(57)【要約】【課題】スタックケースとエンドプレートとを組み立てる際に、スタックケースに対するエンドプレートの固定作業を容易に行うことができる燃料電池スタック及びその組立方法を提供する。【解決手段】燃料電池スタック１２は、セル積層体１４と、セル積層体１４を収容するスタックケース１６と、スタックケース１６の端部１６ｅに固定されるエンドプレート１８とを備える。スタックケース１６の端部１６ｅには、スタックケース１６とエンドプレート１８との位置決めをする位置決めピン４０の一端を保持するための凹部４２が少なくとも２つ設けられる。エンドプレート１８には、少なくとも２つの凹部４２に対応して、位置決めピン４０を挿入するための位置決め用孔部４４が少なくとも２つ設けられる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
積層された複数の発電セルを有するセル積層体と、
前記セル積層体を収容するスタックケースと、
前記スタックケースの端部に固定され、前記セル積層体に積層方向の締付荷重を付与するエンドプレートと、
を備えた燃料電池スタックであって、
前記スタックケースの前記端部には、前記スタックケースと前記エンドプレートとの位置決めをする位置決めピンの一端を保持するための凹部が少なくとも２つ設けられ、
前記エンドプレートには、前記少なくとも２つの凹部に対応して、前記位置決めピンを挿入するための位置決め用孔部が少なくとも２つ設けられている、燃料電池スタック。
【請求項２】
請求項１記載の燃料電池スタックにおいて、
前記スタックケースは、立方体形状又は直方体形状であり、前記端部の対向する２辺にそれぞれ前記凹部が設けられている、燃料電池スタック。
【請求項３】
請求項１記載の燃料電池スタックにおいて、
前記位置決め用孔部は、前記スタックケース側の内径が、前記スタックケースと反対側の内径よりも小さい、燃料電池スタック。
【請求項４】
請求項１記載の燃料電池スタックにおいて、
前記位置決めピンは、第１部材と、前記第１部材から突出するとともに前記第１部材から分離可能な第２部材とを有し、
前記第１部材は、前記位置決め用孔部及び前記凹部に配置され、
前記第２部材は、前記第１部材よりも小径に構成されている、燃料電池スタック。
【請求項５】
請求項４記載の燃料電池スタックにおいて、
前記第２部材は、前記第１部材が挿入される中空リングである、燃料電池スタック。
【請求項６】
請求項４記載の燃料電池スタックにおいて、
前記第２部材には、前記第１部材と結合可能な螺合部が設けられている、燃料電池スタック。
【請求項７】
請求項１記載の燃料電池スタックにおいて、
前記凹部には、前記位置決めピンの一端に設けられた雄ネジに螺合可能な雌ネジが形成されている、燃料電池スタック。
【請求項８】
積層された複数の発電セルを有するセル積層体と、
前記セル積層体を収容するスタックケースと、
前記スタックケースの端部に固定され、前記セル積層体に積層方向の締付荷重を付与するエンドプレートと、
を備えた燃料電池スタックの組立方法であって、
前記スタックケースの前記端部に少なくとも２本の位置決めピンを配置するピン配置工程と、
前記エンドプレートに設けられた少なくとも２つの位置決め用孔部に前記少なくとも２本の位置決めピンをそれぞれ挿入する工程と、
前記少なくとも２本の位置決めピンにより前記スタックケースと前記エンドプレートを位置決めし且つ前記セル積層体に前記締付荷重を付与した状態で、前記スタックケースに対して前記エンドプレートを固定する固定工程と、を有する、燃料電池スタックの組立方法。
【請求項９】
請求項８記載の燃料電池スタックの組立方法において、
前記位置決めピンは、前記エンドプレートの厚さ方向の一部において、前記位置決め用孔部に当接する、燃料電池スタックの組立方法。
【請求項１０】
請求項９記載の燃料電池スタックの組立方法において、
前記位置決めピンは、前記位置決め用孔部の前記スタックケース側の一部に当接する、燃料電池スタックの組立方法。
【請求項１１】
請求項９記載の燃料電池スタックの組立方法において、
前記位置決めピンは、軸方向の一部において径方向に膨出した膨出部を有し、
前記膨出部が、前記位置決め用孔部に当接する、燃料電池スタックの組立方法。
【請求項１２】
請求項９記載の燃料電池スタックの組立方法において、
前記位置決めピンは、中空リング状の第１部材と、前記第１部材から突出するとともに前記第１部材から分離可能な第２部材とを有し、前記第２部材は、前記第１部材よりも小径に構成されており、
前記ピン配置工程では、前記位置決め用孔部及び前記端部に設けられた凹部に第２部材を挿入するとともに、前記第１部材に前記第２部材を挿入する、燃料電池スタックの組立方法。
【請求項１３】
請求項１２記載の燃料電池スタックの組立方法において、
前記固定工程後に、前記第１部材から前記第２部材を抜き取る、燃料電池スタックの組立方法。
【請求項１４】
請求項９記載の燃料電池スタックの組立方法において、
前記位置決めピンは、第１部材と、前記第１部材から突出するとともに前記第１部材に螺合により結合した第２部材とを有し、前記第２部材は、前記第１部材よりも小径に構成されており、
前記ピン配置工程では、前記第１部材と前記第２部材とを結合させた状態で、前記第１部材を前記位置決め用孔部及び前記端部に設けられた凹部に配置する、燃料電池スタックの組立方法。
【請求項１５】
請求項１４記載の燃料電池スタックの組立方法において、
前記固定工程後に、前記第１部材から前記第２部材を取り外すとともに前記第１部材を前記位置決め用孔部から離脱させる、燃料電池スタックの組立方法。
【請求項１６】
請求項９記載の燃料電池スタックの組立方法において、
前記ピン配置工程では、前記位置決めピンの一端に設けられた雄ネジを、前記端部に設けられた凹部に設けられた雌ネジに螺合させる、燃料電池スタックの組立方法。
【請求項１７】
請求項９記載の燃料電池スタックの組立方法において、
前記位置決めピンは、雌ネジが形成された中空筒状の第１部材と、前記第１部材から突出するとともに前記第１部材に螺合した第２部材とを有し、
前記ピン配置工程では、前記第１部材と前記第２部材とを結合させた状態で、前記第１部材を前記位置決め用孔部及び前記端部に設けられた凹部に配置し、
前記固定工程後、前記位置決めピンを回して前記第１部材を前記凹部から抜ける方向に移動させる、燃料電池スタックの組立方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池スタック及びその組立方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
発電セルは、電解質膜・電極構造体がセパレータによって挟持されることにより構成されている。通常、複数の発電セルが積層されており、複数の発電セルを備えた燃料電池スタックは、例えば、車載用燃料電池スタックとして燃料電池車両に搭載されている。車載用燃料電池スタックでは、複数の発電セルが積層されたセル積層体を、スタックケース内に収納する構成が採用されている。
【０００３】
例えば、特許文献１では、セル積層体に積層方向の締付荷重を付与するためのエンドプレートを、スタックケースの端部にボルトで接合した燃料電池スタックが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−１８７８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上述した従来技術に関連してなされたものであり、スタックケースとエンドプレートとを組み立てる際に、スタックケースに対するエンドプレートの固定作業を容易に行うことができる燃料電池スタック及びその組立方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の態様は、積層された複数の発電セルを有するセル積層体と、前記セル積層体を収容するスタックケースと、前記スタックケースの端部に固定され、前記セル積層体に積層方向の締付荷重を付与するエンドプレートと、を備えた燃料電池スタックであって、前記スタックケースの前記端部には、前記スタックケースと前記エンドプレートとの位置決めをする位置決めピンの一端を保持するための凹部が少なくとも２つ設けられ、前記エンドプレートには、前記少なくとも２つの凹部に対応して、前記位置決めピンを挿入するための位置決め用孔部が少なくとも２つ設けられている、燃料電池スタックである。
【０００７】
本発明の第２の態様は、積層された複数の発電セルを有するセル積層体と、前記セル積層体を収容するスタックケースと、前記スタックケースの端部に固定され、前記セル積層体に積層方向の締付荷重を付与するエンドプレートと、を備えた燃料電池スタックの組立方法であって、前記スタックケースの前記端部に少なくとも２本の位置決めピンを配置するピン配置工程と、前記エンドプレートに設けられた少なくとも２つの位置決め用孔部に前記少なくとも２本の位置決めピンをそれぞれ挿入する工程と、前記少なくとも２本の位置決めピンにより前記スタックケースと前記エンドプレートを位置決めし且つ前記セル積層体に前記締付荷重を付与した状態で、前記スタックケースに対して前記エンドプレートを固定する固定工程と、を有する、燃料電池スタックの組立方法である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の燃料電池スタック及びその組立方法によれば、スタックケースとエンドプレートとを組み立てる際に、少なくとも２本の位置決めピンでスタックケースとエンドプレートとを位置決めできるため、エンドプレートの固定作業を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態に係る燃料電池スタックを搭載した燃料電池車両の前方部分の斜視図である。
【図２】燃料電池スタックの組立方法（第１実施形態）を説明する斜視図である。
【図３】燃料電池スタックの組立方法（第１実施形態）を説明する第１の断面図である。
【図４】燃料電池スタックの組立方法（第１実施形態）を説明する第２の断面図である。
【図５】図５Ａ〜図５Ｃは、燃料電池スタックの組立方法（第２実施形態）を説明する断面図である。
【図６】図６Ａは、燃料電池スタックの組立方法（第３実施形態）を説明する第１の断面図である。図６Ｂは、燃料電池スタックの組立方法（第３実施形態）を説明する第２の断面図である。
【図７】図７Ａは、燃料電池スタックの組立方法（第４実施形態）を説明する第１の断面図である。図７Ｂは、燃料電池スタックの組立方法（第４実施形態）を説明する第２の断面図である。
【図８】図８Ａは、燃料電池スタックの組立方法（第５実施形態）を説明する第１の断面図である。図８Ｂは、燃料電池スタックの組立方法（第５実施形態）を説明する第２の断面図である。図８Ｃは、燃料電池スタックの組立方法（第５実施形態）を説明する第３の断面図である。
【図９】図９Ａは、燃料電池スタックの組立方法（第６実施形態）を説明する第１の断面図である。図９Ｂは、燃料電池スタックの組立方法（第６実施形態）を説明する第２の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下の説明において、上方（上部）とは、鉛直方向の上方（上部）を意味する。下方（下部）とは、鉛直方向の下方（下部）を意味する。図１に示すように、本発明の実施形態に係る燃料電池スタック１２は、燃料電池車両１０に搭載されている。燃料電池車両１０は、例えば、燃料電池電気自動車である。燃料電池車両１０はさらに、ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  ｃｏｎｔｒｏｌ  ｕｎｉｔ）や、燃料電池スタック１２で発電した電力を電源として動作する走行用モータ等の電装品を備える。
【００１１】
燃料電池スタック１２は、ダッシュボード１０ｄの前方（矢印Ａｆ方向）に形成されたフロントルーム（モータルーム）１０ｆ内に配設されている。燃料電池スタック１２は、複数の発電セル１３が一方向に積層されてなるセル積層体１４と、セル積層体１４を覆うスタックケース１６とを備える。この燃料電池スタック１２はさらに、燃料電池用補機１７を収納する補機ケース２０を備える。
【００１２】
各発電セル１３は、電解質膜（例えば、固体高分子電解質膜）の両面にそれぞれアノード電極及びカソード電極が配置されて構成された電解質膜・電極構造体と、この電解質膜・電極構造体を両側から挟持する一対のセパレータとを有する。アノード電極と一方のセパレータとの間に燃料ガス流路が形成される。カソード電極と他方のセパレータとの間に酸化剤ガス流路が形成される。
【００１３】
セル積層体１４には、燃料ガス流路に燃料ガスを供給する燃料ガス入口連通孔と、燃料ガスを排出する燃料ガス出口連通孔と、酸化剤ガス流路に酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス入口連通孔と、酸化剤ガスを排出する酸化剤ガス出口連通孔と、冷却媒体を供給する冷却媒体入口連通孔と、冷却媒体を排出する冷却媒体出口連通孔とが、セル積層体１４の積層方向に沿って形成されている。
【００１４】
図１において、複数の発電セル１３の積層方向（図２の矢印Ｓ方向）は、車両幅方向（矢印Ｂ方向）と一致している。他の態様において、複数の発電セル１３は、鉛直方向（矢印Ｃ方向）に積層されてもよい。複数の発電セル１３は、車両前後方向（矢印Ａ方向）に積層されてもよい。セル積層体１４の積層方向一端（矢印ＢＲ方向側）には、第１ターミナルプレート２２ａ及び第１絶縁プレート２４ａが外方に向かって順次配設される。セル積層体１４の積層方向他端（矢印ＢＬ方向側）には、第２ターミナルプレート２２ｂ及び第２絶縁プレート２４ｂが外方に向かって順次配設される。
【００１５】
スタックケース１６は、平面視で略四角形状（長辺が車両幅方向に沿って延在する長方形状）である。スタックケース１６は、立方体形状又は直方体形状である。スタックケース１６は、右側（矢印ＢＲ方向側）に形成された四角形状の第１開口部１６ｐ（図２参照）と、左側（矢印ＢＬ方向側）に形成された四角形状の第２開口部１６ｓ（図２参照）とを有し、箱型に構成されている。
【００１６】
スタックケース１６の一方の端部１６ｅ（端面）には、スタックケース１６の第１開口部１６ｐを閉じるようにエンドプレート１８が固定（複数のボルト３８（図２参照）により締結）されている。エンドプレート１８は、セル積層体１４に積層方向の締付荷重を付与する。なお、図示は省略するが、スタックケース１６とエンドプレート１８との間には、弾性材料からなるシール部材が、スタックケース１６とエンドプレート１８との接合面の全周に亘って配置される。
【００１７】
補機ケース２０は、燃料電池用補機１７を保護するための保護ケースであり、スタックケース１６の水平方向に隣接してスタックケース１６に接合されている。補機ケース２０内には、燃料電池用補機１７として、燃料ガス系デバイス及び酸化剤ガス系デバイスが収納されている。補機ケース２０内に収納されている燃料ガス系デバイスは、インジェクタ３２、エジェクタ３４、水素ポンプ３５、バルブ類（図示せず）等である。補機ケース２０は、スタックケース１６に隣接して設けられた凹形状の第１ケース部材２０ａと、第１ケース部材２０ａに接合された凹形状の第２ケース部材２０ｂとを有し、第１ケース部材２０ａ内に燃料電池用補機１７の少なくとも一部が収容されている。
【００１８】
第１ケース部材２０ａは、スタックケース１６の左端にボルトにより接合される。第１ケース部材２０ａは、第２絶縁プレート２４ｂに当接してセル積層体１４に積層方向の締付荷重を付与する他方のエンドプレートを兼ねている。図示は省略するが、ケース本体７６と第１ケース部材２０ａとの間には、弾性材料からなるシール部材が、スタックケース１６と第１ケース部材２０ａとの接合面の全周に亘って配置される。
【００１９】
第２ケース部材２０ｂは、第１ケース部材２０ａの開口部を閉じるカバー部材であり、第１ケース部材２０ａにボルト（図示省略）により接合される。図示は省略するが、第１ケース部材２０ａの第１フランジ部２０ａｆと第２ケース部材２０ｂの第２フランジ部２０ｂｆとの間には、弾性材料からなるシール部材が、第１ケース部材２０ａと第２ケース部材２０ｂとの接合面の全周に亘って配置される。
【００２０】
なお、スタックケース１６、エンドプレート１８及び補機ケース２０から構成されるケースユニット１５の上部には図示しない換気ダクトが接続されており、燃料電池スタック１２又は燃料電池用補機１７から燃料ガスが漏出した場合に、燃料ガスが換気ダクトを介して車外に排出されるようになっている。
【００２１】
次に、上記のように構成される燃料電池スタック１２の組立方法を説明する。
【００２２】
燃料電池スタック１２の組立方法は、図２に示すように、少なくとも２本の位置決めピン４０を用いる。具体的に、燃料電池スタック１２の組立方法は、スタックケース１６の端部１６ｅに位置決めピン４０を配置するピン配置工程と、エンドプレート１８に設けられた位置決め用孔部４４に位置決めピン４０を挿入しながらセル積層体１４の上にエンドプレート１８を載せるプレート載置工程と、エンドプレート１８を押圧してセル積層体１４に締付荷重（圧縮荷重）を付与する加圧工程と、スタックケース１６に対してエンドプレート１８を固定する固定工程とを有する。
【００２３】
図２において、スタックケース１６と補機ケース２０とが互いに接合されたケース構造体１５ａが、スタックケース１６の第１開口部１６ｐを上方に向けた状態で設置されている。また、締付荷重を付与される前のセル積層体１４が、スタックケース１６内に配置されている。締付荷重を付与される前のセル積層体１４の一部（積層方向を鉛直方向に向けたセル積層体１４の上端部を含む部分）は、スタックケース１６の第１開口部１６ｐを介してスタックケース１６の外側（上方）に突出している。
【００２４】
スタックケース１６の端部１６ｅ（端面）には、スタックケース１６とエンドプレート１８との位置決めをする位置決めピン４０の一端を保持するための凹部４２が少なくとも２つ設けられている。凹部４２は、セル積層体１４の積層方向（矢印Ｓ方向）に沿う方向に深さを有する有底の穴である。凹部４２は、平面視で（矢印Ｓ方向から見て）円形の穴である。本実施形態では、スタックケース１６の四角形状の端部１６ｅの対向する２辺にそれぞれ凹部４２が設けられている。２つの凹部４２は、端部１６ｅの対角位置近傍に設けられている。
【００２５】
ピン配置工程では、スタックケース１６の端部１６ｅ（端面）に少なくとも２本の位置決めピン４０を配置する。具体的には、スタックケース１６の端部１６ｅに設けられた各凹部４２に、位置決めピン４０の一端を挿入する。位置決めピン４０は、長尺な円柱状に形成されている。位置決めピン４０が凹部４２に挿入された状態で、位置決めピン４０はセル積層体１４の積層方向（矢印Ｓ方向）と略平行に配置され、且つ位置決めピン４０の他端（上端４０ｕ）はセル積層体１４の端面１４ｓ及び第１絶縁プレート２４ａの端面２４ａｓよりも高い位置にある。
【００２６】
エンドプレート１８には、少なくとも２つの凹部４２に対向して（同軸上に）、位置決めピン４０を挿入するための位置決め用孔部４４が少なくとも２つ設けられている。図３に示すように、位置決め用孔部４４は、エンドプレート１８を厚さ方向に貫通している。すなわち、位置決め用孔部４４は、エンドプレート１８のスタックケース１６側の面（内面１８ｓ１）と、スタックケース１６と反対側の面（外面１８ｓ２）とに開口した貫通孔である。位置決め用孔部４４は、平面視で（矢印Ｓ方向から見て）円形である。位置決め用孔部４４は、スタックケース１６側の内径が、スタックケース１６と反対側の内径よりも小さい。以下、位置決め用孔部４４のうち、相対的に内径が小さいスタックケース１６側の部分を小径部４４ａと呼び、相対的に内径が大きいスタックケース１６と反対側の部分を大径部４４ｂと呼ぶ。
【００２７】
小径部４４ａと大径部４４ｂとは同軸上に設けられている。小径部４４ａの内径は、凹部４２の内径と略同一に設定されている。高い位置決め精度を得るために、凹部４２の内径及び小径部４４ａの内径は、位置決めピン４０の外径と略同じか、僅かに大きく設定されている。大径部４４ｂの内径は、組立時にエンドプレート１８が曲がっても大径部４４ｂの内周面が位置決めピン４０に接触しないように、凹部４２の内径よりも大きく設定されている。小径部４４ａの厚さｔ２（軸方向長さ）は、エンドプレート１８の厚さｔ１の半分以下であることが好ましい。
【００２８】
図２において、ピン配置工程の後、セル積層体１４の上にエンドプレート１８を載せるプレート載置工程を実施する。プレート載置工程では、スタックケース１６に一部が収容された積層荷重付与前のセル積層体１４の上方（真上）で、セル積層体１４にエンドプレート１８を対向させる。そして、エンドプレート１８をスタックケース１６及びセル積層体１４に向かって下降させ、エンドプレート１８に設けられた位置決め用孔部４４に位置決めピン４０を挿入し、セル積層体１４上にエンドプレート１８を載せる。この際、位置決めピン４０がガイドとなるため、エンドプレート１８をセル積層体１４に対して位置精度よく載せることができる。
【００２９】
プレート載置工程の後、セル積層体１４に締付荷重を付与する加圧工程を実施する。加圧工程では、図示しないプレス装置を用い、エンドプレート１８を下方に向かって（セル積層体１４に向かって）押圧する。そして、プレス装置により、エンドプレート１８を下方に押圧し、図３に示すように、エンドプレート１８をスタックケース１６の端部１６ｅに当接させる。この状態で、エンドプレート１８は、位置決めピン４０によりスタックケース１６に対して精度よく位置決めされている。
【００３０】
図２において、プレス装置がエンドプレート１８を押圧し始めてからエンドプレート１８がスタックケース１６の端部１６ｅに当接するまでの間、セル積層体１４は、エンドプレート１８と第１ケース部材２０ａ（他方のエンドプレート）との間で積層方向（矢印Ｓ方向）に圧縮されて、全長（積層方向長さ）が減少する。
【００３１】
加圧工程の後、スタックケース１６に対してエンドプレート１８を固定する固定工程を実施する。固定工程では、プレス装置によりエンドプレート１８を押圧し且つエンドプレート１８がスタックケース１６の端部１６ｅに当接した状態で、エンドプレート１８を複数のボルト３８によりスタックケース１６に締結する。このようにエンドプレート１８をスタックケース１６に固定した後、図４に示すように、凹部４２及び位置決め用孔部４４から位置決めピン４０を抜き取る。なお、固定工程において、スタックケース１６に対するエンドプレート１８の固定は、ボルト３８に限らず、溶接、カシメ等によってなされてもよい。いずれか一方のエンドプレート（エンドプレート１８又は第１ケース部材２０ａ）とセル積層体１４との間に、締付荷重を調整するためのシムプレートを挿入してもよい。
【００３２】
この場合、本実施形態に係る燃料電池スタック１２及びその組立方法は、以下の効果を奏する。
【００３３】
図２に示したように、燃料電池スタック１２において、スタックケース１６の端部１６ｅには、スタックケース１６とエンドプレート１８との位置決めをする位置決めピン４０の一端を保持するための凹部４２が少なくとも２つ設けられている。エンドプレート１８には、少なくとも２つの凹部４２に対応して、位置決めピン４０を挿入するための位置決め用孔部４４が少なくとも２つ設けられている。この構成により、スタックケース１６とエンドプレート１８とを組み立てる際に、少なくとも２本の位置決めピン４０でスタックケース１６とエンドプレート１８とを精度よく位置決めできるため、エンドプレート１８の固定作業を容易に行うことができる。
【００３４】
スタックケース１６は、立方体形状又は直方体形状であり、端部１６ｅの対向する２辺にそれぞれ凹部４２が設けられている。この構成により、スタックケース１６とエンドプレート１８とを精度よく位置決めすることができる。
【００３５】
図３に示したように、位置決め用孔部４４は、スタックケース１６側の内径が、スタックケース１６と反対側の内径よりも小さい。この構成により、エンドプレート１８が締付荷重により変形（僅かに湾曲）しても、位置決めピン４０はエンドプレート１８の厚さ方向の一部において位置決め用孔部４４に当接するため、位置決め用孔部４４の内周面と位置決めピン４０の外周面との接触面積が小さくなる。
【００３６】
具体的には、エンドプレート１８が締付荷重により変形しても、位置決め用孔部４４のうち小径部４４ａの内周面のみが位置決めピン４０に当接し、大径部４４ｂは位置決めピン４０に当接しないため、位置決め用孔部４４と位置決めピン４０との接触面積は小さい。これにより、エンドプレート１８の固定後に位置決めピン４０をエンドプレート１８（位置決め用孔部４４）から簡単に抜くことができる。従って、スタックケース１６へのエンドプレート１８の固定作業を円滑に遂行することができ、エンドプレート１８の固定作業を一層容易に行うことができる。
【００３７】
なお、他の態様においては、上記の構成とは逆に、エンドプレート１８の外面１８ｓ２側に小径部４４ａが設けられ、エンドプレート１８の内面１８ｓ１側に大径部４４ｂが設けられてもよい。さらに他の態様においては、エンドプレート１８の内面１８ｓ１側及び外面１８ｓ２側に小径部４４ａがそれぞれ設けられ、２つの小径部４４ａ間（エンドプレート１８の厚さ方向中間位置）に大径部４４ｂが設けられてもよい。このような構成によっても、締付荷重によりエンドプレート１８が変形したとしても、位置決め用孔部４４のうち小径部４４ａの内周面のみが位置決めピン４０に当接し、接触面積を小さくできるため、エンドプレート１８の固定後の位置決めピン４０の抜取りを簡単に行うことができる。このように、エンドプレート１８の厚さの一部に小径部４４ａが設けられていればよい。
【００３８】
図５Ａを参照し、第２実施形態である、位置決めピン４０ａを用いた燃料電池スタック１２ａの組立方法を説明する。エンドプレート１８ａには、スタックケース１６に設けられた少なくとも２つの凹部４２に対向して、位置決めピン４０ａが挿入される位置決め用孔部４６が少なくとも２つ設けられている。エンドプレート１８ａは、位置決め用孔部４４に代えて位置決め用孔部４６が設けられていること以外は、エンドプレート１８（図１〜図３）と同様に構成されている。
【００３９】
位置決め用孔部４６の内径は、軸方向（エンドプレート１８ａの厚さ方向）に亘って一定である。位置決めピン４０ａは、軸方向の一部（位置決め用孔部４６に挿入される部位）において径方向に膨出した膨出部４８を有する。膨出部４８の外径は、位置決めピン４０ａにおける他の部位（ピン軸部４９）の外径よりも大きい。膨出部４８は、位置決めピン４０ａの外周部を全周に亘って延在する環状突起である。位置決めピン４０ａの軸に沿った断面における膨出部４８の輪郭形状は、弧状（好ましくは円弧状）である。
【００４０】
エンドプレート１８ａが締付荷重により変形した場合、位置決めピン４０ａのうち膨出部４８のみが、位置決め用孔部４６に当接する。燃料電池スタック１２ａの組立方法は、膨出部４８を有する位置決めピン４０ａを用いること以外は、上述した燃料電池スタック１２の組立方法と同様である。すなわち、燃料電池スタック１２ａの組立方法は、燃料電池スタック１２の組立方法と同様に、ピン配置工程と、プレート配置工程と、加圧工程と、固定工程とを有する。
【００４１】
燃料電池スタック１２ａの組立方法によれば、スタックケース１６とエンドプレート１８ａとを組み立てる際に、少なくとも２本の位置決めピン４０ａでスタックケース１６とエンドプレート１８ａとを位置決めできるため、エンドプレート１８ａの固定作業を容易に行うことができる。また、エンドプレート１８ａをスタックケース１６に固定する際、エンドプレート１８ａが締付荷重により変形しても、位置決めピン４０ａのうち膨出部４８のみが位置決め用孔部４６の内周面と当接し、位置決めピン４０ａの他の部位（ピン軸部４９）は位置決め用孔部４６の内周面に当接しないため、位置決め用孔部４６と位置決めピン４０ａとの接触面積は小さい。これにより、エンドプレート１８ａの固定後に位置決めピン４０ａをエンドプレート１８ａ（位置決め用孔部４６）から簡単に抜くことができる。
【００４２】
図５Ａに示す位置決めピン４０ａに代えて、図５Ｂに示す位置決めピン４０ａ１が用いられてもよい。位置決めピン４０ａ１は、軸方向に並んだ２つの膨出部４８を有する。ピン配置工程では、一方（先端側）の膨出部４８は、凹部４２（図５Ａ）よりも大径の凹部４２ａに挿入される。２つの膨出部４８の外径は、互いに同じでもよく、異なっていてもよい。凹部４２ａの内径と位置決め用孔部４６の内径の大小関係は、２つの膨出部４８の外径の大小関係に応じて設定される。
【００４３】
図５Ａに示す位置決めピン４０ａに代えて、図５Ｃに示す位置決めピン４０ａ２が用いられてもよい。位置決めピン４０ａ２の先端部には雄ネジ４０ａｓが設けている。ピン配置工程では、雌ネジとして形成された凹部４２ｂに、位置決めピン４０ａ２の雄ネジ４０ａｓが挿入される（螺合される）。
【００４４】
図６Ａ及び図６Ｂを参照し、第３実施形態である、位置決めピン４０ｂを用いた燃料電池スタック１２の組立方法を説明する。燃料電池スタック１２の組立てにおいて、スタックケース１６にエンドプレート１８を固定する際には、少なくとも２本の位置決めピン４０ｂが用いられる。図６Ａに示すように、位置決めピン４０ｂは、中空リング状の第１部材５０と、第１部材５０から突出するとともに第１部材５０から分離可能な第２部材５２とを有する。第１部材５０は、円形リング状である。第１部材５０は、多角リング状（例えば、六角リング形状）であってもよい。第１部材５０が多角リング状である場合、凹部４２の内周形状も同様の多角リング状である。第１部材５０は、少なくとも、凹部４２の深さと小径部４４ａの厚みを合計した長さ以上の長さを有する。すなわち、第１部材５０の長さは、第１部材５０が凹部４２に挿入された際に、位置決め用孔部４４の小径部４４ａ内にも第１部材５０が配置されるように設定されている。
【００４５】
第２部材５２の外径は、第１部材５０の外径よりも小径に構成されている。第２部材５２は、ピン本体を構成する長尺な棒状部材である。第２部材５２は、位置決めピン４０（図２）と同等の長さを有する。
【００４６】
位置決めピン４０ｂを用いた燃料電池スタック１２の組立方法は、スタックケース１６の端部１６ｅに少なくとも２本の位置決めピン４０ｂを配置するピン配置工程と、セル積層体１４の上にエンドプレート１８を載せるプレート載置工程と、エンドプレート１８を押圧してセル積層体１４（図２）に締付荷重を付与する加圧工程と、エンドプレート１８をスタックケース１６に固定する固定工程とを有する。
【００４７】
この場合、ピン配置工程では、位置決め用孔部４４及び凹部４２に第１部材５０を配置するとともに、第１部材５０に第２部材５２を挿入する。プレート載置工程、加圧工程及び固定工程は、位置決めピン４０（図２〜図４）を用いた組立方法と同様に実施する。固定工程後に、図６Ｂに示すように、第１部材５０から第２部材５２を抜き取る。エンドプレート１８が締付荷重により変形した状態では、第１部材５０は位置決め用孔部４４に嵌合しているため、第１部材５０は凹部４２及び位置決め用孔部４４に保持されたままとなる（燃料電池スタック１２側に残る）。
【００４８】
位置決めピン４０ｂを用いた燃料電池スタック１２の組立方法によれば、スタックケース１６とエンドプレート１８とを組み立てる際に、少なくとも２本の位置決めピン４０ｂでスタックケース１６とエンドプレート１８とを位置決めできるため、エンドプレート１８の固定作業を容易に行うことができる。また、相対的に小径の第２部材５２により組立時のラフガイド（大まかな位置合わせ）を行い、相対的に大径の第１部材５０によりスタックケース１６とエンドプレート１８との位置決めを精度よく行うことができる。さらに、エンドプレート１８が締付荷重により変形しても、エンドプレート１８の固定後に第２部材５２を簡単に抜くことができる。従って、エンドプレート１８の固定作業を容易に行うことができる。
【００４９】
図７Ａ及び図７Ｂを参照し、第４実施形態である、位置決めピン４０ｃを用いた燃料電池スタック１２の組立方法を説明する。この組立方法では、スタックケース１６にエンドプレート１８を固定する際には、少なくとも２本の位置決めピン４０ｃが用いられる。図７Ａに示すように、位置決めピン４０ｃは、第１部材６０と、第１部材６０から突出するとともに第１部材６０に螺合した第２部材６２とを有する。
【００５０】
第１部材６０は、円筒状（円柱状）である。第１部材６０は、多角筒状（例えば、六角筒形状）であってもよい。第１部材６０が多角筒状である場合、凹部４２の内周形状も同様の多角筒状である。第１部材６０は、少なくとも、凹部４２の深さと小径部４４ａの厚みを合計した長さ以上の長さを有する。すなわち、第１部材６０の長さは、第１部材６０が凹部４２に挿入された際に、位置決め用孔部４４の小径部４４ａ内にも第１部材６０が配置されるように設定されている。第１部材６０の端部には、雌ネジ６４ａを有するネジ穴６４が設けられている。
【００５１】
第２部材６２の外径は、第１部材６０よりも小径に構成されている。第２部材６２は、ピン本体を構成する長尺な棒状部材である。第２部材６２の端部には、雄ネジ６６ａを有するネジ突起６６が設けられている。図７Ａにおいて、雄ネジ６６ａが雌ネジ６４ａに螺合することで、第１部材６０と第２部材６２とが結合している。第１部材６０と第２部材６２とが結合した状態での位置決めピン４０ｃは、位置決めピン４０（図２）と同等の長さを有する。
【００５２】
位置決めピン４０ｃを用いた燃料電池スタック１２の組立方法は、スタックケース１６の端部１６ｅに少なくとも２本の位置決めピン４０ｃを配置するピン配置工程と、セル積層体１４の上にエンドプレート１８を載せるプレート載置工程と、エンドプレート１８を押圧してセル積層体１４に締付荷重を付与する加圧工程と、エンドプレート１８をスタックケース１６に固定する固定工程とを有する。この場合、ピン配置工程では、第１部材６０と第２部材６２とを結合させた状態で、第１部材６０を位置決め用孔部４４及び凹部４２に配置する。プレート載置工程、加圧工程及び固定工程は、位置決めピン４０（図２〜図４）を用いた組立方法と同様に実施する。
【００５３】
固定工程後に、図７Ｂに示すように、第２部材６２を回して第１部材６０から第２部材６２を取り外す（第１部材６０と第２部材６２との螺合を解除する）とともに第１部材６０を位置決め用孔部４４から抜き取る。エンドプレート１８が締付荷重により変形した状態では、第１部材６０は位置決め用孔部４４に嵌合しているため、第１部材６０は凹部４２及び位置決め用孔部４４に保持されたままとなる（燃料電池スタック１２側に残る）。
【００５４】
位置決めピン４０ｃを用いた燃料電池スタック１２の組立方法によれば、スタックケース１６とエンドプレート１８とを組み立てる際に、少なくとも２本の位置決めピン４０ｃでスタックケース１６とエンドプレート１８とを位置決めできるため、エンドプレート１８の固定作業を容易に行うことができる。また、相対的に小径の第２部材６２により組立時のラフガイドを行い、相対的に大径の第１部材６０によりスタックケース１６とエンドプレート１８との位置決めを精度よく行うことができる。さらに、エンドプレート１８が締付荷重により変形しても、エンドプレート１８の固定後に第２部材６２を簡単に抜くことができる。従って、エンドプレート１８の固定作業を容易に行うことができる。
【００５５】
図８Ａ及び図８Ｂを参照し、第５実施形態である、位置決めピン４０ｄを用いた燃料電池スタック１２ｂの組立方法を説明する。スタックケース１６ａにエンドプレート１８を固定する際には、少なくとも２本の位置決めピン４０ｄが用いられる。スタックケース１６ａの端部１６ｅには、雌ネジ６８ａを有する凹部６８が設けられている。スタックケース１６ａは、凹部４２に代えて凹部６８が設けられること以外は、スタックケース１６（図１〜３）と同様に構成されている。凹部６８の内径は、位置決め用孔部４４の小径部４４ａの内径よりも小さい。凹部６８と位置決め用孔部４４とは同軸上に配置されている。位置決めピン４０ｄの端部には、雄ネジ６９ａを有するネジ突起６９が設けられている。
【００５６】
位置決めピン４０ｄを用いた燃料電池スタック１２の組立方法は、スタックケース１６ａの端部１６ｅに少なくとも２本の位置決めピン４０ｄを配置するピン配置工程と、セル積層体１４（図２）の上にエンドプレート１８を載せるプレート載置工程と、エンドプレート１８を押圧してセル積層体１４に締付荷重を付与する加圧工程と、エンドプレート１８をスタックケース１６ａに固定する固定工程とを有する。この場合、ピン配置工程では、位置決めピン４０ｄのネジ突起６９の雄ネジ６９ａを、スタックケース１６ａの雌ネジ６８ａに螺合する。
【００５７】
そして、プレート載置工程では、エンドプレート１８を下降させ、位置決めピン４０ｄをガイド部材として、セル積層体１４（図２）の上にエンドプレート１８を載せる。加圧工程では、図示しないプレス装置により、図８Ａに示すように、エンドプレート１８がスタックケース１６ａの端部１６ｅに当接するまでエンドプレート１８を押し下げる。固定工程では、位置決めピン４０ｄをスタックケース１６ａに取り付けたまま、エンドプレート１８をスタックケース１６ａに対して締結する。固定工程後に、位置決めピン４０ｄを回して、雄ネジ６９ａと雌ネジ６８ａの螺合を解除し、図８Ｂに示すように、位置決めピン４０ｄをスタックケース１６ａから取り外す。
【００５８】
位置決めピン４０ｄを用いた燃料電池スタック１２の組立方法によれば、スタックケース１６ａとエンドプレート１８とを組み立てる際に、少なくとも２本の位置決めピン４０ｄでスタックケース１６ａとエンドプレート１８とを位置決めできるため、エンドプレート１８の固定作業を容易に行うことができる。また、エンドプレート１８が締付荷重により変形しても、エンドプレート１８の固定後に位置決めピン４０ｄを簡単に取り外すことができる。さらに、位置決めピン４０ｄは、スタックケース１６ａに対して螺合により取り付けられるため、適度な結合力で位置決めピン４０ｄをスタックケース１６ａに取り付けることができる。
【００５９】
図８Ｃに示すように、凹部６８は、雌ネジ６８ａに加えて、雌ネジ６８ａよりも大径且つ非ネジ形状の嵌合部６８ｂを備えてもよい。嵌合部６８ｂは、凹部６８のうち雌ネジ６８ａよりも浅い（エンドプレート１８に近い）領域に設けられている。ピン配置工程では、位置決めピン４０ｄの肩部４０ｄｓが嵌合部６８ｂに挿入される。嵌合部６８ｂが設けられることで、より精度よく位置決めすることができる。
【００６０】
図９Ａ及び図９Ｂを参照し、第６実施形態である、位置決めピン４０ｅを用いた燃料電池スタック１２の組立方法を説明する。スタックケース１６にエンドプレート１８を固定する際には、少なくとも２本の位置決めピン４０ｅが用いられる。図９Ａに示すように、位置決めピン４０ｅは、雌ネジ７０ａが形成された中空筒状の第１部材７０と、第１部材７０から突出するとともに第１部材７０に螺合した第２部材７２とを有する。
【００６１】
第１部材７０の外周形状は、円形である。第１部材７０の外周形状は、多角形状（例えば、六角形状）であってもよい。第１部材７０は、少なくとも、凹部４２の深さと小径部４４ａの厚みの合計した長さ以上の長さを有する。すなわち、第１部材７０の長さは、第１部材７０が凹部４２に挿入された際に、位置決め用孔部４４の小径部４４ａ内にも第１部材７０が配置されるように設定されている。
【００６２】
第２部材７２の外周部には、第１部材７０の雌ネジ７０ａに螺合する雄ネジ７２ａが設けられている。第２部材７２の外径は、第１部材７０の外径よりも小径に構成されている。第２部材７２は、ピン本体を構成する長尺な棒状部材である。第２部材７２は、位置決めピン４０（図２）と同等の長さを有する。
【００６３】
位置決めピン４０ｅを用いた燃料電池スタック１２の組立方法は、スタックケース１６の端部１６ｅに少なくとも２本の位置決めピン４０ｅを配置するピン配置工程と、セル積層体１４（図２）の上にエンドプレート１８を載せるプレート載置工程と、エンドプレート１８を押圧してセル積層体１４に締付荷重を付与する加圧工程と、エンドプレート１８をスタックケース１６に固定する固定工程とを有する。この場合、ピン配置工程では、第１部材７０と第２部材７２とを結合させた状態で、第１部材７０を位置決め用孔部４４及び凹部４２に配置する。プレート載置工程、加圧工程及び固定工程は、位置決めピン４０（図２〜図４）を用いた組立方法と同様に実施する。
【００６４】
固定工程後、エンドプレート１８が締付荷重により変形した状態では、第１部材７０は位置決め用孔部４４に嵌合している。このため、第２部材７２を回しても第１部材７０は回らないため、図９Ｂに示すように、第２部材７２の回転に伴って、第１部材７０は、凹部４２及び位置決め用孔部４４から抜ける方向へと移動する。第１部材７０が小径部４４ａから抜け出ることに伴い第２部材７２に対して軸方向に移動しなくなったら、第２部材７２を第１部材７０ごと凹部４２及び位置決め用孔部４４から抜き取る。
【００６５】
位置決めピン４０ｅを用いた燃料電池スタック１２の組立方法によれば、スタックケース１６とエンドプレート１８とを組み立てる際に、少なくとも２本の位置決めピン４０ｅでスタックケース１６とエンドプレート１８とを位置決めできるため、エンドプレート１８の固定作業を容易に行うことができる。また、エンドプレート１８が締付荷重により変形しても、エンドプレート１８の固定後に位置決めピン４０ｅを簡単に取り外すことができる。さらに、第１部材７０と第２部材７２との螺合を利用し、第２部材７２を回すことで第１部材７０を位置決め用孔部４４から抜ける方向に移動させるため、位置決め用孔部４４から第１部材７０を簡単に抜き取ることができる。
【００６６】
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改変が可能である。
【符号の説明】
【００６７】
１２、１２ａ、１２ｂ…燃料電池スタック  １４…セル積層体
１６、１６ａ…スタックケース            １８、１８ａ…エンドプレート
４０、４０ａ、４０ａ１、４０ａ２、４０ｂ〜４０ｅ…位置決めピン
４２、４２ａ、４２ｂ、６８…凹部        ４４、４６…位置決め用孔部
【図１】
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【図２】
2020077577.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2020077577.tif 000007
【図６】
2020077577.tif 000008
【図７】
2020077577.tif 000009
【図８】
2020077577.tif 000010
【図９】
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