JP2004185845A

JP2004185845A - 燃料電池スタックの締結構造

Info

Publication number: JP2004185845A
Application number: JP2002348236A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Ishikawa; 武史石川
Original assignee: Suzuki Motor Corp
Current assignee: Suzuki Motor Corp
Priority date: 2002-11-29
Filing date: 2002-11-29
Publication date: 2004-07-02

Abstract

【目的】本発明は、車両振動等によって、エンドプレートの内側に位置するスタック内部の圧縮状態が緩むことがなく、燃料電池の性能劣化を防止することを目的としている。
【構成】このため、燃料電池スタックの締結構造において、締結部材は締結部と側面部とから構成されたＬ字形状を備え、締結部において積層方向と平行に挿入される第１の固定部材と、側面部において第１の固定部材と直交する方向から挿入される第２の固定部材とにより締結部材をエンドプレートに固定している。また、燃料電池スタックの締結構造において、締結部材とエンドプレートとをはめ合い固定している。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は燃料電池スタックの締結構造に係り、特に車両振動等によって、エンドプレートの内側に位置するスタック内部の圧縮状態が緩むことがなく、燃料電池の性能劣化を防止し得る燃料電池スタックの締結構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
燃料電池、例えば固体高分子電解質膜型燃料電池は、水素を主成分とする燃料ガスと酸素を含有する酸化剤ガスを用いて電気化学反応により発電するものである。前記電気化学反応の結果、排出される物質は水のみであり、クリーンな発電装置として注目されている。
【０００３】
そして、前記燃料電池は、電解質である高分子イオン交換膜からなる電解質膜をアノード電極とカソード電極との２つの電極とからなる電極によって挟んだセルとセパレータとから構成された構成体を複数積層したスタックで構成されている。
【０００４】
また、前記燃料電池において、電極のアノード電極側に供給された燃料ガスは、触媒に接することにより水素イオン化され、適度に加湿された電解質膜を介してカソード電極側へと移動し、カソード電極には酸化剤ガスが供給されているため、このカソード電極において、水素イオンと酸素とが反応して水が生成され、一方、その間に生じた電子が、外部回路に取り出され、直流の電気エネルギとして利用されるものである。このとき、上記の反応は、発熱反応である。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−４８８５０号公報（第２−４頁、図１）
【０００６】
【特許文献２】
特開２００２−４２８５２号公報（第２−５頁、図１、図５、図７、図８）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来の燃料電池スタックの締結構造において、図５に示す如く、電解質である高分子イオン交換膜からなる電解質膜２Ａを電極たるアノード電極４Ａ及びカソード電極で６Ａ挟んだセル８Ａと、セパレータ１０Ａとから構成された構成体１２Ａを多数積層してスタック１４Ａを設け、このスタック１４Ａの積層方向両側に第１、第２集電板１６Ａ−１、１６Ａ−２を介して第１、第２エンドプレート１８Ａ−１、１８Ａ−２を設け、図７に示す如く、積層方向に延びる締結部材２０Ａにて締結して燃料電池２２Ａのスタック１４Ａを締結している。
【０００８】
すなわち、手順に関して詳述すると、図５に示す如く、先ず、前記構成体１２Ａを多数積層したスタック１４Ａの積層方向両側に第１、第２集電板１６Ａ−１、１６Ａ−２を介して第１、第２エンドプレート１８Ａ−１、１８Ａ−２を配設した後に、これらの積層方向に対して垂直に図示しないプレス装置によってプレスをかける。
【０００９】
次に、プレス装置による圧縮状態を維持した状態のままで、前記スタック１４Ａの側面部位に締結部材２０Ａを配置し、これらの締結部材２０Ａを締結用ボルト２４Ａで前記第１、第２エンドプレート１８Ａ−１、１８Ａ−２に固定し、燃料電池２２Ａを構成している。
【００１０】
これにより、前記スタック１４Ａ内部の圧縮状態が維持されることとなり、燃料電池２２Ａとして機能することが可能となる。
【００１１】
しかし、実際には、初期の締結状態を長期間維持するには、多くの締結用ボルト２４Ａを使用する必要があり、取付工数が増加する傾向にあるという不都合がある。
【００１２】
また、図９に示す如く、前記締結用ボルト２４Ａだけで締結部材２０Ａを第１エンドプレート１８Ａ−１に締結する方策では、車両搭載時の振動による緩みも生ずるため、現状では十分な信頼性を得ることができないという不都合がある。
【００１３】
すなわち、前記燃料電池２２Ａを図示しない車両に搭載する場合には、例えば、図８（ａ）に示す如く、前記構成体１２Ａを多数積層したスタック１４Ａの積層方向が車両移動方向に対して平行に配設されることとなり、図８（ｂ）に示す如く、締結用ボルト２４Ａに加わる力によって、車両の振動から締結用ボルト２４Ａへのせん断力や摩擦力が低下し、この結果、締結力が低下して発電性能の低下や寿命低下を惹起するものである。
【００１４】
更に、前記燃料電池２２Ａの内部では、板状のセパレータ１０Ａ（カーボン製や金属製）が積層され、これらの積層方向に電気が流れるため、セパレータ１０Ａの接触状態が悪化すると、通電抵抗すなわち燃料電池の内部抵抗が増加し、発電効率の低下が生ずるという不都合がある。
【００１５】
すなわち、前記構成体１２Ａを多数積層したスタック１４Ａにおいて、各部材間の接触状態が電気抵抗、つまり接触抵抗を決定している。このため、図６に示す如く、圧縮状態を維持することが、前記スタックの性能維持につながるものであるが、経年使用によって締結状態が低下してセパレータの接触状態が悪化すると、電池としての発電性能の低下、つまり発電効率の低下が生ずることとなる。この発電効率の低下は、発電した電気エネルギの一部が燃料電池の内部で熱エネルギとして浪費されるためである。
【００１６】
このような場合には、前記スタックを交換する等の対応策を講ずる必要が生じてくる。
【００１７】
従って、燃料電池を長寿命化するためにも、長期間の締結維持の可能となる構造が切望されている。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
そこで、この発明は、上述不都合を除去するために、電解質を電極で挟んだセルとセパレータとから構成された構成体を積層したスタックを備え、このスタックの積層方向両側に集電板を介してエンドプレートを設け、積層方向に延びる締結部材にて締結された燃料電池スタックの締結構造において、前記締結部材は、エンドプレート両端面と接している締結部と、積層方向に延びる側面部とから構成されたＬ字形状を備え、前記締結部において積層方向と平行に挿入される第１の固定部材と、前記側面部において第１の固定部材と直交する方向から挿入される第２の固定部材とにより前記締結部材を前記エンドプレートに固定することを特徴とする。
【００１９】
また、電解質を電極で挟んだセルとセパレータとから構成された構成体を積層したスタックを備え、このスタックの積層方向両側に集電板を介してエンドプレートを設け、積層方向に延びる締結部材にて締結された燃料電池スタックの締結構造において、前記締結部材と前記エンドプレートとをはめ合い固定することを特徴とする。
【００２０】
【発明の実施の形態】
上述の如く発明したことにより、エンドプレートに締結部材を固定する際には、互いに直交する２つの方向から第１、第２の締結用ボルトによって固定し、車両振動等によって、エンドプレートの内側に位置するスタック内部の圧縮状態が緩むことをなくし、燃料電池の性能劣化を防止している。
【００２１】
また、はめ合い固定構造とするのみで、エンドプレートの締結構造をより堅固とし、車両振動等によって、エンドプレートの内側に位置するスタック内部の圧縮状態が緩むことをなくし、燃料電池の性能劣化を防止するとともに、締結強化はもちろんのこと、使用する締結用ボルトの本数を削減し、コストを低減している。
【００２２】
【実施例】
以下図面に基づいてこの発明の実施例を詳細に説明する。
【００２３】
図１はこの発明の第１実施例を示すものである。この第１実施例において、上述従来技術に示したものと同一機能を果たす箇所は、符号から「Ａ」を除いた数字のみを付して説明する。
【００２４】
図１において、１８は図示しない燃料電池の一方のエンドプレート、３２は締結部材である。
【００２５】
この締結部材３２は、エンドプレート１８の端面と接している締結部３４と、積層方向に延びる側面部３６とから構成されたＬ字形状を備え、前記締結部３４において積層方向と平行に挿入される第１の固定部材である第１の締結用ボルト３８と、前記側面部３６において第１の締結用ボルト３８と直交する方向から挿入される第２の固定部材である第２の締結用ボルト４０とにより前記締結部材３２を前記エンドプレート１８に固定する構成を有する。
【００２６】
詳述すれば、前記締結部材３２には、板状部材をＬ字形状に折曲形成し、折曲されて前記エンドプレート１８の端面１８ａと接する締結部３４を設けるとともに、この締結部３４の折曲部位から積層方向、つまり図１（ａ）において左右方向に延びる側面部３６を設けるものである。
【００２７】
そして、前記締結部３４に、前記第１の締結用ボルト３８を挿通させるための挿通孔部４２を設けるとともに、前記側面部３６には、前記第２の締結用ボルト４０を挿通させるために、積層方向、つまり図１（ａ）において左右方向に延びる挿通長孔部４４を設ける（図１（ｂ）参照）。
【００２８】
このとき、前記第１の締結用ボルト３８と第２の締結用ボルト４０とは、図１（ｂ）に示す如く、高さ位置を相違させ、接触を回避できる状態とする。
【００２９】
次に作用を説明する。
【００３０】
図示しないプレス装置による圧縮状態を維持した状態のままで、スタック（図示せず）の側面部位に締結部材３２を配置し、前記挿通孔部４２を利用して前記第１の締結用ボルト３８を積層方向と平行に挿入するとともに、前記挿通長孔部４４を利用して前記第２の締結用ボルト４０を第１の締結用ボルト３８と直交する方向から挿入し、前記締結部材３２を前記エンドプレート１８に固定する。
【００３１】
これにより、前記エンドプレート１８に締結部材３２を固定する際に、互いに直交する２つの方向から第１、第２の締結用ボルト３８、４０によって固定することができ、車両振動等によって、エンドプレート１８の内側に位置する図示しないスタック内部の圧縮状態が緩むことがなく、燃料電池の性能劣化を防止することができ、実用上有利である。
【００３２】
図２はこの発明の第２実施例を示すものである。この第２実施例において、上述第１実施例のものと同一機能を果たす箇所には、同一符号を付して説明する。
【００３３】
この第２実施例の特徴とするところは、締結部材５２とエンドプレート５４とをはめ合い固定する構成とした点にある。
【００３４】
すなわち、前記締結部材５２と前記エンドプレート５４とのはめ合い固定構造においては、前記締結部材５２が、エンドプレート５４の凹部５６にはめ込まれる構造と、前記締結部材５２が、エンドプレート５４の凸部５８にはめ込まれる構造との２種類がある。
【００３５】
前記エンドプレート５４の凹部５６を利用するはめ合い固定構造の場合には、図２（ａ）に示す如き第２実施例の例１（以下「実施例２−１」と記載する）がある。
【００３６】
この実施例２−１においては、締結部材５２−１を、板状部材をＬ字形状に折曲形成して前記エンドプレート５４−１の端面５４ａ−１と接するように設けた締結部６０−１と、この締結部６０−１の折曲部位から積層方向、つまり図２（ａ）において左右方向に延びるべく形成した側面部６２−１と、前記締結部６０−１の先端部位を積層方向、つまり図２（ａ）において右方向に折曲して形成した鉤部６４−１とにより構成する。
【００３７】
つまり、前記締結部材５２−１の締結部６０−１部位のみを見た場合には、側面部６２−１の端部を断面コ字状に折曲して締結部６０−１と鉤部６４−１とを形成するものである。
【００３８】
また、前記締結部材５２−１の側面部６２−１には、締結用ボルト４０−１を挿通させるために、積層方向に延びる図示しない挿通長孔部を設ける。
【００３９】
更に、前記エンドプレート５４−１の端面５４ａ−１には、前記鉤部６４−１を収容する凹部５６−１を設け、鉤部６４−１と凹部５６−１とによってはめ合い固定構造を実現するものである。
【００４０】
さすれば、はめ合い固定構造とするのみで、エンドプレート５４−１の締結構造をより堅固とすることが可能となり、車両振動等によって、エンドプレート５４−１の内側に位置する図示しないスタック内部の圧縮状態が緩むことがなく、燃料電池の性能劣化を防止し得る。
【００４１】
また、前記鉤部６４−１と凹部５６−１とによってはめ合い固定構造を実現したことにより、はめ合い時の締結部材５２−１のスライド量を小とすることができ、実用上有利である。
【００４２】
次に、第２実施例の例２である実施例２−２においては、図２（ｂ）に示す如く、締結部材５２−２を、板状部材をＬ字形状に折曲形成した締結部６０−２と、この締結部６０−２の折曲部位から積層方向、つまり図２（ｂ）において左右方向に延びるべく形成した側面部６２−２とにより構成する。
【００４３】
つまり、前記締結部材５２−２の締結部６０−２部位において、締結部６０−２の先端部位を鉤部として機能させるものである。
【００４４】
また、前記締結部材５２−２の側面部６２−２には、締結用ボルト４０−２を挿通させるために、積層方向に延びる図示しない挿通長孔部を設ける。
【００４５】
更に、前記締結部材５２−２の側面部６２−２の接する前記エンドプレート５４−２の側面５４ｂ−２には、前記締結部６０−２の先端部位を収容する凹部５６−２を設け、締結部６０−２の先端部位と凹部５６−２とによってはめ合い固定構造を実現するものである。
【００４６】
さすれば、はめ合い固定構造とするのみで、エンドプレート５４−２の締結構造をより堅固とすることが可能となり、車両振動等によって、エンドプレート５４−２の内側に位置する図示しないスタック内部の圧縮状態が緩むことがなく、燃料電池の性能劣化を防止し得るとともに、前記締結部６０−２の先端部位とエンドプレート５４−２の凹部５６−２とによってはめ合い固定構造を実現することができ、はめ合い時の締結部材５２−２のスライド量を小とすることができ、実用上有利である。
【００４７】
また、第３実施例の例３である実施例２−３においては、図２（ｃ）に示す如く、締結部材５２−３を、板状部材をＬ字形状に折曲形成した締結部６０−３と、この締結部６０−３の折曲部位から積層方向、つまり図２（ｃ）において左右方向に延びるべく形成した側面部６２−３と、前記締結部６０−３から積層方向、つまり図２（ｃ）において右方向に突出形成した突起部６６−３とにより構成する。
【００４８】
つまり、前記締結部材５２−３の締結部６０−３部位において、積層方向、つまり図２（ｃ）において右方向に突出するボス等からなる突起部６６−３を、例えば別部材によって形成するものである。
【００４９】
また、前記締結部材５２−３の側面部６２−３には、締結用ボルト４０−３を挿通させるために、積層方向に延びる図示しない挿通長孔部を設ける。
【００５０】
更に、前記締結部材５２−３の締結部６０−３の接する前記エンドプレート５４−３の端面５４ａ−３には、前記突起部６６−３を収容する凹部５６−３を設け、突起部６６−３と凹部５６−３とによってはめ合い固定構造を実現するものである。
【００５１】
さすれば、はめ合い固定構造とするのみで、エンドプレート５４−３の締結構造をより堅固とすることが可能となり、車両振動等によって、エンドプレート５４−３の内側に位置する図示しないスタック内部の圧縮状態が緩むことがなく、燃料電池の性能劣化を防止し得るとともに、前記締結部６０−３に設けた突起部６６−３とエンドプレート５４−３の凹部５６−３とによってはめ合い固定構造を実現することができ、はめ合い時の締結部材５２−３のスライド量を小とすることができ、実用上有利である。
【００５２】
更に、前記エンドプレート５４の凸部５８を利用するはめ合い固定構造の場合には、図２（ｄ）及び（ｅ）に示す如き第２実施例の例４（以下「実施例２−４」と記載する）がある。
【００５３】
この実施例２−４においては、図２（ｄ）及び（ｅ）に示す如く、締結部材５２−４を、板状部材をＬ字形状に折曲形成した締結部６０−４と、この締結部６０−４の折曲部位から積層方向、つまり図２（ｄ）において左右方向に延びるべく形成した側面部６２−４とにより構成する。
【００５４】
つまり、前記締結部材５２−４の締結部６０−４部位に、図２（ｄ）において表裏方向に延びる長方形形状の係合孔部６８−４を打ち抜き作業により形成するものである。
【００５５】
また、前記締結部材５２−４の側面部６２−４には、締結用ボルト４０−４を挿通させるために、積層方向に延びる挿通長孔部４４−４を設ける。
【００５６】
更に、前記締結部材５２−４の締結部６０−４の接する前記エンドプレート５４−４の端面５４ａ−４には、前記係合孔部６８−４を収容するために、直方体状の凸部５８−４を設け、締結部材５２−４の係合孔部６８−４とエンドプレート５４−４の凸部５８−４とによってはめ合い固定構造を実現するものである。
【００５７】
さすれば、はめ合い固定構造とするのみで、エンドプレート５４−４の締結構造をより堅固とすることが可能となり、車両振動等によって、エンドプレート５４−４の内側に位置する図示しないスタック内部の圧縮状態が緩むことがなく、燃料電池の性能劣化を防止し得るとともに、前記締結部材５２−４の係合孔部６８−４とエンドプレート５４−４の凸部５８−４とによってはめ合い固定構造を実現することができ、はめ合い時の締結部材５２−４のスライド量を小とすることができ、実用上有利である。
【００５８】
また、凹凸はめ合い固定構造を有する実施例２−５においては、図２（ｆ）に示す如く、締結部材５２−５を、板状部材をコ字状に折曲形成した締結部６０−５と、積層方向、つまり図２（ｆ）において左右方向に延びるべく形成した側面部６２−５とにより構成する。
【００５９】
つまり、図２（ｆ）に示す如く、エンドプレート５４−５の表面５４ｃ−５及び裏面（図示せず）を保持すべく、前記締結部材５２−５の締結部６０−５をコ字状に折曲形成し、この締結部６０−５に図示しない挿通孔部を形成するものである。
【００６０】
また、前記締結部材５２−５の側面部６２−５には、締結用ボルト４０−５を挿通させるために、積層方向に延びる図示しない挿通長孔部を設ける。
【００６１】
更に、前記締結部材５２−５の締結部６０−５の接する前記エンドプレート５４−５の表面５４ｃ−５及び裏面には、図示しない係合穴部を形成し、締結部６０−５の挿通孔部とエンドプレート５４−５の係合穴部を利用し、ピン７０−５によって固定し、凹凸はめ合い固定構造を実現するものである。
【００６２】
さすれば、はめ合い固定構造とするのみで、エンドプレート５４−５の締結構造をより堅固とすることが可能となり、車両振動等によって、エンドプレート５４−５の内側に位置する図示しないスタック内部の圧縮状態が緩むことがなく、燃料電池の性能劣化を防止し得るとともに、前記締結部材５２−５の挿通孔部とエンドプレート５４−５の係合穴部とピン７０−５とによってはめ合い固定構造を実現することができ、前記締結部材５２−５がピン７０−５を回動中心として回動可能となり、はめ合い時の締結部材５２−５のスライド量をなくすことができ、実用上有利である。
【００６３】
また、上述した実施例２−１から実施例２−５に共通する作用効果を追記すると、いずれの場合にも、締結強化はもちろんのこと、使用する締結用ボルトの本数を削減することが可能となり、コストを低減し得るとともに、製造工数をカットすることもできる。しかも、上述した技術を複合的に組み合わせることによって、より強固な締結構造を実現することも可能である。
【００６４】
図３及び図４はこの発明の第３実施例を示すものである。
【００６５】
この第３実施例の特徴とするところは、実際のプレス行程に沿うようなはめ合い固定構造とした点にある。
【００６６】
すなわち、実際にプレス作業を行う場合には、図３に示す如く、ストローク分（「構成体の収縮分」ともいう）が存在するため、図示しないプレス装置のプレス板７２ａ、７２ｂ間に位置する上下両側の第１、第２エンドプレート７４ａ、７４ｂにはめ合い固定構造を採用する際には、上下両側に採用することができず、図３の○印部分に示す如き不具合部位（ＮＧ部位）が生ずると考えられ、改良が必要である。
【００６７】
このため、以下にはめ合い固定構造の改良例を列記する。
【００６８】
先ず、図４（ａ）に示す如き第３実施例の例１（以下「実施例３−１」と記載する）がある。
【００６９】
この実施例３−１においては、図４（ａ）に示す如く、締結部材７６−１を、板状部材をＵ字形状に折曲形成した両端部位の第１、第２締結部７８ａ−１、７８ｂ−１と、これらの第１、第２締結部７８ａ−１、７８ｂ−１間の折曲部位から積層方向、つまり図４（ａ）において上下方向に延びるべく形成した側面部８０−１とにより構成する。
【００７０】
つまり、前記締結部材７６−１の第１、第２締結部７８ａ−１、７８ｂ−１部位において、第１、第２締結部７８ａ−１、７８ｂ−１の先端部位を第１、第２鉤部として機能させるものである。
【００７１】
また、前記締結部材７６−１の側面部８０−１には、締結用ボルト８２−１を挿通させるために、積層方向に延びる図示しない挿通長孔部を設ける。
【００７２】
更に、前記締結部材７６−１の側面部８０−１の接する第１、第２エンドプレート７４ａ−１、７４ｂ−１の側面には、前記第１、第２締結部７８ａ−１、７８ｂ−１の先端部位を収容する第１、第２凹部（図示せず）を設け、第１、第２締結部７８ａ−１、７８ｂ−１の先端部位と第１、第２凹部とによってはめ合い固定構造を実現するものである。
【００７３】
そして、図示しないプレス装置によって最大圧縮時までプレスした後に、図４（ａ）において上下方向に延びる積層方向に対して直交する方向、つまり図４（ａ）において左右方向から第１、第２エンドプレート７４ａ−１、７４ｂ−１を締結すべく、第１、第２凹部内に第１、第２締結部７８ａ−１、７８ｂ−１の先端部位を押し込み、その後に締結用ボルト８２−１を挿通させて固定するものである。
【００７４】
さすれば、板状部材をＵ字形状に折曲形成し、且つ前記第１、第２締結部７８ａ−１、７８ｂ−１の先端部位を鉤部として機能させる締結部材７６−１を利用し、凹凸嵌合とボルト締結との両方策を採用するはめ合い固定構造とすることで、締結部材７６−１の両側に締結強化構造を持たせることができ、第１、第２エンドプレート７４ａ−１、７４ｂ−１の締結構造をより堅固とすることが可能となり、車両振動等によって、第１、第２エンドプレート７４ａ−１、７４ｂ−１の内側に位置するスタック１４−１内部の圧縮状態が緩むことがなく、燃料電池の性能劣化を防止し得る。
【００７５】
次に、第３実施例の例２である実施例３−２においては、図４（ｂ）に示す如く、締結部材７６−２を、板状部材をコ字状に折曲形成した第１、第２締結部７８ａ−２、７８ｂ−２と、積層方向、つまり図４（ｂ）において上下方向に延びるべく形成した側面部８０−２とにより構成する。
【００７６】
つまり、図４（ｂ）に示す如く、第１、第２エンドプレート７４ａ−２、７４ｂ−２の表面７４ｃ−２及び裏面（図示せず）を保持すべく、前記締結部材７６−２の第１、第２締結部７８ａ−２、７８ｂ−２をコ字状に折曲形成し、これらの第１、第２締結部７８ａ−２、７８ｂ−２に図示しない挿通孔部を形成するものである。
【００７７】
また、前記締結部材７６−２の第１、第２締結部７８ａ−２、７８ｂ−２の接する前記第１、第２エンドプレート７４ａ−２、７４ｂ−２の表面７４ｃ−２及び裏面には、図示しない係合穴部を形成し、第１、第２締結部７８ａ−２、７８ｂ−２の挿通孔部と第１、第２エンドプレート７４ａ−２、７４ｂ−２の係合穴部を利用し、ピン８４−２によって固定する。
【００７８】
そして、図示しないプレス装置によってプレスする際には、先ず、一方の前記締結部材７６−２の第２締結部７８ｂ−２の挿通孔部と第２エンドプレート７４ｂ−２の係合穴部とピン８４−２とによってはめ合い固定構造を実現するとともに、一方のピン８４−２を回動中心として前記締結部材７６−２を回動可能とし、最大圧縮時までプレスした後に、一方のピン８４−２を回動中心として締結部材７６−２を回動させ、他方において前記締結部材７６−２の第１締結部７８ａ−２の挿通孔部と第１エンドプレート７４ａ−２の係合穴部とピン８４−２とによってはめ合い固定構造を実現するものである。
【００７９】
さすれば、はめ合い固定構造とするのみで、第１、第２エンドプレート７４ａ−２、７４ｂ−２の締結構造をより堅固とすることが可能となり、車両振動等によって、第１、第２エンドプレート７４ａ−２、７４ｂ−２の内側に位置するスタック１４−２内部の圧縮状態が緩むことがなく、燃料電池の性能劣化を防止し得るとともに、前記締結部材７６−２の第１、第２締結部７８ａ−２、７８ｂ−２の挿通孔部と第１、第２エンドプレート７４ａ−２、７４ｂ−２の係合穴部とピン８４−２とによってはめ合い固定構造を実現することができ、前記締結部材７６−２が一方のピン８４−２を回動中心として回動可能となり、はめ合い時の締結部材７６−２のスライド量をなくすことができ、実用上有利である。
【００８０】
また、第３実施例の例３である実施例３−３においては、図４（ｃ）及び（ｄ）に示す如く、締結部材７６−３を、板状部材の一端側をＬ字形状に折曲形成した締結部７８−３と、この締結部７８−３の折曲部位から積層方向、つまり図４（ｃ）において上下方向に延びるべく形成した側面部８０−３と、前記締結部７８−３の先端部位を積層方向、つまり図４（ｃ）において上方向に折曲して形成した鉤部８６−３と、別体に設けたブラケット８８−３とにより構成する。
【００８１】
前記鉤部８６−３の係合する図示しない凹部を、上下に位置する第１、第２エンドプレート７４ａ−３、７４ｂ−３の一方、例えば下部に位置する第２エンドプレート７４ｂ−３に形成してはめ合い固定構造を実現するとともに、前記ブラケット８８−３を、図４（ｃ）及び（ｄ）に示す如く、Ｌ字形に折曲形成し、上下に位置する第１、第２エンドプレート７４ａ−３、７４ｂ−３の他方、つまり上部に位置する第１エンドプレート７４ａ−３と前記締結部材７６−３の側面部８０−３の他端側とをブラケット８８−３によって締結するものである。
【００８２】
つまり、前記締結部材７６−３の側面部８０−３の両端側には、第１の締結用ボルト８２ｘ−３を挿通させるために、積層方向に延びる図示しない挿通長孔部を夫々設ける。
【００８３】
また、前記ブラケット８８−３には、第１の締結用ボルト８２ｘ−３を挿通させるための図示しない第１の挿通孔部と、第２の締結用ボルト８２ｙ−３を挿通させるための図示しない第２の挿通孔部とを設ける。すなわち、前記第１の挿通孔部と締結部材７６−３の側面部８０−３に設けられる挿通長孔部とを利用し、第１の締結用ボルト８２ｘ−３によって、締結部材７６−３の側面部８０−３と前記ブラケット８８−３とを共締めするものである。なお、前記第２の挿通孔部は、第１エンドプレート７４ａ−３の上部にブラケット８８−３を固定する際に使用される。
【００８４】
そして、図示しないプレス装置によってプレスする際には、先ず、第１、第２エンドプレート７４ａ−３、７４ｂ−３の両側部位において、下部に位置する第２エンドプレート７４ｂ−３に形成した図示しない凹部に締結部材７６−３の締結部７８−３の先端部位に折曲形成した鉤部８６−３を係合させるとともに、上部に位置する第１エンドプレート７４ａ−３に第２の挿通孔部を利用して第２の締結用ボルト８２ｙ−３によりブラケット８８−３を固定する。
【００８５】
前記プレス装置によって最大圧縮時までプレスした後には、下部に位置する第２エンドプレート７４ｂ−３に、挿通長孔部を利用して第１の締結用ボルト８２ｘ−３により締結部材７６−３の側面部８０−３を固定するとともに、上部に位置する第１エンドプレート７４ａ−３には、締結部材７６−３の側面部８０−３に設けた挿通長孔部と前記ブラケット８８−３に設けた第１の挿通孔部とを利用して第１の締結用ボルト８２ｘ−３により締結部材７６−３の側面部８０−３と前記ブラケット８８−３とを固定する。
【００８６】
さすれば、板状部材をＬ字形状に折曲形成し、且つ前記締結部７８−３の先端部位に鉤部８６−３を形成した前記締結部材７６−３とブラケット８８−３とを利用し、凹凸嵌合とボルト締結との両方策を採用するはめ合い固定構造とすることで、第１、第２エンドプレート７４ａ−３、７４ｂ−３の締結構造をより一層堅固とすることが可能となり、車両振動等によって、第１、第２エンドプレート７４ａ−３、７４ｂ−３の内側に位置するスタック１４−３内部の圧縮状態が緩むことがなく、燃料電池の性能劣化を防止し得る。
【００８７】
更に、第３実施例の例４である実施例３−４においては、図４（ｅ）に示す如く、スタック１４−４と第１、第２エンドプレート７４ａ−４、７４ｂ−４との周面、つまり図４（ｅ）において表面、背面、そして左右側面の全てを覆うべく、締結部材帯９０−４を設けるものである。
【００８８】
なお、締結部材帯９０−４を構成する１枚の部片である締結部材７６−４に関しては、上述した実施例３−１に記載の締結部材７６−１のものと同様であるため、説明は省略する。
【００８９】
この実施例３−４の締結部材帯９０−４のものは、図４（ｅ）に示す如く、４枚の部片である締結部材７６−４を蝶番９２−４によって接続するものである。
【００９０】
さすれば、上述の実施例３−１のものと同様に、はめ合い固定構造とすることで、締結部材帯９０−４の両側に締結強化構造を持たせることができ、第１、第２エンドプレート７４ａ−４、７４ｂ−４の締結構造をより一層堅固とすることが可能となり、車両振動等によって、第１、第２エンドプレート７４ａ−４、７４ｂ−４の内側に位置するスタック１４−４内部の圧縮状態が緩むことが全くなく、燃料電池の性能劣化を防止し得るとともに、４枚の部片である締結部材７６−４を蝶番９２−４により接続した締結部材帯９０−４によって、組付工数を削減でき、組付作業を簡略化することができるものである。
【００９１】
【発明の効果】
以上詳細に説明した如くこの本発明によれば、電解質を電極で挟んだセルとセパレータとから構成された構成体を積層したスタックを備え、スタックの積層方向両側に集電板を介してエンドプレートを設け、積層方向に延びる締結部材にて締結された燃料電池スタックの締結構造において、締結部材は、エンドプレート両端面と接している締結部と、積層方向に延びる側面部とから構成されたＬ字形状を備え、締結部において積層方向と平行に挿入される第１の固定部材と、側面部において第１の固定部材と直交する方向から挿入される第２の固定部材とにより締結部材をエンドプレートに固定するので、エンドプレートに締結部材を固定する際に、互いに直交する２つの方向から第１、第２の締結用ボルトによって固定することができ、車両振動等によって、エンドプレートの内側に位置するスタック内部の圧縮状態が緩むことがなく、燃料電池の性能劣化を防止することができ、実用上有利である。
【００９２】
また、電解質を電極で挟んだセルとセパレータとから構成された構成体を積層したスタックを備え、スタックの積層方向両側に集電板を介してエンドプレートを設け、積層方向に延びる締結部材にて締結された燃料電池スタックの締結構造において、締結部材とエンドプレートとをはめ合い固定するので、はめ合い固定構造とするのみで、エンドプレートの締結構造をより堅固とすることが可能となり、車両振動等によって、エンドプレートの内側に位置するスタック内部の圧縮状態が緩むことがなく、燃料電池の性能劣化を防止し得る。また、締結強化はもちろんのこと、使用する締結用ボルトの本数を削減することが可能となり、コストを低減し得るとともに、製造工数をカットすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１実施例の締結部材とエンドプレートとの締結状態を示し、（ａ）は締結部材とエンドプレートとの締結部位の概略正面図、（ｂ）は締結部材とエンドプレートとの締結部位の概略斜視図である。
【図２】この発明の第２実施例群を示し、（ａ）は実施例２−１を示す締結部材とエンドプレートとの締結部位の概略正面図、（ｂ）は実施例２−２を示す締結部材とエンドプレートとの締結部位の概略正面図、（ｃ）は実施例２−３を示す締結部材とエンドプレートとの締結部位の概略正面図、（ｄ）は実施例２−４を示す締結部材とエンドプレートとの締結部位の概略正面図、（ｅ）は（ｄ）の概略斜視図、（ｆ）は実施例２−５を示す締結部材とエンドプレートとの締結部位の概略正面図である。
【図３】この発明の実施例における不具合を示すスタックのプレス状態時の概略正面図である。
【図４】この発明の第３実施例群を示し、（ａ）は実施例３−１を示すスタックのプレス状態時の概略正面図、（ｂ）は実施例３−２を示すスタックのプレス状態時の概略正面図、（ｃ）は実施例３−３を示すスタックのプレス状態時の概略正面図、（ｄ）は（ｃ）の概略斜視図、（ｅ）は実施例３−４を示すスタックのプレス状態時の概略正面図である。
【図５】この発明の従来技術を示すスタックの概略説明図である。
【図６】燃料電池の性能（Ｖ−Ｉ特性）と接触抵抗の関係を示す図である。
【図７】スタックのプレス状態時と締結部材の取付時とを示す概略斜視図である。
【図８】車両搭載時の燃料電池を示し、（ａ）は車両搭載時の燃料電池の概略斜視図、（ｂ）は（ａ）の矢視ｂ部分の締結用ボルトへ加わる力を示す概略拡大図である。
【図９】締結用ボルトだけで締結部材を第１エンドプレートに締結する方策を示す概略説明図である。
【符号の説明】
１８、５４−１エンドプレート
１８ａ、５４ａ−１端面
３２、５２−１締結部材
３４、６０−１締結部
３６、６２−１側面部
３８第１の締結用ボルト
４０、４０−１第２の締結用ボルト
４２挿通孔部
４４挿通長孔部
５６−１凹部

Claims

電解質を電極で挟んだセルとセパレータとから構成された構成体を積層したスタックを備え、このスタックの積層方向両側に集電板を介してエンドプレートを設け、積層方向に延びる締結部材にて締結された燃料電池スタックの締結構造において、前記締結部材は、エンドプレート両端面と接している締結部と、積層方向に延びる側面部とから構成されたＬ字形状を備え、前記締結部において積層方向と平行に挿入される第１の固定部材と、前記側面部において第１の固定部材と直交する方向から挿入される第２の固定部材とにより前記締結部材を前記エンドプレートに固定することを特徴とする燃料電池スタックの締結構造。
電解質を電極で挟んだセルとセパレータとから構成された構成体を積層したスタックを備え、このスタックの積層方向両側に集電板を介してエンドプレートを設け、積層方向に延びる締結部材にて締結された燃料電池スタックの締結構造において、前記締結部材と前記エンドプレートとをはめ合い固定することを特徴とする燃料電池スタックの締結構造。
前記締結部材と前記エンドプレートとのはめ合い固定構造は、前記締結部材が、エンドプレートの凹部にはめ込まれる構造であ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の締結構造。
前記締結部材と前記エンドプレートとのはめ合い固定構造は、前記締結部材が、エンドプレートの凸部にはめ込まれる構造であ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の締結構造。