燃料電池
【課題】大型化を抑制しつつ効率良く組み立てることが可能な燃料電池を提供する。
【解決手段】複数のセルが積層されてなるセル積層体２０と、セル積層体２０の積層方向の外側に配置されたエンドプレート１２と、セル積層体２０とエンドプレート１２との間に設けられてセル積層体１２への圧縮荷重を調整するスプリングモジュール２３とを備える。スプリングモジュール２３は、アッパプレート４１、ロアプレート４２及びこれらアッパプレート４１とロアプレート４２との間に配置されたコイルスプリング４３とを備え、ロアプレート４２には、セル積層部２２側の面に、絶縁部材４６が一体に設けられている。
【解決手段】複数のセルが積層されてなるセル積層体２０と、セル積層体２０の積層方向の外側に配置されたエンドプレート１２と、セル積層体２０とエンドプレート１２との間に設けられてセル積層体１２への圧縮荷重を調整するスプリングモジュール２３とを備える。スプリングモジュール２３は、アッパプレート４１、ロアプレート４２及びこれらアッパプレート４１とロアプレート４２との間に配置されたコイルスプリング４３とを備え、ロアプレート４２には、セル積層部２２側の面に、絶縁部材４６が一体に設けられている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発電セルを積層させたセル積層体を有する燃料電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、燃料ガスと酸化ガスとの電気化学反応によって発電する燃料電池をエネルギ源とした燃料電池自動車等が注目されている。
このような燃料電池は、通常、燃料ガスと酸化ガスとの電気化学反応によって発電するセルを所要数積層したセル積層体と、このセル積層体の積層方向の外側に配置されるとともに荷重調整ネジで調整された圧縮荷重をセル積層体に与えるエンドプレートとを備えた燃料電池スタックとして構成されている。
そして、この燃料電池では、セル積層体への圧縮荷重の均一化及び圧縮荷重の変動の低減のため、プレート間に複数のスプリングを配置したスプリングモジュールをセル積層体とエンドプレートとの間に介在させている（例えば、特許文献１，２参照）。
【特許文献１】特開２００２−１２４２９１号公報
【特許文献２】特開２００４−２８８６１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、スプリングモジュールとセル積層体との間には、絶縁用のインシュレータを介在させているが、このインシュレータは、厚さが厚く、しかも別部品であるため、燃料電池の大型化や組み立て作業の煩雑化を招いていた。
ここで、インシュレータを薄く成形すれば燃料電池の大型化を抑制することができるが、インシュレータを薄く成形すると、反りが生じ、組み立てがさらに困難となる。
【０００４】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、大型化を抑制しつつ効率良く組み立てることが可能な燃料電池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】
上記目的を達成するために、本発明の燃料電池は、複数のセルが積層されてなるセル積層体と、該セル積層体の積層方向の外側に配置されたエンドプレートと、前記セル積層体と前記エンドプレートとの間に設けられて前記セル積層体への圧縮荷重を調整する調整装置とを備えた燃料電池であって、前記調整装置は、一対の板体と、これら板体間に配置されて弾性力によって前記板体同士を互いに離間させる弾性部材とを備え、前記セル積層体側の板体には、前記セル積層体側の面に、絶縁部材が一体に設けられている。
【０００６】
かかる構成の燃料電池によれば、調整装置を構成するセル積層体側の板体のセル積層体側の面に、絶縁部材が一体に設けられているので、反りなどの不具合なく絶縁部材を薄くすることができ、これにより、調整装置のセル積層体側に別部品のインシュレータを設ける場合と比較して、大型化を抑制しつつ効率良く組み立てることができる。
【０００７】
また、前記絶縁部材は、前記板体の成形時に絶縁樹脂を一体成形することにより設けられていても良い。
【０００８】
かかる構成とすれば、一体成形によって調整装置のセル積層体側の板体に、容易に絶縁部材を設けることができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の燃料電池によれば、大型化を抑制しつつ効率良く組み立てることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
次に、本発明に係る燃料電池の実施形態を図面を参照しつつ説明する。
【００１１】
図１は、燃料電池１０を示すものである。この燃料電池１０は、燃料電池自動車の車載発電システムや船舶、航空機、電車あるいは歩行ロボット等のあらゆる移動体用の発電システム、さらには、建物（住宅、ビル等）用の発電設備として用いられる定置用発電システム等に適用可能であるが、具体的には自動車用となっている。
【００１２】
燃料電池１０は、燃料電池スタック１１と、この燃料電池スタック１１の外側を覆う合成樹脂等の絶縁材料からなる図示しないスタックケースとを有している。
燃料電池スタック１１は、一対の矩形状のエンドプレート１２（一方は図示略）を、互いの外縁部同士をテンションプレート１３で連結して外側部分が構成されており、これらエンドプレート１２及びテンションプレート１３は例えばジュラルミン等で形成されている。
【００１３】
また、燃料電池スタック１１は、エンドプレート１２同士の間に燃料ガス及び酸化ガスの供給を受けて電気化学反応により発電する平面視矩形状のセル２１を所要数積層してなるセル積層部２２を有している。そして、一方のエンドプレート１２とセル積層部２２との間には、エンドプレート１２側から順に、スプリングモジュール（調整装置）２３、ターミナルプレート２５及びカバープレート２６が配置されている。
なお、図示はしないが他方のエンドプレート１２とセル積層部２２との間には、エンドプレート１２側から順に、絶縁プレート、ターミナルプレート及びカバープレートが配置されている。また、両カバープレートは必ずしも必須の構成要素ではない。
【００１４】
スプリングモジュール２３が設けられた側のエンドプレート１２は、その略中央部にメネジ３１が形成されており、このメネジ３１には、芋ネジからなるアジャストスクリュ３２が螺合され、その先端部がスプリングモジュール２３に当接されている。ここで、アジャストスクリュ３２には、後端側に六角ボルト等の工具を嵌合させる工具嵌合部３３が形成されており、アジャストスクリュ３２は、この工具嵌合部３３に嵌合する工具を介して回転させられることで、その軸線方向に沿って移動して、セル積層体２０への荷重を調整する。
【００１５】
スプリングモジュール２３は、エンドプレート１２側のアッパプレート（板体）４１と、セル積層体２０側のロアプレート（板体）４２とを有し、これらアッパプレート４１とロアプレート４２との間に、複数のコイルスプリング（弾性部材）４３が配設されている。
アッパプレート４１及びロアプレート４２には、互いの対向位置に、スプリング収納凹部４４，４５が形成されており、これらスプリング収納凹部４４，４５に、コイルスプリング４３の端部が保持されている。
【００１６】
アッパプレート４１は、例えば、アルミニウムなどの比重の小さい金属材料から形成されており、このアッパプレート４１に、荷重調整ネジ３２が当接される。
ロアプレート４２も、アッパプレート４１と同様に、例えば、アルミニウムなどの比重の小さい金属材料から形成されており、さらに、このロアプレート４２では、セル積層部２２側に、絶縁部材４６が一体に設けられている。つまり、ロアプレート４２は、セル積層部２２側に絶縁樹脂を一体成形することにより、絶縁部材４６が設けられている。
【００１７】
そして、上記燃料電池１０では、荷重調整ネジ３２によってセル積層体２０へ付与される圧縮荷重が、複数のコイルスプリング４３を有するスプリングモジュール２３によって面方向に調整されて均一化され、また、発電時の熱膨張による圧縮荷重の変動が吸収される。
【００１８】
以上、説明したように、上記実施形態に係る燃料電池１０によれば、スプリングモジュール２３を構成するセル積層部２２側のロアプレート４２のセル積層部２２側の面に、絶縁部材４６が一体に設けられているので、反りなどの不具合なく絶縁部材４６を薄くすることができ、これにより、スプリングモジュール２３のセル積層部２２側に別部品のインシュレータを設ける場合と比較して、大型化を抑制しつつ効率良く組み立てることができる。
【００１９】
また、絶縁部材４６は、ロアプレート４２の成形時に絶縁樹脂を一体成形することにより、容易にロアプレート４２に絶縁部材４６を設けることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本実施形態に係る燃料電池の一部の断面図である。
【符号の説明】
【００２１】
１０…燃料電池、１２…エンドプレート、２０…セル積層体、２１…セル、２３…スプリングモジュール（調整装置）、４１…アッパプレート（板体）、４２…ロアプレート（板体）、４３…コイルスプリング（弾性部材）、４６…絶縁部材。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発電セルを積層させたセル積層体を有する燃料電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、燃料ガスと酸化ガスとの電気化学反応によって発電する燃料電池をエネルギ源とした燃料電池自動車等が注目されている。
このような燃料電池は、通常、燃料ガスと酸化ガスとの電気化学反応によって発電するセルを所要数積層したセル積層体と、このセル積層体の積層方向の外側に配置されるとともに荷重調整ネジで調整された圧縮荷重をセル積層体に与えるエンドプレートとを備えた燃料電池スタックとして構成されている。
そして、この燃料電池では、セル積層体への圧縮荷重の均一化及び圧縮荷重の変動の低減のため、プレート間に複数のスプリングを配置したスプリングモジュールをセル積層体とエンドプレートとの間に介在させている（例えば、特許文献１，２参照）。
【特許文献１】特開２００２−１２４２９１号公報
【特許文献２】特開２００４−２８８６１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、スプリングモジュールとセル積層体との間には、絶縁用のインシュレータを介在させているが、このインシュレータは、厚さが厚く、しかも別部品であるため、燃料電池の大型化や組み立て作業の煩雑化を招いていた。
ここで、インシュレータを薄く成形すれば燃料電池の大型化を抑制することができるが、インシュレータを薄く成形すると、反りが生じ、組み立てがさらに困難となる。
【０００４】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、大型化を抑制しつつ効率良く組み立てることが可能な燃料電池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】
上記目的を達成するために、本発明の燃料電池は、複数のセルが積層されてなるセル積層体と、該セル積層体の積層方向の外側に配置されたエンドプレートと、前記セル積層体と前記エンドプレートとの間に設けられて前記セル積層体への圧縮荷重を調整する調整装置とを備えた燃料電池であって、前記調整装置は、一対の板体と、これら板体間に配置されて弾性力によって前記板体同士を互いに離間させる弾性部材とを備え、前記セル積層体側の板体には、前記セル積層体側の面に、絶縁部材が一体に設けられている。
【０００６】
かかる構成の燃料電池によれば、調整装置を構成するセル積層体側の板体のセル積層体側の面に、絶縁部材が一体に設けられているので、反りなどの不具合なく絶縁部材を薄くすることができ、これにより、調整装置のセル積層体側に別部品のインシュレータを設ける場合と比較して、大型化を抑制しつつ効率良く組み立てることができる。
【０００７】
また、前記絶縁部材は、前記板体の成形時に絶縁樹脂を一体成形することにより設けられていても良い。
【０００８】
かかる構成とすれば、一体成形によって調整装置のセル積層体側の板体に、容易に絶縁部材を設けることができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の燃料電池によれば、大型化を抑制しつつ効率良く組み立てることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
次に、本発明に係る燃料電池の実施形態を図面を参照しつつ説明する。
【００１１】
図１は、燃料電池１０を示すものである。この燃料電池１０は、燃料電池自動車の車載発電システムや船舶、航空機、電車あるいは歩行ロボット等のあらゆる移動体用の発電システム、さらには、建物（住宅、ビル等）用の発電設備として用いられる定置用発電システム等に適用可能であるが、具体的には自動車用となっている。
【００１２】
燃料電池１０は、燃料電池スタック１１と、この燃料電池スタック１１の外側を覆う合成樹脂等の絶縁材料からなる図示しないスタックケースとを有している。
燃料電池スタック１１は、一対の矩形状のエンドプレート１２（一方は図示略）を、互いの外縁部同士をテンションプレート１３で連結して外側部分が構成されており、これらエンドプレート１２及びテンションプレート１３は例えばジュラルミン等で形成されている。
【００１３】
また、燃料電池スタック１１は、エンドプレート１２同士の間に燃料ガス及び酸化ガスの供給を受けて電気化学反応により発電する平面視矩形状のセル２１を所要数積層してなるセル積層部２２を有している。そして、一方のエンドプレート１２とセル積層部２２との間には、エンドプレート１２側から順に、スプリングモジュール（調整装置）２３、ターミナルプレート２５及びカバープレート２６が配置されている。
なお、図示はしないが他方のエンドプレート１２とセル積層部２２との間には、エンドプレート１２側から順に、絶縁プレート、ターミナルプレート及びカバープレートが配置されている。また、両カバープレートは必ずしも必須の構成要素ではない。
【００１４】
スプリングモジュール２３が設けられた側のエンドプレート１２は、その略中央部にメネジ３１が形成されており、このメネジ３１には、芋ネジからなるアジャストスクリュ３２が螺合され、その先端部がスプリングモジュール２３に当接されている。ここで、アジャストスクリュ３２には、後端側に六角ボルト等の工具を嵌合させる工具嵌合部３３が形成されており、アジャストスクリュ３２は、この工具嵌合部３３に嵌合する工具を介して回転させられることで、その軸線方向に沿って移動して、セル積層体２０への荷重を調整する。
【００１５】
スプリングモジュール２３は、エンドプレート１２側のアッパプレート（板体）４１と、セル積層体２０側のロアプレート（板体）４２とを有し、これらアッパプレート４１とロアプレート４２との間に、複数のコイルスプリング（弾性部材）４３が配設されている。
アッパプレート４１及びロアプレート４２には、互いの対向位置に、スプリング収納凹部４４，４５が形成されており、これらスプリング収納凹部４４，４５に、コイルスプリング４３の端部が保持されている。
【００１６】
アッパプレート４１は、例えば、アルミニウムなどの比重の小さい金属材料から形成されており、このアッパプレート４１に、荷重調整ネジ３２が当接される。
ロアプレート４２も、アッパプレート４１と同様に、例えば、アルミニウムなどの比重の小さい金属材料から形成されており、さらに、このロアプレート４２では、セル積層部２２側に、絶縁部材４６が一体に設けられている。つまり、ロアプレート４２は、セル積層部２２側に絶縁樹脂を一体成形することにより、絶縁部材４６が設けられている。
【００１７】
そして、上記燃料電池１０では、荷重調整ネジ３２によってセル積層体２０へ付与される圧縮荷重が、複数のコイルスプリング４３を有するスプリングモジュール２３によって面方向に調整されて均一化され、また、発電時の熱膨張による圧縮荷重の変動が吸収される。
【００１８】
以上、説明したように、上記実施形態に係る燃料電池１０によれば、スプリングモジュール２３を構成するセル積層部２２側のロアプレート４２のセル積層部２２側の面に、絶縁部材４６が一体に設けられているので、反りなどの不具合なく絶縁部材４６を薄くすることができ、これにより、スプリングモジュール２３のセル積層部２２側に別部品のインシュレータを設ける場合と比較して、大型化を抑制しつつ効率良く組み立てることができる。
【００１９】
また、絶縁部材４６は、ロアプレート４２の成形時に絶縁樹脂を一体成形することにより、容易にロアプレート４２に絶縁部材４６を設けることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本実施形態に係る燃料電池の一部の断面図である。
【符号の説明】
【００２１】
１０…燃料電池、１２…エンドプレート、２０…セル積層体、２１…セル、２３…スプリングモジュール（調整装置）、４１…アッパプレート（板体）、４２…ロアプレート（板体）、４３…コイルスプリング（弾性部材）、４６…絶縁部材。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のセルが積層されてなるセル積層体と、該セル積層体の積層方向の外側に配置されたエンドプレートと、前記セル積層体と前記エンドプレートとの間に設けられて前記セル積層体への圧縮荷重を調整する調整装置とを備えた燃料電池であって、
前記調整装置は、一対の板体と、これら板体間に配置されて弾性力によって前記板体同士を互いに離間させる弾性部材とを備え、前記セル積層体側の板体には、前記セル積層体側の面に、絶縁部材が一体に設けられている燃料電池。
【請求項２】
前記絶縁部材は、前記板体の成形時に絶縁樹脂を一体成形することにより設けられている請求項１に記載の燃料電池。
【請求項１】
複数のセルが積層されてなるセル積層体と、該セル積層体の積層方向の外側に配置されたエンドプレートと、前記セル積層体と前記エンドプレートとの間に設けられて前記セル積層体への圧縮荷重を調整する調整装置とを備えた燃料電池であって、
前記調整装置は、一対の板体と、これら板体間に配置されて弾性力によって前記板体同士を互いに離間させる弾性部材とを備え、前記セル積層体側の板体には、前記セル積層体側の面に、絶縁部材が一体に設けられている燃料電池。
【請求項２】
前記絶縁部材は、前記板体の成形時に絶縁樹脂を一体成形することにより設けられている請求項１に記載の燃料電池。
【図１】
【公開番号】特開２００９−１３５０２４（Ｐ２００９−１３５０２４Ａ）
【公開日】平成２１年６月１８日（２００９．６．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３１１０５０（Ｐ２００７−３１１０５０）
【出願日】平成１９年１１月３０日（２００７．１１．３０）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年６月１８日（２００９．６．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１１月３０日（２００７．１１．３０）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]