(57)【要約】【課題】製造過程におけるスタックの活性化およびメンテナンス時の作業効率を向上できる燃料電池スタックを提供する。【解決手段】一対の端板３は、積層体２の上面と底面に位置する弾性変形可能なシート状の断熱材１５が浮き上がらないように、積層体２の上面および底面に位置する断熱材１５の少なくとも一部を覆う被覆部として左右一対の端板リブ３ａを有する。そして、積層体２の外周面を囲む断熱材１５は、断熱材１５の端部（自由端）が配置された上面の断熱材１５を、上面の断熱材１５が端板リブ３ａで覆われないように変形させることにより、積層体２の上面から断熱材１５を捲ることが可能に構成されている。【選択図】図１０
2020136011.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
略矩形のセルを多数積層した積層体と、前記積層体の積層方向の両端に配置される略矩形の一対の端板と、を有するセルスタック本体と、
前記積層体における前記端板と対向する面を除く４面の外周面を覆う弾性変形可能なシート状の断熱材と、
前記断熱材によって前記積層体の前記外周面が覆われた前記セルスタック本体の一対の端面と、互いに対向する一対の外周面と、を覆うように前記セルスタック本体の周囲に延在する締結用の環状バンドと、
を備えた、燃料電池スタックであって、
前記端板は、前記環状バンドで覆われない２面に位置する前記断熱材が前記積層体の前記外周面から浮き上がらないように、前記環状バンドで覆われない２面に位置する前記断熱材の少なくとも一部を覆う被覆部を有し、
前記断熱材は、前記断熱材における前記積層体の周方向の端部が、前記環状バンドで覆われない２面のうちの１面に配置され、前記断熱材の前記端部が配置された面の前記断熱材を、前記断熱材が前記被覆部で覆われないように変形させることにより、前記１面から前記断熱材を離すことが可能に構成された、燃料電池スタック。
【請求項２】
前記被覆部は、前記端部に形成された少なくとも１つ以上の突起である、請求項１に記載の燃料電池スタック。
【請求項３】
前記被覆部は、前記１対の端板同士を接続するように形成されている、請求項１に記載の燃料電池スタック。
【請求項４】
前記被覆部は、全体もしくは一部分が前記端板に着脱可能に構成されている請求項１に記載の燃料電池スタック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、定置用コジェネレーションシステムに使用される、固体高分子型の燃料電池スタックの構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は、水素などの燃料ガスと、空気などの酸化剤ガスと、を電気化学的に反応させて、電気と熱を同時に発生させるものである。
【０００３】
固体高分子型の燃料電池は、電解質膜−電極接合体（以下、「ＭＥＡ」という）を一対のセパレータで挟んだセルで構成されている。
【０００４】
ＭＥＡは、水素イオンを選択的に輸送する高分子電解質膜（以下、「電解質膜」ともいう）の両主面に一対の電極層を備えている。一対の電極層は電解質膜の両面に形成される貴金属等の触媒層と、当該触媒層の上に形成されている多孔質で導電性を有するガス拡散層とで構成されている。
【０００５】
セパレータは、ＭＥＡの両面に配置されてＭＥＡを機械的に固定すると共に、隣接するＭＥＡ同士を互いに電気的に直列に接続するため導電性を有している。
【０００６】
セパレータのＭＥＡと接触する面には、電極に水素や空気などの反応ガスを供給し、且つ反応により発生したガスや余剰のガスを運び去るためのガス流路となる溝が形成されている。セパレータのＭＥＡと接触する面と反対の面には、反応により発生した熱を回収する冷却水を供給排出するための冷却水流路となる溝が形成されている。
【０００７】
多くの燃料電池は、ＭＥＡとセパレータを数多く重ねた積層構造を採っており、恒常的に加圧締結されている。さらにその積層方向の両端もしくは中間には、反応によって発生した電気を外部に取り出すための一対の集電板が配置されている。このような積層体をセルスタックと呼ぶ。
【０００８】
セルスタックは、セルを貫通してセパレータのガス流路に反応ガスを供給排出する反応ガスマニホールドと、セルを貫通してセパレータの冷却水流路に冷却水を供給排出する冷却水マニホールドを有している。
【０００９】
スタックで発生した電流は、集電板と電気的に接続された電力変換回路基板によって調整されたのち、燃料電池システムの外部へと取り出される。集電板と電力変換回路基板はハーネスで接続されており、集電板には、ハーネスを取り付けるための端子が設けられている。
【００１０】
上記構成のセルスタックは、発電に伴って発生する熱を利用して、セルスタック自体を高温に維持することで、発電効率を向上させており、さらに、例えば、家庭用の燃料電池コジェネレーションシステムでは、余った熱エネルギーでお湯を沸かすことにより、エネルギー利用率を高めている。
【００１１】
また、発電に伴い発生した熱エネルギーをさらに有効に利用するために、固体高分子型の燃料電池のセルスタックの露出外面を断熱材によって覆うことが、特許文献１で提案されている。
【００１２】
図２２は、特許文献１に開示された従来の燃料電池スタックの筐体の一部を切り欠いた状態の概略斜視図である。図２２に示すように、特許文献１に開示された従来の燃料電池スタックでは、熱エネルギーを保つため、セルスタック（積層体）５０を、断熱板６０ａからなる断熱筐体６０で覆っている。
【００１３】
また、燃料電池システムの製造時やメンテナンス時においては、セルスタックの内の各セル電圧の測定を要する場合がある。その際には各セルに外部測定電圧を接続するため、セルスタックの一部を露出させる事が必要となる。そのためスタック周囲を覆う断熱材はその一部を外す・捲り上げる事が可能な材質・構造であることが必要である。
【００１４】
上記理由により、断熱材は弾性変形可能で柔軟な材質が使用されることが多く、断熱材単独ではセルスタックに保持することが困難なことが多い。そのため、断熱材固定のために、断熱材の周囲を覆うように筒状のカバー部材を設けることが、特許文献２に開示されている。
【００１５】
図２３は、特許文献２に開示された従来の燃料電池スタックにおいて、断熱部材を圧縮してカバー部材を取り付ける様子を模式的に示す部分断面図である。図２３に示すように特許文献２に開示された従来の燃料電池スタックでは、積層体１０１を柔軟な断熱材１０５にて覆う構造がとられており、柔軟な断熱材１０５を固定するためにカバー部材１０６にて押さえつけられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】特許第５０１０６８０号公報
【特許文献２】特開２００９−２５２４０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
燃料電池スタックは、上述したように、ＭＥＡとセパレータとを有するセルを１つ以上積層し、その積層体の両端部を一対の端板で挟んで構成されている。そして、セルを構成するＭＥＡ及びセパレータは、通常、その厚み方向（積層方向）にそれぞれ製造上の公差を有する。
【００１８】
このため、燃料電池スタックは、積層体の積層方向に前記公差が累積された公差を有する。これら公差によって堅牢な材質の断熱材もしくはカバー部材の設置が困難に陥る事がある。累積された公差を低減することは製造上の観点から難しく、コストの上昇も生じてしまう。
【００１９】
また、発電運転、起動及び停止運転の際、様々な補機の運転を伴って使用されることが知られている。このため、補機の運転に伴って、燃料電池スタックが微振動する場合がある。このとき、スタック内部品における、端板と堅牢な材料の断熱材もしくはカバー部材に隙間があると、両者が接触して破損する恐れがある。
【００２０】
加えて、スタック内部品の端板とカバー部材とを間にガタつきがあると、補機の運転に伴って、異音、騒音が発生する恐れがある。このため、燃料電池スタックにおいては、スタック内部品における端板とカバー部材との間のガタつきを十分に抑える、もしくは使用しないことが求められる。
【００２１】
特許文献２では上記の課題を解決させるべく、柔軟な断熱材を圧縮した際の復元力を用いた、カバー部材の固定を実施している。上記方法により課題は大きく改善するものの、
カバー部材が存在することにより、根本的な解決にはならず、程度により上記課題の発生は防ぎきれない。
【００２２】
また、固体高分子燃料電池システムは、製造過程中のスタックの活性化および、設置後のメンテナンス時において、断熱材内部の個々のセル電圧のモニタを必要とする場合がある。これら処理時には、セルスタック内の各セルに外部電圧測定端子を接続するため、セル積層体を露出させる必要がある。
【００２３】
そのため、スタック周囲を覆う断熱材および断熱材を固定しているカバー部材の着脱が必要となり、カバー部材の存在が作業効率の低下を招いてしまう。
【００２４】
本発明は、上記従来技術の課題に鑑みてなされたものであり、ことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
上記課題を解決するために、本発明の燃料電池スタックは、略矩形のセルを多数積層した積層体と、前記積層体の積層方向の両端に配置される略矩形の一対の端板と、を有するセルスタック本体と、前記積層体における前記端板と対向する面を除く４面の外周面を覆う弾性変形可能なシート状の断熱材と、前記断熱材によって前記積層体の前記外周面が覆われた前記セルスタック本体の一対の端面と、互いに対向する一対の外周面と、を覆うように前記セルスタック本体の周囲に延在する締結用の環状バンドと、を備えた、燃料電池スタックであって、前記端板は、前記環状バンドで覆われない２面に位置する前記断熱材が前記積層体の前記外周面から浮き上がらないように、前記環状バンドで覆われない２面に位置する前記断熱材の少なくとも一部を覆う被覆部を有し、前記断熱材は、前記断熱材における前記積層体の周方向の端部が、前記環状バンドで覆われない２面のうちの１面に配置され、前記断熱材の前記端部が配置された面の前記断熱材を、前記断熱材が前記被覆部で覆われないように変形させることにより、前記１面から前記断熱材を離すことが可能に構成されたものである。
【００２６】
この構成によって、セルの積層体における端板と対向する面を除く４面の外周面を覆う弾性変形可能なシート状の断熱材が、環状バンドと、端板の被覆部と、で固定され、断熱材は、断熱材が被覆部で覆われないように断熱材を変形させることにより、積層体における、製造過程におけるスタックの活性化またはメンテナンスのために露出させる必要がある面から断熱材を離す（断熱材を捲る）ことが可能であるため、環状バンドで断熱材を覆っていない部分に別途カバー部材を使用する必要がなくなる。
【００２７】
これにより、カバー部材の着脱操作が不要で、積層体における作業する面から、断熱材を容易に脱着できるため、製造過程におけるスタックの活性化およびメンテナンス時の作業効率が向上する。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、セルの積層体における端板と対向する面を除く４面の外周面を覆う弾性変形可能なシート状の断熱材が、環状バンドと、端板の被覆部と、で固定され、断熱材は、断熱材が被覆部で覆われないように断熱材を変形させることにより、製造過程におけるスタックの活性化またはメンテナンスのために露出させる必要がある積層体の作業面から断熱材を離す（断熱材を捲る）ことが可能であるため、環状バンドで断熱材を覆っていない部分に別途カバー部材を使用する必要がなくなる。
【００２９】
これにより、カバー部材の着脱操作が不要で、積層体における作業面から、断熱材を容易に脱着できるため、製造過程におけるスタックの活性化およびメンテナンス時の作業効率が向上する。また、カバー部材を不要にしたので、運転時の振動によるカバー部材の接
触破損、異音・騒音が無くなる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施の形態１の燃料電池スタックを、反応ガスと冷却水の出入口がある面を正面として、右斜め上から見た場合の外観斜視図
【図２】本発明の実施の形態１の燃料電池スタックを上から見た場合の平面図
【図３】本発明の実施の形態１の燃料電池スタックを、反応ガスと冷却水の出入口がある面を正面として、右側から見た場合の右側面図
【図４】本発明の実施の形態１の燃料電池スタックを、反応ガスと冷却水の出入口がある面を正面として、正面から見た場合の正面図
【図５】図１のＡ−Ａ線断面図
【図６】図１のＢ−Ｂ線断面図
【図７】本発明の実施の形態１の燃料電池スタックにおいて、上面の断熱材が向かって右側の端板リブで覆われないように、上側の断熱材を変形させた状態を、上から見た場合の平面図
【図８】本発明の実施の形態１の燃料電池スタックにおいて、上面の断熱材が向かって右側の端板リブで覆われないように、上側の断熱材を変形させた状態を、反応ガスと冷却水の出入口がある面を正面として、右側から見た場合の右側面図
【図９】本発明の実施の形態１の燃料電池スタックにおいて、上面の断熱材が向かって右側の端板リブで覆われないように、上側の断熱材を変形させた状態を、反応ガスと冷却水の出入口がある面を正面として、正面から見た場合の正面図
【図１０】本発明の実施の形態１の燃料電池スタックにおいて、上面の断熱材を捲って電圧測定端子を積層体に接続した状態を、反応ガスと冷却水の出入口がある面を正面として、右斜め上から見た場合の外観斜視図
【図１１】本発明の実施の形態１の燃料電池スタックにおいて、上面の断熱材を捲った状態を、上から見た場合の平面図
【図１２】図１１のＣ−Ｃ線断面図
【図１３】図１１のＤ−Ｄ線断面図
【図１４】本発明の実施の形態１の燃料電池スタックにおいて、上面の断熱材の奥側の縁を背面側（奥側）の端板の左側の端板リブと積層体の上面との間に挿入している状態を、上から見た場合の平面図
【図１５】本発明の実施の形態２の燃料電池スタックを、反応ガスと冷却水の出入口がある面を正面として、右斜め上から見た場合の外観斜視図
【図１６】本発明の実施の形態２の燃料電池スタックのセルスタック本体と断熱材とを、積層方向と鉛直方向の両方に平行な平面で切断した場合の断面を示す概略断面図
【図１７】本発明の実施の形態２の燃料電池スタックにおいて、上面の断熱材を捲って電圧測定端子を積層体に接続した状態を、反応ガスと冷却水の出入口がある面を正面として、右斜め上から見た場合の外観斜視図
【図１８】本発明の実施の形態３の燃料電池スタックのセルスタック本体と断熱材とを、積層方向と鉛直方向の両方に平行な平面で切断した場合の断面を示す概略断面図
【図１９】本発明の実施の形態３の燃料電池スタックのセルスタック本体と断熱材とを、上から見た場合の平面図
【図２０】本発明の実施の形態４の燃料電池スタックのセルスタック本体と断熱材とを、積層方向と鉛直方向の両方に平行な平面で切断した場合の断面を示す概略断面図
【図２１】本発明の実施の形態４の燃料電池スタックのセルスタック本体と断熱材とを、上から見た場合の平面図
【図２２】特許文献１に開示された従来の燃料電池スタックの筐体の一部を切り欠いた状態の概略斜視図
【図２３】特許文献２に開示された従来の燃料電池において、断熱部材を圧縮してカバー部材を取り付ける様子を模式的に示す部分断面図
【発明を実施するための形態】
【００３１】
第１の本発明は、略矩形のセルを多数積層した積層体と、前記積層体の積層方向の両端に配置される略矩形の一対の端板と、を有するセルスタック本体と、前記積層体における前記端板と対向する面を除く４面の外周面を覆う弾性変形可能なシート状の断熱材と、前記断熱材によって前記積層体の前記外周面が覆われた前記セルスタック本体の一対の端面と、互いに対向する一対の外周面と、を覆うように前記セルスタック本体の周囲に延在する締結用の環状バンドと、を備えた、燃料電池スタックであって、前記端板は、前記環状バンドで覆われない２面に位置する前記断熱材が前記積層体の前記外周面から浮き上がらないように、前記環状バンドで覆われない２面に位置する前記断熱材の少なくとも一部を覆う被覆部を有し、前記断熱材は、前記断熱材における前記積層体の周方向の端部が、前記環状バンドで覆われない２面のうちの１面に配置され、前記断熱材の前記端部が配置された面の前記断熱材を、前記断熱材が前記被覆部で覆われないように変形させることにより、前記１面から前記断熱材を離すことが可能に構成されたものである。
【００３２】
この構成によって、セルの積層体における端板と対向する面を除く４面の外周面を覆う弾性変形可能なシート状の断熱材が、環状バンドと、端板の被覆部と、で固定され、断熱材は、断熱材が被覆部で覆われないように断熱材を変形させることにより、積層体における、製造過程におけるスタックの活性化またはメンテナンスのために露出させる必要がある面から断熱材を離す（断熱材を捲る）ことが可能であるため、環状バンドで断熱材を覆っていない部分に別途カバー部材を使用する必要がなくなる。
【００３３】
これにより、カバー部材の着脱操作が不要で、積層体における作業する面から、断熱材を容易に脱着できるため、製造過程におけるスタックの活性化およびメンテナンス時の作業効率が向上する。また、カバー部材を不要にしたので、運転時の振動によるカバー部材の接触破損、異音・騒音が無くなる。
【００３４】
第２の本発明は、特に、第１の本発明における前記被覆部を、前記端部に形成された少なくとも１つ以上の突起で構成したものである。
【００３５】
これにより、突起で覆われていない部分の断熱材を掴んで、突起で覆われないように断熱材を変形させて、製造過程におけるスタックの活性化またはメンテナンスのために露出させる必要がある積層体の作業面から断熱材を離す（断熱材を捲る）作業が容易に行えるので、製造工程におけるスタックの活性化およびメンテナンス時の作業効率をより向上させることが出来る。加えて、必要以上に端板の材料を使用する必要がなくなるため、コストを低減することが出来る。
【００３６】
第３の本発明は、特に、第１の本発明における前記被覆部が、前記１対の端板同士を接続するように形成されているものである。
【００３７】
これにより、１対の端板同士を接続する部分（架橋部分）で覆われていない部分の断熱材を掴んで、架橋部分で覆われないように断熱材を変形させて、製造過程におけるスタックの活性化またはメンテナンスのために露出させる必要がある積層体の作業面から断熱材を離す（断熱材を捲る）作業が容易に行えるので、製造工程におけるスタックの活性化およびメンテナンス時の作業効率をより向上させることが出来る。加えて、断熱材を横断して抑えることが出来るため、固定能力を高めることが出来る。
【００３８】
第４の本発明は、特に、第１の本発明における前記被覆部が、全体もしくは一部分が前記端板に着脱可能に構成されているものである。
【００３９】
これにより、断熱材を覆う部分の形状を複雑化することが可能となるため、多様な形状の燃料電池スタックに適応することが可能となる。
【００４０】
以下、本発明の燃料電池スタックの実施の形態について、図面を参照しながら、説明するが、この実施の形態によって、本発明が限定されるものではない。なお、以下の説明において、燃料電池スタックにおける反応ガスと冷却水の出入口がある面を、燃料電池スタックの正面とする。
【００４１】
（実施の形態１）
以下、図１から図１３を参照しながら、本発明の実施の形態１の燃料電池スタック（以下、「スタック」ともいう）について説明する。
【００４２】
図１は本発明の実施の形態１のスタックの外観斜視図である。図２は同スタックの平面図である。図３は同スタックの右側面図である。図４は同スタックの正面図である。図５は図１のＡ−Ａ線断面図である。図６は図１のＢ−Ｂ線断面図である。
【００４３】
図７は上面の断熱材が右側の端板リブで覆われないように上側の断熱材を変形させた状態の同スタックの平面図である。図８は同断熱材を変形させた状態の同スタックの右側面図である。図９は同断熱材を変形させた状態の同スタックの正面図である。
【００４４】
図１０は上面の断熱材を捲って電圧測定端子を積層体に接続した状態の同スタックの外観斜視図である。図１１は同断熱材を捲った状態の同スタックの平面図である。図１２は図１１のＣ−Ｃ線断面図である。図１３は図１１のＤ−Ｄ線断面図である。図１４は同断熱材の奥側の縁を背面側（奥側）の端板の左側の端板リブと積層体の上面との間に挿入している状態の同スタックの平面図である。
【００４５】
図１から図１４に示すように、本実施の形態のスタック１は、略矩形のセル１４を前後方向に多数積層した積層体２と、積層体２の積層方向の両端に配置される一対の略矩形の集電板８と、積層体２および一対の集電板８の積層方向の両端に配置される一対の略矩形の端板３と、積層体２の外周面を覆う断熱材１５と、積層体２と一対の集電板８と一対の端板３を囲む環状バンド１１と、を備えている。
【００４６】
なお、本実施の形態では、積層体２と一対の集電板８と一対の端板３を積層したものをセルスタック本体という。
【００４７】
セル１４は、ＭＥＡを、一対のセパレータで挟んだものである。ＭＥＡは、電解質膜の両主面に一対の電極層を備えている。一対の電極層は電解質膜の両面に形成される貴金属等の触媒層と、当該触媒層の上に形成されている多孔質で導電性を有するガス拡散層とで構成されている。また、セル１４は、セル１４の一方の主面が前面で他方の主面が背面になるように配置される。
【００４８】
セパレータは、ＭＥＡの両面に配置されてＭＥＡを機械的に固定すると共に、隣接するＭＥＡ同士を互いに電気的に直列に接続するため導電性を有している。
【００４９】
セパレータのＭＥＡと接触する面には、電極に水素や空気などの反応ガスを供給し、且つ反応により発生したガスや余剰のガスを運び去るためのガス流路となる溝が形成されている。セパレータのＭＥＡと接触する面と反対の面には、反応により発生した熱を回収する冷却水を供給排出するための冷却水流路となる溝が形成されている。
【００５０】
集電板８には、集電板８と電力変換回路基板（図示せず）を電気的に接続するハーネス
を取り付けるための出力端子８ａが設けられている。
【００５１】
積層体２（および一対の集電板８）における端板３と対向する前面と背面を除く上面、底面、右側面、左側面の４面の外周面は、１枚の弾性変形可能なシート状の断熱材１５で覆われている。断熱材１５の長手方向の両端は突き合わされて、断熱材１５は筒状になっている。
【００５２】
断熱材１５の長手方向の一方の端部は、セルスタック本体の右側面の上端に配置され、断熱材１５の長手方向の他方の端部は、セルスタック本体の上面の右端に配置されるとともに、断熱材１５の一方の端部の端面を覆っている。
【００５３】
断熱材１５によって積層体２（および一対の集電板８）の外周面が覆われたセルスタック本体の前面と背面と右側面と左側面は、セルスタック本体の周囲に延在する一対の締結用の環状バンド１１で、覆われている。
【００５４】
この一対の締結用の環状バンド１１は、一対の端板３を介して、積層体２（および一対の集電板８）を、積層方向に圧縮する締結力を加えて、発電用の反応ガスと冷却水が積層体２から漏れるのを防止している。
【００５５】
一対の端板３は、環状バンド１１で覆われない上面と底面に位置する断熱材１５が積層体２の上面と底面から浮き上がらないように、積層体２の上面と底面を覆う断熱材１５の少なくとも一部を覆う被覆部としての端板リブ３ａを、上面と底面に、左右一つずつ有する。また、一対の端板３は、底面の端板リブ３ａよりも下方に突出する脚部を底面に左右に一つずつ有する。なお、左右の端板リブ３ａの間に、一つまたは二つの端板リブ３ａを追加しても構わない。
【００５６】
断熱材１５は、断熱材１５における積層体２の周方向の端部が、環状バンド１１で覆われない上面と底面の２面のうちの上面に配置され、断熱材１５の端部が配置された上面の断熱材１５を、上面の断熱材１５が端板リブ３ａで覆われないように変形させることにより、積層体２の上面から断熱材１５を離す（捲る）ことが可能である。
【００５７】
本実施の形態のスタック１は、ＭＥＡを一対のセパレータで挟んだ構成の固体高分子型燃料電池の単電池であるセル１４を複数積層している。そのセル１４の積層体２の積層方向の両端部を、集電板８を介して一対の端板３で挟持した状態にて、環状バンド１１を用いて、積層方向に加圧締結して構成されている。また、積層体２の側面には巻き付けられる構造で弾性変形可能で柔軟な断熱材１５が配置されている。
【００５８】
スタック１には、反応ガスマニホールド４が形成されており、反応ガス入口９より反応ガスを供給し、反応ガス出口１０より排気ガスを排出する。これらガスによりＭＥＡ内で電気化学反応が起こり、電気と熱が発生する。
【００５９】
また、スタック１には、冷却水マニホールド５が形成されており、冷却水入口６より冷却水を供給し、冷却水出口７より排水を排出する。この冷却水により、スタック１を安定的な温度領域に保ち、排水の温水を別途活用している。
【００６０】
集電板８を介して積層体２を挟持するように配置されている一対の端板３は、例えば、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、高分子量ポリエチレン（ＵＨＰＥ）、ポリアリレート（ＰＡＲ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリイミド（ＰＩ）の様な絶縁性の樹脂材料にて構成されている。
【００６１】
積層体２の外周面に巻き付ける様に配置されている弾性変形可能で柔軟な断熱材１５は例えば、発泡メラニン、発泡ウレタン、発泡ポリイミド、発泡ポリプロピレンのような弾性変形可能で柔軟な材質で構成されている。
【００６２】
本実施の形態において、弾性変形可能で柔軟な断熱材１５の上面と底面の少なくとも一部は、一対の端板リブ３ａより覆われており、これにより断熱材１５が積層体２に接触するように保持され、脱落防止されている。
【００６３】
図１から図６は、スタック１の通常の状態を示している。図７から図９は、上面の断熱材１５の右端部（上面の断熱材１５の自由端部）の前後方向の中央部分を持ち上げて、上面の断熱材１５が右側の端板リブ３ａで覆われないように、上側の断熱材１５を変形させた状態を示している。図１０から図１３は、上面の断熱材１５を捲り上げて、積層体２の上面を露出させた状態を示している。
【００６４】
図７から図９に示す状態から、図１０から図１３に示す状態にする場合は、例えば、まず、上面の断熱材１５の右端部を持ち上げた後で、上面の断熱材１５が右側の前後の端板リブ３ａの上に載る状態にする。
【００６５】
次に、上面の断熱材１５が背面側（奥側）の端板３の左側の端板リブ３ａで覆われないように、上面の断熱材１５を手前に引き寄せて持ち上げ、上面の断熱材１５が背面側（奥側）の端板３の左側の端板リブ３ａの上に載る状態にしてから、上面の断熱材１５が前面側（手前側）の端板３の左側の端板リブ３ａで覆われないように、上面の断熱材１５を後方に押し出して持ち上げ、上面の断熱材１５が前面側（手前側）の端板３の左側の端板リブ３ａの上に載る状態にする。そして、最後に、上面の断熱材１５の自由端部をスタック１の左側面よりも左に移動させる。
【００６６】
図１０から図１３に示す状態で、製造工程におけるスタック１の活性化またはメンテナンス時の作業を行い。その作業が済んで図１から図６に示す状態に戻す場合は、例えば、まず、図１４に示すように、上面の断熱材１５を緩めた状態で、上面の断熱材１５の奥側の縁を背面側（奥側）の端板３の左側の端板リブ３ａと積層体２の上面との間に挿入してから、上面の断熱材１５の手前側の縁を前面側（手前側）の端板３の左側の端板リブ３ａと積層体２の上面との間に挿入する。
【００６７】
次に、上面の断熱材１５の左端と端板３の左側の端板リブ３ａとの間の上面の断熱材１５の緩みがなくなるように、上面の断熱材１５の自由端部を右側に引っ張ってから、上面の断熱材１５の奥側の縁を背面側（奥側）の端板３の右側の端板リブ３ａと積層体２の上面との間に挿入してから、上面の断熱材１５の手前側の縁を前面側（手前側）の端板３の右側の端板リブ３ａと積層体２の上面との間に挿入する。
【００６８】
以上説明したように、本実施の形態のスタック１は、略矩形のセル１４を前後方向に多数積層した積層体２と、積層体２の積層方向の両端に配置される一対の略矩形の集電板８と、積層体２および一対の集電板８の積層方向の両端に配置される一対の略矩形の端板３と、を有するセルスタック本体と、積層体２（および一対の集電板８）における端板３と対向する前面と背面を除く上面、底面、右側面、左側面の４面の外周面を覆う弾性変形可能なシート状の断熱材１５と、断熱材１５によって積層体２（および一対の集電板８）の外周面が覆われたセルスタック本体の一対の端面（前面と背面）と、右側面および左側面と、を覆うようにセルスタック本体の周囲に延在する締結用の環状バンド１１と、を備えている。
【００６９】
そして、一対の端板３は、環状バンド１１で覆われない積層体２の上面と底面に位置す
る断熱材１５が積層体２の上面および底面から浮き上がらないように、環状バンド１１で覆われない上面および底面に位置する断熱材１５の少なくとも一部を覆う被覆部として左右一対の端板リブ３ａを有する。
【００７０】
そして、断熱材１５は、断熱材１５における積層体２の周方向の端部が、環状バンド１１で覆われない上面と底面の２面のうちの上面に配置され、断熱材１５の端部が配置された上面の断熱材１５を、上面の断熱材１５が端板リブ３ａで覆われないように変形させることにより、積層体２の上面から断熱材１５を離す（捲る）ことが可能に構成されているのである。
【００７１】
この構成によって、積層体２の外周面を覆う弾性変形可能なシート状の断熱材１５が、環状バンド１１と、一対の端板３の左右の端板リブ３ａと、で固定され、断熱材１５は、断熱材１５が端板リブ３ａで覆われないように断熱材１５を変形させることにより、積層体２における、製造過程におけるスタックの活性化またはメンテナンスのために露出させる必要がある上面から断熱材１５を離す（断熱材１５を捲る）ことが可能であるため、環状バンド１１で断熱材１５を覆っていない部分に別途カバー部材を使用する必要がなくなる。
【００７２】
これにより、カバー部材の着脱操作が不要で、積層体２におけるスタック１の活性化またはメンテナンスで作業する上面から、断熱材１５を容易に脱着できるため、製造過程におけるスタック１の活性化およびメンテナンス時の作業効率が向上する。
【００７３】
また、本実施の形態のスタック１は、カバー部材を不要にしたので、運転時の振動によるカバー部材の接触破損、異音・騒音が無くなる。
【００７４】
また、一対の端板３の上面と底面の左右の端板リブ３ａで、積層体２の上面と底面に、断熱材１５を保持させたので、一対の端板３の上面の左右の端板リブ３ａで覆われていない部分の断熱材１５を掴んで、一対の端板３の上面の左右の端板リブ３ａで覆われないように断熱材１５を変形させて、製造過程におけるスタック１の活性化またはメンテナンスのために露出させる必要がある積層体２の作業面（上面）から断熱材１５を離す（断熱材１５を捲る）作業が容易に行えるので、製造工程におけるスタック１の活性化およびメンテナンス時の作業効率をより向上させることが出来る。加えて、必要以上に端板３の材料を使用する必要がなくなるため、端板３のコストを低減することが出来る。
【００７５】
（実施の形態２）
以下、図１５から図１７を参照しながら、本発明の実施の形態２のスタックについて説明する。なお、本実施の形態のスタック１において、実施の形態１のスタック１と同一構成については、同一符号を付して、重複する説明は省略する。
【００７６】
図１５は本発明の実施の形態２のスタックの外観斜視図である。図１６は同スタックのセルスタック本体と断熱材とを、積層方向と鉛直方向の両方に平行な平面で切断した場合の断面を示す概略断面図である。また、図１７は同スタックにおいて、電圧測定端子を積層体に接続した状態の外観斜視図である。
【００７７】
本実施の形態のスタック１は、ＭＥＡ１２を一対のセパレータ１３で挟んだ構成の固体高分子型燃料電池の単電池であるセル１４を複数積層している。そのセル１４の積層体２の積層方向の両端部を、集電板８を介して一対の端板３で挟持した状態にて、環状バンド１１を用いて、積層方向に加圧締結して構成されている。また、積層体２の側面には巻き付けられる構造で弾性変形可能で柔軟な断熱材１５が配置されている。
【００７８】
本実施の形態のスタック１は、一対の端板３の上面が、積層体２の上面を覆う断熱材１５の上面よりも高くなっており、前面側（手前側）の端板３の上面が、積層体２の上面を覆う断熱材１５の前方の縁を覆っており、背面側（奥側）の端板３の上面が、積層体２の上面を覆う断熱材１５の後方の縁を覆っている点で、実施の形態１のスタック１と異なっている。
【００７９】
本実施の形態では、端板３の上部における断熱材１５の前後方向の縁を覆うように前後方向に突出している端板リブ３ｂが、環状バンド１１で覆われない積層体２の上面に位置する断熱材１５が積層体２の上面から浮き上がらない（脱落しない）ように、断熱材１５の前後方向の縁を、積層体２の上面と端板リブ３ｂの下面とで挟んで、断熱材１５を保持している。
【００８０】
以上のように、本実施の形態によれば、弾性変形可能で柔軟な断熱材１５が端板リブ３ｂにて固定されるため、特許文献２に開示されるような、カバー部材１６を構成する必要がなくなる。
【００８１】
そのため、燃料電池システム運転時の振動によるカバー部材１６とその他部材の接触が生じることが無くなり、破損、異音・騒音が発生することを完全に抑制できる。
【００８２】
また、カバー部材１６を有していないため、図１７に示すように断熱材１５の端部を巻付け方向と逆方向にスライドさせることにより、容易に積層体２を露出させることが可能となる。
【００８３】
そのため、製造過程におけるスタック１の活性化およびメンテナンス時のような、積層体２に電圧測定端子１７を接続させるために、断熱材１５を外して積層体２を露出させる必要がある操作時においての作業効率を向上させる事ができる。
【００８４】
（実施の形態３）
以下、図１８と図１９を参照しながら、本発明の実施の形態３のスタックについて説明する。なお、本実施の形態のスタック１において、実施の形態１または実施の形態２のスタック１と同一構成については、同一符号を付して、重複する説明は省略する。
【００８５】
図１８は本発明の実施の形態３のスタックのセルスタック本体と断熱材とを、積層方向と鉛直方向の両方に平行な平面で切断した場合の断面を示す概略断面図である。図１９は同スタックのセルスタック本体と断熱材とを、上から見た平面図である。
【００８６】
本実施の形態のスタック１における端板リブ３ｃは、実施の形態１のスタック１における前面側（手前側）の端板３の左右の端板リブ３ａを後方に延長させるとともに、背面側（奥側）の端板３の左右の端板リブ３ａを前方に延長させて、前側の左右の端板リブ３ａの背面と奥側の左右の端板リブ３ａの前面とを近接させて架橋部分を構成するような形状を有している。
【００８７】
架橋部分の幅、数および架橋間距離は、積層体２の形状、大きさおよび、断熱材１５の材質、厚み等に影響する断熱材１５の復元応力によって最適化することができる。
【００８８】
本実施の形態のスタック１によれば、断熱材１５を固定する端板リブ３ｃの形状を、端板３間で架橋部分ができるようにしたことで、断熱材１５と端板リブ３ｃの接触面が大きくなり、断熱材１５の固定能力をより向上させることが出来る。
【００８９】
（実施の形態４）
以下、図２０と図２１を参照しながら、本発明の実施の形態４のスタックについて説明する。なお、本実施の形態のスタック１において、実施の形態１のスタック１と同一構成については、同一符号を付して、重複する説明は省略する。
【００９０】
図２０は本発明の実施の形態４のスタックのセルスタック本体と断熱材とを、積層方向と鉛直方向の両方に平行な平面で切断した場合の断面を示す概略断面図である。図２１は同スタックのセルスタック本体と断熱材とを、上から見た平面図である。
【００９１】
本実施の形態のスタック１における端板部品３ｄは、実施の形態１のスタック１における端板リブ３ａを端板３から着脱可能に構成したものに相当する。
【００９２】
端板３と端板部品３ｄの接続方法はホゾ構造、スクリュボルト構造など接続方法は問わない。端板部品３ｄの形状および位置は、積層体２の形状、大きさおよび、断熱材１５の材質、厚み等に影響する断熱材１５の復元応力によって決定され、燃料電池システムの運転時の振動周波数と端板部品３ｄの有する固有振動数が一致しないことが望ましい。
【００９３】
本発明の実施の形態４のスタック１によれば、断熱材１５を固定する端板部品３ｄは、端板３から着脱可能に構成されており、端板部品３ｄの形状を複雑にすることができるため、多様な形状のスタック１に適応することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００９４】
本発明にかかる燃料電池スタックは、セルスタック本体の外周面を覆う断熱材を固定するためのカバー部材が不要で、製造過程におけるスタックの活性化およびメンテナンス時の作業効率を向上できるので、固体高分子型の燃料電池を用いた家庭用燃料電池システムなどに好適に用いることができる。
【符号の説明】
【００９５】
１  スタック
２  積層体
３  端板
３ａ  端板リブ
３ｂ  端板リブ
３ｃ  端板リブ
３ｄ  端板部品
４  反応ガスマニホールド
５  冷却水マニホールド
６  冷却水入口
７  冷却水出口
８  集電板
８ａ  出力端子
９  反応ガス入口
１０  反応ガス出口
１１  環状バンド
１２  ＭＥＡ
１３  セパレータ
１４  セル
１５  断熱材
１７  電圧測定端子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
2020136011.tif 000018
【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
2020136011.tif 000021
【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
2020136011.tif 000024
【図２３】
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