燃料電池
【課題】セルモニタの劣化を抑制し易くする。
【解決手段】燃料電池１０であって、積層された複数の単セル１００と、前記複数の単セルの積層方向両端に配置されるエンドプレート１１０、１２０（１２２、１２６）と、前記エンドプレート１２２の前記単セル１００側と反対側の第１面に配置されるセルモニタ２００と、を備える。
【解決手段】燃料電池１０であって、積層された複数の単セル１００と、前記複数の単セルの積層方向両端に配置されるエンドプレート１１０、１２０（１２２、１２６）と、前記エンドプレート１２２の前記単セル１００側と反対側の第１面に配置されるセルモニタ２００と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池用セルモニタの搭載に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池における発電状態をモニタするために、セルモニタが配置されている。従来のセルモニタは、スタックケース内の燃料電池スタックの上方又は下方に搭載されていた（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開公報ＷＯ２００６／０９０９２２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし従来の燃料電池では、スタックケース内は、高温、多湿になりやすいため、セルモニタが劣化し易いという問題があった。
【０００５】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決し、セルモニタの劣化を抑制し易くすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
【０００７】
［適用例１］
燃料電池であって、積層された複数の単セルと、前記複数の単セルの積層方向両端に配置されるエンドプレートと、前記エンドプレートの前記単セル側と反対側の第１面に配置されるセルモニタと、を備える、燃料電池。
この適用例によれば、セルモニタをエンドプレートの前記単セル側と反対側の面に配置するので、セルモニタを高温環境から回避させやすい。その結果、セルモニタの劣化を抑制し易くすることが可能となる。
【０００８】
本発明は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、燃料電池の他、セルモニタの配置方法等、様々な形態で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１の実施例に係る燃料電池を模式的に示す説明図である。
【図２】比較例の燃料電池を模式的に示す説明図である。
【図３】本発明の第２の実施例に係る燃料電池を模式的に示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
［第１の実施例］
図１は、本発明の第１の実施例に係る燃料電池を模式的に示す説明図である。図１（Ａ）は、燃料電池をＹ方向から見たときの説明図であり、図１（Ｂ）は、燃料電池をＺ方向から見たときの説明図である。燃料電池１０は、スタックケース４００に納められている。燃料電池１０は、複数の単セル１００と、エンドプレート１１０、１２０と、締結パイプ１３０と、セルモニタ２００と、を備える。単セル１００はＸ方向に積層されて燃料電池スタック１０５を形成している。燃料電池スタック１０５のＸ方向両側には、それぞれエンドプレート１１０、１２０が配置されている。
【００１１】
第１のエンドプレート１１０は、例えば金属製の平板である。第１のエンドプレート１１０には、冷媒供給配管３００と、冷媒排出配管３１０と、燃料ガス供給配管３２０と、燃料ガス排出配管（図示せず）と、酸化ガス供給配管３４０と、酸化ガス排出配管（図示せず）と、が接続されている。第２のエンドプレート１２０は、単セル側プレート１２２と、外側プレート１２６とを備える。単セル側プレート１２２は、例えば金属製の平板である。単セル側プレート１２２の外側プレート１２６側の面には凹部１２３が形成され、単セル１００側の面には凹部１２４が形成されている。
【００１２】
冷媒供給配管３００と、単セル側プレート１２２の凹部１２４とは、冷媒供給マニホールド３０５により接続されている。なお、冷媒供給マニホールド３０５は、第１のエンドプレート１１０及び単セル１００を貫通している。また、冷媒排出配管３１０と、凹部１２４とは、冷媒排出マニホールド３１５により接続されている。なお、冷媒排出マニホールド３１５は、第１のエンドプレート１１０及び単セル１００を貫通している。凹部１２４は、冷媒供給マニホールド３０５と冷媒排出マニホールド３１５とを繋ぎ、単セル側プレート１２２を冷却するための冷媒を流す流路として機能する。したがって、凹部１２４を、「冷媒流路１２４」とも呼ぶ。
【００１３】
締結パイプ１３０は、第１のエンドプレート１１０と、第２のエンドプレート１２０とを連結し、燃料電池スタックを締結するために用いられている。
【００１４】
セルモニタ２００は、単セル１００の電位、電流、温度等、単セルの状態を監視するための装置である。セルモニタ２００は、単セル側プレート１２２の凹部１２３に中に配置されている。そして、セルモニタを格納した凹部１２３を覆うように外側プレート１２６が配置されている。本実施例では、外側プレート１２６の単セル側プレート１２２側にも凹部が設けられているが、外側プレート１２６の凹部は無くてもよい。すなわち、凹部１２３の中にセルモニタを完全に納めることが可能であれば、外側プレート１２６はフラットであってもよい。セルモニタ２００と各単セル１００とは、セルモニタケーブル２１０により接続されている。なお、図１（Ａ）では、セルモニタケーブル２１０は、一部のみ記載している。
【００１５】
図２は、比較例の燃料電池を模式的に示す説明図である。比較例では、エンドプレート１２０は１枚のプレートであり、セルモニタ２００が、燃料電池スタック１０５のＺ方向に配置されている。
【００１６】
比較例では、セルモニタ２００が剥き出し状態のため外力により損傷する恐れがある。これに対し、第１の実施例では、セルモニタ２００は、第２のエンドプレート１２０の内部、すなわち、単セル側プレート１２２の凹部１２３の中に配置され、凹部１２３は、外側プレート１２６により蓋が被せられている。すなわち、セルモニタ２００は、単セル側プレート１２２、外側プレート１２６により囲われている。その結果、外力によるセルモニタ２００の損傷を抑制することが可能となる。
【００１７】
また、比較例では、セルモニタ２００を冷却することは困難である。これに対し、第１の実施例では、凹部１２４に流す冷媒により単セル側プレート１２２を冷却し、単セル側プレート１２２によりセルモニタ２００を冷却することが可能である。その結果、熱によるセルモニタ２００の劣化を抑制することが、可能となる。以上のように、第１の実施例によれば、セルモニタ２００の劣化を抑制することが容易となる。なお、凹部１２４を備えていなくても、単セル側プレート１２２に隣接する単セル１００を冷却することにより、単セル側プレート１２２を冷却することが可能である。
【００１８】
［第２の実施例］
図３は、本発明の第２の実施例に係る燃料電池を模式的に示す説明図である。第２の実施例は、締結パイプ１３０（１３５）が中空になっており、セルモニタケーブル２１０（２１０Ｌ、２１０Ｒ）が、締結パイプ１３０（１３５）の内部を通っている点が第１の実施例と異なる。
【００１９】
第２の実施例によれば、セルモニタケーブル２１０は、締結パイプ１３０の中を通っているので、セルモニタケーブル２１０が外力により損傷することを抑制することが可能である。また、セルモニタケーブル２１０の本数は、単セル１００の数と同じである。単セル１００の数が多いと、セルモニタケーブル２１０の本数も多くなり、セルモニタケーブル２１０の引き回しが複雑になるが、第２の実施例によれば、締結パイプ１３０の中にセルモニタケーブル２１０を通すので、セルモニタケーブル２１０の引き回しが複雑になり難い。
【００２０】
なお、本実施例では、第１のエンドプレート１１０側の単セル１００Ｌと接続されるセルモニタケーブル２１０Ｌは、第１の締結パイプ１３０の中を通り、第２のエンドプレート１２０側の単セル１００Ｒと接続されるセルモニタケーブル２１０Ｒは、第２の締結パイプ１３５の中を通っている。燃料電池１０は、一般に複数の締結パイプ１３０を備えているので、単セル１００ごとに、セルモニタケーブル２１０を各締結パイプに分けて通すようにしてもよい。こうすれば、１つの締結パイプ１３０にセルモニタケーブル２１０が集中することを抑制することが可能となる。
【００２１】
以上、いくつかの実施例に基づいて本発明の実施の形態について説明してきたが、上記した発明の実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨並びに特許請求の範囲を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物が含まれることはもちろんである。
【符号の説明】
【００２２】
１０…燃料電池
１００、１００Ｌ、１００Ｒ…単セル
１０５…燃料電池スタック
１１０…第１のエンドプレート
１２０…第２のエンドプレート
１２２…単セル側プレート
１２３…凹部
１２４…凹部（冷媒流路）
１２６…外側プレート
１３０、１３５…締結パイプ
２００…セルモニタ
２１０、２１０Ｌ、２１０Ｒ…セルモニタケーブル
３００…冷媒供給配管
３０５…冷媒供給マニホールド
３１０…冷媒排出配管
３１５…冷媒排出マニホールド
３２０…燃料ガス供給配管
３４０…酸化ガス供給配管
４００…スタックケース
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池用セルモニタの搭載に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池における発電状態をモニタするために、セルモニタが配置されている。従来のセルモニタは、スタックケース内の燃料電池スタックの上方又は下方に搭載されていた（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開公報ＷＯ２００６／０９０９２２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし従来の燃料電池では、スタックケース内は、高温、多湿になりやすいため、セルモニタが劣化し易いという問題があった。
【０００５】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決し、セルモニタの劣化を抑制し易くすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
【０００７】
［適用例１］
燃料電池であって、積層された複数の単セルと、前記複数の単セルの積層方向両端に配置されるエンドプレートと、前記エンドプレートの前記単セル側と反対側の第１面に配置されるセルモニタと、を備える、燃料電池。
この適用例によれば、セルモニタをエンドプレートの前記単セル側と反対側の面に配置するので、セルモニタを高温環境から回避させやすい。その結果、セルモニタの劣化を抑制し易くすることが可能となる。
【０００８】
本発明は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、燃料電池の他、セルモニタの配置方法等、様々な形態で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１の実施例に係る燃料電池を模式的に示す説明図である。
【図２】比較例の燃料電池を模式的に示す説明図である。
【図３】本発明の第２の実施例に係る燃料電池を模式的に示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
［第１の実施例］
図１は、本発明の第１の実施例に係る燃料電池を模式的に示す説明図である。図１（Ａ）は、燃料電池をＹ方向から見たときの説明図であり、図１（Ｂ）は、燃料電池をＺ方向から見たときの説明図である。燃料電池１０は、スタックケース４００に納められている。燃料電池１０は、複数の単セル１００と、エンドプレート１１０、１２０と、締結パイプ１３０と、セルモニタ２００と、を備える。単セル１００はＸ方向に積層されて燃料電池スタック１０５を形成している。燃料電池スタック１０５のＸ方向両側には、それぞれエンドプレート１１０、１２０が配置されている。
【００１１】
第１のエンドプレート１１０は、例えば金属製の平板である。第１のエンドプレート１１０には、冷媒供給配管３００と、冷媒排出配管３１０と、燃料ガス供給配管３２０と、燃料ガス排出配管（図示せず）と、酸化ガス供給配管３４０と、酸化ガス排出配管（図示せず）と、が接続されている。第２のエンドプレート１２０は、単セル側プレート１２２と、外側プレート１２６とを備える。単セル側プレート１２２は、例えば金属製の平板である。単セル側プレート１２２の外側プレート１２６側の面には凹部１２３が形成され、単セル１００側の面には凹部１２４が形成されている。
【００１２】
冷媒供給配管３００と、単セル側プレート１２２の凹部１２４とは、冷媒供給マニホールド３０５により接続されている。なお、冷媒供給マニホールド３０５は、第１のエンドプレート１１０及び単セル１００を貫通している。また、冷媒排出配管３１０と、凹部１２４とは、冷媒排出マニホールド３１５により接続されている。なお、冷媒排出マニホールド３１５は、第１のエンドプレート１１０及び単セル１００を貫通している。凹部１２４は、冷媒供給マニホールド３０５と冷媒排出マニホールド３１５とを繋ぎ、単セル側プレート１２２を冷却するための冷媒を流す流路として機能する。したがって、凹部１２４を、「冷媒流路１２４」とも呼ぶ。
【００１３】
締結パイプ１３０は、第１のエンドプレート１１０と、第２のエンドプレート１２０とを連結し、燃料電池スタックを締結するために用いられている。
【００１４】
セルモニタ２００は、単セル１００の電位、電流、温度等、単セルの状態を監視するための装置である。セルモニタ２００は、単セル側プレート１２２の凹部１２３に中に配置されている。そして、セルモニタを格納した凹部１２３を覆うように外側プレート１２６が配置されている。本実施例では、外側プレート１２６の単セル側プレート１２２側にも凹部が設けられているが、外側プレート１２６の凹部は無くてもよい。すなわち、凹部１２３の中にセルモニタを完全に納めることが可能であれば、外側プレート１２６はフラットであってもよい。セルモニタ２００と各単セル１００とは、セルモニタケーブル２１０により接続されている。なお、図１（Ａ）では、セルモニタケーブル２１０は、一部のみ記載している。
【００１５】
図２は、比較例の燃料電池を模式的に示す説明図である。比較例では、エンドプレート１２０は１枚のプレートであり、セルモニタ２００が、燃料電池スタック１０５のＺ方向に配置されている。
【００１６】
比較例では、セルモニタ２００が剥き出し状態のため外力により損傷する恐れがある。これに対し、第１の実施例では、セルモニタ２００は、第２のエンドプレート１２０の内部、すなわち、単セル側プレート１２２の凹部１２３の中に配置され、凹部１２３は、外側プレート１２６により蓋が被せられている。すなわち、セルモニタ２００は、単セル側プレート１２２、外側プレート１２６により囲われている。その結果、外力によるセルモニタ２００の損傷を抑制することが可能となる。
【００１７】
また、比較例では、セルモニタ２００を冷却することは困難である。これに対し、第１の実施例では、凹部１２４に流す冷媒により単セル側プレート１２２を冷却し、単セル側プレート１２２によりセルモニタ２００を冷却することが可能である。その結果、熱によるセルモニタ２００の劣化を抑制することが、可能となる。以上のように、第１の実施例によれば、セルモニタ２００の劣化を抑制することが容易となる。なお、凹部１２４を備えていなくても、単セル側プレート１２２に隣接する単セル１００を冷却することにより、単セル側プレート１２２を冷却することが可能である。
【００１８】
［第２の実施例］
図３は、本発明の第２の実施例に係る燃料電池を模式的に示す説明図である。第２の実施例は、締結パイプ１３０（１３５）が中空になっており、セルモニタケーブル２１０（２１０Ｌ、２１０Ｒ）が、締結パイプ１３０（１３５）の内部を通っている点が第１の実施例と異なる。
【００１９】
第２の実施例によれば、セルモニタケーブル２１０は、締結パイプ１３０の中を通っているので、セルモニタケーブル２１０が外力により損傷することを抑制することが可能である。また、セルモニタケーブル２１０の本数は、単セル１００の数と同じである。単セル１００の数が多いと、セルモニタケーブル２１０の本数も多くなり、セルモニタケーブル２１０の引き回しが複雑になるが、第２の実施例によれば、締結パイプ１３０の中にセルモニタケーブル２１０を通すので、セルモニタケーブル２１０の引き回しが複雑になり難い。
【００２０】
なお、本実施例では、第１のエンドプレート１１０側の単セル１００Ｌと接続されるセルモニタケーブル２１０Ｌは、第１の締結パイプ１３０の中を通り、第２のエンドプレート１２０側の単セル１００Ｒと接続されるセルモニタケーブル２１０Ｒは、第２の締結パイプ１３５の中を通っている。燃料電池１０は、一般に複数の締結パイプ１３０を備えているので、単セル１００ごとに、セルモニタケーブル２１０を各締結パイプに分けて通すようにしてもよい。こうすれば、１つの締結パイプ１３０にセルモニタケーブル２１０が集中することを抑制することが可能となる。
【００２１】
以上、いくつかの実施例に基づいて本発明の実施の形態について説明してきたが、上記した発明の実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨並びに特許請求の範囲を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物が含まれることはもちろんである。
【符号の説明】
【００２２】
１０…燃料電池
１００、１００Ｌ、１００Ｒ…単セル
１０５…燃料電池スタック
１１０…第１のエンドプレート
１２０…第２のエンドプレート
１２２…単セル側プレート
１２３…凹部
１２４…凹部（冷媒流路）
１２６…外側プレート
１３０、１３５…締結パイプ
２００…セルモニタ
２１０、２１０Ｌ、２１０Ｒ…セルモニタケーブル
３００…冷媒供給配管
３０５…冷媒供給マニホールド
３１０…冷媒排出配管
３１５…冷媒排出マニホールド
３２０…燃料ガス供給配管
３４０…酸化ガス供給配管
４００…スタックケース
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池であって、
積層された複数の単セルと、
前記複数の単セルの積層方向両端に配置されるエンドプレートと、
前記エンドプレートの前記単セル側と反対側の第１面に配置されるセルモニタと、
を備える、
燃料電池。
【請求項１】
燃料電池であって、
積層された複数の単セルと、
前記複数の単セルの積層方向両端に配置されるエンドプレートと、
前記エンドプレートの前記単セル側と反対側の第１面に配置されるセルモニタと、
を備える、
燃料電池。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１０−２５７８０４（Ｐ２０１０−２５７８０４Ａ）
【公開日】平成２２年１１月１１日（２０１０．１１．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１０７２１８（Ｐ２００９−１０７２１８）
【出願日】平成２１年４月２７日（２００９．４．２７）
【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２２年１１月１１日（２０１０．１１．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年４月２７日（２００９．４．２７）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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