JP4791103B2 - 燃料電池を搭載した自動二輪車 - Google Patents

Description

この発明は、燃料電池を搭載した自動二輪車に関する。

従来、平板状の単位セル（単位燃料電池）を複数積層してなる燃料電池の構造において、前記積層方向両側の単位セルに隣接してターミナルプレート（集電体）を配置し、該ターミナルプレートの外側にはインシュレータ（絶縁体）を介してエンドプレートを配置したものがある（例えば、特許文献１参照。）。ターミナルプレートには電力取り出し用の電力端子が設けられ、該電力端子がエンドプレートに形成された貫通孔を介して燃料電池の外部に取り出される。
特開２００１−６８１４０号公報

しかしながら、上記燃料電池の構造においては、強度部材であるエンドプレートに貫通孔を設けることとなるため、その内側の各単位セルに印加される面圧を均一に保つべくエンドプレートを厚くする等の剛性対策を要することがある。また、積層された各単位セルの両側にさらにターミナルプレート、インシュレータ、及びエンドプレートを積層する構造であるため、燃料電池における前記積層方向での寸法を増加させることがある。このような点は、特に自動二輪車への搭載を考慮した場合、少ないスペースに燃料電池を配置できるようにするためにも改善が要望されている。
そこでこの発明は、単位セルへの面圧を均一に保ちつつ小型化を図ることができる燃料電池を搭載した自動二輪車を提供する。

上記課題の解決手段として、請求項１に記載した発明は、水素及び酸素を燃料として発電する平板状の単位セル（８１）と、該単位セル（８１）に対して隣接配置されると共に該単位セル（８１）にて発電した電力を集電する集電体（８３ａ）と、該集電体（８２ａ）に対して隣接配置されるエンドプレート（８３）と、該エンドプレート（８３）と前記集電体（８２ａ）との間に設けられてこれらの間を絶縁する絶縁体（８２ｂ）と、前記集電体（８２ａ）に設けられて前記単位セル（８１）にて発生した電力を取り出す電力端子（９８）とを有する燃料電池（５１）を搭載し、かつ該燃料電池（５１）からの電力により駆動する電動機（３１）を備える自動二輪車において、前記集電体（８２ａ）は、前記単位セル（８１）に面する面以外の部位が前記絶縁体（８２ｂ）にて囲まれると共に、前記電力端子（９８）は、クランク状に形成され、前記集電体（８２ａ）における前記単位セル（８１）及び前記エンドプレート（８３）に面する面以外の部位から前記絶縁体（８２ｂ）の内部を通過して前記絶縁体（８２ｂ）の外部に突出し、かつ前記電力端子（９８）は、燃料電池本体（８１Ａ）の上方に設けられ、前記絶縁体（８２ｂ）から上方に突出することを特徴とする燃料電池を搭載した自動二輪車を提供する。
請求項２に記載した発明は、前記絶縁体（８２ｂ）に対して、前記単位セル（８１）にて発生した水を抜くためのドレイン孔（９９）を設けたことを特徴とする。

請求項１に記載した発明によれば、燃料電池が、電力端子を集電体におけるエンドプレートに面する面以外の部位から取り出すことで、エンドプレートに対して電力端子用の貫通孔を設ける必要がなく、エンドプレートを厚くする等の剛性対策を施すことなく単位セルの面圧を均一に保つことができるものであるため、その良好な発電状態を保ちつつエンドプレートの板厚を抑える等による小型軽量化を図ることができ、該燃料電池を少ないスペースに効率良く配置することができる。
また、燃料電池が、集電体とこれを囲む絶縁体とをインサート成形等により一体に形成することで、集電体の高剛性化によりその板厚を抑える等による小型軽量化を図ることができるものであるため、該燃料電池をより効率良く配置することができる。しかも、集電体の絶縁性及び防水性を向上させることができ、かつ部品点数削減により組み立て性を向上させることができるため、燃料電池のコストダウンを図ることができる。
さらに、燃料電池の電力端子に対して路面からの水等がかかり難くすることができるため、電力端子周辺のカバー等を簡素化してコストダウンを図ることができる。
請求項２に記載した発明によれば、エンドプレートにドレイン孔を設けた場合と比べ、該エンドプレートに液絡防止用の絶縁コーティングを施す等の必要がなく製造コストを抑えると共に、板厚増加等の剛性対策を不要として小型軽量化を図ることができる。

以下、この発明の実施例について図面を参照して説明する。なお、以下の説明における前後左右等の向きは、特に記載が無ければ車両における向きと同一とする。また、図中矢印ＦＲは車両前方を、矢印ＬＨは車両左方を、矢印ＵＰは車両上方をそれぞれ示す。

図１〜３に示す自動二輪車１は、その車体略中央に搭載された燃料電池スタック（以下、単に燃料電池ということがある）５１から供給される電力に基づいて、車両駆動用のモータ（電動機）３１を駆動させて走行する燃料電池車両として構成される。また、自動二輪車１は、低床フロア部（以下、単にフロア部という）３を有するスクータ型車両であり、該フロア部３の内側には、略直方体状をなす前記燃料電池５１が配置され、かつ自動二輪車１の駆動輪である後輪３２のホイール内には、所謂ホイールインモータとしての前記モータ３１が配置される。モータ３１は、そのケーシング３１ａ内にモータ本体及び減速機構を有して一体のユニットとして構成されるもので、その出力軸が後輪車軸３２ａと同軸に配置された状態で、前記ホイール内に例えば左側から取り付けられる。

自動二輪車１の前輪１１は左右一対のフロントフォーク１２の下端部に軸支され、これら各フロントフォーク１２の上部はステアリングステム１３を介して車体フレーム４前端部のヘッドパイプ５に操舵可能に枢支される。ステアリングステム１３の上端部にはバー型のハンドル１４が取り付けられ、該ハンドル１４の右グリップ部にはスロットルグリップ１５が装着されると共に、左右のグリップ部前方にはリア及びフロントブレーキレバー１６，１７がそれぞれ配置される。

車体フレーム４の後部には、上側ほど後方に位置するようにやや傾斜した状態で上下に延在するピボットプレート８が設けられ、該ピボットプレート８の中間部よりもやや下方となる部位には、リアスイングアーム２１の前端部が、その後端側を車体上下方向に揺動可能とするべくピボット軸９を介して枢支される。リアスイングアーム２１は、その左アーム体２３がモータ３１の前端部まで延びて該モータ３１のケーシング３１ａを支持する一方、右アーム体２４は後輪３２の中心位置まで延びて後輪車軸３２ａを軸支する。このようなリアスイングアーム２１とモータ３１とを主として、自動二輪車１のスイングユニットとしてのモータユニット２０が構成される。

車体フレーム４の下部であって燃料電池５１の下方となる部位には、車体前後方向に延在するリアクッション３３が配置される。リアクッション３３の後端部は車体フレーム４の下部に連結される一方、リアクッション３３の前端部はリンク機構３４を介してモータユニット２０（リアスイングアーム２１）の下部に連結される。リンク機構３４は、モータユニット２０の上下方向の揺動に伴い、リアクッション３３を前後方向にストロークさせるもので、このようなリアクッション３３のストロークにより、モータユニット２０に入力された衝撃や振動が穏やかに吸収される。

車体フレーム４は、ヘッドパイプ５の上部から左右に分岐して斜め後下方に向けて延び、車体上下方向での略中間となる高さにおいて屈曲した後に後方に向けて延びるアッパチューブ６と、ヘッドパイプ５の下部から左右に分岐して斜め後下方に向けて延び、車体下端部において屈曲した後に後方に向けて延びるダウンチューブ７とを有し、各アッパチューブ６の後端部及びダウンチューブ７の後端部が、燃料電池５１よりも後方に位置する前記ピボットプレート８の上端部及び下端部にそれぞれ結合される。以下、ダウンチューブ７において、ヘッドパイプ５から車体下端部における屈曲部７ｃまでの部位を前辺部７ａ、前記屈曲部７ｃからピボットプレート８までの部位を下辺部７ｂとして説明する。

各アッパチューブ６は、車体後端部へ至るべくピボットプレート８からさらに後方に向けて延びており、このような各アッパチューブ６の後半部分が、乗員用のシート４１を支持するシートフレームとして用いられる。すなわち、アッパチューブ６におけるピボットプレート８よりも前方に位置する部位が、シート４１前半の運転者用の着座部を支持し、アッパチューブ６におけるピボットプレート８よりも後方に位置する部位が、シート４１後半の後部搭乗者用の着座部を支持する。このシート４１における運転者用の着座位置の下方に、前記燃料電池５１が位置している。

自動二輪車１は、その車体が主として合成樹脂からなる車体カバー４２により覆われる。この車体カバー４２は風防として機能し、かつその一部が車体フレーム４と共に前記フロア部３を構成する。車体フレーム４の下部中央には、車体を直立状態で支持するメインスタンド３７が取り付けられると共に、車体フレーム４の下部左側には、車体を左側に傾斜させた起立状態で支持するサイドスタンド３８が取り付けられる。

ここで、図４を参照して自動二輪車１の燃料電池システムの概要について説明する。
燃料電池５１は単位燃料電池（単位セル）を多数積層してなる周知の固体高分子膜型燃料電池（ＰＥＭＦＣ）であり、そのアノード側に燃料ガスとして水素ガスを供給し、カソード側に酸化剤ガスとして酸素を含む空気を供給することで、電気化学反応により電力を生成すると共に水を生成する。

前記燃料ガスとしての水素ガスは、水素ボンベ５２から遮断弁５３を介して所定圧力をもって（所定の高圧状態で）燃料電池５１に供給され、かつ発電に供された後には水素循環流路５４内に導入される。この水素循環流路５４において、未反応の水素ガスは、水素ボンベ５２からの新鮮な水素ガスと共に燃料電池５１に繰り返し供給される。水素循環流路５４内を循環する水素ガスは、パージ弁５５を介して希釈装置５６内に導入可能とされる。

一方、前記酸化剤ガスとしての空気は、エアクリーナ装置５７を介して過給器５８内に導入された後に、所定圧力に加圧（圧縮）された状態で燃料電池５１に供給され、かつ発電に供された後には希釈装置５６内に導入される。

ここで、図中符号７６は過給器５８で圧縮した後の空気（酸化剤ガス）を冷却する水冷式のインタークーラを、符号５９はインタークーラ７６を通過した後の酸化剤ガスを加湿する加湿器を、符号７７ａは過給器５８と燃料電池５１との間を連結してインタークーラ７６及び加湿器５９をバイパスするバイパス通路を、符号７７はバイパス通路７７ａを開閉して燃料電池５１始動時等の低温時に過給器５８からの圧縮空気にインタークーラ７６及び加湿器５９をバイパスさせるバイパスバルブを、符号７８は燃料電池５１における酸化剤ガスの圧力を調整するための背圧弁をそれぞれ示す。

そして、水素循環流路５４に設けられたパージ弁５５が開作動することで、反応後の水素ガスが希釈装置５６内に導入される。該希釈装置５６において集積された水素ガスは、同じく希釈装置５６において集積された燃料電池５１からの排出空気と混合、希釈処理された後に、サイレンサ６１を介して大気に放出される。

また、燃料電池５１における生成水の一部は、該燃料電池５１から排出される空気（オフガス）と共に水蒸気として加湿器５９内に導入され、燃料電池５１供給前の新たな空気（酸化剤ガス）の加湿に供される。なお、加湿器５９で抽出されなかった水分は、希釈装置５６を経た後に反応済みガスと共に水蒸気として排出されるか、希釈装置５６内で凝結した後に排水管等を介して排出される。

この燃料電池システムの運転は、ＥＣＵ（Electrical Control Unit）７０及びＶＣＵ（Voltage Control Unit、制御部）６２により制御される。
ＥＣＵ７０はＶＣＵ６２に対して接続されており、該ＥＣＵ７０が、スロットルグリップ１５からのスロットル開度信号、ブレーキ信号、及び車速信号等に基づいて、燃料電池５１における発電制御やモータ３１における回生電力制御等を行う。

ＶＣＵ６２は、発熱源であるＦＥＴ等のスイッチング素子等で構成され、ＥＣＵ７０からの指示に基づいて、バッテリ６３や燃料電池５１から供給される電力を変換（例えば、昇圧チョッパ）し、モータドライバ６４や過給器５８等に対して必要な電圧を供給する。すなわち、例えばＥＣＵ７０からの指示に基づいて過給器５８等に供給する電圧を調整し、燃料電池５１に対して供給される空気圧を調整することで、燃料電池５１からの出力電力の増加等を図ったりするのである。なお、図示は略すが、ＶＣＵ６２は、パージ弁５５、遮断弁５３、背圧弁７８、バイパスバルブ７７、及びウォータポンプ６７等の全電力駆動部品に接続されている。

上記燃料電池システムにおける冷却系は、燃料電池５１及びモータ３１のウォータジャケット、並びにインタークーラ７６内及びモータドライバ６４に隣接する冷却板（冷却器）６５内の各水路を連通させる冷却水路６６を形成し、該冷却水路６６にウォータポンプ６７及びラジエータ６８を設けてなるものである。

このような冷却系において、ウォータポンプ６７の作動により冷却水路６６内を冷却水が流通、循環することで、燃料電池５１、モータ３１、酸化剤ガス、及びモータドライバ６４から吸熱すると共にこの熱がラジエータ６８にて放熱される。なお、図中符号６９は、燃料電池５１の低温時等にラジエータ６８を介さずに冷却水を循環させるためのサーモスタットを示す。

図１〜３を併せて参照して説明すると、水素ボンベ５２は、円筒形の外観を有する一般的な高圧ガスボンベであり、金属と繊維強化プラスチックとからなる一般複合容器とされる。このような水素ボンベ５２が、後輪３２の上方であって車体後部右側において、その軸線がやや前下がりとなるように配置される。水素ボンベ５２は、その右側端（外側端）が車体右側のアッパチューブ６の外側端よりもやや外側に位置し、かつ左側端（内側端）が後輪３２の外側端よりもやや外側に位置するように配置される。

水素ボンベ５２の前後端部は球状に形成されており、その前端部がピボットプレート８の前方に位置すると共に後端部が車体後端部に位置するように配置される。このような水素ボンベ５２の後端部には、該水素ボンベ５２の元栓７１及び水素充填口７２が配設されている。

車体左側のアッパチューブ６は、やや後上がりとなるように傾斜して概ね直線的に後方に延びる一方、車体右側のアッパチューブ６は、車体左側のアッパチューブ６に対してピボットプレート８近傍において下方に向けて緩やかに変化するように設けられる。また、各アッパチューブ６は、ピボットプレート８近傍において車幅方向外側に緩やかに変化するように設けられる。

さらに、車体右側のアッパチューブ６は、その下側端が車体側面視で水素ボンベ５２の下側端とほぼ重なるように設けられると共に、車体後端部において上方に向けて屈曲し、水素ボンベ５２の元栓７１及び水素充填口７２を避けるようにして車体左側に向けて延びた後に、下方に向けて屈曲して車体左側のアッパチューブ６の後端部に結合される。

燃料電池５１は、車幅方向（左右方向）に幅広な直方体状をなし、その前壁部には酸化剤ガス及び水素ガスの導入出部、並びに冷却水の導入出部がそれぞれ設けられる。
燃料電池５１の上部後方には、車幅方向に延在する加湿器５９が近接配置され、加湿器５９左側部の斜め上後方には、過給器５８が近接配置される。過給器５８の斜め下後部には、車幅方向に延在する吸入ダクト５７ｂの左側部が接続される。

吸入ダクト５７ｂは、その右側部が水素ボンベ５２の下方に位置するように設けられ、該右側部には同じく水素ボンベ５２の下方に位置するエアクリーナケース５７ａの前端部が接続される。これらエアクリーナケース５７ａ及び吸入ダクト５７ｂを主として、前記エアクリーナ装置５７が構成される。
加湿器５９左側部の上方には背圧弁７８が近接配置され、加湿器５９右側部の後方にはバイパスバルブ７７が近接配置され、バイパスバルブ７７の斜め下後方にはインタークーラ７６が近接配置される。

車体後部左側には、車幅方向で扁平なサイレンサ６１が、車体左側のアッパチューブ６よりも車幅方向外側に位置するように配置される。サイレンサ６１は、車体側面視で概ね方形状をなし、後輪３２の斜め上左側において後上がりに傾斜した状態で配置されもので、後上がりに傾斜する排気管７３の後半部分に設けられる。

ラジエータ６８は、ヘッドパイプ５前方に位置する比較的小型の上段ラジエータ６８ａと、各ダウンチューブ７の前辺部７ａの前方に位置する比較的大型の下段ラジエータ６８ｂとに分割構成される。下段ラジエータ６８ｂの右側後方にはウォータポンプ６７が配置され、該ウォータポンプ６７の斜め下後方にはサーモスタット６９が配置される。また、下段ラジエータ６８ｂの両側方に位置する車体カバー４２の内側には、車幅方向に扁平なバッテリ６３がそれぞれ配置される。

各ダウンチューブ７の屈曲部７ｃ間には、下辺部７ｂの下側端よりも下方に突出するように希釈装置５６が配置される。希釈装置５６からは排気短管７４が導出され、該排気短管７４が車体左側のダウンチューブ７の下辺部７ｂ前側に接続されると共に、該下辺部７ｂ後側からは前記排気管７３が導出される。すなわち、車体左側のダウンチューブ７が反応済みガスの排出流路の一部を構成しており、したがって希釈装置５６からの排出ガスは、排気短管７４、ダウンチューブ７の下辺部７ｂ、及び排気管７３を介して大気に放出される。

モータドライバ６４は車体側面視で略方形状をなし、リアスイングアーム２１の左アーム体２３の車幅方向外側に冷却板６５を介して取り付けられる。
モータユニット２０には、リアスイングアーム２１の一部としてのアームカバ−２１ａが装着される。アームカバー２１ａは、リアスイングアーム２１、モータ３１、モータドライバ６４、及び冷却板６５等を覆いこれらを適宜保護する。なお、アームカバー２１ａには、その内部に外気を流通可能とするべく不図示の外気導入口及び導出口がそれぞれ設けられる。

ここで、図５に示すように、燃料電池スタック５１は、平板状をなす単位セル８１を概ね前後方向に沿って（詳細には、図１，２に示す如くやや前下がりの軸線に沿って）複数積層すると共に、該各単位セル８１の積層方向両側にターミナルプレートモジュール８２を配置し、これらをターミナルプレートモジュール８２の積層方向外側に配置したエンドプレート８３を用いて挟み込むことで、一体のユニットとして構成したものである。

各単位セル８１は正面視長方形状をなす平板状のもので、例えばフッ素系電解質材料からなる固体高分子電解質膜の一側にアノード側電極を、他側にカソード側電極をそれぞれ設けて膜電極構造体を構成し、かつ該膜電極構造体を例えば金属薄板からなるアノード側セパレータ及びカソード側セパレータで挟持してなる。このような各単位セル８１が、その長辺部分を左右方向に沿わせるように配置される。

各単位セル８１の積層方向両端には、これらと平行をなすターミナルプレートモジュール８２がそれぞれ隣接配置されると共に、該両ターミナルプレートモジュール８２の積層方向外側（単位セル８１と反対側）には、これと平行をなすエンドプレート８３がそれぞれ隣接配置される。

各ターミナルプレートモジュール８２及びエンドプレート８３は、各単位セル８１とその積層方向に沿う矢視（以下、積層方向視という）で概ね重なり合うように設けられるが、各エンドプレート８３においては、その外周部分に前記積層方向視で各単位セル８１及びターミナルプレートの外形よりも外側に突出する複数の係止部８３ａを有している。

各係止部８３ａは、各エンドプレート８３の全周に渡って略等間隔に設けられるもので、これら各係止部８３ａに不図示の締め付け機構を係合させて両エンドプレート８３を互いに近接させる方向に締め付けることで、各単位セル８１に所定の面圧を付与してこれらを一体化した燃料電池スタック５１が構成される。以下、積層された単位セル８１のみの集合体を燃料電池本体８１Ａということがある。

各単位セル８１、ターミナルプレートモジュール８２、及びエンドプレート８３の例えば左側部において、その上部には前記酸化剤ガスを通過させる平面視（積層方向視）円形の酸化剤ガス供給口８４ａ，８４ｂ，８４ｃがそれぞれ設けられ、下部には各単位セル８１に供給された後の酸化剤ガスを通過させる同じく平面視円形の酸化剤ガス排出口８５ａ，８５ｂ，８５ｃがそれぞれ設けられる。

また、各単位セル８１、ターミナルプレートモジュール８２、及びエンドプレート８３の右側部においては、その上部に前記燃料ガスを通過させる平面視円形の燃料ガス供給口８６ａ，８６ｂ，８６ｃがそれぞれ設けられ、下部には各単位セル８１に供給された後の燃料ガスを通過させる平面視円形の燃料ガス排出口８７ａ，８７ｂ，８７ｃがそれぞれ設けられる。

さらに、各単位セル８１、ターミナルプレートモジュール８２、及びエンドプレート８３の左側部における上下中央部には、冷却水（冷却媒体）を通過させる平面視円形の冷媒入口８８ａ，８８ｂ，８８ｃがそれぞれ設けられ、右側部における上下中央部には、各単位セル８１から吸熱した後の冷却水を通過させる平面視円形の冷媒出口８９ａ，８９ｂ，８９ｃがそれぞれ設けられる。

各単位セル８１における酸化剤ガス供給及び排出口８４ａ，８５ａ、燃料ガス供給及び排出口８６ａ，８７ａ、並びに冷媒入出口８８ａ，８９ａは、該単位セル８１の中央領域を占める前記電極の左方又は右方に設けられる。また、ターミナルプレートモジュール８２における酸化剤ガス供給及び排出口８４ｂ，８５ｂ、燃料ガス供給及び排出口８６ｂ，８７ｂ、並びに冷媒入出口８８ｂ，８９ｂは、前記電極と対向するべく該ターミナルプレートモジュール８２の一側の中央領域を占めるターミナルプレート本体（集電体）８２ａの左方又は右方に設けられる。

そして、前述の如く両エンドプレート８３に締め付け力を付与して一体の燃料電池スタック５１を構成した状態において、各酸化剤ガス供給口８４ａ，８４ｂ，８４ｃは互いにシール状態で連なって前記積層方向に沿う酸化剤ガス往路を形成し、各酸化剤ガス排出口８５ａ，８５ｂ，８５ｃは同じくシール状態で連なって積層方向に沿う酸化剤ガス復路を形成する。

また、上記燃料電池スタック５１構成状態において、各燃料ガス供給口８６ａ，８６ｂ，８６ｃは互いにシール状態で連なって前記積層方向に沿う燃料ガス往路を形成し、各燃料ガス排出口８７ａ，８７ｂ，８７ｃは同じくシール状態で連なって積層方向に沿う燃料ガス復路を形成する。

さらに、上記燃料電池スタック５１構成状態において、各冷媒入口８８ａ，８８ｂ，８８ｃは互いにシール状態で連なって前記積層方向に沿う冷媒往路を形成し、各冷媒出口８９ａ，８９ｂ，８９ｃは同じくシール状態で連なって積層方向に沿う冷媒復路を形成する。

燃料ガス、酸化剤ガス、及び冷却媒体は、対応する前記各往路に燃料電池５１の前端部から導入され、単位セル８１内又は単位セル８１間を通過しつつ発電又は冷却に供されながら対応する前記各復路に至り、同じく燃料電池スタック５１の前端部から燃料電池５１の外部に排出される。このように燃料電池５１の前端部に燃料ガス、酸化剤ガス、及び冷却媒体の導入出部を集約して配置することで、燃料電池５１周辺の配管設計等の合理化及びメンテナンス性の向上を図っている。

図６，７に示すように、ターミナルプレートモジュール８２は、金属等の導体からなるターミナルプレート本体８２ａを、樹脂等の絶縁体からなるモールド部８２ｂ内に一体に埋め込んでなる。ターミナルプレート本体８２ａは、ターミナルプレートモジュール８２の単位セル８１側における中央領域（前記電極と対向する領域）を形成し、モールド部８２ｂは、ターミナルプレートモジュール８２の外枠部及び背面部（単位セル８１と反対側）を形成する。このようなターミナルプレートモジュール８２は、モールド部８２ｂの成形型内にターミナルプレート本体８２ａをインサートし、溶融状態の前記絶縁体を注入、固化させてこれらを一体化したインサート成形部品とされる。

ターミナルプレート本体８２ａは、単位セル８１と長手方向を揃えた長方形状をなすもので、前記積層方向視で単位セル８１における前記電極と概ね重なるように設けられる。このターミナルプレート本体８２ａが、単位セル８１に面する平面部９７を除いてモールド部８２ｂに覆われている。このとき、ターミナルプレート本体８２ａの前記平面部９７は、単位セル８１側にやや変化するように設けられており、前記燃料電池スタック５１構成状態において、該平面部９７が各単位セル８１の積層方向両端に位置する前記セパレータに密接する。

ここで、両ターミナルプレートモジュール８２におけるターミナルプレート本体８２ａの上縁部左右中央部には、各単位セル８１にて発電された電力を外部に取り出し可能とするための帯状の電力端子９８が一体に形成される。この電力端子９８は、ターミナルプレートモジュール８２内において単位セル８１側に偏倚して配されるターミナルプレート本体８２ａの上縁部から上方に延出するもので、その先端側をターミナルプレートモジュール８２の背面側に変化させるように、絶縁体内においてクランク状に屈曲する。電力端子９８の先端側は、モールド部８２ｂの上縁部を貫通して燃料電池本体８１Ａの上方に突出し、該電力端子９８に車体側のメインハーネスにおけるターミナルを接続可能とされる。

またここで、燃料電池５１における前端側のターミナルプレートモジュール８２において、その左右下側の酸化剤ガス排出口８５ｂ及び燃料ガス排出口８７ｂにおける下端部（換言すれば、燃料電池５１における最下端部）には、各単位セル８１にて発電時に生成された水を前記酸化剤ガス復路及び燃料ガス復路の外部に排出するためのドレイン孔９９が、それぞれモールド部８２ｂを貫通して下方に開放するように設けられる。

すなわち、各ドレイン孔９９はモールド部８２ｂの左右側部に形成されており、該ドレイン孔９９内には導体であるターミナルプレート本体８２ａは露出しておらず、したがってドレイン孔９９周辺の絶縁対策が不要とされている。また、各ドレイン孔９９が下方に向けて開口することで、水抜き性が良好になることはもちろん、該ドレイン孔９９が前方（エンドプレート８３側）に向けて開口する場合と比べて、これに連なるドレイン孔９９をエンドプレート８３に設ける必要がなく、該エンドプレート８３を別途絶縁コーティングする等の絶縁対策や剛性対策が不要とされている。

以上説明したように、上記実施例における燃料電池５１は、水素及び酸素を燃料として発電する平板状の単位セル８１と、該単位セル８１に対して隣接配置されると共に該単位セル８１にて発電した電力を集電するターミナルプレート本体８２ａと、該ターミナルプレート本体８２ａに対して隣接配置されるエンドプレート８３と、該エンドプレート８３と前記ターミナルプレート本体８２ａとの間に設けられてこれらの間を絶縁するモールド部８２ｂと、前記ターミナルプレート本体８２ａに設けられて前記単位セル８１にて発生した電力を取り出す電力端子９８とを備えたものであって、前記ターミナルプレート本体８２ａは、前記単位セル８１に面する面以外の部位が前記モールド部８２ｂにて囲まれると共に、前記電力端子９８は、前記ターミナルプレート本体８２ａにおける前記単位セル８１及び前記エンドプレート８３に面する面以外の部位から前記モールド部８２ｂを通過して外部に突出するものである。

この構成によれば、電力端子９８をターミナルプレート本体８２ａにおけるエンドプレート８３に面する面以外の部位から取り出すことで、エンドプレート８３に対して電力端子９８用の貫通孔を設ける必要がなく、エンドプレート８３を厚くする等の剛性対策を施すことなく単位セル８１の面圧を均一に保つことができる。すなわち、良好な発電状態を保ちつつエンドプレート８３の板厚を抑える等による小型軽量化を図ることができる。しかも、電力端子９８の配置自由度を向上させることができる。
また、ターミナルプレート本体８２ａとこれを囲むモールド部８２ｂとをインサート成形等により一体に形成することで、ターミナルプレート本体８２ａの高剛性化によりその板厚を抑える等による小型軽量化を図ることができると共に、ターミナルプレート本体８２ａの絶縁性及び防水性を向上させることができ、かつ部品点数削減により組み立て性を向上させることができる。

また、上記燃料電池５１においては、前記電力端子９８が、燃料電池本体８１Ａの上方に配置されることで、自動二輪車１等の車両に搭載した場合にも、電力端子９８に対して路面からの水等がかかり難くすることができる。すなわち、車載時における路面からの跳ね上げから電力端子９８を保護し易くなり、該電力端子９８周辺のカバー等を簡素化してコストダウンを図ることができる。

さらに、上記燃料電池５１においては、前記モールド部８２ｂに対して、前記単位セル８１にて発生した水を抜くためのドレイン孔９９を設けたことで、エンドプレート８３にドレイン孔９９を設けた場合と比べ、該エンドプレート８３に液絡防止用の絶縁コーティングを施す等の必要がなく製造コストを抑えると共に、板厚増加等の剛性対策を不要として小型軽量化を図ることができる。

ここで、上記燃料電池５１を搭載し、かつ該燃料電池５１からの電力により駆動する電動機を備える自動二輪車１においては、燃料電池５１が、エンドプレート８３を厚くする等の剛性対策を施すことなく単位セル８１の面圧を均一に保つことができるものであるため、良好な発電状態を保ちつつエンドプレート８３の板厚を抑える等による小型軽量化を図ることができ、該燃料電池５１を少ないスペースに効率良く配置することができる。
また、燃料電池５１が、ターミナルプレート本体８２ａの高剛性化によりその板厚を抑える等による小型軽量化を図ることができるものであるため、該燃料電池５１をより効率良く配置することができる。しかも、ターミナルプレート本体８２ａの絶縁性及び防水性を向上させることができ、かつ部品点数削減により組み立て性を向上させることができるため、燃料電池５１のコストダウンを図ることができる。
さらに、燃料電池５１の電力端子９８に対して路面からの水等がかかり難くすることができるため、電力端子９８周辺のカバー等を簡素化してコストダウンを図ることができる。

なお、この発明は上記実施例に限られるものではなく、例えば電力端子９８は、路面からの跳ね上げ等の影響を抑えるという点ではターミナルプレート本体８２ａから上方に向けて延出することが望ましいが、周辺部品とのレイアウト等の都合によっては、ターミナルプレート本体８２ａから左右側方や下方（単位セル８１側及びエンドプレート８３側を除く方向）に向けて延出する構成であってもよい。また、一方の電力端子９８を従来の如くエンドプレート８３側に配置するようにしてもよい。
そして、上記実施例における構成はこの発明の一例であり、自動二輪車への適用に限定されないことはもちろん、該発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であることはいうまでもない。

この発明の実施例における自動二輪車の左側面図である。 上記自動二輪車の右側面図である。 上記自動二輪車の下面図である。 上記自動二輪車の燃料電池システムの主要構成図である。 上記自動二輪車の燃料電池の分解斜視図である。 上記燃料電池のターミナルプレートモジュールの斜視図である。 図６のＡ−Ａ断面図である。

符号の説明

１ 自動二輪車
５１ 燃料電池
８１ 単位セル
８１Ａ 燃料電池本体
８２ａ ターミナルプレート本体（集電体）
８２ｂ モールド部（絶縁体）
８３ エンドプレート
９８ 電力端子
９９ ドレイン孔

Claims (2)

1. 水素及び酸素を燃料として発電する平板状の単位セル（８１）と、該単位セル（８１）に対して隣接配置されると共に該単位セル（８１）にて発電した電力を集電する集電体（８３ａ）と、該集電体（８２ａ）に対して隣接配置されるエンドプレート（８３）と、該エンドプレート（８３）と前記集電体（８２ａ）との間に設けられてこれらの間を絶縁する絶縁体（８２ｂ）と、前記集電体（８２ａ）に設けられて前記単位セル（８１）にて発生した電力を取り出す電力端子（９８）とを有する燃料電池（５１）を搭載し、かつ該燃料電池（５１）からの電力により駆動する電動機（３１）を備える自動二輪車において、
   前記燃料電池（５１）は、車両の略中央部分に配置し、
   前記集電体（８２ａ）は、前記単位セル（８１）に面する面以外の部位が前記絶縁体（８２ｂ）にて囲まれると共に、前記電力端子（９８）は、クランク状に形成され、前記集電体（８２ａ）における前記単位セル（８１）及び前記エンドプレート（８３）に面する面以外の部位から前記絶縁体（８２ｂ）の内部を通過して前記絶縁体（８２ｂ）の外部に突出し、かつ前記電力端子（９８）は、燃料電池本体（８１Ａ）の上方に設けられ、前記絶縁体（８２ｂ）から上方に突出することを特徴とする燃料電池を搭載した自動二輪車。
2. 前記絶縁体（８２ｂ）に対して、前記単位セル（８１）にて発生した水を抜くためのドレイン孔（９９）を設けたことを特徴とする請求項１に記載の燃料電池を搭載した自動二輪車。

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