JP2006221846A - 燃料電池スタック及びその組み付け方法 - Google Patents

Abstract

【課題】積層体をケーシング内に収容するとともに、簡単且つコンパクトな構成で、前記ケーシングの変形を良好に阻止し、剛性の向上を図ることを可能にする。
【解決手段】燃料電池スタック１０は、複数の単位セル１２が積層された積層体１４をケーシング２４内に収容する。ケーシング２４は、エンドプレート２０ａ、２０ｂと、複数の側板６０ａ〜６０ｄと、前記積層体１４の四隅に配置されるアングル部材６２ａ〜６２ｄとを備える。アングル部材６２ａ〜６２ｄは、積層体１４と側板６０ａ〜６０ｄとの間に介装されるとともに、前記側板６０ａ〜６０ｄの端面８２ａ、８２ｂを突き当て支持する第１及び第２受け部７８ａ、７８ｂを設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、一対の電極が電解質の両側に設けられた電解質・電極構造体と、セパレータとが水平方向に沿って複数積層された積層体を、箱状ケーシング内に収容する燃料電池スタック及びその組み付け方法に関する。

例えば、固体高分子型燃料電池は、高分子イオン交換膜からなる電解質膜（電解質）を採用している。この電解質膜の両側に、それぞれカーボンを主体とする基材に貴金属系の電極触媒層を接合したアノード側電極及びカソード側電極を対設した電解質膜・電極構造体を、セパレータにより挟持して燃料電池が構成されている。

この種の燃料電池において、アノード側電極に供給された燃料ガス、例えば、主に水素を含有するガス（以下、水素含有ガスともいう）は、電極触媒上で水素がイオン化され、電解質を介してカソード側電極側へと移動する。その間に生じた電子は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。

通常、この燃料電池は、所望の発電力を得るために、所定数（例えば、数十〜数百）だけ積層した燃料電池スタックとして使用されている。この燃料電池スタックは、燃料電池の内部抵抗の増大や反応ガスのシール性の低下等を阻止するために、積層されている各燃料電池同士を確実に加圧保持する必要がある。

そこで、例えば、特許文献１の燃料電池スタックが知られている。この燃料電池スタックは、図１４に示すように、複数の単位セル１を積層した積層体２を備えるとともに、この積層体２の積層方向両端にエンドプレート３、３を介装して補助プレート４ａ、４ｂが配設されている。

積層体２の両側部に沿って、一対の締結バンド５、５が配置されている。締結バンド５、５及び補助プレート４ａ、４ｂの端部には、円筒状のボス部６がそれぞれの孔部が一直線上に並ぶように設けられている。そして、各ボス部６に金属ピン７が挿入されることにより、締結バンド５、５及び補助プレート４ａ、４ｂが一体的に連結されている。

補助プレート４ａには、複数のボルト８が螺合する一方、補助プレート４ｂには、複数の皿ばね９が配設されている。従って、ボルト８が螺入されると、エンドプレート３が下方に押圧されるとともに、補助プレート４ｂに配置された皿ばね９が圧縮され、一対のエンドプレート３を介して積層体２に必要な締結圧が付与される、としている。

特開２００１−１３５３４４号公報（図５）

しかしながら、上記の特許文献１では、燃料電池スタックの締め付け荷重を調整するために、専用部品である複数のボルト８及び複数の皿ばね９を備えている。従って、専用部品の追加により燃料電池スタック全体の重量が増加するという問題がある。

しかも、補助プレート４ａ、４ｂには、一対の締結バンド５、５を介して締め付け荷重が付与されるため、この補助プレート４ａ、４ｂ自体に捻れが発生し易い。このため、補助プレート４ａ、４ｂが変形するおそれがあり、燃料電池スタック全体の捻れ剛性が低下するという問題がある。

本発明はこの種の問題を解決するものであり、積層体をケーシング内に収容するとともに、簡単且つコンパクトな構成で、前記ケーシングの変形を良好に阻止し、剛性の向上を図ることが可能な燃料電池スタック及びその組み付け方法を提供することを目的とする。

本発明は、一対の電極が電解質の両側に設けられた電解質・電極構造体と、セパレータとが水平方向に沿って複数積層された積層体を、箱状ケーシング内に収容する燃料電池スタックである。

ケーシングは、積層体の積層方向両端部に配置される端板と、前記積層体の側部に配置される複数の側板と、前記積層体の角部に配置されるアングル部材とを備えるとともに、前記アングル部材は、一方の側板の端面を突き当て支持可能な第１受け部と、他方の側板の端面を突き当て支持可能な第２受け部とを設けている。

また、アングル部材は、積層体と側板との間に配設され、前記側板の平面部位を支持する平坦部を設けることが好ましい。さらに、アングル部材により側板を支持した状態で、前記アングル部材の表面と前記側板の表面とが略面一になることが好ましい。さらにまた、アングル部材の第１及び第２受け部の角度は、側板の端面の角度と略同一に設定されることが好ましい。

また、本発明は、電解質の両側に一対の電極が設けられた電解質・電極構造体と、セパレータとが複数積層された積層体を、箱状ケーシング内に収容するとともに、前記ケーシングは、前記積層体の積層方向両端部に配置される端板と、前記積層体の側部に配置される複数の側板と、前記積層体の角部に配置されるアングル部材と、前記端板と前記側板とを連結する連結部材とを備えた燃料電池スタックの組み付け方法である。

先ず、電解質・電極構造体とセパレータとを複数積層して積層体を得るとともに、前記積層体を端板及び側板により囲繞した後、アングル部材を、一方の前記端板側から前記積層体の積層方向に沿って前記側板間に挿入するとともに、前記アングル部材に設けられた受け部により前記側板の端面を突き当て支持している。

本発明によれば、一方の側板の端面が、アングル部材の第１受け部に突き当て支持されるとともに、他方の側板の端面が、前記アングル部材の第２受け部に突き当て支持されている。このため、側板の端面は、アングル部材により確実に保持され、前記側板に捻り等による変形が惹起することを良好に阻止することができる。これにより、簡単且つコンパクトな構成で、前記ケーシングの変形を良好に阻止し、剛性の向上を図ることが可能になる。

また、本発明によれば、積層体を収容してケーシングを組み立てた後、アングル部材を、前記積層体の積層方向に沿って側板間に挿入するだけで、前記アングル部材の受け部により前記側板の端面を容易且つ確実に支持することができる。従って、ケーシングの組立作業が簡単且つ迅速に遂行されるとともに、前記ケーシングの変形を良好に阻止することが可能になる。

図１は、本発明の第１の実施形態に係る燃料電池スタック１０の一部分解概略斜視図であり、図２は、前記燃料電池スタック１０の一部断面側面図である。

図１に示すように、燃料電池スタック１０は、複数の単位セル１２が水平方向（矢印Ａ方向）に積層された積層体１４を備える。積層体１４の積層方向（矢印Ａ方向）一端には、ターミナルプレート１６ａ、絶縁プレート１８及びエンドプレート２０ａが外方に向かって、順次、配設される。積層体１４の積層方向他端には、ターミナルプレート１６ｂ、絶縁性スペーサ部材２２及びエンドプレート２０ｂが外方に向かって、順次、配設される。燃料電池スタック１０は、略四角形に構成されるエンドプレート２０ａ、２０ｂを端板として含む箱状ケーシング２４により一体的に保持される。

図２及び図３に示すように、各単位セル１２は、電解質膜・電極構造体（電解質・電極構造体）３０と、前記電解質膜・電極構造体３０を挟持する薄板波形状の第１及び第２金属セパレータ３２、３４とを備える。

単位セル１２の水平方向（図３中、矢印Ｂ方向）の一端縁部には、矢印Ａ方向に互いに連通して、酸化剤ガス、例えば、酸素含有ガスを供給するための酸化剤ガス供給連通孔３６ａ、冷却媒体を供給するための冷却媒体供給連通孔３８ａ、及び燃料ガス、例えば、水素含有ガスを排出するための燃料ガス排出連通孔４０ｂが設けられる。

単位セル１２の水平方向の他端縁部には、矢印Ａ方向に互いに連通して、燃料ガスを供給するための燃料ガス供給連通孔４０ａ、冷却媒体を排出するための冷却媒体排出連通孔３８ｂ、及び酸化剤ガスを排出するための酸化剤ガス排出連通孔３６ｂが設けられる。

電解質膜・電極構造体３０は、例えば、パーフルオロスルホン酸の薄膜に水が含浸された固体高分子電解質膜４２と、前記固体高分子電解質膜４２を挟持するアノード側電極４４及びカソード側電極４６とを備える。

アノード側電極４４及びカソード側電極４６は、カーボンペーパ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塗布されて形成された電極触媒層（図示せず）とを有する。電極触媒層は、固体高分子電解質膜４２の両面に形成される。

第１金属セパレータ３２の電解質膜・電極構造体３０に向かう面３２ａには、燃料ガス供給連通孔４０ａと燃料ガス排出連通孔４０ｂとを連通する燃料ガス流路４８が形成される。この燃料ガス流路４８は、例えば、矢印Ｂ方向に延在する複数本の溝部により構成される。第１金属セパレータ３２の面３２ｂには、冷却媒体供給連通孔３８ａと冷却媒体排出連通孔３８ｂとを連通する冷却媒体流路５０が形成される。この冷却媒体流路５０は、矢印Ｂ方向に延在する複数本の溝部により構成される。

第２金属セパレータ３４の電解質膜・電極構造体３０に向かう面３４ａには、例えば、矢印Ｂ方向に延在する複数本の溝部からなる酸化剤ガス流路５２が設けられるとともに、この酸化剤ガス流路５２は、酸化剤ガス供給連通孔３６ａと酸化剤ガス排出連通孔３６ｂとに連通する。第２金属セパレータ３４の面３４ｂには、第１金属セパレータ３２の面３２ｂと重なり合って冷却媒体流路５０が一体的に形成される。

第１金属セパレータ３２の面３２ａ、３２ｂには、この第１金属セパレータ３２の外周端部を周回して第１シール部材５４が一体成形される。第１シール部材５４は、面３２ａで燃料ガス供給連通孔４０ａ、燃料ガス排出連通孔４０ｂ及び燃料ガス流路４８を囲繞してこれらを連通させる一方、面３２ｂで冷却媒体供給連通孔３８ａ、冷却媒体排出連通孔３８ｂ及び冷却媒体流路５０を囲繞してこれらを連通させる。

第２金属セパレータ３４の面３４ａ、３４ｂには、この第２金属セパレータ３４の外周端部を周回して第２シール部材５６が一体成形される。第２シール部材５６は、面３４ａで酸化剤ガス供給連通孔３６ａ、酸化剤ガス排出連通孔３６ｂ及び酸化剤ガス流路５２を囲繞してこれらを連通させる一方、面３４ｂで冷却媒体供給連通孔３８ａ、冷却媒体排出連通孔３８ｂ及び冷却媒体流路５０を囲繞してこれらを連通させる。図２に示すように、第１及び第２シール部材５４、５６間には、固体高分子電解質膜４２の外周が直接ケーシング２４に接触することを阻止すべく、シール５７が介装される。

図１及び図２に示すように、ターミナルプレート１６ａ、１６ｂの端部には、面方向に突出する板状の端子部５８ａ、５８ｂが形成される。端子部５８ａ、５８ｂには、例えば、走行用モータ等の負荷が接続される。

ケーシング２４は、図１に示すように、端板であるエンドプレート２０ａ、２０ｂと、積層体１４の側部に配置される複数の側板６０ａ〜６０ｄと、前記側板６０ａ〜６０ｄの互いに近接する端部同士を連結するアングル部材（例えば、Ｌアングル）６２ａ〜６２ｄと、前記エンドプレート２０ａ、２０ｂと前記側板６０ａ〜６０ｄとを連結するそれぞれ長さの異なる連結ピン６４ａ、６４ｂとを備える。

エンドプレート２０ａ、２０ｂの上下各辺には、それぞれ２つのボス部６６ａ、６６ｂが突出形成されるとともに、両側の各辺には、それぞれ２つのボス部６６ａ、６６ｂが突出形成される。

積層体１４の両側に配置される側板６０ａ、６０ｃの長手方向両端には、ボス部７０ａ、７０ｂが２つずつ形成される。積層体１４の上下に配置される側板６０ｂ、６０ｄの長手方向両端には、ボス部７２ａ、７２ｂが３つずつ形成される。

側板６０ａ、６０ｃの各ボス部７０ａ、７０ｂと、エンドプレート２０ａ、２０ｂの両側の各辺のボス部６６ａ、６６ｂとが、交互に配置されるとともに、これらに短尺な連結ピン６４ａが一体的に挿入されて、前記側板６０ａ、６０ｃが前記エンドプレート２０ａ、２０ｂに取り付けられる。

同様に、側板６０ｂ、６０ｄのボス部７２ａ、７２ｂと、エンドプレート２０ａ、２０ｂの上辺及び下辺のボス部６６ａ、６６ｂとが、交互に配置されるとともに、これらに長尺な連結ピン６４ｂが一体的に挿入されて、前記側板６０ｂ、６０ｄが前記エンドプレート２０ａ、２０ｂに取り付けられる。側板６０ａ〜６０ｄには、短手方向両端縁部にそれぞれ複数の孔部７４が形成される。

図４及び図５に示すように、アングル部材６２ａ〜６２ｄは、積層体１４と側板６０ａ〜６０ｄとの間に介装されるとともに、前記積層体１４の四隅（角部）に配置される。アングル部材６２ａは、断面略円弧状の柱体部７６を有し、この柱体部７６の両側には、第１受け部７８ａ及び第２受け部７８ｂを介して平坦部８０ａ、８０ｂが、一体的に設けられる（図５及び図６参照）。

第１受け部７８ａは、側板６０ａ（一方の側板）の端面８２ａを突き当て支持可能である一方、第２受け部７８ｂは、側板６０ｂ（他方の側板）の端面８２ｂを突き当て支持可能である。平坦部８０ａ、８０ｂは、側板６０ａ、６０ｂの平面部位８４ａ、８４ｂを支持するとともに、前記平坦部８０ａ、８０ｂには、孔部７４に対応してねじ孔８６が形成される（図１参照）。

各孔部７４に挿入される各ねじ８８が、ねじ孔８６に螺合することにより、側板６０ａ、６０ｂの各端部がアングル部材６２ａに一体的に固定されるとともに、前記側板６０ａ、６０ｂの外表面から前記アングル部材６２ａの柱体部７６の外表面にわたって、略面一に構成される（図４及び図５参照）。

アングル部材６２ｂ〜６２ｄは、上記のアングル部材６２ａの同様に構成されており、同一の構成要素には同一の参照符号を付して、その詳細の説明は省略する。側板６０ａ〜６０ｄの各端部がアングル部材６２ａ〜６２ｄに固定されることにより、ケーシング２４が構成される（図４参照）。

図１及び図２に示すように、スペーサ部材２２は、ケーシング２４の内周で位置決めされるように所定の寸法に設定された矩形状を有する。このスペーサ部材２２は、積層体１４の積層方向の長さ変動を吸収して前記積層体１４に所望の締め付け荷重を付与可能にするために、厚さが調整される。なお、積層体１４の積層方向の長さの変動が、第１及び第２金属セパレータ３２、３４自体の弾性等で吸収可能であれば、スペーサ部材２２を用いなくてもよい。

次に、上記の燃料電池スタック１０を組み付ける作業について説明する。

先ず、図示しない組立装置に対して、エンドプレート２０ａ、絶縁プレート１８及びターミナルプレート１６ａが、それぞれの一の角部を下方に向け、且つ、順次、高さ方向が高くなるような傾斜面（図示せず）に沿って配置される（図７参照）。なお、図７〜図１１では、作図上、水平方向に指向しているが、上記の傾斜面に沿って傾斜姿勢で配置されている。

さらに、ターミナルプレート１６ａに積層して、複数の単位セル１２が配置される。その際、単位セル１２は、好適には、電解質膜・電極構造体３０と第１及び第２金属セパレータ３２、３４とが、図示しない固定具等によって一体的に固定され、ユニットとして取り扱われる。

傾斜面に沿って所定数の単位セル１２が積層された後、ターミナルプレート１６ｂ、スペーサ部材２２及びエンドプレート２０ｂが積層される。そして、エンドプレート２０ａ、２０ｂ間には、積層方向に押圧力が付与され、この状態で、積層体１４の側部には、側板６０ａ〜６０ｄが配置される（図８参照）。

次いで、図９に示すように、エンドプレート２０ａのボス部６６ａと側板６０ａ、６０ｃのボス部７０ａ、７０ｂとが同軸上に配置され、前記ボス部６６ａと前記ボス部７０ａ、７０ｂとには、短尺な連結ピン６４ａが一体的に挿入される。同様に、エンドプレート２０ａのボス部６６ａと側板６０ｂ、６０ｄのボス部７２ａ、７２ｂとが同軸上に配置され、これらに長尺な連結ピン６４ｂが一体的に挿入される。これにより、エンドプレート２０ａと側板６０ａ〜６０ｄの一端部側とが固定される。

そこで、図１０に示すように、エンドプレート２０ｂ側（一方の端板側）からアングル部材６２ａ〜６２ｄが、積層体１４の積層方向に沿って側板６０ａ〜６０ｄ間に挿入される（図１０中、矢印Ａ１方向）。具体的には、アングル部材６２ａは、平坦部８０ａ、８０ｂを積層体１４と側板６０ａ、６０ｂの互いに近接する端部間に挿入するとともに、第１及び第２受け部７８ａ、７８ｂに前記側板６０ａ、６０ｂの端面８２ａ、８２ｂを突き当て支持した状態で、矢印Ａ１方向に挿入される。なお、アングル部材６２ｂ〜６２ｄは、上記のアングル部材６２ａと同様に挿入される。

アングル部材６２ａ〜６２ｄの挿入が完了すると、エンドプレート２０ｂのボス部６６ｂと側板６０ａ、６０ｃのボス部７０ａ、７０ｂとに、短尺な連結ピン６４ａが一体的に挿入されるとともに、前記エンドプレート２０ｂのボス部６６ｂと側板６０ｂ、６０ｄのボス部７２ａ、７２ｂとに、長尺な連結ピン６４ｂが一体的に挿入される（図１１参照）。このため、アングル部材６２ａ〜６２ｄの長手方向両端は、連結ピン６４ａ、６４ｂの両端に支持されて抜け止めされる。

一方、アングル部材６２ａ〜６２ｄと側板６０ａ、６０ｄとは、各孔部７４に挿入されたねじ８８の先端がねじ孔８６に螺合されることにより、固定される。これにより、燃料電池スタック１０が組み付けられる。

この場合、第１の実施形態では、ケーシング２４内に積層体１４を収容して、エンドプレート２０ａに側板６０ａ〜６０ｄの一端部が固定された状態で、前記積層体１４の四隅に対応してアングル部材６２ａ〜６２ｄが積層方向（矢印Ａ１方向）に挿入される。このため、アングル部材６２ａ〜６２ｄに設けられる第１及び第２受け部７８ａ、７８ｂは、側板６０ａ〜６０ｄの各端面８２ａ、８２ｂに摺接し、前記側板６０ａ〜６０ｄの位置決めを行うことができる。これにより、簡単な工程で、ケーシング２４を高精度に組み付けることが可能になるという効果が得られる。

このように構成される燃料電池スタック１０の動作について、以下に説明する。

先ず、図４に示すように、燃料電池スタック１０では、エンドプレート２０ａの酸化剤ガス供給連通孔３６ａに酸素含有ガス等の酸化剤ガスが供給されるとともに、燃料ガス供給連通孔４０ａに水素含有ガス等の燃料ガスが供給される。さらに、冷却媒体供給連通孔３８ａに純水やエチレングリコール、オイル等の冷却媒体が供給される。このため、積層体１４では、矢印Ａ方向に重ね合わされた複数組の単位セル１２に対し、酸化剤ガス、燃料ガス及び冷却媒体が矢印Ａ方向に供給される。

図３に示すように、酸化剤ガスは、酸化剤ガス供給連通孔３６ａから第２金属セパレータ３４の酸化剤ガス流路５２に導入され、電解質膜・電極構造体３０のカソード側電極４６に沿って移動する。一方、燃料ガスは、燃料ガス供給連通孔４０ａから第１金属セパレータ３２の燃料ガス流路４８に導入され、電解質膜・電極構造体３０のアノード側電極４４に沿って移動する。

従って、各電解質膜・電極構造体３０では、カソード側電極４６に供給される酸化剤ガスと、アノード側電極４４に供給される燃料ガスとが、電極触媒層内で電気化学反応により消費され、発電が行われる。

次いで、カソード側電極４６に供給されて消費された酸化剤ガスは、酸化剤ガス排出連通孔３６ｂに沿って流動した後、エンドプレート２０ａから外部に排出される。同様に、アノード側電極４４に供給されて消費された燃料ガスは、燃料ガス排出連通孔４０ｂに排出されて流動し、エンドプレート２０ａから外部に排出される。

また、冷却媒体は、冷却媒体供給連通孔３８ａから第１及び第２金属セパレータ３２、３４間の冷却媒体流路５０に導入された後、矢印Ｂ方向に沿って流動する。この冷却媒体は、電解質膜・電極構造体３０を冷却した後、冷却媒体排出連通孔３８ｂを移動してエンドプレート２０ａから排出される。

この場合、第１の実施形態では、積層体１４の四隅に配設されるアングル部材６２ａ〜６２ｄは、断面円弧状の柱体部７６と、この柱体部７６の両端に第１及び第２受け部７８ａ、７８ｂと、前記第１及び第２受け部７８ａ、７８ｂに形成される平坦部８０ａ、８０ｂとを備えている。従って、図５及び図６に示すように、アングル部材６２ａにおいて、第１受け部７８ａに側板６０ａの端面８２ａが突き当て支持されるとともに、第２受け部７８ｂに側板６０ｂの端面８２ｂが突き当て支持されている。

このため、側板６０ａ、６０ｂの端面８２ａ、８２ｂは、アングル部材６２ａにより確実に保持され、ケーシング２４に締め付け荷重が付与される際に、前記側板６０ａ、６０ｂに捻り等による変形が惹起することを良好に阻止することができる。これにより、簡単且つコンパクトな構成で、ケーシング２４の変形を良好に阻止し、該ケーシング２４の剛性の向上を図ることが可能になるという効果が得られる。

さらに、第１の実施形態では、アングル部材６２ａに設けられる平坦部８０ａ、８０ｂは、側板６０ａ、６０ｂの平面部位８４ａ、８４ｂを支持している。従って、側板６０ａ、６０ｂは、第１及び第２受け部７８ａ、７８ｂの他、平坦部８０ａ、８０ｂによって比較的広い面積にわたりアングル部材６２ａに保持され、ケーシング２４全体の剛性を一層確実に向上させることができるという利点がある。

さらにまた、側板６０ａ、６０ｂの表面とアングル部材６２ａの柱体部７６の表面とは略面一となり、これらの間に段差部位が発生することはない。このため、例えば、ケーシング２４に対して図示しない補器類を直接あるいは近接して配置する際、前記補器類のワイヤやハーネス類が干渉することがなく、該補器類の搭載性やメンテナンス性が向上する。しかも、側板６０ａ、６０ｂをアングル部材６２ａに組み付ける際に、このアングル部材６２ａの表面を基準面にすることによって、ケーシング２４の組み付け精度を有効に向上させることが可能になる。

図１２は、本発明の第２の実施形態に係る燃料電池スタックを構成するケーシング１００の一部拡大正面説明図である。なお、第１の実施形態に係る燃料電池スタック１０を構成するケーシング２４と同一の構成要素には同一の参照符号を付して、その詳細な説明は省略する。また、以下に説明する第３の実施形態においても同様に、その詳細な説明は省略する。

この第２の実施形態では、アングル部材６２ａが、平坦部８０ａ、８０ｂに対して角度α（α≠９０°）だけ傾斜する第１及び第２受け部１０２ａ、１０２ｂを設けるとともに、側板６０ａ、６０ｂは、同一の角度αだけ傾斜する端面１０４ａ、１０４ｂを設ける。なお、図示しないが、他のアングル部材６２ｂ〜６２ｄは、上記のアングル部材６２ａと同様に構成される。

上記のように、第２の実施形態では、アングル部材６２ａにそれぞれ角度αだけ傾斜する第１及び第２受け部１０２ａ、１０２ｂが設けられる一方、側板６０ａ、６０ｂには、同一の角度αだけ傾斜する端面１０４ａ、１０４ｂが設けられている。このため、アングル部材６２ａと側板６０ａ、６０ｂとの接触面積が拡大する。これにより、ケーシング１００に締め付け荷重が付与される際、側板６０ａ、６０ｂは、捻り等に対する変形が一層確実に抑えられるという効果が得られる。

図１３は、本発明の第３の実施形態に係る燃料電池スタックを構成するケーシング１１０の一部拡大正面説明図である。

この第３の実施形態では、アングル部材６２ａが、平坦部を有さない形状、すなわち、柱体部７６のみで構成されており、この柱体部７６の両端部に第１及び第２受け部１１２ａ、１１２ｂが形成される。第１及び第２受け部１１２ａ、１１２ｂは、第１の実施形態と同様に互いに直角に構成されていてもよく、あるいは、第２の実施形態と同様に所定の角度αだけ傾斜するように構成されていてもよい。ここで、第１及び第２受け部１１２ａ、１１２ｂは、角度αだけ傾斜するように設定される。

アングル部材６２ａは、側板６０ａ、６０ｂの端面１０４ａ、１０４ｂを支持する機能を有していればよく、前記アングル部材６２ａと前記側板６０ａ、６０ｂの互いに近接する端部とは、例えば、ロウ付けや接着材等により固着される。

本発明の第１の実施形態に係る燃料電池スタックの一部分解概略斜視図である。 前記燃料電池スタックの一部断面側面図である。 前記燃料電池スタックを構成する単位セルの分解斜視説明図である。 前記燃料電池スタックの斜視説明図である。 前記燃料電池スタックを構成するケーシングの正面説明図である。 前記ケーシングの一部拡大正面説明図である。 前記単位セルを積層する際の説明図である。 前記単位セルが積層された積層体に側板が配置される際の説明図である。 一方のエンドプレートと前記側板とを連結する際の説明図である。 前記ケーシングにアングル部材を挿入する際の説明図である。 他方のエンドプレートと前記側板とを連結する際の説明図である。 本発明の第２の実施形態に係る燃料電池スタックを構成するケーシングの一部拡大正面説明図である。 本発明の第３の実施形態に係る燃料電池スタックを構成するケーシングの一部拡大正面説明図である 特許文献１の燃料電池の概略説明図である。

符号の説明

１０…燃料電池スタック １２…単位セル
１４…積層体 １６ａ、１６ｂ…ターミナルプレート
１８…絶縁プレート ２０ａ、２０ｂ…エンドプレート
２２…スペーサ部材 ２４、１００、１１０…ケーシング
３０…電解質膜・電極構造体 ３２、３４…金属セパレータ
４２…固体高分子電解質膜 ４４…アノード側電極
４６…カソード側電極 ４８…燃料ガス流路
５０…冷却媒体流路 ５２…酸化剤ガス流路
５４、５６…シール部材 ６０ａ〜６０ｄ…側板
６２ａ〜６２ｄ…アングル部材 ６４ａ、６４ｂ…連結ピン
６６ａ、６６ｂ、７０ａ、７０ｂ、７２ａ、７２ｂ…ボス部
７６…柱体部
７８ａ、７８ｂ、１０２ａ、１０２ｂ、１１２ａ、１１２ｂ…受け部
８０ａ、８０ｂ…平坦部 ８２ａ、８２ｂ、１０４ａ、１０４ｂ…端面
８４ａ、８４ｂ…平面部位

Claims (5)

1. 一対の電極が電解質の両側に設けられた電解質・電極構造体と、セパレータとが水平方向に沿って複数積層された積層体を、箱状ケーシング内に収容する燃料電池スタックであって、
   前記ケーシングは、前記積層体の積層方向両端部に配置される端板と、
   前記積層体の側部に配置される複数の側板と、
   前記積層体の角部に配置されるアングル部材と、
   を備えるとともに、
   前記アングル部材は、一方の側板の端面を突き当て支持可能な第１受け部と、
   他方の側板の端面を突き当て支持可能な第２受け部と、
   を設けることを特徴とする燃料電池スタック。
2. 請求項１記載の燃料電池スタックにおいて、前記アングル部材は、前記積層体と前記側板との間に配設され、前記側板の平面部位を支持する平坦部を設けることを特徴とする燃料電池スタック。
3. 請求項１又は２記載の燃料電池スタックにおいて、前記アングル部材により前記側板を支持した状態で、前記アングル部材の表面と前記側板の表面とが略面一になることを特徴とする燃料電池スタック。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の燃料電池スタックにおいて、前記アングル部材の前記第１及び第２受け部の角度は、前記側板の端面の角度と略同一に設定されることを特徴とする燃料電池スタック。
5. 電解質の両側に一対の電極が設けられた電解質・電極構造体と、セパレータとが複数積層された積層体を、箱状ケーシング内に収容するとともに、前記ケーシングは、前記積層体の積層方向両端部に配置される端板と、前記積層体の側部に配置される複数の側板と、前記積層体の角部に配置されるアングル部材と、前記端板と前記側板とを連結する連結部材とを備えた燃料電池スタックの組み付け方法であって、
   前記電解質・電極構造体と前記セパレータとを複数積層して前記積層体を得るとともに、前記積層体を前記端板及び前記側板により囲繞する工程と、
   前記アングル部材を、一方の前記端板側から前記積層体の積層方向に沿って前記側板間に挿入するとともに、前記アングル部材に設けられた受け部により前記側板の端面を突き当て支持する工程と、
   を有することを特徴とする燃料電池スタックの組み付け方法。

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