JP3595027B2 - 燃料電池およびその製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、燃料電池に関し、詳しくは単電池を積層してなる積層体を複数備えた燃料電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】
燃料電池で行なわれる電気化学反応による単電池当たりの起電力は、例えば水素と酸素を燃料とする燃料電池では１．２３Ｖ（公称電圧）と低い。このため、通常、多数の単電池を積層して燃料電池が構成されている。こうした単電池を積層してなる燃料電池では、その積層の精度が内部抵抗として表われるから、所望の電力を得るのに必要な数の単電池をすべて積層して１つの積層体とするより、必要な数の単電池を複数に均等に分けて複数の積層体とし、この複数の積層体から得られる電力を電気的に直列に接続する方が、容易に積層の精度を高くすることができ、容易に内部抵抗の小さな燃料電池を得ることができる。
【０００３】
また、所望の電力を得るのに必要な数の単電池をすべて積層して１つの積層体とすると、積層方向の長さが長くなり積層体を構成する各単電池に燃料等を均等に配流することが困難となる。この場合も、複数の積層体とすれば、比較的容易に燃料を均等に配流し得るので、容易に効率の良い燃料電池を得ることができる。
【０００４】
このような理由により、内部抵抗が小さく効率の良い燃料電池を容易に得るために、従来、複数の積層体からなる燃料電池として、２つの縦置きの積層体を並列に並べて上下の端板により固定するもの（例えば、特開平５−４７４０７号公報や特開平３−２０５７６６号公報等）や、４つの縦置きの積層体を並列に置いて上下の端板により固定するもの（例えば、特開平５−８９９０１号公報等）等が提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、こうした複数の積層体からなる燃料電池では、積層体毎に燃料等の給排を行なう必要があることから、燃料等の給排用の配管も積層体毎に設置しなければならず、給排用配管の取り付けが複雑となると共に、装置が大型化するという問題があった。
【０００６】
この問題を解決するために、燃料等の給排に用いる流路を内部に備えた接続ユニットを積層体の積層端の一方に取り付けてなる燃料電池（例えば、特開平５−１０９４２５号公報等）も提案されているが、複数の積層体が各積層体に取り付けられた接続ユニットによりシリーズに接続されるので、各積層体に燃料等を均等に配流するのが困難になり、燃料電池の運転効率が低下するという問題があった。各積層体に燃料等が均等に配流されない燃料電池では、燃料等の圧力や供給量が積層体毎に異なるので、各積層体のすべてが好適な条件で運転されず、運転効率の低い積層体が生じて燃料電池全体としての運転効率を低下させる。
【０００７】
また、この接続ユニットを用いる燃料電池では、複数の積層体が各積層体に取り付けられた接続ユニットによりシリーズに接続されているだけなので、車両等に搭載する場合、車両が生じる振動により積層体がズレて燃料ガスや冷却水等が漏れたり衝撃荷重による積層体を構成する部材が欠損する等の問題があった。こうした車両が生じる振動に基づく問題に対して、取付金具の一部を湾曲させて弾性変形を可能とする取付構造（例えば、特開平５−８２１５３号公報等）が提案されているが、積層体毎に取付金具による取り付けが必要であり、また、積層体間の間隔を振動の振幅以上にする必要があることから、燃料電池の設置に必要なスペースが大きくなるという問題があった。
【０００８】
本発明の燃料電池は、こうした問題を解決し、各積層体に燃料等を均等に配流すると共に、取り付けを容易にし、小型化を図ることを目的とし、次の構成を採った。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の燃料電池は、
単電池を積層してなる積層体を複数備えた燃料電池であって、
該積層体には、少なくとも燃料系の給排を行なう通路を該積層体の積層方向に形成し、該通路の開口を該積層体の積層端に形成すると共に、
前記複数の積層体により該積層体の積層方向に挟持され、該複数の積層体に少なくとも燃料系の給排を行なう孔を該複数の積層体との接触部に設けた燃料給排部材と、
前記積層体の側面を覆う面を有し、該面の少なくとも一つに、該積層体の前記積層方向とは交差する面内の位置を規制する部材を備えた収納部と、
前記積層体の前記燃料給排部材とは反対側において前記収納部に設けられた取付板と、
該取付板に組み付けられ、前記積層体の端部を積層方向に加圧する加圧手段と
を備えたことを要旨とする。
【００１０】
ここで、前記燃料電池において、前記燃料給排部材と前記積層体とを一剛性体として固定する固定部材を備えた構成とすることもできる。更に、前記燃料電池において、前記燃料給排部材に接触する前記複数の積層体の各々の積層端の電気極性を、該燃料給排部材を挟んで対峙する積層体の積層端の電気極性と異なるよう該複数の積層体を配置してなる構成とすることもできる。あるいは、前記燃焼電池において、前記積層体と前記収納部との接触部の少なくとも一部に、該積層体を該収納部と接触した状態で移動させる際、該積層体に働く摩擦抵抗を小さくする摩擦抵抗低減手段を備える構成とすることもできる。
【００１１】
【作用】
以上のように構成された本発明の燃料電池は、複数の積層体とこの積層体により挟持された燃料給排部材を備え、積層体は、収納部内の部材に位置を規制されて収納され、加圧手段により積層体は燃料給排部材側に加圧される。積層体により挟持された燃料給排部材は、複数の積層体との接触部に設けられた孔から複数の積層体に少なくとも燃料系の給排を行なう。この結果、積層体毎に燃料の給排用の配管を接続する必要がなく、燃料電池が小型になる。
【００１２】
また請求項２記載の燃料電池は、燃料ガス、酸化ガス、および前記水の給排のための孔を、燃料給排部材における積層体との接触部に設けており、この孔により各ガスおよび冷却水の給排が行なわれる。
燃料電池。
【００１３】
請求項３記載の燃料電池では、固定部材により燃料給排部材と積層体とを一剛性体として固定することにより、燃料電池を一剛性体として取り扱うことを可能とする。
【００１４】
請求項４記載の燃料電池では、加圧手段は、前記取付板に設けられた回転防止部材の螺刻部に螺合された加圧ボルトを回転すると、加圧部材は前進して前記積層体端部を加圧する。
【００１５】
請求項５記載の燃料電池では、燃料給排部材に接触する複数の積層体の各々の積層端の電気極性を異なる極性とすることにより、各積層体を容易に電気的に直列に接続することができる。
【００１６】
請求項６記載の燃料電池では、積層体と収納部との接触部の少なくとも一部に形成された摩擦抵抗低減手段が、積層体を収納部と接触した状態で移動させる際、積層体に働く摩擦抵抗を小さくする。
【００１７】
【実施例】
以上説明した本発明の構成・作用を一層明らかにするために、以下本発明の好適な実施例について説明する。図１は、本発明の好適な一実施例である燃料電池１０の概略を例示する説明図である。
【００１８】
図示するように、燃料電池１０は、単電池を積層してなる４つの積層体１２Ａ〜１２Ｄと、この積層体１２Ａ〜１２Ｄへの燃料等の給排を行なう燃料等給排部材４０と、積層体１２Ａ〜１２Ｄの収納容器をなす上部ケース８０および下部ケース９０と、積層体１２Ａ〜１２Ｄに積層方向の圧力を加える加圧機構１１０とから構成される。以下各構成部材について説明する。
【００１９】
図２は、積層体１２Ａ〜１２Ｄとを構成する単電池１３および冷却部材３０の構成の概略を例示する斜視図である。単電池１３は、固体高分子型燃料電池の単電池であり、図示するように、電解質膜１４と、この電解質膜１４を両側から挟んでサンドイッチ構造を形成する２つのガス拡散電極１６と、このサンドイッチ構造を両側から挟持する２つの集電極２０とから構成される。
【００２０】
電解質膜１４は、高分子材料、例えば、フッ素系樹脂により形成された厚さ１００μｍないし２００μｍのイオン交換膜であり、湿潤状態で良好な電気伝導性を示す。２つのガス拡散電極１６は、共に炭素繊維からなる糸で織成したカーボンクロスにより形成されている。このカーボンクロスの電解質膜１４側の表面および隙間には、触媒としての白金または白金と他の金属からなる合金等を担持したカーボン粉が練り込まれている。この電解質膜１４と２つのガス拡散電極１６は、２つのガス拡散電極１６が電解質膜１４を挟んでサンドイッチ構造とした状態で、１００℃ないし１６０℃好ましくは１１０℃ないし１３０℃の温度で、１ＭＰａ｛１０．２ｋｇｆ／ｃｍ２｝ないし２０ＭＰａ｛２０４ｋｇｆ／ｃｍ２｝好ましくは８ＭＰａ｛８２ｋｇｆ／ｃｍ２｝ないし１５ＭＰａ｛１５３ｋｇｆ／ｃｍ２｝の圧力を作用させて接合するホットプレス法により接合されている。
【００２１】
集電極２０は、カーボンを圧縮して緻密化しガス不透過とした緻密質カーボンにより形成されている。集電極２０のガス拡散電極１６と接触する面（積層面）は、正方形状に形成されており、この面の図中の上部両隅には、断面が円形の冷却水孔２１，２２が形成されている。この冷却水孔２１，２２は、積層体を形成した際、積層体を積層方向に貫通する冷却水の流路を形成する。また、集電極２０の積層面の各辺の縁付近には、辺に沿って細長い一対の孔（燃料ガス孔）２３，２４および一対の孔（酸化ガス孔）２５，２６が形成されている。この燃料ガス孔２３，２４および酸化ガス孔２５，２６は、積層体を形成した際、水素を含有する燃料ガスおよび酸素を含有する酸化ガスの積層体を積層方向に貫通する流路を形成する。
【００２２】
集電極２０の積層面の一方（図中裏面）には、一対の燃料ガス孔２３，２４間を連絡する一対の酸化ガス孔２５，２６の長手方向と平行な複数の溝２７が形成されており、積層面の他方（図中表示面）には、一対の酸化ガス孔２５，２６間を連絡する溝２８が形成されている。この溝２７と溝２８とは直交しており、それぞれガス拡散電極１６の表面とで酸化ガスまたは燃料ガスの流路をなす。なお、電解質膜１４およびガス拡散電極１６を挟んで溝２７と溝２８とが対峙するよう集電極２０が配置される。
【００２３】
冷却部材３０は、集電極２０と同様の緻密質カーボンにより形成されている。冷却部材３０の積層面には、集電極２０の積層面に形成された冷却水孔２１，２２，燃料ガス孔２３，２４および酸化ガス孔２５，２６と同一の場所に同一形状の冷却水孔３１，３２，燃料ガス孔３３，３４および酸化ガス孔３５，３６が形成されている。冷却水孔３１，３２は集電極２０の冷却水孔２１，２２と共に冷却水の流路を形成し、燃料ガス孔３３，３４および酸化ガス孔３５，３６は、集電極２０の燃料ガス孔２３，２４および酸化ガス孔２５，２６と共に燃料ガスおよび酸化ガスの流路を形成する。また、冷却部材３０の積層面の一方（図中表示面）には、冷却水孔３１から冷却水孔３２に至る葛折状の溝３８がリブ３７により形成されている。この溝３８は、溝２７または溝２８のいずれかが形成されていない集電極（図示せず）の溝が形成されていない積層面とで冷却水の通路を形成する。
【００２４】
こうして構成された単電池１３と冷却部材３０を積層して積層体１２Ａ〜１２Ｄを形成する。この際、単電池１３と冷却部材３０との積層体中の比率は、単電池１３の発熱量，冷却水の温度，冷却水の流量などの条件により定まる。実施例では、単電池１３と冷却部材３０とを３：１の比率で積層して積層体１２Ａ〜１２Ｄを形成した。
【００２５】
図３は、燃料等給排部材４０の概観を例示する斜視図である。図４は燃料等給排部材４０の燃料ガスの供給用流路を例示した説明図、図５は燃料等給排部材４０の燃料ガスの排出用流路を例示した説明図、図６は燃料等給排部材４０の酸化ガスの供給用流路および排出用流路を例示した説明図である。また、図７，図８，図９および図１０は、図３に示した燃料等給排部材４０のＡ−Ａ線断面図，Ｂ−Ｂ線断面図，Ｃ−Ｃ線断面図およびＤ−Ｄ線断面図である。
【００２６】
燃料等給排部材４０は、アルミニウムにより直方体形状に形成されている。この燃料等給排部材４０は、図示しない燃料ガス給排装置，酸化ガス給排装置および冷却水給排装置からの燃料ガス，酸化ガスおよび冷却水を積層体１２Ａ〜１２Ｄに供給すると共に、積層体１２Ａ〜１２Ｄから排出される燃料ガス側の排ガス，酸化ガス側の排ガスおよび冷却水を燃料ガス給排装置，酸化ガス給排装置および冷却水給排装置に戻す部材である。このため、燃料等給排部材４０には、以下に説明する燃料ガス給排装置と各積層体１２Ａ〜１２Ｄとを連絡する燃料ガスの給排のための流路，酸化ガス給排装置と各積層体１２Ａ〜１２Ｄとを連絡する酸化ガスの給排のための流路および冷却水給排装置と各積層体１２Ａ〜１２Ｄとを連絡する冷却水の給排のための流路が形成されている。
【００２７】
まず、冷却水の給排のための流路について説明する。燃料等給排部材４０の図３中の上面の中央の両サイドには、冷却水給排装置から冷却水の供給を受ける冷却水供給口４２Ａ〜４２Ｄが形成されており、同面の四隅には、冷却水給排装置へ冷却水を戻す冷却水排出口４６Ａ〜４６Ｄが形成されている。また、燃料等給排部材４０の同図の右側面の上部中央には、冷却水給排装置からの冷却水を積層体１２Ａ，１２Ｂに供給する冷却水供給接続口４４Ａ，４４Ｂが形成されており、同面の上部両隅には、積層体１２Ａ，１２Ｂから排出される冷却水を受け入れる冷却水排出接続口４８Ａ，４８Ｂが形成されている。なお、この面（図３中の右側面）に対向する面（図１に示した燃料等給排部材４０の左側面）にも、この面と同様に冷却水供給接続口４４Ｃ，４４Ｄおよび冷却水排出接続口４８Ｃ，４８Ｄが形成されている。この冷却水供給口４２Ａ〜４２Ｄと冷却水供給接続口４４Ａ〜４４Ｄは、図１０に示す冷却水供給通路４３Ｂ，４３Ｄのように直角に折れた通路（冷却水供給通路）４３Ａ〜４３Ｄにより連絡されている。また、冷却水排出口４６Ａ〜４６Ｄと冷却水排出接続口４８Ａ〜４８Ｄも、図７に例示する冷却水排出通路４７Ａ，４７Ｃのように直角に折れた通路（冷却水排出通路）４７Ａ〜４７Ｄにより連絡されている。
【００２８】
したがって、燃料等給排部材４０は、冷却水給排装置からの冷却水を冷却水供給口４２Ａ〜４２Ｄ，冷却水供給通路４３Ａ〜４３Ｄおよび冷却水供給接続口４４Ａ〜４４Ｄを介して積層体１２Ａ〜１２Ｄに供給すると共に、積層体１２Ａ〜１２Ｄから排出される冷却水を冷却水排出接続口４８Ａ〜４８Ｄ，冷却水排出通路４７Ａ〜４７Ｄおよび冷却水排出口４６Ａ〜４６Ｄを介して冷却水給排装置に戻す。
【００２９】
次に燃料等給排部材４０の燃料ガスの給排のための流路について説明する。燃料等給排部材４０の図３中の右側面の中央には、燃料ガス給排装置からの燃料ガスを積層体１２Ａ，１２Ｂに供給する図中上下に細長い２つの燃料ガス供給接続口６２Ａ，６２Ｂが形成されており、同面の燃料ガス供給接続口６２Ａ，６２Ｂに対向する辺の縁付近には、積層体１２Ａ，１２Ｂから排出される燃料ガス側の排ガスを受け入れる２つの細長い燃料ガス排出接続口６４Ａ，６４Ｂが形成されている。なお、この面（図３中右側面）に対向する面（図１に示した燃料等給排部材４０の左側面）にも、この面と同様の燃料ガス供給接続口６２Ｃ，６２Ｄおよび燃料ガス排出接続口６４Ｃ，６４Ｄが形成されている。
【００３０】
図４に示すように、燃料等給排部材４０には、図中の右裏端面から図中の上面および右側面と平行で円形断面の燃料ガス供給流路５１と矩形断面の切削孔５３とが形成されている。この燃料ガス供給流路５１の図中の右裏端面に形成された燃料ガス供給口５０は、図示しない燃料ガス給排装置に接続される。切削孔５３には、切削孔５３と断面形状が同一でその長手方向の長さより短い燃料ガス分配室形成部材５４Ａが嵌挿されており、切削孔５３の最奥部に燃料ガス分配室５４が形成されている。また、燃料等給排部材４０には、図４中の上面（図９中の上縁）の中央から鉛直方向に燃料ガス供給流路５１と同一の円形断面の燃料ガス連絡流路５２が形成されている。この燃料ガス連絡流路５２には、図４中の上面から燃料ガス連絡流路５２と同一の断面形状をした燃料ガス流路形成部材５２Ａが嵌挿されている。また、燃料ガス供給流路５１は、先端部で燃料ガス分配室５４と接続しており、燃料ガス流路形成部材５２Ａの直下で燃料ガス供給流路５１と接続している。したがって、燃料ガス供給流路５１は、燃料ガス連絡流路５２により燃料ガス分配室５４に連絡される。燃料ガス分配室５４は、図１０に例示するように、燃料ガス分配室５４から燃料ガス供給接続口６２Ａ〜６２Ｄに向けてその断面積が大きくなる燃料ガス供給通路６３Ａ〜６３Ｄにより燃料ガス供給接続口６２Ａ〜６２Ｄに連絡されている。
【００３１】
また、図５に示すように、燃料等給排部材４０には、図中の右裏端面から、図中の上面および右側面と平行で略５角形断面の切削孔５６が形成されている。この切削孔５６には、切削孔５６と断面形状が同一でその長手方向の長さが短い燃料ガス排出流路形成部材５７Ａが図中の右裏端面から嵌挿されており、切削孔５６と燃料ガス排出流路形成部材５７Ａとで燃料ガス排出流路５７が形成されている。燃料ガス排出流路５７の図中の正面側の端面の最下部には、円形断面の燃料ガス排出連絡流路５８が形成されており、図中の正面に形成された燃料ガス排出口５９に連絡されている。燃料ガス排出口５９は、図示しない燃料ガス給排装置に接続される。燃料ガス排出流路５７は、図７に例示するように、燃料ガス排出流路５７から燃料ガス排出接続口６４Ａ〜６４Ｄに向けてその断面積が大きくなる燃料ガス排出通路６５Ａ〜６５Ｄにより燃料ガス排出接続口６４Ａ〜６４Ｄに連絡されている。
【００３２】
したがって、燃料等給排部材４０は、燃料ガス給排装置からの燃料ガスを燃料ガス供給口５０，燃料ガス供給流路５１，燃料ガス連絡流路５２，燃料ガス分配室５４，燃料ガス供給通路６３Ａ〜６３Ｄおよび燃料ガス供給接続口６２Ａ〜６２Ｄを介して積層体１２Ａ〜１２Ｄに供給すると共に、積層体１２Ａ〜１２Ｄから排出される燃料ガスの排ガスを燃料ガス排出接続口６４Ａ〜６４Ｄ，燃料ガス排出通路６５Ａ〜６５Ｄ，燃料ガス排出流路５７，燃料ガス排出連絡流路５８および燃料ガス排出口５９を介して燃料ガス給排装置に戻す。
【００３３】
なお、燃料給排装置から各積層体１２Ａ〜１２Ｄに至る燃料等給排部材４０に形成された燃料ガスの供給側の各流路（燃料ガス供給流路５１，燃料ガス連絡流路５２，燃料ガス分配室５４および燃料ガス供給通路６３Ａ〜６３Ｄ）がそれぞれ同一形状をしており、各積層体１２Ａ〜１２Ｄから燃料給排装置に至る燃料等給排部材４０に形成された燃料ガス側の排ガスの排出側の各流路（燃料ガス排出通路６５Ａ〜６５Ｄ，燃料ガス排出流路５７，燃料ガス排出連絡流路５８および燃料ガス排出口５９）もそれぞれ同一形状をしているから、燃料等給排部材４０から各積層体１２Ａ〜１２Ｄに燃料ガスが均等に供給され、各積層体１２Ａ〜１２Ｄから燃料等給排部材４０へ燃料ガス側の排ガスが均等に排出される。
【００３４】
次に燃料等給排部材４０の酸化ガスの給排のための流路について説明する。燃料等給排部材４０の図３中の上面の中央部には、円環状の溝と、この円環状の溝から四隅方向に向けて形成された４つの溝とからなる酸化ガス分配溝７０が形成されている。この酸化ガス分配溝７０の四隅方向に向けて形成された４つの溝の先端部には、断面が円形の酸化ガス供給口７１Ａ〜７１Ｄが形成されている。この酸化ガス分配溝７０は、図示しない酸化ガス給排装置に接続される。燃料等給排部材４０の図中の右側面の上部には、酸化ガス給排装置からの酸化ガスを積層体１２Ａ，１２Ｂに供給する２つの細長い酸化ガス供給接続口７２Ａ，７２Ｂが形成されており、下部には積層体１２Ａ，１２Ｂから排出される酸化ガス側の排ガスを受け入れる２つの細長い酸化ガス排出接続口７４Ａ，７４Ｂが形成されている。なお、この面（図３中の右側面）に対向する面（図１に示した燃料等給排部材４０の左側面）にも、この面と同様の酸化ガス供給接続口７２Ｃ，７２Ｄおよび酸化ガス排出接続口７４Ｃ，７４Ｄが形成されている。
【００３５】
図６および図８に示すように、酸化ガス供給口７１Ａ〜７１Ｄは、酸化ガス供給口７１Ａ〜７１Ｄから酸化ガス供給接続口７２Ａ〜７２Ｄに向けて断面積が大きくなる酸化ガス供給通路７３Ａ〜７３Ｄにより酸化ガス供給接続口７２Ａ〜７２Ｄに連絡されている。
【００３６】
また、燃料等給排部材４０の図６中の下裏面には、円形断面の凹部と、この凹部から四隅方向に向けて形成された４つの溝とからなる酸化ガス排出部７８が形成されている。この酸化ガス排出部７８の四隅方向に向けて形成された４つの溝の先端部には、断面が円形の酸化ガス排出口７６Ａ〜７６Ｄが形成されている。酸化ガス排出口７６Ａ〜７６Ｄは、図６および図８に示すように、酸化ガス排出口７６Ａ〜７６Ｄから酸化ガス排出接続口７４Ａ〜７４Ｄに向けて断面積が大きくなる酸化ガス排出通路７５Ａ〜７５Ｄにより酸化ガス排出接続口７４Ａ〜７４Ｄに連絡されている。
【００３７】
したがって、燃料等給排部材４０は、酸化ガス給排装置からの酸化ガスを酸化ガス分配溝７０，酸化ガス供給口７１Ａ〜７１Ｄ，酸化ガス供給通路７３Ａ〜７３Ｄおよび酸化ガス供給接続口７２Ａ〜７２Ｄを介して積層体１２Ａ〜１２Ｄに供給すると共に、積層体１２Ａ〜１２Ｄから排出される酸化ガスの排ガスを酸化ガス排出接続口７４Ａ〜７４Ｄ，酸化ガス排出通路７５Ａ〜７５Ｄ，酸化ガス排出口７６Ａ〜７６Ｄおよび酸化ガス排出部７８を介して燃料ガス給排装置に戻す。
【００３８】
なお、酸化ガス給排装置から各積層体１２Ａ〜１２Ｄに至る燃料等給排部材４０に形成された酸化ガスの供給側の各流路（酸化ガス分配溝７０，酸化ガス供給口７１Ａ〜７１Ｄおよび酸化ガス供給通路７３Ａ〜７３Ｄ）がそれぞれ同一形状をしており、積層体１２Ａ〜１２Ｄから酸化ガス給排装置に至る燃料等給排部材４０に形成された酸化ガス側の排ガスの排出側の各流路（酸化ガス排出通路７５Ａ〜７５Ｄ，酸化ガス排出口７６Ａ〜７６Ｄおよび酸化ガス排出部７８）もそれぞれ同一形状をしているから、燃料等給排部材４０から各積層体１２Ａ〜１２Ｄに酸化ガスが均等に供給され、各積層体１２Ａ〜１２Ｄから燃料等給排部材４０へ酸化ガス側の排ガスが均等に排出される。
【００３９】
次に上部ケース８０の構造について説明する。図１１は図１に示した上部ケース８０のＥ−Ｅ線断面図、図１２は図１に示した上部ケース８０のＦ−Ｆ線断面図である。上部ケース８０は、鋼板材により形成されており、図１，図１１および図１２に示すように、上部８１と、この上部８１から直角に折り曲がった２つの側部８２とからなる。上部８１には、リブ部８４が打ち抜きにより形成されている。リブ部８４は、図１１に示すように、その両サイドを図中下に折り曲げて形成したガイド部８５を備える。上部８１の打ち抜かれた周囲には、断面が半円形の湾曲部８６が形成されている。湾曲部８６のリブ部８４のガイド部８５に対向する部分には、図１１および図１２に示すように、リブ部８４のガイド部８５と同様なガイド部８７が形成されている。このガイド部８５とガイド部８７は、積層体１２Ａ〜１２Ｄを積層する際、単電池１３をガイドする。こうしたリブ部８４，ガイド部８５，湾曲部８６およびガイド部８７により上部ケース８０の剛性が高められている。上部８１および側部８２の燃料等給排部材４０および加圧機構１１０と接続される両端部には、上部ケース８０を燃料等給排部材４０および加圧機構１１０に固定するためのボルト穴が形成されている。
【００４０】
次に下部ケース９０の構造について説明する。図１３は図１に示した下部ケース９０のＧ−Ｇ線断面図、図１４は図１に示した下部ケース９０のＨ−Ｈ線断面図である。下部ケース９０は、上部ケース８０と同様に鋼板材により形成されており、図１，図１３および図１４に示すように、底部９１と、この底部９１から直角に折り曲がった２つの側部９２とからなる。図１および図１３に示すように、底部９１の上部ケース８０のリブ部８４に対向する位置には、断面が半円形で図１３中上に凸となるよう湾曲部９４が形成されている。また、底部９１の湾曲部９４に対向する端部と、加圧機構１１０と接続される端部には、湾曲部９４と同一形状の湾曲部９６が形成されている。底部９１の燃料等給排部材４０と接続される端部には、図１４に示すように、湾曲部９４と同一形状で、図１４中下に凸となるよう湾曲部９８が形成されている。湾曲部９４に対向する湾曲部９６と湾曲部９４は、積層体１２Ａ〜１２Ｄを積層する際の位置決めに用いられる。また、こうした湾曲部９４，９６，９８により、下部ケース９０の剛性が高めてられている。底部９１および側部９２の燃料等給排部材４０および加圧機構１１０と接続される両端部には、各下部ケース９０を燃料等給排部材４０および加圧機構１１０に固定するためのボルト穴が形成されている。
【００４１】
下部ケース９０の側部９２の燃料等給排部材４０に接続される端部付近には、燃料等給排部材４０を挟む積層体の積層端に配置される端子板１００に形成された端子１００Ａを取り出す矩形の端子孔９９が形成されている。この燃料等給排部材４０を挟んで対峙する２つの端子１００Ａは、図１５に示すように結線することができる。図１５に結線の様子を示す。図示するように、端子板１００は、導電材料で矩形の板状に形成されており、その一辺には、突出した端子１００Ａが形成されている。この端子１００Ａは、燃料電池１０を組み付けた際、各下部ケース９０の端子孔９９から突出する。端子１００Ａ間を結線する結線板１０２には、この端子１００Ａに係合可能な係合部１０４が両端に形成されている。この係合部１０４を端子１００Ａに係合させることにより、端子１００Ａ間の結線が行なわれる。実施例の燃料電池１０では、積層体１２Ａと積層体１２Ｃおよび積層体１２Ｂと積層体１２Ｄが結線板１０２により結線されている。
【００４２】
また、積層体１２Ｃと積層体１２Ｄは、加圧機構１１０側の積層端でも結線されている。積層体１２Ｃと積層体１２Ｄとの結線の様子を図１６に示す。図示するように、積層体１２Ｃの積層端には、積層体１２Ｄ側に係合凸部１０７が形成された端子板１０６が設置されており、積層体１２Ｄの積層端には、積層体１２Ｃ側に係合凸部１０７と係合可能な係合凹部１０９が形成された端子板１０８が設置されている。この係合凸部１０７と係合凹部１０９は、係合した状態で、端子板１０６（端子板１０８）の厚さ分だけ積層方向にスライドすることができる。したがって、積層体１２Ｃと積層体１２Ｄとの積層方向の長さが、単電池１３の製造誤差等により若干異なっても、結線することができる。
【００４３】
ここで、実施例の燃料電池１０では、積層体１２Ａ〜１２Ｄを積層する際、単電池１３を構成する集電極２０を同じ向き（例えば、図２に示すように集電極２０の溝２７が図中右側となる向き）として積層体１２Ａと積層体１２Ｃとを形成し、集電極２０を反対の向き（例えば、図２中の集電極２０を溝２８の中央に位置する溝を軸として１８０度回転させて溝２８が図２中右側となる向き）として積層体１２Ｂと積層体１２Ｄとを形成しているので、結線板１０２により積層体１２Ａと積層体１２Ｃとを結線し、係合凸部１０７と係合凹部１０９とにより積層体１２Ｃと積層体１２Ｄとを結線し、結線板１０２により積層体１２Ｄと積層体１２Ｂとを結線すれば、各積層体１２Ａ〜１２Ｄは、積層体１２Ａ，１２Ｃ，１２Ｄ，１２Ｂの順に直列に接続される。したがって、積層体１２Ａおよび積層体１２Ｂの加圧機構１１０側の積層端に、端子板１００を端子板１００に形成された端子１００Ａが図１中上になるよう設置すれば、この端子１００Ａが燃料電池１０の出力端子となり、この端子１００Ａから電力を得ることができる。
【００４４】
次に加圧機構１１０について説明する。図１７は、加圧機構１１０の構成を例示する説明図である。図示するように、加圧機構１１０は、加圧機構１１０を上部ケース８０および下部ケース９０に取り付ける取付板１１２と、この取付板１１２に後述する加圧ボルト１４０に作用する加圧に伴う反力を伝達する回転防止部材１２０と、各積層体１２Ａ〜１２Ｄに積層方向の圧力を作用させる加圧部材１３０と、加圧部材１３０に押圧力を作用させる加圧ボルト１４０とから構成される。取付板１１２には、２つの正八角形の貫通孔１１４が形成されており、この貫通孔１１４に回転防止部材１２０が嵌合されている。
【００４５】
図１８は、回転防止部材１２０を図１７中右側から見た説明図である。図示するように、回転防止部材１２０は、加圧ボルト１４０に作用する加圧に伴う反力を取付板１１２に伝達する円形の台座部１２２と、正八角形で取付板１１２の貫通孔１１４に嵌合可能な嵌合部１２４とからなる。嵌合部１２４の中央には、嵌合部１２４を貫通する貫通孔１２６が形成されており、貫通孔１２６の表面は、後述する加圧ボルト１４０の螺刻部１４４と螺合するよう螺刻されている。なお、図１７に示した回転防止部材１２０は、図１８の回転防止部材１２０のＪ−Ｊ線断面図である。
【００４６】
図１９は、加圧部材１３０を図１７中右側から見た説明図である。図示するように、加圧部材１３０は、積層体１２Ａ〜１２Ｄの積層端に押圧力を作用させる円板１３２と、この円板１３２の中央に取り付けられる加圧軸１３６と、円板１３２と加圧軸１３６を補強する三角形の加圧リブ１３４とからなる。加圧軸１３６の端部（図１７中の右端部）には、半球形状の加圧凹部１３８が形成されている。
【００４７】
加圧ボルト１４０は、図１７に示すように、一方の端部１４２は加圧部材１３０の加圧凹部１３８と整合するよう半球形状に形成されており、他方の端部１４６はその断面が六角形となるよう形成されている。加圧ボルト１４０の端部１４２と端部１４６との間は、回転防止部材１２０の貫通孔１２６に螺合する螺刻部１４４が形成されている。
【００４８】
こうして構成された加圧機構１１０は、次のようにして積層体１２Ａ〜１２Ｄに積層方向の圧力を作用させる。回転防止部材１２０の貫通孔１２６に螺合した加圧ボルト１４０を回転させると、加圧ボルト１４０は、図１７中の左右方向に移動する。加圧ボルト１４０を回転させて、加圧ボルト１４０を同図中の左方向に移動させると、加圧ボルト１４０の端部１４２が加圧部材１３０の加圧凹部１３８に当接し、加圧部材１３０を左方向に移動させる。このため、積層体１２Ａ〜１２Ｄには、加圧部材１３０の円板１３２により積層方向の圧力が加えられる。
【００４９】
こうした各構成部材により構成された燃料電池１０の燃料等給排部材４０に、図示しない燃料ガス給排装置，酸化ガス給排装置および冷却水給排装置を接続し、燃料ガス，酸化ガスおよび冷却水を供給すれば、燃料電池１０は、次式に示す電気化学反応を行ない、化学エネルギを直接電気エネルギに変換する。
【００５０】
カソード反応（酸素極）：２Ｈ＋＋２ｅ−＋（１／２）Ｏ２→Ｈ２Ｏ
アノード反応（燃料極）：Ｈ２→２Ｈ＋＋２ｅ−
【００５１】
以上説明した実施例の燃料電池１０によれば、各積層体１２Ａ〜１２Ｄへの燃料ガス，酸化ガスおよび冷却水の給排のために、燃料等給排部材４０と燃料ガス給排装置，酸化ガス給排装置および冷却水給排装置とを接続するだけでよく、積層体毎に接続が必要な燃料電池に比して接続箇所および接続配管を少なくすることができる。この結果、燃料電池１０の設置スペースを小さくすることができ、燃料電池１０の設置を容易にすることができる。また、燃料等給排部材４０と４つの積層体１２Ａ〜１２Ｄとを一体化して一剛性体とするので、燃料電池１０を車両等に容易に設置することができる。
【００５２】
また、燃料等給排部材４０を積層体１２Ａ〜１２Ｄで挟持し、燃料等給排部材４０の積層体１２Ａ〜１２Ｄの接触面から積層体１２Ａ〜１２Ｄへの燃料ガス，酸化ガスおよび冷却水の給排を行ない、積層体１２Ａ〜１２Ｄの他端から加圧機構１１０により圧力を加えるので、燃料等給排部材４０と積層体１２Ａ〜１２Ｄとの接触面に十分なシール性を確保することができる。この結果、燃料ガス等の漏れを防止することができる。
【００５３】
さらに、燃料ガス給排装置および酸化ガス給排装置から各積層体１２Ａ〜１２Ｄに至る燃料等給排部材４０の供給側の各流路をそれぞれの積層体毎に同一形状とすると共に各積層体１２Ａ〜１２Ｄから燃料ガス給排装置および酸化ガス給排装置に至る燃料等給排部材４０の排出側の各流路もそれぞれの積層体毎に同一形状としたので、燃料等給排部材４０から各積層体１２Ａ〜１２Ｄに燃料ガスおよび酸化ガスを均等に供給することができ、各積層体１２Ａ〜１２Ｄから燃料等給排部材４０へ燃料ガス側および酸化ガス側の排ガスを均等に排出することができる。この結果、各積層体１２Ａ〜１２Ｄを同じ条件で運転することができ、運転効率の良い燃料電池とすることができる。
【００５４】
実施例の燃料電池１０では、上部ケース８０を打ち抜き、リブ部８４とリブ部８４に対向する湾曲部８６とに、それぞれガイド部８５およびガイド部８７を設け、さらに下部ケース９０に湾曲部９４，９６を設けて、積層体１２Ａ〜１２Ｄを積層する際に単電池１３の位置が定まるようにしたので、各積層体１２Ａ〜１２Ｄを精度良く積層することができる。この結果、内部抵抗の小さな燃料電池とすることができる。また、実施例の燃料電池１０では、上部ケース８０を打ち抜いたので、積層体１２Ａ〜１２Ｄの積層状態を確認することができ、容易にメンテナンスすることができる。さらに、実施例の燃料電池１０では、加圧機構１１０による加圧が各積層体１２Ａ〜１２Ｄ毎に行なわれるので、積層体１２Ａ〜１２Ｄ毎に加える圧力を調節することができ、積層体１２Ａ〜１２Ｄ毎にメンテナンスすることができる。
【００５５】
なお、実施例の燃料電池１０では、４つの積層体１２Ａ〜１２Ｄに挟持され、この４つの積層体１２Ａ〜１２Ｄへの燃料ガス等の給排を行なう燃料等給排部材４０を用いたが、例えば、２つの積層体に挟持され２つの積層体への燃料ガス等の給排を行なう燃料等給排部材を用いる構成や、６つの積層体あるいは８つの積層体等の偶数個の積層体により挟持され偶数個の積層体への燃料ガス等の給排を行なう燃料等給排部材を用いる構成も好適である。また、３つ以上の奇数個の積層体で多方向から支持される燃料等給排部材としてもよい。
【００５６】
実施例では、燃料ガス供給口５０と燃料ガス排出口５９とを燃料等給排部材４０の対向する面に形成したが、同一面に形成する構成も好適である。また、実施例では、燃料等給排部材４０をアルミニウムにより形成したが、鉄等の他の金属，アルミニウム合金やその他の金属等の合金，エンジニアリングプラスチック等の樹脂等により形成してもよい。さらに、実施例では、単一部材に切削加工を施して燃料ガス供給流路５１等の流路を燃料等給排部材４０の内部に形成したが、予め切削加工を施した２以上の部材を接合して内部に燃料ガス供給流路等の流路を備えた燃料等給排部材を形成してもよい。
【００５７】
実施例では、燃料等給排部材４０に、燃料ガスの給排流路，酸化ガスの給排流路および冷却水の給排流路を形成したが、いずれか１つの給排流路あるいはいずれか２つの給排流路を形成する構成としてもよい。例えば、燃料電池の運転条件によっては、冷却水が不要な場合もあり、この場合には、冷却水供給通路４３Ａ〜４３Ｄ等の通路を形成しなくてもよい。
【００５８】
実施例では、各積層体１２Ａ〜１２Ｄを結線板１０２，端子板１０６および端子板１０８により積層体１２Ａ，１２Ｃ，１２Ｄ，１２Ｂの順で電気的に直列に接続したが、各積層体１２Ａ〜１２Ｄを電気的に並列に接続してもよく、各積層体１２Ａ〜１２Ｄのうちの２つずつを電気的に直列に接続しこの直列に接続した２組を電気的に並列としてもよい。
【００５９】
各積層体１２Ａ〜１２Ｄを電気的に並列に接続する場合、燃料等給排部材４０を挟んで対峙する積層体の積層端の電気極性は、同じ極性としてもよく、異なる極性としてもよい。この場合、各積層体１２Ａ〜１２Ｄの両積層端に端子板１００を設置し、この端子板１００に形成された端子１００Ａを介して各積層体１２Ａ〜１２Ｄからそれぞれ電力を取り出してもよい。また、各積層体１２Ａ〜１２Ｄの加圧機構１１０側の積層端を接地し、燃料等給排部材４０側の積層端からプラス極またはマイナス極を取り出してもよい。各積層体１２Ａ〜１２Ｄの加圧機構１１０側の積層端を接地する場合、各積層体１２Ａ〜１２Ｄの加圧機構１１０側の積層端がいずれもマイナス極またはプラス極となるよう各積層体１２Ａ〜１２Ｄを積層する。
【００６０】
各積層体１２Ａ〜１２Ｄのうちの２つずつを電気的に直列に接続し、この直列に接続した２組を電気的に並列に接続する場合、積層体１２Ａと積層体１２Ｃ，積層体１２Ｂと積層体１２Ｄを結線板１０２によりそれぞれ直列に接続してもよく、積層体１２Ａと積層体１２Ｂ，積層体１２Ｃと積層体１２Ｄを端子板１０６と端子板１０８とによりそれぞれ直列に接続してもよい。積層体１２Ａと積層体１２Ｂとを直列に接続する場合、積層体１２Ａと積層体１２Ｂの加圧機構１１０側の積層端を端子板１０６と端子板１０８とにより結線して燃料等給排部材４０側から出力端子を取り出してもよく、燃料等給排部材４０側の積層端を端子板１０６と端子板１０８とにより結線して加圧機構１１０側から出力端子を取り出してもよい。
【００６１】
次に実施例の燃料電池１０を自動車２００に搭載した場合の様子について説明する。図２０（ａ）は自動車２００に燃料電池１０等を搭載する際の配置の一例を示した平面図、図２０（ｂ）はこの燃料電池１０等の配置の側面図である。図２０（ａ）に示すように、自動車２００には、燃料電池１０、メタノールと水との混合物を貯蔵しメタノールを改質して燃料電池１０に燃料ガスを供給する燃料タンク２２０、燃料電池１０から排出される燃料ガス側の排ガスを受け入れてメタノールに再生するメタノールリフォーマ２２２、冷却水を燃料電池１０に供給する冷却水タンク２２４、冷却水タンク２２４から水の供給を受けて燃料ガスを加湿する加湿器２２６、燃料電池１０から排出された冷却水を外気との熱交換により冷却するラジエター２２８等が搭載されている。
【００６２】
ここで、この自動車２００では、燃料電池１０に接続される燃料ガス給排装置として燃料タンク２２０およびメタノールリフォーマ２２２を搭載し、冷却水給排装置として冷却水タンク２２４およびラジエター２２８を搭載している。また、自動車２００は、酸化ガス給排装置として外気を所定の圧力に加圧して燃料電池１０に供給する図示しないコンプレッサ等を搭載している。この他、自動車２００には、燃料電池１０から出力される直流電圧を３相交流電圧に変換すると共に振幅と周波数を制御するインバータ２１０，２１２やインバータ２１０，２１２からの３相交流電圧によって駆動するモータ２１４等も搭載されている。
【００６３】
図２０（ｂ）に示すように、燃料電池１０，加湿器２２６，インバータ２１０，２１２およびモータ２１４は、自動車２００の中央付近に設置された後部座席２４０の下に設置されている。また、ラジエター２２８は、自動車２００の最前部の最下部に設置されている。ここで、燃料電池１０は、一剛性体として組み付けられているので、自動車２００の振動に対して一つの物体としての挙動を示す。燃料電池１０の自動車２００への設置は、燃料等給排部材４０が燃料タンク２２０，メタノールリフォーマ２２２および冷却水タンク２２４に接続配管等により接続されることから、自動車２００の走行時の振動により燃料等給排部材４０が大きく振動しないよう燃料等給排部材４０で燃料電池１０の荷重を支持するよう取り付けられている。
【００６４】
以上説明したように、燃料電池１０は、一剛性体として組み付けられているので、自動車２００に容易に搭載することができ、自動車２００の走行時の振動に対しても一物体として考えることができる。また、燃料等給排部材４０で燃料電池１０の荷重を支持するよう取り付けたので、自動車２００の走行時の振動により燃料等給排部材４０が大きく振動することがなく、接続配管や接続に用いられるボルト等に与える応力を小さくすることができる。この結果、接続部に十分なシール性が得られ、燃料ガスや冷却水等の漏れを防止することができる。さらに、積層体１２Ａ〜１２Ｄの積層方向を水平方向として燃料電池１０を後部座席２４０の下に設置したので、自動車２００内の居住空間を大きくすることができる。なお、実施例では、燃料電池１０を自動車２００に搭載したが、自動車以外の移動車両に搭載してもよい。また、移動車両に搭載しない構成でも差し支えない。
【００６５】
次に、本発明の第２の実施例である燃料電池３１０について説明する。図２１は、第２実施例の燃料電池３１０の概略を例示する説明図である。図示するように、燃料電池３１０は、単電池を積層してなる４つの積層体３１２Ａ〜３１２Ｄと、この積層体３１２Ａ〜３１２Ｄへの燃料等の給排を行なう燃料等給排部材３４０と、積層体３１２Ａ〜３１２Ｄおよび燃料等給排部材３４０を収納する収納容器３８０と、積層体３１２Ａ〜３１２Ｄに積層方向の圧力を加える加圧機構１１０とから構成される。なお、第２実施例の加圧機構１１０は、第１実施例の燃料電池１０が備える加圧機構１１０と同一の構成なので、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００６６】
図２２は、積層体３１２Ａ〜３１２Ｄとを構成する単電池３１３および冷却部材３３０の構成の概略を例示する斜視図である。単電池３１３は、固体高分子型燃料電池の単電池であり、図示するように、電解質膜３１４と、この電解質膜３１４を両側から挟んでサンドイッチ構造を形成する２つのガス拡散電極３１６と、このサンドイッチ構造を両側から挟持する２つの集電極３２０とから構成される。
【００６７】
電解質膜３１４およびガス拡散電極３１６は、第１実施例の電解質膜１４およびガス拡散電極１６と同一の材料（電解質膜３１４については高分子材料、ガス拡散電極３１６についてはカーボンクロス）より形成されており、同一の方法（ホットプレス法）により接合されている。
【００６８】
集電極３２０は、第１実施例の集電極２０と同一の材料である緻密質カーボンにより積層面が図２２中左右方向より上下方向の方が若干長い長方形状の薄板に形成されている。この積層面の図中上部右側と下部左側には、集電極３２０の上縁または下縁に沿って細長い貫通孔（冷却水孔３２１，３２２）が形成されている。この冷却水孔３２１，３２２は、積層体を形成した際、積層体を積層方向に貫通する冷却水の流路を形成する。また、この積層面には、断面が直角二等辺三角形の貫通孔（燃料ガス孔３２３，３２４および酸化ガス孔３２５，３２６）が形成されている。この燃料ガス孔３２３，３２４および酸化ガス孔３２５，３２６は、積層体を形成した際、燃料ガスおよび酸化ガスの積層体を積層方向に貫通する流路を形成する。
【００６９】
集電極３２０の積層面の一方（図中裏面）には、対角に位置する燃料ガス孔３２３，３２４間を連絡する平行な複数の溝３２７が形成されており、積層面の他方（図中表示面）には、もう一方の対角に位置する酸化ガス孔２５，２６間を連絡する溝３２８が形成されている。この溝３２７と溝３２８とは直交しており、それぞれガス拡散電極３１６の表面とで酸化ガスまたは燃料ガスの流路をなす。なお、電解質膜３１４およびガス拡散電極３１６を挟んで溝３２７と溝３２８とが対峙するよう集電極３２０が配置される。
【００７０】
冷却部材３３０も集電極３２０と同様に緻密質カーボンにより形成されている。冷却部材３３０の積層面には、集電極３２０の積層面に形成された冷却水孔３２１，３２２，燃料ガス孔３２３，３２４および酸化ガス孔３２５，３２６と同一の場所に同一形状の冷却水孔３３１，３３２，燃料ガス孔３３３，３３４および酸化ガス孔３３５，３３６が形成されている。冷却水孔３３１，３３２は集電極３２０の冷却水孔３２１，３２２と共に冷却水の流路を形成し、燃料ガス孔３３３，３３４および酸化ガス孔３３５，３３６は、集電極３２０の燃料ガス孔３２３，３２４および酸化ガス孔３２５，３２６と共に燃料ガスおよび酸化ガスの流路を形成する。また、冷却部材３３０の積層面の一方（図中表示面）には、冷却水孔３３１から冷却水孔３３２に至る葛折状の溝３３８がリブ３３７により形成されている。この溝３３８は、溝３２７または溝３２８のいずれかが形成されていない集電極（図示せず）の溝が形成されていない積層面とで冷却水の通路を形成する。
【００７１】
こうして構成された単電池３１３と冷却部材３３０を積層して積層体３１２Ａ〜３１２Ｄを形成する。第二実施例でも、単電池３１３と冷却部材３３０とを３：１の比率として積層し、積層体３１２Ａ〜３１２Ｄを形成した。
【００７２】
図２３は、燃料等給排部材３４０の概観を例示する斜視図である。図２４は燃料等給排部材３４０の燃料ガスの供給用流路および排出用流路を例示した説明図、図２５は燃料等給排部材３４０の酸化ガスの供給用流路および排出用流路を例示した説明図、図２６は燃料等給排部材３４０の冷却水の供給用流路および排出用流路を例示した説明図である。
【００７３】
燃料等給排部材３４０は、アルミニウムにより直方体形状に形成されている。この燃料等給排部材３４０は、第１実施例の燃料等給排部材４０と同様に、図示しない燃料ガス給排装置，酸化ガス給排装置および冷却水給排装置からの燃料ガス，酸化ガスおよび冷却水を積層体３１２Ａ〜３１２Ｄに供給すると共に、積層体３１２Ａ〜３１２Ｄから排出される燃料ガス側の排ガス，酸化ガス側の排ガスおよび冷却水を燃料ガス給排装置，酸化ガス給排装置および冷却水給排装置に戻す部材である。このため、燃料等給排部材３４０には、以下に説明する燃料ガス給排装置と各積層体３１２Ａ〜３１２Ｄとを連絡する燃料ガスの給排のための流路，酸化ガス給排装置と各積層体３１２Ａ〜３１２Ｄとを連絡する酸化ガスの給排のための流路および冷却水給排装置と各積層体３１２Ａ〜３１２Ｄとを連絡する冷却水の給排のための流路が形成されている。
【００７４】
燃料等給排部材３４０には、図２３ないし図２６に示すように、２つの集電極３２０を冷却水孔３２１が燃料等給排部材３４０の上方両側となるよう並べて燃料等給排部材３４０に整合させた際、２つの集電極３２０の積層面に形成された冷却水孔３２１，３２２，燃料ガス孔３２３，３２４および酸化ガス孔３２５，３２６と整合する冷却水孔３６４Ａ，３６４Ｂ，３６６Ａ，３６６Ｂ，燃料ガス孔３４４Ａ，３４４Ｂ，３４６Ａ，３４６Ｂおよび酸化ガス孔３５４Ａ，３５４Ｂ，３５６Ａ，３５６Ｂが形成されている。また、燃料等給排部材３４０の図２３中上面には、図示しない燃料ガス給排装置，酸化ガス給排装置および冷却水給排装置に接続されて燃料ガス，酸化ガスおよび冷却水の供給を受ける供給孔３４１，３５１，３６１が形成されており、図２３中下面（裏面）には、図２４ないし図２６に示すように、燃料ガス給排装置，酸化ガス給排装置および冷却水給排装置に接続され燃料ガス系の排ガス，酸化ガス系の排ガスおよび冷却水を燃料ガス給排装置，酸化ガス給排装置および冷却水給排装置に排出する排出孔３４９，３５９，３６９が形成されている。
【００７５】
図２４に示すように、供給孔３４１は、燃料ガス供給流路３４２Ａおよび３４２Ｂにより燃料ガス孔３４４Ａおよび３４４Ｂと連絡しており、排出孔３４９は、燃料ガス排出流路３４７により燃料ガス孔３４６Ａおよび３４６Ｂと連絡している。したがって、燃料等給排部材３４０は、燃料ガス給排装置からの燃料ガスを供給孔３４１，燃料ガス供給流路３４２Ａおよび３４２Ｂ，燃料ガス孔３４４Ａおよび３４４Ｂを介して積層体３１２Ａ〜３１２Ｄに供給すると共に、積層体３１２Ａ〜３１２Ｄから排出される燃料ガス系の排ガスを燃料ガス孔３４６Ａおよび３４６Ｂ，燃料ガス排出流路３４７，排出孔３４９を介して燃料ガス給排装置に排出する。
【００７６】
また、図２５に示すように、燃料等給排部材３４０の供給孔３５１は、酸化ガス供給流路３５２により酸化ガス孔３５４Ａおよび３５４Ｂと連絡しており、排出孔３５９は、酸化ガス排出流路３５７Ａおよび３５７Ｂにより酸化ガス孔３５６Ａおよび３５６Ｂと連絡している。したがって、燃料等給排部材３４０は、酸化ガス給排装置からの酸化ガスを供給孔３５１，酸化ガス供給流路３５２，酸化ガス孔３５４Ａおよび３５４Ｂを介して積層体３１２Ａ〜３１２Ｄに供給すると共に、積層体３１２Ａ〜３１２Ｄから排出される酸化ガス系の排ガスを酸化ガス孔３５６Ａおよび３５６Ｂ，酸化ガス排出流路３５７Ａおよび３５７Ｂ，排出孔３５９を介して酸化ガス給排装置に排出する。
【００７７】
図２６に示すように、燃料等給排部材３４０の供給孔３６１は、冷却水供給流路３６２Ａおよび３６２Ｂにより冷却水孔３６４Ａおよび３６４Ｂと連絡しており、排出孔３６９は、冷却水排出流路３６７Ａおよび３６７Ｂにより冷却水孔３６６Ａおよび３６６Ｂと連絡している。したがって、燃料等給排部材３４０は、冷却水給排装置からの冷却水を供給孔３６１，冷却水供給流路３６２Ａおよび３６２Ｂ，冷却水孔３６４Ａおよび３６４Ｂを介して積層体３１２Ａ〜３１２Ｄに供給すると共に、積層体３１２Ａ〜３１２Ｄから排出される冷却水を冷却水孔３６６Ａおよび３６６Ｂ，冷却水排出流路３６７Ａおよび３６７Ｂ，排出孔３６９を介して冷却水給排装置に排出する。
【００７８】
こうして構成された燃料等給排部材３４０は、前後および左右が対称に形成されているから積層体３１２Ａ〜３１２Ｄに燃料ガス，酸化ガスおよび冷却水を均等に供給することができる。
【００７９】
次に、こうした燃料等給排部材３４０および積層体３１２Ａ〜３１２Ｄを収納する収納容器３８０について説明する。図２７は、図２１に示す燃料電池３１０をＪ−Ｊ断面で切断した断面図である。図２１および図２７に示すように、収納容器３８０は、矩形の箱状をしており、上蓋３８１と、積層体３１２Ａ〜３１２Ｄを収納する収納部３９１と、収納部３９１の両端に取り付けられる加圧機構１１０とにより構成されている。
【００８０】
収納部３９１の下部中央内側には、積層体３１２Ａ等の積層方向に沿ったリブ３９２が折り曲げ形成されている。このリブ３９２は、燃料等給排部材３４０が取り付けられる位置に相当する部分は切り取られている。また、収納部３９１の積層体３１２Ａ等の積層面に沿った各面には、積層体３１２Ａ等の積層方向に沿った平行な２つの支持部３９４Ａ，３９４Ｂ等が形成されており、リブ３９２にも同様な支持部３９４Ａ，３９４Ｂが形成されている。この支持部３９４Ａ，３９４Ｂの積層体３１２Ａ等の接触側には、積層体３１２Ａ等の積層方向に沿った面と接触した状態で移動させた際に絶縁性で摩擦抵抗の小さな材質または絶縁性で摩擦抵抗の小さくなる処理を施したもの（例えば、硬めのフッ素ゴムや天然ゴム，スチレンゴム，ブチルゴム，エチレンゴム，エチレンプロピレンゴム，ハイパロン，シリコンゴム等およびその表面に例えばフッ素系グリス等を塗布したもの等）により形成された摩擦抵抗低減部材３９８が取り付けられている。また、収納部３９１の上部には、上蓋３８１を取り付けるフランジ３９６が形成されている。
【００８１】
上部８１の中央内側にも、積層体３１２Ａ等の積層方向に沿ったリブ３８２が折り曲げ形成されている。このリブ３８２も燃料等給排部材３４０が取り付けられる位置に相当する部分は切り取られている。また、上蓋３８１の積層体３１２Ａ等の積層面に沿った面にも、積層体３１２Ａ等の積層方向に沿った平行な２つの支持部３８４Ａ，３８４Ｂ等が形成されており、この支持部３８４Ａ，３８４Ｂの積層体３１２Ａ等の接触側には摩擦抵抗低減部材３９８が取り付けられている。上蓋３８１の縁部には、収納部３９１のフランジ３９６と整合するフランジ３８６が形成されており、図示しないボルトにより収納部３９１に取り付け可能となっている。
【００８２】
なお、この収納容器３８０の長手方向の両端には、それぞれ加圧機構１１０が取り付けられ、加圧機構１１０により収納容器３８０に収納した積層体３１２Ａ〜３１２Ｄを積層方向に加圧可能となっている。
【００８３】
次に収納容器３８０に積層体３１２Ａ等を積層する様子について図２８に基づき説明する。図２８は、収納容器３８０の収納部３９１に積層体３１２Ａ等を積層する様子を説明する説明図である。まず、収納部３９１の中央に燃料等給排部材３４０を設置し、図２８（ａ）に示すように、収納部３９１を水平から若干傾ける。こうした状態で、燃料等給排部材３４０の斜め上方に単電池３１３および冷却部材３０を積層する。このとき、収納部３９１の支持部３９４Ａ，３９４Ｂが単電池３１３等をガイドするから単電池３１３等は容易に位置決めがなされる。また、支持部３９４Ａ，３９４Ｂには摩擦抵抗低減部材３９８が取り付けてあるから、隣接する単電池３１３間に隙間を生じることなく整然と積層することができる。
【００８４】
こうして、燃料等給排部材３４０の斜め上方に所定数の単電池３１３を積層したら、収納部３９１の積層体を形成した方の端部に加圧機構１１０を取り付け、僅かに積層体を加圧して仮止めを行なう。形成された積層体は収納部３９１と摩擦抵抗低減部材３９８を介して支持されているから、加圧機構１１０による仮止めもスムースに行なわれる。
【００８５】
次に、図２８（ｂ）に示すように、収納部３９１を積層体を形成した方が斜め下方になるよう傾け、燃料等給排部材３４０の斜め上方に単電池３１３等を同様に積層する。そして、その積層端側に加圧機構１１０を取り付け、僅かに加圧して仮止めする。
【００８６】
続いて、燃料等給排部材３４０の両側に形成された積層体３１２Ａ〜３１２Ｄを加圧機構１１０により積層した単電池３１３が所定の面圧になるよう加圧する。この加圧の最中は、燃料等給排部材３４０の両側の積層体３１２Ａ〜３１２Ｄに加わる圧力がなるべく均等になるように加圧する。積層体３１２Ａ〜３１２Ｄは収納部３９１と摩擦抵抗低減部材３９８を介して支持されているから、スムースに加圧され、積層体内の各単電池３１３に作用する面圧も均一になる。次に、収納部３９１に上蓋３８１を取り付け燃料電池３１０を完成する。
【００８７】
こうした各構成部材により構成された燃料電池３１０の燃料等給排部材３４０に、図示しない燃料ガス給排装置，酸化ガス給排装置および冷却水給排装置を接続し、燃料ガス，酸化ガスおよび冷却水を供給すれば、燃料電池３１０は、前述した電気化学反応を行ない、化学エネルギを直接電気エネルギに変換する。
【００８８】
以上説明した第２実施例の燃料電池３１０によれば、収納部３９１の積層体３１２Ａ〜３１２Ｄの支持部３９４Ａ，３９４Ｂに摩擦抵抗低減部材３９８を設置したので、収納部３９１へ容易に高精度に積層体を組み付けることができる。また、積層体３１２Ａ〜３１２Ｄに所定の圧力を加えた際、積層体３１２Ａ〜３１２Ｄがスムースに加圧されて積層体３１２Ａ〜３１２Ｄを形成する各単電池３１３は均一な面圧となるから、バラツキのより小さな高精度の燃料電池３１０とすることができる。さらに、一体形成された収納部３９１の中央部に燃料等給排部材３４０を設置したので、加圧機構１１０による引張り圧力は収納部３９１が受け持ち、燃料等給排部材３４０を収納部３９１に固定する必要がない。
【００８９】
もとより、各積層体３１２Ａ〜３１２Ｄへの燃料ガス，酸化ガスおよび冷却水の給排のために、燃料等給排部材３４０と燃料ガス給排装置，酸化ガス給排装置および冷却水給排装置とを接続するだけでよく、積層体毎に接続が必要な燃料電池に比して接続箇所および接続配管を少なくすることができ、燃料電池３１０の設置スペースを小さくすることができる。また、燃料等給排部材３４０と４つの積層体３１２Ａ〜３１２Ｄとを一体化して一剛性体とするので、燃料電池３１０を車両等に容易に設置することができる。燃料等給排部材３４０を積層体３１２Ａ〜３１２Ｄで挟持し、他端から加圧機構１１０により圧力を加えるので、燃料等給排部材３４０と積層体３１２Ａ〜３１２Ｄとの接触面に十分なシール性を確保することができる。さらに、燃料等給排部材３４０から各積層体３１２Ａ〜３１２Ｄに燃料ガス等を均等に供給すると共に各積層体３１２Ａ〜３１２Ｄから燃料等給排部材３４０へ燃料ガス系の排ガス等を均等に排出することができるから各積層体３１２Ａ〜３１２Ｄを同じ条件で運転することができ、運転効率の良い燃料電池とすることができる。
【００９０】
第２実施例の燃料電池３１０では、収納部３９１の支持部３９４Ａ，３９４Ｂに摩擦抵抗低減部材３９８を設置したが、支持部３９４Ａ，３９４Ｂを摩擦抵抗低減部材で形成してもよい。
【００９１】
第２実施例の燃料電池３１０では、燃料等給排部材３４０には燃料ガス等の給排に必要な孔等のみを形成したが、図２９に例示する燃料等給排部材３４０Ｂのように、燃料等給排部材を軽量化するために積層体３１２Ａ〜３１２Ｄと接触する部分の接触面中央に孔３７１Ａ，３７１Ｂおよび孔３７２Ａ〜３７８Ａ，３７２Ｂ〜３７８Ｂを形成する構成も好適である。なお、軽量化のための孔の形状は図２９に例示した孔３７１Ａ，３７２Ａ等に限られるものでないことは勿論である。
【００９２】
第２実施例の燃料電池３１０では、燃料等給排部材３４０をアルミニウムにより形成したが、鉄等の他の金属や各種の合金、フェノール樹脂やメラミン樹脂，不飽和ポリエステル樹脂，エポキシ樹脂，ケイ素樹脂等の熱硬化性プラスチック、フッ素樹脂や四フッ化エチレン樹脂，ポリカーボネート，ポリフェニレンサルファイド，ポリフェニレンエーテル等の熱可塑性プラスチックなどにより形成してもよい。燃料等給排部材３４０を樹脂等で形成すれば、燃料等給排部材３４０が絶縁するから、積層体３１２Ａ〜３１２Ｄの燃料等給排部材３４０側には絶縁板をもうける必要がない。
【００９３】
第２実施例の燃料電池３１０では、一体形成された収納部３９１の中央部に燃料等給排部材３４０を設置したが、第１実施例の燃料電池１０のように分離した上部ケース８０および下部ケース９０を燃料等給排部材３４０に取り付ける構成としてもよい。この場合、図３０に示す燃料等給排部材３４０Ｃのように、燃料等給排部材をアルミニウムにより形成された部材４４２とこれを挟持する樹脂により形成された部材４４４，４４６とを接合して形成し、上部ケース８０および下部ケース９０を部材４４２に取り付けるものとすれば、上部ケース８０および下部ケース９０を樹脂に取り付ける場合より大きな強度を得ることができると共に積層体３１２Ａ〜３１２Ｄとの絶縁性をも兼ね備えることができる。
【００９４】
以上本発明の実施例について説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。
【００９５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の燃料電池によれば、複数の積層体で挟持された燃料給排部材が、この複数の積層体との接触部に設けられた孔から複数の積層体に燃料系の給排を行なうので、燃料給排部材に燃料系の給排を行なう燃料給排装置と燃料給排部材とを接続するだけでよく、積層体毎に燃料給排装置との接続を行なう必要がない。このため、接続配管などの接続部品を少なくすることができ、容易に取り付けることができる。しかも、この燃料電池では、燃料給排部材が複数の積層体に挟持されているので、加圧手段により積層体を積層方向に加圧しても、積層体の積層端付近が加圧手段による圧力で膨らんだり反ったりすることがない。また、加圧手段により積層体を積層方向に加圧するので、燃料給排部材と積層体との間のシール性を高くすることができ、燃料等の漏れを防止することができる。さらに、積層体毎に加圧するので、積層体毎に加える圧力を調節することができ、積層体毎にメンテナンスすることができる。
【００９６】
請求項２記載の燃料電池によれば、燃料給排部材により積層体への燃料ガス、酸化ガスおよび冷却水の給排を一括して行なうことができ、燃料電池を小型にすることができる。
【００９７】
請求項３記載の燃料電池によれば、燃料給排部材と積層体とを一剛性体として固定するので、燃料電池を一物体として取り扱うことができる。したがって、燃料電池を自動車などの移動車両に搭載する場合、その挙動も一物体として考慮するだけでよく、取り付けも積層体毎に行なう必要がない。
【００９８】
請求項４記載の燃料電池によれば、加圧手段は、前記取付板に設けられた回転防止部材と、該回転防止部材の螺刻部に螺合された加圧ボルトと、該加圧ボルトの回転より前進して前記積層体端部を加圧する加圧部材とを備え、積層体の加圧を容易に行なうことができる。
【００９９】
請求項５記載の燃料電池によれば、燃料給排部材を挟んで対峙する積層体の積層端の電気極性を異なるものとしたので、燃料電池を挟んで対峙する積層体を容易に電気的に直列に接続することができる。
【０１００】
請求項６記載の燃料電池によれば、前記積層体と前記収納部との接触部の少なくとも一部に形成された摩擦抵抗低減手段により、積層体を収納部と接触した状態で移動させる際、積層体に働く摩擦抵抗が小さくなるから、収納部への積層体の取り付けをスムースにすることができ、より精密に積層体を組み付けることができる。また、加圧手段を備える場合には、積層体を収納部と接触した状態で移動させる際の摩擦抵抗が小さいから、積層体をより均等に加圧することができ、燃料電池の性能をより向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例である燃料電池１０の概略を例示する説明図である。
【図２】積層体１２Ａ〜１２Ｄを構成する単電池１３と冷却部材３０の概略を例示する斜視図である。
【図３】燃料等給排部材４０の概観を例示する斜視図である。
【図４】燃料等給排部材４０の燃料ガスの供給用流路を例示する説明図である。
【図５】燃料等給排部材４０の燃料ガスの排出用流路を例示する説明図である。
【図６】燃料等給排部材４０の酸化ガスの供給用流路および排出用流路を例示する説明図である。
【図７】図３に示した燃料等給排部材４０のＡ−Ａ線断面図である。
【図８】図３に示した燃料等給排部材４０のＢ−Ｂ線断面図である。
【図９】図３に示した燃料等給排部材４０のＣ−Ｃ線断面図である。
【図１０】図３に示した燃料等給排部材４０のＤ−Ｄ線断面図である。
【図１１】図１に示した上部ケース８０のＥ−Ｅ線断面図である。
【図１２】図１に示した上部ケース８０のＦ−Ｆ線断面図である。
【図１３】図１に示した下部ケース９０のＧ−Ｇ線断面図である。
【図１４】図１に示した下部ケース９０のＨ−Ｈ線断面図である。
【図１５】積層体１２Ａと積層体１２Ｃとを結線する様子を例示する説明図である。
【図１６】積層体１２Ｃと積層体１２Ｄとを結線する様子を例示する説明図である。
【図１７】加圧機構１１０の構成を例示する説明図である。
【図１８】回転防止部材１２０の概略を例示する説明図である。
【図１９】加圧部材１３０の概略を例示する説明図である。
【図２０】自動車２００に燃料電池１０等を搭載する際の配置の一例を示す説明図である。
【図２１】第２実施例の燃料電池３１０の概略を例示する説明図である。
【図２２】積層体３１２Ａ〜３１２Ｄを構成する単電池３１３と冷却部材３３０の概略を例示する斜視図である。
【図２３】第２実施例の燃料等給排部材３４０の概観を例示する斜視図である。
【図２４】燃料等給排部材３４０の燃料ガスの供給用流路および排出用流路を例示する説明図である。
【図２５】燃料等給排部材３４０の酸化ガスの供給用流路および排出用流路を例示する説明図である。
【図２６】燃料等給排部材３４０の冷却水の供給用流路および排出用流路を例示する説明図である。
【図２７】図２１に示す燃料電池３１０のＪ−Ｊ線断面図である。
【図２８】収納容器３８０の収納部３９１に積層体３１２Ａ等を積層する様子を説明する説明図である。
【図２９】第２実施例の燃料等給排部材３４０の変形例である燃料等給排部材３４０Ｂの概略を例示する説明図である。
【図３０】第２実施例の燃料等給排部材３４０の変形例である燃料等給排部材３４０Ｃの概観を例示する斜視図である。
【符号の説明】
１０…燃料電池
１２Ａ〜１２Ｄ…積層体
１３…単電池
１４…電解質膜
１６…ガス拡散電極
２０…集電極
２１，２２…冷却水孔
２３，２４…燃料ガス孔
２５，２６…酸化ガス孔
２７，２８…溝
３０…冷却部材
３１，３２…冷却水孔
３３，３４…燃料ガス孔
３５，３６…酸化ガス孔
３７…リブ
３８…溝
４０…燃料等給排部材
４２Ａ〜４２Ｄ…冷却水供給口
４３Ａ〜４３Ｄ…冷却水供給通路
４４Ａ〜４４Ｄ…冷却水供給接続口
４６Ａ〜４６Ｄ…冷却水排出口
４７Ａ〜４７Ｄ…冷却水排出通路
４８Ａ〜４８Ｄ…冷却水排出接続口
５０…燃料ガス供給口
５１…燃料ガス供給流路
５２…燃料ガス連絡流路
５２Ａ…燃料ガス流路形成部材
５３…切削孔
５４…燃料ガス分配室
５４Ａ…燃料ガス分配室形成部材
５６…切削孔
５７…燃料ガス排出流路
５７Ａ…燃料ガス排出流路形成部材
５８…燃料ガス排出連絡流路
５９…燃料ガス排出口
６２Ａ〜６２Ｄ…燃料ガス供給接続口
６３Ａ〜６３Ｄ…燃料ガス供給通路
６４Ａ〜６４Ｄ…燃料ガス排出接続口
６５Ａ〜６５Ｄ…燃料ガス排出通路
７０…酸化ガス分配溝
７１Ａ〜７１Ｄ…酸化ガス供給口
７２Ａ〜７２Ｄ…酸化ガス供給接続口
７３Ａ〜７３Ｄ…酸化ガス供給通路
７４Ａ〜７４Ｄ…酸化ガス排出接続口
７５Ａ〜７５Ｄ…酸化ガス排出通路
７６Ａ〜７６Ｄ…酸化ガス排出口
７８…酸化ガス排出部
８０…上部ケース
８１…上部
８２…側部
８４…リブ部
８５…ガイド部
８６…湾曲部
８７…ガイド部
９０…下部ケース
９１…底部
９２…側部
９４，９６，９８…湾曲部
９９…端子孔
１００…端子
１０２…結線板
１０４…係合部
１０６…端子板
１０７…係合凸部
１０８…端子板
１０９…係合凹部
１１０…加圧機構
１１２…取付板
１１４…貫通孔
１２０…回転防止部材
１２２…台座部
１２４…嵌合部
１２６…貫通孔
１３０…加圧部材
１３２…円板
１３４…加圧リブ
１３６…加圧軸
１３８…加圧凹部
１４０…加圧ボルト
１４２…端部
１４４…螺刻部
１４６…端部
２００…自動車
２１０，２１２…インバータ
２１４…モータ
２２０…燃料タンク
２２２…メタノールリフォーマ
２２４…冷却水タンク
２２６…加湿器
２２８…ラジエター
２４０…後部座席
３１０…燃料電池
３１２Ａ〜３１２Ｄ…積層体
３１３…単電池
３１４…電解質膜
３１６…ガス拡散電極
３２０…集電極
３２１，３２２…冷却水孔
３２３，３２４…燃料ガス孔
３２５，３２６…酸化ガス孔
３２７，３２８…溝
３３０…冷却部材
３３１，３３２…冷却水孔
３３３，３３４…燃料ガス孔
３３５，３３６…酸化ガス孔
３３７…リブ
３３８…溝
３４０…燃料等給排部材
３４０Ｂ…燃料等給排部材
３４０Ｃ…燃料等給排部材
３４１，３５１，３６１…供給孔
３４２Ａ，３４２Ｂ…燃料ガス供給流路
３４４Ａ，３４４Ｂ，３４６Ａ，３４６Ｂ…燃料ガス孔
３４７…燃料ガス排出流路
３４９，３５９，３６９…排出孔
３５２…酸化ガス供給流路
３５４Ａ，３５４Ｂ，３５６Ａ，３５６Ｂ…酸化ガス孔
３５７Ａ，３５７Ｂ…酸化ガス排出流路
３６２Ａ，３６２Ｂ…冷却水供給流路
３６４Ａ，３６４Ｂ，３６６Ａ，３６６Ｂ…冷却水孔
３６７Ａ，３６７Ｂ…冷却水排出流路
３７１Ａ，３７１Ｂ…孔
３７２Ａ〜３７８Ａ，３７２Ｂ〜３７８Ｂ…孔
３８０…収納容器
３８１…上蓋
３８２…リブ
３８４Ａ，３８４Ｂ…支持部
３８６…フランジ
３９１…収納部
３９２…リブ
３９４Ａ，３９４Ｂ…支持部
３９６…フランジ
３９８…摩擦抵抗低減部材
４４２…部材
４４４，４４６…部材
【産業上の利用分野】
本発明は、燃料電池に関し、詳しくは単電池を積層してなる積層体を複数備えた燃料電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】
燃料電池で行なわれる電気化学反応による単電池当たりの起電力は、例えば水素と酸素を燃料とする燃料電池では１．２３Ｖ（公称電圧）と低い。このため、通常、多数の単電池を積層して燃料電池が構成されている。こうした単電池を積層してなる燃料電池では、その積層の精度が内部抵抗として表われるから、所望の電力を得るのに必要な数の単電池をすべて積層して１つの積層体とするより、必要な数の単電池を複数に均等に分けて複数の積層体とし、この複数の積層体から得られる電力を電気的に直列に接続する方が、容易に積層の精度を高くすることができ、容易に内部抵抗の小さな燃料電池を得ることができる。
【０００３】
また、所望の電力を得るのに必要な数の単電池をすべて積層して１つの積層体とすると、積層方向の長さが長くなり積層体を構成する各単電池に燃料等を均等に配流することが困難となる。この場合も、複数の積層体とすれば、比較的容易に燃料を均等に配流し得るので、容易に効率の良い燃料電池を得ることができる。
【０００４】
このような理由により、内部抵抗が小さく効率の良い燃料電池を容易に得るために、従来、複数の積層体からなる燃料電池として、２つの縦置きの積層体を並列に並べて上下の端板により固定するもの（例えば、特開平５−４７４０７号公報や特開平３−２０５７６６号公報等）や、４つの縦置きの積層体を並列に置いて上下の端板により固定するもの（例えば、特開平５−８９９０１号公報等）等が提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、こうした複数の積層体からなる燃料電池では、積層体毎に燃料等の給排を行なう必要があることから、燃料等の給排用の配管も積層体毎に設置しなければならず、給排用配管の取り付けが複雑となると共に、装置が大型化するという問題があった。
【０００６】
この問題を解決するために、燃料等の給排に用いる流路を内部に備えた接続ユニットを積層体の積層端の一方に取り付けてなる燃料電池（例えば、特開平５−１０９４２５号公報等）も提案されているが、複数の積層体が各積層体に取り付けられた接続ユニットによりシリーズに接続されるので、各積層体に燃料等を均等に配流するのが困難になり、燃料電池の運転効率が低下するという問題があった。各積層体に燃料等が均等に配流されない燃料電池では、燃料等の圧力や供給量が積層体毎に異なるので、各積層体のすべてが好適な条件で運転されず、運転効率の低い積層体が生じて燃料電池全体としての運転効率を低下させる。
【０００７】
また、この接続ユニットを用いる燃料電池では、複数の積層体が各積層体に取り付けられた接続ユニットによりシリーズに接続されているだけなので、車両等に搭載する場合、車両が生じる振動により積層体がズレて燃料ガスや冷却水等が漏れたり衝撃荷重による積層体を構成する部材が欠損する等の問題があった。こうした車両が生じる振動に基づく問題に対して、取付金具の一部を湾曲させて弾性変形を可能とする取付構造（例えば、特開平５−８２１５３号公報等）が提案されているが、積層体毎に取付金具による取り付けが必要であり、また、積層体間の間隔を振動の振幅以上にする必要があることから、燃料電池の設置に必要なスペースが大きくなるという問題があった。
【０００８】
本発明の燃料電池は、こうした問題を解決し、各積層体に燃料等を均等に配流すると共に、取り付けを容易にし、小型化を図ることを目的とし、次の構成を採った。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の燃料電池は、
単電池を積層してなる積層体を複数備えた燃料電池であって、
該積層体には、少なくとも燃料系の給排を行なう通路を該積層体の積層方向に形成し、該通路の開口を該積層体の積層端に形成すると共に、
前記複数の積層体により該積層体の積層方向に挟持され、該複数の積層体に少なくとも燃料系の給排を行なう孔を該複数の積層体との接触部に設けた燃料給排部材と、
前記積層体の側面を覆う面を有し、該面の少なくとも一つに、該積層体の前記積層方向とは交差する面内の位置を規制する部材を備えた収納部と、
前記積層体の前記燃料給排部材とは反対側において前記収納部に設けられた取付板と、
該取付板に組み付けられ、前記積層体の端部を積層方向に加圧する加圧手段と
を備えたことを要旨とする。
【００１０】
ここで、前記燃料電池において、前記燃料給排部材と前記積層体とを一剛性体として固定する固定部材を備えた構成とすることもできる。更に、前記燃料電池において、前記燃料給排部材に接触する前記複数の積層体の各々の積層端の電気極性を、該燃料給排部材を挟んで対峙する積層体の積層端の電気極性と異なるよう該複数の積層体を配置してなる構成とすることもできる。あるいは、前記燃焼電池において、前記積層体と前記収納部との接触部の少なくとも一部に、該積層体を該収納部と接触した状態で移動させる際、該積層体に働く摩擦抵抗を小さくする摩擦抵抗低減手段を備える構成とすることもできる。
【００１１】
【作用】
以上のように構成された本発明の燃料電池は、複数の積層体とこの積層体により挟持された燃料給排部材を備え、積層体は、収納部内の部材に位置を規制されて収納され、加圧手段により積層体は燃料給排部材側に加圧される。積層体により挟持された燃料給排部材は、複数の積層体との接触部に設けられた孔から複数の積層体に少なくとも燃料系の給排を行なう。この結果、積層体毎に燃料の給排用の配管を接続する必要がなく、燃料電池が小型になる。
【００１２】
また請求項２記載の燃料電池は、燃料ガス、酸化ガス、および前記水の給排のための孔を、燃料給排部材における積層体との接触部に設けており、この孔により各ガスおよび冷却水の給排が行なわれる。
燃料電池。
【００１３】
請求項３記載の燃料電池では、固定部材により燃料給排部材と積層体とを一剛性体として固定することにより、燃料電池を一剛性体として取り扱うことを可能とする。
【００１４】
請求項４記載の燃料電池では、加圧手段は、前記取付板に設けられた回転防止部材の螺刻部に螺合された加圧ボルトを回転すると、加圧部材は前進して前記積層体端部を加圧する。
【００１５】
請求項５記載の燃料電池では、燃料給排部材に接触する複数の積層体の各々の積層端の電気極性を異なる極性とすることにより、各積層体を容易に電気的に直列に接続することができる。
【００１６】
請求項６記載の燃料電池では、積層体と収納部との接触部の少なくとも一部に形成された摩擦抵抗低減手段が、積層体を収納部と接触した状態で移動させる際、積層体に働く摩擦抵抗を小さくする。
【００１７】
【実施例】
以上説明した本発明の構成・作用を一層明らかにするために、以下本発明の好適な実施例について説明する。図１は、本発明の好適な一実施例である燃料電池１０の概略を例示する説明図である。
【００１８】
図示するように、燃料電池１０は、単電池を積層してなる４つの積層体１２Ａ〜１２Ｄと、この積層体１２Ａ〜１２Ｄへの燃料等の給排を行なう燃料等給排部材４０と、積層体１２Ａ〜１２Ｄの収納容器をなす上部ケース８０および下部ケース９０と、積層体１２Ａ〜１２Ｄに積層方向の圧力を加える加圧機構１１０とから構成される。以下各構成部材について説明する。
【００１９】
図２は、積層体１２Ａ〜１２Ｄとを構成する単電池１３および冷却部材３０の構成の概略を例示する斜視図である。単電池１３は、固体高分子型燃料電池の単電池であり、図示するように、電解質膜１４と、この電解質膜１４を両側から挟んでサンドイッチ構造を形成する２つのガス拡散電極１６と、このサンドイッチ構造を両側から挟持する２つの集電極２０とから構成される。
【００２０】
電解質膜１４は、高分子材料、例えば、フッ素系樹脂により形成された厚さ１００μｍないし２００μｍのイオン交換膜であり、湿潤状態で良好な電気伝導性を示す。２つのガス拡散電極１６は、共に炭素繊維からなる糸で織成したカーボンクロスにより形成されている。このカーボンクロスの電解質膜１４側の表面および隙間には、触媒としての白金または白金と他の金属からなる合金等を担持したカーボン粉が練り込まれている。この電解質膜１４と２つのガス拡散電極１６は、２つのガス拡散電極１６が電解質膜１４を挟んでサンドイッチ構造とした状態で、１００℃ないし１６０℃好ましくは１１０℃ないし１３０℃の温度で、１ＭＰａ｛１０．２ｋｇｆ／ｃｍ２｝ないし２０ＭＰａ｛２０４ｋｇｆ／ｃｍ２｝好ましくは８ＭＰａ｛８２ｋｇｆ／ｃｍ２｝ないし１５ＭＰａ｛１５３ｋｇｆ／ｃｍ２｝の圧力を作用させて接合するホットプレス法により接合されている。
【００２１】
集電極２０は、カーボンを圧縮して緻密化しガス不透過とした緻密質カーボンにより形成されている。集電極２０のガス拡散電極１６と接触する面（積層面）は、正方形状に形成されており、この面の図中の上部両隅には、断面が円形の冷却水孔２１，２２が形成されている。この冷却水孔２１，２２は、積層体を形成した際、積層体を積層方向に貫通する冷却水の流路を形成する。また、集電極２０の積層面の各辺の縁付近には、辺に沿って細長い一対の孔（燃料ガス孔）２３，２４および一対の孔（酸化ガス孔）２５，２６が形成されている。この燃料ガス孔２３，２４および酸化ガス孔２５，２６は、積層体を形成した際、水素を含有する燃料ガスおよび酸素を含有する酸化ガスの積層体を積層方向に貫通する流路を形成する。
【００２２】
集電極２０の積層面の一方（図中裏面）には、一対の燃料ガス孔２３，２４間を連絡する一対の酸化ガス孔２５，２６の長手方向と平行な複数の溝２７が形成されており、積層面の他方（図中表示面）には、一対の酸化ガス孔２５，２６間を連絡する溝２８が形成されている。この溝２７と溝２８とは直交しており、それぞれガス拡散電極１６の表面とで酸化ガスまたは燃料ガスの流路をなす。なお、電解質膜１４およびガス拡散電極１６を挟んで溝２７と溝２８とが対峙するよう集電極２０が配置される。
【００２３】
冷却部材３０は、集電極２０と同様の緻密質カーボンにより形成されている。冷却部材３０の積層面には、集電極２０の積層面に形成された冷却水孔２１，２２，燃料ガス孔２３，２４および酸化ガス孔２５，２６と同一の場所に同一形状の冷却水孔３１，３２，燃料ガス孔３３，３４および酸化ガス孔３５，３６が形成されている。冷却水孔３１，３２は集電極２０の冷却水孔２１，２２と共に冷却水の流路を形成し、燃料ガス孔３３，３４および酸化ガス孔３５，３６は、集電極２０の燃料ガス孔２３，２４および酸化ガス孔２５，２６と共に燃料ガスおよび酸化ガスの流路を形成する。また、冷却部材３０の積層面の一方（図中表示面）には、冷却水孔３１から冷却水孔３２に至る葛折状の溝３８がリブ３７により形成されている。この溝３８は、溝２７または溝２８のいずれかが形成されていない集電極（図示せず）の溝が形成されていない積層面とで冷却水の通路を形成する。
【００２４】
こうして構成された単電池１３と冷却部材３０を積層して積層体１２Ａ〜１２Ｄを形成する。この際、単電池１３と冷却部材３０との積層体中の比率は、単電池１３の発熱量，冷却水の温度，冷却水の流量などの条件により定まる。実施例では、単電池１３と冷却部材３０とを３：１の比率で積層して積層体１２Ａ〜１２Ｄを形成した。
【００２５】
図３は、燃料等給排部材４０の概観を例示する斜視図である。図４は燃料等給排部材４０の燃料ガスの供給用流路を例示した説明図、図５は燃料等給排部材４０の燃料ガスの排出用流路を例示した説明図、図６は燃料等給排部材４０の酸化ガスの供給用流路および排出用流路を例示した説明図である。また、図７，図８，図９および図１０は、図３に示した燃料等給排部材４０のＡ−Ａ線断面図，Ｂ−Ｂ線断面図，Ｃ−Ｃ線断面図およびＤ−Ｄ線断面図である。
【００２６】
燃料等給排部材４０は、アルミニウムにより直方体形状に形成されている。この燃料等給排部材４０は、図示しない燃料ガス給排装置，酸化ガス給排装置および冷却水給排装置からの燃料ガス，酸化ガスおよび冷却水を積層体１２Ａ〜１２Ｄに供給すると共に、積層体１２Ａ〜１２Ｄから排出される燃料ガス側の排ガス，酸化ガス側の排ガスおよび冷却水を燃料ガス給排装置，酸化ガス給排装置および冷却水給排装置に戻す部材である。このため、燃料等給排部材４０には、以下に説明する燃料ガス給排装置と各積層体１２Ａ〜１２Ｄとを連絡する燃料ガスの給排のための流路，酸化ガス給排装置と各積層体１２Ａ〜１２Ｄとを連絡する酸化ガスの給排のための流路および冷却水給排装置と各積層体１２Ａ〜１２Ｄとを連絡する冷却水の給排のための流路が形成されている。
【００２７】
まず、冷却水の給排のための流路について説明する。燃料等給排部材４０の図３中の上面の中央の両サイドには、冷却水給排装置から冷却水の供給を受ける冷却水供給口４２Ａ〜４２Ｄが形成されており、同面の四隅には、冷却水給排装置へ冷却水を戻す冷却水排出口４６Ａ〜４６Ｄが形成されている。また、燃料等給排部材４０の同図の右側面の上部中央には、冷却水給排装置からの冷却水を積層体１２Ａ，１２Ｂに供給する冷却水供給接続口４４Ａ，４４Ｂが形成されており、同面の上部両隅には、積層体１２Ａ，１２Ｂから排出される冷却水を受け入れる冷却水排出接続口４８Ａ，４８Ｂが形成されている。なお、この面（図３中の右側面）に対向する面（図１に示した燃料等給排部材４０の左側面）にも、この面と同様に冷却水供給接続口４４Ｃ，４４Ｄおよび冷却水排出接続口４８Ｃ，４８Ｄが形成されている。この冷却水供給口４２Ａ〜４２Ｄと冷却水供給接続口４４Ａ〜４４Ｄは、図１０に示す冷却水供給通路４３Ｂ，４３Ｄのように直角に折れた通路（冷却水供給通路）４３Ａ〜４３Ｄにより連絡されている。また、冷却水排出口４６Ａ〜４６Ｄと冷却水排出接続口４８Ａ〜４８Ｄも、図７に例示する冷却水排出通路４７Ａ，４７Ｃのように直角に折れた通路（冷却水排出通路）４７Ａ〜４７Ｄにより連絡されている。
【００２８】
したがって、燃料等給排部材４０は、冷却水給排装置からの冷却水を冷却水供給口４２Ａ〜４２Ｄ，冷却水供給通路４３Ａ〜４３Ｄおよび冷却水供給接続口４４Ａ〜４４Ｄを介して積層体１２Ａ〜１２Ｄに供給すると共に、積層体１２Ａ〜１２Ｄから排出される冷却水を冷却水排出接続口４８Ａ〜４８Ｄ，冷却水排出通路４７Ａ〜４７Ｄおよび冷却水排出口４６Ａ〜４６Ｄを介して冷却水給排装置に戻す。
【００２９】
次に燃料等給排部材４０の燃料ガスの給排のための流路について説明する。燃料等給排部材４０の図３中の右側面の中央には、燃料ガス給排装置からの燃料ガスを積層体１２Ａ，１２Ｂに供給する図中上下に細長い２つの燃料ガス供給接続口６２Ａ，６２Ｂが形成されており、同面の燃料ガス供給接続口６２Ａ，６２Ｂに対向する辺の縁付近には、積層体１２Ａ，１２Ｂから排出される燃料ガス側の排ガスを受け入れる２つの細長い燃料ガス排出接続口６４Ａ，６４Ｂが形成されている。なお、この面（図３中右側面）に対向する面（図１に示した燃料等給排部材４０の左側面）にも、この面と同様の燃料ガス供給接続口６２Ｃ，６２Ｄおよび燃料ガス排出接続口６４Ｃ，６４Ｄが形成されている。
【００３０】
図４に示すように、燃料等給排部材４０には、図中の右裏端面から図中の上面および右側面と平行で円形断面の燃料ガス供給流路５１と矩形断面の切削孔５３とが形成されている。この燃料ガス供給流路５１の図中の右裏端面に形成された燃料ガス供給口５０は、図示しない燃料ガス給排装置に接続される。切削孔５３には、切削孔５３と断面形状が同一でその長手方向の長さより短い燃料ガス分配室形成部材５４Ａが嵌挿されており、切削孔５３の最奥部に燃料ガス分配室５４が形成されている。また、燃料等給排部材４０には、図４中の上面（図９中の上縁）の中央から鉛直方向に燃料ガス供給流路５１と同一の円形断面の燃料ガス連絡流路５２が形成されている。この燃料ガス連絡流路５２には、図４中の上面から燃料ガス連絡流路５２と同一の断面形状をした燃料ガス流路形成部材５２Ａが嵌挿されている。また、燃料ガス供給流路５１は、先端部で燃料ガス分配室５４と接続しており、燃料ガス流路形成部材５２Ａの直下で燃料ガス供給流路５１と接続している。したがって、燃料ガス供給流路５１は、燃料ガス連絡流路５２により燃料ガス分配室５４に連絡される。燃料ガス分配室５４は、図１０に例示するように、燃料ガス分配室５４から燃料ガス供給接続口６２Ａ〜６２Ｄに向けてその断面積が大きくなる燃料ガス供給通路６３Ａ〜６３Ｄにより燃料ガス供給接続口６２Ａ〜６２Ｄに連絡されている。
【００３１】
また、図５に示すように、燃料等給排部材４０には、図中の右裏端面から、図中の上面および右側面と平行で略５角形断面の切削孔５６が形成されている。この切削孔５６には、切削孔５６と断面形状が同一でその長手方向の長さが短い燃料ガス排出流路形成部材５７Ａが図中の右裏端面から嵌挿されており、切削孔５６と燃料ガス排出流路形成部材５７Ａとで燃料ガス排出流路５７が形成されている。燃料ガス排出流路５７の図中の正面側の端面の最下部には、円形断面の燃料ガス排出連絡流路５８が形成されており、図中の正面に形成された燃料ガス排出口５９に連絡されている。燃料ガス排出口５９は、図示しない燃料ガス給排装置に接続される。燃料ガス排出流路５７は、図７に例示するように、燃料ガス排出流路５７から燃料ガス排出接続口６４Ａ〜６４Ｄに向けてその断面積が大きくなる燃料ガス排出通路６５Ａ〜６５Ｄにより燃料ガス排出接続口６４Ａ〜６４Ｄに連絡されている。
【００３２】
したがって、燃料等給排部材４０は、燃料ガス給排装置からの燃料ガスを燃料ガス供給口５０，燃料ガス供給流路５１，燃料ガス連絡流路５２，燃料ガス分配室５４，燃料ガス供給通路６３Ａ〜６３Ｄおよび燃料ガス供給接続口６２Ａ〜６２Ｄを介して積層体１２Ａ〜１２Ｄに供給すると共に、積層体１２Ａ〜１２Ｄから排出される燃料ガスの排ガスを燃料ガス排出接続口６４Ａ〜６４Ｄ，燃料ガス排出通路６５Ａ〜６５Ｄ，燃料ガス排出流路５７，燃料ガス排出連絡流路５８および燃料ガス排出口５９を介して燃料ガス給排装置に戻す。
【００３３】
なお、燃料給排装置から各積層体１２Ａ〜１２Ｄに至る燃料等給排部材４０に形成された燃料ガスの供給側の各流路（燃料ガス供給流路５１，燃料ガス連絡流路５２，燃料ガス分配室５４および燃料ガス供給通路６３Ａ〜６３Ｄ）がそれぞれ同一形状をしており、各積層体１２Ａ〜１２Ｄから燃料給排装置に至る燃料等給排部材４０に形成された燃料ガス側の排ガスの排出側の各流路（燃料ガス排出通路６５Ａ〜６５Ｄ，燃料ガス排出流路５７，燃料ガス排出連絡流路５８および燃料ガス排出口５９）もそれぞれ同一形状をしているから、燃料等給排部材４０から各積層体１２Ａ〜１２Ｄに燃料ガスが均等に供給され、各積層体１２Ａ〜１２Ｄから燃料等給排部材４０へ燃料ガス側の排ガスが均等に排出される。
【００３４】
次に燃料等給排部材４０の酸化ガスの給排のための流路について説明する。燃料等給排部材４０の図３中の上面の中央部には、円環状の溝と、この円環状の溝から四隅方向に向けて形成された４つの溝とからなる酸化ガス分配溝７０が形成されている。この酸化ガス分配溝７０の四隅方向に向けて形成された４つの溝の先端部には、断面が円形の酸化ガス供給口７１Ａ〜７１Ｄが形成されている。この酸化ガス分配溝７０は、図示しない酸化ガス給排装置に接続される。燃料等給排部材４０の図中の右側面の上部には、酸化ガス給排装置からの酸化ガスを積層体１２Ａ，１２Ｂに供給する２つの細長い酸化ガス供給接続口７２Ａ，７２Ｂが形成されており、下部には積層体１２Ａ，１２Ｂから排出される酸化ガス側の排ガスを受け入れる２つの細長い酸化ガス排出接続口７４Ａ，７４Ｂが形成されている。なお、この面（図３中の右側面）に対向する面（図１に示した燃料等給排部材４０の左側面）にも、この面と同様の酸化ガス供給接続口７２Ｃ，７２Ｄおよび酸化ガス排出接続口７４Ｃ，７４Ｄが形成されている。
【００３５】
図６および図８に示すように、酸化ガス供給口７１Ａ〜７１Ｄは、酸化ガス供給口７１Ａ〜７１Ｄから酸化ガス供給接続口７２Ａ〜７２Ｄに向けて断面積が大きくなる酸化ガス供給通路７３Ａ〜７３Ｄにより酸化ガス供給接続口７２Ａ〜７２Ｄに連絡されている。
【００３６】
また、燃料等給排部材４０の図６中の下裏面には、円形断面の凹部と、この凹部から四隅方向に向けて形成された４つの溝とからなる酸化ガス排出部７８が形成されている。この酸化ガス排出部７８の四隅方向に向けて形成された４つの溝の先端部には、断面が円形の酸化ガス排出口７６Ａ〜７６Ｄが形成されている。酸化ガス排出口７６Ａ〜７６Ｄは、図６および図８に示すように、酸化ガス排出口７６Ａ〜７６Ｄから酸化ガス排出接続口７４Ａ〜７４Ｄに向けて断面積が大きくなる酸化ガス排出通路７５Ａ〜７５Ｄにより酸化ガス排出接続口７４Ａ〜７４Ｄに連絡されている。
【００３７】
したがって、燃料等給排部材４０は、酸化ガス給排装置からの酸化ガスを酸化ガス分配溝７０，酸化ガス供給口７１Ａ〜７１Ｄ，酸化ガス供給通路７３Ａ〜７３Ｄおよび酸化ガス供給接続口７２Ａ〜７２Ｄを介して積層体１２Ａ〜１２Ｄに供給すると共に、積層体１２Ａ〜１２Ｄから排出される酸化ガスの排ガスを酸化ガス排出接続口７４Ａ〜７４Ｄ，酸化ガス排出通路７５Ａ〜７５Ｄ，酸化ガス排出口７６Ａ〜７６Ｄおよび酸化ガス排出部７８を介して燃料ガス給排装置に戻す。
【００３８】
なお、酸化ガス給排装置から各積層体１２Ａ〜１２Ｄに至る燃料等給排部材４０に形成された酸化ガスの供給側の各流路（酸化ガス分配溝７０，酸化ガス供給口７１Ａ〜７１Ｄおよび酸化ガス供給通路７３Ａ〜７３Ｄ）がそれぞれ同一形状をしており、積層体１２Ａ〜１２Ｄから酸化ガス給排装置に至る燃料等給排部材４０に形成された酸化ガス側の排ガスの排出側の各流路（酸化ガス排出通路７５Ａ〜７５Ｄ，酸化ガス排出口７６Ａ〜７６Ｄおよび酸化ガス排出部７８）もそれぞれ同一形状をしているから、燃料等給排部材４０から各積層体１２Ａ〜１２Ｄに酸化ガスが均等に供給され、各積層体１２Ａ〜１２Ｄから燃料等給排部材４０へ酸化ガス側の排ガスが均等に排出される。
【００３９】
次に上部ケース８０の構造について説明する。図１１は図１に示した上部ケース８０のＥ−Ｅ線断面図、図１２は図１に示した上部ケース８０のＦ−Ｆ線断面図である。上部ケース８０は、鋼板材により形成されており、図１，図１１および図１２に示すように、上部８１と、この上部８１から直角に折り曲がった２つの側部８２とからなる。上部８１には、リブ部８４が打ち抜きにより形成されている。リブ部８４は、図１１に示すように、その両サイドを図中下に折り曲げて形成したガイド部８５を備える。上部８１の打ち抜かれた周囲には、断面が半円形の湾曲部８６が形成されている。湾曲部８６のリブ部８４のガイド部８５に対向する部分には、図１１および図１２に示すように、リブ部８４のガイド部８５と同様なガイド部８７が形成されている。このガイド部８５とガイド部８７は、積層体１２Ａ〜１２Ｄを積層する際、単電池１３をガイドする。こうしたリブ部８４，ガイド部８５，湾曲部８６およびガイド部８７により上部ケース８０の剛性が高められている。上部８１および側部８２の燃料等給排部材４０および加圧機構１１０と接続される両端部には、上部ケース８０を燃料等給排部材４０および加圧機構１１０に固定するためのボルト穴が形成されている。
【００４０】
次に下部ケース９０の構造について説明する。図１３は図１に示した下部ケース９０のＧ−Ｇ線断面図、図１４は図１に示した下部ケース９０のＨ−Ｈ線断面図である。下部ケース９０は、上部ケース８０と同様に鋼板材により形成されており、図１，図１３および図１４に示すように、底部９１と、この底部９１から直角に折り曲がった２つの側部９２とからなる。図１および図１３に示すように、底部９１の上部ケース８０のリブ部８４に対向する位置には、断面が半円形で図１３中上に凸となるよう湾曲部９４が形成されている。また、底部９１の湾曲部９４に対向する端部と、加圧機構１１０と接続される端部には、湾曲部９４と同一形状の湾曲部９６が形成されている。底部９１の燃料等給排部材４０と接続される端部には、図１４に示すように、湾曲部９４と同一形状で、図１４中下に凸となるよう湾曲部９８が形成されている。湾曲部９４に対向する湾曲部９６と湾曲部９４は、積層体１２Ａ〜１２Ｄを積層する際の位置決めに用いられる。また、こうした湾曲部９４，９６，９８により、下部ケース９０の剛性が高めてられている。底部９１および側部９２の燃料等給排部材４０および加圧機構１１０と接続される両端部には、各下部ケース９０を燃料等給排部材４０および加圧機構１１０に固定するためのボルト穴が形成されている。
【００４１】
下部ケース９０の側部９２の燃料等給排部材４０に接続される端部付近には、燃料等給排部材４０を挟む積層体の積層端に配置される端子板１００に形成された端子１００Ａを取り出す矩形の端子孔９９が形成されている。この燃料等給排部材４０を挟んで対峙する２つの端子１００Ａは、図１５に示すように結線することができる。図１５に結線の様子を示す。図示するように、端子板１００は、導電材料で矩形の板状に形成されており、その一辺には、突出した端子１００Ａが形成されている。この端子１００Ａは、燃料電池１０を組み付けた際、各下部ケース９０の端子孔９９から突出する。端子１００Ａ間を結線する結線板１０２には、この端子１００Ａに係合可能な係合部１０４が両端に形成されている。この係合部１０４を端子１００Ａに係合させることにより、端子１００Ａ間の結線が行なわれる。実施例の燃料電池１０では、積層体１２Ａと積層体１２Ｃおよび積層体１２Ｂと積層体１２Ｄが結線板１０２により結線されている。
【００４２】
また、積層体１２Ｃと積層体１２Ｄは、加圧機構１１０側の積層端でも結線されている。積層体１２Ｃと積層体１２Ｄとの結線の様子を図１６に示す。図示するように、積層体１２Ｃの積層端には、積層体１２Ｄ側に係合凸部１０７が形成された端子板１０６が設置されており、積層体１２Ｄの積層端には、積層体１２Ｃ側に係合凸部１０７と係合可能な係合凹部１０９が形成された端子板１０８が設置されている。この係合凸部１０７と係合凹部１０９は、係合した状態で、端子板１０６（端子板１０８）の厚さ分だけ積層方向にスライドすることができる。したがって、積層体１２Ｃと積層体１２Ｄとの積層方向の長さが、単電池１３の製造誤差等により若干異なっても、結線することができる。
【００４３】
ここで、実施例の燃料電池１０では、積層体１２Ａ〜１２Ｄを積層する際、単電池１３を構成する集電極２０を同じ向き（例えば、図２に示すように集電極２０の溝２７が図中右側となる向き）として積層体１２Ａと積層体１２Ｃとを形成し、集電極２０を反対の向き（例えば、図２中の集電極２０を溝２８の中央に位置する溝を軸として１８０度回転させて溝２８が図２中右側となる向き）として積層体１２Ｂと積層体１２Ｄとを形成しているので、結線板１０２により積層体１２Ａと積層体１２Ｃとを結線し、係合凸部１０７と係合凹部１０９とにより積層体１２Ｃと積層体１２Ｄとを結線し、結線板１０２により積層体１２Ｄと積層体１２Ｂとを結線すれば、各積層体１２Ａ〜１２Ｄは、積層体１２Ａ，１２Ｃ，１２Ｄ，１２Ｂの順に直列に接続される。したがって、積層体１２Ａおよび積層体１２Ｂの加圧機構１１０側の積層端に、端子板１００を端子板１００に形成された端子１００Ａが図１中上になるよう設置すれば、この端子１００Ａが燃料電池１０の出力端子となり、この端子１００Ａから電力を得ることができる。
【００４４】
次に加圧機構１１０について説明する。図１７は、加圧機構１１０の構成を例示する説明図である。図示するように、加圧機構１１０は、加圧機構１１０を上部ケース８０および下部ケース９０に取り付ける取付板１１２と、この取付板１１２に後述する加圧ボルト１４０に作用する加圧に伴う反力を伝達する回転防止部材１２０と、各積層体１２Ａ〜１２Ｄに積層方向の圧力を作用させる加圧部材１３０と、加圧部材１３０に押圧力を作用させる加圧ボルト１４０とから構成される。取付板１１２には、２つの正八角形の貫通孔１１４が形成されており、この貫通孔１１４に回転防止部材１２０が嵌合されている。
【００４５】
図１８は、回転防止部材１２０を図１７中右側から見た説明図である。図示するように、回転防止部材１２０は、加圧ボルト１４０に作用する加圧に伴う反力を取付板１１２に伝達する円形の台座部１２２と、正八角形で取付板１１２の貫通孔１１４に嵌合可能な嵌合部１２４とからなる。嵌合部１２４の中央には、嵌合部１２４を貫通する貫通孔１２６が形成されており、貫通孔１２６の表面は、後述する加圧ボルト１４０の螺刻部１４４と螺合するよう螺刻されている。なお、図１７に示した回転防止部材１２０は、図１８の回転防止部材１２０のＪ−Ｊ線断面図である。
【００４６】
図１９は、加圧部材１３０を図１７中右側から見た説明図である。図示するように、加圧部材１３０は、積層体１２Ａ〜１２Ｄの積層端に押圧力を作用させる円板１３２と、この円板１３２の中央に取り付けられる加圧軸１３６と、円板１３２と加圧軸１３６を補強する三角形の加圧リブ１３４とからなる。加圧軸１３６の端部（図１７中の右端部）には、半球形状の加圧凹部１３８が形成されている。
【００４７】
加圧ボルト１４０は、図１７に示すように、一方の端部１４２は加圧部材１３０の加圧凹部１３８と整合するよう半球形状に形成されており、他方の端部１４６はその断面が六角形となるよう形成されている。加圧ボルト１４０の端部１４２と端部１４６との間は、回転防止部材１２０の貫通孔１２６に螺合する螺刻部１４４が形成されている。
【００４８】
こうして構成された加圧機構１１０は、次のようにして積層体１２Ａ〜１２Ｄに積層方向の圧力を作用させる。回転防止部材１２０の貫通孔１２６に螺合した加圧ボルト１４０を回転させると、加圧ボルト１４０は、図１７中の左右方向に移動する。加圧ボルト１４０を回転させて、加圧ボルト１４０を同図中の左方向に移動させると、加圧ボルト１４０の端部１４２が加圧部材１３０の加圧凹部１３８に当接し、加圧部材１３０を左方向に移動させる。このため、積層体１２Ａ〜１２Ｄには、加圧部材１３０の円板１３２により積層方向の圧力が加えられる。
【００４９】
こうした各構成部材により構成された燃料電池１０の燃料等給排部材４０に、図示しない燃料ガス給排装置，酸化ガス給排装置および冷却水給排装置を接続し、燃料ガス，酸化ガスおよび冷却水を供給すれば、燃料電池１０は、次式に示す電気化学反応を行ない、化学エネルギを直接電気エネルギに変換する。
【００５０】
カソード反応（酸素極）：２Ｈ＋＋２ｅ−＋（１／２）Ｏ２→Ｈ２Ｏ
アノード反応（燃料極）：Ｈ２→２Ｈ＋＋２ｅ−
【００５１】
以上説明した実施例の燃料電池１０によれば、各積層体１２Ａ〜１２Ｄへの燃料ガス，酸化ガスおよび冷却水の給排のために、燃料等給排部材４０と燃料ガス給排装置，酸化ガス給排装置および冷却水給排装置とを接続するだけでよく、積層体毎に接続が必要な燃料電池に比して接続箇所および接続配管を少なくすることができる。この結果、燃料電池１０の設置スペースを小さくすることができ、燃料電池１０の設置を容易にすることができる。また、燃料等給排部材４０と４つの積層体１２Ａ〜１２Ｄとを一体化して一剛性体とするので、燃料電池１０を車両等に容易に設置することができる。
【００５２】
また、燃料等給排部材４０を積層体１２Ａ〜１２Ｄで挟持し、燃料等給排部材４０の積層体１２Ａ〜１２Ｄの接触面から積層体１２Ａ〜１２Ｄへの燃料ガス，酸化ガスおよび冷却水の給排を行ない、積層体１２Ａ〜１２Ｄの他端から加圧機構１１０により圧力を加えるので、燃料等給排部材４０と積層体１２Ａ〜１２Ｄとの接触面に十分なシール性を確保することができる。この結果、燃料ガス等の漏れを防止することができる。
【００５３】
さらに、燃料ガス給排装置および酸化ガス給排装置から各積層体１２Ａ〜１２Ｄに至る燃料等給排部材４０の供給側の各流路をそれぞれの積層体毎に同一形状とすると共に各積層体１２Ａ〜１２Ｄから燃料ガス給排装置および酸化ガス給排装置に至る燃料等給排部材４０の排出側の各流路もそれぞれの積層体毎に同一形状としたので、燃料等給排部材４０から各積層体１２Ａ〜１２Ｄに燃料ガスおよび酸化ガスを均等に供給することができ、各積層体１２Ａ〜１２Ｄから燃料等給排部材４０へ燃料ガス側および酸化ガス側の排ガスを均等に排出することができる。この結果、各積層体１２Ａ〜１２Ｄを同じ条件で運転することができ、運転効率の良い燃料電池とすることができる。
【００５４】
実施例の燃料電池１０では、上部ケース８０を打ち抜き、リブ部８４とリブ部８４に対向する湾曲部８６とに、それぞれガイド部８５およびガイド部８７を設け、さらに下部ケース９０に湾曲部９４，９６を設けて、積層体１２Ａ〜１２Ｄを積層する際に単電池１３の位置が定まるようにしたので、各積層体１２Ａ〜１２Ｄを精度良く積層することができる。この結果、内部抵抗の小さな燃料電池とすることができる。また、実施例の燃料電池１０では、上部ケース８０を打ち抜いたので、積層体１２Ａ〜１２Ｄの積層状態を確認することができ、容易にメンテナンスすることができる。さらに、実施例の燃料電池１０では、加圧機構１１０による加圧が各積層体１２Ａ〜１２Ｄ毎に行なわれるので、積層体１２Ａ〜１２Ｄ毎に加える圧力を調節することができ、積層体１２Ａ〜１２Ｄ毎にメンテナンスすることができる。
【００５５】
なお、実施例の燃料電池１０では、４つの積層体１２Ａ〜１２Ｄに挟持され、この４つの積層体１２Ａ〜１２Ｄへの燃料ガス等の給排を行なう燃料等給排部材４０を用いたが、例えば、２つの積層体に挟持され２つの積層体への燃料ガス等の給排を行なう燃料等給排部材を用いる構成や、６つの積層体あるいは８つの積層体等の偶数個の積層体により挟持され偶数個の積層体への燃料ガス等の給排を行なう燃料等給排部材を用いる構成も好適である。また、３つ以上の奇数個の積層体で多方向から支持される燃料等給排部材としてもよい。
【００５６】
実施例では、燃料ガス供給口５０と燃料ガス排出口５９とを燃料等給排部材４０の対向する面に形成したが、同一面に形成する構成も好適である。また、実施例では、燃料等給排部材４０をアルミニウムにより形成したが、鉄等の他の金属，アルミニウム合金やその他の金属等の合金，エンジニアリングプラスチック等の樹脂等により形成してもよい。さらに、実施例では、単一部材に切削加工を施して燃料ガス供給流路５１等の流路を燃料等給排部材４０の内部に形成したが、予め切削加工を施した２以上の部材を接合して内部に燃料ガス供給流路等の流路を備えた燃料等給排部材を形成してもよい。
【００５７】
実施例では、燃料等給排部材４０に、燃料ガスの給排流路，酸化ガスの給排流路および冷却水の給排流路を形成したが、いずれか１つの給排流路あるいはいずれか２つの給排流路を形成する構成としてもよい。例えば、燃料電池の運転条件によっては、冷却水が不要な場合もあり、この場合には、冷却水供給通路４３Ａ〜４３Ｄ等の通路を形成しなくてもよい。
【００５８】
実施例では、各積層体１２Ａ〜１２Ｄを結線板１０２，端子板１０６および端子板１０８により積層体１２Ａ，１２Ｃ，１２Ｄ，１２Ｂの順で電気的に直列に接続したが、各積層体１２Ａ〜１２Ｄを電気的に並列に接続してもよく、各積層体１２Ａ〜１２Ｄのうちの２つずつを電気的に直列に接続しこの直列に接続した２組を電気的に並列としてもよい。
【００５９】
各積層体１２Ａ〜１２Ｄを電気的に並列に接続する場合、燃料等給排部材４０を挟んで対峙する積層体の積層端の電気極性は、同じ極性としてもよく、異なる極性としてもよい。この場合、各積層体１２Ａ〜１２Ｄの両積層端に端子板１００を設置し、この端子板１００に形成された端子１００Ａを介して各積層体１２Ａ〜１２Ｄからそれぞれ電力を取り出してもよい。また、各積層体１２Ａ〜１２Ｄの加圧機構１１０側の積層端を接地し、燃料等給排部材４０側の積層端からプラス極またはマイナス極を取り出してもよい。各積層体１２Ａ〜１２Ｄの加圧機構１１０側の積層端を接地する場合、各積層体１２Ａ〜１２Ｄの加圧機構１１０側の積層端がいずれもマイナス極またはプラス極となるよう各積層体１２Ａ〜１２Ｄを積層する。
【００６０】
各積層体１２Ａ〜１２Ｄのうちの２つずつを電気的に直列に接続し、この直列に接続した２組を電気的に並列に接続する場合、積層体１２Ａと積層体１２Ｃ，積層体１２Ｂと積層体１２Ｄを結線板１０２によりそれぞれ直列に接続してもよく、積層体１２Ａと積層体１２Ｂ，積層体１２Ｃと積層体１２Ｄを端子板１０６と端子板１０８とによりそれぞれ直列に接続してもよい。積層体１２Ａと積層体１２Ｂとを直列に接続する場合、積層体１２Ａと積層体１２Ｂの加圧機構１１０側の積層端を端子板１０６と端子板１０８とにより結線して燃料等給排部材４０側から出力端子を取り出してもよく、燃料等給排部材４０側の積層端を端子板１０６と端子板１０８とにより結線して加圧機構１１０側から出力端子を取り出してもよい。
【００６１】
次に実施例の燃料電池１０を自動車２００に搭載した場合の様子について説明する。図２０（ａ）は自動車２００に燃料電池１０等を搭載する際の配置の一例を示した平面図、図２０（ｂ）はこの燃料電池１０等の配置の側面図である。図２０（ａ）に示すように、自動車２００には、燃料電池１０、メタノールと水との混合物を貯蔵しメタノールを改質して燃料電池１０に燃料ガスを供給する燃料タンク２２０、燃料電池１０から排出される燃料ガス側の排ガスを受け入れてメタノールに再生するメタノールリフォーマ２２２、冷却水を燃料電池１０に供給する冷却水タンク２２４、冷却水タンク２２４から水の供給を受けて燃料ガスを加湿する加湿器２２６、燃料電池１０から排出された冷却水を外気との熱交換により冷却するラジエター２２８等が搭載されている。
【００６２】
ここで、この自動車２００では、燃料電池１０に接続される燃料ガス給排装置として燃料タンク２２０およびメタノールリフォーマ２２２を搭載し、冷却水給排装置として冷却水タンク２２４およびラジエター２２８を搭載している。また、自動車２００は、酸化ガス給排装置として外気を所定の圧力に加圧して燃料電池１０に供給する図示しないコンプレッサ等を搭載している。この他、自動車２００には、燃料電池１０から出力される直流電圧を３相交流電圧に変換すると共に振幅と周波数を制御するインバータ２１０，２１２やインバータ２１０，２１２からの３相交流電圧によって駆動するモータ２１４等も搭載されている。
【００６３】
図２０（ｂ）に示すように、燃料電池１０，加湿器２２６，インバータ２１０，２１２およびモータ２１４は、自動車２００の中央付近に設置された後部座席２４０の下に設置されている。また、ラジエター２２８は、自動車２００の最前部の最下部に設置されている。ここで、燃料電池１０は、一剛性体として組み付けられているので、自動車２００の振動に対して一つの物体としての挙動を示す。燃料電池１０の自動車２００への設置は、燃料等給排部材４０が燃料タンク２２０，メタノールリフォーマ２２２および冷却水タンク２２４に接続配管等により接続されることから、自動車２００の走行時の振動により燃料等給排部材４０が大きく振動しないよう燃料等給排部材４０で燃料電池１０の荷重を支持するよう取り付けられている。
【００６４】
以上説明したように、燃料電池１０は、一剛性体として組み付けられているので、自動車２００に容易に搭載することができ、自動車２００の走行時の振動に対しても一物体として考えることができる。また、燃料等給排部材４０で燃料電池１０の荷重を支持するよう取り付けたので、自動車２００の走行時の振動により燃料等給排部材４０が大きく振動することがなく、接続配管や接続に用いられるボルト等に与える応力を小さくすることができる。この結果、接続部に十分なシール性が得られ、燃料ガスや冷却水等の漏れを防止することができる。さらに、積層体１２Ａ〜１２Ｄの積層方向を水平方向として燃料電池１０を後部座席２４０の下に設置したので、自動車２００内の居住空間を大きくすることができる。なお、実施例では、燃料電池１０を自動車２００に搭載したが、自動車以外の移動車両に搭載してもよい。また、移動車両に搭載しない構成でも差し支えない。
【００６５】
次に、本発明の第２の実施例である燃料電池３１０について説明する。図２１は、第２実施例の燃料電池３１０の概略を例示する説明図である。図示するように、燃料電池３１０は、単電池を積層してなる４つの積層体３１２Ａ〜３１２Ｄと、この積層体３１２Ａ〜３１２Ｄへの燃料等の給排を行なう燃料等給排部材３４０と、積層体３１２Ａ〜３１２Ｄおよび燃料等給排部材３４０を収納する収納容器３８０と、積層体３１２Ａ〜３１２Ｄに積層方向の圧力を加える加圧機構１１０とから構成される。なお、第２実施例の加圧機構１１０は、第１実施例の燃料電池１０が備える加圧機構１１０と同一の構成なので、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００６６】
図２２は、積層体３１２Ａ〜３１２Ｄとを構成する単電池３１３および冷却部材３３０の構成の概略を例示する斜視図である。単電池３１３は、固体高分子型燃料電池の単電池であり、図示するように、電解質膜３１４と、この電解質膜３１４を両側から挟んでサンドイッチ構造を形成する２つのガス拡散電極３１６と、このサンドイッチ構造を両側から挟持する２つの集電極３２０とから構成される。
【００６７】
電解質膜３１４およびガス拡散電極３１６は、第１実施例の電解質膜１４およびガス拡散電極１６と同一の材料（電解質膜３１４については高分子材料、ガス拡散電極３１６についてはカーボンクロス）より形成されており、同一の方法（ホットプレス法）により接合されている。
【００６８】
集電極３２０は、第１実施例の集電極２０と同一の材料である緻密質カーボンにより積層面が図２２中左右方向より上下方向の方が若干長い長方形状の薄板に形成されている。この積層面の図中上部右側と下部左側には、集電極３２０の上縁または下縁に沿って細長い貫通孔（冷却水孔３２１，３２２）が形成されている。この冷却水孔３２１，３２２は、積層体を形成した際、積層体を積層方向に貫通する冷却水の流路を形成する。また、この積層面には、断面が直角二等辺三角形の貫通孔（燃料ガス孔３２３，３２４および酸化ガス孔３２５，３２６）が形成されている。この燃料ガス孔３２３，３２４および酸化ガス孔３２５，３２６は、積層体を形成した際、燃料ガスおよび酸化ガスの積層体を積層方向に貫通する流路を形成する。
【００６９】
集電極３２０の積層面の一方（図中裏面）には、対角に位置する燃料ガス孔３２３，３２４間を連絡する平行な複数の溝３２７が形成されており、積層面の他方（図中表示面）には、もう一方の対角に位置する酸化ガス孔２５，２６間を連絡する溝３２８が形成されている。この溝３２７と溝３２８とは直交しており、それぞれガス拡散電極３１６の表面とで酸化ガスまたは燃料ガスの流路をなす。なお、電解質膜３１４およびガス拡散電極３１６を挟んで溝３２７と溝３２８とが対峙するよう集電極３２０が配置される。
【００７０】
冷却部材３３０も集電極３２０と同様に緻密質カーボンにより形成されている。冷却部材３３０の積層面には、集電極３２０の積層面に形成された冷却水孔３２１，３２２，燃料ガス孔３２３，３２４および酸化ガス孔３２５，３２６と同一の場所に同一形状の冷却水孔３３１，３３２，燃料ガス孔３３３，３３４および酸化ガス孔３３５，３３６が形成されている。冷却水孔３３１，３３２は集電極３２０の冷却水孔３２１，３２２と共に冷却水の流路を形成し、燃料ガス孔３３３，３３４および酸化ガス孔３３５，３３６は、集電極３２０の燃料ガス孔３２３，３２４および酸化ガス孔３２５，３２６と共に燃料ガスおよび酸化ガスの流路を形成する。また、冷却部材３３０の積層面の一方（図中表示面）には、冷却水孔３３１から冷却水孔３３２に至る葛折状の溝３３８がリブ３３７により形成されている。この溝３３８は、溝３２７または溝３２８のいずれかが形成されていない集電極（図示せず）の溝が形成されていない積層面とで冷却水の通路を形成する。
【００７１】
こうして構成された単電池３１３と冷却部材３３０を積層して積層体３１２Ａ〜３１２Ｄを形成する。第二実施例でも、単電池３１３と冷却部材３３０とを３：１の比率として積層し、積層体３１２Ａ〜３１２Ｄを形成した。
【００７２】
図２３は、燃料等給排部材３４０の概観を例示する斜視図である。図２４は燃料等給排部材３４０の燃料ガスの供給用流路および排出用流路を例示した説明図、図２５は燃料等給排部材３４０の酸化ガスの供給用流路および排出用流路を例示した説明図、図２６は燃料等給排部材３４０の冷却水の供給用流路および排出用流路を例示した説明図である。
【００７３】
燃料等給排部材３４０は、アルミニウムにより直方体形状に形成されている。この燃料等給排部材３４０は、第１実施例の燃料等給排部材４０と同様に、図示しない燃料ガス給排装置，酸化ガス給排装置および冷却水給排装置からの燃料ガス，酸化ガスおよび冷却水を積層体３１２Ａ〜３１２Ｄに供給すると共に、積層体３１２Ａ〜３１２Ｄから排出される燃料ガス側の排ガス，酸化ガス側の排ガスおよび冷却水を燃料ガス給排装置，酸化ガス給排装置および冷却水給排装置に戻す部材である。このため、燃料等給排部材３４０には、以下に説明する燃料ガス給排装置と各積層体３１２Ａ〜３１２Ｄとを連絡する燃料ガスの給排のための流路，酸化ガス給排装置と各積層体３１２Ａ〜３１２Ｄとを連絡する酸化ガスの給排のための流路および冷却水給排装置と各積層体３１２Ａ〜３１２Ｄとを連絡する冷却水の給排のための流路が形成されている。
【００７４】
燃料等給排部材３４０には、図２３ないし図２６に示すように、２つの集電極３２０を冷却水孔３２１が燃料等給排部材３４０の上方両側となるよう並べて燃料等給排部材３４０に整合させた際、２つの集電極３２０の積層面に形成された冷却水孔３２１，３２２，燃料ガス孔３２３，３２４および酸化ガス孔３２５，３２６と整合する冷却水孔３６４Ａ，３６４Ｂ，３６６Ａ，３６６Ｂ，燃料ガス孔３４４Ａ，３４４Ｂ，３４６Ａ，３４６Ｂおよび酸化ガス孔３５４Ａ，３５４Ｂ，３５６Ａ，３５６Ｂが形成されている。また、燃料等給排部材３４０の図２３中上面には、図示しない燃料ガス給排装置，酸化ガス給排装置および冷却水給排装置に接続されて燃料ガス，酸化ガスおよび冷却水の供給を受ける供給孔３４１，３５１，３６１が形成されており、図２３中下面（裏面）には、図２４ないし図２６に示すように、燃料ガス給排装置，酸化ガス給排装置および冷却水給排装置に接続され燃料ガス系の排ガス，酸化ガス系の排ガスおよび冷却水を燃料ガス給排装置，酸化ガス給排装置および冷却水給排装置に排出する排出孔３４９，３５９，３６９が形成されている。
【００７５】
図２４に示すように、供給孔３４１は、燃料ガス供給流路３４２Ａおよび３４２Ｂにより燃料ガス孔３４４Ａおよび３４４Ｂと連絡しており、排出孔３４９は、燃料ガス排出流路３４７により燃料ガス孔３４６Ａおよび３４６Ｂと連絡している。したがって、燃料等給排部材３４０は、燃料ガス給排装置からの燃料ガスを供給孔３４１，燃料ガス供給流路３４２Ａおよび３４２Ｂ，燃料ガス孔３４４Ａおよび３４４Ｂを介して積層体３１２Ａ〜３１２Ｄに供給すると共に、積層体３１２Ａ〜３１２Ｄから排出される燃料ガス系の排ガスを燃料ガス孔３４６Ａおよび３４６Ｂ，燃料ガス排出流路３４７，排出孔３４９を介して燃料ガス給排装置に排出する。
【００７６】
また、図２５に示すように、燃料等給排部材３４０の供給孔３５１は、酸化ガス供給流路３５２により酸化ガス孔３５４Ａおよび３５４Ｂと連絡しており、排出孔３５９は、酸化ガス排出流路３５７Ａおよび３５７Ｂにより酸化ガス孔３５６Ａおよび３５６Ｂと連絡している。したがって、燃料等給排部材３４０は、酸化ガス給排装置からの酸化ガスを供給孔３５１，酸化ガス供給流路３５２，酸化ガス孔３５４Ａおよび３５４Ｂを介して積層体３１２Ａ〜３１２Ｄに供給すると共に、積層体３１２Ａ〜３１２Ｄから排出される酸化ガス系の排ガスを酸化ガス孔３５６Ａおよび３５６Ｂ，酸化ガス排出流路３５７Ａおよび３５７Ｂ，排出孔３５９を介して酸化ガス給排装置に排出する。
【００７７】
図２６に示すように、燃料等給排部材３４０の供給孔３６１は、冷却水供給流路３６２Ａおよび３６２Ｂにより冷却水孔３６４Ａおよび３６４Ｂと連絡しており、排出孔３６９は、冷却水排出流路３６７Ａおよび３６７Ｂにより冷却水孔３６６Ａおよび３６６Ｂと連絡している。したがって、燃料等給排部材３４０は、冷却水給排装置からの冷却水を供給孔３６１，冷却水供給流路３６２Ａおよび３６２Ｂ，冷却水孔３６４Ａおよび３６４Ｂを介して積層体３１２Ａ〜３１２Ｄに供給すると共に、積層体３１２Ａ〜３１２Ｄから排出される冷却水を冷却水孔３６６Ａおよび３６６Ｂ，冷却水排出流路３６７Ａおよび３６７Ｂ，排出孔３６９を介して冷却水給排装置に排出する。
【００７８】
こうして構成された燃料等給排部材３４０は、前後および左右が対称に形成されているから積層体３１２Ａ〜３１２Ｄに燃料ガス，酸化ガスおよび冷却水を均等に供給することができる。
【００７９】
次に、こうした燃料等給排部材３４０および積層体３１２Ａ〜３１２Ｄを収納する収納容器３８０について説明する。図２７は、図２１に示す燃料電池３１０をＪ−Ｊ断面で切断した断面図である。図２１および図２７に示すように、収納容器３８０は、矩形の箱状をしており、上蓋３８１と、積層体３１２Ａ〜３１２Ｄを収納する収納部３９１と、収納部３９１の両端に取り付けられる加圧機構１１０とにより構成されている。
【００８０】
収納部３９１の下部中央内側には、積層体３１２Ａ等の積層方向に沿ったリブ３９２が折り曲げ形成されている。このリブ３９２は、燃料等給排部材３４０が取り付けられる位置に相当する部分は切り取られている。また、収納部３９１の積層体３１２Ａ等の積層面に沿った各面には、積層体３１２Ａ等の積層方向に沿った平行な２つの支持部３９４Ａ，３９４Ｂ等が形成されており、リブ３９２にも同様な支持部３９４Ａ，３９４Ｂが形成されている。この支持部３９４Ａ，３９４Ｂの積層体３１２Ａ等の接触側には、積層体３１２Ａ等の積層方向に沿った面と接触した状態で移動させた際に絶縁性で摩擦抵抗の小さな材質または絶縁性で摩擦抵抗の小さくなる処理を施したもの（例えば、硬めのフッ素ゴムや天然ゴム，スチレンゴム，ブチルゴム，エチレンゴム，エチレンプロピレンゴム，ハイパロン，シリコンゴム等およびその表面に例えばフッ素系グリス等を塗布したもの等）により形成された摩擦抵抗低減部材３９８が取り付けられている。また、収納部３９１の上部には、上蓋３８１を取り付けるフランジ３９６が形成されている。
【００８１】
上部８１の中央内側にも、積層体３１２Ａ等の積層方向に沿ったリブ３８２が折り曲げ形成されている。このリブ３８２も燃料等給排部材３４０が取り付けられる位置に相当する部分は切り取られている。また、上蓋３８１の積層体３１２Ａ等の積層面に沿った面にも、積層体３１２Ａ等の積層方向に沿った平行な２つの支持部３８４Ａ，３８４Ｂ等が形成されており、この支持部３８４Ａ，３８４Ｂの積層体３１２Ａ等の接触側には摩擦抵抗低減部材３９８が取り付けられている。上蓋３８１の縁部には、収納部３９１のフランジ３９６と整合するフランジ３８６が形成されており、図示しないボルトにより収納部３９１に取り付け可能となっている。
【００８２】
なお、この収納容器３８０の長手方向の両端には、それぞれ加圧機構１１０が取り付けられ、加圧機構１１０により収納容器３８０に収納した積層体３１２Ａ〜３１２Ｄを積層方向に加圧可能となっている。
【００８３】
次に収納容器３８０に積層体３１２Ａ等を積層する様子について図２８に基づき説明する。図２８は、収納容器３８０の収納部３９１に積層体３１２Ａ等を積層する様子を説明する説明図である。まず、収納部３９１の中央に燃料等給排部材３４０を設置し、図２８（ａ）に示すように、収納部３９１を水平から若干傾ける。こうした状態で、燃料等給排部材３４０の斜め上方に単電池３１３および冷却部材３０を積層する。このとき、収納部３９１の支持部３９４Ａ，３９４Ｂが単電池３１３等をガイドするから単電池３１３等は容易に位置決めがなされる。また、支持部３９４Ａ，３９４Ｂには摩擦抵抗低減部材３９８が取り付けてあるから、隣接する単電池３１３間に隙間を生じることなく整然と積層することができる。
【００８４】
こうして、燃料等給排部材３４０の斜め上方に所定数の単電池３１３を積層したら、収納部３９１の積層体を形成した方の端部に加圧機構１１０を取り付け、僅かに積層体を加圧して仮止めを行なう。形成された積層体は収納部３９１と摩擦抵抗低減部材３９８を介して支持されているから、加圧機構１１０による仮止めもスムースに行なわれる。
【００８５】
次に、図２８（ｂ）に示すように、収納部３９１を積層体を形成した方が斜め下方になるよう傾け、燃料等給排部材３４０の斜め上方に単電池３１３等を同様に積層する。そして、その積層端側に加圧機構１１０を取り付け、僅かに加圧して仮止めする。
【００８６】
続いて、燃料等給排部材３４０の両側に形成された積層体３１２Ａ〜３１２Ｄを加圧機構１１０により積層した単電池３１３が所定の面圧になるよう加圧する。この加圧の最中は、燃料等給排部材３４０の両側の積層体３１２Ａ〜３１２Ｄに加わる圧力がなるべく均等になるように加圧する。積層体３１２Ａ〜３１２Ｄは収納部３９１と摩擦抵抗低減部材３９８を介して支持されているから、スムースに加圧され、積層体内の各単電池３１３に作用する面圧も均一になる。次に、収納部３９１に上蓋３８１を取り付け燃料電池３１０を完成する。
【００８７】
こうした各構成部材により構成された燃料電池３１０の燃料等給排部材３４０に、図示しない燃料ガス給排装置，酸化ガス給排装置および冷却水給排装置を接続し、燃料ガス，酸化ガスおよび冷却水を供給すれば、燃料電池３１０は、前述した電気化学反応を行ない、化学エネルギを直接電気エネルギに変換する。
【００８８】
以上説明した第２実施例の燃料電池３１０によれば、収納部３９１の積層体３１２Ａ〜３１２Ｄの支持部３９４Ａ，３９４Ｂに摩擦抵抗低減部材３９８を設置したので、収納部３９１へ容易に高精度に積層体を組み付けることができる。また、積層体３１２Ａ〜３１２Ｄに所定の圧力を加えた際、積層体３１２Ａ〜３１２Ｄがスムースに加圧されて積層体３１２Ａ〜３１２Ｄを形成する各単電池３１３は均一な面圧となるから、バラツキのより小さな高精度の燃料電池３１０とすることができる。さらに、一体形成された収納部３９１の中央部に燃料等給排部材３４０を設置したので、加圧機構１１０による引張り圧力は収納部３９１が受け持ち、燃料等給排部材３４０を収納部３９１に固定する必要がない。
【００８９】
もとより、各積層体３１２Ａ〜３１２Ｄへの燃料ガス，酸化ガスおよび冷却水の給排のために、燃料等給排部材３４０と燃料ガス給排装置，酸化ガス給排装置および冷却水給排装置とを接続するだけでよく、積層体毎に接続が必要な燃料電池に比して接続箇所および接続配管を少なくすることができ、燃料電池３１０の設置スペースを小さくすることができる。また、燃料等給排部材３４０と４つの積層体３１２Ａ〜３１２Ｄとを一体化して一剛性体とするので、燃料電池３１０を車両等に容易に設置することができる。燃料等給排部材３４０を積層体３１２Ａ〜３１２Ｄで挟持し、他端から加圧機構１１０により圧力を加えるので、燃料等給排部材３４０と積層体３１２Ａ〜３１２Ｄとの接触面に十分なシール性を確保することができる。さらに、燃料等給排部材３４０から各積層体３１２Ａ〜３１２Ｄに燃料ガス等を均等に供給すると共に各積層体３１２Ａ〜３１２Ｄから燃料等給排部材３４０へ燃料ガス系の排ガス等を均等に排出することができるから各積層体３１２Ａ〜３１２Ｄを同じ条件で運転することができ、運転効率の良い燃料電池とすることができる。
【００９０】
第２実施例の燃料電池３１０では、収納部３９１の支持部３９４Ａ，３９４Ｂに摩擦抵抗低減部材３９８を設置したが、支持部３９４Ａ，３９４Ｂを摩擦抵抗低減部材で形成してもよい。
【００９１】
第２実施例の燃料電池３１０では、燃料等給排部材３４０には燃料ガス等の給排に必要な孔等のみを形成したが、図２９に例示する燃料等給排部材３４０Ｂのように、燃料等給排部材を軽量化するために積層体３１２Ａ〜３１２Ｄと接触する部分の接触面中央に孔３７１Ａ，３７１Ｂおよび孔３７２Ａ〜３７８Ａ，３７２Ｂ〜３７８Ｂを形成する構成も好適である。なお、軽量化のための孔の形状は図２９に例示した孔３７１Ａ，３７２Ａ等に限られるものでないことは勿論である。
【００９２】
第２実施例の燃料電池３１０では、燃料等給排部材３４０をアルミニウムにより形成したが、鉄等の他の金属や各種の合金、フェノール樹脂やメラミン樹脂，不飽和ポリエステル樹脂，エポキシ樹脂，ケイ素樹脂等の熱硬化性プラスチック、フッ素樹脂や四フッ化エチレン樹脂，ポリカーボネート，ポリフェニレンサルファイド，ポリフェニレンエーテル等の熱可塑性プラスチックなどにより形成してもよい。燃料等給排部材３４０を樹脂等で形成すれば、燃料等給排部材３４０が絶縁するから、積層体３１２Ａ〜３１２Ｄの燃料等給排部材３４０側には絶縁板をもうける必要がない。
【００９３】
第２実施例の燃料電池３１０では、一体形成された収納部３９１の中央部に燃料等給排部材３４０を設置したが、第１実施例の燃料電池１０のように分離した上部ケース８０および下部ケース９０を燃料等給排部材３４０に取り付ける構成としてもよい。この場合、図３０に示す燃料等給排部材３４０Ｃのように、燃料等給排部材をアルミニウムにより形成された部材４４２とこれを挟持する樹脂により形成された部材４４４，４４６とを接合して形成し、上部ケース８０および下部ケース９０を部材４４２に取り付けるものとすれば、上部ケース８０および下部ケース９０を樹脂に取り付ける場合より大きな強度を得ることができると共に積層体３１２Ａ〜３１２Ｄとの絶縁性をも兼ね備えることができる。
【００９４】
以上本発明の実施例について説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。
【００９５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の燃料電池によれば、複数の積層体で挟持された燃料給排部材が、この複数の積層体との接触部に設けられた孔から複数の積層体に燃料系の給排を行なうので、燃料給排部材に燃料系の給排を行なう燃料給排装置と燃料給排部材とを接続するだけでよく、積層体毎に燃料給排装置との接続を行なう必要がない。このため、接続配管などの接続部品を少なくすることができ、容易に取り付けることができる。しかも、この燃料電池では、燃料給排部材が複数の積層体に挟持されているので、加圧手段により積層体を積層方向に加圧しても、積層体の積層端付近が加圧手段による圧力で膨らんだり反ったりすることがない。また、加圧手段により積層体を積層方向に加圧するので、燃料給排部材と積層体との間のシール性を高くすることができ、燃料等の漏れを防止することができる。さらに、積層体毎に加圧するので、積層体毎に加える圧力を調節することができ、積層体毎にメンテナンスすることができる。
【００９６】
請求項２記載の燃料電池によれば、燃料給排部材により積層体への燃料ガス、酸化ガスおよび冷却水の給排を一括して行なうことができ、燃料電池を小型にすることができる。
【００９７】
請求項３記載の燃料電池によれば、燃料給排部材と積層体とを一剛性体として固定するので、燃料電池を一物体として取り扱うことができる。したがって、燃料電池を自動車などの移動車両に搭載する場合、その挙動も一物体として考慮するだけでよく、取り付けも積層体毎に行なう必要がない。
【００９８】
請求項４記載の燃料電池によれば、加圧手段は、前記取付板に設けられた回転防止部材と、該回転防止部材の螺刻部に螺合された加圧ボルトと、該加圧ボルトの回転より前進して前記積層体端部を加圧する加圧部材とを備え、積層体の加圧を容易に行なうことができる。
【００９９】
請求項５記載の燃料電池によれば、燃料給排部材を挟んで対峙する積層体の積層端の電気極性を異なるものとしたので、燃料電池を挟んで対峙する積層体を容易に電気的に直列に接続することができる。
【０１００】
請求項６記載の燃料電池によれば、前記積層体と前記収納部との接触部の少なくとも一部に形成された摩擦抵抗低減手段により、積層体を収納部と接触した状態で移動させる際、積層体に働く摩擦抵抗が小さくなるから、収納部への積層体の取り付けをスムースにすることができ、より精密に積層体を組み付けることができる。また、加圧手段を備える場合には、積層体を収納部と接触した状態で移動させる際の摩擦抵抗が小さいから、積層体をより均等に加圧することができ、燃料電池の性能をより向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例である燃料電池１０の概略を例示する説明図である。
【図２】積層体１２Ａ〜１２Ｄを構成する単電池１３と冷却部材３０の概略を例示する斜視図である。
【図３】燃料等給排部材４０の概観を例示する斜視図である。
【図４】燃料等給排部材４０の燃料ガスの供給用流路を例示する説明図である。
【図５】燃料等給排部材４０の燃料ガスの排出用流路を例示する説明図である。
【図６】燃料等給排部材４０の酸化ガスの供給用流路および排出用流路を例示する説明図である。
【図７】図３に示した燃料等給排部材４０のＡ−Ａ線断面図である。
【図８】図３に示した燃料等給排部材４０のＢ−Ｂ線断面図である。
【図９】図３に示した燃料等給排部材４０のＣ−Ｃ線断面図である。
【図１０】図３に示した燃料等給排部材４０のＤ−Ｄ線断面図である。
【図１１】図１に示した上部ケース８０のＥ−Ｅ線断面図である。
【図１２】図１に示した上部ケース８０のＦ−Ｆ線断面図である。
【図１３】図１に示した下部ケース９０のＧ−Ｇ線断面図である。
【図１４】図１に示した下部ケース９０のＨ−Ｈ線断面図である。
【図１５】積層体１２Ａと積層体１２Ｃとを結線する様子を例示する説明図である。
【図１６】積層体１２Ｃと積層体１２Ｄとを結線する様子を例示する説明図である。
【図１７】加圧機構１１０の構成を例示する説明図である。
【図１８】回転防止部材１２０の概略を例示する説明図である。
【図１９】加圧部材１３０の概略を例示する説明図である。
【図２０】自動車２００に燃料電池１０等を搭載する際の配置の一例を示す説明図である。
【図２１】第２実施例の燃料電池３１０の概略を例示する説明図である。
【図２２】積層体３１２Ａ〜３１２Ｄを構成する単電池３１３と冷却部材３３０の概略を例示する斜視図である。
【図２３】第２実施例の燃料等給排部材３４０の概観を例示する斜視図である。
【図２４】燃料等給排部材３４０の燃料ガスの供給用流路および排出用流路を例示する説明図である。
【図２５】燃料等給排部材３４０の酸化ガスの供給用流路および排出用流路を例示する説明図である。
【図２６】燃料等給排部材３４０の冷却水の供給用流路および排出用流路を例示する説明図である。
【図２７】図２１に示す燃料電池３１０のＪ−Ｊ線断面図である。
【図２８】収納容器３８０の収納部３９１に積層体３１２Ａ等を積層する様子を説明する説明図である。
【図２９】第２実施例の燃料等給排部材３４０の変形例である燃料等給排部材３４０Ｂの概略を例示する説明図である。
【図３０】第２実施例の燃料等給排部材３４０の変形例である燃料等給排部材３４０Ｃの概観を例示する斜視図である。
【符号の説明】
１０…燃料電池
１２Ａ〜１２Ｄ…積層体
１３…単電池
１４…電解質膜
１６…ガス拡散電極
２０…集電極
２１，２２…冷却水孔
２３，２４…燃料ガス孔
２５，２６…酸化ガス孔
２７，２８…溝
３０…冷却部材
３１，３２…冷却水孔
３３，３４…燃料ガス孔
３５，３６…酸化ガス孔
３７…リブ
３８…溝
４０…燃料等給排部材
４２Ａ〜４２Ｄ…冷却水供給口
４３Ａ〜４３Ｄ…冷却水供給通路
４４Ａ〜４４Ｄ…冷却水供給接続口
４６Ａ〜４６Ｄ…冷却水排出口
４７Ａ〜４７Ｄ…冷却水排出通路
４８Ａ〜４８Ｄ…冷却水排出接続口
５０…燃料ガス供給口
５１…燃料ガス供給流路
５２…燃料ガス連絡流路
５２Ａ…燃料ガス流路形成部材
５３…切削孔
５４…燃料ガス分配室
５４Ａ…燃料ガス分配室形成部材
５６…切削孔
５７…燃料ガス排出流路
５７Ａ…燃料ガス排出流路形成部材
５８…燃料ガス排出連絡流路
５９…燃料ガス排出口
６２Ａ〜６２Ｄ…燃料ガス供給接続口
６３Ａ〜６３Ｄ…燃料ガス供給通路
６４Ａ〜６４Ｄ…燃料ガス排出接続口
６５Ａ〜６５Ｄ…燃料ガス排出通路
７０…酸化ガス分配溝
７１Ａ〜７１Ｄ…酸化ガス供給口
７２Ａ〜７２Ｄ…酸化ガス供給接続口
７３Ａ〜７３Ｄ…酸化ガス供給通路
７４Ａ〜７４Ｄ…酸化ガス排出接続口
７５Ａ〜７５Ｄ…酸化ガス排出通路
７６Ａ〜７６Ｄ…酸化ガス排出口
７８…酸化ガス排出部
８０…上部ケース
８１…上部
８２…側部
８４…リブ部
８５…ガイド部
８６…湾曲部
８７…ガイド部
９０…下部ケース
９１…底部
９２…側部
９４，９６，９８…湾曲部
９９…端子孔
１００…端子
１０２…結線板
１０４…係合部
１０６…端子板
１０７…係合凸部
１０８…端子板
１０９…係合凹部
１１０…加圧機構
１１２…取付板
１１４…貫通孔
１２０…回転防止部材
１２２…台座部
１２４…嵌合部
１２６…貫通孔
１３０…加圧部材
１３２…円板
１３４…加圧リブ
１３６…加圧軸
１３８…加圧凹部
１４０…加圧ボルト
１４２…端部
１４４…螺刻部
１４６…端部
２００…自動車
２１０，２１２…インバータ
２１４…モータ
２２０…燃料タンク
２２２…メタノールリフォーマ
２２４…冷却水タンク
２２６…加湿器
２２８…ラジエター
２４０…後部座席
３１０…燃料電池
３１２Ａ〜３１２Ｄ…積層体
３１３…単電池
３１４…電解質膜
３１６…ガス拡散電極
３２０…集電極
３２１，３２２…冷却水孔
３２３，３２４…燃料ガス孔
３２５，３２６…酸化ガス孔
３２７，３２８…溝
３３０…冷却部材
３３１，３３２…冷却水孔
３３３，３３４…燃料ガス孔
３３５，３３６…酸化ガス孔
３３７…リブ
３３８…溝
３４０…燃料等給排部材
３４０Ｂ…燃料等給排部材
３４０Ｃ…燃料等給排部材
３４１，３５１，３６１…供給孔
３４２Ａ，３４２Ｂ…燃料ガス供給流路
３４４Ａ，３４４Ｂ，３４６Ａ，３４６Ｂ…燃料ガス孔
３４７…燃料ガス排出流路
３４９，３５９，３６９…排出孔
３５２…酸化ガス供給流路
３５４Ａ，３５４Ｂ，３５６Ａ，３５６Ｂ…酸化ガス孔
３５７Ａ，３５７Ｂ…酸化ガス排出流路
３６２Ａ，３６２Ｂ…冷却水供給流路
３６４Ａ，３６４Ｂ，３６６Ａ，３６６Ｂ…冷却水孔
３６７Ａ，３６７Ｂ…冷却水排出流路
３７１Ａ，３７１Ｂ…孔
３７２Ａ〜３７８Ａ，３７２Ｂ〜３７８Ｂ…孔
３８０…収納容器
３８１…上蓋
３８２…リブ
３８４Ａ，３８４Ｂ…支持部
３８６…フランジ
３９１…収納部
３９２…リブ
３９４Ａ，３９４Ｂ…支持部
３９６…フランジ
３９８…摩擦抵抗低減部材
４４２…部材
４４４，４４６…部材
Claims (7)
- 単電池を積層してなる積層体を複数備えた燃料電池であって、
該積層体には、少なくとも燃料系の給排を行なう通路を該積層体の積層方向に形成し、該通路の開口を該積層体の積層端に形成すると共に、
前記複数の積層体により該積層体の積層方向に挟持され、該複数の積層体に少なくとも燃料系の給排を行なう孔を該複数の積層体との接触部に設けた燃料給排部材と、
前記積層体の側面を覆う面を有し、該面の少なくとも一つに、該積層体の前記積層方向とは交差する面内の位置を規制する部材を備えた収納部と、
前記積層体の前記燃料給排部材とは反対側において前記収納部に設けられた取付板と、
該取付板に組み付けられ、前記積層体の端部を積層方向に加圧する加圧手段と を備えた燃料電池。 - 単電池を積層してなる積層体を複数備えた燃料電池であって、
該積層体には、少なくとも燃料ガス、酸化ガスおよび冷却水の給排を行なう通路を該積層体の積層方向に形成し、該通路の開口を該積層体の積層端に形成し、
前記積層体に前記燃料ガス、前記酸化ガスおよび前記冷却水を給排する燃料給排部材を、前記複数の積層体により、該積層体の積層方向に挟持して設け、
該燃料給排部材には、前記燃料ガス、前記酸化ガス、および前記冷却水の給排のための孔を、該複数の積層体との接触部の前記積層体の前記開口に対応する位置に設けた燃料電池。 - 前記燃料給排部材と前記積層体とを一剛性体として固定する固定部材を備えた請求項１または２記載の燃料電池。
- 前記加圧手段は、前記取付板に設けられた回転防止部材と、該回転防止部材の螺刻部に螺合された加圧ボルトと、該加圧ボルトの回転より前進して前記積層体端部を加圧する加圧部材とを備えた請求項１または２記載の燃料電池。
- 前記燃料給排部材に接触する前記複数の積層体の各々の積層端の電気極性を、該燃料給排部材を挟んで対峙する積層体の積層端の電気極性と異なるよう該複数の積層体を配置してなる請求項１または２記載の燃料電池。
- 前記積層体と前記収納部との接触部の少なくとも一部に、該積層体を該収納部と接触した状態で移動させる際、該積層体に働く摩擦抵抗を小さくする摩擦抵抗低減手段を備えた請求項１または２記載の燃料電池。
- 単電池を積層してなる積層体を複数備えた燃料電池の製造方法であって、
前記積層体に少なくとも燃料の給排を行なう燃料給排部材を複数の前記積層体間に配置し、
前記積層体を収納する収納部の内面の少なくとも一つに、該積層体の前記積層方向とは交差する面内の位置を規制する部材を設け、
前記燃料給排部材の両側に、該積層体の一方の端部が前記燃料給排部材に接するよう、前記部材による位置決めを行ないつつ前記積層体を前記収納部内に収納し、
該積層体の側面のひとつを覆う上蓋を、前記収納部に取り付け、
前記収納部と前記上蓋とからなる収納容器の両端に、前記積層体の端部を積層方向に加圧する加圧手段を取り付ける
燃料電池の製造方法。
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| JP5021110B2 (ja) * | 1999-09-01 | 2012-09-05 | 本田技研工業株式会社 | 燃料電池システム |
| US6613470B1 (en) | 1999-09-01 | 2003-09-02 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Solid polymer electrolyte fuel cell stack |
| US6653008B1 (en) * | 1999-10-08 | 2003-11-25 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fuel cell apparatus |
| JP4562834B2 (ja) * | 1999-10-27 | 2010-10-13 | パナソニック株式会社 | 燃料電池 |
| JP4131311B2 (ja) * | 2000-07-19 | 2008-08-13 | トヨタ自動車株式会社 | 燃料電池 |
| JP3776300B2 (ja) | 2000-09-11 | 2006-05-17 | 本田技研工業株式会社 | 燃料電池スタック |
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| US6541148B1 (en) * | 2000-10-31 | 2003-04-01 | Plug Power Inc. | Manifold system for a fuel cell stack |
| JP4592927B2 (ja) | 2000-11-15 | 2010-12-08 | 本田技研工業株式会社 | 燃料電池スタックの製造方法 |
| JP3983530B2 (ja) | 2000-12-18 | 2007-09-26 | 本田技研工業株式会社 | 燃料電池スタック |
| US6632556B2 (en) | 2000-12-19 | 2003-10-14 | Utc Fuel Cells, Llc | Manifold assembly for a fuel cell power plant |
| JP4140210B2 (ja) * | 2001-06-07 | 2008-08-27 | トヨタ自動車株式会社 | 燃料電池 |
| US6803142B2 (en) | 2001-06-06 | 2004-10-12 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fuel cell |
| JP2002362164A (ja) * | 2001-06-07 | 2002-12-18 | Toyota Motor Corp | 燃料電池の配管構造 |
| JP2004063099A (ja) * | 2002-07-24 | 2004-02-26 | Honda Motor Co Ltd | 車載用燃料電池スタック |
| JP4135455B2 (ja) | 2002-10-04 | 2008-08-20 | 日産自動車株式会社 | 移動体用燃料電池システム |
| JP2005093349A (ja) * | 2003-09-19 | 2005-04-07 | Nissan Motor Co Ltd | 燃料電池の冷却構造 |
| CA2540326C (en) * | 2003-10-03 | 2011-02-15 | Honda Motor Co., Ltd. | Fuel cell system and fuel cell automotive vehicle |
| JP4505204B2 (ja) * | 2003-10-03 | 2010-07-21 | 本田技研工業株式会社 | 燃料電池システム |
| JP4402438B2 (ja) | 2003-11-27 | 2010-01-20 | 本田技研工業株式会社 | 燃料電池の製造方法および燃料電池の製造装置 |
| JP2005228698A (ja) * | 2004-02-16 | 2005-08-25 | Casio Comput Co Ltd | 燃料電池及びその製造方法 |
| US7323270B2 (en) * | 2004-08-11 | 2008-01-29 | Fuelcell Energy, Inc. | Modular fuel-cell stack assembly |
| JP4789448B2 (ja) * | 2004-10-08 | 2011-10-12 | 本田技研工業株式会社 | 燃料電池スタック |
| JP2006260871A (ja) * | 2005-03-16 | 2006-09-28 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | 固体高分子型燃料電池 |
| JP2007299646A (ja) * | 2006-04-28 | 2007-11-15 | Toshiba Corp | 燃料電池のセルスタックユニットおよびこれを備えた燃料電池 |
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| JP2008004307A (ja) | 2006-06-20 | 2008-01-10 | Toyota Motor Corp | 燃料電池 |
| KR100873238B1 (ko) * | 2006-10-27 | 2008-12-10 | 현대자동차주식회사 | 연료전지 스택의 체결장치 |
| EP1947726A1 (en) * | 2007-01-17 | 2008-07-23 | E-Vision Bvba | Fuel cell manifold |
| JP5034675B2 (ja) * | 2007-05-22 | 2012-09-26 | トヨタ自動車株式会社 | 移動体 |
| JP5064904B2 (ja) * | 2007-06-22 | 2012-10-31 | 本田技研工業株式会社 | 燃料電池スタックの組み立て方法 |
| JP4871348B2 (ja) | 2008-12-09 | 2012-02-08 | 本田技研工業株式会社 | 燃料電池スタック |
| JP5366793B2 (ja) * | 2009-12-24 | 2013-12-11 | 本田技研工業株式会社 | 燃料電池システム |
| JP5518496B2 (ja) * | 2010-01-12 | 2014-06-11 | 本田技研工業株式会社 | 燃料電池スタックおよび燃料電池自動車 |
| JP5166471B2 (ja) * | 2010-03-25 | 2013-03-21 | パナソニック株式会社 | 燃料電池 |
| JP2014183015A (ja) * | 2013-03-21 | 2014-09-29 | Toyota Motor Corp | 燃料電池 |
| CN103311558B (zh) * | 2013-05-30 | 2015-09-30 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 一种固体氧化物燃料电池发电系统中的电堆阵列 |
| JP6142863B2 (ja) * | 2014-11-14 | 2017-06-07 | トヨタ自動車株式会社 | 燃料電池ケース |
| JP6137163B2 (ja) * | 2014-12-24 | 2017-05-31 | トヨタ自動車株式会社 | 燃料電池ユニット |
| DE102015214188A1 (de) * | 2015-07-27 | 2017-02-02 | Volkswagen Ag | Stapelanordnung umfassend zwei Brennstoffzellenstapel sowie Brennstoffzellensystem und Fahrzeug mit einem solchen |
| CN111937200A (zh) * | 2018-02-20 | 2020-11-13 | 努威拉燃料电池有限责任公司 | 高电压燃料电池堆 |
| JP7136044B2 (ja) * | 2019-08-09 | 2022-09-13 | トヨタ自動車株式会社 | 燃料電池ユニット |
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