JP2003123828A - 燃料電池スタック - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 積層体が枠体に挟装されているタイプの燃料
電池スタックにおいて、ねじれ剛性を高める。 【解決手段】 電解質膜の両側にアノード電極とカソー
ド電極を配しさらにその外側にセパレータを配してなる
単位セルを複数積層した積層体と、前記積層体の少なく
とも一端側に設けられたエンドプレートと、前記積層体
および前記エンドプレートを挟装するボックス６０と、
ボックス６０と前記エンドプレートとの間に設けられて
前記積層体を積層方向に加圧せしめる加圧部材と、を備
える燃料電池スタック１において、ボックス６０の天板
６４には単位セルのセル電圧を検出するための接続用開
口である端子取り出し孔が設けられており、この端子取
り出し孔を覆うカバー３が天板６４に固定されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、単位燃料電池
（以下、単位セルという）をセパレータを介して複数積
層した積層体を有する燃料電池スタックに関し、特に、
積層体を枠体で挟装してなる燃料電池スタックに関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の一般的な燃料電池スタックは、単
位セルが所定数積層されるとともに互いに電気的に直列
接続されてなる積層体が１組のエンドプレートの間に介
装され、且つ該１組のエンドプレートの外側に配置され
た１組のバックアッププレート同士がタイロッド等の緊
締部材で緊締されることにより構成されており、この緊
締により、積層体および１組のエンドプレートが加圧保
持されている。また、後述するように積層体が伸縮した
ときにも前記加圧状態が保持されるように、通常、一方
のエンドプレートとバックアッププレートとの間には、
皿ばねやブラダー等が介装されている。

【０００３】前記単位セルは、電解質膜の両側にアノー
ド電極とカソード電極が設けられて構成された電極膜構
造体と、この電極膜構造体を挟持する１対のセパレータ
とを備えている。セパレータにおいてアノード電極に対
向する面には、アノード電極に燃料ガス（例えば、水素
を主成分とする水素含有ガス）を供給・排出するための
第１ガス流路が設けられており、セパレータにおいてカ
ソード電極に対向する面には、カソード電極に酸化剤ガ
ス（例えば、酸素を含有する酸素含有ガス）を供給・排
出するための第２ガス流路が設けられている。

【０００４】このように構成された燃料電池スタックを
運転するに際しては、アノード電極に供給された水素含
有ガス中の水素がアノード電極を構成する電極触媒層上
で電離し、その結果、水素イオンと電子が生成する。こ
のうち、水素イオンは電解質膜を介してカソード電極側
へと移動する。この間、電子は外部回路に取り出され、
直流の電気工ネルギとして利用された後、カソード電極
に至る。カソード電極には空気等の酸素含有ガスが供給
されているため、カソード電極において、前記水素イオ
ン、前記電子および酸素含有ガス中の酸素が反応して水
が生成する。

【０００５】この種の燃料電池スタックは、例えば、自
動車等の車輛の車体に搭載される。この場合、上記の電
気化学反応により発生した電気エネルギでモータを駆動
することにより化学的エネルギを機械的エネルギに変換
し、これにより車輛が走行する。このように燃料電池ス
タックを駆動源として走行する車輛、いわゆる燃料電池
車は、温暖化の原因となるＣＯ₂や、大気汚染物質とな
るＮＯｘあるいはＳＯｘ、炭化水素ガス等の排出量が著
しく少ないことから、環境保護に対して大きく貢献する
ことができるものとして着目されている。

【０００６】ところで、前記従来の燃料電池スタックを
車体に搭載する場合、例えば、両バックアッププレー
ト、または−端のバックアッププレートと他端の工ンド
プレートにマウント用ブラケットをそれぞれ固定し、両
マウント用ブラケットを車体に連結している。つまり、
燃料電池スタックはマウント用ブラケットを介して車体
に搭載される。

【０００７】そして、この場合、マウント用ブラケット
のうちの一方は、ボルト等で車体に堅牢に連結するが、
他方のマウント用ブラケットは、車体に対して摺動自在
に連結する。他方のマウント用ブラケットを車体に対し
て摺動自在に連結する理由は、燃料電池スタックが積層
体の積層方向に寸法変化するときにこれを吸収して、燃
料電池スタックに過大な応力が加わらないようにした
り、単位セル４１同士の電気的接続状態（接触状態）を
常に良好に保持するためである。燃料電池スタックが積
層方向に寸法変化する場合としては、例えば、発電によ
り発熱し温度上昇して熱膨張を起こしたり運転停止によ
り冷却されて熱収縮を起こしたときや、車輌の発進時や
停止時など加速度が加わったときなどがある。

【０００８】しかしながら、このように車体に対して摺
動自在に連結したマウント用ブラケットは、車体を走行
させた際に生じた振動や衝撃によって燃料電池スタック
に加わる荷重を十分に受けることができない。そのた
め、車輛に堅牢に連結される側のマウント用ブラケット
で前記荷重の多くを支持することができるようにする必
要があり、その結果、このマウント用ブラケットを大型
にせざるを得なかった。このために、燃料電池スタック
の搭載スペースが大きくなるという欠点があった。ま
た、マウント用ブラケツトの重量が大きくなるので必然
的に燃料電池スタックの重量も大きくなり、したがっ
て、車輌を走行させる際に大きな駆動力が必要となると
いう不利点があった。

【０００９】また、両バックアッププレートに固定され
たマウント用ブラケットを介して燃料電池スタックを車
体に搭載する場合、両バックアッププレートと両エンド
プレートとの間に、エンドプレートの垂直方向の荷重を
受けるための部材、例えば、ガイドピン等が必要になる
など構造が複雑になった。

【００１０】そこで、これらの問題を解決するものとし
て、積層体とこの積層体の一端側に配置したエンドプレ
ートを箱形のケースに収容するとともに、ケースとエン
ドプレートとの間に積層体を積層方向に加圧するための
加圧部材を配置させた燃料電池スタックが考えられる
（以下、この構造の燃料電池スタックを、説明の都合
上、ボックス型の燃料電池スタックという）。このよう
にすると、積層体を加圧保持するためのタイロッドが不
要になり、燃料電池スタックをケースを介して車輌に堅
牢に取り付けることが可能になり、マウント用ブラケッ
トのような取り付け部材も小型にできる。このボックス
型の燃料電池スタックでは、積層体を締め付ける力は枠
体と前記加圧部材によって生じることになり、その反作
用として枠体に引っ張り力が作用することとなる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ところで、燃料電池ス
タックでは、正常でない単位セル（すなわち、故障ある
いは劣化した単位セル）の早期発見等のために各単位セ
ルの発電状態を管理する必要があり、そのために単位セ
ル毎に電圧（以下、セル電圧という）の検出を行ってい
る（特開平11-339828号公報等）。このセル電圧を検出
するために、各単位セルの１対のセパレータを制御装置
（ＥＣＵ）の電圧検出回路に接続する。この場合、前記
ボックス型の燃料電池スタックでは、ケースの天板等に
積層体の積層方向と平行に長孔を開け、この長孔を介し
て、ケースの外側に設置された制御装置とケースの内部
に収容されているセパレータとを電気的に接続すること
が考えられる。

【００１２】しかしながら、このように構成したボック
ス型の燃料電池スタックにおいては、ケースの天板に長
孔を開けたことによりねじれ剛性が弱まってしまう。特
に、燃料電池スタックを車輌の車体に搭載した場合、車
輌走行時の振動等により燃料電池スタックにねじれ方向
の力が作用することは避けられないので、これに対する
改善が望まれる。また、天板に長孔があいていると、そ
こからケース内に水や埃等が侵入することも考えられ、
それらが積層体に付着して燃料電池スタックの性能低下
の原因になる虞もあった。そこで、この発明は、枠体で
積層体を挟装するタイプの燃料電池スタックにおいて、
ねじれ剛性を高め、水や埃等の侵入を防止することを目
的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１に記載した発明は、電解質（例えば、後述
する実施の形態における電解質膜４２）の両側にアノー
ド電極（例えば、後述する実施の形態におけるアノード
電極４３）とカソード電極（例えば、後述する実施の形
態におけるカソード電極４４）を配しさらにその外側に
セパレータ（例えば、後述する実施の形態におけるセパ
レータ４８ａ，４８ｂ）を配してなる単位燃料電池（例
えば、後述する実施の形態における単位セル４１）を複
数積層した積層体（例えば、後述する実施の形態におけ
る積層体４０）と、前記積層体の少なくとも一端側に設
けられたエンドプレート（例えば、後述する実施の形態
におけるエンドプレート７２）と、前記積層体の積層方
向の前後に配置されて前記積層体および前記エンドプレ
ートを挟装する一対の支持板（例えば、後述する実施の
形態における支持板６１，６２）およびこの支持板同士
を連結し前記積層体の積層方向に沿って配置された連結
板（例えば、後述する実施の形態における底板６３，天
板６４，側板６５，６６）を有する枠体（例えば、後述
する実施の形態におけるボックス６０）と、前記積層体
を積層方向に加圧せしめる加圧部材（例えば、後述する
実施の形態における皿ばね７４）と、を備える燃料電池
スタック（例えば、後述する実施の形態における燃料電
池スタック１）において、前記枠体の少なくとも１つの
連結板（例えば、後述する実施の形態における天板６
４）には開口部（例えば、後述する実施の形態における
端子取り出し孔６４ａ）が設けられており、この開口部
を覆うカバー（例えば、後述する実施の形態におけるカ
バー３）が該連結板に固定されていることを特徴とす
る。このように構成することにより、開口部を覆い連結
板に固定されたカバーによって枠体のねじれ剛性が高ま
り、したがって、燃料電池スタックのねじれ剛性を高め
ることが可能になる。

【００１４】請求項２に記載した発明は、請求項１に記
載の発明において、前記開口部は前記単位燃料電池のセ
ル電圧を検出するための接続用開口であり、前記開口部
を備えた前記連結板と前記カバーとの間にはセル電圧検
出用の端子（例えば、後述する実施の形態における端子
６）が設置されていることを特徴とする。このように構
成することにより、セル電圧検出用の接続用開口が開口
している連結板がカバーによって補強され、これによっ
て枠体のねじれ剛性が高まり、その結果、燃料電池スタ
ックのねじれ剛性を高めることが可能になる。また、前
記開口部を介して前記セル電圧検出用の端子とセパレー
タを接続することが可能になる。

【００１５】請求項３に記載した発明は、請求項２に記
載の発明において、前記積層体の積層方向は水平方向で
あり、前記開口部を備える前記連結板は前記積層体の上
部に位置することを特徴とする。このように構成するこ
とにより、開口部から水や埃が侵入して積層体に付着す
るのを防止することが可能になる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、この発明に係る燃料電池ス
タックの一実施の形態を図１から図７の図面を参照して
説明する。図１は燃料電池スタック１の外観斜視図、図
２は同縦断面図、図３は同分解斜視図であり、これらの
図に示すように、燃料電池スタック１は、内部に積層体
４０等を収容させたボックス（枠体）６０と、ボックス
６０の上部に固定されたカバー３と、カバー３の上部に
設置された制御装置（ＥＣＵ）４とを備えている。

【００１７】初めに、ボックス６０に収容されている積
層体４０について、図３〜図５を参照して説明する。積
層体４０は、所定数の単位セル４１が互いに電気的に直
列に接続されるとともに矢印Ａ方向に積層されて構成さ
れている。図４は単位セル４１の要部拡大断面図、図５
は単位セル４１の分解斜視図であり、単位セル４１は、
電解質膜４２の両側にアノード電極４３とカソード電極
４４を配してなる電極膜構造体４５を備えている。電解
質膜４２はパーフルオロスルホン酸の薄膜に水を含浸さ
せたもの等のような水素イオン導電体が選定される。

【００１８】アノード電極４３およびカソード電極４４
は、カーボンクロス等からなるガス拡散層（図示せず）
と、白金合金が表面に担持された多孔質カーボン粒子が
前記ガス拡散層の表面に一様に積層されてなる電極触媒
層（図示せず）とをそれぞれ有し、電極触媒層同士が電
解質膜４２を介して対向するように電解質膜４２に接合
されている。電解質膜４２は額縁状シール部材４６の開
口部に収容保持されており、カソード電極４４またはア
ノード電極４３はガスケット４７ａ，４７ｂの開ロ部に
収容保持されている。単位セル４１は、これらガスケッ
ト４７ａ，４７ｂと電極膜構造体４５を保持する額縁状
シール部材４６とが１対のセパレータ４８ａ，４８ｂで
挟持されることによって構成される。

【００１９】これらセパレータ４８ａ，４８ｂにおける
アノード電極４３に対向する面には、アノード電極４３
に水素含有ガスを供給・排出するための第１ガス流路４
９が設けられている。同様に、カソード電極４４に対向
する面には、カソード電極４４に酸素含有ガスを供給・
排出するための第２ガス流路５０が設けられている。

【００２０】また、セパレータ４８ａ，４８ｂ、ガスケ
ット４７ａ，４７ｂおよび額縁状シール部材４６には、
図５において右上隅角部に水素含有ガスを通過させるた
めの第１ガス入口通路５１が設けられており、且つその
対角位置には、未反応の水素含有ガスを通過させるため
の第１ガス出口通路５２が設けられている。同様に、図
５において左上隅角部には酸素含有ガスを通過させるた
めの第２ガス入口通路５３が設けられており、その対角
位置には、未反応の酸素含有ガスを通過させるための第
２ガス出口通路５４が設けられている。第１ガス入口通
路５１および第１ガス出口通路５２はいずれも第１ガス
流路４９に連通しており、一方、第２ガス入口通路５３
および第２ガス出口通路５４はいずれも第２ガス流路５
０に連通している。

【００２１】さらに、セパレータ４８ａ，４８ｂ、ガス
ケット４７ａ，４７ｂおよび額縁状シール部材４６に
は、第１ガス入口通路５１と第２ガス出口通路５４との
間、および、第２ガス入口通路５３と第１ガス出口通路
５２との間に、冷却水通路５５ａ，５５ｂがそれぞれ設
けられている。また、セパレータ４８ａ，４８ｂは、図
５において左右上縁からセル電圧検出用の出力端子５６
を上延させている。

【００２２】積層体４０が収容されるボックス６０は、
積層体４０の積層方向の前後に配置される支持板６１，
６２と、積層体４０の下側に配置される底板（連結板）
６３と、積層体４０の上側に配置される天板（連結板）
６４と、積層体４０の両側部に配置される側板（連結
板）６５，６６とを備え、これらを箱状に連結して構成
される。なお、この実施の形態において、底板６３と天
板６４と側板６５，６６は、積層体４０の積層方向に沿
って配置されて支持板６１，６２同士を連結する連結板
を構成し、底板６３および天板６４と側板６５，６６は
互いにボルトにより連結され、両支持板６１，６２と連
結板（すなわち、底板６３，天板６４，側板６５，６
６）は図示しないピンによって連結される。

【００２３】次に、積層体４０のボックス６０内での収
容状態について図３を参照して説明する。積層体４０に
おいてその両最外端に位置する単位セル４１，４１に
は、集電用電極７０ａ，７０ｂがそれぞれ電気的に接続
され、集電用電極７０ａの外側には、漏電防止用の絶縁
プレート７１ａを介してエンドプレート７２が配置され
ている。エンドプレート７２のボックス６０側に臨む端
面には複数の支軸７３が接合されており、各支軸７３に
は複数の皿ばね（加圧部材）７４が重ねて装着されてい
る。また、エンドプレート７２の左右端部には横溝７２
ａ，７２ａがそれぞれ設けられている。

【００２４】また、ボックス６０と集電用電極７０ｂと
の間にも、漏電を防止するために絶縁プレート７１ｂが
介装されており、集電用電極７０ｂと絶縁プレート７１
ｂには、第１ガス入口通路５１、第１ガス出口通路５
２、第２ガス入口通路５３、第２ガス出口通路５４およ
び冷却水通路５５ａ，５５ｂが設けられている。

【００２５】ボックス６０における支持板６１の内面に
は、支軸７３に対応する箇所に挿入孔６７が設けられて
いる。そして、支軸７３をこの挿入孔６７に挿入して皿
ばね７４を支持板６１の内面に設けられた環状凹部６８
の底面に着座させることによって、皿ばね７４は支持板
６１とエンドプレート７２との間に圧縮された状態で介
装される。これにより、エンドプレート７２が皿ばね７
４によって積層体４０側に向かって常時弾発付勢され、
その結果、積層体４０はエンドプレート７２によって押
圧保持される。換言すれば、ボックス６０の両支持板６
１，６２は積層体４０とエンドプレート７２を挟装し、
積層体４０は皿ばね７４とエンドプレート７２によって
加圧保持される。

【００２６】また、ボックス６０の側板６５，６６にお
ける支持板６１側の内面には、エンドプレート７２に設
けられた横溝７２ａ，７２ａに対応する箇所に、寸法が
横溝７２ａに比してやや小さい突起部材６９が接合され
ている。この突起部材６９はエンドプレート７２の横溝
７２ａに摺動自在に係合しており、この係合によりエン
ドプレート７２がボックス６０に支持されている。エン
ドプレート７２は、積層体４０が温度変化等によって積
層方向へ伸縮したときに、突起部材６９にガイドされて
積層方向に摺動し、皿ばね７４をそれに応じて圧縮ある
いは伸張させて、積層体４０を所定の加圧状態に保持
し、積層された単位セル４１同士の電気的接続状態（接
触状態）を常に良好に保持する。

【００２７】また、ボックス６０の支持板６２には、第
１ガス入口通路５１、第１ガス出口通路５２、第２ガス
入□通路５３、第２ガス出口通路５４および冷却水通路
５５ａ，５５ｂが設けられている。ボックス６０の第１
および第２ガス入口通路５１，５３には水素含有ガス供
給源、酸素含有ガス供給源（ともに図示せず）がそれぞ
れ連結され、第１および第２ガス出口通路５２，５４に
はガス回収機構（図示せず）がそれぞれ連結される。さ
らに、ボックス６０の冷却水通路５５ａには図示しない
冷却水供給源が連結され、冷却水通路５５ｂには図示し
ない冷却水回収機構が連結される。

【００２８】水素含有ガス供給源から第１ガス入口通路
５１に供給された水素含有ガスは、各単位セル４１の第
１ガス流路４９を介してアノード電極４３に供給されて
発電に供される。そして、未反応の水素含有ガスは第１
ガス流路４９から第１ガス出口通路５２に排出される。
一方、酸素含有ガス供給源から第２ガス入□通路５３に
供給された酸素含有ガスは、各単位セル４１の第２ガス
流路５０を介してカソード電極４４に供給され、水素イ
オンおよび電子と反応する。そして、未反応の酸素含有
ガスおよび生成水は第２ガス流路５０から第２ガス出口
通路５４に排出される。さらに、冷却水供給源から冷却
水通路５５ａに供給された冷却水は、各単位セル４１の
冷却水流路を通って冷却水通路５５ｂに排出される。こ
れにより、発電によって温度上昇する燃料電池スタック
１を冷却し、所定温度を越えないようにする。

【００２９】また、ボックス６０の天板６４には、積層
体４０の積層方向に沿って細長い端子取り出し孔（開口
部）６４ａが平行に並んで二つ開口している。天板６４
における端子取り出し孔６４ａの周縁は、異物（水滴
等）が入りにくいように、および、端子取り出し孔６４
ａの周縁の剛性を高めるために、若干上方に立ち上がっ
ている。各端子取り出し孔６４ａには、積層体４０の各
単位セル４１におけるセパレータ４８ａ，４８ｂから延
設する左右の出力端子５６が挿通しており、各出力端子
５６は端子取り出し孔６４ａから若干上方に突出してい
る。

【００３０】この天板６４の上には、各端子取り出し孔
６４ａを跨ぐように二つの端子ホルダ２が配置され、さ
らに、これら端子ホルダ２の上から各端子取り出し孔６
４ａを塞ぐカバー３が天板６４の上に固定され、カバー
３の上部中央に制御装置４が固定されている。端子ホル
ダ２は、図７に示すように、略逆Ｔ字形断面をなす長尺
のホルダ本体５と、セパレータ４８ａ，４８ｂの出力端
子５６に当接可能なセル電圧測定用の端子６を備えてい
る。詳述すると、ホルダ本体５は、端子取り出し孔６４
ａを跨いで配置される一対の脚部７，７と、これら脚部
７，７を連結するとともに上方に膨出する頭部８からな
り、端子６の上端が、両脚部７，７の間、すなわち頭部
８の下部に埋め込まれるようにして固定されており、ホ
ルダ本体５から露出する端子６の下端がセパレータ４８
ａ，４８ｂの出力端子５６に当接可能となる。なお、ホ
ルダ本体５は絶縁材料で形成されており、樹脂を射出成
形して製造することができる。

【００３１】また、ホルダ本体５には各端子６に接続さ
れるハーネス（図示せず）も埋め込まれており、そのハ
ーネスの束９がホルダ本体５から引き出されている。ま
た、ホルダ本体５の各脚部７の下面と頭部８の上面に
は、ゴム等の弾性材からなるクッション１０が取り付け
られている。そして、脚部７，７の下面はクッション１
０を介して、ボックス６０の天板６４における端子取り
出し孔６４ａの周囲（正確に言えば端子取り出し孔６４
ａの両側）に当接させている。端子ホルダ２の各端子６
とこれに対応するセパレータ４８ａ，４８ｂの各出力端
子５６は、端子ホルダ２を端子取り出し孔６４ａの上方
から下方に押し付けることにより、ワンタッチで互いに
当接し接続できるようになっている。これにより、端子
ホルダ２の端子６とセパレータ４８ａ，４８ｂの出力端
子５６は端子取り出し孔６４ａを介して当接する。つま
り、この実施の形態において、端子取り出し孔６４ａは
セル電圧を検出するための接続用開口となる。

【００３２】カバー３は、下部を開口させた細長い箱状
の一対のキャップ部１１，１１と、両キャップ部１１，
１１を連結する平板状の連結板１２が一体となって構成
されている。各キャップ部１１は各端子ホルダ２を上か
ら覆って収容し、キャップ部１１の頂部内面はホルダ本
体５の頭部８にクッション１０を介して当接している。
また、キャップ部１１の下部周縁から張り出したフラン
ジ部１３がボックス６０の天板６４にボルト１４で固定
されている。つまり、カバー３は、その内面がクッショ
ン１０を介して端子ホルダ２の頭部８に当接するととも
に、端子取り出し孔６４ａの周囲を覆って天板６４に固
定されており、端子ホルダ２は天板６４とカバー３によ
って挟持されている。

【００３３】そして、端子カバー３の連結板１２は、ボ
ックス６０の天板６４の上において両端子取り出し孔６
４ａ，６４ａの間に載置されており、この連結板１２の
上に制御装置４が取り付けられている。すなわち、制御
装置４は両端子取り出し孔６４ａ，６４ａの間に配置さ
れている。制御装置４は積層体４０の各単位セル４１の
セル電圧を検出する電圧検出回路を備えており、その電
圧検出回路に端子ホルダ２の各端子６がハーネスを介し
て接続されている。そして、端子６と出力端子５６との
接続により、各セパレータ４８ａ，４８ｂが制御装置４
の電圧検出回路に接続される。したがって、この実施の
形態においては、端子取り出し孔６４ａを介して各端子
６と各セパレータ４８ａ、４８ｂが接続され、その結
果、各単位セル４１毎のセル電圧を制御装置４で検出し
て発電状態を管理することができる。

【００３４】このように構成された燃料電池スタック１
においては、積層体４０をボックス６０内に収容して皿
ばね７４で加圧保持するようにしているので、タイロッ
ドを使用する必要がない。したがって、燃料電池スタッ
ク１の全体寸法を、タイロッド必要とする燃料電池スタ
ックに比して極めて小さくすることができる。すなわ
ち、燃料電池スタック１を小型化することができるの
で、この燃料電池スタック１を車輌に搭載する際のスペ
ースも狭小化することができる。

【００３５】また、この燃料電池スタック１において
は、ボックス６０の天板６４とカバー３のキャップ部１
１で端子ホルダ２を挟持し、端子ホルダ２を移動不能に
することができるので、端子ホルダ２の端子６とセパレ
ータ４１の出力端子４２との接続状態を確実に保持する
ことができ、端子６と出力端子４２が外れたり接触不良
になるのを確実に阻止することができる。

【００３６】さらに、端子ホルダ２の脚部７とボックス
６０の天板６４との間、および、端子ホルダ２の頭部８
とカバー３のキャップ部１１との間に、それぞれクッシ
ョン１０が設けられているので、ボックス６０あるいは
カバー３に振動が加わった時にその振動をクッション１
０で吸収することができる。したがって、端子ホルダ２
の振動を防止することができるので、端子ホルダ２の端
子６とセパレータ４８ａ，４８ｂの出力端子５６との接
続状態を確実に保持することができ、端子６と出力端子
５６が外れたり接触不良になるのを確実に阻止すること
ができる。

【００３７】また、ボックス６０の天板６４とカバー３
が端子ホルダ２を挟持しボルト１４で連結されて一体化
されているので、端子取り出し孔６４ａを開口させた天
板６４の機械的強度が大幅に向上し、天板６４のねじれ
剛性ひいてはボックス６０のねじれ剛性が向上するの
で、車輌走行時の振動等により燃料電池スタック１にね
じれ方向に力が作用したときにも、燃料電池スタック１
が捻れにくくなる。また、端子ホルダ２とボックス６０
の端子取り出し孔６４ａをカバー３のキャップ部１１で
覆っているので、端子ホルダ２の端子６とセパレータ４
８ａ，４８ｂの出力端子５６との接続部に水や埃が付着
するのを防止することができるとともに、端子取り出し
孔６４ａからボックス６０内に水や埃が侵入して積層体
４０に付着するのを防止することができる。

【００３８】さらに、制御装置４をボックス６０の両端
子取り出し孔６４ａの間に配置し、端子カバー３の両キ
ャップ部１１の間に形成される空間に設置したので、ス
ペースの有効利用により装置の小型化を図ることができ
る。

【００３９】〔他の実施の形態〕なお、この発明は前述
した実施の形態に限られるものではない。例えば、前述
した実施の形態では、枠体を、支持板６１，６２を４枚
の連結板（底板６３，天板６４，側板６５，６６）で連
結してなる６面体のボックス６０で構成したが、支持板
６１，６２を連結する連結板は互いに対向して配置され
る少なくとも２枚あれば足り、そのように構成された枠
体であっても本発明は成立する。

【００４０】また、前述した実施の形態では、開口部で
ある端子取り出し孔６４ａを有する連結板を積層体４０
の上部に位置する天板６４としたが、端子取り出し孔６
４ａを底板６３あるいは側板６５，６６に設けて、それ
ら連結板にカバー３を固定するようにしてもよい。ま
た、前述した実施の形態では、開口部である２つの端子
取り出し孔６４ａを１つのカバー３で覆っているが、各
端子取り出し孔６４ａ毎に別々のカバーを設置して覆う
ようにしてもよい。さらに、前述した実施の形態では、
開口部を端子取り出し孔としているが、開口部は、ボッ
クス６０内に漏洩した反応ガスを外部に抽出するための
孔であってもよい。

【００４１】さらに、前述した実施の形態では、セパレ
ータ４８ａ，４８ｂに出力端子５６を突設してこの出力
端子５６をボックス６０における天板６４の端子取り出
し孔６４ａから外方へ突出させ、その出力端子５６に、
端子ホルダ２の端子６を当接させるようにしているが、
出力端子５６を端子取り出し孔６４ａから外方へ突出さ
せないで、端子ホルダ２の端子６を端子取り出し孔６４
ａからボックス６０内に挿入させて、ボックス６０内に
位置している出力端子５６に当接させるようにしてもよ
い。また、前述した実施の形態では、制御装置４をカバ
ー３の外側に配置したが、カバー３の内部に収納しても
よい。このようにすると、制御装置４が被水するのを防
止することもでき、より好ましい。

【００４２】

【発明の効果】以上説明するように、請求項１に記載し
た発明によれば、開口部を覆い連結板に固定されたカバ
ーによって枠体のねじれ剛性が高まり、したがって、燃
料電池スタックのねじれ剛性を高めることができるの
で、車輌への搭載のようにねじれが作用する使用形態に
も燃料電池スタックは十分に耐えることができるという
優れた効果が奏される。

【００４３】請求項２に記載した発明によれば、セル電
圧検出用の接続用開口が開口している連結板がカバーに
よって補強され、これによって枠体のねじれ剛性が高ま
り、その結果、燃料電池スタックのねじれ剛性を高める
ことができるので、車輌への搭載のようにねじれが作用
する使用形態にも燃料電池スタックは十分に耐えること
ができるという優れた効果が奏される。また、前記開口
部を介して前記セル電圧検出用の端子とセパレータを接
続することができるので、各単位燃料電池毎の電圧を検
出して発電状態を管理することができる。請求項３に記
載した発明によれば、開口部から水や埃が侵入して積層
体に付着するのを防止することができるという優れた効
果が奏される。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明に係る燃料電池スタックの一実施の
形態における外観斜視図である。

【図２】 前記実施の形態における燃料電池スタックの
縦断面図である。

【図３】 前記実施の形態における燃料電池スタックの
分解斜視図である。

【図４】 前記実施の形態における燃料電池スタックの
積層体の要部拡大断面図である。

【図５】 前記実施の形態における燃料電池スタックの
単位セルの分解斜視図である。

【図６】 前記実施の形態における燃料電池スタックの
枠体の天板とカバーの外観斜視図である。

【図７】 前記実施の形態における燃料電池スタックの
端子ホルダの外観斜視図である。

【符号の説明】

１ 燃料電池スタック ３ カバー ６ 端子 ４０ 積層体 ４１ 単位セル（単位燃料電池） ４２ 電解質膜（電解質） ４３ アノード電極 ４４ カソード電極 ４８ａ，４８ｂ セパレータ ６０ ボックス（枠体） ６１，６２ 支持板 ６３ 底板（連結板） ６４ 天板（連結板） ６４ａ 端子取り出し孔（開口部） ６５，６６ 側板（連結板） ７２ エンドプレート ７４ 皿ばね（加圧部材）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小坂 祐一郎 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内 (72)発明者 名越 健太郎 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内 Ｆターム(参考） 5H026 AA06 CC01 CC08 CV08 CX09 CX10 HH03 5H027 AA06 CC06 KK54

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電解質の両側にアノード電極とカソード
   電極を配しさらにその外側にセパレータを配してなる単
   位燃料電池を複数積層した積層体と、 前記積層体の少なくとも一端側に設けられたエンドプレ
   ートと、 前記積層体の積層方向の前後に配置されて前記積層体お
   よび前記エンドプレートを挟装する一対の支持板および
   この支持板同士を連結し前記積層体の積層方向に沿って
   配置された連結板を有する枠体と、 前記積層体を積層方向に加圧せしめる加圧部材と、 を備える燃料電池スタックにおいて、 前記枠体の少なくとも１つの連結板には開口部が設けら
   れており、この開口部を覆うカバーが該連結板に固定さ
   れていることを特徴とする燃料電池スタック。
2. 【請求項２】 前記開口部は前記単位燃料電池のセル電
   圧を検出するための接続用開口であり、前記開口部を備
   えた前記連結板と前記カバーとの間にはセル電圧検出用
   の端子が設置されていることを特徴とする請求項１に記
   載の燃料電池スタック。
3. 【請求項３】 前記積層体の積層方向は水平方向であ
   り、前記開口部を備える前記連結板は前記積層体の上部
   に位置することを特徴とする請求項２に記載の燃料電池
   スタック。