JP2009129580A - 燃料電池スタック装置 - Google Patents

Abstract

【課題】リブ等の延設補強部の利用効率を高くでき、エンドプレートの反り変形の防止に有利な燃料電池スタック装置を提供する。
【解決手段】スタック装置は、第１エンドプレート３と、第２エンドプレート４と、スタック２と、スタック２の積層方向に沿って延設され且つ第１エンドプレート３と第２エンドプレート４とに接続された第１テンション部材６Ａと、第１テンション部材に対向する位置においてスタックの積層方向（矢印Ｘ方向）に沿って延設され且つ第１エンドプレート３と第２エンドプレート４とに接続された第２テンション部材６Ｂとをもつ。第１エンドプレート３および第２エンドプレート４のうちの少なくとも一方は、第１テンション部材６Ａと第２テンション部材６Ｂとを繋（矢印Ｙ方向）ぐ方向に沿って延設され、且つ、複数本互いに沿うように並設された延設補強部８をもつ。
【選択図】図７

Description

本発明はスタックの積層方向の両端側にそれぞれ第１エンドプレートおよび第２エンドプレートを有する燃料電池スタック装置に関する。

燃料電池スタック装置は、燃料電池のセルを積層方向に積層して形成されたスタックと、スタックの積層方向の一端部側に配置された第１エンドプレートと、スタックの積層方向の他端部側に配置された第２エンドプレートと、スタックの各セル同士を互いに密接させる方向に付勢する付勢部材と、スタックの積層方向に沿ったスタック側面を覆うテンション部材とを備えている（特許文献１，２）。テンション部材は、第１エンドプレートと第２エンドプレートとの間に配置されており、付勢部材の付勢力を張力として受けつつ、第１エンドプレートと第２エンドプレートとの間の間隔を規定する。

さらに、エンドプレート（ダイカスト成形品と考えられる）の中央部から放射方向に延設されたスポーク状のリブがエンドプレートに形成された燃料電池スタック装置が開示されている（特許文献３，４）。
特開２００６−３３１８０５号公報 特開２００１−１３５３４４号公報 特開２００７−３５５５８号公報 特開２００７−２６６９５号公報

上記した特許文献１，２に係る燃料電池スタック装置によれば、スタックが発電運転するとき、スタックのセル等の構成要素の膨張などに起因して、エンドプレートが反り変形することがある。殊に、第１エンドプレートと第２エンドプレートとの間に、セル同士の密接力が増加するようにセルを付勢させる付勢部材が設けられている場合には、付勢部材の付勢力等の影響も加わり、エンドプレートにおいて反り変形が発生するおそれがある。

上記したようにエンドプレートにおいて反り変形が発生すると、スタックのセル同士の密着性が良好でなくなり、スタックのセルにおける面圧の安定性に欠け、スタックの発電効率を低下させるおそれがある。このためエンドプレートの反り変形を抑制するためには、エンドプレートの肉厚を必要以上に厚肉化させる必要があり、重量化、コストアップ等が誘発される。

特許文献３，４に係る燃料電池スタック装置によれば、リブがエンドプレートの中央部から放射方向に延設されているため、エンドプレートの反り変形防止の面から必ずしも充分でないことがある。例えば、エンドプレートにこれの左右両側から引張力が作用するときには、上下方向に沿って延設されているリブは曲げ変形防止にあまり機能していない。このため多数のリブが設けられている割には、リブの利用効率が低く、エンドプレートの反り変形防止には有利ではない。

本発明は上記した実情に鑑みてなされたものであり、リブ等の延設補強部の利用効率を高くでき、エンドプレートの反り変形の防止に有利な燃料電池スタック装置を提供することを課題とする。

本発明に係る燃料電池スタック装置は、（ｉ）第１エンドプレートと、（ｉｉ）第１エンドプレートと対向する位置に設けられた第２エンドプレートと、
第１エンドプレートと第２エンドプレートとの間に設けられ燃料電池のセルを積層方向に積層して形成されたスタックと、（ｉｉｉ）スタックの積層方向に沿って延設され且つ第１エンドプレートと第２エンドプレートとに接続された第１テンション部材と、（ｉｖ）第１テンション部材に対向する位置においてスタックの積層方向に沿って延設され且つ第１エンドプレートと第２エンドプレートとに接続された第２テンション部材とを具備しており、（ｖ）第１エンドプレートおよび第２エンドプレートのうちの少なくとも一方は、第１テンション部材と第２テンション部材とを繋ぐ方向に沿って延設され、且つ、複数本互いに並走するように並設された延設補強部を備えていることを特徴とする。

燃料電池スタック装置において、第１テンション部材および第２テンション部材にエンドプレートは接続されて拘束されている。ここで、スタックの発電運転に伴い、スタックが積層方向に膨張する。このため、第１テンション部材および第２テンション部材に拘束されているエンドプレートにおいて、反り変形が発生するおそれがある。この点について本発明によれば、第１テンション部材と第２テンション部材とを繋ぐ方向に沿って延設補強部がエンドプレートにおいて延設されている。且つ、この延設補強部は、複数本互いに並走するようにエンドプレートにおいて並設されている。このため、リブの利用効率を高くでき、エンドプレートの反り変形の防止に有利となる。

仮に、第１テンション部材と第２テンション部材とを繋ぐ方向と直交する方向に沿って延設補強部が延設されている場合には、延設補強部を設けているにもかかわらず、延設補強部の利用効率は充分ではなく、エンドプレートの反り変形の抑制には延設補強部はあまり機能しない。

本発明によれば、第１エンドプレート及び第２エンドプレートの材質としては、金属、硬質樹脂、硬質ゴム等の高分子材料、セラミックス等が例示される。テンション部材の材質としては、金属、硬質樹脂、セラミックス等が挙げられる。金属としては、炭素鋼系、合金鋼（高張力鋼を含む）、アルミニウム合金、チタン合金等が例示される。

第１エンドプレートと第２エンドプレートとの間には、セル同士の密接力が増加するようにセルを付勢させる付勢部材が設けられていることが好ましい（請求項２）。このようにセル同士の密接性が一層増加し、発電効率が向上する。

延設補強部は、第１テンション部材と第２テンション部材とを繋ぐ方向と直交する方向には延設されていない形態が例示される（請求項３）。第１テンション部材と第２テンション部材とを繋ぐ方向と直交する方向に延設補強部が延設されていても、延設補強部が複数本設けられている割には、延設補強部の利用効率が充分ではない。

延設補強部は、エンドプレートの厚み方向において互いに背向する凹状面および凸状面を備えていることが好ましい（請求項４）。これによりエンドプレートの肉厚の過剰化を抑制しつつ、エンドプレートの曲げ剛性を高くできる。

また、延設補強部は凸状面を備えており、凸状面はスタックと反対側、または、スタックに対向する側に設けられている形態が例示される（請求項５）。凸状面はスタックと反対側に設けられている場合には、エンドプレートのうち凹状面以外の面積が大きい平坦面部分がスタック側に対向するので、スタックに対する面圧の均一化に有利となる。凸状面がスタックに対向する側に設けられている場合には、エンドプレートのうち凸状面がスタック側（エンドプレートの曲げ内周側）に配置されており、エンドプレートの反り変形防止には効果的である。この場合、エンドプレートとスタックとの間には中間部材が介在していることが好ましい。中間部材により面圧のバラツキが低減され易くなるためである。中間部材としては、電気絶縁性をもつ部材、厚み方向に圧縮変形可能な部材が例示される。

第１エンドプレートおよび第２エンドプレートのうちの延設補強部を有するエンドプレートは、金属を基材とする板状材をプレス成形して形成されたプレス成形品である形態が例示される（請求項５）。プレス成形品は、ダイカスト等の鋳造品に比較して量産に適する。プレス成形が冷間加工である場合には、延設補強部の加工硬化を期待でき、補強効果を更に高め得る。温間加工、熱間加工である場合には、延設補強部の塑性変形性を増加させ得る。故に、延設補強部の突出量を増加させることにより、延設補強部による補強性の更なる向上を期待できる。

スタックは、イオン伝導膜（例えば高分子系、無機系）をこれの厚み方向にアノード電極およびカソード電極で挟んだ膜電極接合体（以下、ＭＥＡともいう）を備えており、第１エンドプレートおよび第２エンドプレートのうちの少なくとも一方が面直角方向に沿って投影されるとき、延設補強部は、ＭＥＡのアノード電極および／またはカソード電極の位置に重なる位置に設定されていることが好ましい（請求項６）。この場合、エンドプレートのうち延設補強部が形成されている部分については、延設補強部の補強効果により曲げ変形が抑制されている。故に、ＭＥＡを構成するアノード電極および／またはカソード電極における面圧が良好に維持され、ＭＥＡの密着性が良好に確保され、発電効率を高くすることができる。

さらに、第１エンドプレートは、左右両側または上下両側において互いに対向する複数の第１係合部を備えており、第２エンドプレートは、左右両側または上下両側において互いに対向する複数の第２係合部を備えており、第１エンドプレートの第１係合部は第１プレッシャ部材および第２プレッシャ部材のうちの一端側に機械的に係合すると共に、第２エンドプレートの第２係合部は第１プレッシャ部材および第２プレッシャ部材のうちの他端側に機械的に係合する形態が例示される（請求項８）。この場合、第１エンドプレートおよび第２エンドプレートと、第１プレッシャ部材および第２プレッシャ部材とは、組み付けられる。

第１エンドプレートにおいては、延設補強部は、左右両側または上下両側において互いに対向する複数の第１係合部同士を繋ぐ仮想線に沿って、および／または、複数の第２係合部同士を繋ぐ仮想線に沿って、延設されていることが好ましい（請求項９）。この場合、第１エンドプレートの第１係合部が第１テンション部材および第２テンション部材により拘束されている関係上、第１エンドプレートにおいては第１係合部付近に応力が集中し易いため、第１係合部付近を延設補強部により強化することができる。また、第２エンドプレートにおいては、延設補強部は、複数の第２係合部同士を繋ぐ仮想線に沿って延設されていることが好ましい。この場合、第２エンドプレートの第２係合部が第１テンション部材および第２テンション部材により拘束されている関係上、第２エンドプレートにおいては第２係合部付近に応力が集中し易いため、第２係合部付近を延設補強部により強化することができる。

なお、場合によっては、延設補強部は、複数の係合部同士を繋ぐ仮想線に重ならないように延設されている形態も例示される。

延設補強部が凹状面を有する場合には、凹状面で区画される凹部には、凹部の空間を埋める装填物が装填する形態が例示される。スタックのセルのうちの凹部に対面する部分では、面圧が作用しにくいためである。

延設補強部の延設方向における中央部の曲げ弾性率をαｃとし、延設補強部の延設方向における端部の曲げ弾性率をαｅとすると、αｃ＞αｅに設定する形態が例示される（請求項１０）。この場合、延設補強部の曲げ剛性が向上し、エンドプレートが曲げ変形しにくくなる。曲げ弾性率とは、延設補強部を反るように曲げる方向に力を延設補強部に作用させるときにおける弾性率を意味する。ここで、延設補強部をエンドプレートから突出させる場合には、延設補強部の延設方向における中央部の突出量をβｃとし、延設補強部の延設方向における端部の突出量をβｅとすると、βｃ＞βｅに設定する形態が例示される。延設補強部の突出量が大きいほど、延設補強部の曲げ弾性率（曲げ剛性）が高くなるため、αｃ＞αｅの関係が実現される。βｃ／βｅ＝１．１以上、１．２以上、３．０以下が例示される。

また、延設補強部は少なくとも３本並設されており、並設方向における端側に位置する延設補強部の曲げ弾性率は、並設方向における中間側に位置する延設補強部の曲げ弾性率よりも高く設定されている形態が例示される（請求項１１）。並設方向における端側に位置する延設補強部については、荷重負荷が相対的に大きいと考えられるためである。この場合、並設方向における端側に位置する延設補強部の突出量は、並設方向における中間側に位置する延設補強部の突出量よりも高く設定される形態が例示される。

本発明によれば、リブ等の延設補強部がエンドプレートにおいて第１テンション部材と第２テンション部材とを繋ぐ方向に沿って延設されている。且つ、延設補強部は、複数本互いに並走するように並設されている。このため、リブ等の延設補強部の利用効率を高くでき、エンドプレートの反り変形の防止に有利となる。従ってスタックの発電運転において、スタックを構成するセル（ＭＥＡを含む）における面圧の変動を抑制でき、発電効率のバラツキを低減させるのに貢献できる。

本発明を具体化した各実施形態について説明する。

（実施形態１）
図１〜図６は実施形態１を示す。燃料電池スタック装置１は定置用でも車両用でも良い。図１は燃料電池スタック装置１の平面視を示す。図１に示すように、燃料電池スタック装置１は、燃料電池のスタック２と、第１エンドプレート３と、第２エンドプレート４と、第１テンション部材６Ａと、第２テンション部材６Ｂとを備えている。

スタック２は、燃料電池のプレート状のセル２０を積層方向（矢印Ｘ方向）に積層して形成されている。セル２０は、ＭＥＡ２００を厚み方向に挟む配流板で形成されている。ＭＥＡ２００は、固体高分子系（例えばパーフルオロスルホン酸系）または無機系のイオン伝導膜２０４と、イオン伝導膜２０４を厚み方向に挟むアノード電極２０５およびカソード電極２０６とを有する。

図１に示すように、スタック２の積層方向（矢印Ｘ方向）において、スタック２の外側には、電気エネルギ取り出し用の端子部材２１が配置されている。スタック２の積層方向（矢印Ｘ方向）において、スタック２の外側には、電気絶縁性をもつ第１絶縁部材２２および第２絶縁部材２３が配置されている。第１絶縁部材２２の外側に位置するように、プレッシャプレート２４が第１絶縁部材２２と第１エンドプレート３との間に配置されている。

図１に示すように、第１エンドプレート３はスタック２の積層方向（横方向，矢印Ｘ方向）の一端部側に配置されており、スタック２のセル２０の表面方向に沿っている第１プレート部３０と、第１プレート部３０の左右両側において第２エンドプレート４に向けて断面Ｌ形状に曲成された互いに対向する鍔状をなす２個の第１フランジ部３１とを備えている。

図１に示すように、第２エンドプレート４はスタック２の積層方向（矢印Ｘ方向）の他端部側に配置されており、スタック２のセル２０の表面方向に沿っている第２プレート部４０と、第２プレート部４０の左右両側において断面Ｌ形状に曲成され互いに対向する鍔状をなす２個の第２フランジ部４１とを備えている。

図２および図４は第１エンドプレート３を示す。図２および図４に示すように、第１エンドプレート３は、第１凹部３５をもつように第１フランジ部３１に形成された複数の第１係合部３４と、第１プレート部３０の上部に対して曲成され外方に向かう反り防止兼用の吊り下げおよびリブ兼用の第１上フランジ部３８と、第１プレート部３０の下部に対して曲成され外方に向かう設置およびリブ兼用の第１下フランジ部３９とを備えている。図２に示すように、第１エンドプレート３の第１フランジ部３１には第１係合部３４が高さ方向（矢印Ｈ方向，鉛直方向）に沿って複数個（合計４個）形成されている。各第１係合部３４の高さ位置は、テンション部材６Ａの第１被係合部６１の高さ位置に対応するように設定されている。第１エンドプレート３の各第１係合部３４は、第１被係合突起６０２が嵌まる第１凹部３５を形成する第１包囲壁３６を備えている。第１包囲壁３６は、端面３６ｐをもつ袋壁状（フック壁状）とされている。なお、第１包囲壁３６のうち端面３６ｐの反対側は、閉鎖されて閉鎖壁３６ｍとされている。閉鎖壁３６ｍは第１包囲壁３６の強化に貢献できる。なお閉鎖壁３６がなく、開放していても良い（図１１参照）。

図３および図５は第２エンドプレート４を示す。図３および図５に示すように、第２エンドプレート４は、第２プレート部４０の上部に対して曲成され外方に向かう持ち上げ機能およびリブ機能をもつ第２上フランジ部４８と、第２プレート部４０の下部に対して曲成され外方に向かう設置機能およびリブ機能をもつ第２下フランジ部４９とを備えている。図３に示すように、第２エンドプレート４の第２フランジ部４１には第２係合部４４が高さ方向（矢印Ｈ方向，鉛直方向）に沿って複数個（合計４個）形成されている。各第２係合部４４の高さ位置は、テンション部材６の第２被係合部６２の高さ位置に対応するように設定されている。図３に示すように、第２エンドプレート４の第２係合部４４は、第２被係合突起６２２が嵌まる第２凹部４５を形成する第２包囲壁４６を備えている。第２包囲壁４６は、端面４６ｐをもつ袋壁状（フック壁状）とされている。第２包囲壁４６のうち端面４６ｐの反対側は、閉鎖壁４６ｍとされている。なお閉鎖壁４６ｍが無く、開放されていても良い（図１６参照）。

図１に示すように、第１エンドプレート３と第２エンドプレート４との間には、複数または単数の付勢部材５が配置されている。具体的には、付勢部材５は、第１エンドプレート３とプレッシャプレート２４との間に配置されている。付勢部材５は、第１エンドプレート３および第２エンドプレート４を矢印Ｘ方向において互いに離間する方向に付勢させる。これにより付勢部材５の付勢力は、スタック２の各セル２０同士を互いに密接させる方向に作用する。付勢部材５の合計付勢力としては０．３〜３ＭＰａ、殊に０．５〜２．０ＭＰａが例示される。なお、付勢部材５はコイルバネとされているが、これに限定されるものではなく、板バネ、皿バネなどの公知のバネとしても良い。なお、付勢部材５とプレッシャプレート２４との間には、バネの位置決め等の他の部材が存在する場合でも良い。付勢部材５の数も複数でも良いし、単数でも良い。

図１および図２に示すように、第１テンション部材６Ａおよび第２テンション部材６Ｂは、スタック２の積層方向（矢印Ｘ方向）に沿ったスタック側面２３ｓを覆うように、第１エンドプレート３と第２エンドプレート４との間に配置されている。第１テンション部材６Ａおよび第２テンション部材６Ｂは、スタック２の積層方向と交差する方向（矢印Ｙ方向）において、互いに対向するように配置されている。テンション部材６の材質は、高い強度をもつ材料（例えば炭素鋼系、合金鋼系、アルミニウム合金系）が好ましい。殊に、高い耐引張性をもつ高張力鋼（非焼入鋼、焼入鋼でも良い）が例示される。高張力鋼の場合、降伏点を上昇させ、繰り返し荷重に対して高い強度を有する。

テンション部材６Ａ，６Ｂにおいて、セル積層方向（矢印Ｘ方向）の一端側（第１エンドプレート３側）には第１被係合部６１が形成されており、他端側（第２エンドプレート４側）には第２被係合部６２が形成されている。第１被係合部６１は、第１エンドプレート３の第１係合部３４と係脱可能に係合する。第２被係合部６２は、第２エンドプレート４の第２係合部４４と係脱可能に係合する。これにより燃料電池スタック装置１は組み付けられる。

上記したように燃料電池スタック装置１が組み付けられる状態において、発電運転に伴い、セル２０のＭＥＡ２００が膨潤する等の関係で、スタック２が積層方向（矢印Ｘ方向）において膨張するおそれがある。ここで、エンドプレート３，４は、テンション部材６Ａ，６Ｂで接続されて拘束されているため、反り変形を発生させるおそれがある。例えば、図１に示すように、エンドプレート３，４のプレート部３０，４０の中央部３０ｃ，４０ｃが矢印Ｘ方向において外方（矢印Ｘ６方向，矢印Ｘ７方向）に膨出するようにエンドプレート３，４が反り変形するおそれがある。

更に、付勢部材５の付勢力は、スタック２の各セル２０同士を互いに密接させる方向に作用するため、エンドプレート３，４を矢印Ｘ方向において互いに離間させる方向に変位させようとする。ここで、前述のように第１エンドプレート３および第２エンドプレート４は、テンション部材６Ａ，６Ｂに係合して接続されて拘束されているため、エンドプレート３，４は積層方向（矢印Ｘ方向）において互いに離間することができない。この場合、前述した方向にエンドプレート３，４は反り変形を発生させるおそれが付勢部材５により増加する。

この点本実施形態によれば、図２および図４に示すように、第１エンドプレート３には、延設補強部として機能するリブ８が複数本形成されている。図３および図５に示すように、第２エンドプレート４には、リブ８が複数本形成されている。各リブ８は、エンドプレート３，４を拘束する第１テンション部材６Ａおよび第２テンション部材６Ｂを繋ぐ方向（矢印Ｙ方向）に沿って連続的に延設されている。８ｅはリブ８の延設方向の端部を示す。８ｃはリブ８の延設方向の中央部を示す。

ここで、リブ８は、複数本互いに並走するように、並設方向（矢印Ｈ方向，高さ方向）において並設されている。つまり、複数のリブ８は互いに平行または疑似平行となるように並設されている。疑似平行とは、隣設するリブ８の延長線同士が２０°以内、好ましく１５°以内、好ましくは１０°以内で交差することをいう。なお複数のリブ８は放射状には延設されていない。

断面を示す図６（Ａ）に示すように、リブ８は、第２エンドプレート４の厚み方向において、互いに背向する凹状面８０および凸状面８２を備えている。これにより第２エンドプレート４の肉厚の過剰化を抑制しつつ、第２エンドプレート４の曲げ剛性を高くできる。これにより第２エンドプレート４の肉厚の過剰化を抑制しつつ、第２エンドプレート４の曲げ剛性を高くできる。第２エンドプレート４のプレート部４０の平坦面４０ｓと凹状面８０との交差部８００（図６（Ａ）参照）は、円弧面とされており、スタック２側の第２絶縁部材２３との引っかかりが抑止される。

更に図６（Ａ）に示すように、リブ８の凸状面８２の先端の突出量（第２エンドプレート４のうちスタック２と反対側に位置する外面４ｐｐに対する突出量）は、Ｋ１として示される。第２エンドプレート４に形成されているリブ８の凹状面８０は、スタック２側の第２絶縁部材２３（材料：電気絶縁性をもつ樹脂、ゴム等）に対向しており、断面で円弧凹面を有しており、第２エンドプレート４のうち内面４ｉｉ（反り変形時においてエンドプレート４の曲げ外周側に相当する。スタック２に対向する側の面）に形成されている。これに対して、リブ８の凸状面８２は、第２エンドプレート４の外面４ｐｐ（反り変形時においてエンドプレート４の曲げ外周側に相当する。スタック２に背向する側の面）において、矢印Ｘ方向においてスタック２の反対側に向けて突出しており、応力集中を回避し易いように断面で円弧凸面を有する。

第１エンドプレート３についても、内面３ｉｉ（スタック２に対向する面）ではなく、外面３ｐｐ（スタック２に背向する面）において外方に突出するようにリブ８が形成されている。即ち、第１エンドプレート３に形成されているリブ８の凹状面８０は矢印Ｘ方向においてスタック２側に対向しており、応力集中を回避し易いように断面で円弧面を有する。

本実施形態によれば、図６（Ａ）に示すように、リブ８の凹状面８０は凹部８１を形成する。凹部８１は、第２絶縁部材２３を介してスタック２側に対向しているものの、エンドプレート３，４のうち凹状面８０以外の面積が大きい平坦面４０ｓは、スタック２側に対向する。このため、スタック２のセル２０（ＭＥＡ２００を含む）に対する面圧の均一化に有利となる。殊に、平坦面４０ｓが第２絶縁部材２３を介してスタック２側に対向するため、面圧の均一化に更に有利となる。

ここで、図４および図５から理解できるように、第２エンドプレート４がこれの面直角方向から投影されるとき、凹部８１の合計投影面積よりも、平坦面４０ｓ，３０ｓの合計投影面積が遙かに大きい。このため、スタック２のセル２０全体において面圧の均一化に有利である。第１エンドプレート３に形成されているリブ８についても同様である。

また、第１エンドプレート３および第２エンドプレート４は、鋼等の金属を基材とする板状材をプレス成形したプレス成形品で形成されている。リブ８は、プレス成形によりエンドプレート３，４と一体的に膨出成形されている。ここで、プレス成形が冷間加工であれば、リブ８の加工硬化を期待でき、リブ８による補強効果を更に高め得る。あるいは、リブ８が温間加工または熱間加工で形成される場合には、塑性変形性が良好であるため、成形加工量を増加させ得、リブ８の突出量を増加させることができ、リブ８による補強性の向上を期待できる。

ここで、図５から理解できるように、第４エンドプレート４がこれの面直角方向に沿って投影されるとき、リブ８は、ＭＥＡ２００のアノード電極２０５およびカソード電極２０６の位置に重なる位置に設定されている。同様に、図４から理解できるように、第１エンドプレート３が面直角方向に沿って投影されるとき、リブ８は、ＭＥＡ２００のアノード電極２０５およびカソード電極２０６の位置に重なる位置に設定されている。図４および図５に示すように、アノード電極２０５およびカソード電極２０６は、輪郭２０５ｆ，２０６ｆをもつ。リブ８はアノード電極２０５およびカソード電極２０６を覆うと共に、その端部８ｅは、中央側から輪郭２０５ｆ，２０６ｆを越える位置に延設されている（図４および図５参照）。上記したように第１エンドプレート３および第２エンドプレート４のうちリブ８が形成されている部分については、リブ８の補強効果により曲げ弾性率（曲げ剛性）が高くなり、エンドプレート３，４の反り変形が抑制されている。従って、ＭＥＡ２００のアノード電極２０５およびカソード電極２０６における面圧が安定化し、発電効率が確保される。

本実施形態によれば、図４に示すように、第３エンドプレート３の左右両側の第１フランジ部３１には、前述したように、互いに対向する複数の第１係合部３４が形成されている。第１エンドプレート３において、リブ８は、第１テンション部材６Ａと第２テンション部材６Ｂとを繋ぐ方向（矢印Ｙ方向）に沿って延設されている。図５に示すように、第４エンドプレート４の左右両側の第２フランジ部４１には、前述したように、互いに対向する複数の第２係合部４４が形成されている。第２エンドプレート４において、リブ８は、第１テンション部材６Ａと第２テンション部材６Ｂとを繋ぐ方向（矢印Ｙ方向）に沿って延設されている。

ところで、第２エンドプレート４における反り変形を引き起こす力は、第１テンション部材６Ａおよび第２テンション部材６Ｂを介して第２エンドプレート４に伝達される。殊に、第２係合部４４と第２被係合部６２との係合を介して第２エンドプレート４に伝達される。同様に、第１エンドプレート３における反り変形を引き起こす力は、第１テンション部材６Ａおよび第２テンション部材６Ｂを介して第１エンドプレート３に伝達される。殊に、第１係合部３４と第１被係合部６１との係合を介して第１エンドプレート３に伝達される。このような場合、反り変形を引き起こす力が大きく、エンドプレート３，４の厚みが過剰でないときには、エンドプレート３，４が反り変形するおそれがある。

ここで、第１テンション部材６Ａと第２テンション部材６Ｂとを繋ぐ方向を矢印Ｙ方向とし、非積層方向であり且つ矢印Ｙ方向に直交する方向を矢印Ｈ方向とするとき、仮に、第１エンドプレート３においてリブが矢印Ｈ方向に沿って形成されていると共に、第２エンドプレート４において矢印Ｈ方向に沿って形成されている場合には、リブは、テンション部材６Ａ，６Ｂから伝達される反り発生力に抵抗する抵抗性が低減される。場合によっては、矢印Ｈ方向（第１テンション部材６Ａと第２テンション部材６Ｂとを繋ぐ方向と直交する方向）に延びるリブは、エンドプレート３，４の反り変形を促進させることにもなりかねない。

この点について本実施形態によれば、延設補強部としてのリブ８は、前述したように、エンドプレート３，４を拘束している第１テンション部材６Ａと第２テンション部材６Ｂとを繋ぐ方向（矢印Ｙ方向）に沿って延設されており、矢印Ｈ方向（テンション部材６Ａ，６Ｂを繋ぐ方向に対して直交する方向）に沿って延びていない。このため全部のリブ８はエンドプレート３，４の曲げ弾性率（曲げ剛性）を効果的に高めることができる。故に、テンション部材３，４の反り変形を効果的に抑制することができ、スタック２のセル２０の面圧を安定化させ得る。

ここで、エンドプレート３，４のうち係合部３４，４４付近に引張力が相対的に大きくなることがある。この場合、第１エンドプレート３においてはリブ８は複数の第１係合部３４同士を繋ぐ仮想線ＷＡ１（図４参照）に沿って延設されているため、第１テンション部材３の反り変形の抑制に有利である。同様に、第２テンション部材４のうち第２係合部４４付近に引張力が相対的に大きくなることがある。この場合、リブ８は、複数の第２係合部４４同士を繋ぐ仮想線ＷＡ２（図５参照）に沿って延設されているため、第２エンドプレート４の反り変形の抑制に有利である。

仮に、第１エンドプレート３においてリブ８が仮想線ＷＡ１に直交する仮想線ＷＢ１（図４参照）に沿って形成されていると共に、第２エンドプレート４において仮想線ＷＡ２に直交する仮想線ＷＢ２（図５参照）に沿って形成されていると、リブ８は、テンション部材６Ａ，６Ｂから係合部３４，４４を介して伝達される引張力に抵抗する抵抗力が低減され、場合によっては、エンドプレート３，４の反り変形を促進させることになりかねない。

ところで本実施形態によれば、リブ８に形成されている凹部８１は空間であるため（図６（Ａ）参照）、スタック２のセル２０のうちの凹部８１に対面する部分では、セル２０に対して面圧を作用させにくいおそれがある。しかしながら図６（Ａ）に示すように、第２エンドプレート４とスタック２との間には、中間部材として第２絶縁部材２３が介在している。このためリブ８のうち、スタック２に面圧を作用させにくい凹部８１がスタック２に対向しているという影響が緩和される。故にスタック２のセル２０における面圧の均一化に貢献できる。

但し場合によっては、図６（Ｂ）に示すように、リブ８の凹状面８０で区画される凹部８１に、凹部８１の空間を埋める装填物９０（例えば硬質樹脂または金属）を必要に応じて装填することもできる。凹部８１の空間を埋める装填物９０を装填しても良い。スタック２のセル２０のうち凹部８１に対面する部分に対しても。セル２０に面圧を作用させ易い。

また、図６（Ｃ）に示すように、第２絶縁部材２３の材質が厚み方向に圧縮変形可能である場合には、第２エンドプレート４とスタック２との間に配置されている第２絶縁部材２３が厚み方向に圧縮される。このため、リブ８の凹状面８０が内面４ｉｉに形成されているといえども、第２絶縁部材２３の材料が凹部８１に部分的に装填されることができる。この場合、セル２０における面圧のバラツキ低減に貢献できる。

さて本実施形態によれば、各リブ８の延設方向（矢印Ｙ方向）における中央部８ｃの曲げ弾性率をαｃとし、リブ８の延設方向における端部８ｅの曲げ弾性率をαｅとするとき、αｃ＝αｅ、αｃ≒αｅに設定することができる。この場合、リブ８の形成が容易である。αｃ／αｅ＝０．８〜１．２の範囲、０．９〜１．１の範囲が例示される。ここで、リブ８の延設方向における中央部８ｃの突出量をβｃとし、リブ８の延設方向における端部８ｅの突出量をβｅとすると、βｃ＝βｅ，βｃ≒βｅに設定することができる。βｃ／βｅ＝０．８〜１．２の範囲、０．９〜１．１の範囲が例示される。

但し本実施形態によれば、場合によっては、αｃ＞αｅに設定することができる。この場合、リブ８の延設方向（矢印Ｙ方向）における中央部８ｃの曲げ弾性率が高くなるため、リブ８の曲げ剛性が高くなり、リブ８による補強性が向上し、エンドプレート３，４が曲げ変形しにくくなる。ここで、βｃ＞βｅに設定することができる。一般的には、リブ８の突出量が大きいほど、リブ８の曲げ弾性率（曲げ剛性）が高くなり、エンドプレート３，４が曲げ変形しにくくなる。リブ８をプレス成形で形成する場合には、リブ８を成形するプレス型の型部分の突出量を変化させれば良い。

なお、図５に示すように、第２エンドプレート４の第２プレート部４０は、酸化剤導入孔７１、冷却水導入孔７３、燃料導入孔７５を備えていると共に、酸化剤導出孔７２、スタック２を冷却する冷却水導出孔７４、燃料導出孔７６を備えている。酸化剤導入孔７１はスタック２の酸化剤極の入口に繋がる。冷却水導入孔７３はスタック２の内部の冷媒が流れる冷却通路の入口に繋がる。燃料導入孔７５はスタック２の燃料極の入口に繋がる。酸化剤導出孔７２はスタック２の酸化剤極の出口に繋がる。冷却水導出孔７４はスタック２の内部の冷却通路の出口に繋がる。燃料導出孔７６はスタック２の燃料極の出口に繋がる。上記した孔７１〜７６は、第２エンドプレート４において、ＭＥＡ２００に対向する部分の外側に形成されている。なお、各導入孔および各導出孔の位置はこれに限定されるものではなく、燃料、酸化剤および冷却水の流れ方向に応じて適宜変更できる。

上記したように酸化剤導入孔７１、冷却水導入孔７３等が上部および下部に形成されている第２エンドプレート４では、それだけ強度が低下し、反り変形が誘発されるおそれがある。このような第２エンドプレート４に補強用のリブ８を並走させることは極めて有効である。

（実施形態２）
図７〜図１６は実施形態２を示す。本実施形態は実施形態１と基本的には同様の構成および作用効果を有する。図７は、加湿器７００を図略の取付具により第２エンドプレート４側に連結している燃料電池スタック装置１の斜視図を示す。図８は燃料電池スタック装置１の側面図を示す。図９はテンション部材６Ａの側面視を示す。第１テンション部材６Ａ，第２テンション部材６Ｂは同一構造であるため、第１テンション部材６Ａについて説明する。

図９に示すように、テンション部材６Ａは平板形状をなしており、上辺６ｕ、下辺６ｄ、２つの側辺６ｓを備えている。テンション部材６Ａは、矢印Ｈ方向（高さ方向）に間隔を隔てて並設された複数の第１被係合部６１と、矢印Ｈ方向に間隔を隔てて並設された複数の第２被係合部６２とを備えている。テンション部材６Ａの第１被係合部６１は、第１エンドプレート３の第１係合部３４に係合可能であるため、第１係合部３４に対面可能な位置に形成されている。テンション部材６Ａの第２被係合部６２は、第２エンドプレート４の第２係合部４４に係合可能であるため、第２係合部４４に対面可能な位置に形成されている。

図９に示すように、テンション部材６Ａにおいて、第１被係合部６１は、テンション部材６Ａを厚み方向に貫通する第１被係合開口６０１と、第１被係合開口６０１の縁に凸をなす爪状に形成された第１被係合突起６０２とを備えている。第１被係合突起６０２は先端６０２ｅをもつ。第１被係合開口６０１は丸みをもつほぼ四角形状をなしており、スタック２の積層方向（矢印Ｘ方向）において互いに対向する直状をなす辺６０１ａ，辺６０１ｂと、スタック２の高さ方向（矢印Ｈ方向）において互いに対向する辺６０１ｃ，辺６０１ｄとをもつ。第１被係合突起６０２は、辺６０１ａ，辺６０１ｂのうちスタック２の積層方向（矢印Ｘ方向）において外側の辺６０１ａに一体に形成されており、第２エンドプレート４に向かう方向（矢印Ｘ２方向）に指向している。

図９に示すように、第１被係合開口６０１を構成する辺６０１ｃ，辺６０１ｄは、凹丸み状をもつ円弧軌跡で規定されている。この場合、第１被係合開口６０１における応力集中を緩和でき、第１被係合開口６０１の耐久性の向上に有利である。更に、図１０に示すように、辺６０１ａの端領域６０１ｘ、辺６０１ｂの端領域６０１ｗは、それぞれ丸みをもつ。この場合、応力集中の緩和に一層有利であり、第１被係合開口６０１の耐久性の向上に一層有利である。

更に、図９に示すように、テンション部材６において、第２被係合部６２は、テンション部材６Ａを厚み方向に貫通する第２被係合開口６２１と、第２被係合開口６２１の縁部に形成された第２被係合突起６２２とを備えている。第２被係合開口６２１は、スタック２の積層方向（矢印Ｘ方向）において互いに対向するほぼ直状をなす辺６２１ａ，辺６２１ｂと、スタック２の高さ方向（矢印Ｈ方向）において互いに対向すると共に丸みをもつ辺６２１ｃ，辺６２１ｄとをもつ。第２被係合突起６２２は、辺６２１ａ，辺６２１ｂのうちスタック２の積層方向（矢印Ｘ方向）において外側の辺６２１ａに形成されており、第１エンドプレート３に向かう方向（矢印Ｘ２方向）に指向している。

本実施形態によれば、図８に示すように、第１エンドプレート３の第１係合部３４を構成する上側の第１辺壁３４ｕ、下側の第１辺壁３４ｄは、所定の曲率で曲成された円弧凸状に形成されており、第１係合部３４の第１包囲壁３６の三次元膨出化が進行している。この場合、第１係合部３４における応力集中を緩和でき、第１係合部３４の耐久性を向上させるのに有利である。同様に、第２エンドプレート４の第２係合部４４を構成する上側の第２辺壁４４ｕ、下側の第２辺壁４４ｄは、所定の曲率で曲成された円弧凸状に形成されており、第２係合部４４の第２包囲壁４６の三次元膨出化が進行している。この場合、第２係合部４４における応力集中を緩和でき、第２係合部４４の耐久性を向上させるのに有利である。なお、図８において、スタック２はスタック下面２ｄとスタック上面２ｕとを備えている。

次に、第１エンドプレート３および第２エンドプレート４にテンション部材６Ａ，６Ｂを組み付ける手順について説明を加える。図１１〜図１４は、第１エンドプレート３の第１係合部３４とテンション部材６Ａの第１被係合部６１とを係脱可能に係合させる過程を示す。第２エンドプレート４の第２係合部４４とテンション部材６Ａの第２被係合部６２とを係合させる過程も同様である。便宜上、図１１〜図１４に従って、第１エンドプレート３の第１係合部３４とテンション部材６Ａの第１被係合部６１とを係合させる過程を説明する。

図１１において、矢印Ｙ方向は、リブ８の延設方向に相当しており、且つ、スタック２の積層方向（矢印Ｘ方向）と直交（交差）する方向を示す。矢印Ｙ方向において、テンション部材６Ａの第１被係合部６１の第１被係合開口６０１を、第１エンドプレート３の第１フランジ部３１の第１係合部３４に接近させた状態で対向させる。次に、テンション部材６Ａを第１エンドプレート３に対して矢印Ｙ１方向（図１１参照）に沿って相対移動させて更に接近させる。これにより図１１に示すように、第１エンドプレート３のフック壁状をなす第１係合部３４の第１包囲壁３６と、テンション部材６Ａの第１被係合部６１の第１被係合開口６０１とを嵌め込む（図１２参照）。この場合、図示はしないものの、同様に、第２エンドプレート４の第２係合部４４はテンション部材６Ａの第２被係合部６２の第２被係合開口６２１に嵌め込まれる。

この状態において、付勢部材５の付勢力が作用すると、第１エンドプレート３および第２エンドプレート４は、スタック２の積層方向（矢印Ｘ方向）において互いに離間させる方向に付勢されて相対移動する。即ち、第１係合部３４がテンション部材６Ａの第１被係合部６１の第１被係合開口６０１に嵌め込まれた状態において、第１エンドプレート３が矢印Ｘ１方向（付勢力の付勢方向）に付勢されて変位する（図１２，図１３参照）。この結果、第１エンドプレート３の第１係合部３４の第１凹部３５は、テンション部材６Ａの第１被係合部６１の第１被係合突起６０２に嵌まり、両者の係合度が進行する（図１３，図１４参照）。

図１４は、第１テンション部材６Ａの組み付けが終了した状態における第１係合部３４付近の斜視図を示す。図１５は同断面図を示す。組み付けが完了した状態では、図１４に示すように、第１係合部３４の第１包囲壁３６の端面３６ｐが、第１被係合突起６０２をもつ辺６０１ａに前記付勢力により強く押圧される。なお、辺６０１ａ付近（殊に、辺６０１ａ付近において第１被係合突起６０２付近）に応力が集中し易い領域が存在する（図１０および図１４において×印として示す）。

また図１５に示すように、第１エンドプレート３の第１被係合突起６０２は第１凹部３５内に進入し、第１包囲壁３６により覆われて第１包囲壁３６に係合している。このため、図１５に示す第１被係合突起６０２は、矢印Ｙ２方向（スタック２の積層方向と交差する方向の外方）に容易には離脱することができない。即ち、エンドプレート３は矢印Ｙ２方向（スタック２の積層方向と交差する方向の外方）に容易には離脱することができない。

図１６は、組み付けが終了した状態における第２エンドプレート４の第２係合部４４付近の斜視図を示す。図１６に示すように、第２エンドプレート４の第２被係合部６２側については、第２被係合突起６２２をもつ辺６２１ａは、第２係合部４４の第２包囲壁４６の端面４６ｐに前記付勢力により押圧される。なお、辺６２１ａ付近（殊に、辺６２１ａ付近において第２被係合突起６２２付近）に応力が集中し易い領域が存在する（図１６において×印として示す）。また図１６に示すように、第２エンドプレート４の第２被係合突起６２２は第２凹部４５内に進入し、第２包囲壁４６により覆われて第２包囲壁４６に係合している。このため、第２被係合突起６２２は、矢印Ｙ２方向（スタック２の積層方向と交差する方向の外方）に容易には離脱することができない。第２テンション部材６Ｂについても同様に取り付けることができる。

なお、テンション部材６Ａを第１エンドプレート３および第２エンドプレート４から取り外す場合について説明する。この場合、図１４に示す状態において、付勢部材５の付勢力に抗しつつ、作業者またはロボットなどが第１エンドプレート３と第２エンドプレート４との間隔を狭める。すると、第１係合部３４の係合状態は、図１４に示す状態→図１３に示す状態→図１２に示す状態に順に移行する。そして、図１２に示す状態において、テンション部材６Ａを矢印Ｙ２方向（スタック２のセル２０の積層方向と交差する方向の外側）に相対的に移動させれば、テンション部材６Ａを第１エンドプレート３および第２エンドプレート４から取り外すことができる。第２係合部４４についても同様である。

以上説明したように本実施形態によれば、第１エンドプレート３とテンション部材６Ａとの組み付け、更には、第２エンドプレート４とテンション部材６Ａとの組み付けにあたり、付勢部材５の付勢力を利用することにより、締結ボルトをほとんどあるいは全く用いることなく、第１エンドプレート３の第１係合部３４とテンション部材６Ａの第１被係合部６１とを係合できる。同様に、第２エンドプレート４の第２係合部４４とテンション部材６Ａの第２被係合部６２とを係合できる。この場合に置いても、付勢部材５の付勢力を利用することにより、締結ボルトをほとんどあるいは全く用いることなく組み付け得る。従って、締結ボルトを廃止することができる。

なお、必要に応じて、補助的に締結ボルトを用いても良い。この場合においても、使用される締結ボルトの数は従来よりも少なく、締結ボルトも従来よりも小型である。更に、組み付けにあたり、締結ボルトが廃止されているため、高い熟練度を廃止するのに有利である。

また、高い引張強度を有する高張力鋼でテンション部材６Ａ，６Ｂを形成すれば、テンション部材６Ａの強度を確保しつつこれの厚みを更に薄くでき、テンション部材６Ａの軽量化を図り得る。また高張力鋼等の鋼板の厚みであっても、プレス成形によって係合部を作製することができる。

図８はテンション部材６Ａと共にエンドプレート３，４の側面視を示す。図８に示すように、第１係合部３４の第１包囲壁３６を構成する上側の辺壁３４ｕおよび下側の辺壁３４ｄは、側面視において、円弧凸形状をなす。この場合、第１係合部３４の第１包囲壁３６における応力集中の緩和に有利である。同様に、図８に示すように、第２係合部４４の上側の辺壁４４ｕおよび下側の辺壁４４ｄは、側面視において、円弧凸形状をなす。この場合、第２係合部４４の第２包囲壁４６における応力集中の緩和に有利である。従って第１係合部３４および第２係合部４４の耐久性の向上に貢献できる。

図１１は、第１エンドプレート３の第１フランジ部３１の第１係合部３４の第１包囲壁３６付近を示す。第１包囲壁３６は、第１包囲壁３６に隣接する小開口３７を第１エンドプレート３に形成した後に、金属製の第１エンドプレート３の第１フランジ部３１の壁部をプレス成形で部分的に矢印Ｙ３方向に膨出成形させることにより、端面３６ｐを形成しつつ、ほぼ膨出壁状に形成されている。この場合、プレス成形が冷間加工であれば、第１係合部３４の第１包囲壁３６を加工硬化により強化させて耐久性を更に向上させることができる。第２係合部４４の第２包囲壁４６についても同様である。なお、プレス成形は冷間加工に限らず、温間加工、熱間加工にしても良い。

更に、図１１に示すように、第１係合部３４の第１凹部３５の入口３５ｉ側には、小開口３７が第１フランジ部３１を厚み方向に貫通するように形成されている。この場合、小開口３７が第１係合部３４の第１包囲壁３６に隣設して形成されているため、プレス成形の際に、第１包囲壁３６の膨出成形が容易となる。ここで図１１に示すように、小開口３７の長さＬ１とし、第１係合部３４の第１包囲壁３６の高さ方向のサイズをＬ２とすると、Ｌ１はＬ２よりも大きく設定されている（Ｌ１＞Ｌ２）。この結果、図１１に示すように、小開口３７は、第１凹部３５の入口３５ｉよりも外側（上側）に位置する開口部３７ａと、第１凹部３５の入口３５ｉよりも外側（下側）に位置する開口部３７ｃとをもつ構造を備えている。かかる構造によれば、組み付け時、プレス成形時等における第１包囲壁３６および小開口３７付近の応力集中を抑えるのに有利となる。更に図７に示すように、開口部３７ａの縁３７ｅと、開口部３７ｃの縁３７ｆとは、円弧凹状（ほぼ半円形状）とされており、前述したように端面３６ｐが押圧されるときであっても、第１包囲壁３６付近における応力集中の緩和に一層有利である。従って、第１包囲壁３６の耐久性の向上を一層図り得る。

ところで、テンション部材６Ａ，６Ｂは、厚みが厚いため軽量化が要請されている。ここで、図９に示すように、第１被係合突起６０２および第２被係合突起６２２は、スタック２の積層方向（矢印Ｘ方向）に沿って突設されている。テンション部材６Ａは、これの厚み方向に貫通する軽量化用の開口窓６５（図９参照）を複数備えている。これによりテンション部材６Ａが軽量化されている。開口窓６５は、矢印Ｘ方向に沿って長く延設されており、長手方向の端６５ａ，６５ｃは半円形状をなす。テンション部材６Ａにおいて、隣設する開口窓６５間には壁部分６ｍが矢印Ｘ方向に沿って延設されている。

換言すると、図９に示すように、開口窓６５は、第１被係合開口６０１と第２被係合開口６２１との間に形成されている。ここで、図９に示す仮想線Ｐａは、テンション部材６Ａにおいて、矢印Ｘ方向において互いに隣設する第１被係合部６１および第２被係合部６２について、第１被係合部６１を構成する第１被係合突起６０２の高さ方向（矢印Ｈ方向）の中心と、第２被係合部６２を構成する第２被係合突起６２２の高さ方向（矢印Ｈ方向）の中心とを繋ぐ仮想線である。図９に示す仮想線Ｐｃ，Ｐｅは、高さ方向（矢印Ｈ方向，第１係合部３４の並設方向，第２係合部４４の並設方向）において互いに隣設する仮想線Ｐａ間に位置する。図９に示すように、仮想線Ｐａに沿って、軽量化用の開口窓６５がテンション部材６Ａにおいて延設されている。

ここで、エンドプレート３，４とテンション部材６Ａとが組み付けられている状態のときには、図９において、第１被係合開口６０１のうち第１被係合突起６０２を有する辺６０１ａに引張力Ｆ１（図９参照，発電運転時におけるスタック２の積層方向における膨張、付勢部材５の付勢力に基づく）が作用する。実際的には、引張力Ｆ１は、辺６０１ａのうち第１被係合突起６０２の両脇付近に作用するが、便宜上、辺６０１ａに作用すると取り扱うことができる。力Ｆ１，Ｆ２は仮想線Ｐａに沿って作用すると考えられる。同様に、第２被係合開口６２１のうち第２被係合突起６２２を有する辺６２１ａに力Ｆ２（力Ｆ１と反対方向，図９参照，発電運転時におけるスタック２の積層方向における膨張、付勢部材５の付勢力に基づく）が作用する。

ここで、開口窓６５は、仮想線Ｐｃ，Ｐｅの位置に形成するのではなく、仮想線Ｐａの位置において、第１被係合開口６０１と第２被係合開口６２１との間に形成されている。開口窓６５が仮想線Ｐａの位置に形成されているため、仮想線Ｐａに沿った伸び変位が期待され、前記した応力集中が軽減される。上記した仮想線Ｐｃ，Ｐｅの位置には壁部分６ｍが形成されている。なお、テンション部材６Ａは高い強度をもつ材料（例えば高張力鋼）で形成されているため、開口窓６５を形成しても支障がない。

本実施形態によれば、エンドプレート３，４のうち係合部３４，４４付近における引張力が相対的に大きくなる。この場合、第１エンドプレート３においてはリブ８は複数の第１係合部３４同士を繋ぐ仮想線ＷＡ１に沿って延設されているため、第１テンション部材３の反り変形抑制に有利である。同様に第２テンション部材４のうち第２係合部４４付近における引張力が相対的に大きくなる。この場合、リブ８は、複数の第２係合部４４同士を繋ぐ仮想線ＷＡ２に沿って延設されているため、第２エンドプレート４の反り変形抑制に有利である。

本実施形態によれば、図７に示すように、リブ８（８ｆ，８ｓ，８ｔ，８ｒ）は互いに平行または疑似平行で並走するように、並設方向（矢印Ｈ方向）において複数本（合計４本）並設されている。なお、リブ８（８ｆ，８ｓ，８ｔ，８ｒ）の曲げ弾性率（曲げ剛性）を、同一またはほぼ同一とすることができる。従ってリブ８（８ｆ，８ｓ，８ｔ，８ｒ）の突出量を同一またはほぼ同一とすることができる。

（実施形態３）
図１７は実施形態３を示す。本実施形態は実施形態１，２と基本的には同様の構成、同様の作用効果を有する。以下、相違する部分を中心として説明する。第１包囲壁３６は第１凹部３５をもつ。第１凹部３５において、軽量化等のため、入口３５ｉと反対側にも開口３５ｋが形成されている。前述したように、テンション部材６Ａと第１エンドプレート３とを組み付けるときには、テンション部材６Ａの第１被係合突起６０２をもつ辺６０１ａは、第１係合部３４の第１包囲壁３６の端面３６ｐに押圧されて係合する。かかる係合構造であるため、第１包囲壁３６の開口３５ｋを形成しても、係合力の維持には支障がないためである。更にプレス工程において型抜き性が容易である。本実施形態においても、第１エンドプレート３および第２エンドプレート４とテこのようにンション部材６Ａとは、締結ボルトを用いることなく、組み付けられる。

（実施形態４）
図１８は実施形態４に係る第２エンドプレート４を示す。本実施形態は実施形態１，２と基本的には同様の構成、同様の作用効果を有する。以下、相違する部分を中心として説明する。図１８に示すように、第２エンドプレート４において、リブ８は、第１テンション部材６Ａと第２テンション部材６Ｂとを繋ぐ方向（矢印Ｙ方向）に沿って延設されている。即ち、リブ８は、左右両側の第２フランジ部４１に形成されている複数の第２係合部４４同士を繋ぐ仮想線ＷＡ２に重ならないように延設されている。換言すると、リブ８は、隣設する仮想線ＷＡ２間に複数本互いに疑似平行または平行となるように配置されている。第１エンドプレート３についても同様であり、複数の第１係合部３４同士を繋ぐ仮想線ＷＡ１に重ならないように延設されている。

（実施形態５）
図１９は実施形態５に係る第２エンドプレート４を示す。本実施形態は実施形態１，２と基本的には同様の構成、同様の作用効果を有する。以下、相違する部分を中心として説明する。図１９に示すように、リブ８（８ｆ，８ｓ，８ｔ，８ｒ）は並設方向（矢印Ｈ方向）において複数本（合計４本）並設されている。ここで、リブ８ｆ，８ｒは、リブ８の並設方向（矢印Ｈ方向）における端側に位置するため、荷重負荷が大きいと推察される。殊に、第２エンドプレート４においては強度低下の要因となる孔７１〜７６が形成されているため、孔７１〜７６に近いリブ８ｆ，８ｒは、荷重負荷が大きいと推察される。

そこで、リブ８の並設方向（矢印Ｈ方向）における端側に位置するリブ８ｆおよび／またはリブ８ｒの曲げ弾性率（曲げ剛性）は、並設方向（矢印Ｈ方向）における中間側に位置するリブ８ｓ，８ｔの曲げ弾性率（曲げ剛性）よりも高く設定されている。リブ８ｆ，８ｒの曲げ弾性率（曲げ剛性）を高くするためには、リブ８ｆ，８ｒの突出量を、中間位置のリブ８ｓ，８ｔの突出量よりも大きく設定することができる。

（実施形態６）
図２０は実施形態６を示す。本実施形態は実施形態１，２と基本的には同様の構成、同様の作用効果を有する。以下、相違する部分を中心として説明する。図２０に示すように、第２エンドプレート４に形成されている線状の延設補強部８ｎは、レーザビームや電子ビーム等の高エネルギ密度ビームの照射により硬化（例えば焼き入れ等）されて形成されている。高エネルギ密度ビームの幅は小さいため、延設補強部８ｎの幅を小さくできる。更にエンドプレート３，４の歪みを抑制させ易いため、延設補強部８ｎの面高さは第１エンドプレート４の第２プレート部４０の面高さに対して、ほぼ面一状態とされている。延設補強部８ｎは第１テンション部材６Ａと第２テンション部材６Ｂとを繋ぐ方向（矢印Ｙ方向）に沿って延設されている。これによりテンション部材６Ａ，６Ｂを介して第２エンドプレート４の反り変形を促進させる引張力が作用したとしても、反り変形は抑制される。同様に第１エンドプレート３も同様の構造とされており、第１エンドプレート３の反り変形が抑制される。

（実施形態７）
図２１は実施形態７を示す。本実施形態は実施形態１，２と基本的には同様の構成、同様の作用効果を有する。以下、相違する部分を中心として説明する。図２１（Ａ）に示すように、リブ８は、第２エンドプレート４の厚み方向において互いに背向する凹状面８０および凸状面８２を備えている。これにより第２エンドプレート４の肉厚の過剰化を抑制しつつ、第２エンドプレート４の曲げ剛性を高くできる。ここで図２１（Ａ）に示すように、セル積層方向（矢印Ｘ方向）において、凸状面８２はスタック２側に対向するように、エンドプレート４の内面４ｉｉに突出しており、凹状面８０はスタック２と反対側の外面４ｐｐに設けられている。この場合、第２エンドプレート４が反り変形されるとき、第２エンドプレート４の曲げ外周側である外面４ｐｐではなく、曲げ内周側である内面４ｉｉにリブ８の凸状面８２が形成されている。このため第２エンドプレート４の反り抑制に有利である。第１エンドプレート３についても、同様な構造でリブ８が形成されている。

第２エンドプレート４とスタック２との間には第２絶縁部材２３が介在している。図２１（Ａ）に示すように、第２絶縁部材２３は、電気絶縁性をもつ絶縁層２３ｓと、絶縁層２３ｓよりも軟質の軟質層２３ｒとを備えている。軟質層２３ｒはリブ８の凸状面８２の突出量を吸収し易い。このためスタック２に与える面圧の均一化に有利である。また図２１（Ｂ）に示すように、第２絶縁部材２３の材料自体が凸状面８２の突出量を吸収できる程度の性質を有すれば、軟質層を廃止することもできる。この場合においても、第２エンドプレート４の曲げ内周側にリブ８の凸状面８２が形成されているため、第２エンドプレート４の反り抑制に有利である。

加えて、図２１（Ａ）（Ｂ）に示すように、リブ８の凹状面８０は第２エンドプレート４のうちスタック２と反対側の外面４ｐｐに設けられているため、第２エンドプレート４の反り変形を抑えつつ、加湿器７００の端面７０１を第２エンドプレート４に接触またはできるだけ接近させることができる。この場合、スタック２が発電運転しているとき、スタック２の熱を加湿器７００に伝達させるのに有利となり、加湿器７００におけるカソードガスの加湿効率を高めるのに有利となる。環境温度が低いときであっても、加湿器７００からスタック２に供給されるカソードガスの温度を高温側に維持できるため、カソードガスに保持できる水分量を増加させ得るためである。なお加湿器７００はアノードガスを加湿させることにしても良い。

（実施形態８）
図２２は実施形態８を示す。本実施形態は実施形態１，２と基本的には同様の構成、同様の作用効果を有する。以下、相違する部分を中心として説明する。第１テンション部材６Ａおよび第２テンション部材６Ｂのうちセル積層方向（矢印Ｘ方向）の一端部は、取付具３１０（例えばボルト）により第１エンドプレート３に連結されている。第１テンション部材６Ａおよび第２テンション部材６Ｂのうちセル積層方向の他端部は、取付具４１０（例えばボルト）により第２エンドプレート４に連結されている。この場合にも付勢部材５は、第１エンドプレート３および第２エンドプレート４を矢印Ｘ方向において互いに離間する方向に付勢させる。これにより付勢部材５の付勢力は、スタック２の各セル２０同士を互いに密接させる方向に作用する。このため第１エンドプレート３および第２エンドプレート４には反り変形が発生するおそれがある。しかしリブ８が第１エンドプレート３および第２エンドプレート４に形成されているため、反り変形は抑制される。

（実施形態９）
図２３は実施形態９を示す。本実施形態は実施形態１，２と基本的には同様の構成、同様の作用効果を有する。以下、相違する部分を中心として説明する。第１テンション部材６Ａは第１被係合部６１Ｃおよび第２被係合部６２Ｃをもつ。第２テンション部材６Ｂは第１被係合部６１Ｃおよび第２被係合部６２Ｃをもつ。第１テンション部材６Ａおよび第２テンション部材６Ｂの第１被係合部６１Ｃは、第１エンドプレート３の第１係合部３４Ｃに機械的に着脱可能に係合する。第１テンション部材６Ａおよび第２テンション部材６Ｂの第２被係合部６２Ｃは、第２エンドプレート４の第２係合部４４Ｃに機械的に着脱可能に係合する。

（実施形態１０）
図２４は実施形１０を示す。本実施形態は実施形態１，２と基本的には同様の構成、同様の作用効果を有する。以下、相違する部分を中心として説明する。第１テンション部材６Ａは第１被係合部６１Ｄおよび第２被係合部６２Ｄをもつ。第２テンション部材６Ｂは第１被係合部６１Ｄおよび第２被係合部６２Ｄをもつ。テンション部材６Ａ，６Ｂの第１被係合部６１Ｄは、第１エンドプレート３の第１係合部３４Ｄに着脱可能に係合する。テンション部材６Ａ，６Ｂの第２被係合部６２Ｄは、第２エンドプレート４の第２係合部４４Ｄに着脱可能に係合する。

（実施形態１１）
図２５は実施形態１１を示す。本実施形態は実施形態１，２と基本的には同様の構成、同様の作用効果を有する。以下、相違する部分を中心として説明する。リブ８Ｅを有する第２エンドプレート４Ｅは、アルミニウム合金、鉄合金、銅合金等の金属のダイカスト品（鋳造品）で形成されており、高剛性化されている。リブ８Ｅは、テンション部材６Ａ，６Ｂを繋ぐ方向に沿って延設されている。第１エンドプレートも同様の構造とされている。

（実施形態１２）
図２６は実施形態１２を示す。本実施形態は実施形態１，２と基本的には同様の構成、同様の作用効果を有する。以下、相違する部分を中心として説明する。リブ８Ｆを有する第２エンドプレート４Ｆは、硬質樹脂の成形品（例えば射出成形品）で形成されている。硬質樹脂としてはポリアミド，ポリアセタール，ＰＣ，ＰＰＳ，ＰＰＥ，ＰＢＴ，ＡＢＳ，ＰＥＳ等のエンジニアリングプラスチックが例示される。第１エンドプレートも同様の構造とされている。

（その他）
上記した実施形態１によれば、酸化剤導入孔７１、冷却水導入孔７３、燃料導入孔７５、酸化剤導出孔７２、冷却水導出孔７４、燃料導出孔７６が第２エンドプレート４の第２プレート部４０に形成されているが、これに限らず、第１エンドプレート３の第１プレート部３０に形成されていても良い。図４に示すように、第１エンドプレート３には酸化剤導入孔７１、冷却水導入孔７３等が形成されていない。このため場合によっては、第１エンドプレート３の強度が確保される限り、第１エンドプレート３にはリブを形成せずとも良い。

スタック２は、鉛直方向に沿った複数のセル２０を水平方向に沿って積層させる構造であるが、これに限らず、水平方向に沿ったセルを鉛直方向に沿って積層させる構造としても良い。この場合には、テンション部材はセルの上面および下面に配置されるため、リブは上下方向に沿って延設させることになる。第１係合部３４の数は複数個であれば良い。第２係合部４４の数は複数個であれば良く、第１係合部３４と同数個でも良いし、異なっていても良い。

更に、第１エンドプレート３の第１上フランジ部３８、第１下フランジ部３９を廃止しても良い。第２エンドプレート４の第２上フランジ部４８、第２下フランジ部４９を廃止しても良い。スタック２の各セル２０同士を互いに密接させる方向に作用する付勢部材５が設けられているが、セル２０同士の密接性が確保されるときには、付勢部材５を廃止しても良い。

リブ８の本数は３本、４本に限定されず、それ以上でも良い。エンドプレート３，４はダイカスト品等の鋳造品、鍛造品で形成しても良い。リブはプレス成形に限定されず、エンドプレートが鋳造品であるときには、鋳造で形成しても良い。エンドプレートが鍛造品であるときには、鍛造で形成しても良い。テンション部材６Ａ，６Ｂはプレート状とされているが、これに限らず、腕アーム状、箱形状、バー形状でも良く、要するに、第１エンドプレートと第２エンドプレートとが積層方向において離間しないように拘束できるものであれば良い。

上記した記載から次の技術的思想も把握できる。
（付記項１）第１エンドプレートと、前記第１エンドプレートと対向する位置に設けられた第２エンドプレートと、前記第１エンドプレートと前記第２エンドプレートとの間に設けられ燃料電池のセルを積層方向に積層して形成されたスタックと、前記スタックの積層方向に沿って延設され且つ前記第１エンドプレートと前記第２エンドプレートとに接続されたテンション部材とを具備していることを特徴とする燃料電池スタック装置。
（付記項２）第１エンドプレートと、前記第１エンドプレートと対向する位置に設けられた第２エンドプレートと、前記第１エンドプレートと前記第２エンドプレートとの間に設けられ燃料電池のセルを積層方向に積層して形成されたスタックと、前記スタックの積層方向に沿って延設され且つ前記第１エンドプレートと前記第２エンドプレートとに接続されたテンション部材とを具備しており、前記第１エンドプレートおよび前記第２エンドプレートのうちの少なくとも一方は、延設補強部を備えていることを特徴とする燃料電池スタック装置。エンドプレートが強化され、セルの面圧が安定する。

本発明は例えば定置用、車両用、電気機器用、電子機器用、ポータブル用等の燃料電池スタック装置に利用することができる。

実施形態１に係り、燃料電池スタック装置の平面に沿った断面図である。 第１係合部およびリブを有する第１エンドプレートの斜視図である。 第２係合部およびリブを有する第２エンドプレートの斜視図である。 第１エンドプレートの正面図である。 第２エンドプレートの正面図である。 （Ａ）は第２エンドプレートのリブ付近を示す断面図であり、（ＢＡ）は他の使用形態に係る第２エンドプレートのリブ付近を示す断面図であり、（Ｃ）は別の使用形態に係る第２エンドプレートのリブ付近を示す断面図である。 実施形態２に係り、燃料電池スタック装置の斜視図である。 燃料電池スタック装置の側面図である。 テンション部材の側面図である。 テンション部材の第１被係合部の第１被係合開口の付近を部分的に示す側面図である。 第１エンドプレートの第１係合部とテンション部材の第１被係合部とを係合させる直前の状態を示す斜視図である。 第１エンドプレートの第１係合部とテンション部材の第１被係合部とを係合させる途中過程を示す斜視図である。 第１エンドプレートの第１係合部とテンション部材の第１被係合部とを係合させる途中過程を示す斜視図である。 第１エンドプレートの第１係合部とテンション部材の第１被係合部とが係合している状態を示す斜視図である。 第１エンドプレートの第１係合部とテンション部材の第１被係合部とが係合している状態を示す断面である。 第２エンドプレートの第２係合部とテンション部材の第２被係合部とが係合している状態を示す斜視図である。 他の実施形態に係り、第１エンドプレートの第１係合部とテンション部材の第１被係合部とが係合している状態を示す斜視図である。 別の実施形態に係り、第２エンドプレートの正面図である。 更に他の実施形態に係り、第２エンドプレートの正面図である。 更に別の実施形態に係り、第２エンドプレートの正面図である。 異なる実施形態に係り、（Ａ）（Ｂ）は第２エンドプレートのリブ付近の断面図である。 別形態に係る燃料電池スタック装置の平面に沿った断面図である。 更に別形態に係る燃料電池スタック装置の平面に沿った断面図である。 異なる別態に係る燃料電池スタック装置の平面に沿った断面図である。 相違する実施形態に係り、第２エンドプレートのリブ付近の断面図である。 更に相違する実施形態に係り、第２エンドプレートのリブ付近の断面図である。

符号の説明

１は燃料電池スタック装置、２はスタック、２０はセル、２３は絶縁部材、２４はテンション部材、３は第１エンドプレート、３１は第１フランジ部、３４は第１係合部、３５は第１凹部、４は第２エンドプレート、４１は第２フランジ部、４４は第２係合部、４５は第２凹部８１、５は付勢部材、６Ａは第１テンション部材、６Ｂは第２テンション部材、６１は第１被係合部、６０１は第１被係合開口、６０２は第１被係合突起、６２は第２被係合部、６２１は第２被係合開口、６２２は第２被係合突起、Ｘはスタック積層方向、８はリブ（延設補強部）、８０は凹状面、８１は凹部、８２は凸状面を示す。

Claims (11)

1. 第１エンドプレートと、
   前記第１エンドプレートと対向する位置に設けられた第２エンドプレートと、
   前記第１エンドプレートと前記第２エンドプレートとの間に設けられ燃料電池のセルを積層方向に積層して形成されたスタックと、
   前記スタックの積層方向に沿って延設され且つ前記第１エンドプレートと前記第２エンドプレートとに接続された第１テンション部材と、
   前記第１テンション部材に対向する位置において前記スタックの前記積層方向に沿って延設され且つ前記第１エンドプレートと前記第２エンドプレートとに接続された第２テンション部材とを具備しており、
   前記第１エンドプレートおよび前記第２エンドプレートのうちの少なくとも一方は、
   前記第１テンション部材と前記第２テンション部材とを繋ぐ方向において延設され、且つ、複数本互いに並走するように並設された延設補強部を備えていることを特徴とする燃料電池スタック装置。
2. 請求項１において、前記第１エンドプレートと前記第２エンドプレートとの間には、前記セル同士の密接力が増加するように前記セルを付勢させる付勢部材が設けられていることを特徴とする燃料電池スタック装置。
3. 請求項１または２において、前記延設補強部は、前記第１テンション部材と前記第２テンション部材とを繋ぐ方向と直交する方向には延設されていないことを特徴とする燃料電池スタック装置。
4. 請求項１〜３のうちの一項において、前記延設補強部は、前記エンドプレートの厚み方向において互いに背向する凹状面および凸状面を備えていることを特徴とする燃料電池スタック装置。
5. 請求項１〜３のうちの一項において、前記延設補強部は凸状面を備えており、前記凸状面は前記スタックと反対側に、または、前記スタックに対向する側に設けられていることを特徴とする燃料電池スタック装置。
6. 請求項１〜５のうちの一項において、前記第１エンドプレートおよび前記第２エンドプレートのうちの前記延設補強部を有するエンドプレートは、金属を基材とする板状材をプレス成形して形成されたプレス成形品であることを特徴とする燃料電池スタック装置。
7. 請求項１〜６のうちの一項において、前記スタックは、イオン伝導膜をこれの厚み方向にアノード電極およびカソード電極で挟んだ膜電極接合体を備えており、
   前記第１エンドプレートおよび前記第２エンドプレートのうちの少なくとも一方がこれの面直角方向に沿って投影されるとき、前記延設補強部は、前記膜電極接合体の前記アノード電極および／または前記カソード電極の位置に重なる位置に設定されていることを特徴とする燃料電池スタック装置。
8. 請求項１〜７のうちの一項において、前記第１エンドプレートは、左右両側または上下両側において互いに対向する複数の第１係合部を備えており、前記第２エンドプレートは、左右両側または上下両側において互いに対向する複数の第２係合部を備えており、
   前記第１エンドプレートの前記第１係合部は前記第１プレッシャ部材および前記第２プレッシャ部材のうちの一端側に機械的に係合すると共に、前記第２エンドプレートの前記第２係合部は前記第１プレッシャ部材および前記第２プレッシャ部材のうちの他端側に機械的に係合することを特徴とする燃料電池スタック装置。
9. 請求項８において、前記延設補強部は、左右両側または上下両側において複数の前記第１係合部同士を繋ぐ仮想線に沿って、および／または、複数の前記第２係合部同士を繋ぐ仮想線に沿って、延設されていることを特徴とする燃料電池スタック装置。
10. 請求項１〜請求項９のうちの一項において、互いに並走するように並設された複数本の延設補強部のうち、少なくとも一本の前記延設補強部において、前記延設補強部の延設方向における中央部の曲げ弾性率をαｃとし、前記延設補強部の延設方向における端部の曲げ弾性率をαｅとすると、αｃ＞αｅに設定されていることを特徴とする燃料電池スタック装置。
11. 請求項１〜請求項１０のうちの一項において、前記延設補強部は少なくとも３本並設されており、前記並設方向における端側に位置する前記延設補強部の曲げ弾性率は、前記並設方向における中間側に位置する前記延設補強部の曲げ弾性率よりも高く設定されていることを特徴とする燃料電池スタック装置。

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