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公開番号2025016063
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-31
出願番号2023119079
出願日2023-07-21
発明の名称燃料電池
出願人株式会社水素パワー
代理人弁理士法人信栄事務所
主分類H01M 8/2475 20160101AFI20250124BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】ケース内の換気および排水を効率よく行うことができる燃料電池を提供する。
【解決手段】燃料電池は、積層方向にスタックされたセルと、前記スタックされたセルの積層方向両端に設けられて前記スタックされたセルを支持する一対のエンドプレートと、を有する燃料電池スタックと、前記燃料電池スタックを収容するケースと、を有する。前記ケースは、前記燃料電池スタックが配置される収容部と、外気を取り入れる吸気口と、排気口と、前記排気口よりも上下方向の下方に設けられた排水口と、を有する。前記ケースと前記燃料電池スタックとの間には、前記吸気口から前記排気口まで流体を運ぶ第一流路と、前記吸気口から前記排水口まで流体を運ぶ第二流路とが定義されている。前記一対のエンドプレートの一方に、前記吸気口から取り入れられた外気を前記第一流路および前記第二流路に分岐させる分岐部が設けられている。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
積層方向にスタックされたセルと、前記スタックされたセルの積層方向両端に設けられて前記スタックされたセルを支持する一対のエンドプレートと、を有する燃料電池スタックと、
前記燃料電池スタックを収容するケースと、を有し、
前記ケースは、
前記燃料電池スタックが配置される収容部と、
外気を取り入れる吸気口と、
排気口と、
前記排気口よりも上下方向の下方に設けられた排水口と、を有し、
前記ケースと前記燃料電池スタックとの間には、前記吸気口から前記排気口まで流体を運ぶ第一流路と、前記吸気口から前記排水口まで流体を運ぶ第二流路とが定義されており、
前記一対のエンドプレートの一方に、前記吸気口から取り入れられた外気を前記第一流路および前記第二流路に分岐させる分岐部が設けられている、燃料電池。
続きを表示（約 1,300 文字）【請求項２】
前記一対のエンドプレートは、前記分岐部を有する第一エンドプレートと、前記分岐部を有しない第二エンドプレートとを有し、
前記積層方向について前記吸気口と前記第一エンドプレートとの距離が前記排気口と前記第一エンドプレートとの距離よりも小さい、
請求項１に記載の燃料電池。
【請求項３】
前記一対のエンドプレートは、前記分岐部を有する第一エンドプレートと、前記分岐部を有しない第二エンドプレートとを有し、
前記積層方向について前記吸気口と前記第一エンドプレートとの距離が前記排水口と前記第一エンドプレートとの距離よりも小さい、
請求項１または請求項２に記載の燃料電池。
【請求項４】
前記排水口は、前記ケースの下部に設けられている、請求項１または請求項２に記載の燃料電池。
【請求項５】
前記一対のエンドプレートは、前記分岐部を有する第一エンドプレートと、前記分岐部を有しない第二エンドプレートとを有し、
前記第一エンドプレートの上面に、第一上部領域と、前記第一上部領域よりも前記セル側に位置する第二上部領域と、を備え、
前記第二上部領域は前記第一上部領域よりも高くなっている、請求項１または請求項２に記載の燃料電池。
【請求項６】
前記積層方向に垂直な断面において、前記第一上部領域が前記積層方向および前記上下方向の両方に直交する左右方向の中央から両端に向かって下り勾配を有する、請求項５に記載の燃料電池。
【請求項７】
前記第一エンドプレートの前記スタックされたセルと反対側の面には、前記上下方向に貫通して前記ケースとの間に導入路を形成する導入溝が設けられており、
前記第一上部領域の上に、前記導入路と接続されて前記積層方向および前記上下方向の両方に直交する左右方向に延びる上水平流路があり、
前記第一エンドプレートの側面と前記ケースの内面との間に、前記上水平流路と接続されて前記上下方向に延びる上下流路がある、
請求項５に記載の燃料電池。
【請求項８】
前記第一エンドプレートの下面と前記ケースの内面との間に、前記左右方向に延びて前記上下流路および前記導入路と接続される下水平流路がある、請求項７に記載の燃料電池。
【請求項９】
前記一対のエンドプレートは、前記分岐部を有する第一エンドプレートと、前記分岐部を有しない第二エンドプレートとを有し、
前記第一エンドプレートの前記スタックされたセルと反対側の面には、前記上下方向に貫通して前記ケースとの間に導入路を形成する導入溝が設けられており、
前記第一エンドプレートの下面は、前記積層方向および前記上下方向の両方に直交する左右方向の両端から前記導入路に向かって下り勾配を有している、請求項１または請求項２に記載の燃料電池。
【請求項１０】
前記ケースの内部上面が、前記第一流路に沿う方向に上り勾配を有しており、
前記ケースの内部下面が、前記第二流路に沿う方向に下り勾配を有している、請求項１または請求項２に記載の燃料電池。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池に関する。
続きを表示（約 2,400 文字）【背景技術】
【０００２】
例えば車載用の燃料電池は、起電力を確保するために数百枚の発電セルを積層させた燃料電池スタックと、燃料電池スタックを収容するケースとを有する。ケース内には通常時であっても燃料ガスである水素が微量ながら漏出しており、また異常時には多量の水素がケース内に充満するおそれがある。そのため、水素濃度の上昇を避けるためにケース内は適宜換気する必要がある。また、燃料電池ケース内では結露が起こる場合があり、結露水がセルに付着することで短絡が起こるおそれがある。したがって、ケース内に生じた結露水を適宜排水する必要がある。特許文献１および特許文献２は、燃料電池スタックケースの換気排水構造を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１３－３３６７６号公報
特開２０１７－９８０６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の換気排水構造では、ケース内への吸気とケース内からの排水の経路が分離されておらず、空気と水が互いに逆向きに流れ、換気と排水が互いを阻害する懸念があった。
【０００５】
本発明は、ケース内の換気および排水を効率よく行うことができる燃料電池を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の燃料電池は、
積層方向にスタックされたセルと、前記スタックされたセルの積層方向両端に設けられて前記スタックされたセルを支持する一対のエンドプレートと、を有する燃料電池スタックと、
前記燃料電池スタックを収容するケースと、を有し、
前記ケースは、
前記燃料電池スタックが配置される収容部と、
外気を取り入れる吸気口と、
排気口と、
前記排気口よりも上下方向の下方に設けられた排水口と、を有し、
前記ケースと前記燃料電池スタックとの間には、前記吸気口から前記排気口まで流体を運ぶ第一流路と、前記吸気口から前記排水口まで流体を運ぶ第二流路とが定義されており、
前記一対のエンドプレートの一方に、前記吸気口から取り入れられた外気を前記第一流路および前記第二流路に分岐させる分岐部が設けられている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、ケース内の換気および排水を効率よく行うことができる燃料電池を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
図１は、本発明の第１実施形態に係る燃料電池の全体を示す概略図である。
図２は、図１のＩＩ－ＩＩ矢視断面図である。
図３は、本発明の第２実施形態に係る燃料電池の燃料電池スタックを示す斜視図である。
図４は、本発明の第３実施形態に係る燃料電池の燃料電池スタックを示す斜視図である。
図５は、本発明の第４実施形態に係る燃料電池の燃料電池スタックを示す斜視図である。
図６は、図５の積層方向に沿った矢印ＶＩの方向から見た第一エンドプレートの正面図である。
図７は、本発明の第５実施形態に係る燃料電池の燃料電池スタックを示す斜視図である。
図８は、図７の積層方向に沿った矢印ＶＩＩＩの方向から見た第一エンドプレートの正面図である。
図９は、本発明の第６実施形態に係る燃料電池の燃料電池スタックを示す斜視図である。
図１０は、図９の積層方向に沿った矢印Ｘの方向から見た第一エンドプレートの正面図である。
図１１は、本発明の第７実施形態に係る燃料電池の左右方向に垂直な断面図である。
図１２は、本発明の第８実施形態に係る燃料電池の積層方向に垂直な断面図である。
図１３は、本発明の第９実施形態に係る燃料電池の積層方向に垂直な断面図である。
図１４は、本発明の第１０実施形態に係る燃料電池の斜視図である。
図１５は、本発明の第１１実施形態に係る燃料電池の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態について説明する。図面において、Ｕは上方向、Ｄは下方向、Ｒは右方向、Ｌは左方向、Ｆは前方向、Ｂは後方向を表す。ただし、左右方向および前後方向は本発明を説明するために本明細書において便宜上定めたものであって、使用時の方向を限定することを意図するものではない。
【００１０】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る燃料電池１００を示す概略図である。図１に示すように、燃料電池１００は、燃料電池スタック１０と、ケース２０とを有する。図１では燃料電池スタック１０を実線で表し、ケース２０を破線で表している。燃料電池スタック１０は、積層方向にスタックされたセル１１と、スタックされたセル１１の積層方向両端に設けられてスタックされたセル１１を支持する一対のエンドプレートとを有する。積層方向は図１における前後方向に沿う方向である。なお、図１では単セルの図示は省略し、スタックされたセル１１を一つの構成要素として模式的に表している。一対のエンドプレートは、第一エンドプレート１２と第二エンドプレート１３からなる。ケース２０はその内部に収容部を有し、燃料電池スタック１０はケース２０の収容部に収容されている。一対のエンドプレートは積層方向においてケース２０の側面と接しており、エンドプレートとケース２０の側面との間の圧縮力によって燃料電池スタック１０が支持されている。燃料電池スタック１０は、積層方向のケース２０の側面以外のケース内面とは接していない。すなわち、ケース２０の収容部のうち燃料電池スタック１０の上下および左右には空間が存在する。
（【００１１】以降は省略されています）

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