(57)【要約】【課題】燃料電池スタックの端部に位置する端部側単電池の温度に応じてその放熱を調整し、よって燃料電池スタックを構成する各単電池の温度バラツキを抑制して発電の安定性と効率を向上させるようにした燃料電池の冷却ガス供給装置を提供することにある。【解決手段】温度に応じて屈曲角度が変化するバイメタル製のヒンジ部１２０を端部側単電池１４Ｅに熱伝導自在に接続し、前記端部側単電池１４Ｅの温度に応じて前記ヒンジ部１２０の屈曲角度を変化させることにより、前記ヒンジ部１２０に接続された冷却ガス流路閉鎖板１２２を変位させ、よって前記冷却ガス流路閉鎖板１２２による前記端部側単電池１４Ｅの冷却ガス流路１４ａ１の閉鎖の度合い（開放の度合い）を調整する。即ち、端部側単電池１４Ｅに供給される冷却ガスの流量を端部側単電池１４Ｅの温度に応じて調整することにより、放熱を調整する。【選択図】図３
2005197133.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池スタックを構成する複数個の単電池に形成された冷却ガス流路に冷却ガスを供給する燃料電池の冷却ガス供給装置において、前記燃料電池スタックの端部側に位置する端部側単電池の温度に応じ、前記端部側単電池に形成された冷却ガス流路を閉鎖する冷却ガス流路閉鎖手段を備えることを特徴とする燃料電池の冷却ガス供給装置。
【請求項２】
前記冷却ガス流路閉鎖手段は、前記端部側単電池に熱伝導自在に接続されて前記端部側単電池の温度に応じて屈曲角度が変化するバイメタル製のヒンジ部と、前記ヒンジ部に接続されて前記ヒンジ部の屈曲角度に応じて前記端部側単電池に形成された冷却ガス流路を閉鎖する冷却ガス流路閉鎖板とからなることを特徴とする請求項１記載の燃料電池の冷却ガス供給装置。
【請求項３】
前記冷却ガス流路閉鎖手段は、前記端部側単電池に熱伝導自在に接続され、前記端部側単電池の温度が変態点以上のとき、記憶した屈曲角度に変形する形状記憶合金製のヒンジ部と、前記端部側単電池の温度が前記変態点を下回るときの前記ヒンジ部の屈曲角度を規定する付勢手段と、前記ヒンジ部に接続され、前記ヒンジ部の屈曲角度に応じて変位して前記端部側単電池に形成された冷却ガス流路を閉鎖する冷却ガス流路閉鎖板とからなることを特徴とする請求項１記載の燃料電池の冷却ガス供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、燃料電池の冷却ガス供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、燃料電池スタックの発電効率を向上させるため、空気などの冷却ガスを供給し、その温度を所望の値に維持することが広く行われている。しかしながら、燃料電池スタックを構成する複数個の単電池は、その積層位置によって放熱性にバラツキが生じるため、スタック全体を均一な温度に維持するのは困難であった。具体的には、燃料電池スタックの中央付近に位置する単電池は冷却ガスによってのみ放熱されるが、燃料電池スタックの端部側に位置する単電池（端部側単電池）はそれに加えてエンドプレートを介して自然放熱されることから、冷却ガスを各単電池に均等に供給すると、前記端部側単電池が過冷却されてしまうという不具合があった。
【０００３】
そこで、例えば特許文献１に記載される技術にあっては、冷却ガスのインテークマニホールド内あるいはエキゾーストマニホールド内に風船からなる整流手段を設け、前記風船の膨張の度合いを調整して冷却ガスの流れる方向と速度を変更することで、端部側単電池に供給される冷却ガスの流量を中央付近のそれよりも低減させる（即ち、端部側単電池の放熱を抑制する）ように構成している。
【０００４】
また、特許文献１にあっては、燃料電池の温度が低下している始動時に冷却ガスをバーナで加熱すると共に、前記風船の膨張の度合いを調整して端部側単電池に供給される前記過熱後の冷却ガスの流量を中央付近のそれよりも増加させることで、端部側単電池の昇温を促進させることも提案している。
【特許文献１】特開平６−３２５７８６号公報（段落００１２から００１５など）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
燃料電池スタックの運転状態（電流密度）や外気温などの外部環境によっては、端部側単電池の温度も中央付近のそれと同様に上昇することがある。このため、端部側単電池に関しても放熱を促進できることが望ましい。
【０００６】
しかしながら上記特許文献１にあっては、端部側単電池に供給される冷却ガス流量を低減させて放熱を抑制する、あるいは加熱した冷却ガスの供給量を増加させて昇温を促進させることを開示するに止まり、当該端部側単電池の温度が上昇した際にその放熱を促進させることについて何ら考慮されていなかった。このため、燃料電池の運転状態や外部環境によっては各単電池の温度にバラツキが生じ、発電の安定性と効率の低下を招くという不具合があった。
【０００７】
従って、この発明の目的は上記した課題を解決し、燃料電池スタックの端部に位置する端部側単電池の温度に応じてその放熱を調整し、よって燃料電池スタックを構成する各単電池の温度バラツキを抑制して発電の安定性と効率を向上させるようにした燃料電池の冷却ガス供給装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記した課題を解決するために、請求項１にあっては、燃料電池スタックを構成する複数個の単電池に形成された冷却ガス流路に冷却ガスを供給する燃料電池の冷却ガス供給装置において、前記燃料電池スタックの端部側に位置する端部側単電池の温度に応じ、前記端部側単電池に形成された冷却ガス流路を閉鎖する冷却ガス流路閉鎖手段を備えるように構成した。
【０００９】
また、請求項２にあっては、前記冷却ガス流路閉鎖手段は、前記端部側単電池に熱伝導自在に接続されて前記端部側単電池の温度に応じて屈曲角度が変化するバイメタル製のヒンジ部と、前記ヒンジ部に接続されて前記ヒンジ部の屈曲角度に応じて前記端部側単電池に形成された冷却ガス流路を閉鎖する冷却ガス流路閉鎖板とからなるように構成した。
【００１０】
また、請求項３にあっては、前記冷却ガス流路閉鎖手段は、前記端部側単電池に熱伝導自在に接続され、前記端部側単電池の温度が変態点以上のとき、記憶した屈曲角度に変形する形状記憶合金製のヒンジ部と、前記端部側単電池の温度が前記変態点を下回るときの前記ヒンジ部の屈曲角度を規定する付勢手段と、前記ヒンジ部に接続され、前記ヒンジ部の屈曲角度に応じて変位して前記端部側単電池に形成された冷却ガス流路を閉鎖する冷却ガス流路閉鎖板とからなるように構成した。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１にあっては、燃料電池スタックを構成する複数個の単電池に形成された冷却ガス流路に冷却ガスを供給する燃料電池の冷却ガス供給装置において、前記燃料電池スタックの端部側に位置する端部側単電池の温度に応じ、前記端部側単電池に形成された冷却ガス流路を閉鎖する冷却ガス流路閉鎖手段を備えるように構成したので、端部側単電池の温度に応じてその放熱を調整することができ、よって燃料電池スタックを構成する各単電池の温度バラツキを抑制して発電の安定性と効率を向上させることができる。
【００１２】
また、請求項２にあっては、前記冷却ガス流路閉鎖手段は、前記端部側単電池に熱伝導自在に接続されて前記端部側単電池の温度に応じて屈曲角度が変化するバイメタル製のヒンジ部と、前記ヒンジ部に接続されて前記ヒンジ部の屈曲角度に応じて前記端部側単電池に形成された冷却ガス流路を閉鎖する冷却ガス流路閉鎖板とからなるように構成したので、請求項１で述べた効果に加え、装置を簡素化することができる。
【００１３】
また、請求項３にあっては、前記冷却ガス流路閉鎖手段は、前記端部側単電池に熱伝導自在に接続され、前記端部側単電池の温度が変態点以上のとき、記憶した屈曲角度に変形する形状記憶合金製のヒンジ部と、前記端部側単電池の温度が前記変態点を下回るときの前記ヒンジ部の屈曲角度を規定する付勢手段と、前記ヒンジ部に接続され、前記ヒンジ部の屈曲角度に応じて変位して前記端部側単電池に形成された冷却ガス流路を閉鎖する冷却ガス流路閉鎖板とからなるように構成したので、請求項１で述べた効果に加え、装置を簡素化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、添付図面に即してこの発明に係る燃料電池の冷却ガス供給装置の最良の実施の形態について説明する。
【実施例１】
【００１５】
図１は、この発明の第１実施例に係る燃料電池の冷却ガス供給装置を燃料電池ユニットの一部として示す概略図である。
【００１６】
図１において、符合１０は、第１実施例に係る燃料電池の冷却ガス供給装置を備えた発電ユニットを示す。発電ユニット１０は、燃料電池スタック１２（以下単に「スタック」という）や配管類など、発電に必要な要素が携帯自在な大きさにパッケージ化されてなる。
【００１７】
スタック１２は、単電池（セル）１４を複数個、具体的には７０個積層して形成され、定格出力１．０５ｋｗを発生する。尚、単電池１４は、電解質膜（固体高分子膜）と、電解質膜の両面に設けられたカソード電極（空気極）とアノード電極（燃料極）と、各電極の外側に配置されたセパレータとからなる公知の固体高分子型燃料電池であり、詳しい説明は省略する。
【００１８】
スタック１２には、スタック１２に冷却ガスおよびカソードガスを供給するエアブロワ２０がインテークマニホールド２２を介して接続される。尚、冷却ガスおよびカソードガスとしては、いずれも空気を使用する。
【００１９】
また、スタック１２には、アノード電極にアノードガス（水素ガス）を供給するアノードガス供給系３０が接続される。アノードガス供給系３０は、水素ガスを高圧で封入したアノードガスボンベ３２と、アノードガスボンベ３２をスタック１２に接続する管路３４ａ〜３４ｄと、それらの途中に配置された後述する各要素とからなる。
【００２０】
アノードガスボンベ３２は、手動のボンベバルブ３６を介してレギュレータ３８に接続され、レギュレータ３８は、第１の管路３４ａを介してエジェクタ４０に接続される。第１の管路３４ａの途中には、メインバルブ４２（手動弁）が配置される。また、第１の管路３４ａには、メインバルブ４２をバイパスする第２の管路３４ｂが接続され、第２の管路３４ｂの途中には、第１の電磁バルブ４４と第２の電磁バルブ４６が配置される。
【００２１】
エジェクタ４０は、第３の管路３４ｃを介してアノード電極の入口側に接続されると共に、第４の管路３４ｄを介してアノード電極の出口側に接続される。
【００２２】
また、第１の管路３４ａにおいてメインバルブ４２の下流には、パージガス（不活性ガス。例えば窒素ガス）をスタック１２に供給するパージガス供給系５０が接続される。パージガス供給系５０は、パージガスを高圧で封入したパージガスボンベ５２と、パージガスボンベ５２を第１の管路３４ａに接続する第５の管路５４と、それらの途中に配置された後述する各要素とからなる。
【００２３】
パージガスボンベ５２は、手動のボンベバルブ５６を介してレギュレータ５８に接続され、レギュレータ５８は、第５の管路５４を介して第１の管路３４ａに接続される。また、第５の管路５４の途中には、第３の電磁バルブ６０が配置される。
【００２４】
また、前記したエジェクタ４０には、パージガス排出系７０が接続される。パージガス排出系７０は、エジェクタ４０に接続されたパージガス排出路７２と、パージガス排出路７２の途中に配置された第４の電磁バルブ７４とからなる。
【００２５】
スタック１２の出力端子には、出力回路８０が接続される。出力回路８０は、第１のＤＣ−ＤＣコンバータ８２およびリレー８４を介して図示しない外部機器に接続されると共に、第２のＤＣ−ＤＣコンバータ８６を介してＥＣＵ８８（電子制御ユニット）に接続される。ＥＣＵ８８には、外部からオン・オフ自在な運転スイッチ９０が接続されると共に、前記したリレー８４が接続される。
【００２６】
次いで、上記した構成を前提にスタック１２の発電動作について説明する。
【００２７】
アノードガスボンベ３２に封入された高圧のアノードガスは、ボンベバルブ３６が手動で開弁されることによってレギュレータ３８に供給される。レギュレータ３８で減圧、調圧されたアノードガスは、メインバルブ４２が手動で操作（開弁）されることによって第１の管路３４ａを介してエジェクタ４０に供給され、さらに第３の管路３４ｃを介してスタック１２のアノード電極に供給される。尚、図１に示す第１から第４の電磁バルブ４４，４６，６０，７４は、スタック１２の非運転時にアノードガスやパージガスが外部に流出するのを防止するため、スタック１２の運転終了時に全て閉弁されているものとする。換言すれば、第１から第４の電磁バルブ４４，４６，６０，７４は、いずれもノーマル・クローズ型の電磁バルブ（非通電時に閉弁し、通電時に開弁する電磁バルブ）である。
【００２８】
スタック１２の各単電池１４では、アノード電極に供給されたアノードガスがカソード電極に存在するカソードガスと電気化学反応を生じることにより、発電が開始される。尚、アノード電極に供給されたアノードガスのうち、カソードガスとの電気化学反応に供されなかった未反応ガスは、第４の管路３４ｄを介してエジェクタ４０に還流され、第３の管路３４ｃを介して再度アノード電極に供給される。
【００２９】
スタック１２の発電が開始されると、その電力は出力回路８０に設けられた第２のＤＣ−ＤＣコンバータ８６で適宜な大きさの直流電圧に変換された後、ＥＣＵ８８に動作電源として供給される。
【００３０】
電力の供給を受けて起動させられたＥＣＵ８８は、第１の電磁バルブ４４と第２の電磁バルブ４６を開弁し、第２の管路３４ｂを介してアノードガスをアノード電極に供給すると共に、エアブロワ２０を動作させる。
【００３１】
エアブロワ２０で吸引された空気は、インテークマニホールド２２を介し、冷却ガスあるいはカソードガスとして各単電池１４に供給される。また、各単電池１４を通過した冷却ガスおよびカソードガスは、スタック１２に取り付けられたエキゾーストマニホールド１００を介してスタック１２の外部へと排出される。
【００３２】
尚、ＥＣＵ８８が起動して第１の電磁バルブ４４と第２の電磁バルブ４６が開弁されると、メインバルブ４２を手動で操作する必要がなくなる。このため、ＥＣＵ８８は、スタック１２の発電が開始されてＥＣＵ８８が起動したこと、換言すれば、外部機器への電力供給の準備が整ったことを、音声や表示などの適宜な報知手段（図示せず）を介して操作者に報知する。
【００３３】
そして、外部機器への電力供給の準備が整ったことを知った操作者によって運転スイッチ９０が手動で操作（オン）されると、ＥＣＵ８８は、出力回路８０に設けられたリレー８４を動作させて第１のＤＣ−ＤＣコンバータ８２と外部機器を導通させる。これにより、スタック１２で発電された電力は、第１のＤＣ−ＤＣコンバータ８２で適宜な大きさの直流電圧に変換された後、リレー８４を介して外部機器へと供給される。
【００３４】
また、ＥＣＵ８８は、図示しない電圧センサの出力などに基づき、各電磁バルブを動作させてスタック１２のパージを実行する。具体的には、電圧センサの検出値が所定値以下に低下したとき、第２の管路３４ｂに配置された第１の電磁バルブ４４と第２の電磁バルブ４６を閉弁すると共に、第５の管路５４に配置された第３の電磁バルブ６０とパージガス排出路７２に配置された第４の電磁バルブ７４を開弁する。
【００３５】
これにより、アノードガスの供給が遮断される一方、パージガスボンベ５２に封入された高圧のパージガスがボンベバルブ５６を介してレギュレータ５８に供給され、そこで減圧、調圧された後に第５の管路５４、エジェクタ４０および第３の管路３４ｃを介してスタック１２のアノード電極に供給される。尚、ボンベバルブ５６は、スタック１２の運転開始時に操作者によって予め開弁されるものとする。
【００３６】
アノード電極に供給されたパージガスは、アノード電極内に滞留した不反応ガスや生成水をスタック１２内から押し出しつつ、第４の管路３４ｄ、エジェクタ４０、パージガス排出路７２を介してスタック１２の外部に排出される。
【００３７】
図２は、スタック１２と、それに接続されたエアブロワ２０およびインテークマニホールド２２の斜視図である。また、図３は、スタック１２の断面図である。
【００３８】
図２に示すように、スタック１２はケース１１０の内部に収容される。ケース１１０の側面１１０ａ（より具体的には、スタック１２の積層方向の延長線上に位置する側面）には、アノードガス供給口１１０ｂとアノードガス排出口１１０ｃが設けられる。アノードガス供給口１１０ｂには、前記したアノードガス供給系の第３の管路３４ｃ（図２で図示せず）が接続される一方、アノードガス排出口１１０ｃには、第４の管路３４ｄ（図２で図示せず）が接続される。
【００３９】
また、ケース１１０の側面１１０ｄ（前記した側面１１０ａと直交する側面）には、長方形の２個の開口部（符号１１０ｅと１１０ｆで示す）が、それらの長辺がスタック１２の積層方向に平行となるように穿設される。２個の開口部のうち、符号１１０ｅで示す上段の開口部は冷却ガスの供給口（以下「冷却ガス供給口」という）であり、各単電池１４のアノードセパレータ１４ａ（図３に示す）に形成された冷却ガス流路１４ａ１（図３に示す）の入口側と連通される。また、符号１１０ｆで示す開口部はカソードガスの供給口（以下「カソードガス供給口」という）であり、カソードセパレータ１４ｂ（図３に示す）に形成されたカソードガス流路（図示せず）の入口側に連通される。尚、図３で符号１４ｃは、アノード電極とカソード電極が設けられた電解質膜である。
【００４０】
また、側面１１０ｄには、前記したインテークマニホールド２２が取り付けられる。インテークマニホールド２２は、上流側から下流側に向けて拡径される拡径部２２ａを備えると共に、拡径部２２ａよりも下流側には吐出口２２ｂが穿設される。吐出口２２ｂは、インテークマニホールド２２をケースの側面１１０ｄに取り付けたとき、上記した冷却ガス供給口１１０ｅとカソードガス供給口１１０ｆを覆う大きさに形成される。
【００４１】
インテークマニホールドの拡径部２２ａの上流側には、エアブロワ２０が接続される。エアブロワ２０は、スクロールカバー２０ａを備え、その内部には、電動モータ２０ｂの出力軸に固定されたファン（図示せず）が配置される。また、エアブロワ２０の吸気口には、エアフィルタ２０ｃが取り付けられる。
【００４２】
尚、図示は省略するが、ケース１１０の側面１１０ｄと対向する側面には、冷却ガスの排出口（以下「冷却ガス排出口」という）とカソードガスの排出口（以下「カソードガス排出口」という）が穿設されると共に、それら２個の開口部を覆うようにエキゾーストマニホールド１００が取り付けられる。
【００４３】
また、図３に良く示すように、スタック１２の両端に位置する単電池１４は、出力端子１２ａに接続される。各単電池１４と出力端子１２ａは、絶縁板１２ｂを介してエンドプレート１２ｃによって挟持される。尚、出力端子１２ａ、絶縁板１２ｂおよびエンドプレート１２ｃは、いずれも熱伝導性の高い材料から形成される。
【００４４】
また、絶縁板１２ｂとエンドプレート１２ｃの間には、ヒンジ部１２０が取り付けられる。
【００４５】
図４は、エンドプレート１２ｃ、ヒンジ部１２０および冷却ガス流路閉鎖板１２２を示す斜視図である。
【００４６】
図３および図４に示すように、絶縁板１２ｂに接するエンドプレート１２ｃの側面には凹部が形成され、かかる凹部にヒンジ部１２０の一端が複数個（２個）のボルト１２４で固定される。また、ヒンジ部１２０の他端には、冷却ガス流路閉鎖板１２２が複数個（２個）のボルト１２６で固定される。
【００４７】
ここで、ヒンジ部１２０は、熱膨張率の異なる２種類の金属板を積層させたバイメタル製であり、冷間時の形状が図示の如く単電池１４側に屈曲するように形成される。また、ヒンジ部１２０は、熱膨張率の大きい方の金属板が絶縁板１２ｂに接し（即ち単電池１４側に位置し）、熱膨張率の小さい方の金属板がエンドプレート１２ｃに接するように配置される。即ち、ヒンジ部１２０は、冷間時は図３および図４に示すように単電池１４側に屈曲しているが、その温度が上昇するに従い、図４の想像線に示す如く、屈曲角度が小さくなるように構成される。
【００４８】
このように、ヒンジ部１２０は、熱伝導性の高い材料から形成されるエンドプレート１２ｃ、絶縁板１２ｂおよび出力端子１２ａを介し、スタック１２の端部側に位置する単電池（符号１４Ｅで示す。以下「端部側単電池」という）に熱伝導自在に接続されていることから、その温度は端部側単電池１４Ｅの温度に依存することとなる。尚、この明細書において「端部側単電池１４Ｅ」とは、具体的には、エンドプレート１２ｃの近傍に位置し、エンドプレート１２ｃからの自然放熱の影響を強く受ける単電池を意味する。
【００４９】
従って、端部側単電池１４Ｅの温度が低下すると、それに伴ってヒンジ部１２０が単電池１４側に屈曲され、図３および図４に示すように、冷却ガス流路閉鎖板１２２が端部側単電池１４Ｅの直近に位置することとなり、端部側単電池１４Ｅの冷却ガス流路１４ａ１が冷却ガス流路閉鎖板１２２によって閉鎖される。
【００５０】
一方、端部側単電池１４Ｅの温度が上昇すると、それに伴ってヒンジ部１２０の屈曲角度が小さくなり、図５（および図２の想像線）に示すように冷却ガス流路閉鎖板１２２が端部側単電池１４Ｅから離間する方向に変位されることから、端部側単電池１４Ｅの冷却ガス流路１４ａ１が開放される。
【００５１】
このように、端部側単電池１４Ｅの冷却ガス流路１４ａ１は、端部側単電池１４Ｅの温度が低下するほど冷却ガス流路閉鎖板１２２による閉鎖の度合いが大きくなる一方、端部側単電池１４Ｅの温度が上昇するほど前記閉鎖の度合いが小さくなる（開放の度合いが大きくなる）。尚、この実施例にあっては、端部側単電池１４Ｅの温度が発電効率の高い所定の温度（例えば４０度）を下回って低下するに従って前記閉鎖の度合いが大きくなると共に、所定の温度（例えば４０度）を上回って上昇するに従って前記閉鎖の度合いが小さくなるように、ヒンジ部１２０を構成する２種類の金属板の熱膨張率をそれぞれ設定した。
【００５２】
次いで、上記を前提に、冷却ガスとカソードガスの流れについて説明する。
【００５３】
図２に示す如く、エアブロワ２０によって吸引された空気は、エアフィルタ２０ｃで粉塵が除去された後、インテークマニホールドの拡径部２２ａおよび吐出口２２ｂを通過し、冷却ガス供給口１１０ｅおよびカソードガス供給口１１０ｆに流入される。
【００５４】
カソードガス供給口１１０ｅに流入した空気は、各単電池１４のカソードガス流路にカソードガスとして供給される。カソードガス流路に供給されたカソードガスは、カソードガス排出口およびエキゾーストマニホールド１００を介して外部へと排出される。
【００５５】
また、冷却ガス供給口１１０ｅに流入させられた空気は、各単電池１４の冷却ガス流路１４ａ１に冷却ガスとして供給される。冷却ガス流路１４ａ１に供給された冷却ガスは、発電によって各単電池１４に発生した熱を吸収して温度上昇させられた後、冷却ガス排出口およびエキゾーストマニホールド１００を介して外部へと排出される。
【００５６】
ここで、端部側単電池１４Ｅの温度が前記した所定の温度を下回っているとき、図２および図３に示す如く、冷却ガス流路閉鎖板１２２によって端部側単電池１４Ｅの冷却ガス流路１４ａ１が閉鎖されるため、端部側単電池１４Ｅに供給される冷却ガスの流量が低減される。従って、端部側単電池１４Ｅの冷却ガスによる放熱が、スタック１２の中央付近に位置する単電池１４のそれよりも抑制される。これにより、端部側単電池１４Ｅの温度を前記所定の温度に向けて上昇させることができる。
【００５７】
一方、端部側単電池１４Ｅの温度が前記所定の温度を上回ると、ヒンジ部１２０の屈曲角度が小さくなり、図５（および図２の想像線）に示すように、端部側単電池１４Ｅの冷却ガス流路１４ａ１が開放されるため、端部側単電池１４Ｅに供給される冷却ガスの流量が増加される。これにより、端部側単電池１４Ｅの冷却ガスによる放熱が促進され、よって端部側単電池１４Ｅの温度を前記所定の温度に向けて低下させることができる。
【００５８】
このように、この実施例にあっては、温度に応じて屈曲角度が変化するバイメタル製のヒンジ部１２０を端部側単電池１４Ｅに熱伝導自在に接続し、前記端部側単電池１４Ｅの温度に応じて前記ヒンジ部１２０の屈曲角度を変化させることにより、前記ヒンジ部１２０に接続された冷却ガス流路閉鎖板１２２を変位させ、よって前記冷却ガス流路閉鎖板１２２による前記端部側単電池１４Ｅの冷却ガス流路１４ａ１の閉鎖の度合い（開放の度合い）を調整するようにした。
【００５９】
上記のように構成することで、端部側単電池１４Ｅに供給される（冷却ガス流路１４ａ１に流入する）冷却ガスの流量を端部側単電池１４Ｅの温度に応じて調整する、換言すれば、端部側単電池１４Ｅの温度に応じてその放熱を調整することができ、よってエンドプレート１２ｃからの自然放熱の影響を強く受ける端部側単電池１４Ｅを含め、スタック１２を構成する各単電池１４の温度バラツキを抑制して（具体的には、各単電池１４を発電効率が高い前記所定の温度に維持して）発電の安定性と効率を向上させることができる。
【００６０】
また、端部側単電池１４Ｅに熱伝導自在に接続されたバイメタル製のヒンジ部１２０によって冷却ガス流路閉鎖板１２２を変位させるようにしたので、簡素な構成で上記した効果を得ることができる。
【００６１】
次いで、この発明の第２実施例に係る燃料電池の冷却ガス供給装置について説明する。
【００６２】
図６および図７は、第２実施例に係る燃料電池の冷却ガス供給装置を示す、スタック１２の部分断面図である。
【００６３】
第２実施例にあっては、ヒンジ部を、バイメタル製に代えて形状記憶合金製とした。第２実施例に係るヒンジ部を図６および図７において符号１２０ａで示す。尚、形状記憶合金製のヒンジ部１２０ａは、その温度が変態点を上回ると、平らな板状に形状が回復するように形状記憶される。
【００６４】
ヒンジ部１２０ａは、第１実施例と同様に、熱伝導性の高い材料から形成されるエンドプレート１２ｃ、絶縁板１２ｂおよび出力端子１２ａを介して端部側単電池１４Ｅに熱伝導自在に接続されており、その温度（即ち、端部側単電池１４Ｅの温度）が変態点（前記した所定の温度とする）を下回っているとき、図６に示すように、バイアスバネ１３０の付勢力によって屈曲させられる。即ち、端部側単電池１４Ｅの冷却ガス流路１４ａ１が冷却ガス流路閉鎖板１２２によって閉鎖され、端部側単電池１４Ｅの冷却ガス流路１４ａ１に供給される冷却ガスの流量が減少し、よって端部側単電池１４Ｅの放熱が抑制される。尚、バイアスバネ１３０は、具体的には引張りコイルバネであり、その一端がケース１１０の適宜位置に固定され、他端がヒンジ部１２０ａに固定される。また、バイアスバネ１３０の付勢力は、ヒンジ部１２０ａの形状回復力よりも小さく設定される。
【００６５】
従って、ヒンジ部１２０ａは、その温度が変態点を上回ると、図７に示すように、バイアスバネ１３０の付勢力に抗して記憶された形状（即ち、屈曲角度が零である平らな板状）に変形して屈曲角度が小さくなる。即ち、端部側単電池１４Ｅの冷却ガス流路１４ａ１の冷却ガス流路閉鎖板１２２による閉鎖の度合いが小さくなり（開放の度合いが大きくなり）、端部側単電池１４Ｅの冷却ガス流路１４ａ１に供給される冷却ガスの流量が増加し、よって端部側単電池１４Ｅの放熱が促進される。
【００６６】
残余の構成は第１実施例と同様であるので、説明を省略する。
【００６７】
このように、第２実施例にあっては、変態点を境に屈曲角度が変化する形状記憶合金製のヒンジ部１２０ａを端部側単電池１４Ｅに熱伝導自在に接続し、前記端部側単電池１４Ｅの温度に応じて前記ヒンジ部１２０ａの屈曲角度を変化させることにより、前記ヒンジ部１２０ａに接続された冷却ガス流路閉鎖板１２２を変位させ、よって前記冷却ガス流路閉鎖板１２２による前記端部側単電池１４Ｅの冷却ガス流路１４ａ１の閉鎖の度合い（開放の度合い）を調整するようにした。
【００６８】
これにより、第１実施例と同様に、端部側単電池１４Ｅに供給される（冷却ガス流路１４ａ１に流入する）冷却ガスの流量を端部側単電池１４Ｅの温度に応じて調整する、即ち、端部側単電池１４Ｅの温度に応じてその放熱を調整することができ、よってエンドプレート１２ｃからの自然放熱の影響を強く受ける端部側単電池１４Ｅを含め、スタック１２を構成する各単電池１４の温度バラツキを抑制して（具体的には、各単電池１４を発電効率が高い前記所定の温度に維持して）発電の安定性と効率を向上させることができる。
【００６９】
また、端部側単電池１４Ｅに熱伝導自在に接続された形状記憶合金製のヒンジ部１２０ａと、冷間時のヒンジ部１２０ａの形状を規定するバイアスバネ１３０によって冷却ガス流路閉鎖板１２２を変位させるようにしたので、簡素な構成で上記した効果を得ることができる。
【００７０】
以上の如く、この発明の第１および第２実施例にあっては、燃料電池スタック（１２）を構成する複数個の単電池（１４）に形成された冷却ガス流路（１４ａ１）に冷却ガスを供給する燃料電池の冷却ガス供給装置において、前記燃料電池スタック（１２）の端部側に位置する端部側単電池（１４Ｅ）の温度に応じ、前記端部側単電池（１４Ｅ）に形成された冷却ガス流路（１４ａ１）を閉鎖する冷却ガス流路閉鎖手段（ヒンジ部１２０，１２０ａ、冷却ガス流路閉鎖板１２２、バイアスバネ１３０）を備えるように構成した。
【００７１】
また、第１実施例にあっては、前記冷却ガス流路閉鎖手段は、前記端部側単電池（１４Ｅ）に熱伝導自在に接続され、前記端部側単電池（１４Ｅ）の温度に応じて屈曲角度が変化するバイメタル製のヒンジ部（１２０）と、前記ヒンジ部（１２０）に接続され、前記ヒンジ部（１２０）の屈曲角度に応じて変位して前記端部側単電池（１４Ｅ）に形成された冷却ガス流路（１４ａ１）を閉鎖する冷却ガス流路閉鎖板（１２２）とからなるように構成した。
【００７２】
また、第２実施例にあっては、前記冷却ガス流路閉鎖手段は、前記端部側単電池（１４Ｅ）に熱伝導自在に接続され、前記端部側単電池（１４Ｅ）の温度が変態点以上のとき、記憶した屈曲角度に変形する形状記憶合金製のヒンジ部（１２０ａ）と、前記端部側単電池（１４Ｅ）の温度が前記変態点を下回るときの前記ヒンジ部（１２０ａ）の屈曲角度を規定する付勢手段（バイアスバネ１３０）と、前記ヒンジ部に接続され、前記ヒンジ部（１２０ａ）の屈曲角度に応じて変位して前記端部側単電池（１４Ｅ）に形成された冷却ガス流路（１４ａ１）を閉鎖する冷却ガス流路閉鎖板（１２２）とからなるように構成した。
【００７３】
尚、上記において、冷却ガス流路閉鎖板１２２は板状であっても良いし、複数個の孔が穿設されて空気を所定量通過させる網状であっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】この発明の第１実施例に係る燃料電池の冷却ガス供給装置を燃料電池ユニットの一部として示す概略図である。
【図２】図１に示すスタックとエアブロワとインテークマニホールドの斜視図である。
【図３】図１に示すスタックの断面図である。
【図４】図３に示すエンドプレートとヒンジ部と冷却ガス流路閉鎖板の斜視図である。
【図５】図３と同様な、図１に示すスタックの断面図である。
【図６】この発明の第２実施例に係る燃料電池の冷却ガス供給装置を示す、スタックの部分断面図である。
【図７】図６と同様な、スタックの部分断面図である。
【符号の説明】
【００７５】
１２      スタック（燃料電池スタック）
１４      単電池
１４Ｅ    端部側単電池
１４ａ１  冷却ガス流路
１２０    （第１実施例に係る）ヒンジ部（冷却ガス流路閉鎖手段）
１２０ａ  （第２実施例に係る）ヒンジ部（冷却ガス流路閉鎖手段）
１２２    冷却ガス流路閉鎖板（冷却ガス流路閉鎖手段）
１３０    バイアスバネ（付勢手段、冷却ガス流路閉鎖手段）
【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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