JP2014017242A - 燃料電池スタック - Google Patents

Abstract

【課題】集電板４１に電気的に接続されている電力取出コネクター４２が容易に取り外されることを防止できる燃料電池スタック１を提供する。
【課題を解決するための手段】燃料電池スタック１は、積層体２、集電板４１、エンドプレート（金属板３２等）、固定部材（上板３５等）、電力取出コネクター４２、および挿通部を有している。ここで、電力取出コネクター４２は、端子４２ａを備えるハウジング部４２ｂと、積層方向から見た平面視においてハウジング部よりも外方に拡がるフランジ部４２ｃとを含んでいる。燃料電池スタックは、エンドプレートの挿通部が、電力取出コネクターにおけるハウジング部を通す大きさであり、かつ、フランジ部の少なくとも一部を隠す大きさである開口部から構成されている。
【選択図】図４

Description

本発明は、燃料電池スタックに関する。

近年、環境負荷の少ない電源として燃料電池スタックが注目されている。燃料電池スタックは、たとえば供給された水素ガスおよび酸素ガスで化学反応を起こし、発生した化学エネルギーを電気エネルギーに変換する。燃料電池スタックは、化学反応により生成される物質が原理的に水であることから、地球環境への悪影響がほとんど無い。

ところで、燃料電池スタックの燃料電池セルで発電された電力は、たとえば、燃料電池セルが積層された積層体の端部に配設された集電板を介し、コネクターに相当する電流ケーブル端子から外部に供給される（特許文献１を参照）。

特開２０１０−１３５１１８号公報

上記特許文献１の構成では、コネクターに相当する電流ケーブル端子は、締付板に隣接して配設されているものの、十分に固定されているものではない。このような構成では、集電板に電気的に接続されているコネクターが、容易に取り外されてしまう虞がある。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、集電板に電気的に接続されているコネクターが容易に取り外されることを防止できる燃料電池スタックの提供を目的とする。

上記目的を達成する本発明に係る燃料電池スタックは、積層体、集電板、エンドプレート、固定部材、コネクター部、および挿通部を有している。積層体は、アノードとカソードとを電解質膜の両側に接合した膜電極接合体が一対のセパレータによって挟持された燃料電池セルを複数積層して構成している。集電板は、燃料電池セルを積層する積層方向における積層体の少なくとも一方の端部に配置される。エンドプレートは、集電板よりも積層方向の外側に配置される。固定部材は、積層体とエンドプレートとを積層方向に固定する。コネクター部は、集電板に電気的に接続される端子を備える。挿通部は、エンドプレートに設けられ、集電板とエンドプレートとの間に配置したコネクター部の端子を外部に臨ませる。ここで、コネクター部は、端子を備えるハウジング部と、積層方向から見た平面視においてハウジング部よりも外方に拡がるフランジ部とを含んでいる。本発明に係る燃料電池スタックは、挿通部が、コネクター部におけるハウジング部を通す大きさであり、かつ、フランジ部の少なくとも一部を隠す大きさである開口部から構成されていることに特徴を有している。

上記のように構成した本発明の燃料電池スタックでは、コネクター部が、端子を備えるハウジング部と、積層方向から見た平面視においてハウジング部よりも外方に拡がるフランジ部とを含んでいる。さらに、エンドプレートの挿通部が、コネクター部におけるハウジング部を通す大きさであり、かつ、フランジ部の少なくとも一部を隠す大きさである開口部から構成されている。したがって、本発明の燃料電池スタックによれば、コネクター部は、エンドプレートを除去しない限り、エンドプレートの挿通部が干渉して取り外すことができない。すなわち、集電板に電気的に接続されているコネクター部が容易に取り外されることを防止できる。

本実施形態に係る燃料電池スタックを示す斜視図である。 本実施形態に係る燃料電池スタックを、燃料電池セルを複数積層した積層体と筺体と電力取出部に分離し、かつ筺体の一部を構成部材毎に分解して示す斜視図である。 本実施形態に係る燃料電池スタックの燃料電池セルを構成部材毎に分解して示す斜視図である。 本実施形態に係る燃料電池スタックを、燃料電池セルを複数積層した積層体と筺体の一部と電力取出部に分離し、かつ筺体の一部および電力取出部を構成部材毎に分解して示す斜視図である。 図４の燃料電池スタックに係る応用例１に相当し、燃料電池セルを複数積層した積層体と筺体の一部と電力取出部に分離し、かつ筺体の一部および電力取出部を構成部材毎に分解して示す斜視図である。 図４の燃料電池スタックに係る応用例２に相当し、燃料電池セルを複数積層した積層体と筺体の一部と電力取出部および締結部材に分離し、かつ筺体の一部および電力取出部を構成部材毎に分解して示す斜視図である。 図５の燃料電池スタックに係る応用例２に相当し、燃料電池セルを複数積層した積層体と筺体の一部と電力取出部および締結部材に分離し、かつ筺体の一部および電力取出部を構成部材毎に分解して示す斜視図である。 図４の燃料電池スタックに係る応用例３に相当し、燃料電池セルを複数積層した積層体と筺体の一部と電力取出部に分離し、かつ電力取出部を構成部材毎に分解して示す斜視図である。 図８の燃料電池スタックに係る応用例４に相当し、燃料電池セルを複数積層した積層体と筺体の一部と電力取出部および締結部材に分離し、かつ電力取出部を構成部材毎に分解して示す斜視図である。

以下、添付した図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。図面における各部材の大きさや比率は、説明の都合上誇張され実際の大きさや比率とは異なる場合がある。

まず、燃料電池スタック１の構成について、図１〜図４を参照しながら説明する。

図１は、燃料電池スタック１を示す斜視図である。図２は、燃料電池スタック１を、燃料電池セル１０を複数積層した積層体２と筺体３０と電力取出部４０に分離し、かつ筺体３０の一部を構成部材毎に分解して示す斜視図である。図３は、燃料電池スタック１の燃料電池セル１０を構成部材毎に分解して示す斜視図である。図４は、燃料電池スタック１を、燃料電池セル１０を複数積層した積層体２と筺体３０の一部と電力取出部４０に分離し、かつ筺体３０の一部および電力取出部４０を構成部材毎に分解して示す斜視図である。

本実施形態に係る燃料電池スタック１は、燃料電池セル１０を複数積層した積層体２、隣り合う燃料電池セル１０を封止する封止部材２０、各構成部材を保持する筺体３０、および燃料電池セル１０から外部に電力を取り出す電力取出部４０を備えている。以下、燃料電池スタック１に備えられた、燃料電池セル１０を複数積層した積層体２、封止部材２０、筺体３０、および電力取出部４０の構成について、順に説明する。

積層体２は、燃料電池セル１０を複数積層して構成している。燃料電池セル１０は、電力を生成する。燃料電池セル１０は、図３に示すように、アノード１１ｂとカソード１１ｃとを電解質膜１１ａの両側に接合した膜電極接合体１１を一対のセパレータ（第１セパレータ１３および第２セパレータ１４）で挟持して構成している。燃料電池セル１０は、膜電極接合体１１、枠体１２、第１セパレータ１３、および第２セパレータ１４を有している。以下、燃料電池セル１０を構成する各部材について説明する。

膜電極接合体１１は、図３に示すように、アノード１１ｂとカソード１１ｃを電解質膜１１ａに対向するように接合して形成している。電解質膜１１ａは、たとえば、固体の高分子材料からなり、薄板状に形成している。固体高分子材料には、たとえば、水素イオンを伝導し、湿潤状態で良好な電気伝導性を有するフッ素系樹脂を用いる。アノード１１ｂは、電極触媒層、撥水層、およびガス拡散層を積層して構成し、電解質膜１１ａよりも若干小さい薄板状に形成している。カソード１１ｃは、電極触媒層、撥水層、およびガス拡散層を積層して構成し、アノード１１ｂと同様の大きさで薄板状に形成している。カソード１１ｃおよびアノード１１ｂの電極触媒層は、導電性の担体に触媒成分が担持された電極触媒と高分子電解質を含んでいる。カソード１１ｃおよびアノード１１ｂのガス拡散層は、たとえば、充分なガス拡散性および導電性を有する炭素繊維からなる糸で織成したカーボンクロス、カーボンペーパ、またはカーボンフェルトから形成している。上述した膜電極接合体１１は、一般的にＭＥＡ（ｍｅｍｂｒａｎｅ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ ａｓｓｅｍｂｌｙ）と称されている。

枠体１２は、図３に示すように、膜電極接合体１１の外周を保持している。枠体１２は、たとえば、電気絶縁性を有する樹脂からなり、内部に開口した保持部１２ｇで膜電極接合体１１の外周を保持した状態で、長方形の板状に一体成形している。枠体１２は、その長手方向の一端に、カソードガス供給口１２ａ、冷却流体供給口１２ｂ、およびアノードガス供給口１２ｃを、それぞれ貫通孔で形成している。枠体１２は、長手方向の他端に、アノードガス排出口１２ｄ、冷却流体排出口１２ｅ、およびカソードガス排出口１２ｆを、それぞれ貫通孔で形成している。

第１セパレータ１３は、図３に示すように、膜電極接合体１１を保持した枠体１２の一面側に接合している。第１セパレータ１３は、導電性材料を有する金属からなり、アノード１１ｂよりも大きい薄板状に形成している。第１セパレータ１３は、流路をなすように凹状と凸状を段違いに複数設けて形成している。すなわち、第１セパレータ１３は、複数の凹凸状の形状が一定の間隔で並ぶようにプレス成形により形成している。第１セパレータ１３は、膜電極接合体１１のアノード１１ｂ側に設けているが、カソード１１ｃ側に設けてもよい。第１セパレータ１３に係る複数の凹凸状の形状のうち、アノード１１ｂと接触する側の領域が、そのアノード１１ｂにアノードガスを供給するためのアノードガス流路に相当する。第１セパレータ１３に係る複数の凹凸状の形状のうち、アノード１１ｂと接触しない側の領域が、燃料電池スタック１を冷却するための冷却水を流す冷却水流路に相当する。

第２セパレータ１４は、図３に示すように、枠体１２の一面に対向した他面側に接合し、膜電極接合体１１の外側に向かう方向に突出した端子部１４ｃを備えている。端子部１４ｃは、図示せぬ電圧測定コネクターを差し込み、膜電極接合体１１の燃料電池セル１０で生成された電力の電圧を測定するためのものである。第２セパレータ１４は、第１セパレータ１３と同様に、導電性材料を有する金属からなり、カソード１１ｃよりも大きい薄板状に形成している。第２セパレータ１４は、第１セパレータ１３と同様に、流路をなすように凹状と凸状を段違いに複数設けて形成している。すなわち、第２セパレータ１４は、複数の凹凸状の形状が一定の間隔で並ぶようにプレス成形により形成している。第２セパレータ１４は、膜電極接合体１１のカソード１１ｃ側に設けているが、アノード１１ｂ側に設けてもよい。

封止部材２０は、図２に示すように、隣り合う燃料電池セル１０の枠体１２の外周を封止する。封止部材２０は、たとえば、熱硬化性樹脂からなり、枠体１２の外周に対して環状に設ける。したがって、封止部材２０は、複数の燃料電池セル１０を密着した状態で一体に接合する。封止部材２０を熱硬化性樹脂で形成する場合には、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル等を用いる。封止部材２０は、熱硬化性の接着剤として構成してもよい。

筺体３０は、図２および図４に示すように、燃料電池セル１０を複数積層して構成した積層体２を保持する。筺体３０は、一対の絶縁板３１および３３、一対の金属板３２および３４、上板３５、下板３６、および一対の側板３７および３８を有している。以下、筺体３０を構成する各部材について説明する。

一対の絶縁板３１および３３は、図２および図４に示すように、後述する電力取出部４０の集電板４１よりも積層方向の外側に配置されるエンドプレートに相当する。一対の絶縁板３１および３３は、電力取出部４０の集電板４１を絶縁する。一対の絶縁板３１および３３は、たとえば絶縁性の樹脂からなり、燃料電池セル１０の外形形状に対応した形状に形成している。たとえば絶縁板３１は、図４に示すように、その中央から水平方向に偏心した位置に設けた凹状の挿通部３１ｇに、後述する電力取出部４０の電力取出コネクター４２の一部を収納する。絶縁板３１は、その中央から水平方向に偏心した位置の端部に設けた切欠部３１ｈから、電力取出コネクター４２の端子４２ａを外部に臨ませる。一対の絶縁板３１および３３は、集電板４１と電力取出コネクター４２との間に配置される電気絶縁性の第１のプレートに相当する。

一対の絶縁板３１および３３は、長方形からなる板状に形成し、その長手方向の一端に、カソードガス供給口３１ａおよび３３ａ、冷却流体供給口３１ｂおよび３３ｂ、およびアノードガス供給口３１ｃおよび３３ｃを、それぞれ貫通孔で形成している。一対の絶縁板３１および３３は、長手方向の他端に、アノードガス排出口３１ｄおよび３３ｄ、冷却流体排出口３１ｅおよび３３ｅ、およびカソードガス排出口３１ｆおよび３３ｆを、それぞれ貫通孔で形成している。図３に示すように、複数の燃料電池セル１０が積層され、その両端には、電力取出部４０の集電板４１がそれぞれ接合されている。この状態で、一方の集電板４１に絶縁板３１を接合し、他方の集電板４１に絶縁板３３を接合する。すなわち、一対の絶縁板３１および３３は、一対の集電板４１を両側から付勢した状態で担持している。

一対の金属板３２および３４は、図２および図４に示すように、後述する電力取出部４０の集電板４１よりも積層方向の外側に配置されるエンドプレートに相当する。金属板３２および３４に替えて、絶縁材からなる絶縁板を設けてもよい。一対の金属板３２および３４は、一対の絶縁板３１および３３を両側から担持する。一対の金属板３２および３４は、たとえば、金属からなり、絶縁板３１および３３の形状に対応した外形形状に、それぞれ形成している。たとえば、金属板３２は、図４に示すように、その中央から水平方向に偏心した位置に設けた凹状の挿通部３２ｇに、後述する電力取出部４０の電力取出コネクター４２を挿通する。金属板３２は、その中央から水平方向に偏心した位置の端部に設けた切欠部３２ｈから、電力取出コネクター４２の端子４２ａを外部に臨ませる。金属板３２の挿通部３２ｇは、電力取出コネクター４２の後述するハウジング部４２ｂを通す大きさであり、かつ、電力取出コネクター４２の後述するフランジ部４２ｃの少なくとも一部を通さない大きさの開口から構成している。一対の金属板３２および３４は、挿通部が設けられた第２のプレートに相当する。

一対の金属板３２および３４は、長方形からなる板状で形成し、その長手方向の一端に、カソードガス供給口３２ａおよび３４ａ、冷却流体供給口３２ｂおよび３４ｂ、およびアノードガス供給口３２ｃおよび３４ｃを、それぞれ貫通孔で形成している。金属板３２および３４は、長手方向の他端に、アノードガス排出口３２ｄおよび３４ｄ、冷却流体排出口３２ｅおよび３４ｅ、およびカソードガス排出口３２ｆおよび３４ｆを、それぞれ貫通孔で形成している。

上板３５および下板３６は、図２および図４に示すように、積層体２とエンドプレート（たとえば、一対の金属板３２および３４）とを積層方向に固定する固定部材に相当する。具体的には、上板３５および下板３６は、複数積層された燃料電池セル１０の外周を上下方向から付勢した状態で担持する。上板３５は、たとえば、金属からなり、板状に形成している。上板３５は、長方形状の開口部３５ａを備えている。上板３５の開口部３５ａは、複数の燃料電池セル１０が積層された状態で、その燃料電池セル１０の枠体１２から突出して備えられた第２セパレータの端子部１４ｃを挿入する。筺体３０の下板３６は、たとえば、金属からなり、板状に形成している。上板３５および下板３６、開口部３５ａの有無を除き、対面同一の形状である。

一対の側板３７および３８は、図２に示すように、積層体２とエンドプレート（たとえば、一対の金属板３２および３４）とを積層方向に固定する固定部材に相当する。具体的には、一対の側板３７および３８は、複数積層された燃料電池セル１０の外周を左右方向から付勢した状態で担持している。一対の側板３７および３８は、たとえば、金属からなり、板状に形成している。一対の側板３７および３８は、対面同一の形状である。上述した一対の金属板３２および３４、上板３５、下板３６、および一対の側板３７および３８は、図示せぬボルト等により、一体に締結している。

電力取出部４０は、図２および図４に示すように、複数積層された燃料電池セル１０から外部に電力を取り出す。電力取出部４０は、図３に示すように、集電板４１および一対の電力取出コネクター４２および４３を有している。以下、電力取出部４０を構成する各部材について説明する。

集電板４１は、燃料電池セル１０を積層する積層方向における積層体２の少なくとも一方の端部に配置する。集電板４１は、たとえば、緻密質カーボンのようなガスを透過させない導電性部材からなり、アノード１１ｂおよびカソード１１ｃよりも若干小さい薄板状に形成し中央に突起を設けている。電力取出部４０の電力取出コネクター４２および４３は、一対の集電板４１に電気的に接続される端子を備えるコネクター部に相当する。

電力取出コネクター４２および４３は、たとえば一対の集電板４１で集電された電力を燃料電池スタック１の外部に取り出す。電力取出コネクター４２は、図４に示すように、多角形状からなるベース部４２ｄにおいて、端子４２ａを備えるハウジング部４２ｂと、積層方向から見た平面視においてハウジング部４２ｂよりも外方に拡がるフランジ部４２ｃとを含んでいる。また、電力取出コネクター４２は、集電板４１に設けられた突起を挿入するための図示せぬ窪みを設けている。

上述した本実施形態の燃料電池スタック１によれば、以下の作用効果を奏する。

燃料電池スタック１では、電力取出コネクター４２は、端子４２ａを備えるハウジング部４２ｂと、積層方向から見た平面視においてハウジング部４２ｂよりも外方に拡がるフランジ部４２ｃとを含んでいる。本発明に係る燃料電池スタック１は、エンドプレート（たとえば金属板３２）の挿通部３２ｇが、電力取出コネクター４２におけるハウジング部４２ｂを通す大きさであり、かつ、フランジ部４２ｃ部の少なくとも一部を隠す大きさである開口部から構成されていることに特徴を有している。この開口部は、矩形状からなる窓形状に加えて、コの字状等の切欠形状を含む。

このように構成した燃料電池スタック１によれば、電力取出コネクター４２は、エンドプレート（たとえば金属板３２）を除去しない限り、エンドプレート（たとえば金属板３２）の挿通部３２ｇが干渉して取り外すことができない。すなわち、集電板４１に電気的に接続されている電力取出コネクター４２が容易に取り外されることを防止できる。

さらに、燃料電池スタック１では、エンドプレートは、集電板４１と電力取出コネクター４２との間に配置される電気絶縁性の第１のプレート（たとえば絶縁板３１）と、挿通部が設けられた第２のプレート（たとえば金属板３２であるが、絶縁板とすることも可能）とを含む構成とすることができる。

このように構成した燃料電池スタック１によれば、簡便な構成により、集電板４１で集電した電力を漏電させることなく、電力取出コネクター４２を介して外部に取り出すことができる。

さらに、燃料電池スタック１では、第１のプレート（たとえば絶縁板３１）は、電力取出コネクター４２におけるベース部４２ｄの少なくとも一部が嵌まり込む凹所３１ｉを備える構成とすることができる。

このように構成した燃料電池スタック１によれば、第１のプレート（たとえば絶縁板３１）の凹所３１ｉに対して、電力取出コネクター４２を収納した状態で保持することができる。したがって、電力取出コネクター４２が第１のプレート（たとえば絶縁板３１）から脱落することを防止できる。

さらに、燃料電池スタック１では、筺体３０の上板３５等を用いて、第１のプレート（たとえば絶縁板３１）と、第２のプレート（たとえば金属板３２）との間で、電力取出コネクター４２を拘束する構成とすることができる。

このように構成した燃料電池スタック１によれば、第１のプレート（たとえば絶縁板３１）と、第２のプレート（たとえば金属板３２）を用いて、電力取出コネクター４２を共締めするという簡便な方法により、部品点数を抑制した上で、その電力取出コネクター４２を十分に固定することができる。したがって、電力取出コネクター４２が燃料電池スタック１から脱落することを防止できる。

つぎに、燃料電池スタック１において、前述した図４に示すエンドプレートに係る応用例１について、図５を参照しながら説明する。

図５は、図４の燃料電池スタック１に係る応用例１に相当し、燃料電池セル１０を複数積層した積層体２と筺体５０の一部と電力取出部４０に分離し、かつ筺体５０の一部および電力取出部４０を構成部材毎に分解して示す斜視図である。

筺体５０に設けられたエンドプレートは、第１のプレート、第２のプレート、および第３のプレートを含んでいる。第１のプレートは、前述した絶縁板３１の外形形状を簡素化し表面に凹凸を設けていない板状からなる電気絶縁性の絶縁板５１である。絶縁板５１は、集電板４１と金属板５３との間に配置される。絶縁板５１の中央に設けた貫通孔５１ｇに、集電板４１の突起を挿通させる。第２のプレートは、前述した金属板３２と同様の外形形状からなる金属板５２である。金属板５２は、電力取出コネクター４２よりも積層体２の外側に配置される。第３のプレートは、前述した絶縁板３１と同様の外形形状であるが、材質は絶縁性の樹脂と異なり導電性からなる金属板５３である。金属板５３は、絶縁板５１と電力取出コネクター４２との間に配置される。

すなわち、図５に示す筺体５０は、図４に示す前述した絶縁板３１を、絶縁板５１と金属板５３の構成に置き換え、その絶縁板５１を集電板４１に隣接させた構成に相当する。筺体５０は、図２に示す筺体３０と同様に、上板３５、下板３６、および一対の側板３７および３８を有している。絶縁板５１、金属板５２、および金属板５３は、図２に示す筺体３０と同様に、燃料電池セル１０を複数積層して構成した積層体２の両端に配設するように、一対で構成している。

上述した本実施形態の燃料電池スタック１の応用例１によれば、さらに以下の作用効果を奏する。

燃料電池スタック１は、エンドプレートは、集電板４１と電力取出コネクター４２との間に配置される絶縁板５１、挿通部５２ｇが設けられた金属板５２、および絶縁板５１と金属板５２の間において、絶縁板５１と電力取出コネクター４２との間に配置される金属板５３を含む構成とすることができる。

このように構成した燃料電池スタック１の応用例１によれば、集電板４１を絶縁板５１で絶縁することにより、電力取出コネクター４２の両端に隣接したエンドプレートを、それぞれ金属板５２および金属板５３とすることができる。したがって、たとえば、金属板５２が挿通部５２ｇを設けた外形形状であっても、加工が容易な金属をプレス加工して形成することができる。さらに、金属板５２により、燃料電池セル１０の冷却効果を高めることができる。また、絶縁板５１は、挿通部を設けない簡素化な板状からなるため、射出成型等でも容易に形成することができる。

つぎに、燃料電池スタック１において、前述した図４および図５に示す電力取出コネクター４２をエンドプレートに締結するための締結部材６０を設けた応用例２について、図６および図７を参照しながら説明する。

図６は、燃料電池スタック１において、図４に示す電力取出コネクター４２をエンドプレートに締結する締結部材６０を設けた応用例２に相当する。図６は、燃料電池セル１０を複数積層した積層体２と筺体３０の一部と電力取出部４０および締結部材６０に分離し、かつ筺体３０の一部および電力取出部４０を構成部材毎に分解して示す斜視図である。図７は、燃料電池スタック１において、図５に示す電力取出コネクター４２をエンドプレートに締結する締結部材６０を設けた応用例２に相当する。図７は、燃料電池セル１０を複数積層した積層体２と筺体５０の一部と電力取出部４０および締結部材６０に分離し、かつ筺体５０の一部および電力取出部４０を構成部材毎に分解して示す斜視図である。

締結部材６０は、たとえばネジまたは圧入ピンに相当する。図６に示すように、たとえばネジからなる締結部材６０は、電力取出コネクター４２のベース部４２ｄに開口されたネジ孔４２ｅを介して、絶縁板３１の挿通部３１ｇに設けられたネジ溝３１ｊにネジ留めする。電力取出コネクター４２のベース部４２ｄに開口されたネジ孔４２ｅは、電力取出コネクター４２に隣接する金属板３２によって隠される部位に形成している。同様に、図７に示すように、たとえばネジからなる締結部材６０は、電力取出コネクター４２のフランジ部４２ｃに開口されたネジ孔４２ｅを介して、金属板５３の挿通部５３ｇに設けられたネジ溝５３ｊにネジ留めする。電力取出コネクター４２のベース部４２ｄに開口されたネジ孔４２ｅは、電力取出コネクター４２に隣接する金属板５２によって隠される部位に形成している。

上述した本実施形態の燃料電池スタック１に締結部材６０を設けた応用例２によれば、さらに以下の作用効果を奏する。

燃料電池スタック１は、図６に示すように、電力取出コネクター４２におけるベース部４２ｄのうち、金属板３２によって隠される部位に、電力取出コネクター４２を絶縁板３１に対して締結する締結部材６０を配置する構成としてもよい。さらに、燃料電池スタック１は、図７に示すように、電力取出コネクター４２におけるベース部４２ｄのうち、金属板５２によって隠される部位に、電力取出コネクター４２を金属板５３に対して締結する締結部材６０を配置する構成としてもよい。

このように構成した燃料電池スタック１の応用例２によれば、図６に示すように、締結部材６０を用いて電力取出コネクター４２を絶縁板３１に対して強固に締結することができる。同様に、図７に示すように、締結部材６０を用いて電力取出コネクター４２を金属板５３に対して強固に締結することができる。したがって、電力取出コネクター４２が燃料電池スタック１から脱落することを防止できる。電力取出コネクター４２のベース部４２ｄに開口されたネジ孔４２ｅは、外部から隠された状態であることから、締結部材６０が取り外されることはない。

つぎに、燃料電池スタック１において、前述した図４に示すエンドプレートの応用例３に関し、図８を参照しながら説明する。

図８は、図４に示す燃料電池スタック１から、絶縁板３１を削除した構成に相当し、燃料電池セル１０を複数積層した積層体２と筺体７０の一部と電力取出部４０に分離し、かつ電力取出部４０を構成部材毎に分解して示す斜視図である。

燃料電池スタック１では、絶縁板７１が、電力取出コネクター４２におけるベース部４２ｄの少なくとも一部に当接している。筺体７０は、図２に示す筺体３０と同様に、上板３５、下板３６、および一対の側板３７および３８を有している。絶縁板７１は、図２に示す筺体３０と同様に、燃料電池セル１０を複数積層して構成した積層体２の両端に配設するように、一対で構成している。筺体７０の上板３５等を用い積層体２と絶縁板７１とを固定する。したがって、電力取出コネクター４２が、集電板４４と絶縁板７１との間で拘束される。電力取出コネクター４２は、集電板４４と当接する面に絶縁性の材料を被覆している。集電板４４は、前述した集電板４１と比較して、肉厚を太くしている。

上述した本実施形態の燃料電池スタック１のエンドプレートに係る応用例３によれば、さらに以下の作用効果を奏する。

燃料電池スタック１では、絶縁板７１が、電力取出コネクター４２におけるベース部４２ｄの少なくとも一部に当接し、筺体７０の上板３５等を用い積層体２と絶縁板７１とを固定することによって、電力取出コネクター４２が集電板４４と絶縁板７１との間で拘束される。

このように構成した燃料電池スタック１によれば、エンドプレートに相当する絶縁板３１を削除した簡便な構成でも、絶縁板７１が絶縁性を有するため、部品点数を抑制した上で、図４に示す燃料電池スタック１と同様の効果を得ることができる。さらに、燃料電池スタック１によれば、電力取出コネクター４２を集電板４４と絶縁板７１との間で拘束して保持することができる。したがって、電力取出コネクター４２が燃料電池スタック１から脱落することを防止できる。

つぎに、燃料電池スタック１において、前述した図８に示す燃料電池スタック１の構成で、締結部材６０を用いて電力取出コネクター４２を集電板４４に締結した応用例４について、図９を参照しながら説明する。

図９は、燃料電池スタック１において、図８に示す電力取出コネクター４２を締結部材６０で締結する構成に相当し、燃料電池セル１０を複数積層した積層体２と筺体７０の一部と電力取出部４０および締結部材６０に分離し、かつ電力取出部４０を構成部材毎に分解して示す斜視図である。

締結部材６０は、電力取出コネクター４２のベース部４２ｄに開口されたネジ孔４２ｅを介して、集電板４４に設けられたネジ溝４４ａにネジ留めする。集電板４４は、ネジ溝４４ａを形成するために、前述した集電板４１と比較して、肉厚を太くしている。

上述した本実施形態の燃料電池スタック１に締結部材６０を設けた応用例４によれば、さらに以下の作用効果を奏する。

燃料電池スタック１では、電力取出コネクター４２のベース部４２ｄのうち、エンドプレートによって隠される部位に、電力取出コネクター４２を集電板４４に対して締結する締結部材６０が配置されている。

このように構成した燃料電池スタック１によれば、締結部材６０を用いて電力取出コネクター４２を集電板４４に対して強固に締結することができる。したがって、電力取出コネクター４２が燃料電池スタック１から脱落することを防止できる。電力取出コネクター４２のベース部４２ｄに開口されたネジ孔４２ｅは、筺体７０の絶縁板７１によって、外部から隠された状態であることから、締結部材６０が取り外されることはない。

そのほか、本発明は、特許請求の範囲に記載された構成に基づき様々な改変が可能であり、それらについても本発明の範疇である。たとえば、金属板は、絶縁板に置き換えてもよい。

１ 燃料電池スタック、
２ 積層体、
１０ 燃料電池セル、
１１ 膜電極接合体、
１１ａ 電解質膜、
１１ｂ アノード、
１１ｃ カソード、
１２ 枠体、
１３ 第１セパレータ、
１４ 第２セパレータ、
２０ 封止部材、
３０ 筺体、
３１ 絶縁板、
３１ｇ 挿通部、
３１ｈ 切欠部、
３１ｉ 凹所、
３１ｊ ネジ溝、
３２，３４ 金属板、
３２ｇ 挿通部、
３２ｈ 切欠部、
３１，３３ 絶縁板、
３５ 上板、
３５ａ 開口部、
３６ 下板、
３７ 側板、
４０ 電力取出部、
４１，４４ 集電板、
４２，４３ 電力取出コネクター、
４２ａ 端子、
４２ｂ ハウジング部、
４２ｃ フランジ部、
４２ｄ ベース部、
４２ｅ ネジ孔、
４４ａ ネジ溝、
５０，７０ 筺体、
５１，７１ 絶縁板、
５１ｇ 貫通孔、
５２，５３ 金属板、
５２ｇ，５３ｇ 挿通部、
５３ｉ 凹所、
５３ｊ ネジ溝、
６０ 締結部材。

Claims (8)

1. アノードとカソードとを電解質膜の両側に接合した膜電極接合体が一対のセパレータによって挟持された燃料電池セルを複数積層した積層体と、
   前記燃料電池セルを積層する積層方向における前記積層体の少なくとも一方の端部に配置される集電板と、
   前記集電板よりも前記積層方向の外側に配置されるエンドプレートと、
   前記積層体と前記エンドプレートとを積層方向に固定する固定部材と、
   前記集電板に電気的に接続される端子を備えるコネクター部と、
   前記エンドプレートに設けられ、前記集電板と前記エンドプレートとの間に配置した前記コネクター部の前記端子を外部に臨ませる挿通部と、を有し、
   前記コネクター部は、前記端子を備えるハウジング部と、前記積層方向から見た平面視において前記ハウジング部よりも外方に拡がるフランジ部とを含み、
   前記挿通部が、前記コネクター部における前記ハウジング部を通す大きさであり、かつ、前記フランジ部の少なくとも一部を隠す大きさである開口部から構成されてなる燃料電池スタック。
2. 前記エンドプレートは、前記集電板と前記コネクター部との間に配置される電気絶縁性の第１のプレートと、前記挿通部が設けられた第２のプレートとを含んでいる、請求項１に記載の燃料電池スタック。
3. 前記エンドプレートは、前記集電板と前記コネクター部との間に配置される電気絶縁性の第１のプレートと、前記挿通部が設けられた第２のプレートと、前記第１のプレートと前記第２のプレートの間において、前記第１のプレートと前記コネクター部との間に配置される第３のプレートと、を含んでいる、請求項１に記載の燃料電池スタック。
4. 前記エンドプレートにおける前記第１または前記第３のプレートは、前記コネクター部における前記ベース部の少なくとも一部が嵌まり込む凹所を備えている、請求項２または請求項３に記載の燃料電池スタック。
5. 前記エンドプレートにおける前記第２のプレートは、前記コネクター部における前記ベース部の少なくとも一部に当接し、前記固定部材によって前記積層体と前記エンドプレートにおける前記第２のプレートとを固定することによって、前記コネクター部が前記第１のプレートまたは前記第３のプレートと、前記第２のプレートとの間で拘束される、請求項２から請求項４のいずれか１項に記載の燃料電池スタック。
6. 前記コネクター部における前記ベース部のうち、前記エンドプレートにおける前記第２のプレートによって隠される部位に、前記コネクター部を前記エンドプレートにおける前記第１のプレートまたは前記第３のプレートに対して締結する締結部材が配置されている、請求項２から請求項４のいずれか１項に記載の燃料電池スタック。
7. 前記エンドプレートは、前記コネクター部における前記ベース部の少なくとも一部に当接し、前記固定部材によって前記積層体と前記エンドプレートとを固定することによって、前記コネクター部が前記集電板と前記エンドプレートとの間で拘束される、請求項１に記載の燃料電池スタック。
8. 前記コネクター部における前記ベース部のうち、前記エンドプレートによって隠される部位に、前記コネクター部を前記集電板に対して締結する締結部材が配置されている、請求項７に記載の燃料電池スタック。