JP2023030743A - 燃料電池の圧縮機構、及びそれを具備する燃料電池 - Google Patents

Abstract

【課題】セル群を付勢する付勢部の脱落を抑制することができる燃料電池の圧縮機構、及びそれを具備する燃料電池を提供する。【解決手段】複数の燃料電池セルを配列することで形成されたセル群２０を収容するスタックケース１０の一端部１１に設けられるプレートと、前記プレートに設けられ、前記セル群２０を配列方向に圧縮するように付勢するための付勢部（第一付勢部５０及び第二付勢部８０）と、を具備する燃料電池の圧縮機構であって、前記プレートには、エンドプレート７０と、当該エンドプレート７０と前記セル群２０との間に配置されるプレッシャプレート３０と、が含まれ、前記エンドプレート７０及び前記プレッシャプレート３０のうち少なくとも一方のプレートに設けられ、前記プレートに設けられた前記付勢部と当該プレートの一部とを覆うように設けられる被覆部材（第一フィルム６０及び第二フィルム９０）と、を具備する。【選択図】図１

Description

本発明は、複数の燃料電池セルを配列したセル群を圧縮する燃料電池の圧縮機構、及びそれを具備する燃料電池の技術に関する。

従来、複数の燃料電池セルを配列したセル群を圧縮する燃料電池の圧縮機構、及びそれを具備する燃料電池の技術は公知となっている。例えば、特許文献１に記載の如くである。

特許文献１には、複数のセルを積層したセル積層体を有し、セル積層体の積層方向両端にエンドプレートを配置すると共に、両エンドプレートを締結部材により締結した燃料電池（燃料電池スタック）が開示されている。

特許文献１に記載の燃料電池は、セル積層体の積層方向一端と、上記積層方向一端と対向するエンドプレートと、の間にプレッシャプレートが配置されている。また、燃料電池のプレッシャプレート及びエンドプレートには、セル積層体を積層方向に押圧（付勢）する皿ばね（荷重変動低減機構）が設けられている。

しかしながら、特許文献１に記載の燃料電池では、搬送時や燃料電池を構成する各部材を組み付ける際に、プレッシャプレートやエンドプレートから皿ばね（荷重変動低減機構）が脱落するおそれがあった。そこで、セル積層体を付勢する部材（皿ばね）の脱落を抑制することができる燃料電池が求められる。

特開２００２－３５８９８５公報

本発明は以上の如き状況に鑑みてなされたものであり、その解決しようとする課題は、セル群を付勢する付勢部の脱落を抑制することができる燃料電池の圧縮機構、及びそれを具備する燃料電池を提供することである。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、請求項１においては、複数の燃料電池セルを配列することで形成されたセル群を収容するスタックケースの端部に設けられるプレートと、前記プレートに設けられ、前記セル群を配列方向に圧縮するように付勢するための付勢部と、を具備する燃料電池の圧縮機構であって、前記プレートには、エンドプレートと、当該エンドプレートと前記セル群との間に配置されるプレッシャプレートと、が含まれ、前記エンドプレート及び前記プレッシャプレートのうち少なくとも一方のプレートに設けられ、前記プレートに設けられた前記付勢部と当該プレートの一部とを覆うように設けられる被覆部材と、を具備するものである。

請求項２においては、前記付勢部は、前記プレッシャプレートの前記エンドプレート側を向く第一面に設けられる第一付勢部を有し、前記被覆部材は、前記第一付勢部及び前記第一面を覆うと共に、前記プレッシャプレートの前記セル群を向く第二面の少なくとも一部を露出させるように前記プレッシャプレートに設けられる第一被覆部材を有するものである。

請求項３においては、前記第二面を覆うように前記プレッシャプレートに設けられる絶縁プレートを具備し、前記第一被覆部材は、前記第一付勢部と、前記プレッシャプレートと、前記絶縁プレートと、を一体的に固定すると共に、前記絶縁プレートの前記第二面を覆う部分を露出させるように設けられるものである。

請求項４においては、前記第二面を覆うように前記プレッシャプレートに設けられる絶縁プレートを具備し、前記絶縁プレートは、前記第一被覆部材により第一付勢部と一体的に固定された前記プレッシャプレートに対して、前記第一被覆部材を挟んで設けられるものである。

請求項５においては、前記付勢部は、前記エンドプレートの前記プレッシャプレート側を向く第三面に設けられる第二付勢部を有し、前記被覆部材は、前記第二付勢部及び前記第三面を覆うと共に、前記エンドプレートの反プレッシャプレート側を向く第四面の少なくとも一部を露出させるように前記エンドプレートに設けられる第二被覆部材を有するものである。

請求項６においては、前記エンドプレートは、前記スタックケースの端部との固定に用いられる止具が設けられる固定部を有し、前記第二被覆部材は、前記固定部を露出させるように、前記エンドプレートに設けられるものである。

請求項７においては、前記エンドプレートの前記第三面は、前記スタックケースの端部と通電可能に接触する接触部を有し、前記第二被覆部材は、前記接触部を露出させるように、前記エンドプレートに設けられるものである。

請求項８においては、前記エンドプレートの前記第三面は、前記第二被覆部材の端部が係止される係止部を有するものである。

請求項９においては、請求項１から請求項８までのいずれか一項に記載の燃料電池の圧縮機構を具備するものである。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

請求項１においては、セル群を付勢する付勢部の脱落を抑制することができる。

請求項２においては、第一被覆部材により、プレッシャプレートに対する第一付勢部の脱落を抑制することができる。

請求項３においては、第一被覆部材を用いて、第一付勢部と、プレッシャプレートと、絶縁プレートと、を一体的に固定することができる。

請求項４においては、第一付勢部及びプレッシャプレートを被覆する第一被覆部材を絶縁プレートによって押さえることができる。

請求項５においては、第二被覆部材により、エンドプレートに対する第二付勢部の脱落を抑制することができる。

請求項６においては、固定部を露出させることで、エンドプレートとスタックケースとの組付け性を向上させることができる。

請求項７においては、接触部を露出させ、エンドプレートとスタックケースとを通電可能に接触させることで、エンドプレートにアースを接続し易くすることができる。

請求項８においては、第二フィルムの端部を係止部に収容することで、第二被覆部材をエンドプレートに固定し易くすることができる。

請求項９においては、付勢部の脱落を抑制することができる燃料電池を提供することができる。

本発明の第一実施形態に係る燃料電池スタックを示す平面断面図。 燃料電池スタックを示す分解平面断面図。 プレッシャプレート、第一付勢部及び第一フィルムを示す正面図。 （ａ）図３のＡ１－Ａ１断面図。（ｂ）図４（ａ）のＢ１－Ｂ１断面図。 （ａ）第一フィルムを基材に被覆する前の状態を示す模式図。（ｂ）第一フィルムを基材に被覆した状態を示す模式図。 エンドプレート、第二付勢部及び第二フィルムを示す背面図。 （ａ）図６のＡ２－Ａ２断面図。（ｂ）図７（ａ）のＢ２－Ｂ２断面図。 本発明の第二実施形態に係る燃料電池スタックのプレッシャプレート、絶縁プレート及び第一付勢部を示す平面断面図。 本発明の第三実施形態に係る燃料電池スタックのエンドプレート、第二付勢部及び第二フィルムを示す背面図。 （ａ）図９のＡ３－Ａ３断面図。（ｂ）図１０（ａ）のＢ３－Ｂ３断面図。

以下では、図中の矢印Ｕ、矢印Ｄ、矢印Ｆ、矢印Ｂ、矢印Ｌ及び矢印Ｒで示した方向を、それぞれ上方向、下方向、前方向、後方向、左方向及び右方向と定義して説明する。

まず、図１から図７までを用いて本発明に係る燃料電池の第一実施形態に係る燃料電池スタック１について説明する。

図１及び図２に示す燃料電池スタック１は、燃料電池の最小単位である燃料電池セルを配列して結合したものであり、電気化学反応により発電を行うものである。燃料電池スタック１は、例えば車両に搭載されたモータ等を駆動させる電源として用いられる。燃料電池スタック１としては、例えば高分子電解質型燃料電池（ＰＥＦＣ：Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ）等を採用可能である。燃料電池スタック１は、主としてスタックケース１０、セル群２０、プレッシャプレート３０、絶縁プレート４０、第一付勢部５０、第一フィルム６０、エンドプレート７０、第二付勢部８０及び第二フィルム９０を具備する。

スタックケース１０は、後述するセル群２０（配列された燃料電池セル）を収容するものである。スタックケース１０は、後述するセル群２０を収容可能な略直方体形状の箱状（又は枠状等）に形成される。スタックケース１０の一端部１１（図例では、前端部）は開放され、後述するエンドプレート７０によって閉塞される。

一端部１１は、側面視において略矩形状（四方枠形状）に形成される。一端部１１には、ねじ穴１１ａが形成される。ねじ穴１１ａは、スタックケース１０に対するエンドプレート７０の固定に用いられるボルト１２が螺合されるものである。ねじ穴１１ａは、側面視における一端部１１の四隅に位置するように設けられる。

図１及び図２に示すセル群２０は、燃料電池セルを所定の配列方向（図例では、前後方向）に沿って配列して形成されるものである。燃料電池セル（単セル）は、固体高分子膜（電解質膜）を電極板で挟み、それをさらにガス流路が形成されたセパレータで挟むことで形成される。セル群２０は、スタックケース１０の内側に配置される。セル群２０の両端（燃料電池セルの配列方向の両端）には、セル群２０と共にスタックケース１０に収容されると共に、セル群２０で発電された電力を外部に取り出すターミナルプレート（不図示）が設けられる。

図１から図４までに示すプレッシャプレート３０は、セル群２０を配列方向に圧縮するものである。プレッシャプレート３０は、厚さ方向を前後方向に向けた略矩形板形状に形成される。プレッシャプレート３０は、例えばアルミダイカストにより形成される。プレッシャプレート３０は、セル群２０と共にスタックケース１０の内側に配置される。プレッシャプレート３０は、セル群２０の前側（エンドプレート７０側）に位置するように配置される。プレッシャプレート３０は、エンドプレート７０側（前側）を向くエンドプレート側面３０ａと、セル群２０側（後側）を向くセル群側面３０ｂと、を有する。また、プレッシャプレート３０は、第一部分３１及び第二部分３２を具備する。

図３及び図４に示す第一部分３１は、プレッシャプレート３０におけるエンドプレート７０側（前側）の部分である。

第二部分３２は、プレッシャプレート３０におけるセル群２０側（後側）の部分である。第二部分３２は、第一部分３１に対して段差（段差部３３）が形成されるように、背面視における外郭形状が、第一部分３１の背面視（正面視）における外郭形状よりも小さく形成される。

段差部３３は、第一部分３１の後面と、第二部分３２の側面（前後方向に直交する方向に向く面）と、から成る。段差部３３は、セル群側面３０ｂにおいて、前方に凹むように形成される。段差部３３は、第一部分３１及び第二部分３２の全周に亘って形成される。

図１、図２及び図４に示す絶縁プレート４０は、プレッシャプレート３０とセル群２０（ターミナルプレート）とを絶縁する（絶縁性を有する）ものである。絶縁プレート４０は、厚さ方向を前後方向に向けた略矩形板形状に形成される。絶縁プレート４０の背面視（正面視）における外郭形状は、プレッシャプレート３０の正面視における外郭形状と概ね同じに形成される。絶縁プレート４０は、プレッシャプレート３０の第二部分３２の後面及び段差部３３を覆うようにプレッシャプレート３０に設けられる。絶縁プレート４０は、本体部４１、第一延出部４２及び第二延出部４３を具備する。

図４に示す本体部４１は、絶縁プレート４０の主たる構造体を成すものである。本体部４１は、第二部分３２の後面（セル群側面３０ｂ）を覆う。

第一延出部４２は、本体部４１の外縁から前方に立ち上がるように延出する部分である。第一延出部４２は、段差部３３（第二部分３２）の側面（前後方向に直交する方向に向く面）を覆う。

第二延出部４３は、第一延出部４２の延出方向先端部から径方向外側に延出する部分である。第二延出部４３は、段差部３３（第一部分３１）の後面を覆う。

上述の如き絶縁プレート４０は、第一延出部４２及び第二延出部４３がプレッシャプレート３０の段差部３３にはめ込まれる。

図３及び図４に示す第一付勢部５０は、プレッシャプレート３０に設けられ、セル群２０を配列方向に圧縮するようにプレッシャプレート３０を付勢するものである。より詳細には、第一付勢部５０は、プレッシャプレート３０を介して、セル群２０を後方へ付勢する。第一付勢部５０は、第一部分３１（エンドプレート側面３０ａ）に設けられる。第一付勢部５０は、エンドプレート側面３０ａの正面視における中央に配置される。

第一付勢部５０は、後述する第一フィルム６０によりプレッシャプレート３０の一部と共に覆われることで、プレッシャプレート３０に対して固定される。第一付勢部５０は、皿ばね５１及び伝達部５２を具備する。

皿ばね５１は、付勢力を付与するものである。皿ばね５１は、円盤状の部材の中央を前方に膨出させた形状に形成される。すなわち、皿ばね５１は、後方に向かうに従い徐々に拡径する円錐台形状に形成される。皿ばね５１は、前後方向に弾性変形可能に形成される。皿ばね５１は、後端部がエンドプレート側面３０ａに当接するように配置される。皿ばね５１は、中心に孔５１ａが形成されている。

伝達部５２は、皿ばね５１の付勢力を後述するエンドプレート７０側の部材（第二付勢部８０）に伝達するものである。伝達部５２は、軸線方向を前後方向に向けた略円柱形状に形成される。伝達部５２は、軸部５２ａ及び拡径部５２ｂを具備する。

軸部５２ａは、皿ばね５１の孔５１ａに挿通される部分である。軸部５２ａの外径は、孔５１ａの内径よりも小さく形成される。

拡径部５２ｂは、軸部５２ａの前側端部において、軸部５２ａに対して拡径する部分である。拡径部５２ｂの外径は、孔５１ａの内径よりも大きく形成される。

第一付勢部５０は、皿ばね５１の弾性変形に伴い伝達部５２が前後方向に移動することで、全体として前後方向に伸縮する。

図３及び図４に示す第一フィルム６０は、基材である第一付勢部５０、プレッシャプレート３０及び絶縁プレート４０の一部を覆うものである。より詳細には、第一フィルム６０は、図４に示すように、第一付勢部５０、プレッシャプレート３０の第一部分３１及び段差部３３、絶縁プレート４０の第一延出部４２及び第二延出部４３を覆う。また、第一フィルム６０は、絶縁プレート４０の本体部４１（第二部分３２）を露出させる（覆わない）ように設けられる。第一フィルム６０は、熱可塑性の樹脂により形成される。

第一フィルム６０の端部６１は、プレッシャプレート３０のエンドプレート側面３０ａ側から、段差部３３（絶縁プレート４０の第一延出部４２及び第二延出部４３）側に回り込むように設けられる。これにより、第一フィルム６０は、プレッシャプレート３０に対して固定される。

また、端部６１は、絶縁プレート４０の第一延出部４２及び第二延出部４３を覆うように設けられる。これにより、端部６１によって、段差部３３にはめ込まれた絶縁プレート４０の第一延出部４２及び第二延出部４３が押さえられ、プレッシャプレート３０に対する絶縁プレート４０の脱落が抑制される。

第一フィルム６０は、上述したように第一付勢部５０、プレッシャプレート３０及び絶縁プレート４０一部を覆うことで、上記各部材を一体的に固定することができる。第一フィルム６０は、基材である上記第一付勢部５０、プレッシャプレート３０及び絶縁プレート４０の各部材に対するラミネート加工（ラッピング）が施されることで、上記基材を被覆するように設けられる。

上記第一フィルム６０による被覆の方法としては、例えばＴＯＭ（三次元表面加飾）成形等の真空ラミネーション（真空ラッピング）を採用可能である。以下では、図５を用いて、真空ラミネーションによって基材を第一フィルム６０で被覆する様子について説明する。

真空ラミネーションには、図５（ａ）に示す真空ラミネーション装置２が用いられる。真空ラミネーション装置２としては、ＴＯＭ成形機（布施真空株式会社製）等を採用可能である。

チャンバ３は、第一フィルム６０により、上チャンバ３ａと下チャンバ３ｂとに仕切られる。上チャンバ３ａには、第一フィルム６０を加熱するヒータ４が設けられ、下チャンバ３ｂには、基材が配置されるテーブル５が設けられている。テーブル５は、チャンバ３に対して昇降可能である。

真空ラミネーションを実行する際には、まず、図５（ａ）に示すように、下チャンバ３ｂのテーブル５に、基材（第一付勢部５０、プレッシャプレート３０及び絶縁プレート４０）を配置する。ここで、基材は、第一付勢部５０がプレッシャプレート３０の第一部分３１に設けられ、絶縁プレート４０の第一延出部４２及び第二延出部４３が、プレッシャプレート３０の段差部３３にはめ込まれた状態で配置される。また、基材は、第一付勢部５０側が上方を向くように配置される。

次に、上チャンバ３ａ及び下チャンバ３ｂを真空状態にする。次に、上チャンバ３ａのヒータ４により加熱することで第一フィルム６０を軟化させる。次に、図５（ｂ）に示すように、テーブル５を上昇させると共に、上チャンバ３ａに空気を導入し、基材の表面に第一フィルム６０を密着させることで基材を第一フィルム６０で被覆する。なお、この後に必要に応じて上チャンバ３ａに更に空気を導入して加圧することで、更に基材の表面に第一フィルム６０を密着させ易くすることも可能である。

次に、下チャンバ３ｂから第一フィルム６０で被覆された基材を取り出し、不要な第一フィルム６０をトリミングにより除去する。これにより、第一フィルム６０により基材の一部を被覆する成形が完了する（図４（ａ）を参照）。

このように、第一付勢部５０をプレッシャプレート３０の第一部分３１に設け、絶縁プレート４０の第一延出部４２及び第二延出部４３を、プレッシャプレート３０の段差部３３にはめ込んだ状態で、基材である上記各部材を第一フィルム６０で被覆することで、上記各部材を一体的に固定することができる。

なお、第一フィルム６０により基材を被覆する方法としては、上述したＴＯＭ成形に限られず、適宜の方法を採用可能である。

図１、図２、図６及び図７に示すエンドプレート７０は、スタックケース１０の一端部１１（前端部）を閉塞するものである。エンドプレート７０は、厚さ方向を前後方向に向けた略矩形板形状に形成される。エンドプレート７０の正面視（背面視）における外郭形状は、スタックケース１０（一端部１１）の正面視における外郭形状と概ね同じに形成される。エンドプレート７０は、導電性を有する材料で形成される。エンドプレート７０は、例えばアルミダイカストにより形成される。

エンドプレート７０は、プレッシャプレート３０の前側に配置される。エンドプレート７０は、ボルト１２により締結されることで、スタックケース１０の一端部１１に固定される。エンドプレート７０は、プレッシャプレート３０側（後側）を向くプレッシャプレート側面７０ａと、反プレッシャプレート３０側（前側）を向く反プレッシャプレート側面７０ｂと、前後方向に直交する方向を向く側面７０ｃと、を有する。また、エンドプレート７０は、挿通孔７１、係止溝部７２及び中央部７３を具備する。

図６及び図７（ａ）に示す挿通孔７１は、ボルト１２が挿通されるものである。挿通孔７１は、エンドプレート７０を前後方向に貫通するように形成される。挿通孔７１は、一端部１１の各ねじ穴１１ａに対応するように、側面視におけるエンドプレート７０の四隅に設けられる。反プレッシャプレート側面７０ｂにおける挿通孔７１の周囲の部分は、ボルト１２の座面が当接する（図１を参照）。

図６及び図７に示す係止溝部７２は、後述する第二フィルム９０の端部９１が係止される部分である。係止溝部７２は、プレッシャプレート側面７０ａにおいて前方に凹むように形成される。図６に示すように、係止溝部７２は、エンドプレート７０（プレッシャプレート側面７０ａ）の背面視における中央を囲むように四方枠形状に形成される。係止溝部７２は、挿通孔７１よりもエンドプレート７０の背面視中央側に位置する。

図７に示すように、係止溝部７２は、断面視（平面断面視又は側面断面視）において略Ｌ字形状に形成される。より詳細には、係止溝部７２は、プレッシャプレート側面７０ａから前方へ凹むように延出する部分と、上記前方へ延出した部分の前端部から、エンドプレート７０の背面視における中央側へ向けて凹むように延出する部分と、から成る。このように、係止溝部７２はアンダーカット形状に形成される。係止溝部７２は、エンドプレート７０に、切削加工等を施すことで形成される。

図６及び図７に示す中央部７３は、係止溝部７２により囲まれた部分である。図７に示すように、中央部７３は、断面視において略Ｔ字形状に形成される。中央部７３は、第一部分７３ａ及び第二部分７３ｂを具備する。

第一部分７３ａは、中央部７３における後側の部分である。

第二部分７３ｂは、中央部７３における前側の部分である。第二部分７３ｂは、第一部分７３ａに対して段差が形成されるように、背面視における外郭形状が、第一部分７３ａの背面視における外郭形状よりも小さく形成される。

図１、図２、図６及び図７に示す第二付勢部８０は、エンドプレート７０に設けられ、セル群２０を配列方向に圧縮するように付勢するものである。より詳細には、第二付勢部８０は、プレッシャプレート３０及び第一付勢部５０を介して、セル群２０を前方へ付勢する（図１を参照）。第二付勢部８０は、中央部７３（第一部分７３ａ）に設けられる。図１に示すように、第二付勢部８０は、第一付勢部５０と対向するように設けられる。

第二付勢部８０は、後述する第二フィルム９０によりエンドプレート７０の一部と共に覆われることで、エンドプレート７０に対して固定される。第二付勢部８０は、皿ばね８１及び伝達部８２を具備する。なお、第二付勢部８０の構成は第一付勢部５０の構成と概ね同様であるので、以下では、第二付勢部８０の詳細な説明を適宜省略する。

皿ばね８１は、付勢力を付与するものである。皿ばね８１は、中心に孔８１ａが形成された略皿形状（円錐台形状）に形成される。皿ばね８１は、前端部がプレッシャプレート側面７０ａに当接するように配置される。

伝達部８２は、皿ばね８１の付勢力をプレッシャプレート３０側の部材（第一付勢部５０）に伝達するものである。伝達部８２は、第一付勢部５０の軸部５２ａ及び拡径部５２ｂと概ね同様な軸部８２ａ及び拡径部８２ｂを具備する。

図６及び図７に示す第二フィルム９０は、基材である第二付勢部８０及びエンドプレート７０の一部を覆うものである。より詳細には、第二フィルム９０は、第二付勢部８０及び中央部７３（中央部７３の第一部分７３ａ）を覆う。また、第二フィルム９０は、エンドプレート７０のプレッシャプレート側面７０ａにおける係止溝部７２よりも外側の部分と、反プレッシャプレート側面７０ｂと、側面７０ｃと、を露出させる（覆わない）ように設けられる。

第二フィルム９０は、第一フィルム６０と同様な材料により形成される。図７に示すように、第二フィルム９０の端部９１は、係止溝部７２に係止される。端部９１は、中央部７３の第一部分７３ａに回り込むように設けられる。これにより、第二フィルム９０は、エンドプレート７０に対して固定される。

第二フィルム９０は、上述したように第二付勢部８０及びエンドプレート７０の一部を覆うことで、上記各部材を一体的に固定することができる。なお、基材（第二付勢部８０及びエンドプレート７０）に対する第二フィルム９０の被覆は、第一フィルム６０の場合と同様、図５に示す真空ラミネーションにより行うことができる。

上述の如き燃料電池スタック１は、燃料電池の圧縮機構を備えている。燃料電池の圧縮機構は、第一付勢部５０及び第二付勢部８０の付勢力により、セル群２０を配列方向（前後方向）に圧縮するものである。燃料電池の圧縮機構は、燃料電池スタック１を構成する各部材のうち、プレッシャプレート３０、絶縁プレート４０、第一付勢部５０、第一フィルム６０、エンドプレート７０、第二付勢部８０及び第二フィルム９０を含む。

次に、図１及び図２を用いて、燃料電池スタック１を構成する各部材の組み付けの様子について説明する。

ここで、各部材の組み付けに先立って、プレッシャプレート３０、絶縁プレート４０及び第一付勢部５０は、第一フィルム６０により被覆され、互いに一体的に固定されているものとする（図５を参照）。また、エンドプレート７０及び第二付勢部８０は、第二フィルム９０により被覆され、互いに一体的に固定されているものとする（図５を参照）。

まず、図２に示すように、スタックケース１０に、セル群２０と、第一付勢部５０により絶縁プレート４０及び第一付勢部５０が固定されたプレッシャプレート３０と、を収容する。次に、図１及び図２に示すように、スタックケース１０の一端部１１を、第二付勢部８０により第二付勢部８０が固定されたエンドプレート７０で閉塞する。次に、エンドプレート７０の挿通孔７１にボルト１２を挿通すると共に、ボルト１２を一端部１１のねじ穴１１ａに螺合することで、エンドプレート７０をスタックケース１０に固定する。

上述のようにエンドプレート７０をスタックケース１０に固定した状態では、図１に示すように、第一付勢部５０の伝達部５２と、第二付勢部８０の伝達部８２と、が第一フィルム６０及び第二フィルム９０を介して当接する。また、第一付勢部５０及び第二付勢部８０の皿ばね５１及び皿ばね８１が圧縮される。この状態では、第一付勢部５０及び第二付勢部８０の付勢力により、プレッシャプレート３０を介してセル群２０が配列方向に圧縮される。このようにして、燃料電池スタック１を構成する各部材の組み付けが完了する。

以上の如き燃料電池スタック１（燃料電池の圧縮機構）は、搬送時や燃料電池スタック１を構成する各部材を組み付ける際に、セル群２０を付勢する第一付勢部５０及び第二付勢部８０の脱落を抑制することができる。すなわち、第一付勢部５０及び第二付勢部８０を、第一フィルム６０及び第二フィルム９０で覆うことで、第一付勢部５０及び第二付勢部８０の脱落を抑制することができる。また、第一フィルム６０及び第二フィルム９０により、第一付勢部５０及び第二付勢部８０が摩耗することで発生する異物（摩耗粉）を捕集することができる。

また、本実施形態では、プレッシャプレート３０及び絶縁プレート４０のうち、不要な箇所（第一付勢部５０の脱落の抑制や絶縁プレート４０の固定等に寄与しない箇所）は覆わないように第一フィルム６０を設けることができる。具体的には、絶縁プレート４０の本体部４１（プレッシャプレート３０の第二部分３２）を露出させる（覆わない）ように第一フィルム６０を設けている。これにより、絶縁プレート４０とセル群２０（ターミナルプレート）の間に第一フィルム６０を介在させずに、上記各部材を組み付けることができる。

また、本実施形態では、エンドプレート７０のうち、不要な箇所（第二付勢部８０の脱落の抑制等に寄与しない箇所）は覆わないように第二フィルム９０を設けることができる。具体的には、エンドプレート７０のプレッシャプレート側面７０ａにおける係止溝部７２よりも外側の部分と、反プレッシャプレート側面７０ｂと、側面７０ｃと、を露出させる（覆わない）ように第二フィルム９０を設けている。

上記構成としたことで、エンドプレート７０の挿通孔７１が形成された部分が露出するように、第二フィルム９０を設けることができる。これにより、反プレッシャプレート側面７０ｂにおいてボルト１２の座面と当接する部分に第二フィルム９０を介在させずにボルト１２を締結することができ、エンドプレート７０とスタックケース１０との組付け性を向上させることができる。

また、上記構成としたことで、スタックケース１０の一端部１１と接触する、プレッシャプレート側面７０ａの外側の部分（係止溝部７２よりも外側の部分）が露出するように、第二フィルム９０を設けることができる。これにより、プレッシャプレート側面７０ａの外側の部分と一端部１１との間に第二フィルム９０を介在させずに、上記各部材を通電可能に接触するように組み付けることができ、エンドプレート７０にアースを接続し易くすることができる。

以上の如く、本実施形態に係る燃料電池の圧縮機構は、
複数の燃料電池セルを配列することで形成されたセル群２０を収容するスタックケース１０の端部（一端部１１）に設けられるプレート（エンドプレート７０及びプレッシャプレート３０）と、
前記プレートに設けられ、前記セル群２０を配列方向に圧縮するように付勢するための付勢部（第一付勢部５０及び第二付勢部８０）と、を具備する燃料電池の圧縮機構であって、
前記プレートには、エンドプレート７０と、当該エンドプレート７０と前記セル群２０との間に配置されるプレッシャプレート３０と、が含まれ、
前記エンドプレート７０及び前記プレッシャプレート３０のうち少なくとも一方のプレートに設けられ、前記プレートに設けられた前記付勢部（第一付勢部５０及び第二付勢部８０）と当該プレートの一部とを覆うように設けられる被覆部材（第一フィルム６０及び第二フィルム９０）と、
を具備するものである。
このように構成することにより、燃料電池スタック１の搬送時や燃料電池スタック１を構成する各部材を組み付ける際に、セル群２０を付勢する付勢部（第一付勢部５０及び第二付勢部８０）の脱落を被覆部材（第一フィルム６０及び第二フィルム９０）により抑制することができる。また、被覆部材（第一フィルム６０及び第二フィルム９０）により覆うことで、付勢部（第一付勢部５０及び第二付勢部８０）が摩耗することで発生する異物（摩耗粉）を被覆部材（第一フィルム６０及び第二フィルム９０）により捕集することができる。また、付勢部（第一付勢部５０及び第二付勢部８０）が設けられた前記エンドプレート及び前記プレッシャプレートの少なくとも一方のプレートの不要な箇所（第二付勢部８０の脱落の抑制等に寄与しない箇所）は覆わないように被覆部材（第一フィルム６０及び第二フィルム９０）を設けることができる。

また、前記付勢部は、
前記プレッシャプレート３０の前記エンドプレート７０側を向く第一面（エンドプレート側面３０ａ）に設けられる第一付勢部５０を有し、
前記被覆部材は、
前記第一付勢部５０及び第一面（エンドプレート側面３０ａ）を覆うと共に、前記プレッシャプレート３０の前記セル群２０を向く第二面（セル群側面３０ｂ）の少なくとも一部を露出させるように前記プレッシャプレート３０に設けられる第一被覆部材（第一フィルム６０）を有するものである。
このように構成することによって、第一被覆部材（第一フィルム６０）により、プレッシャプレート３０に対する第一付勢部５０の脱落を抑制することができる。また、第一被覆部材（第一フィルム６０）による被覆が不要な第二面（セル群側面３０ｂ）側の少なくとも一部を露出させることができる。

また、燃料電池の圧縮機構は、
前記第二面（セル群側面３０ｂ）を覆うように前記プレッシャプレート３０に設けられる絶縁プレート４０を具備し、
前記第一被覆部材（第一フィルム６０）は、
前記第一付勢部５０と、前記プレッシャプレート３０と、前記絶縁プレート４０と、を一体的に固定すると共に、前記絶縁プレート４０の前記第二面（セル群側面３０ｂ）を覆う部分を露出させるように設けられるものである。
このように構成することにより、絶縁プレート４０の組付け性を向上させることができる。

また、前記付勢部は、
前記エンドプレート７０の前記プレッシャプレート３０側を向く第三面（プレッシャプレート側面７０ａ）に設けられる第二付勢部８０を有し、
前記被覆部材は、
前記第二付勢部８０及び前記第三面（プレッシャプレート側面７０ａ）を覆うと共に、前記エンドプレート７０の反プレッシャプレート３０側を向く第四面（反プレッシャプレート側面７０ｂ）の少なくとも一部を露出させるように前記エンドプレート７０に設けられる第二被覆部材（第二フィルム９０）を有するものである。
このように構成することにより、第二フィルム９０により、エンドプレート７０に対する第二付勢部８０の脱落を抑制することができる。また、第二フィルム９０による被覆が不要な第四面（反プレッシャプレート側面７０ｂ）側の少なくとも一部を露出させることができる。

また、前記エンドプレート７０は、
前記スタックケース１０の端部（一端部１１）との固定に用いられる止具（ボルト１２）が設けられる固定部（反プレッシャプレート側面７０ｂにおける挿通孔７１が形成された部分）を有し、
前記第二被覆部材（第二フィルム９０）は、
前記固定部を露出させるように、前記エンドプレート７０に設けられるものである。
このように構成することにより、固定部（反プレッシャプレート側面７０ｂにおける挿通孔７１が形成された部分）を露出させることで、エンドプレート７０とスタックケース１０との組付け性を向上させることができる。

また、前記エンドプレート７０の前記第三面は、
前記スタックケース１０の端部と通電可能に接触する接触部（プレッシャプレート側面７０ａの外側の部分）を有し、
前記第二被覆部材（第二フィルム９０）は、
前記接触部（プレッシャプレート側面７０ａの外側の部分）を露出させるように、前記エンドプレート７０に設けられるものである。
このように構成することにより、接触部を露出させ、エンドプレート７０とスタックケース１０とを通電可能に接触させることで、エンドプレート７０にアースを接続し易くすることができる。

また、前記エンドプレート７０の前記第三面（プレッシャプレート側面７０ａ）は、
前記第二フィルム９０の端部９１が係止される係止部（係止溝部７２）を有するものである。
このように構成することにより、第二フィルム９０の端部９１を係止部（係止溝部７２）に係止させることで、第二フィルム９０をエンドプレート７０に固定し易くすることができる。

また、本実施形態に係る燃料電池（燃料電池スタック１）は、本実施形態に係る燃料電池の圧縮機構を具備するものである。
このように構成することにより、付勢部（第一付勢部５０及び第二付勢部８０）の脱落を抑制することができる燃料電池（燃料電池スタック１）を提供することができる。

なお、本実施形態に係る燃料電池スタック１は、本発明に係る燃料電池の実施の一形態である。
また、本実施形態に係る第一付勢部５０及び第二付勢部８０は、本発明に係る付勢部の実施の一形態である。
また、本実施形態に係る第一フィルム６０及び第二フィルム９０は、本発明に係る被覆部材（第一被覆部材及び第二被覆部材）の実施の一形態である。
また、本実施形態に係る一端部１１は、本発明に係るスタックケースの端部の実施の一形態である。
また、本実施形態に係るエンドプレート側面３０ａは、本発明に係る第一面の実施の一形態である。
また、本実施形態に係るセル群側面３０ｂは、本発明に係る第二面の実施の一形態である。
また、本実施形態に係る段差部３３は、本発明に係る凹部の実施の一形態である。
また、本実施形態に係る第一延出部４２及び第二延出部４３は、本発明に係る絶縁プレートの外縁の実施の一形態である。
また、本実施形態に係るプレッシャプレート側面７０ａは、本発明に係る第三面の実施の一形態である。
また、本実施形態に係る反プレッシャプレート側面７０ｂは、本発明に係る第四面の実施の一形態である。
また、本実施形態に係る反プレッシャプレート側面７０ｂにおける挿通孔７１が形成された部分は、本発明に係る固定部の実施の一形態である。
また、本実施形態に係るプレッシャプレート側面７０ａの外側の部分は、本発明に係る接触部の実施の一形態である。
また、本実施形態に係る係止溝部７２は、本発明に係る係止部の実施の一形態である。

以上、本発明の第一実施形態を説明したが、本発明は上記構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で種々の変更が可能である。

例えば、本実施形態では、図４に示すように、第一フィルム６０の端部６１により、絶縁プレート４０の第一延出部４２及び第二延出部４３を覆う例を示したが、本発明はこれに限るものではない。端部６１により絶縁プレート４０をどこまで覆うか（第一フィルム６０を基材に被覆した際にどの位置でトリミングを行うか）は、適宜設定可能であり、例えば、端部６１により絶縁プレート４０の第二延出部４３のみを覆うようにしてもよい。

また、本実施形態では、図７に示すように、第二フィルム９０の端部９１により、エンドプレート７０（中央部７３）の第一部分７３ａを覆う例を示したが、本発明はこれに限るものではない。端部９１によりエンドプレート７０をどこまで覆うか（第二フィルム９０を基材に被覆した際にどの位置でトリミングを行うか）は、適宜設定可能であり、例えば、端部９１により第二部分７３ｂを覆うようにしてもよく、また、端部９１により係止溝部７２の概ね全体を覆うようにしてもよい。

また、本実施形態では、第一フィルム６０によって、第一付勢部５０、プレッシャプレート３０及び絶縁プレート４０を一体的に固定する例を示したが、本発明はこれに限るものではない。例えば、図８に示す第二実施形態に係る燃料電池の圧縮機構（燃料電池スタック１）のようにしてもよい。

図８に示す例では、第一付勢部５０及びプレッシャプレート３０のみを第一フィルム６０によって一体的に固定している。この場合、第一フィルム６０の端部６１は、段差部３３を覆うように設けられる。本実施形態においては、第一付勢部５０を設けたプレッシャプレート３０を基材として、第一フィルム６０が被覆される。

また、図８に示す例では、第一付勢部５０及びプレッシャプレート３０を第一フィルム６０で被覆した後に、プレッシャプレート３０に絶縁プレート４０を取り付ける。この際には、絶縁プレート４０の第一延出部４２及び第二延出部４３が、第一フィルム６０により覆われた段差部３３にはめ込まれる。このように、絶縁プレート４０は、第一フィルム６０を挟んでプレッシャプレート３０に設けられる。このため、本実施形態では、絶縁プレート４０は、第一フィルム６０によって覆われず、全体が露出している。

本実施形態によれば、第一付勢部５０及びプレッシャプレート３０を被覆する第一フィルム６０を、絶縁プレート４０によって押さえることができる。これにより、各部材を強固に固定することができる。また、第一フィルム６０により被覆された第一付勢部５０及びプレッシャプレート３０に対して、絶縁プレート４０を着脱可能に取り付けることができる。これにより、絶縁プレート４０を交換したり、絶縁プレート４０を厚さや性能等、仕様の異なるものに取り替えることができ、燃料電池スタック１の利便性を向上させることができる。

以上の如く、本実施形態に係る燃料電池の圧縮機構は、
前記第二面（セル群側面３０ｂ）を覆うように前記プレッシャプレート３０に設けられる絶縁プレート４０を具備し、
前記絶縁プレート４０は、
前記第一被覆部材（第一フィルム６０）により第一付勢部５０と一体的に固定された前記プレッシャプレート３０に対して、前記第一被覆部材（第一フィルム６０）を挟んで設けられるものである。
このように構成することにより、第一付勢部５０及びプレッシャプレート３０を被覆する第一被覆部材（第一フィルム６０）を、絶縁プレート４０によって押さえることができる。これにより、各部材を強固に固定することができる。また、第一被覆部材（第一フィルム６０）により被覆された第一付勢部５０及びプレッシャプレート３０に対して、絶縁プレート４０を着脱可能に取り付けることができ、燃料電池スタック１の利便性を向上させることができる。

また、例えば、本実施形態では、図６及び図７に示すように、エンドプレート７０に係止溝部７２を設けた例を示したが、本発明はこれに限るものではない。例えば、図９及び図１０に示す第三実施形態に係る燃料電池の圧縮機構（燃料電池スタック１）のようにしてもよい。

第三実施形態に係る燃料電池の圧縮機構（燃料電池スタック１）は、エンドプレート７０Ａの形状が、第一実施形態に係るエンドプレート７０と異なる。なお、以下の説明では、エンドプレート７０Ａのうち、エンドプレート７０と同様な点は適宜省略する。エンドプレート７０Ａは、本体部７４、第一部分７５及び第二部分７６を具備する。

本体部７４は、エンドプレート７０Ａの主たる構造体を成すものである。本体部７４は、厚さ方向を前後方向に向けた略矩形板形状に形成される。本体部７４の背面視における四隅には、挿通孔７１が形成される。

第一部分７５は、本体部７４のプレッシャプレート３０側（後側）の面において、後方に向けて突出する部分である。第一部分７５は、本体部７４の背面視における中央に形成される。第一部分７５は、本体部７４に対して段差（段差部７７）が形成されるように、背面視における外郭形状が、本体部７４の背面視（正面視）における外郭形状よりも小さく形成される。

第二部分７６は、第一部分７５の後端部において拡径する部分である。第二部分７６のプレッシャプレート３０側（後側）の面（プレッシャプレート側面７０ａ）には、第二付勢部８０が設けられる。第二部分７６は、第一部分７５に対して段差（段差部７７）が形成されるように、背面視における外郭形状が、第一部分７５の背面視における外郭形状よりも大きく形成される。

段差部７７は、本体部７４の後面と、第一部分７５の側面（前後方向に直交する方向に向く面）と、第二部分７６の前面と、から成る。段差部７７は、側面７０ｃにおいて凹むように形成される。段差部７７は、第一部分７５の全周に亘って形成される。

本実施形態においては、第二付勢部８０を設けたエンドプレート７０Ａに対して第二フィルム９０を被覆した状態で、段差部７７に第二フィルム９０の端部９１が収容される。この場合、第二フィルム９０は、エンドプレート７０Ａの第一部分７５及び第二部分７６を覆う。また、第二フィルム９０は、エンドプレート７０の本体部７４を露出させる（覆わない）ように設けられる。

本実施形態においても、エンドプレート７０Ａのうち、挿通孔７１や、スタックケース１０の一端部１１と接触する部分を露出させるように、第二フィルム９０を設けることができる。また、本実施形態によれば、ダイカストによる成形後の素材に切削加工により係止溝部７２を形成するようなものとは異なり、ダイカストによる成形だけで第二フィルム９０の端部９１が収容される部分（段差部７７）を有するエンドプレート７０Ａを形成することができる。

以上、本発明の各実施形態を説明したが、本発明は上記構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で種々の変更が可能である。

例えば、上記各実施形態では、被覆部材（第一フィルム６０及び第二フィルム９０）の端部を、基材側に回り込ませて固定する例を示したが、本発明はこれに限るものではなく、被覆部材（第一フィルム６０及び第二フィルム９０）の端部を、基材側に回り込ませないように形成してもよい。この場合は、接着剤を用いて被覆部材（第一フィルム６０及び第二フィルム９０）を基材に固定するようにしてもよい。

また、上記各実施形態では、第一付勢部５０及び第二付勢部８０を、平坦な面であるエンドプレート側面３０ａ（プレッシャプレート３０）及びプレッシャプレート側面７０ａ（エンドプレート７０）に設けた例を示しているが、このような態様に限られない。例えば、エンドプレート側面３０ａ及びプレッシャプレート側面７０ａに、正面視（背面視）において各付勢部よりも一回り大きく形成された凹部を設けてもよい。より詳細には、エンドプレート側面３０ａ及びプレッシャプレート側面７０ａに、第一付勢部５０及び第二付勢部８０の伸縮を許容すると共に、前後方向に直交する方向への移動を規制するように上記各付勢部を収容する凹部を設けてもよい。

また、上記各実施形態では、被覆部材（第一フィルム６０及び第二フィルム９０）を樹脂製のフィルムとした例を示しているが、このような態様に限られない。被覆部材としては、基材を被覆可能な種々の膜状の部材を採用可能である。

また、上記各実施形態では、プレッシャプレート３０及びエンドプレート７０にそれぞれ単一の付勢部材（第一付勢部５０及び第二付勢部８０）を設けた例を示したが、本発明はこれに限るものではない。例えば、プレッシャプレート３０及びエンドプレート７０にそれぞれ複数の付勢部材（第一付勢部５０及び第二付勢部８０）を設けてもよい。

また、上記各実施形態では、付勢部材（第一付勢部５０及び第二付勢部８０）が皿ばね５１及び皿ばね８１を備えるものとした例を示したが、本発明はこれに限るものではない。例えば、付勢部材（第一付勢部５０及び第二付勢部８０）をコイルばねや板ばね等を備えるものとしてもよい。

また、上記各実施形態では、燃料電池の圧縮機構を、プレッシャプレート３０、絶縁プレート４０、第一付勢部５０、第一フィルム６０、エンドプレート７０、第二付勢部８０及び第二フィルム９０を含むものとした例を示したが、本発明はこれに限るものではない。例えば、燃料電池の圧縮機構を、上記各部材に加えて、スタックケース１０やセル群２０、ボルト１２等の部材を含むものとしてもよい。

また、上記各実施形態では、付勢部材（第一付勢部５０及び第二付勢部８０）及び被覆部材（第一フィルム６０及び第二フィルム９０）を、プレッシャプレート３０及びエンドプレート７０の両方に設けた例を示したが、本発明はこれに限るものではない。例えば、プレッシャプレート３０及びエンドプレート７０の一方に付勢部材及び被覆部材を設けてもよい。換言すれば、プレート、付勢部材及び被覆部材を備える燃料電池の圧縮機構を、プレッシャプレート３０側と、エンドプレート７０側と、のうちの一方に設けてもよい。

１ 燃料電池スタック
１０ スタックケース
２０ セル群
３０ プレッシャプレート
４０ 絶縁プレート
５０ 第一付勢部
６０ 第一フィルム
７０ エンドプレート
８０ 第二付勢部
９０ 第二フィルム

即ち、請求項１においては、複数の燃料電池セルを配列することで形成されたセル群を収容するスタックケースの端部に設けられるプレートと、前記プレートに設けられ、前記セル群を配列方向に圧縮するように付勢するための付勢部と、を具備する燃料電池の圧縮機構であって、前記プレートには、エンドプレートと、当該エンドプレートと前記セル群との間に配置されるプレッシャプレートと、が含まれ、前記エンドプレート及び前記プレッシャプレートのうち少なくとも一方のプレートに係止され、前記少なくとも一方のプレートに設けられた前記付勢部に他方のプレート側から密着して当該付勢部を当該少なくとも一方のプレートへ押し付けた状態とし、当該付勢部と当該少なくとも一方のプレートの一部とを覆うように設けられる被覆部材と、を具備するものである。

Claims (9)

1. 複数の燃料電池セルを配列することで形成されたセル群を収容するスタックケースの端部に設けられるプレートと、
   前記プレートに設けられ、前記セル群を配列方向に圧縮するように付勢するための付勢部と、を具備する燃料電池の圧縮機構であって、
   前記プレートには、エンドプレートと、当該エンドプレートと前記セル群との間に配置されるプレッシャプレートと、が含まれ、
   前記エンドプレート及び前記プレッシャプレートのうち少なくとも一方のプレートに設けられ、前記プレートに設けられた前記付勢部と当該プレートの一部とを覆うように設けられる被覆部材と、
   を具備する燃料電池の圧縮機構。
2. 前記付勢部は、
   前記プレッシャプレートの前記エンドプレート側を向く第一面に設けられる第一付勢部を有し、
   前記被覆部材は、
   前記第一付勢部及び前記第一面を覆うと共に、前記プレッシャプレートの前記セル群を向く第二面の少なくとも一部を露出させるように前記プレッシャプレートに設けられる第一被覆部材を有する、
   請求項１に記載の燃料電池の圧縮機構。
3. 前記第二面を覆うように前記プレッシャプレートに設けられる絶縁プレートを具備し、
   前記第一被覆部材は、
   前記第一付勢部と、前記プレッシャプレートと、前記絶縁プレートと、を一体的に固定すると共に、前記絶縁プレートの前記第二面を覆う部分を露出させるように設けられる、
   請求項２に記載の燃料電池の圧縮機構。
4. 前記第二面を覆うように前記プレッシャプレートに設けられる絶縁プレートを具備し、
   前記絶縁プレートは、
   前記第一被覆部材により第一付勢部と一体的に固定された前記プレッシャプレートに対して、前記第一被覆部材を挟んで設けられる、
   請求項２に記載の燃料電池の圧縮機構。
5. 前記付勢部は、
   前記エンドプレートの前記プレッシャプレート側を向く第三面に設けられる第二付勢部を有し、
   前記被覆部材は、
   前記第二付勢部及び前記第三面を覆うと共に、前記エンドプレートの反プレッシャプレート側を向く第四面の少なくとも一部を露出させるように前記エンドプレートに設けられる第二被覆部材を有する、
   請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載の燃料電池の圧縮機構。
6. 前記エンドプレートは、
   前記スタックケースの端部との固定に用いられる止具が設けられる固定部を有し、
   前記第二被覆部材は、
   前記固定部を露出させるように、前記エンドプレートに設けられる、
   請求項５に記載の燃料電池の圧縮機構。
7. 前記エンドプレートの前記第三面は、
   前記スタックケースの端部と通電可能に接触する接触部を有し、
   前記第二被覆部材は、
   前記接触部を露出させるように、前記エンドプレートに設けられる、
   請求項５又は請求項６に記載の燃料電池の圧縮機構。
8. 前記エンドプレートの前記第三面は、
   前記第二被覆部材の端部が係止される係止部を有する、
   請求項５から請求項７までのいずれか一項に記載の燃料電池の圧縮機構。
9. 請求項１から請求項８までのいずれか一項に記載の燃料電池の圧縮機構を具備する、
   燃料電池。

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