WO2005045981A1

WO2005045981A1 - 燃料電池スタック及びその締付け方法

Info

Publication number: WO2005045981A1
Application number: PCT/JP2004/016786
Authority: WO
Inventors: Takeharu Kuramochi; Masahiko Katsu; Nobuaki Akutsu; Kaoru Eguchi; Masahiro Omata; Yoshiki Muto; Hideto Kanafusa; Masahiko Iizumi; Kazuyoshi Takada; Yuji Sakagami
Original assignee: Nissan Motor Co., Ltd.
Priority date: 2003-11-07
Filing date: 2004-11-05
Publication date: 2005-05-19

Description

明細書燃料電池スタック及ぴその締付け方法発明の所属分野

本発明は、燃料電池セルを積層して形成される燃料電池スタックに関する。発明の背景

燃料電池スタックは、複数の燃料電池セルを積層し、これらをエンドプレートで挟み込み、積層方向に締め付けることで製造される。締付け方法としては、日本国特許庁が 1997年に発行した JP9-92323Aが開示する複数のボルトでェンドプレート同士を締め付ける方法、 2001年に発行した JP2001-126750Aが開示するエンドプレートの周りを丈夫な線材、例えば、ピアノ線で複数回巻く方法がある。発明の概要

燃料電池セルは厚さの薄い部品を重ねて作られるため、厚さを均一にするのが難しい。そのため、燃料電池セルを複数積層して作られる燃料電池スタックは、場所によって高さが異なり、傾くことがある。複数のボルトで締め付ける方法では、締付け力を調整して傾きを捕正しようとするとボルトの軸力が均一にならず、ボルトがエンドプレートを押し付ける力にバラツキが生じ、セルにおける圧力分布が均一にならない。

JP9-92323Aでは、ェンドブレートを上下に分割し、そこに液体又は粘状物を封入することでセルにおける圧力分布の不均一を低減している力、ボルトの軸カは不均一のままである。また、燃料電池スタックの傾きが大きいと封入されている液体又は粘状物が偏り、圧力分布が不均一になり、液体又は粘状物が漏れる可能性もある。

また、エンドプレートの周りを線材で卷く方法でも、締め付け時、線材がェンドプレートの角に引つかかるので、線材全体を通して張力が均一にならず、線材がエンドプレートを押し付ける力にバラツキが生じ、セルにおける圧力分布が均一にならない。

本発明の目的は、したがって、燃料電池セルを積層し、エンドプレートを複数箇所で押し付けて燃料電池スタックを製造する場合に、ェンドブレートを押し付ける力を複数の押付け箇所間で均一にすることである。

この目的を達成するために、本発明に係る燃料電池スタックは、上下方向に離間して配置される上側ェンドプレート及び下側ェンドプレートと、 tin己上側ェンドブレートと下側ェンドブレートの間に積層される複数の燃料電池セルと、 t己上側ェンドプレートの複数箇所を前記下側エンドプレートに向けて押し付けて前記上側及び下側ェンドプレートを互いに接近する方向に締め付ける締付機構と、蘭己締付機構が編己上側ェンドプレートを押し付ける位置と下側ェンドプレートの間の所定位置に配置され、廳己複数箇所における嫌己締付機構による押し付け力をそれぞれ調整し、 Ιϋΐ己複数箇所における押し付け力を均一にする調整機構と、を備える。

本発明の実施形態、本発明の利点については、添付された図面を参照しながら以下に詳細に説明する。図面の簡単な説明

図 1は、本発明の第 1の実施形態の燃料電池スタックの正面図である。図 2 Α— 2 Cは、燃料電池スタックの膜電極接合体（ΜΕ Α) 、中間セパレータ、端側セパレータの断面図である。

図 3は、燃料電池スタックの上面図であり、平面プレートは 2点鎖線で示してある。図 4は、燃料電池スタックに傾きがある場合にテーパ状駒からテーパプレートに作用する力を示している。

図 5は、本発明の第 2の実施形態の燃料電池スタックの正面図である。図 6は、本発明の第 3の実施形態の燃料電池スタックの斜視図である。図 7は、転動ローラの取付け部の構造を示す図である。

図 8は、 '転動ローラの正面図である。

図 9は、張力調整機構の構成図である。

図 1 0は、第 3の実施形態の一部変更例を示す。

図 1 1は、第 3の実施形態の別の一部変更例を示す。

図 1 2は、本発明の第 4の実施形態を示す。好ましい実施例の説明

第 1の実施形態

図面の図 1を参照すると、第 1の実施形態の燃料電池スタック 1では、台 2 に載置した下側ェンドブレート 3上に複数の燃料電池セル 4を積層し、上側ェンドプレート 5をさらにその上に載置する。そして、ェンドプレート 3、 5をタイ口ッドボルト 6によって互いに接近する方向に締め付ける。

燃料電池セル 4は、膜電極接合体（M E A) 4 Dと中間セパレータ 4 Eとで構成される。 ME A 4 Dは、図 2 Aに示すように、高分子電解質膜 4 D 1の両側にガス拡散電極 4 D 2を配置して形成され、ガス拡散電極 4 D 2の周囲の高分子膜 4 D 1上にはシール 4 D 3が全周にわたつて設けられている。中間セパレータ 4 Eは、図 2 Bに示すように、ガス拡散電極にガスを供給するためのガス流路（溝）を両側に備えている。

燃料電池セル 4は所定数積み上げられ、最上端と最下端には中間セパレータ 4 Eに代えて、ガス流路を片側にだけ有する端側セパレータ 4 C (図 2 C) が配置される。端側セパレータ 4 Cの外側にはターミナル、さらにその外側にはインシュレータが配置される。ターミナルは燃料電池スタック 1が発電する電力を取り出すための端子である。インシュレータは、ゴムや高分子から.なる弾性体に形成され、燃料電池スタック 1の熱膨張および収縮を吸収する。燃料電池セル 4には各ガスや冷却水のマ二ホールドが設けられており、各マ二ホールドは下側ェンドブレート 3の開口部を介して燃料電池スタックの外部に接続する。

上側ェンドブレート 5は、図 1に示すように、平面プレート 7と、テーパプレート 8と、両プレート 7、 8の間に挿入された複数のテーパ状駒 9とで構成される調整機構を備える。

平面プレート 7は主に平面部 7 Cで構成され、図 3に示すように、平面プレート 7 (二点鎖線で図示）は外周に枠部分 7 Aを備えている。テーパプレート 8は、中央に平面部 8 Aを有し、平面部 8 Aから端部までの間は端部に近づくにつれて板厚が薄くなる斜面 8 Bになっている。

平面プレート 7はタイ口ッドボル'ト 6が貫通する穴 7 Bを備える。穴 7 Bを通してタイロッドボルト 6の先端のボルト部 6 Aを下側ェンドプレート 3にねじ結合すると、タイ口ッドボルト 6のボルトへッド 6 Bがワッシャーを介して平面プレート 7の上面に当接し、テーパ状駒 9およびテーパプレート 8を燃料電池セル 4に向けて押し付ける。

テーパ状駒 9のテーパ部 9 Aはテーパプレート 8の斜面 8 Bに接触する。テーパ部 9 Aの背面は平面プレート 7の平面部 7 Cに設けた溝 7 Dに係合し、テ一パ状駒 9が平面プレート 7から離脱することなく移動可能になっている。テ一パ状駒 9は、平面プレート 7の枠部分 7 Aにねじ係合する締付けボルト 1 0 によりその後退位置が規制される。締付けボルト 1 0を緩めるとテーパ状駒 9 とテーパプレート 8との接触位置が縁側に移動し、接触位置におけるプレート 7と 8の距離が短くなる。締付けボルト 1 0を締め付けるとテーパ状駒 9とテ一パプレート 8の接触位置が中央に移動し、接触位置におけるプレート 7と 8 の距離が遠くなる。

以上の構成の燃料電池スタック 1は、全ての燃料電池セル ' 4が積層された状態から、下記の手順で組立てられ、積層方向に締め付けられる。

先ず、下側ェンドブレート 3上に燃料電池セル 4を積層し、積層された燃料電池セル 4の上にテーパプレート 8を重ねる。この段階では、積層された燃料電池セル 4の厚さのバラツキ、シール接着剤の厚さバラツキ、組立バラツキが累積して、例えば、図 4に示すように、燃料電池スタック 1がいずれかの側に傾斜する可能性がある。

次いで、平面プレート 7をこれらの上に重ね、タイロッドボルト 6を平面プレート 7を挿通させて、先端ねじ部 6 Aを下側ェンドブレート 3のねじ穴にねじ込む。

この状態から、夫々のタイ口ッドボル'ト 6に取り付けられた軸カセンサからの出力値のうち最も高い出力値が所定の仮締め値に達するまで、全てのタイ口ッドボル 'ト 6を均等なストロ一クで締め付けてゆく。軸力センサは、例えば、タイ口ッドボルト 6に加わる軸力に応じて生ずるボルト軸部の歪量を検出するストレインゲージである。このとき、燃料電池スタック 1に傾きがあると、テーパ状駒 9からテーパプレート 8に作用する力により、燃料電池スタック 1 の傾きが修正される。

図 4は燃料電池スタック 1が図中左側に傾いた状態を誇張して示している。テーパ状駒 9から左右の斜面 8 Bに作用する力 F L、 F Rは、斜面 8 Bが傾斜していることによっていずれも燃料電池スタック 1の内側（中心方向）に作用する。

燃料電池スタック 1が左側に傾くことにより、左側斜面 8 Bの傾斜は急になり、逆に、右側斜面 8 Bは水平に近づく。左側斜面 8 Bがテーパ状駒 9から受ける力 F Lの水平方向成分 F L xは燃料電池スタック 1の傾斜が大きくなるほど大きくなり、右側斜面 8 Bがテーパ状駒 9から受ける力 F Rの左方向成分 F R xは燃料電池スタック 1の傾斜が大きくなるほど小さくなる。結果として、燃料電池スタック 1には F L X— F R xの力、すなわち、燃料電池スタック 1 の傾きを戻す方向の力が作用する。

なお、燃料電池スタック 1の傾きの補正は、テーパ状駒 9を押し込む、あるいは、後退させることによってテーパ状駒 9から左右の斜面 8 Bに作用する力を積極的に調整することによつても可能である。

次に、タイロッドボルト 6の軸力センサの出力値に基づき燃料電池セル 4の面圧分布を判定する。そして、面圧分布が一様となるよう、軸力センサの出力値が最も低いタイ口ッドボルト 6に最も近いテーパ状駒 9の締付けボルト 1 0を徐々にねじ込み、テーパ状駒 9を前進させて斜面 8 B、 9 Aを介してテーパプレート 8の一部を燃料電池セル 4側に押し付け、軸力センサの出力値が最も低いタイ口ッドボルト 6の軸力を上昇させる。

軸力が上昇して別のタイ口ッドボルト 6の軸力を超える場合には、その締付けボルト 1 0のねじ込みを停止し、新たに最も軸力が低くなつたタイロッドボルト 6に最も近いテーパ状駒 9を締付けボルト 1 0により前進させて、最も軸力が低くなったタイ口ッドボルト 6の軸力を上昇させる。

上記作業を繰り返すことで、タイ口ッドボルト 6の軸力を、軸力の低いタイロッドボルト 6から順に上昇させ、全てのタイロッドボルト 6の軸力が所定の軸力に達したところでテーパ状駒 9の位置調整を完了する。調整が完了した状態では、積層された燃料電池セル 4には傾きがなく、かつ、タイロッドボルト 6の軸力が全て均一となって燃料電池セル 4は均一な面圧で押し付けられる。この状態で全てのタイ口ッドボルト 6を再度締め付け（本締め）、燃料電池スタック 1の締付けを完了する。

この実施形態では、燃料電池スタック 1の傾斜が正面図の面内で生じるものについてのみを説明した。し力し、燃料電池スタック 1の傾斜は、正面図と直交する面内や正面図とは斜めの面内で生じる場合もある。このような場合においても、上記手順によれば、燃料電池スタック 1の傾斜を修正し、積層された燃料電池セル 4を均等な面圧で締め付けることができる。

なお、この実施形態では、積層される燃料電池セル 4の上下に配置されるィンシュレータに弾性を持たせて運転時の燃料電池スタック 1の熱膨張および収縮を吸収させているが、テーパ状駒 9と締付けボルト 1 0との間に弾性体を介在させ、運転時の燃料電池スタック 1の熱膨張および収縮を吸収させてもよい。第 2の実施形態

図 5は、第 2の実施形態の燃料電池スタックの正面図である。第 1の実施形態と同一の構成には同一の符号を付してその説明を省略ないし簡略化する。この実施形態の燃料電池スタック 1では、図 5に示すように、二枚のテーパプレート 7、 8及びその間に配置されるテーパ状駒 9力上下エンドプレート 3、 5間に積層されている燃料電池セル 4のセルとセルの間に配置される。二枚のテーパプレート 7、 8のそれぞれの中央には平坦な平面部 7 C、 8 A が形成され、平面 7 C、 8 Aから端部までの間には端部に近づくに連れて板厚が薄くなる斜面 7 E、 8 Bが形成される。プレート 7、 8の一方をテ一パプレートとし、他方を平面プレートとしてもよい。

テーパ状駒 9は斜面 7 E , 8 Bの間に配置される。一方のテ一パプレート 7 に設けた枠部分 7 Aにねじ係合する締付けボルト 1 0を回転させてテーパ状駒 9を締付けボルト 1 0の軸方向に変位させれば、テーパ状駒 9と斜面 7 E、 8 Bとの接触位置を変更し、接触位置におけるテーパプレート 7、 8間の距離を調整することができる。

テーパプレート 7、 8の上下に隣接する位置には端側セパレータ 4 Cが配置される。テーパプレート 7、 8およびテーパ状駒 9は導電材で形成されるので、テーパブレート 7、 8の上下に隣接する端側セパレータ 4 Cはテーパプレート 7、 8およびテーパ状駒 9を介して導通する。

上記構成の燃料電池スタック 1では、下側ェンドブレート 3上に所定数の燃料電池セル 4を、例えば、半数だけ積層したところで、テーパ状駒 9を介在させた二枚のテ一パプレート 7、 8を上に重ねる。

続いて、残り半分の燃料電池セル 4をその上に積層し、上端に上側エンドプレート 5を乗せる。ェンドプレート 3、 5はタイ口ッドボルト 6により、第 1 の実施形態と同様に、均等のストロークで、タイロッドボルト' 6に取り付けられた軸力センサのいずれかが所定の仮締め値に達するまで締め付けられる。このとき燃料電池スタック 1に傾きがあると、第 1の実施形態と同じ原理により、テーパ状駒 9からテーパプレート 7、 8に作用する力によって燃料電池スタツク 1の傾きが修正される。

次いで、タイロッドボルト 6の軸力センサの出力値により燃料電池セル 4の面圧分布を判定し、面圧分布が一様となるよう、軸力センサの出力値が最も低いタイ口ッドボルト 6に最も近いテーパ状駒 9の締付けポルト 1 0を徐々にねじ込み、テーパ状駒 9を前進させてテーパ状駒 9が存在する位置におけるテ一パプレート 7、 8間の距離を広げ、これによつて、積層されている燃料電池セル 4に加わる面圧を上昇させてそのタイロッドボルト 6の軸力を上昇させる。

軸力が上昇して別のタイロッドボルト 6の軸力を超えると、その締付けボルト 1 0のねじ込みを停止し、新たに最も軸力が低くなったタイ口ッドボルト 6 に最も近いテーパ状駒 9を締付けボルト 1 0により前進させて、そのタイ口ッドボルト 6の軸力を上昇させる。

このようにして、タイ口ッドボルト 6の軸力を、軸力の低いタイ口ッドボルト 6から順に上昇させるようテーパ状駒 9を前進させ、全てのタイロッドボルト 6の軸力が所定の軸力に達したところでテーパ状駒 9の位置調整を完了する。調整完了状態では、積層された燃料電池セル 4には傾きがなく、かつ、タィ口ッドボルト 6の軸力が全て均一となっており、燃料電池セル 4は均一な面圧で押し付けられる。この状態で全てのタイ口ッドボルト 6を再度締め付け (本締め）、燃料電池スタック 1の締付けを完了する。

なお、この第 2の実施形態でも、第 1の実施形態と同様に、積層される燃料電池セル 4の上下に配置されるィンシュレータに弾性を持たせて運転時の燃料電池スタック 1の熱膨張および収縮を吸収させている。し力し、テーパ状駒 9と締付けボルト 1 0との間に弾性体を介在させ、運転時の燃料電池スタック 1の熱膨張および収縮を吸収させてもよい。第 3の実施形態

図 6は第 3の実施形態を示す。第 3の実施形態は燃料電池スタックの締付けをワイヤーで行う。第 1の実施形態と同一の構成には同一の符号を付してその説明を省略ないし簡略化する。

燃料電池スタック 1は、積層された燃料電池セル 4の両端に上側ェンドブレート 5、下側エンドプレート 3を配置して構成される。エンドプレート 3、 5 は、ピアノ線等のワイヤー 2 5によって互いに近接する方向に締め付けられる。ワイヤー 2 5は、一端 2 5 aが下側エンドプレート 3に固定されており、ェンドプレート 3、 5の周りを複数回巻いた後、張力調整機構 2 4を介して他端 2 5 bが下側ェンドプレート 3に固定される。

ワイヤ一 2 5は、張力調整機構 2 4によって張力を調整され、エンドプレート 3、 5を介して積層された燃料電池セル 4を複数箇所において締め付け、各燃料電池セル 4のシール部や電極に必要な面圧をかける。

上側エンドプレート 5の上面には、図 7に示すように、ワイヤー 2 5の方向を転換させる転動ローラ 2 6が上側ェンドブレート 5の縁に沿って配置される。下側エンドプレート 3にも同様に転動ローラ 2 6が設けられている。転動ローラ 2 6は、図 8に示すように、ワイヤー 2 5を案内するように転動面 2 7 の中央を窪ませた形状である。

ワイヤー 2 5は転動ローラ 2 6に掛けられ、転動ローラ 2 6を介してェンドプレート 3、 5を互いに近接する方向に締め付ける。ワイヤー 2 5は、転動口ーラ 2 6によってェンドプレート 3、 5から離れているので、ェンドプレート 3、 5と接触することはない。転動ローラ 2 6は、ワイヤー 2 5の自由な移動を許容し、これによつて、ワイヤー 2 5の張力をワイヤー全長にわたって均等となるよう調整する。

図 7に示されるように、エンドプレート 3、 5には貫通穴 2 8が設けられており、ワイヤー 2 5は貫通穴 2 8に通される。これにより、燃料電池スタック 1を横置きに設置する場合に、エンドプレート 3、 5の縁を図示していない設置面に当接させてもワイヤー 2 5が設置面に接触することがない。なお、燃料電池スタック 1を縦置きにするのであれば、転動ローラ 2 6をエンドプレート 3、 5の最外縁に設置し、貫通穴 2 8をなくしても構わない。

張力調整機構 2 4は、図 9に示すように、下側ェンドブレート 3に固定されるベース 3 0上に、ホイールギヤ 3 2上に配置した一対のローラ 3 3にワイヤ一 2 5を掛けて構成される。一対のローラ 3 3はホイールギヤ 3 2の中心を挟んだ位置に配置される。

ホイールギヤ 3 2はウォームギヤ 3 1と嚙み合っており、ウォームギヤ 3 1 はサーボモータ 3 5により回転駆動される。ウォームギヤ 3 1の回転量を調整してホイールギヤ 3 2の回転角、即ち、ローラ 3 3の位置を調整し、ワイヤー 2 5の卷取り量を調節することで、ワイヤー 2 5の張力を調整することができる。ホイールギヤ 3 2を時計回りに回転させればワイヤー 2 5の張力が増大し、反時計回りに回転させればワイヤー 2 5の張力が減少する。

ワイヤー 2 5の張力は、ワイヤー 2 5の端部をベース 3 0に固定する部分に配置されるロードセル 3 6によって検出される。サ^ "ポモータ 3 5は、ロードセル 3 6で検出されるワイヤー 2 5の張力が所定範囲に収まるようにローラ 3 3の位置を調整する。

上記構成の燃料電池スタック 1では、転動ローラ 2 6を介してェンドプレート 3、 5同士をワイヤー 2 5で締め付けると、積層された燃料電池セル 4を複数の位置において均等な締付け力で締め付けることができる。これは、締め付け時、ワイヤー 2 5の張力にバラツキが生じようとしてもワイヤー 2 5が移動し、ワイヤー 2 5の張力が全長にわたって均一になるからである。ワイヤー 2 5の移動は転動ローラ 2 6の案内により円滑かつ速やかに行われる。ワイヤー 2 5の張力が均一であれば、ワイヤー 2 5が転動ローラ 2 6を介してェンドプレート 3、 5を燃料電池スタック 4に押し付ける力も均一になる。

さらに、張力調整機構 2 4によりワイヤー 2 5の張力を所定範囲に収まるように調整しているので、燃料電池セル 4に加わる面圧は常時調整される。従つて、外気温度や燃料電池の運転に伴って発生する反応熱により、積層された燃料電池セル 4が積層方向に膨張して、ワイヤー 2 5の張力が増加し、ロードセル 3 6により検出される張力が所定範囲を超えると、サーボモータ 3 5によりローラ 3 3の位置を調整し、ワイヤー 3 5の張力を低下させて所定範囲に収まるように調整する。

また、外気温度の低下や運転停止等により燃料電池の温度が低下することにより積層された燃料電池セル 4が収縮して、ワイヤー 2 5の張力が低下する場合においても、同様に、ロードセル 3 6により検出される張力が所定範囲を外れると、サーボモータ 3 5によりローラ 3 3の位置を調整し、ワイヤー 2 5の張力を増加させて所定範囲内に収まるよう調整する。

また、ワイヤー 2 5は、長期の使用により伸びを生じて燃料電池スタック 1 に作用させる締付け力が低下する。この場合も、張力調整機構 2 4によりワイヤーの張力が所定範囲に収まるように調整されるので、燃料電池スタック 1に加える'締付け力は一定に維持される。

図 1 0は、第 3の実施形態の一部変更例である。この変更例では、ェンドプレート 3、 5の外側にワイヤー 2 5を巻回すのでなく、エンドプレート 3、 5に平行、かつ、エンドプレート 3、 5の側面に開口するよう設けた貫通穴 3 8にワイヤー 2 5を通す。転動ローラ 2 6は貫通穴 3 8の開口近傍に設けられる。この構成では、エンドプレート 3、 5の外側の面にワイヤー 2 5が存在しないので、燃料電池スタック 1を縦に設置する場合であっても、ワイヤー 2 5が設置面に接触しない。

図 1 1は、第 3の実施形態の一部変更例の別の例である。

ワイヤー 2 5に目印 4 0を付け、目盛り 4 1を付けたインジケータ 4 2をヮィヤー 2 5の脇に配置し、目盛り 4 1に対する目印 4 0の位置によってワイヤ一 2 5の応力が表示されるようにする。ワイヤー 2 5は燃料電池スタック 2 1 の膨張 ·収縮に応じて張力調整機構 2 4により張力が調整されて、その全長が変化するので、ワイヤー 2 5に付けた目印 4 0も移動する。従って、ワイヤー 2 5の伸縮状態を目印 4 0の位置により確認できる。

なお、第 3の実施形態では一本のワイヤー 2 5を螺旋状に卷き付けている力ワイヤー 2 5の卷付け方法はこれに限定されず、また、 2本以上のワイヤ一を卷きつけてもよい。第 4実施形態

図 1 2は第 4実施形態を示す。第 4の実施形態は、第 3の実施形態の燃料電池スタックに対し、燃料電池セル内の面圧分布をより積極的に調整する機構を追加したものである。第 3の実施形態と同一の構成には同一符号を付してその説明を省略ないし簡略化する。

図 1 2において、燃料電池スタツク 1は、上側ェンドブレート 5の縁に設けた転動ローラ 2 6の間に第 2の転動ローラ 2 9を配置し、ワイヤー 2 5に係合させている。第 2の転動ローラ 2 9は、図中矢印で示すように、上側エンドプレート 5上面からの高さと転動ローラ 2 6との相対位置とを調整することができる。

第 2の転動ローラ 2 9は、上側ェンドブレート 5上面からの高さを変化させることで、その位置におけるエンドプレート 5の面圧を調整することができ、しかも、面圧を調整する位置をワイヤー 2 5に沿って変更することができる。例えば、面圧をェンドプレート 5の中央で高めたい場合には、第 2の転動口ーラ 2 9を転動ローラ 2 6間の中間に位置させ、第 2の転動ローラ 2 9の高さを転動ローラ 2 6よりも高くする。第 2の転動ローラ 2 9によれば、転動ローラ 2 6によっては調整できない転動ローラ 2 6の間の面圧を細かく調整することができる。

なお、ここでは上側ェンドブレート 5に第 2の転動ローラ 2 9を設けているが第 2の転動ローラ 2 9は下側ェンドプレート 3に設けてもよい。

また、第 4の実施形態も第 3の実施形態同様に、一本のワイヤー 2 5を螺旋状に卷き付けているが、ワイヤー 2 5の卷付け方法はこれに限定されず、 2本以上のワイヤーを卷きつけてもよい。産業上の利用可能性

本発明は、燃料電池セルを積層し、エンドプレートを複数箇所で押し付けて製造される燃料電池スタックに適用できる。ェンドブレートを押し付ける力を複数の押付け箇所間で均一にし、応力集中による燃料電池スタック構成部材の割れ、欠け、変形などの破損を防止するのに有用である。

Claims

請求の範囲

1. 上下方向に離間して配置される上側エンドプレート（5)及び下側エンドプレート（3) と、

前記上側ェンドプレート（ 5 ) と下側ェンドプレート（ 3 ) の間に積層される複数の燃料電池セル（4) と、

前記上側エンドプレート（5) の複数箇所を前記下側エンドプレート（3) に向けて押し付けて前記上側及び下側エンドプレート（5、 3) を互いに接近する方向に締め付ける締付機構（6、 25) と、

前記締付機構（6、 25) が前記上側エンドプレート（5) を押し付ける位置と下側エンドプレート（3) の間の所定位置に配置され、前記複数箇所における前記締付機構（6、 25) による押し付け力をそれぞれ調整し、前記複数箇所における押し付け力を均一にする調整機構（7— 9、 26) と、を備える燃料電池スタック。

2. 前記締付機構（6) は、前記上側エンドプレート（5) を挿通し、前記下側エンドプレート（3) に締結される複数のボルトであり、

前記調整機構（7— 9) は、離間して配置される 2枚のプレート（7、 8) と、前記 2枚のプレート（7、 8) 間に配置され前記 2枚のプレート（7、 8) 間の距離及び傾きを調整する調整部材（9) とで構成される、請求項 1に記載の燃料電池スタック。

3. 前記 2枚のプレート（7、 8) のうち少なくとも一^ ^が他方のプレートと対向する面に斜面（8B) を有し、前記調整部材（9) が前記斜面（8B) 上を移動することで前記 2枚のプレート（7、 8)間の距離及び傾きを調整する、請求項 2に記載の燃料電池スタック。 .

4. 前記調整部材（9) から前記斜面（8B) に作用する力の向きが前記燃料電池スタックの内側方向になるように前記斜面（ 8 B)及び前記調整部材（ 9 ) が構成される、請求項 3に記載の燃料電池スタック。

5. 前記調整機構（7— 9) が前記上側エンドプレート（5) と前記複数の燃料電池セル（4) の間に配置される、請求項 1から 4のいずれかに記載の燃料電池スタック。

6. 前記 2枚のプレート（7、 8) のうち上側のプレート（7) が上側エンドプレート（ 5 ) の一部である、請求項 5に記載の燃料電池スタック。

7. 前記調整機構（7_9) が前記複数の燃料電池セル（4) のセルとセルの間に配置される、請求項 1から 4のいずれかに記載の燃料電池スタック。

8. 前記締付機構（25) が前記上側及び下側エンドプレート（5、 3) の周りを卷き回し連続部材（25) であり、

前記調整機構（26) が、前記上側及び下側エンドプレート（5、 3) に設けられて前記連続部材（25)が掛けられる複数の転動ローラ（26)である、請求項 1に記載の燃料電池スタック。

9. 前記転動ローラ（26) が前記上側及び下側エンドプレート（5、 3) の縁に設けられる、請求項 8に記載の燃料電池スタック。

10. 前記上側及ぴ下側エンドプレート（5、 3) の少なくとも一つにプレート面と平行な貫通孔が形成され、前記連続部材（25) が前記貫通孔（38) を通り、前記転動ローラ（26) が前記貫通孔（38) の開口近傍に設けられる、請求項 8に記載の燃料電池システム。

1 1. 前記エンドプレート（5、 3) の上で隣接する転動ローラ（26) の間に、高さを変更することができる第 2の転動ローラ（29) を備える、請求項

8から 10のいずれかに記載の燃料電池システム。

12. 前記エンドプレート（5、 3) の上で隣接する転動ローラ（26) の間に、前記エンドプレート（5、 3) 上を移動することができる第 2の転動ローラ（29)を備える、請求項 8から 10のいずれかに記載の燃料電池システム。

13. 前記連続部材（25) の一端は前記下側エンドプレート（3) に接続され、他端は前記連続部材の張力を調節する張力調整機構（24)に接続される、請求項 8から 12のいずれかに記載の燃料電池スタック。

14. 前記張力調整機構（24) は、前記連続部材（25) の張力が所定の範囲内になるように前記連続部材（25) の卷き取り量を調整する、請求項 13 に記載の燃料電池スタック。

15. 上下方向に離間して配置される上側ェンドプレート（5)及び下側ェンドプレート（ 5 )と、前記上側ェンドプレート（ 3 )と下側ェンドプレート（ 5 ) の間に積層される複数の燃料電池セル（4) と、前記上側エンドプレート（3) の複数箇所を前記下側エンドプレート（5)に向けて押し付けて前記上側及び下側ェンドプレート（3、 5)を互いに接近する方向に締め付ける締付機構（6) と、を備える燃料電池スタック（1) の締付け方法において、

前記複数の燃料電池セル（ 4 ) を積層して上側ェンドプレート（ 5 ) と下側エンドプレート（3) で挟む過程の途中で、上側エンドプレート（5) と下側エンドプレート（3) の間の所定の位置に、前記複数箇所における前記締付機構（6) による押し付け力をそれぞれ調整する調整機構（7— 9) を配置し、前記締付機構（6) で前記燃料電池スタック（1) を仮締めし、

前記調整機構（7— 9) により、前記複数箇所における押し付け力が均一になるように前記複数箇所における前記締付機構（6) による押し付け力をそれぞれ調整する、燃料電池スタック（1) の締付け方法。