(57)【要約】【課題】燃料電池のたわみの発生を抑制できる燃料電池支持体を提供する。【解決手段】複数のセル１０を積層することにより構成したスタック１１を、積層方向が水平方向となるようにプレッシャープレート８およびスプリング６を介して、スタック１１の積層方向端部に備えたエンドプレート１２を支持する支持部７を備える。また、スタック１１の積層方向内部に配置され、上方部分に連結部１８を備えた中間プレート１３と、スタック１１の鉛直方向下方に位置し、かつ、積層方向について、中間プレート１３を挟んで配置された二つの固定部１４、１５と、連結部１８と固定部１４、１５それぞれとを連結し、かつ、固定部１４、１５および連結部１８において回転可能に支持される二つのリンク１６、１７と、を備える。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のセルを積層することにより構成したスタックを、積層方向が水平方向となるように積層方向端部またはその近傍を支持する支持部と、
前記スタックの積層内部に配置され、上方部分に連結部を備えた中間プレートと、
前記スタックの鉛直方向下方に位置し、かつ、積層方向について、前記中間プレートを挟んで配置された二つの固定部と、
前記連結部と前記固定部それぞれとを連結し、かつ、前記連結部および前記固定部において回転可能に支持される二つのリンクと、を備えることを特徴とする燃料電池支持体。
【請求項２】
前記中間プレートを、前記スタックの積層方向略中央部に備える請求項１に記載の燃料電池支持体。
【請求項３】
前記支持部に、前記固定部を構成する請求項１または２に記載の燃料電池支持体。
【請求項４】
前記燃料電池を車両に搭載する際に、前記支持部を車両メンバに構成する請求項３に記載の燃料電池支持体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池の支持体に関する。特に、複数のセルを積層して構成された燃料電池の支持体の構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の燃料電池の支持体として、車体の床面にベース架台を介して据付けたセルスタック、上下締付板、マニホールドの組立体からなる燃料電池に対して、少なくとも燃料電池の周域二箇所に振り分けて起立した補強板を配備したものが知られている。補強板は、板面の向きを互いに直角に変えてその上端と燃料電池の上部締付板との間が結合されるように構成されるとともに、各補強板の上部に弾性変形の可能なベンド部が湾曲形成される。これにより、車体側から燃料電池に加わる繰り返し荷重、衝撃荷重の影響を緩和し、反応ガス、電解質の漏出、ならびにカーボン製電極基材の破損を防止して燃料電池を安全に防護している（例えば、特許文献１、参照。）。
【特許文献１】特開平５−８２１５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
セルを数十〜数百枚積層し、かつ、積層間をガスケットにてシールする構成の燃料電池を、車両等に横倒しに積層した場合、ａ．）スタックの自重が重いこと、ｂ．）スタックにかかる積層方向の荷重が大きくないこと、ｃ．）エンドプレートに弾性があること、から、スタックの荷重による静的なたわみ、車両の振動による動的なたわみが発生する。このたわみを抑制する方法として、積層方向の荷重を増大することが考えられるが、セルを構成するガス拡散層（ＧＤＬ：Gas  Diffusion  Layer）のガス拡散性を確保しなければならない。そのため、積層方向の面圧には上限が存在し、たわみを防ぐのに十分な大きさの荷重をかけることができず、結果として、燃料電池でたわみが生じて供給されたガスが漏洩するという問題が生じる可能性がある。
【０００４】
そこで本発明は、上記問題を鑑みて、燃料電池のたわみの発生を抑制できる燃料電池支持体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】
【０００５】
本発明は、複数のセルを積層することにより構成したスタックを、積層方向が水平方向となるように積層方向端部またはその近傍を支持する支持部と、前記スタックの積層内部に配置され、上方部分に連結部を備えた中間プレートを備える。また、前記スタックの鉛直方向下方に位置し、かつ、積層方向について、前記中間プレートを挟んで配置された二つの固定部と、前記連結部と前記固定部それぞれとを連結し、かつ、前記連結部および前記固定部において回転可能に支持される二つのリンクを備える。
【発明の効果】
【０００６】
連結部と固定部において回転可能なリンクにより、中間プレートに設けた連結部と固定部それぞれとを連結する。これにより、スタックの積層方向内部に配置された中間プレートの位置を規制することができ、その結果、発生するたわみを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
第１の実施形態について説明する。ここでは燃料電池を車両等の移動体に搭載する場合の燃料電池支持体の構成について説明する。
【０００８】
図１（ａ）に示すように、両面に触媒を塗布した電解質膜４と、電解質膜４を狭持するＧＤＬ（Gas  Diffusion  Layer）２と、さらにその外側に配置したセパレータ１と、からセル１０を構成する。セパレータ１のＧＤＬ２に対峙する面にはそれぞれ溝状の反応ガス流路５を構成し、一方には水素を含む燃料ガスを、もう一方には酸素を含む酸化剤ガスを流通する。ＧＤＬ２は、空孔を有する部材により構成し、反応ガス流路５を流れる反応ガスを、電解質膜４の触媒が塗布された面に沿って拡散する。電解質膜４の触媒を塗布した面に達した燃料ガスおよび酸化剤ガスを用いて、電気化学反応を生じることにより発電を行う。
【０００９】
また、積層面の外縁からの燃料ガスおよび酸化剤ガスの漏洩を防ぐために、積層面の外周に沿ってガスケット３を備える。ガスケット３を、ＧＤＬ２の外周に沿って、電解質膜４を狭持するように構成する。ここで、複数のセル１０を積層して、図１（ｂ）に示すようなスタック１１を構成する場合には、スタック１１の大型化を抑えるためにセル１０の厚みを小さくする必要がある。例えば、セパレータ１の厚みは数ｍｍ程度である。このため、ガスケット３の厚みも小さくなり、結果、シールに使える潰し代も小さくなる。なお、ここでは図示しないが、セパレータ１の裏面、または他の部材を用いて、積層面に沿って溝状の冷却水流路を構成する際には、冷却水の漏洩を防ぐために、冷却水流路を構成した面の外縁部に沿ってガスケットを構成してもよい。
【００１０】
通常、このようなセル１０を図１（ｂ）に示すように数十〜数百枚積層することにより、スタック１１を構成する。スタック１１の端部にはエンドプレート１２を備え、さらにスプリング６を介してプレッシャープレート８を備える。プレッシャープレート８の下方部分を、車両のメンバの一部からなる支持部７に固定することにより、燃料電池を支持する。なお、スタッキングボルト等を用いてセル１０間の面圧を維持してもよい。この場合には、エンドプレート１２の下方部を支持部７に固定してもよい。
【００１１】
このような燃料電池を、積層方向が水平方向となるように配置した場合には、スタック１１の自重が重いこと、スタック１１にかかる積層方向の荷重が大きくないこと、エンドプレート１２やプレッシャープレート８に弾性があることから、図２（ａ）に示すように、スタック１１に積層方向以外の荷重がかかり、スタック１１にたわみが生じる可能性がある。前述したように、ガスケット３の許容される変形量が小さいので、発生したたわみが大きい場合には、図２（ｂ）に示すように、ガスケット３によるシール面圧が失われてしまう。その結果、燃料ガスや酸化剤ガス、または冷却水といった流体の漏洩が発生する可能性がある。特に、スタック１１の積層方向中央部分に比較的おおきなたわみが発生しやすく、その結果、積層方向中央部分において流体の漏洩が発生する可能性が大きい。
【００１２】
そこで、本実施形態では、図３に示すように燃料電池を支持することで、スタック１１のたわみを抑制する。
【００１３】
スタック１１を構成するセル１０の積層方向が水平方向となるように配置する。スタック１１の積層方向内部に中間プレート１３を備える。ここでは、積層方向の略中央部に中間プレート１３を備える。中間プレート１３は、積層されたセル１０の一つを構成するセパレータ１としてもよいし、スタック１１に挿入したＳＵＳ等のプレートとしてもよい。中間プレート１３の上端部近傍には、後述するリンク１６、１７と中間プレート１３とを連結する連結部１８を設ける。
【００１４】
また、スタック１１に対して鉛直方向下方に、固定部１４、１５を備える。固体部１４、１５は、それぞれが積層方向について中間プレート１３を挟んで反対側に位置するように構成する。ここでは、中間プレート１３から反対方向に等距離だけ離れた箇所に、固定部１４、１５をそれぞれ構成するがこれに限らない。固定部１４、１５を、それぞれ燃料電池の設置箇所に対して固定された部分とし、ここでは、車両に対して固定された部分とする。または、エンドプレート１２に対して固定された部分としてもよい。
【００１５】
固定部１４と中間プレート１３の連結部１８を結ぶリンク１６を備える。また、固定部１５と中間プレート１３の連結部１８を結ぶリンク１７を備える。固定部１４、１５では、リンク１６、１７それぞれの一端を回転可能に支持する。また、連結部１８では、リンク１６、１７のもう一方の端部を回転可能に支持する。このとき、固定部１４、１５および連結部１８におけるリンク１６、１７の回転方向は制限しない。
【００１６】
これにより、固定部１４、１５に対して、中間プレート１３の位置が規制される。例えば、振動等により、積層方向中央部分に鉛直方向の荷重が加えられた場合にも、リンク１６、１７により中間プレート１３の位置が規制されるので、スタック１１のたわみを小さく抑えることができる。
【００１７】
次に、本実施形態の効果について説明する。
【００１８】
複数のセル１０を積層することにより構成したスタック１１を、積層方向が水平方向となるように積層方向端部またはその近傍を支持する支持部７を有する。ここでは、支持部７により、プレッシャープレート８およびスプリング６を介して、スタック１１の積層方向端部に備えたエンドプレート１２を支持する。また、スタック１１の積層内部に配置され、上方部分に連結部１８を備えた中間プレート１３と、スタック１１の鉛直方向下方に位置し、かつ、積層方向について、中間プレート１３を挟んで配置された二つの固定部１４、１５と、連結部１８と固定部１４、１５それぞれとを連結し、かつ、固定部１４、１５および連結部１８において回転可能に支持される二つのリンク１６、１７と、を備える。これにより、固体部１４、１５に対して中間プレート１３の位置を規制することができるので、スタック１１に発生するたわみを抑制し、反応ガスや冷却水等の流体の漏洩を抑制することができる。また、リンク１６、１７を回転可能に支持することで、連結部１８、固定部１４、１５の強度を確保することができる。
【００１９】
ここでは中間プレート１３を、スタック１１の積層方向略中央部に備える。これにより、比較的大きなたわみが発生しやすい積層方向中央部分に生じるたわみを抑制することができるので、効果的に反応ガスや冷却水等の流体の漏洩を抑制することができる。
【００２０】
特に、車両等の移動体といったように、燃料電池の設置箇所に振動が生じる場合には、上述したように積層されたセル１０の少なくとも一部の位置を規制することで、振動に伴って生じるたわみを抑制することができる。
【００２１】
次に、第二の実施形態について説明する。燃料電池の支持体の構成を図４に示す。
【００２２】
固定部１４、１５を、車両のメンバに設ける。特に、固定部１４、１５を、車両メンバに構成した支持部７に設ける。つまり、支持部７は、プレッシャープレート８およびスプリング６を介してエンドプレート１２を支持する役割と、リンク１６、１７の一端を回転可能に支持する役割を担う。
【００２３】
また、スタック１１を構成するセル１０の積層方向を、車両の左右方向とする。つまり、車両サイドのメンバに支持部７を構成する。
【００２４】
次に、本実施形態の効果について説明する。以下、第１の実施形態と異なる効果のみを説明する。
【００２５】
支持部７に、固定部１４、１５を構成する。ここでは、燃料電池を車両に搭載し、支持部７を車両メンバに構成する。このように、比較的剛性の高い車両の骨格を構成するメンバの支持部７に、リンク１６、１７を支持する固定部１４、１５を構成するので、固定部１４、１５の位置がさらに正確に固定され、中間プレート１３を強固に支持することができる。その結果、中間プレート１３の位置を規制して、スタック１１に生じるたわみを抑制することができる。
【００２６】
なお、ここでは、中間プレート１３を一つとしたが、この限りではなく、複数の中間プレート１３について、位置を規制してもよい。また、車両に搭載する場合について説明したが、この限りではない。
【００２７】
このように、本発明は、上記発明を実施するための最良の形態に限定されるわけではなく、特許請求の範囲に記載の技術思想の範囲内で、様々な変更を為し得ることはいうまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明は、複数のセルを積層してなる燃料電池の支持体として適用することができる。特に、設置箇所に振動が生じ得る燃料電池や、積層方向の荷重の限界が比較的小さなポーラスプレートを用いた燃料電池の支持体に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】一般的な燃料電池およびその支持体の構成図である。
【図２】燃料電池内にたわみが発生した状態を示す図である。
【図３】第１の実施形態における燃料電池およびその支持体の構成図である。
【図４】第２の実施形態における燃料電池およびその支持体の構成図である。
【符号の説明】
【００３０】
７    支持部
１０  セル
１１  スタック
１３  中間プレート
１４、１５  固定部
１６、１７  リンク
１８  連結部
【図１】
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【図２】
2005235406.tif 000004
【図３】
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【図４】
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