッパ部２６０を備えるので、ケース２３０が破損し、エンドプレート１３０が外れても、積層体１００の構成部材がケース２３０から飛び出してしまうことを抑制できる。
【００１８】
図５は、第２の実施形態の燃料電池１２をケースの入口２３３側から見た状態を示す説明図である。この燃料電池１２では、ストッパ部２６０は、ケース２３０を積層方向（ｘ方向）に見たときに、ケース２３０の角部２３１ではなく、ケース２３０の４つの内壁面２３２に設けられている点が第１の実施形態と異なる。第２の実施形態の燃料電池１２でも、ストッパ部２６０は、積層された複数の単セル１１０の外周面よりも内側に突出しているので、ケース２３０が破損し、エンドプレート１３０が外れても、積層体１００の構成部材がケース２３０から飛び出してしまうことを抑制できる。
【００１９】
図６は、第３の実施形態の燃料電池１３をケースの入口２３３側から見た状態を示す説明図である。この燃料電池１３では、ストッパ部２６０は、ケース２３０を積層方向（ｘ方向）に見たときにケース２３０の対角に位置する２つの角部２３１に設けられている。第１、第３実施形態から理解できるように、ストッパ部２６０の個数は、任意であるが、積層方向から見て対称な位置に偶数個設けることが好ましい。この点は、第２の実施形態（図５）も同様である。
【００２０】
図７は、第４の実施形態の燃料電池１４をケースの入口２３３側から見た状態を示す説明図である。この燃料電池１４では、ストッパ部２６０は、ケース２３０の内壁面２３２に沿って額縁状に設けられている。このように、ストッパ部２６０を１つとしても良い。
【００２１】
図８は、第５の実施形態の燃料電池１６を示す説明図である。第５の実施形態の燃料電池１６では、ストッパ部２６０が、ケース２３０の入口２３３に形成されている点が第１〜第４の実施形態と異なる。なお、ストッパ部２６０が、積層された複数の単セル１１０の外周面よりも内側に突出している点は、第１〜第４の実施形態と同じである。このように、ケース２３０の入口２３３にストッパ部２６０を備える構成であっても、ストッパ部２６０は、積層された複数の単セル１１０の外周面よりも内側に突出しているので、ケース２３０が破損し、エンドプレート１３０が外れても、単セル１１０を含む構成部材がケース２３０から飛び出してしまうことを抑制できる。
【００２２】
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】
【００２３】
１０〜１６…燃料電池
１００…積層体
１１０…単セル
１２０、１２５…ターミナルプレート
１３０、１３５…絶縁プレート
１４０…インシュレーター
１５０…プレッシャープレート
２１０、２２０…エンドプレート
２３０…ケース
２３１…角部
２３２…内壁面
２３３…入口
２４０…プレッシャーロッド
２６０…ストッパ部
【図１】
0006413994.tif 000002
【図２】
0006413994.tif 000003
【図３】
0006413994.tif 000004
【図４】
0006413994.tif 000005
【図５】
0006413994.tif 000006
【図６】
0006413994.tif 000007
【図７】
0006413994.tif 000008
【図８】
0006413994.tif 000009