(57)【要約】      （修正有）【課題】冷却効果に優れ、反応用の空気と冷却用の空気とを適正に配分でき、空気中の異物によって起きるカソード側電極の汚染を防止することができる車載用燃料電池スタックを提供する。【解決手段】冷却セル６２と、空気量配分機構３２と、を備えたので、空気量配分機構によって、前から後へ流れる空気Ａは、発電セル６１の導入口１１３から反応用空気Ａｒとして流入し、一方、冷却セルの導入口１１１から冷却用空気Ａｃとして流入し、冷却セルによって発電セルを冷却することができる。空気量配分機構３２のスライドによって、冷却用空気と反応用空気を所望の量だけ適正に配分することができ、発電量の増加に対する対応と、余剰となる熱の除去に対する対応の両方を行うことができる。冷却セルは金属薄板なので、発電セルから発生する大量の熱を除去することができ、冷却効果に優れている。【選択図】図１２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体高分子電解質膜をアノード側電極とカソード側電極とで挟み、前記アノード側に燃料ガスを供給し、前記カソード側に反応用空気を供給して、固体高分子電解質膜を介して燃料ガスと空気を反応させて発電させる平板状の発電セルを複数枚準備し、隣接する発電セル間に、２枚の平板間に冷却用空気を流す構造の冷却セルを介在させるごとくに発電セルと冷却セルとを交互に積層してなる燃料電池スタックであって、
この燃料電池スタックは、４つの側面のうち、車両に搭載したときに前方へ臨む正面に前記反応用空気の導入口を発電セルの各々に備えると共に前記冷却用空気の導入口を冷却セルの各々に備え、車両に対して前から後へ流れる空気を、反応用空気と冷却用空気とに配分すると共に配分割合を変更する空気量配分機構を正面の前方に備えたことを特徴とする車載用燃料電池スタック。
【請求項２】
前記冷却セルを構成する平板は、金属薄板であることを特徴とする請求項１記載の車載用燃料電池スタック。
【請求項３】
前記反応用空気の導入口に、フィルタを設けたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の車載用燃料電池スタック。
【請求項４】
前記燃料電池スタックは、車両に搭載したときに後方へ臨む後面の後方に、車両に対して前から後へ流れる空気を強制的に発生させるファンを備えたことを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項３記載の車載用燃料電池スタック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車載用燃料電池スタックに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池車は、水素を燃料とし、水素と酸素で発電する燃料電池と走行用モータを備え、電気で走行する。
従来の燃料電池として、燃料電池アセンブリが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
また、車両に用いた燃料電池が知られている（例えば、特許文献２参照。）。
【特許文献１】特開昭５４−２２５３７公報（第１０頁、ＦＩＧ．１）
【特許文献２】特表２０００−５１４７４５公報
【０００３】
特許文献１を次図に基づいて説明する。
図１３は、従来の技術の基本構成を説明する図であり、従来の燃料電池アセンブリは、燃料電池積層部２０１と、この燃料電池積層部２０１と交互に積層した二極板２０２（燃料ガス通路２０３と酸素含有ガス通路２０４を有する。）とを備えたもので、積層した燃料電池積層部２０１を空気で自然冷却することができるものである。
【０００４】
特許文献２の基本構成を説明する。
従来の電動車両に用いられる燃料電池ユニットは、冷却システム（例えば、走行風を通す。）を有し、電動車両を走行させたときに生じる走行風を用いて燃料電池を冷却する。
さらに、燃料電池ユニットは、冷却システムに風を強制的に通すための圧力源（例えば、送風機）を備えることで、低速走行時や外部温度が高いときに送風機で燃料電池を冷却するものである。
【０００５】
しかし、特許文献１の燃料電池アセンブリでは、燃料電池積層部２０１（燃料電池）で発生した熱は放熱し難くい。
近年、固体高分子型燃料電池は高出力化され、高出力化に伴い、固体高分子型燃料電池から発生する熱容量は大きくなった。その結果、燃料電池アセンブリ（燃料電池スタック）の保温及び自然放熱で消費されずに残る熱は、例えば、８０％にもなるから、固体高分子型燃料電池の熱対策は重要になる。空冷式では、装置は簡単になる利点があるが、冷却効率が低いので、高出力化が図られつつある固体高分子型燃料電池を用いて運転（稼働）した場合、条件によっては、燃料電池の温度が上がり過ぎる不安があり、大量の熱を除去できる構造が求められている。
【０００６】
特許文献２の電動車両に用いられる燃料電池ユニットでは、通常、自動車の冷却器（ラジエータ）を取り付ける位置に組込み、走行風で直接燃料電池ユニット（燃料電池スタック）を冷却するが、このような構成の場合、車両（のエンジンルーム）内に入る空気を、冷却に用いる空気と発電に用いる空気とに適正に配分して、発電量の増加に空気（酸素）の流量を対応させるとともに燃料電池スタックの温度に空気の流量を対応させる必要がある。
【０００７】
また、特許文献２では、燃料電池に空気が直接導入されるから、空気側の電極が空気中の塵や埃などの浮遊物により汚染されて、発電性能が低下することがある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、冷却効果に優れ、反応用の空気と冷却用の空気とを適正に配分でき、空気中の異物によって起きるカソード側電極の汚染を防止することができる車載用燃料電池スタックを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に係る発明は、固体高分子電解質膜をアノード側電極とカソード側電極とで挟み、アノード側に燃料ガスを供給し、カソード側に反応用空気を供給して、固体高分子電解質膜を介して燃料ガスと空気を反応させて発電させる平板状の発電セルを複数枚準備し、隣接する発電セル間に、２枚の平板間に冷却用空気を流す構造の冷却セルを介在させるごとくに発電セルと冷却セルとを交互に積層してなる燃料電池スタックであって、この燃料電池スタックは、４つの側面のうち、車両に搭載したときに前方へ臨む正面に反応用空気の導入口を発電セルの各々に備えると共に冷却用空気の導入口を冷却セルの各々に備え、車両に対して前から後へ流れる空気を、反応用空気と冷却用空気とに配分すると共に配分割合を変更する空気量配分機構を正面の前方に備えたことを特徴とする。
【００１０】
請求項２に係る発明は、冷却セルを構成する平板は、金属薄板であることを特徴とする。
【００１１】
請求項３に係る発明は、反応用空気の導入口に、フィルタを設けたことを特徴とする。
【００１２】
請求項４に係る発明は、燃料電池スタックは、車両に搭載したときに後方へ臨む後面の後方に、車両に対して前から後へ流れる空気を強制的に発生させるファンを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１に係る発明では、冷却セルと、空気量配分機構と、を備えたので、空気量配分機構によって、前から後へ流れる空気は、発電セルの導入口から反応用空気として流入し、一方、冷却セルの導入口から冷却用空気として流入し、冷却セルによって発電セルを冷却することができるという利点がある。
また、空気量配分機構によって、発電セルの導入口から流入する反応用空気の量並びに冷却セルの導入口から流入する冷却用空気の量を変えることができるという利点がある。
つまり、車載用燃料電池スタックでは、冷却用空気と反応用空気を所望の量だけ適正に配分することができ、発電量の増加に対する対応と、余剰となる熱の除去に対する対応の両方を行うことができる。
【００１４】
請求項２に係る発明では、冷却セルを構成する平板は、金属薄板なので、冷却セルの放熱面積を大きくすることができる。従って、発電量を増加させたときに、発電セルから発生する大量の熱を除去することができ、冷却効果に優れているという利点がある。
【００１５】
また、冷却セルを構成する平板は、金属薄板なので、冷却セルの導入口に連なる冷却用空気貫通流路の断面積を大きくすることができ、空気導入の際の流れに対する抵抗を小さくすることができる。従って、発電量を増加させたときに、発電セルから発生する大量の熱を除去することができ、冷却効果に優れているという利点がある。
【００１６】
請求項３に係る発明では、反応用空気の導入口に、フィルタを設けたので、フィルタにより、カソード側セパレータに導入する反応用空気から微細な塵などの異物を除去することができ、空気中の異物によるカソード側電極の汚染を防止することができるという利点がある。
【００１７】
請求項４に係る発明では、燃料電池スタックは、車両に搭載したときに後方へ臨む後面の後方に、車両に対して前から後へ流れる空気を強制的に発生させるファンを備えたので、アイドリング時や低速走行時のような走行風による空気の導入が弱められた場合、ファンを作動させることにより、電池スタック部に空気を導入することができ、発電セルの運転を安定させることができるという利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
図１は、本発明の車載用燃料電池スタックを採用した車両の斜視図であり、車両１１は、水素を燃料とする燃料電池車で、車体１２の中央に配置した蓄電装置１３と、後部に配置した水素貯蔵源１４と、後部に取り付けた走行モータ１５，１５と、走行モータ１５，１５に取り付けた後輪１６，１６と、前部に配置した車載用燃料電池スタック１７と、車載用燃料電池スタック１７を制御する制御装置１８と、を備える。２１はエンジンルーム、２２はアクセルペダル、２３は補機を示す。
補機２３は、走行モータ１５以外の電気機器であり、例えば、ワイパー用モータ２６やエアコン用モータ２７や前照灯２８である。
【００１９】
図２は、本発明の車載用燃料電池スタックの斜視図である。
車載用燃料電池スタック１７は、電池スタック部３１，３１と、電池スタック部３１，３１の前に配置した空気量配分機構３２と、電池スタック部３１，３１の後に配置したファン３３と、電池スタック部３１，３１を覆う電池ケース３４と、を備える。３５は空気導入側、３６，３６（図３参照）は電池スタック部３１，３１の後に配置して燃料電池の温度を検出する温度センサ、３７，３７は水素を供給するための水素供給管、３８，３８は水素を排出するための水素排出管、４１は空気量配分機構３２の前に配置した空気濾過手段を示す。
【００２０】
空気量配分機構３２は、上方に配置した開閉駆動源４２と、開閉駆動源４２に連結したリンク機構４３と、リンク機構４３で作動する弁手段４４と、を備える。
開閉駆動源４２は、任意であり、リンク機構４３を矢印ａ１，ａ１のごとく作動させるものであればよく、例えば、ソレノイドや電気モータである。
【００２１】
ファン３３は、既存の電動ファンで、電池スタック部３１，３１の空気導入側３５とは反対側に位置し、空気導入側３５から強制的に空気Ａを電池スタック部３１，３１に導入し、電池ケース３４の外に排気するための吸込み型である。言い換えると、ファン３３は、車両１１（図１参照）に搭載したときに後方へ臨む後面４６の後方（矢印ａ２の方向）に、車両１１（図１参照）に対して前から後へ流れる空気Ａを強制的に発生させる。
【００２２】
温度センサ３６は、雰囲気の温度を温度を−４０℃〜最大２００℃まで測定可能であればよく、詳細な仕様は任意であり、ブラケット４５を介して図５の発電セル６１の排出口９７の近くに配置され、反応用空気Ａｒの排出時の温度を測定する。
【００２３】
図３は、本発明の車載用燃料電池スタックの平面図である。
車載用燃料電池スタック１７は、既に説明したように、左右に並べて２基配置した電池スタック部３１，３１と、電池スタック部３１，３１の前に位置する空気導入側３５に配置した空気量配分機構３２と、電池スタック部３１，３１の後面４６の後方（矢印ａ２の方向）でかつ、電池ケース３４の後端に取り付けたファン３３と、を備え、左右の電池スタック部３１，３１を直列に第１ケーブル４８で接続し、左の電池スタック部３１の下のマイナス端子５１に第２ケーブル５２を接続し、右の電池スタック部３１の上のプラス端子５３に第３ケーブル５４を接続した。５５は車載用燃料電池スタック１７のスタック部３１，３１の正面を示す。
【００２４】
図４は、本発明の車載用燃料電池スタックの分解図であり、左右の電池スタック部３１，３１を示す。
電池スタック部３１は、発電セル６１の間に冷却セルであるところの冷却空気流通板６２を配置したものである。具体的には、下に２基の電池スタック部３１，３１を載せることが可能な面積の下部エンドプレート６４を設け、下部エンドプレート６４の上面の左側に第１絶縁シート６５を載せ、この絶縁シート６５の上面に第１集電用導電板６６を載せ、第１集電用導電板６６の上面に冷却空気流通板６２を載せ、冷却空気流通板６２の上面に発電セル６１を載せ、発電セル６１の上面に冷却空気流通板６２を載せ、以降同様に発電セル６１の上面に冷却空気流通板６２を載せることで、発電セル６１を所定数だけ積層し、所定数枚目の発電セル６１の上面に第２集電用導電板６７を載せ、第２集電用導電板６７の上面に第２絶縁シート６８を載せ、第２絶縁シート６８の上面に上部エンドプレート７１を載せ、上部エンドプレート７１の上面にバックアッププレート７２を載せ、バックアッププレート７２と下部エンドプレート６４とをタイロッド７３・・・（・・・は複数を示す。以下同様。）及びナット７４・・・を用いて締結し、下の第１集電用導電板６６がマイナス極となり、上の第２集電用導電板６７がプラス極となる発電装置である。一方、下部エンドプレート６４の上面の右側にも左側と同様に発電セル６１を所定数だけ積層してバックアッププレート７２を載せ、このバックアッププレート７２と下部エンドプレート６４とをタイロッド７３・・・及びナット７４・・・を用いて締結した。
【００２５】
発電セル６１は、固体高分子電解質膜であるところの膜・電極接合体７５と、膜・電極接合体７５の酸素が触れる面に接触させたカソード側セパレータ７６と、膜・電極接合体７５の水素が触れる面に接触させたアノード側セパレータ７７と、からなる。
【００２６】
膜・電極接合体７５は、固体高分子電解質（例えば、パーフルオロカーボンスルホン酸樹脂）７８の両面に電極触媒層７９，７９を形成し、これらの電極触媒層７９，７９にそれぞれガス拡散層８１，８１を形成したものである。
固体高分子電解質７８としては、例えば、デュポン社製のナフィオン膜を挙げることができる。
電極触媒層７９は、白金系触媒をカーボンの担体に保持させたものを塗布することで形成した膜である。
ガス拡散層８１は、多孔質のカーボンペーパやカーボンクロスやカーボン不織布である。
【００２７】
固体高分子電解質７８の酸素側に積層した電極触媒層７９とガス拡散層８１とでカソード側電極７５ａを構成する。
固体高分子電解質７８の水素側に積層した電極触媒層７９とガス拡散層８１とでアノード側電極７５ｂを構成する。
【００２８】
カソード側セパレータ７６は、一端に形成した水素供給孔８２と、他端に形成した水素排出孔８３と、正面５５側から後面４６側に貫通する直線状の反応用空気流路８４・・・と、からなる。具体的には後述する。
【００２９】
アノード側セパレータ７７は、一端に形成した水素供給孔８７，８７（図１０参照）と、他端に形成した水素排出孔８８，８８（図１０参照）と、水素供給孔８７側から水素排出孔８８側に水素を導くとともに、膜・電極接合体７５に水素を供給する直線状の水素流路９１・・・と、からなる。具体的には後述する。
【００３０】
冷却セル（冷却空気流通板）６２は、一端に形成した水素供給孔９２と、他端に形成した水素排出孔９３と、正面５５側から後面４６側に貫通する直線状の冷却用空気貫通流路９４・・・と、水素供給孔９２側に取り付けた第１整流部材９５と、水素排出孔９３側に取り付けた第２整流部材９６と、からなる。具体的には後述する。
冷却セル（冷却空気流通板）６２の材質は、導電性の金属であり、薄板を用いた。
上部エンドプレート７１には、水素入口７１ａ及び水素出口７１ｂを設けた。
【００３１】
図５は、図３の５−５線断面図であり、燃料電池スタック１７の電池スタック部３１と、電池スタック部３１の前に設けた空気量配分機構３２と、空気濾過手段４１と、発電セル６１の排出口９７に配置した温度センサ３６を示す。
【００３２】
空気濾過手段４１は、弁手段４４の枠部１０１に外側１０２から順に、粗い目金網１０３、粗い目フィルタ１０４、細い目金網１０５を取り付けたもので、空気Ａ中の塵や埃を取り除く。
発電セル６１はまた、反応用空気Ａｒの導入口１１３に取り付けたフィルタとしての細い目フィルタ１０６を備える。
細い目フィルタ１０６の詳細な仕様は任意である。
【００３３】
弁手段４４は、電池ケース３４に枠部１０１をスライド（矢印ａ３の方向）可能に嵌めかつ、リンク機構４３（図２参照）に枠部１０１を連結し、枠部１０１に支持部材１０７・・・（図３も参照）を取り付け、支持部材１０７・・・に断面雨滴状のシート部材１０８・・・を所定のピッチＰｖで取り付け、冷却空気流通板６２の導入口１１１にシート面１１２を成形し、発電セル６１の導入口１１３に導入口１１１を開閉するためのシート面１１４を成形し、通常は、シート部材１０８は原点位置１１５にあり、必要に応じて閉じ状態となる前進限位置１１６又は開き状態の最大となる後退限位置１１７までスライドする。
【００３４】
このように、燃料電池スタック１７は、固体高分子電解質膜（膜・電極接合体）７５を
アノード側電極７５ｂとカソード側電極７５ａとで挟み、アノード側に燃料ガス（水素）を供給し、カソード側に反応用空気Ａｒを供給して、固体高分子電解質膜７５を介して燃料ガス（水素）と空気を反応させて発電させる平板状の発電セル６１・・・を複数枚準備し、隣接する発電セル６１・・・間に、２枚の平板間に冷却用空気Ａｃを流す構造の冷却セル（冷却空気流通板）６２・・・を介在させるごとくに発電セル６１と冷却セル（冷却空気流通板）６２とを交互に積層し、４つの側面のうち、車両１１（図１参照）に搭載したときに前方へ臨む正面５５に反応用空気Ａｒの導入口１１３を発電セル６１・・・の各々に備えると共に冷却用空気Ａｃの導入口１１１を冷却セル６２・・・の各々に備え、車両１１（図１参照）に対して前から後へ流れる空気Ａを、反応用空気Ａｒと冷却用空気Ａｃとに配分すると共に配分割合を変更する空気量配分機構３２を正面５５の前方に備える。
【００３５】
図６は、本発明の車載用燃料電池スタックの発電セル及び冷却セルの断面図である。
冷却セル（冷却空気流通板）６２は、正面５５側から後面４６側に貫通する直線状の冷却用空気貫通流路９４を複数備える。
カソード側セパレータ７６は、正面５５側から後面４６側に貫通する直線状の反応用空気流路８４を備える。
アノード側セパレータ７７は、直線状の水素流路９１と、パッキン１２１を備える。
【００３６】
図７は、図４の７−７線断面図であり、発電セル６１及び冷却空気流通板６２を示す。  冷却空気流通板６２は、冷却用空気貫通流路９４・・・で冷却用空気Ａｃを図面の表裏方向に導くとともに、アノード側セパレータ７７の水素排出孔８８から出た水素を水素排出孔９３側の第２整流部材９６で矢印ｈ１のごとく水素排出孔８８へ導いて水素を排出する。同様に、図に示していないが、矢印ｈ１の方向とは逆向きに、水素供給孔９２（図４参照）側の第１整流部材９５（図４参照）で水素をアノード側セパレータ７７の水素供給孔８７（図４参照）に導く。１２３，１２３（図８参照）はシール材を示す。
【００３７】
アノード側セパレータ７７は、水素供給孔８７（図４参照）から流入した水素を固体高分子電解質膜（膜・電極接合体）７５へ水素流路９１・・・で矢印ｈ２・・・のごとく導きつつ供給するとともに、水素を水素排出孔８８へ導く。１２４，１２４（図１０参照）はシール材を示す。
【００３８】
カソード側セパレータ７６は、反応用空気流路８４・・・で反応用空気Ａｒを図面の表裏方向に導くとともに、固体高分子電解質膜（膜・電極接合体）７５に反応用空気Ａｒを供給する。
【００３９】
図８は、本発明の車載用燃料電池スタックに用いた冷却セルの斜視図である。
冷却セル（冷却空気流通板）６２はまた、カソード側セパレータ７６（図６参照）に載って接触する仕切りベース板部１２７に溝板部１２８を取り付け、仕切りベース板部１２７の端に連ねてシート面１１２を成形したものである。
溝板部１２８には、冷却用空気貫通流路９４・・・を所定の数Ｎだけ、所定のピッチＰｎで形成した。
【００４０】
冷却セル（冷却空気流通板）６２を仕切りベース板部１２７と溝板部１２８とで形成することで、シート面１１２の形成に手間がかからない。
冷却セル（冷却空気流通板）６２を仕切りベース板部１２７と溝板部１２８とで形成することで、図７に示すようにカソード側セパレータ７６の反応用空気流路８４・・・間の構造は簡単になる。
【００４１】
図９は、本発明の車載用燃料電池スタックに用いた発電セルのカソード側セパレータの斜視図である。
カソード側セパレータ７６は、より具体的には、薄板１２９の前端に連ねてシート面を支持するバックアップ部１３１を成形し、このバックアップ部１３１に連ねてフィルタ取り付け部１３２を成形し、フィルタ取り付け部１３２に連ねるとともに、薄板１２９の周囲にパッキン押圧部１３３を成形し、パッキン押圧部１３３に連ねて反応用空気流路８４・・・を成形すると同時に電解質膜保持部１３４・・・を設定し、フィルタ取り付け部１３２に第１開口１３５・・・を開け、反応用空気流路８４の前後に第２・第３開口１３６，１３７を開け、パッキン押圧部１３３の後端に第４開口１４１・・・を開け、パッキン押圧部１３３の左右側に水素排出孔８３、水素供給孔８２を開け、反応用空気Ａｒが反応用空気流路８４・・・を矢印ａ４・・・のごとく通る際に固体高分子電解質膜７５（図７参照）に矢印ａ５のごとく供給される。
【００４２】
図１０は、本発明の車載用燃料電池スタックに用いた発電セルのアノード側セパレータの斜視図である。
アノード側セパレータ７７は、より具体的には、薄板１４４の前端に連ねてシート面１１４を成形し、薄板１４４の左右側に水素排出孔８８，８８、水素供給孔８７，８７を開け、薄板１４４の中央に電解質膜受け部１４５・・・を成形し、これらの電解質膜受け部１４５・・・の間を水素流路９１・・・とし、水素が水素供給孔８７を矢印ｈ３・・・のごとく流れつつ、第１整流部材９５（図４参照）を通過して、水素供給孔８７から矢印ｈ４・・・のごとく流入し、電解質膜受け部１４５・・・の間（水素流路９１・・・）を流れながら、固体高分子電解質膜（膜・電極接合体）７５（図７参照）に供給され、残りの水素が水素排出孔８８を矢印ｈ５・・・のように通り、第２整流部材９６（図７参照）を通過して、水素排出孔８８を矢印ｈ６のように流れる。
【００４３】
パッキン１２１は、固体高分子電解質膜（膜・電極接合体）７５（図４参照）の周囲と密着してアノード側セパレータ７７との間に流入した水素の圧力を確保する。
【００４４】
図１１は、本発明の車載用燃料電池スタックに用いた空気量配分機構のリンク機構の分解図であり、一カ所の詳細を示す。
リンク機構４３は、開閉駆動源４２（図２参照）に連結した連結バー１４７と、連結バー１４７に形成した駆動ボス１４８と、駆動ボス１４８に嵌める嵌合孔１５１と中央に形成した支点孔１５２と端に形成した偏心長孔１５３とを有する回動片１５４と、支点孔１５２に嵌めて支点となるように電池ケース３４に形成した支点ボス１５５と、電池ケース３４に形成したスライド孔１５６と、このスライド孔１５６に通して回動片１５４の偏心長孔１５３に掛止するように枠部１０１に形成したスライドピン１５７と、からなり、連結バー１４７が矢印ｂ１のごとく上がると、回動片１５４が所定角度θだけ矢印ｂ２のごとく回動するから、偏心長孔１５３でスライドピン１５７が押され（矢印ｂ３の方向）、枠部１０１とともに、弁手段４４並びに空気濾過手段４１が一体に前進し、弁手段４４は前進限に達し、閉じる。１５８は回動片１５４の原点位置であり、原点位置１１５（図５参照）に対応する。１６１は前進限位置で前進限位置１１６（図５参照）に対応し、１６２は後退限位置で後退限位置１１７（図５参照）に対応する。
【００４５】
以上に述べた車載用燃料電池スタックの作用を次に説明する。
図１２（ａ）〜（ｃ）は本発明の車載用燃料電池スタックの作用図である。
（ａ）は空気量配分機構３２が原点位置１１５にあり、通常の位置で、空気量配分機構３２をほぼ５０％開けた状態を示す。リンク機構４３（図１１参照）が作動して、空気量配分機構３２が原点位置１１５の位置にあると、空気量配分機構３２は冷却セル６２・・・の導入口１１１・・・（前進限位置１１６）からストロークＳｈだけ離れるので、シート面１１４・・・並びにシート面１１２・・・とシート部材１０８との間が５０％開き、車両が走行した場合、前から後へ流れる空気Ａは、発電セル６１・・・の導入口１１３・・・から反応用空気Ａｒとして流入し、一方、冷却セル６２・・・の導入口１１１・・・から冷却用空気Ａｃとして流入し、冷却セル６２・・・で発電セル６１・・・を冷却することができる。
【００４６】
（ｂ）は空気量配分機構３２が後退限位置１１７にあり、空気量配分機構３２を１００％開けた状態を示す。リンク機構４３（図１１参照）が作動して、空気量配分機構３２が後退限位置１１７までスライドすると、空気量配分機構３２は冷却セル６２・・・の導入口１１１・・・（前進限位置１１６）からストロークＳｍだけ離れるので、シート面１１４・・・並びにシート面１１２・・・とシート部材１０８との間が１００％開き、車両が走行した場合、前から後へ流れる空気Ａは、発電セル６１・・・の導入口１１３・・・から反応用空気Ａｒとして流入し、一方、冷却セル６２・・・の導入口１１１・・・から冷却用空気Ａｃとして流入する。従って、１％〜５０％だけ開けたときに比べて、反応用空気Ａｒの量並びに冷却用空気Ａｃの量を変えることができる。
【００４７】
（ｃ）は空気量配分機構３２が前進限位置１１６にあり、空気量配分機構３２を閉じた状態を示す。リンク機構４３（図１１参照）が作動して、空気量配分機構３２が前進限位置１１６までスライドすると、冷却セル６２・・・の導入口１１１・・・のシート面１１４・・・並びにシート面１１２・・・にシート部材１０８が接触するので、車両が走行した場合、前から後へ流れる空気Ａは、発電セル６１・・・の導入口１１３・・・から反応用空気Ａｒとして流入し、一方、冷却セル６２・・・の導入口１１１・・・から冷却用空気Ａｃ（（ｂ）参照）は流入しない。従って、開けたときに比べて、反応用空気Ａｒの量並びに冷却用空気Ａｃの量を変えることができる。
【００４８】
つまり、車載用燃料電池スタックでは、冷却用空気Ａｃと反応用空気Ａｒを所望の量だけ適正に配分することができ、発電量の増加に対する対応と、余剰となる熱の除去に対する対応の両方を行うことができる。
【００４９】
図８に示すように、車載用燃料電池スタックでは、冷却セル（冷却空気流通板）６２の放熱面積をＡｓ、冷却用空気貫通流路９４の断面積をＡａ、冷却用空気貫通流路９４の数をＮとしたときに、金属製の厚さｔの薄板を用いることで、冷却セル（冷却空気流通板）６２の放熱面積Ａｓを大きくすることができる。従って、発電量を増加させたときに、発電セル６１・・・（図５参照）から発生する大量の熱を除去することができ、冷却効果に優れているという利点がある。
【００５０】
また、車載用燃料電池スタックでは、金属製の厚さｔの薄板を用いることで、冷却用空気貫通流路９４の断面積Ａａを大きくすることができ、空気導入の際の流れに対する抵抗を小さくすることができる。従って、発電量を増加させたときに、発電セル６１・・・（図５参照）から発生する大量の熱を除去することができ、冷却効果に優れているという利点がある。
【００５１】
図５に示した、車載用燃料電池スタックでは、発電セル６１は、反応用空気Ａｒの導入口１１３に取り付けた細い目フィルタ１０６を備えるので、細い目フィルタ１０６により、カソード側セパレータ７６に導入する反応用空気Ａｒから微細な塵などの異物を除去することができ、空気中の異物によるカソード側電極７５ａの汚染を防止することができる。詳しくは、空気中の異物によるカソード側のガス拡散層８１および電極触媒層７９の汚染を防止することができる。
【００５２】
図２及び図３に示したように、車載用燃料電池スタックでは、電池スタック部３１，３１の空気導入側３５とは反対側にファン３３を備えたので、アイドリング時や低速走行時のような走行風による空気Ａの導入が弱められた場合、ファン３３を作動させることにより、電池スタック部３１，３１に空気Ａを導入することができ、発電セル６１・・・（図５参照）の運転を安定させることができる。
【００５３】
尚、本発明の車載用燃料電池スタックは、実施の形態では燃料電池車に適用したが、二輪車にも適用可能であり、一般の車両に適用することは差し支えない。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明の車載用燃料電池スタックは、燃料電池車に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の車載用燃料電池スタックを採用した車両の斜視図
【図２】本発明の車載用燃料電池スタックの斜視図
【図３】本発明の車載用燃料電池スタックの平面図
【図４】本発明の車載用燃料電池スタックの分解図
【図５】図３の５−５線断面図
【図６】本発明の車載用燃料電池スタックの発電セル及び冷却セルの断面図
【図７】図４の７−７線断面図
【図８】本発明の車載用燃料電池スタックに用いた冷却セルの斜視図
【図９】本発明の車載用燃料電池スタックに用いた発電セルのカソード側セパレータの斜視図
【図１０】本発明の車載用燃料電池スタックに用いた発電セルのアノード側セパレータの斜視図
【図１１】本発明の車載用燃料電池スタックに用いた空気量配分機構のリンク機構の分解図
【図１２】本発明の車載用燃料電池スタックの作用図
【図１３】従来の技術の基本構成を説明する図
【符号の説明】
【００５６】
１１…車両、１７…燃料電池スタック、３２…空気量配分機構、３３…ファン、４６…後面、５５…正面、６１…発電セル、６２…冷却セル（冷却空気流通板）、７５…固体高分子電解質膜（膜・電極接合体）、７５ａ…カソード側電極、７５ｂ…アノード側電極、７６…カソード側セパレータ、７７…アノード側セパレータ、１０６…フィルタとしての細い目フィルタ、１１１…冷却用空気の導入口、１１３…反応用空気の導入口、Ａ…前から後へ流れる空気、Ａｃ…冷却用空気、Ａｒ…反応用空気。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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