(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数個の方形平板状の単電池を積層して形成した燃料電池積層体の各側面に反応ガス給排用のマニホールドを配し、側面角部において隣り合う二つのマニホールドを締結手段により互いに締め付けて固定して構成される燃料電池において、
前記締結手段が、一端を羽子板状に形成した羽子板ボルトと皿バネを用いて構成され、マニホールドの外側に設けられた補強板の端部に形成された孔と羽子板ボルトの一端に設けた孔とに連通してピンを挿入することによって、羽子板ボルトの一端が一方のマニホールドの補強板の端部に固定され、他端がもう一方のマニホールドの外側に設けられた補強板の端部に補強板に対して垂直に形成された取付け部に皿バネを介して取付けられていることを特徴とする燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数個の単電池を積層して形成した燃料電池積層体の各側面に反応ガス給排用のマニホールドを配して構成される燃料電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】
燃料電池の基本発電単位である単電池の発電電圧は１Ｖ以下と小さいので、通常、多数の単電池を積層し、電気的に直列接続して所望の電圧を得ている。燃料電池積層体としては、多数の方形平板状の単電池を積層し、その間に冷却板を適宜介装し、両端面に端板を配して構成したもの、さらにはこれらをブロックとして、複数のブロックを積層して構成したもの等が知られている。一般に、これらの燃料電池積層体には、四つの側面に反応ガス給排用のマニホールドがシール材を介して気密に取付けられ、一方の側面のマニホールドから相対する側面のマニホールドへと燃料ガスと酸化剤ガスが直交して流される。これらのガスは積層された各単電池の燃料極と空気極に供給され、発電反応を生じる。この発電反応は同時に熱を発生するので、燃料電池積層体に介装された冷却板に内挿された冷却管に冷却媒体を通流させ、発熱を除去することによって、電池の温度は所定の運転温度に保持される。
【０００３】
図３は、従来のこの種の燃料電池のマニホールドの取り付け構造を示す要部の構成図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）を紙面上において下側から見た側面図である。図において、１は燃料電池積層体、２Ａ，２Ｂは燃料電池積層体１の側面に配されたマニホールド、３Ａ，３Ｂは、それぞれマニホールド２Ａ，２Ｂに取付けられた補強板、４は皿バネ、５Ａ，５Ｂはナット、６はスタッドボルトである。
【０００４】
図に見られるように、燃料電池積層体１の側面角部において隣り合う二つのマニホールド２Ａ，２Ｂは、それぞれの補強板３Ａ，３Ｂに設置された取付け部の孔にスタッドボルト６を通し、一方に（マニホールド２Ａ側に）皿バネ４とナット５Ａを配し、もう一方を（マニホールド２Ｂ側を）ナット５Ｂで固定して締め付ける構造を採っている。このように、燃料電池積層体１の側面角部において、それぞれ隣り合う二つのマニホールドを順次締め付けることにより、４個のマニホールドが燃料電池積層体１の側面へ取付けられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の燃料電池においては、隣り合う二つのマニホールドを上記のごとく締め付けることにより、４個のマニホールドが燃料電池積層体１の側面へ取付けられ、反応ガスの供給、排出が円滑に行われている。しかしながら、このように構成した燃料電池においても、なお、以下のごとき問題点が残存している。
【０００６】
すなわち、図３のごとき締結構造によって二つのマニホールドを締め付ける場合、スタッドボルト６を取り付けるための孔を備えた取付け部を組み込むための強固な補強板３Ａ，３Ｂをそれぞれのマニホールドに設置する必要があり、加工コストが高くなるばかりでなく、これらの部材による締め付け部分のスペースが大きくなり、マニホールド相互間および積層方向に大きなデッドスペースが生じるという問題点がある。このため、図４に示したごとく、燃料電池積層体１の内部の冷却板に内挿された冷却管の引き出し配管１０は、補強板３Ｂおよびそのスタッドボルト６の取付け部との干渉を避けるため、曲げ加工を行って組み込まれており、構造が複雑となり、加工コストも高くなるという難点があった。本発明の目的は、上記のごとき従来技術の問題点を解消して、シンプルに、かつ安価にマニホールドが組み込まれる燃料電池を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明においては、複数個の方形平板状の単電池を積層して形成した燃料電池積層体の各側面に反応ガス給排用のマニホールドを配し、側面角部において隣り合う二つのマニホールドを締結手段により互いに締め付けて固定して構成される燃料電池において、締結手段を、一端を羽子板状に形成した羽子板ボルトと皿バネを用いて構成し、マニホールドの外側に設けられた補強板の端部に形成された孔と羽子板ボルトの一端に設けた孔とに連通してピンを挿入することによって羽子板ボルトの一端を一方のマニホールドの補強板の端部に固定し、他端はもう一方のマニホールドの外側に設けられた補強板の端部に補強板に対して垂直に形成された取付け部に皿バネを介して取付けることとする。
【０００９】
上記のごとく、ボルトの一端をピンによって一方のマニホールドの取付け部に固定することとすれば、マニホールドの取付け部は、ボルトの長さ方向に平行に配された薄肉の補強板の端部でよい。したがって、マニホールドの取付け部がスタッドボルトの長さ方向に垂直に配され、２枚の補強板でこの取付け部を保持する必要があった従来の構成に比べて、構造が簡素化され、安価に製作できることとなる。また、燃料電池積層体の積層方向のデッドスペースが極めて小さくなり、冷却板に内挿された冷却管の引き出し配管の構成への制限も緩和され、例えば曲げ加工が不要となる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の燃料電池のマニホールド取り付け構造の実施例１の要部の構成図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）の紙面下方より見た側面図である。本図において、図３に示した従来例の構成と同一機能を有する構成部品には同一符号を付して重複する説明は省略する。
【００１１】
本実施例の構成では、従来例のスタッドボルト６に替わって、端部が羽子板形状をなす羽子板ボルト７が用いられている。この羽子板ボルト７の端部に設けた孔と、マニホールド２Ｃに取り付けた薄板状の補強板３Ｃに設けた孔にピン８を連通させて羽子板ボルト７の一端を補強板３Ｃに固定し、他端を従来例と同様に、マニホールド２Ａの補強板３Ａに設置した取付け部の孔に羽子板ボルト７を通し、皿バネ４とナット５Ａにより締付けることによって、マニホールド２Ａ，２Ｃが燃料電池積層体１に取り付けられ、固定されている。
【００１２】
本締付け構成では、図１（ｂ）に明らかなように、一方のマニホールド２Ｃに取り付ける補強板３Ｃが一枚の薄板でよいので構成がシンプルとなり、安価に製作できる。また、この補強板３Ｃに接して配される羽子板ボルト７の羽子板状部分も薄板状であり、従来の構成に比べて燃料電池積層体の積層方向に占める空間が極めて少なくなる。このため従来構成に比べてデッドスペースが小さくなり、図２に示したように、燃料電池積層体１の内部の冷却板に内挿された冷却管の引き出し配管１０Ａを、補強板３Ｃや羽子板ボルト７の取付け部と干渉することなく直管として外部へ取出すことが可能となる。
【００１５】
【発明の効果】
上述のごとく、本発明によれば、燃料電池を請求項１あるいは２のごとく構成することとしたので、マニホールドの締結構造がシンプルに、かつ安価に組み込まれることとなり、かつ締結手段によるデッドスペースが小さく抑えられるので、冷却管の配置等が容易に行えることとなった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の燃料電池のマニホールド取り付け構造の実施例１の要部の構成図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図
【図２】本発明の燃料電池のマニホールド取り付け構造の実施例１における冷却管の引き出し配管の配置を示す平面図
【図３】従来の燃料電池のマニホールド取り付け構造の要部の構成図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図
【図４】従来の燃料電池のマニホールド取り付け構造における冷却管の引き出し配管の配置を示す平面図
【符号の説明】
１ 燃料電池積層体
２Ａ，２Ｂ マニホールド
２Ｃ，２Ｄ マニホールド
３Ａ，３Ｂ 補強板
３Ｃ，３Ｄ 補強板
４ 皿バネ
５Ａ，５Ｂ ナット
６ スタッドボルト
７ 羽子板ボルト
８ ピン
１０，１０Ａ 引き出し配管（冷却管）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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