燃料電池
【課題】電流取出部の発熱による絶縁プレートの劣化を抑制することを目的とする。
【解決手段】燃料電池１０であって、単セル１００と、前記単セルに隣接して配置されたターミナルプレート２００と、前記ターミナルプレートの前記単セルと反対側の面に隣接して配置された絶縁プレート３００と、前記絶縁プレートの前記ターミナルプレートと反対側の面に隣接して配置されたエンドプレート４００と、を備え、前記ターミナルプレートは、燃料電池から電流を取り出すための電流取出部２０５を有し、前記絶縁プレートは、前記電流取出部近傍において、前記エンドプレートに折れ曲がり、前記電流取出部から離間している折曲部３０５を有しており、前記エンドプレートは、前記絶縁プレート側の前記折曲部近傍に切欠部を有している。
【解決手段】燃料電池１０であって、単セル１００と、前記単セルに隣接して配置されたターミナルプレート２００と、前記ターミナルプレートの前記単セルと反対側の面に隣接して配置された絶縁プレート３００と、前記絶縁プレートの前記ターミナルプレートと反対側の面に隣接して配置されたエンドプレート４００と、を備え、前記ターミナルプレートは、燃料電池から電流を取り出すための電流取出部２０５を有し、前記絶縁プレートは、前記電流取出部近傍において、前記エンドプレートに折れ曲がり、前記電流取出部から離間している折曲部３０５を有しており、前記エンドプレートは、前記絶縁プレート側の前記折曲部近傍に切欠部を有している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池の電流取出部の構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は、複数の単セルが積層されており、単セルからエンドプレートに向かって、単セル、ターミナルプレート、絶縁プレート、エンドプレートの順番に部材が配置されている。そして、ターミナルプレートから電流を取り出している（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２８５４０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ターミナルプレートの電流取出部は、電流が集中するため発熱し易い。しかし、従来の燃料電池では、電流取出部の発熱による絶縁プレートの劣化については十分に検討されていなかった。
【０００５】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決し、電流取出部の発熱による絶縁プレートの劣化を抑制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、単セルと、前記単セルに隣接して配置されたターミナルプレートと、前記ターミナルプレートの前記単セルと反対側の面に隣接して配置された絶縁プレートと、前記絶縁プレートの前記ターミナルプレートと反対側の面に隣接して配置されたエンドプレートと、を備え、前記ターミナルプレートは、燃料電池から電流を取り出すための電流取出部を有し、前記絶縁プレートは、前記電流取出部近傍において、前記エンドプレートに折れ曲がり、前記電流取出部から離間している折曲部を有しており、前記エンドプレートは、前記絶縁プレート側の前記折曲部近傍に切欠部を有している、燃料電池。
この適用例によれば、絶縁プレートは、発熱し易い電流取出部から離間しているので、絶縁プレートの熱による劣化を抑制することが可能である。
【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、燃料電池における絶縁プレートの劣化抑制方法等、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】本発明の実施例に係る燃料電池の断面の一部を模式的に示す説明図である。
【図２】ターミナルプレートの平面を示す説明図である。
【図３】燃料電池の電流取出部近傍を拡大して示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１は、本発明の実施例に係る燃料電池の断面の一部を模式的に示す説明図である。燃料電池１０は、複数の単セル１００と、ターミナルプレート２００、２１０と、インシュレータ３００、３１０と、エンドプレート４００、４１０と、締結ボルト５００と、を備える。単セル１００はＸ方向に積層し、燃料電池スタック１１０を形成している。
【００１１】
ターミナルプレート２００、２１０は、燃料電池スタック１１０のＸ方向の両端に配置されている金属製のプレートである。ターミナルプレート２００、２１０は、Ｚ方向にインデックスタブ状に突き出た電流取出部２０５、２１５を備える。
【００１２】
インシュレータ３００、３１０は、それぞれ、ターミナルプレート２００、２１０の単セル１００との反対側に配置されるプレートである。インシュレータ３００、３１０は、絶縁性の材料で形成されている。絶縁性の材料として、例えば、非導電性の樹脂や、天然ゴムやブチルゴムなどのゴムなどを用いることが可能である。
【００１３】
エンドプレート４００は、インシュレータ３００のターミナルプレート２００と反対側に配置されている金属製のプレートである。エンドプレート４１０は、インシュレータ３１０のターミナルプレート２１０と反対側に配置されている金属製のプレートである。エンドプレート４００と、４１０とは、締結ボルト５００により締結されている。締結ボルト５００は、例えば、金属で形成されている。したがって、エンドプレート４００と４１０は、電気的に繋がっている。インシュレータ３００、３１０は、エンドプレート４００、４１０、締結ボルト５００を介してターミナルプレート２００と２１０とがショートすることを抑制している。
【００１４】
エンドプレート４１０には、燃料電池１０に燃料ガスを供給、排出するための燃料ガス配管６００や酸化ガスを供給、排出するための酸化ガス配管６１０が接続されている。
【００１５】
図２は、ターミナルプレートの平面を示す説明図である。ターミナルプレート２００は、略四角形状の平板である。ターミナルプレート２００は、４辺のうちの一辺に、インデックスタブ状の電流取出部２０５を有する。また、ターミナルプレート２００は、四隅に、締結ボルトを通す開口部２０２を有している。なお、ターミナルプレート２１０（図示せず）は、ターミナルプレート２００とほぼ同じ形状を有しているが、反応ガス（燃料ガス、酸化ガス）や冷媒を流すためのマニホールドを形成するための開口部を備えている点が異なる。なお、インシュレータ３００と３１０、エンドプレート４００と４１０の違いも、マニホールドを形成するための開口部を備えていないか、備えているか、の違いである。すなわち、インシュレータ３００と、エンドプレート４００は、開口部を備えており、インシュレータ３１０と、エンドプレート４１０は、開口部を備えていない。ターミナルプレート２００では、電流取出部２０５に電流ｉが集中するため、電流密度が大きい。そのため、電流取出部２０５は、ターミナルプレート２００の他の部分に比べて発熱する。
【００１６】
図３は、燃料電池の電流取出部近傍を拡大して示す説明図である。図３（Ａ）は、本実施例を示す説明図であり、図３（Ｂ）は、比較例を示す説明図である。図３（Ａ）に示す本実施例では、エンドプレート４００は、インシュレータ３００側の面の電流取出部２０５近傍に切欠部４０５を備える。インシュレータ３００は、電流取出部２０５近傍において、切欠部４０５側に折れ曲がり、電流取出部２０５から離間している。なお、この折れ曲がった部分を「折曲部」と呼ぶ。
【００１７】
図３（Ｂ）に示す比較例では、エンドプレート４００には、切欠部４０５が無く、インシュレータ３００は、折れ曲がっていない。そのため、インシュレータ３００は、電流取出部２０５と接している。
【００１８】
燃料電池１０の動作時には、電流取出部２０５に電流が集中し、電流取出部２０５が発熱する。比較例では、電流取出部２０５の熱は、インシュレータ３００に伝わり、インシュレータ３００の温度が上がる。そのため、インシュレータ３００が熱により劣化し易くなる。また、インシュレータ３００を、ある程度の耐熱性を有する材料、すなわち高価な材料で形成する必要がある。一方、本実施例では、インシュレータ３００と電流取出部２０５とは接触していない。そのため、電流取出部２０５の温度が上がっても、インシュレータの温度は上がりにくい。そのため、本実施例では、インシュレータの熱による劣化を抑制することが可能となる。また、インシュレータ３００の材料として、耐熱性の低い安価な材料を用いることが可能である。
【００１９】
本実施例では、ターミナルプレート２００の電流取出部２０５近傍を例にとって説明したが、ターミナルプレート２１０の電流取出部２１５近傍においても同様である。
【００２０】
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】
【００２１】
１０…燃料電池
１００…単セル
１１０…燃料電池スタック
２００、２１０…ターミナルプレート
２０２…開口部
２０５、２１５…電流取出部
３００、３１０…インシュレータ
３０５…折曲部
４００、４１０…エンドプレート
４０５…切欠部
５００…締結ボルト
６００…燃料ガス配管
６１０…酸化ガス配管
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池の電流取出部の構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は、複数の単セルが積層されており、単セルからエンドプレートに向かって、単セル、ターミナルプレート、絶縁プレート、エンドプレートの順番に部材が配置されている。そして、ターミナルプレートから電流を取り出している（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２８５４０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ターミナルプレートの電流取出部は、電流が集中するため発熱し易い。しかし、従来の燃料電池では、電流取出部の発熱による絶縁プレートの劣化については十分に検討されていなかった。
【０００５】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決し、電流取出部の発熱による絶縁プレートの劣化を抑制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、単セルと、前記単セルに隣接して配置されたターミナルプレートと、前記ターミナルプレートの前記単セルと反対側の面に隣接して配置された絶縁プレートと、前記絶縁プレートの前記ターミナルプレートと反対側の面に隣接して配置されたエンドプレートと、を備え、前記ターミナルプレートは、燃料電池から電流を取り出すための電流取出部を有し、前記絶縁プレートは、前記電流取出部近傍において、前記エンドプレートに折れ曲がり、前記電流取出部から離間している折曲部を有しており、前記エンドプレートは、前記絶縁プレート側の前記折曲部近傍に切欠部を有している、燃料電池。
この適用例によれば、絶縁プレートは、発熱し易い電流取出部から離間しているので、絶縁プレートの熱による劣化を抑制することが可能である。
【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、燃料電池における絶縁プレートの劣化抑制方法等、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】本発明の実施例に係る燃料電池の断面の一部を模式的に示す説明図である。
【図２】ターミナルプレートの平面を示す説明図である。
【図３】燃料電池の電流取出部近傍を拡大して示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１は、本発明の実施例に係る燃料電池の断面の一部を模式的に示す説明図である。燃料電池１０は、複数の単セル１００と、ターミナルプレート２００、２１０と、インシュレータ３００、３１０と、エンドプレート４００、４１０と、締結ボルト５００と、を備える。単セル１００はＸ方向に積層し、燃料電池スタック１１０を形成している。
【００１１】
ターミナルプレート２００、２１０は、燃料電池スタック１１０のＸ方向の両端に配置されている金属製のプレートである。ターミナルプレート２００、２１０は、Ｚ方向にインデックスタブ状に突き出た電流取出部２０５、２１５を備える。
【００１２】
インシュレータ３００、３１０は、それぞれ、ターミナルプレート２００、２１０の単セル１００との反対側に配置されるプレートである。インシュレータ３００、３１０は、絶縁性の材料で形成されている。絶縁性の材料として、例えば、非導電性の樹脂や、天然ゴムやブチルゴムなどのゴムなどを用いることが可能である。
【００１３】
エンドプレート４００は、インシュレータ３００のターミナルプレート２００と反対側に配置されている金属製のプレートである。エンドプレート４１０は、インシュレータ３１０のターミナルプレート２１０と反対側に配置されている金属製のプレートである。エンドプレート４００と、４１０とは、締結ボルト５００により締結されている。締結ボルト５００は、例えば、金属で形成されている。したがって、エンドプレート４００と４１０は、電気的に繋がっている。インシュレータ３００、３１０は、エンドプレート４００、４１０、締結ボルト５００を介してターミナルプレート２００と２１０とがショートすることを抑制している。
【００１４】
エンドプレート４１０には、燃料電池１０に燃料ガスを供給、排出するための燃料ガス配管６００や酸化ガスを供給、排出するための酸化ガス配管６１０が接続されている。
【００１５】
図２は、ターミナルプレートの平面を示す説明図である。ターミナルプレート２００は、略四角形状の平板である。ターミナルプレート２００は、４辺のうちの一辺に、インデックスタブ状の電流取出部２０５を有する。また、ターミナルプレート２００は、四隅に、締結ボルトを通す開口部２０２を有している。なお、ターミナルプレート２１０（図示せず）は、ターミナルプレート２００とほぼ同じ形状を有しているが、反応ガス（燃料ガス、酸化ガス）や冷媒を流すためのマニホールドを形成するための開口部を備えている点が異なる。なお、インシュレータ３００と３１０、エンドプレート４００と４１０の違いも、マニホールドを形成するための開口部を備えていないか、備えているか、の違いである。すなわち、インシュレータ３００と、エンドプレート４００は、開口部を備えており、インシュレータ３１０と、エンドプレート４１０は、開口部を備えていない。ターミナルプレート２００では、電流取出部２０５に電流ｉが集中するため、電流密度が大きい。そのため、電流取出部２０５は、ターミナルプレート２００の他の部分に比べて発熱する。
【００１６】
図３は、燃料電池の電流取出部近傍を拡大して示す説明図である。図３（Ａ）は、本実施例を示す説明図であり、図３（Ｂ）は、比較例を示す説明図である。図３（Ａ）に示す本実施例では、エンドプレート４００は、インシュレータ３００側の面の電流取出部２０５近傍に切欠部４０５を備える。インシュレータ３００は、電流取出部２０５近傍において、切欠部４０５側に折れ曲がり、電流取出部２０５から離間している。なお、この折れ曲がった部分を「折曲部」と呼ぶ。
【００１７】
図３（Ｂ）に示す比較例では、エンドプレート４００には、切欠部４０５が無く、インシュレータ３００は、折れ曲がっていない。そのため、インシュレータ３００は、電流取出部２０５と接している。
【００１８】
燃料電池１０の動作時には、電流取出部２０５に電流が集中し、電流取出部２０５が発熱する。比較例では、電流取出部２０５の熱は、インシュレータ３００に伝わり、インシュレータ３００の温度が上がる。そのため、インシュレータ３００が熱により劣化し易くなる。また、インシュレータ３００を、ある程度の耐熱性を有する材料、すなわち高価な材料で形成する必要がある。一方、本実施例では、インシュレータ３００と電流取出部２０５とは接触していない。そのため、電流取出部２０５の温度が上がっても、インシュレータの温度は上がりにくい。そのため、本実施例では、インシュレータの熱による劣化を抑制することが可能となる。また、インシュレータ３００の材料として、耐熱性の低い安価な材料を用いることが可能である。
【００１９】
本実施例では、ターミナルプレート２００の電流取出部２０５近傍を例にとって説明したが、ターミナルプレート２１０の電流取出部２１５近傍においても同様である。
【００２０】
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】
【００２１】
１０…燃料電池
１００…単セル
１１０…燃料電池スタック
２００、２１０…ターミナルプレート
２０２…開口部
２０５、２１５…電流取出部
３００、３１０…インシュレータ
３０５…折曲部
４００、４１０…エンドプレート
４０５…切欠部
５００…締結ボルト
６００…燃料ガス配管
６１０…酸化ガス配管
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池であって、
単セルと、
前記単セルに隣接して配置されたターミナルプレートと、
前記ターミナルプレートの前記単セルと反対側の面に隣接して配置された絶縁プレートと、
前記絶縁プレートの前記ターミナルプレートと反対側の面に隣接して配置されたエンドプレートと、
を備え、
前記ターミナルプレートは、燃料電池から電流を取り出すための電流取出部を有し、
前記絶縁プレートは、前記電流取出部近傍において、前記エンドプレートに折れ曲がり、前記電流取出部から離間している折曲部を有しており、
前記エンドプレートは、前記絶縁プレート側の前記折曲部近傍に切欠部を有している、
燃料電池。
【請求項１】
燃料電池であって、
単セルと、
前記単セルに隣接して配置されたターミナルプレートと、
前記ターミナルプレートの前記単セルと反対側の面に隣接して配置された絶縁プレートと、
前記絶縁プレートの前記ターミナルプレートと反対側の面に隣接して配置されたエンドプレートと、
を備え、
前記ターミナルプレートは、燃料電池から電流を取り出すための電流取出部を有し、
前記絶縁プレートは、前記電流取出部近傍において、前記エンドプレートに折れ曲がり、前記電流取出部から離間している折曲部を有しており、
前記エンドプレートは、前記絶縁プレート側の前記折曲部近傍に切欠部を有している、
燃料電池。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１０−２６２７６９（Ｐ２０１０−２６２７６９Ａ）
【公開日】平成２２年１１月１８日（２０１０．１１．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１１０９３８（Ｐ２００９−１１０９３８）
【出願日】平成２１年４月３０日（２００９．４．３０）
【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２２年１１月１８日（２０１０．１１．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年４月３０日（２００９．４．３０）
【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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