(57)【要約】  本発明の燃料電池のセルスタックは、セル積層体（２０）と、セル積層体（２０）のセル（１０）の積層方向の端に配設された弾性部材（３３）と、セル積層体（２０）と弾性部材（３３）とを挾持する一対の端板（３４、３４）と、有するセルスタック本体（５０）と、両端部に第１バンド係合部（６８）と第２バンド係合部（７８）を有し、セルスタック本体（５０）の一対の端面全体と互いに対向する一対の側面とを覆うようにセルスタック本体（５０）の周囲に延在する締結バンド（８０）と、を備え、セルスタック本体（５０）は第１バンド係合部（６８）と第２バンド係合部（７８）とが直接又は間接的に係合することにより、締結バンド（８０）により締結されている。
2010070849.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のセルが積層されたセル積層体と、前記セル積層体の前記セルの積層方向の端に配設された弾性部材と、前記セル積層体と前記弾性部材とを挾持する一対の端板と、有するセルスタック本体と、
両端部に第１バンド係合部と第２バンド係合部とを有し、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側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バンドと、を備え、
前記セルスタック本体は前記第１バンド係合部と前記第２バンド係合部とが直接又は間接的に係合することにより、前記締結バンドにより締結されている、燃料電池のセルスタック。
【請求項２】
前記第１バンド係合部及び前記第２バンド係合部が前記セル積層体の側面に位置するように、前記締結バンドが配置されている、請求項１に記載の燃料電池のセルスタック。
【請求項３】
係合ピンをさらに備え、
前記第１バンド係合部と前記第２バンド係合部とに、それぞれ、第１挿通孔と第２挿通孔とが形成されており、前記第１バンド係合部の第１挿通孔と前記第２バンド係合部の第２挿通孔とに前記係合ピンが挿通されるようにして、前記第１バンド係合部と前記第２バンド係合部とが前記係合ピンを介して係合している、請求項２に記載の燃料電池のセルスタック。
【請求項４】
前記第１挿通孔と前記第２挿通孔が、それぞれ、前記セルの積層方向に対して垂直な方向に配列するように前記第１バンド係合部及び前記第２バンド係合部が設けられている、請求項３に記載の燃料電池のセルスタック。
【請求項５】
前記第１バンド係合部は、前記締結バンドの一端から前記セルの積層方向の一方の方向に突出するように設けられ、
前記第２バンド係合部は、前記締結バンドの他端から前記セルの積層方向の他方の方向に突出するように設けられ、
かつ、前記第１バンド係合部及び前記第２バンド係合部の前記挿通孔が、それぞれ、前記セルの側面に沿って延びるように、前記第１バンド係合部及び前記第２バンド係合部が設けられている、請求項４に記載の燃料電池のセルスタック。
【請求項６】
前記第２バンド係合部は、前記セルの積層方向に垂直で、かつ、前記セル積層体の前記一対の側面に平行な方向から見て、前記第１バンド係合部に並ぶように設けられ、
かつ、前記第１バンド係合部及び前記第２バンド係合部は、各々の前記挿通孔が前記セルの積層方向に垂直で、かつ、前記セル積層体の前記一対の側面に平行な方向に配列されるように設けられている、請求項５に記載の燃料電池のセルスタック。
【請求項７】
前記係合ピンは、その周面が円弧状部分を有するように形成されており、
該係合ピンの円弧状部分が前記第１バンド係合部及び前記第２バンド係合部のそれぞれの前記挿通孔の内面と係合している、請求項３に記載の燃料電池のセルスタック。
【請求項８】
前記第１バンド係合部及び前記第２バンド係合部は前記締結バンドの端部に前記セルの積層方向に長軸を有し、かつ、該長軸に垂直方向に短軸を有するように設けられており、前記長軸の長さが、前記短軸の長さに対して２倍以上である、請求項１に記載の燃料電池のセルスタック。
【請求項９】
前記第１バンド係合部及び前記第２バンド係合部は、前記燃料電池のセルスタックを締結するときの負荷荷重により変形するように構成されている、請求項１に記載の燃料電池のセルスタック。
【請求項１０】
前記第１バンド係合部と前記第２バンド係合部は、前記セルの積層方向から見て、互いに重なり合わないように設けられている、請求項２に記載の燃料電池のセルスタック。
【請求項１１】
前記第１バンド係合部と前記第２バンド係合部は、前記セルの積層方向に対する垂直方向から見て、互いに重なり合うように設けられている、請求項２に記載の燃料電池のセルスタック。
【請求項１２】
前記締結バンドは、第１バンド部材と第２バンド部材とから構成され、
前記第１バンド部材の一方の端部には第１バンド部材係合部が設けられ、前記第１バンド部材の他方の端部には第２バンド部材係合部が設けられ、
前記第２バンド部材の一方の端部には第３バンド部材係合部が設けられ、前記第２バンド部材の他方の端部には第４バンド部材係合部が設けられ、
前記第１バンド係合部は前記第１バンド部材係合部と前記第３バンド部材係合部を有し、前記第２バンド係合部は前記第２バンド部材係合部と前記第４バンド部材係合部を有し、
前記第１バンド部材係合部と前記第４バンド部材係合部とが直接又は間接的に係合し、前記第２バンド部材係合部と前記第３バンド部材係合部とが直接又は間接的に係合することにより、前記セルスタック本体が前記締結バンドにより締結されている、請求項１に記載の燃料電池のセルスタック。
【請求項１３】
前記第１バンド部材及び前記第２バンド部材は、それぞれの前記端が前記セルスタック本体の側面の中央に位置するように構成されている、請求項１２に記載の燃料電池のセルスタック。
【請求項１４】
前記締結バンドには、前記セルスタック本体を通流する流体を供給または排出するための配管が通るための孔が設けられている、請求項１に記載の燃料電池のセルスタック。
【請求項１５】
セル積層体を形成するように互いに積層された複数のセルを有するセルスタック本体と、
前記セル積層体の端に配置された弾性体と、
前記セル積層体と前記弾性体とを挟む一対の端板と、
第１バンド係合部と第２バンド係合部とを有し、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側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バンドと、
前記第１バンド係合部と前記第２バンド係合部と係合し、かつ、前記第１バンド係合部と前記第２バンド係合部とを互いに締結するように構成された係合ピンと、を備える、燃料電池のセルスタック。
【請求項１６】
複数のセルが積層されたセル積層体と、前記セル積層体の前記セルの積層方向の端に配置された弾性体と、前記セル積層体と前記弾性部材とを挟持する一対の端板と、を有するセルスタック本体を形成し、両端部に第１バンド係合部と第２バンド係合部とを有する締結バンドを、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側面とを覆って前記セルスタック本体の周囲に延在するよう配置する工程（Ａ）と、
前記第１バンド係合部と前記第２バンド係合部とを直接又は間接的に係合させ、それによって前記セルスタック本体を前記締結バンドによって締結する工程（Ｂ）と、を含む、燃料電池のセルスタックの締結方法。
【請求項１７】
前記工程（Ｂ）は、
前記締結バンドの前記セルスタック本体の一対の前記端面を覆う部分を、加圧器により、締結荷重よりも大きい所定の荷重をかけて、前記第１バンド係合部の挿通孔と前記第２バンド係合部の挿通孔に前記係合ピンを挿通する工程（Ｂ１）と、
前記加圧器による荷重を開放して、前記第１バンド係合部及び前記第２バンド係合部のそれぞれの前記挿通孔の内面に前記係合ピンを係合させる工程（Ｂ２）と、を含む、請求項１６に記載の燃料電池のセルスタックの締結方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池のセルスタック及び燃料電池のセルスタックの締結方法に関し、締結バンドを用いてセルスタック本体を締結した燃料電池のセルスタック及び燃料電池のセルスタックの締結方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的な燃料電池のセルスタックは、複数のセル（単電池）が積層されたセル積層体の両端に、集電板、絶縁板及び端板がこの順に配設され、これらの積層体を締結ロッド（ボルト及びナット）により積層方向に締め付けることにより構成されている（例えば、特許文献１参照）。このような締結ロッド（ボルト及びナット）を用いた締結構造では、端板の表面からボルトの頭部及び先端部並びにナットが突出するため、燃料電池のサイズが大きくなるという問題があった。【０００３】
このため、セルスタックの締結構造をより小さくすることによって、燃料電池を小型化する技術が種々開発されており、厚さの薄い締結バンドを用いてセルスタックを締結する技術が開示されている（例えば、特許文献２及び特許文献３参照）。特許文献２及び特許文献３に開示されている燃料電池のように、セル積層体及び端板等の締結に締結バンドを用いると、締結バンドが端板の表面から大きく突出することがないので、燃料電池のサイズを小さくすることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−５９０８７号公報
【特許文献２】特開２０００−６７９０２号公報
【特許文献３】特表２００１−５０４６３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献２に開示されている高分子電解質型燃料電池では、バンドの接続部をボルトとナットで留めるため、少なくともボルトとナット分の突出部が接続部として必要であり、重量や体積が大きくなるという問題があった。また、燃料電池の表面積が増大すると、放熱量が大きくなり、コージェネレーションシステムの電源として使用するように、熱回収が必要な場合には、性能が低下するという問題があった。さらに、ボルトとナットを締める工数や、部品点数も多くなり、組み立て性が低下するという問題があった。【０００６】
また、特許文献３に開示されている燃料電池積層体では、金属等の帯状の部材の両端を溶接することにより環状としたバンドを用いるために、組立段階において、必要以上の荷重や高熱などの過負荷をセル積層体に与えてしまうという問題があった。また、組立後にバンドを溶接する場合、溶接部に与える熱がセルに用いられているガスケットや高分子電解質膜などの高熱に弱い樹脂材量に伝わり、耐久性能の劣化を引き起こすという問題があった。【０００７】
さらに、上記従来の締結方法の場合、複数の締結ロッドまたは複数のバンドをそれぞれ調整する必要があり、多くの工数を必要とするという問題があった。【０００８】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、燃料電池をコンパクトで表面積も小さくすることができ、また、組み立てたときに性能を損なうことなく、少ない部品点数や少ない工数で組み立てることができる、燃料電池のセルスタック及び燃料電池のセルスタックの締結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】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明に係る燃料電池のセルスタックは、複数のセルが積層されたセル積層体と、前記セル積層体の前記セルの積層方向の端に配設された弾性部材と、前記セル積層体と前記弾性部材とを挾持する一対の端板と、有するセルスタック本体と、第１バンド係合部と第２バンド係合部とを有し、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側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バンドと、を備え、前記セルスタック本体は前記第１バンド係合部と前記第２バンド係合部とが直接又は間接的に係合することにより、前記締結バンドにより締結されている。【００１０】
これにより、燃料電池のセルスタックをコンパクトで表面積も小さくすることができ、また、組み立てたときに性能を損なうことなく、少ない部品点数や少ない工数で組み立てることができる。【００１１】
また、本発明に係る燃料電池のセルスタックでは、前記第１バンド係合部及び前記第２バンド係合部が前記セル積層体の側面に位置するように、前記締結バンドが配置されていてもよい。【００１２】
また、本発明に係る燃料電池のセルスタックでは、係合ピンをさらに備え、前記第１バンド係合部と前記第２バンド係合部とに、それぞれ、第１挿通孔と第２挿通孔とが形成されており、前記第１バンド係合部の第１挿通孔と前記第２バンド係合部の第２挿通孔とに前記係合ピンが挿通されるようにして、前記第１バンド係合部と前記第２バンド係合部とが前記係合ピンを介して係合していてもよい。【００１３】
また、本発明に係る燃料電池のセルスタックでは、前記第１挿通孔と前記第２挿通孔が、それぞれ、前記セルの積層方向に対して垂直な方向に配列するように前記第１バンド係合部及び前記第２バンド係合部が設けられていてもよい。【００１４】
また、本発明に係る燃料電池のセルスタックでは、前記第１バンド係合部は、前記締結バンドの一端から前記セルの積層方向の一方の方向に突出するように設けられ、前記第２バンド係合部は、前記締結バンドの他端から前記セルの積層方向の他方の方向に突出するように設けられ、かつ、前記第１バンド係合部及び前記第２バンド係合部の前記挿通孔が、それぞれ、前記セルの側面に沿って延びるように、前記第１バンド係合部及び前記第２バンド係合部が設けられていてもよい。【００１５】
また、本発明に係る燃料電池のセルスタックでは、前記第２バンド係合部は、前記セルの積層方向に垂直で、かつ、前記セル積層体の前記一対の側面に平行な方向から見て、前記第１バンド係合部に並ぶように設けられ、かつ、前記第１バンド係合部及び前記第２バンド係合部は、各々の前記挿通孔が前記セルの積層方向に垂直で、かつ、前記セル積層体の前記一対の側面に平行な方向に配列されるように設けられていてもよい。【００１６】
また、本発明に係る燃料電池のセルスタックでは、前記係合ピンは、その周面が円弧状部分を有するように形成されており、該係合ピンの円弧状部分が前記第１バンド係合部及び前記第２バンド係合部のそれぞれの前記挿通孔の内面と係合していてもよい。【００１７】
また、本発明に係る燃料電池のセルスタックでは、前記第１バンド係合部及び前記第２バンド係合部は前記締結バンドの端部に前記セルの積層方向に長軸を有し、かつ、該長軸に垂直方向に短軸を有するように設けられており、前記長軸の長さが、前記短軸の長さに対して２倍以上であってもよい。【００１８】
また、本発明に係る燃料電池のセルスタックでは、前記第１バンド係合部及び前記第２バンド係合部は、前記燃料電池のセルスタックを締結するときの負荷荷重により変形するように構成されていてもよい。【００１９】
また、本発明に係る燃料電池のセルスタックでは、前記第１バンド係合部と前記第２バンド係合部は、前記セルの積層方向から見て、互いに重なり合わないように設けられていてもよい。【００２０】
また、本発明に係る燃料電池のセルスタックでは、前記第１バンド係合部と前記第２バンド係合部は、前記セルの積層方向に対する垂直方向から見て、互いに重なり合うように設けられていてもよい。【００２１】
また、本発明に係る燃料電池のセルスタックでは、前記締結バンドは、第１バンド部材と第２バンド部材とから構成され、前記第１バンド部材の一方の端部には第１バンド部材係合部が設けられ、前記第１バンド部材の他方の端部には第２バンド部材係合部が設けられ、前記第２バンド部材の一方の端部には第３バンド部材係合部が設けられ、前記第２バンド部材の他方の端部には第４バンド部材係合部が設けられ、前記第１バンド係合部は前記第１バンド部材係合部と前記第３バンド部材係合部を有し、前記第２バンド係合部は前記第２バンド部材係合部と前記第４バンド部材係合部を有し、前記第１バンド部材係合部と前記第４バンド部材係合部とが直接又は間接的に係合し、前記第２バンド部材係合部と前記第３バンド部材係合部とが直接又は間接的に係合することにより、前記セルスタック本体が前記締結バンドにより締結されていてもよい。【００２２】
また、本発明に係る燃料電池のセルスタックでは、前記第１バンド部材及び前記第２バンド部材は、それぞれの前記端が前記セルスタック本体の側面の中央に位置するように構成されていてもよい。【００２３】
また、本発明に係る燃料電池のセルスタックは、前記締結バンドには、前記セルスタック本体を通流する流体を供給または排出するための配管が通るための孔が設けられていてもよい。【００２４】
さらに、本発明に係る燃料電池スタックは、セル積層体を形成するように互いに積層された複数のセルを有するセルスタック本体と、前記セル積層体の端に配置された弾性体と、前記セル積層体と前記弾性体とを挟む一対の端板と、第１バンド係合部と第２バンド係合部とを有し、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側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バンドと、前記第１バンド係合部と前記第２バンド係合部と係合し、かつ、前記第１バンド係合部と前記第２バンド係合部とを互いに締結するように構成された係合ピンと、を備える。【００２５】
また、本発明に係る燃料電池スタックの締結方法は、複数のセルが積層されたセル積層体と、前記セル積層体の前記セルの積層方向の端に配置された弾性体と、前記セル積層体と前記弾性部材とを挟持する一対の端板と、を有するセルスタック本体を形成し、第１バンド係合部と第２バンド係合部とを有する締結バンドを、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側面とを覆って前記セルスタック本体の周囲に延在するよう配置する工程（Ａ）と、前記第１バンド係合部と前記第２バンド係合部とを直接又は間接的に係合させ、それによって前記セルスタック本体を前記締結バンドによって締結する工程（Ｂ）と、を含む。【００２６】
これにより、組み立てたときに性能を損なうことなく、少ない部品点数や少ない工数で組み立てることができる。【００２７】
さらに、本発明に係る燃料電池スタックの締結方法では、前記工程（Ｂ）は、前記締結バンドの前記セルスタック本体の一対の前記端面を覆う部分を、加圧器により、締結荷重よりも大きい所定の荷重をかけて、前記第１バンド係合部の挿通孔と前記第２バンド係合部の挿通孔に前記係合ピンを挿通する工程（Ｂ１）と、前記加圧器による荷重を開放して、前記第１バンド係合部及び前記第２バンド係合部のそれぞれの前記挿通孔の内面に前記係合ピンを係合させる工程（Ｂ２）と、を含む。【００２８】
これにより、組み立てたときに性能を損なうことなく、少ない部品点数や少ない工数で組み立てることができる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明の燃料電池のセルスタック及び燃料電池のセルスタックの締結方法では、燃料電池をコンパクトで表面積も小さくすることができ、また、組み立てたときに性能を損なうことなく、少ない部品点数や少ない工数で組み立てることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１に係る燃料電池のセルスタック概略構成を模式的に示す斜視図である。
【図２】図２は、図１に示す燃料電池のセルスタックを分解した模式図である。
【図３Ａ】図３Ａは、図１に示すＩＩＩＡ−ＩＩＩＡ線に沿った断面図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、燃料電池のセルスタックを組み立てる（締結する）際の状態を示した模式図である。
【図４】図４は、燃料電池のセルスタックにおいて、第１バンド係合部及び第２係合部が設けられる位置によって、端板等に局所的な応力が発生するか否かのシミュレーションを行った結果を示す表である。
【図５】図５は、本発明の実施の形態２に係る燃料電池のセルスタックの概略構成を模式的に示す斜視図である。
【図６】図６は、図５に示す燃料電池のセルスタックを分解した模式図である。
【図７】図７は、本発明の実施の形態３に係る燃料電池のセルスタックの概略構成を模式的に示す斜視図である。
【図８】図８は、図７に示す燃料電池のセルスタックを構成する第１バンド部材及び第２バンド部材の概略構成を模式的に示す斜視図である。
【図９】図９は、本発明の実施の形態４に係る燃料電池のセルスタックの概略構成を模式的に示す斜視図である。
【図１０】図１０は、本発明の実施の形態５に係る燃料電池のセルスタックの概略構成を模式的に示す斜視図である。
【図１１】図１１は、図１０に示す燃料電池のセルスタックを構成する締結バンドの概略構成を模式的に示す斜視図である。
【図１２】図１２は、本発明の実施の形態６に係る燃料電池のセルスタックの概略構成を模式的に示す斜視図である。
【図１３】図１３は、本発明の実施の形態７に係る燃料電池のセルスタックの概略構成を模式的に示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本発明の好ましい実施の形態を、図面を参照しながら説明する。なお、全ての図面において、同一または相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。また、以下に示す各実施の形態では、本発明を固体高分子形燃料電池（ＰＥＦＣ）に適用したものであるが、本発明は、固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）またはリン酸形燃料電池（ＰＡＦＣ）等のような他の形式の燃料電池にも幅広く適用可能である。
【００３２】
（実施の形態１）
［燃料電池のセルスタックの構成］
図１は、本発明の実施の形態１に係る燃料電池のセルスタックの概略構成を模式的に示す斜視図であり、図２は、図１に示す燃料電池のセルスタックを分解した模式図である。なお、図１及び図２において、燃料電池のセルスタックにおける上下方向を図における上下方向として表している。
【００３３】
図１及び図２に示すように、本発明の実施の形態１に係る燃料電池のセルスタック１００は、直方体状のセルスタック本体５０と、Ｕ字状の第１バンド部材６０とＵ字状の第２バンド部材７０を有する締結バンド８０と、一対の係合ピン９０、９０と、を備えている。第１バンド部材６０と第２バンド部材７０は、セルスタック本体５０の上面（上端面）、下面（下端面）、及び互いに対向する一対の側面を覆って、セルスタック本体５０の周囲に延在するように配置されている。セルスタック本体５０の上面を覆う第１バンド部材６０の天井面には複数（ここでは３つ）の貫通孔６９が設けられている。また、セルスタック本体５０の下面を覆う第２バンド部材７０の底面には複数（ここでは３つ）の貫通孔７９が設けられている。なお、該貫通孔６９、７９には、セルスタック本体５０を通流する燃料ガス等の流体を燃料電池のセルスタック１００（セルスタック本体５０）に供給又は排出するための配管２０１が挿通される。
【００３４】
また、第１バンド部材６０の両端には、筒状の第１バンド部材係合部６１と筒状の第２バンド部材係合部６２が配設されている。同様に、第２バンド部材７０の両端には、筒状の第３バンド部材係合部７１と筒状の第４バンド部材係合部７２が配設されている。
【００３５】
そして、一方の係合ピン９０が、第１バンド部材６０の第１バンド部材係合部６１と第２バンド部材７０の第４バンド部材係合部７２とに挿通されていて、同様に、他方の係合ピン９０が、第１バンド部材６０の第２バンド部材係合部６２と第２バンド部材７０の第３バンド部材係合部７１とに挿通されている。これにより、第１バンド部材６０の第１バンド部材係合部６１と第２バンド部材７０の第４バンド部材係合部７２とが、係合ピン９０を介して係合しており、また、第１バンド部材６０の第２バンド部材係合部６２と第２バンド部材７０の第３バンド部材係合部７１とが、係合ピン９０を介して係合している。すなわち、第１バンド部材６０の第１バンド部材係合部６１と第２バンド部材７０の第４バンド部材係合部７２とが、係合ピン９０により間接的に係合し、第１バンド部材６０の第２バンド部材係合部６２と第２バンド部材７０の第３バンド部材係合部７１とが、係合ピン９０により間接的に係合している。このように、係合ピン９０を挿通すると、第１バンド部材６０と第２バンド部材７０が固定される。
【００３６】
なお、第１バンド部材６０及び第２バンド部材７０は、樹脂（エンジニアリングプラスチック、エラストマー等）、ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４等）またはクロムモリブデン鋼等のような引張強度及び防錆性に優れた材料によって構成されている。また、係合ピン９０は、クロムモリブデン鋼、ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４等）などの材料によって構成されている。
【００３７】
ここで、図３Ａ及び図３Ｂを参照しながら、第１バンド部材６０の第１バンド部材係合部６１と第２バンド部材係合部６２及び第２バンド部材７０の第３バンド部材係合部７１と第４バンド部材係合部７２の構成を詳細に説明する。なお、第１バンド部材６０の第１バンド部材係合部６１及び第２バンド部材係合部６２と第２バンド部材７０の第３バンド部材係合部７１及び第４バンド部材係合部７２は、同様に構成されているため、以下の説明では、第１バンド部材６０の第１バンド部材係合部６１と第２バンド部材７０の第４バンド部材係合部７２について説明する。
【００３８】
図３Ａは、図１に示すＩＩＩＡ−ＩＩＩＡ線に沿った断面図であり、図３Ｂは、燃料電池のセルスタック１００を組み立てる（締結する）際の状態を示した模式図である。なお、図３においては、第１バンド部材６０の第１バンド部材係合部６１と第２バンド部材７０の第４バンド部材係合部７２との区別を明確にするために、第１バンド部材係合部６１にハッチングを付している。
【００３９】
図１乃至図３Ｂに示すように、第１バンド部材６０及び第２バンド部材７０の端には、面方向（ここでは、鉛直方向）に突出するように係合形成部６３、７３が、それぞれ設けられていて、該係合形成部６３、７３が、第１バンド部材係合部６１〜第４バンド部材係合部７２を構成している。係合形成部６３、７３は折り返されて筒状に形成され、係合形成部６３、７３の先端部分と該係合形成部６３、７３の基端部分とが溶接及びビス６４、７４により固定されている。
【００４０】
すなわち、第１バンド部材６０の一端からセル１０の積層方向の一方の方向（ここでは、下方向）に突出するように第１バンド部材係合部６１が設けられ、第１バンド部材６０の他端から下方向に突出するように第２バンド部材係合部６２が設けられている。同様に、第２バンド部材７０の一端からセル１０の積層方向の他方の方向（ここでは、上方向）に突出するように第３バンド部材係合部７１が設けられ、第２バンド部材７０の他端から上方向に突出するように第４バンド部材係合部７２が設けられている。換言すると、第３バンド部材係合部７１は、セル１０の積層方向に対して垂直で、かつ、セル積層体２０の一対の側面に平行な方向から見て、第２バンド部材係合部６２に並ぶように設けられている。同様に、第４バンド部材係合部７２は、セル１０の積層方向に対して垂直で、かつ、セル積層体２０の一対の側面に平行な方向から見て、第１バンド部材係合部６１に並ぶように設けられている。ここで、セル１０の積層方向に対して垂直で、かつ、セル積層体２０の一対の側面に平行な方向とは、セル１０における、第１バンド部材６０又は第２バンド部材７０に覆われる側面の長辺の延在方向（以下、セル１０における側面の長辺の延在方向という）をいう。
【００４１】
このようにして形成された第１バンド部材係合部６１及び第２バンド部材係合部６２には、それぞれ、セル１０の積層方向（ここでは、鉛直方向）に対して垂直方向に延びるように挿通孔（筒状の内部空間）６５、６５が形成される。同様に、第３バンド部材係合部７１及び第４バンド部材係合部７２には、それぞれ、セル１０の積層方向（ここでは、鉛直方向）に対して垂直方向に延びるように挿通孔７５、７５が形成される。
【００４２】
すなわち、挿通孔６５及び挿通孔７５は、セル１０の側面（正確には、セル１０の側面の長辺）に沿って延びるように形成されている。そして、第１バンド部材係合部６１の挿通孔６５と第４バンド部材係合部７２の挿通孔７５は、セル１０の積層方向に対して垂直な方向に配列している。同様に、第２バンド部材係合部６２の挿通孔６５と第３バンド部材係合部７１の挿通孔７５は、セル１０の積層方向に対して垂直な方向に配列している。より詳しくは、第１バンド部材係合部６１の挿通孔６５と第４バンド部材係合部７２の挿通孔７５は、セル１０の積層方向に対して垂直で、かつ、セル積層体２０の一対の側面に平行な方向に配列している。同様に、第２バンド部材係合部６２の挿通孔６５と第３バンド部材係合部７１の挿通孔７５は、セル１０の積層方向に対して垂直で、かつ、セル積層体２０の一対の側面に平行な方向に配列している。
【００４３】
換言すると、第１バンド部材係合部６１の挿通孔６５と第４バンド部材係合部７２の挿通孔７５は、セル１０における側面の長辺方向から見て、互いに重なるように配列していて、第２バンド部材係合部６２の挿通孔６５と第３バンド部材係合部７１の挿通孔７５は、セル１０における側面の長辺方向から見て、互いに重なるように（一致するように）配列している。ここで、セル１０の積層方向に対して垂直な方向に配列している、又はセル１０の積層方向に対して垂直な方向で、かつ、セル積層体２０の一対の側面に平行な方向に配列しているとは、セル１０における、第１バンド部材６０又は第２バンド部材７０に覆われる側面の長辺の延在方向から見て、挿通孔６５と挿通孔７５が、互いに重なるように（一致するように）配列している場合のみだけでなく、セル１０における、第１バンド部材６０又は第２バンド部材７０に覆われる側面の長辺の延在方向から見て、挿通孔６５の一部が、挿通孔７５と重なるように配列している場合を含むことをいう。
【００４４】
そして、第１バンド部材係合部６１と第３バンド部材係合部７１は第１バンド係合部を形成し、第２バンド部材係合部６２と第４バンド部材係合部７２は第２バンド係合部を形成する。また、第１バンド部材係合部６１の挿通孔６５と第３バンド部材係合部７１の挿通孔７５は第１挿通孔を形成し、第２バンド部材係合部６２の挿通孔６５と第４バンド部材係合部７２の挿通孔７５は第２挿通孔を形成する。
【００４５】
また、本実施の形態１においては、第１バンド部材６０の第１バンド部材係合部６１と第２バンド部材係合部６２は、セル１０の積層方向に対して垂直な方向から見て、互いに重なり合うように形成されている。同様に、第２バンド部材７０の第３バンド部材係合部７１と第４バンド部材係合部７２は、セル１０の積層方向に対して垂直な方向から見て、互いに重なり合うように形成されている。換言すると、第１バンド部材６０の第１バンド部材係合部６１と第２バンド部材係合部６２は、セルスタック本体５０を挟んで対称になるように形成されている。同様に、第２バンド部材７０の第３バンド部材係合部７１と第４バンド部材係合部７２は、セルスタック本体５０を挟んで対称になるように形成されている。なお、ここでは、第１バンド部材６０の第１バンド部材係合部６１と第２バンド部材７０の第４バンド部材係合部７２は、セル積層体２０の側面の略中央に位置するように形成されていて、第１バンド部材６０の第２バンド部材係合部６２と第２バンド部材７０の第３バンド部材係合部７１は、セル積層体２０の側面の略中央に位置するように形成されている。
【００４６】
一方、第１バンド部材６０の第１バンド部材係合部６１と第２バンド部材７０の第４バンド部材係合部７２は、セル１０の積層方向から見て、互いに重なり合わないように形成されていて、第１バンド部材６０の第２バンド部材係合部６２と第２バンド部材７０の第３バンド部材係合部７１は、セル１０の積層方向から見て、互いに重なり合わないように形成されている。
【００４７】
また、第１バンド部材６０及び第２バンド部材７０の幅は、セル１０の発電部分(カソード、アノード電極部分)を覆うことができる幅より広いことが好ましい。これにより、セル１０の発電部分に均一に加圧することができる。さらに、第１バンド部材６０及び第２バンド部材７０の幅は、後述する端板３４の幅と同じか、それよりも広くなるように形成さることがより好ましい。これにより、端板３４の端面の全体を覆うことができ、均一に加圧することができる。それにより、端板３４に要求される剛性が小さくなり、材料の選択肢が増える。
【００４８】
また、図３Ｂに示すように、第１バンド部材６０の第１バンド部材係合部６１及び第２バンド部材７０の第４バンド部材係合部７２は、第１バンド部材６０及び第２バンド部材７０の厚み方向から見て、長軸方向（セル１０の積層方向）の長さｂが、短軸方向（第１バンド部材６０及び第２バンド部材７０の厚み方向）の長さａの２倍以上になるように形成されている。これにより、第１バンド部材６０の第１バンド部材係合部６１と第２バンド部材７０の第４バンド部材係合部７２とを、係合ピン９０が容易に挿通することができる。
【００４９】
そして、第１バンド部材６０の第１バンド部材係合部６１と第２バンド部材７０の第４バンド部材係合部７２とを、係合ピン９０が挿通し、第１バンド部材係合部６１及び第４バンド部材係合部７２の内面と係合ピン９０の周面とが係合している。具体的には、係合ピン９０は、第１バンド部材係合部６１及び第４バンド部材係合部７２の内面と、それぞれ、その周面の半周が接触している。
【００５０】
これにより、係合ピン９０、第１バンド部材係合部６１及び第４バンド部材係合部７２は、全ての方向から力が加えられて固定されることになり、外部から受ける振動や衝撃への抗力が強くなる。また、上記従来技術のように、ボルトとナットを用いてセルスタック本体５０を締結する場合とは異なり、大きな突出部を必要としないため燃料電池のセルスタック１００の設置スペースや表面積を小さくすることができる。燃料電池のセルスタック１００の表面積を小さくすることができることにより、セルスタック１００の放熱量を小さくすることができる。これにより、本実施の形態１に係る燃料電池のセルスタック１００は、熱回収特性が優れたコージェネレーションシステムの電源としてしようすることができる。
【００５１】
ところで、従来の燃料電池のセルスタック１００は、締結荷重の多寡や、偏り等により、隣り合ったセル１０間の接触抵抗や、セル１０を構成するセパレータとＭＥＡの間の接触抵抗が増大して、電池性能の低下が起こる場合がある。例えば、上述した特許文献２で開示されている高分子電解質型燃料電池のようにバンドの係合部をボルトやナットで留める構造では、張力が働く面(バンド)と支点(係合部)の距離が離れている。このため、バンドの張力によって係合部が変形するおそれがある。そして、このような変形の度合いは、係合部の強度のバラツキや、バンドの張力のバラツキなどにより大きく変化する。したがって、特許文献２で開示されている高分子電解質型燃料電池では、安定した締結荷重を得ることができない。
【００５２】
一方、本実施の形態１に係る燃料電池のセルスタック１００では、図３Ａに示すように、張力が働く面(中心線１０１Ａ、Ｂを含み、スタック積層方向に垂直な面)上に支点(係合ピン９０)が位置するようにすることで、係合形成部６３、７３の変形を抑制することが可能である。このため、張力が働く面と支点とをほぼ同一面上にすることで、変形による締結荷重のバラツキが充分に抑制された燃料電池のセルスタック１００を得ることができる。
【００５３】
なお、本実施の形態１においては、係合形成部６３、７３の先端部と基端部を溶接及びビス６４、７４により固定したが、これに限定されず、溶接のみであってもよく、ビスのみであってもよく、また、接着剤により固定してもよく、締結圧に耐え得る強度が得られるならば限定されない。さらに、係合ピン９０、９０は、ここでは、断面が円で構成されているが、その周面が円弧状部分を有するように形成されていれば、その形状は限定されず、例えば、断面が楕円状であってもよく、長円状であってもよい。
【００５４】
次に、本実施の形態１に係る燃料電池のセルスタック１００を構成する各要素について、図２を参照しながら説明する。
【００５５】
セルスタック本体５０は、複数の板状のセル（単電池）１０を積層したセル積層体２０と、一対の集電板３１、３１と、一対の絶縁板３２、３２と、弾性部材３３と、これらを挾持する一対の端板３４、３４と、を有していて、セルスタック本体５０には、その積層方向に貫通するように、燃料ガス供給マニホールド５１、燃料ガス排出マニホールド（図示せず）、酸化剤ガス供給マニホールド５２、酸化剤ガス排出マニホールド（図示せず）、冷却媒体供給マニホールド５３、及び冷却媒体マニホールド（図示せず）が設けられている。また、各マニホールドには、配管２０１とセルスタック本体５０（燃料電池のセルスタック１００）とを接続するための接続部材２０２が設けられている。
【００５６】
各セル１０は、高分子電解質膜とその両面に配置されたアノードとカソードとからなるＭＥＡ（膜−電極接合体）と、ガスケットと、一対のセパレータと、を有しており、隣接するセル１０のセパレータが互いに接触することによって、全てのセル１０が電気的に直列に接続される。このように構成されたセル１０をその厚み方向に積層することにより、セル積層体２０が形成される。
【００５７】
セル積層体２０におけるセル１０の積層方向の両端には、一対の集電板３１、３１が配置されている。集電板３１の側面には、端子部３１ａが設けられており、該端子部３１ａには、電気配線（図示せず）が接続されている。これにより、各セル１０で発電された電力を端子部３１ａから外部に出力することができる。なお、集電板３１は、ガス不透過性、かつ、導電性の材料から構成されていればよく、例えば、緻密質カーボンまたは銅等の金属を用いることができる。
【００５８】
また、セル積層体２０の集電板３１、３１の外方には、一対の絶縁板３２、３２が、それぞれ、集電板３１、３１の主面と接触するように配置されている。換言すると、一対の絶縁板３２、３２は、セル積層体２０と集電板３１、３１の積層体を挾持するように配置されている。絶縁板３２を構成する材料としては、ゴムまたはプラスチック等のような絶縁性の材料を用いることができる。
【００５９】
また、一対の絶縁板３２、３２のうち、下側に配置されている絶縁板３２の下方には、板状の弾性部材３３が配置されている。弾性部材３３は、セル積層体２０及び集電板３１等を含む積層体に対して、積層方向の押圧力を付与するものであり、その弾発力によって締結バンド８０に締結圧を付与するものである。なお、ここでは、弾性部材３３は、フッ素ゴムやＥＰＤＭ等のゴムからなるシートを用いている。
【００６０】
さらに、セル積層体２０及び集電板３１等を含む積層体の両端には、一対の端板３４、３４が、絶縁板３２の主面または弾性部材３３の主面と接触するように配置されている。端板３４は、締結バンド８０による締結力をセル積層体２０及び集電板３１等に対して均等な面圧で付与するものであり、締結力による変形を防止するために硬質プラスチックまたは鋼等のような高剛性材料を用いて形成されている。図１及び図２に示すように、端板３４の主面の大きさは、セル１０及び集電板３１等の主面の大きさよりもやや大きくなるように形成されていることが好ましい。また、端板３４の締結バンド８０が接触する主面における一対の辺は、面取りされていて、当該部分の厚みが中央部の厚みよりも小さくなるように形成されていることが好ましい。
【００６１】
これにより、一対の端板３４、３４間に架け渡された締結バンド８０は、セル積層体２０及び集電板３１、３１の側面から離間して配置される（すなわち、接触しない）ことになり、締結バンド８０によるセル積層体２０及び集電板３１、３１の短絡を抑制することができる。また、締結バンド８０からかかる締結圧が、端板３４の主面内で偏ることを抑制することができ、各セル１０のＭＥＡを構成するアノード及びカソードと高分子電解質膜とを均等な面圧で接触させることができる。
【００６２】
次に、本実施の形態１に係る燃料電池のセルスタック１００の締結方法について、図１乃至図３を参照しながら説明する。
【００６３】
［燃料電池のセルスタックの締結方法］
まず、予めＵ字状に形成した第２バンド部材７０の底面に端板３４を配置し、弾性部材３３、絶縁板３２、及び集電板３１をそれぞれ配置する。ついで、複数のセル１０を集電板３１の主面に載置して、セル積層体２０を形成する。次に、セル積層体２０のセル１０の主面に、集電板３１、絶縁板３２、及び端板３４をそれぞれ載置して、予めＵ字状に形成した第１バンド部材６０を端板３４の主面を覆うように配置する。すなわち、セルスタック本体５０を形成し、第１バンド部材６０及び第２バンド部材７０をセルスタック本体５０の一対の端面（端板３４の主面）と互いに対向する一対の側面とを覆って、セルスタック本体５０の周囲に延在するように配置する。
【００６４】
次に、加圧器（例えば、フラットプレス機）で、第１バンド部材６０、セルスタック本体５０、及び第２バンド部材７０を所定寸法となるように、その積層方向に加圧した後、第１バンド部材６０の第１バンド部材係合部６１及び第２バンド部材７０の第４バンド部材係合部７２と第１バンド部材６０の第２バンド部材係合部６２と第２バンド部材７０の第３バンド部材係合部７１に、一対の係合ピン９０、９０をそれぞれ挿通させる（図３Ｂ参照）。すなわち、加圧器で、第１バンド部材６０及び第２バンド部材７０のセルスタック本体５０の一対の端面（端板３４の主面）を覆う部分を、燃料電池のセルスタック１００の締結荷重よりも大きい所定の荷重をかける。そして、第１バンド部材係合部６１の挿通孔６５と第４バンド部材係合部７２の挿通孔７５に係合ピン９０を挿通させ、第２バンド部材係合部６２の挿通孔６５と第３バンド部材係合部７１の挿通孔７５に係合ピン９０を挿通させる。
【００６５】
そして、加圧器による加圧を解除することで、弾性部材３３の弾発力により、第１バンド部材６０及び第２バンド部材７０が、セル１０の積層方向に引っ張られて、第１バンド部材係合部６１及び第４バンド部材係合部７２と第２バンド部材係合部６２と第３バンド部材係合部７１が、その引張力により、その中心線１０１Ａ、１０１Ｂが第１バンド部材６０及び第２バンド部材７０の中心線に沿った方向（すなわち、鉛直方向）を向くように変形して、係合ピン９０と密着し、燃料電池のセルスタック１００が締結される（図３Ａ参照）。すなわち、加圧器による荷重を開放して、第１バンド部材係合部６１の挿通孔６５の内面と第４バンド部材係合部７２の挿通孔７５の内面に係合ピンを係合させ、第２バンド部材係合部６２の挿通孔６５の内面と第３バンド部材係合部７１の挿通孔７５の内面に係合ピン９０を係合させて、第１バンド部材６０と第２バンド部材７０を係合ピン９０で間接的に係合させ、それによって、セルスタック本体５０を締結バンド８０によって締結する。
【００６６】
次に、本実施の形態１に係る燃料電池のセルスタック１００の作用効果について、図１乃至図３Ｂを参照しながら説明する。
【００６７】
［燃料電池のセルスタックの作用効果］
上述したように、本実施の形態１に係る燃料電池のセルスタック１００では、単に第１バンド部材６０の第１バンド部材係合部６１及び第２バンド部材７０の第４バンド部材係合部７２と第１バンド部材６０の第２バンド部材係合部６２と第２バンド部材７０の第３バンド部材係合部７１に、一対の係合ピン９０、９０をそれぞれ挿通させることにより、燃料電池のセルスタック１００を締結することができ、少ない部品点数や少ない工数で組み立てが可能となる。また、ボルトとナットを使用するような場合に比べて、燃料電池のセルスタック１００の側面に第１バンド係合部を構成する第１バンド部材係合部６１及び第３バンド部材係合部７１と第２バンド係合部を構成する第２バンド部材係合部６２及び第４バンド部材係合部７２を設けるだけであるため、燃料電池のセルスタック１００のコンパクト化を図ることができる。また、燃料電池のセルスタック１００の表面積を小さくすることができ、その放熱量を小さくすることができる。
【００６８】
また、第１バンド部材係合部６１〜第４バンド部材係合部７２の長軸方向の長さｂが、短軸方向の長さａの２倍以上になるように形成することにより、係合ピン９０を挿通させるときに必要なクリアランスを充分に確保することができる。このため、燃料電池のセルスタック１００の組み立て性を向上させることができる。
【００６９】
また、係合ピン９０の挿通方向を締結荷重がかかるセル１０の積層方向に対して垂直にすることにより、振動や衝撃で係合ピン９０が抜けることを抑制することができる。また、第１バンド部材係合部６１〜第４バンド部材係合部７２が、燃料電池のセルスタック１００締結時に変形することにより、その内面が、係合ピン９０の周面と密着して固定することができる。このため、燃料電池のセルスタック１００の耐振動性や耐衝撃性を向上させることができる。
【００７０】
さらに、第１バンド部材係合部６１〜第４バンド部材係合部７２を、セル積層体２０（セルスタック本体５０）の側面の略中央に位置するように形成することにより、振動や衝撃等の外力が局所に集中することを抑制することができる。
【００７１】
ここで、図４は、燃料電池のセルスタック１００において、第１バンド係合部及び第２係合部が設けられる位置によって、端板３４等に局所的な応力が発生するか否かのシミュレーションを行った結果を示す表である。
【００７２】
図４に示すように、第１バンド部材６０及び第２バンド部材７０の第１バンド部材係合部６１〜第４バンド部材係合部７２をそれぞれ、セルスタック本体５０の一対の側面の略中央に配設した場合（第１係合部と第２係合部をセルスタック本体５０の一対の側面の略中央に配設した場合）には、端板３４等に局所的な応力がほとんど発生しなかった。また、第１バンド部材６０の第１バンド部材係合部６１及び第２バンド部材７０の第４バンド部材係合部７２をセルスタック本体５０の一方の側面の上部（または下部）に配設し、第１バンド部材６０の第２バンド部材係合部６２及び第２バンド部材７０の第３バンド部材係合部７１をセルスタック本体５０の他方の側面の下部（または上部）に配設した場合には、端板３４等に局所的な応力は発生したが、その値は小さいものであった。一方、第１バンド部材６０及び第２バンド部材７０の第１バンド部材係合部６１〜第４バンド部材係合部７２をそれぞれ、セルスタック本体５０の一対の側面の上部（または下部）に配設した場合には、端板３４等に局所的な応力が発生した。
【００７３】
これらの結果から、第１バンド部材係合部６１〜第４バンド部材係合部７２は、セル積層体２０（セルスタック本体５０）の側面の略中央に位置するように形成することにより、振動や衝撃等の外力が局所に集中することを抑制することができることが示された。
【００７４】
（実施の形態２）
図５は、本発明の実施の形態２に係る燃料電池のセルスタックの概略構成を模式的に示す斜視図であり、図６は、図５に示す燃料電池のセルスタックを分解した模式図である。なお、図５及び図６において、燃料電池のセルスタックにおける上下方向を図における上下方向として表している。
【００７５】
図５及び図６に示すように、本発明の実施の形態２に係る燃料電池のセルスタック１００は、実施の形態１に係る燃料電池のセルスタック１００と基本的構成は同じであるが、弾性部材３３、第１バンド部材係合部６１〜第４バンド部材係合部７２の構成が異なる。
【００７６】
具体的には、本実施の形態２に係る燃料電池のセルスタック１００では、弾性部材３３が圧縮ばねで構成されている。また、第１バンド部材係合部６１〜第４バンド部材係合部７２は、複数（ここでは、７つ）の係合ユニット６６、７６を有していて、該係合ユニット６６、７６は、くし状に形成されている。係合ユニット６６、７６は、第１バンド部材６０及び第２バンド部材７０の端から面方向（ここでは、鉛直方向）に沿って突出するように形成されており、係合ユニット６６、７６の内部空間により挿通孔６５、７５が形成されている。
【００７７】
また、第１バンド部材６０の第１バンド部材係合部６１に設けられた係合ユニット６６と第２バンド部材７０の第４バンド部材係合部７２に設けられた係合ユニット７６は、互いに接触しないように形成されていて、同様に、第１バンド部材６０の第２バンド部材係合部６２に設けられた係合ユニット６６と第２バンド部材７０の第３バンド部材係合部７１に設けられた係合ユニット７６は、互いに接触しないように形成されている。
【００７８】
このように構成された本実施の形態２に係る燃料電池のセルスタック１００であっても、実施の形態１に係る燃料電池のセルスタック１００と同様の作用効果を奏する。
【００７９】
（実施の形態３）
図７は、本発明の実施の形態３に係る燃料電池のセルスタックの概略構成を模式的に示す斜視図であり、図８は、図７に示す燃料電池のセルスタックを構成する第１バンド部材及び第２バンド部材の概略構成を模式的に示す斜視図である。なお、図７においては、燃料電池のセルスタックにおける上下方向を図における上下方向として表し、図８においては、第１バンド部材及び第２バンド部材における上下方向を図における上下方向として表している。
【００８０】
図７及び図８に示すように、本発明の実施の形態３に係る燃料電池のセルスタック１００は、実施の形態１に係る燃料電池のセルスタック１００と基本的構成は同じであるが、第１バンド部材係合部６１〜第４バンド部材係合部７２が、係合形成部６３、７３により構成されずに、別部材により構成されている点が異なる。具体的には、第１バンド部材係合部６１〜第４バンド部材係合部７２は、板部材６７、７７の一方の端を折り返して筒状に（挿通孔６５、７５を）形成し、該一方の端を溶接により固定している。そして、板部材６７、７７をそれぞれ、第１バンド部材６０または第２バンド部材７０にビス６４、７４及び溶接により接着させている。なお、板部材６７、７７としては、締結圧に耐えられる材料で構成されていることが好ましく、例えば、ＳＵＳ等を用いることができる。
【００８１】
また、第１バンド部材６０及び第２バンド部材７０の両端における板部材６７、７７が接着されていない部分は、燃料電池のセルスタック１００を締結する際に第１バンド部材係合部６１〜第４バンド部材係合部７２と接触しないように、切り欠きが形成されている。
【００８２】
このように構成された本実施の形態３に係る燃料電池のセルスタック１００であっても、実施の形態１に係る燃料電池のセルスタック１００と同様の作用効果を奏する。
【００８３】
（実施の形態４）
図９は、本発明の実施の形態４に係る燃料電池のセルスタックの概略構成を模式的に示す斜視図である。なお、図９において、燃料電池のセルスタックにおける上下方向を図における上下方向として表している。
【００８４】
図９に示すように、本発明の実施の形態４に係る燃料電池のセルスタック１００は、実施の形態１に係る燃料電池のセルスタック１００と基本的構成は同じであるが、第１バンド部材６０の第１バンド部材係合部６１と第１バンド部材６０の第２バンド部材係合部６２が、セル１０の積層方向に対して垂直な方向から見て、互いに重なり合わないように構成されている点と、第２バンド部材７０の第３バンド部材係合部７１と第２バンド部材７０の第４バンド部材係合部７２が、セル１０の積層方向に対して垂直な方向から見て、互いに重なり合わないように構成されている点と、が異なる。
【００８５】
なお、第１バンド部材６０の第１バンド部材係合部６１及び第２バンド部材７０の第４バンド部材係合部７２と、第１バンド部材６０の第２バンド部材係合部６２及び第２バンド部材７０の第３バンド部材係合部７１とは、セル積層体２０の側面に位置するように、すなわち、集電板３１、絶縁板３２、弾性部材３３、及び端板３４の側面に位置しないように構成されていることが好ましい。
【００８６】
このように構成された本実施の形態４に係る燃料電池のセルスタック１００であっても、実施の形態１に係る燃料電池のセルスタック１００と同様の作用効果を奏する。
【００８７】
（実施の形態５）
図１０は、本発明の実施の形態５に係る燃料電池のセルスタックの概略構成を模式的に示す斜視図であり、図１１は、図１０に示す燃料電池のセルスタックを構成する締結バンドの概略構成を模式的に示す斜視図である。なお、図１０においては、燃料電池のセルスタックにおける上下方向を図における上下方向として表し、図１１においては、締結バンドにおける上下方向を図における上下方向として表している。
【００８８】
図１０及び図１１に示すように、本発明の実施の形態５に係る燃料電池のセルスタック１００は、実施の形態１に係る燃料電池のセルスタック１００と基本的構成は同じであるが、締結バンド８０が１つの部材によって構成されている点が異なる。また、締結バンド８０が１つの部材で構成されていることにより、締結バンド８０の両端に、第１バンド係合部６８と第２バンド係合部７８がそれぞれ設けられている。
【００８９】
具体的には、締結バンド８０は、セルスタック本体５０を囲むように、帯状の部材を屈曲させて筒状に形成されていて、セルスタック本体５０の上面を覆う部分（以下、締結バンド８０の上面という）が、水平よりも斜め上方に傾くように形成されている。なお、第１バンド係合部６８及び第２バンド係合部７８は、第１バンド部材６０の第１バンド部材係合部６１や第２バンド部材７０の第４バンド部材係合部７２等と同様に構成されているため、その詳細な説明は省略する。
【００９０】
そして、燃料電池のセルスタック１００を締結するときに、押圧手段（例えば、フラットプレス機）で、締結バンド８０の上面とセルスタック本体５０の下面を覆う部分（締結バンド８０の下面）とから押圧することにより、締結バンド８０の上面が水平方向よりわずかに下向きに傾くまで押し下げられ、締結バンド８０とセルスタック本体５０が加圧される。これにより、第１バンド係合部６８の挿通孔６５と第２バンド係合部７８の挿通孔７５が、セル１０の積層方向に対する垂直方向から見て、互いに重なり合い、該挿通孔６５及び挿通孔７５に係合ピン９０を挿通させることができる。そして、係合ピン９０を挿通孔６５及び挿通孔７５に挿通した後に、押圧手段による加圧を解除することで、弾性部材３３の弾発力により、締結バンド８０の上面が水平方向に位置するまでに押し戻される。このとき、第１バンド係合部６８及び第２バンド係合部７８が、その引張力により変形して、係合ピン９０と密着し、燃料電池のセルスタック１００が締結される。
【００９１】
このようにして構成された本実施の形態５に係る燃料電池のセルスタック１００であっても、実施の形態１に係る燃料電池のセルスタック１００と同様の作用効果を奏する。
【００９２】
（実施の形態６）
図１２は、本発明の実施の形態６に係る燃料電池のセルスタックの概略構成を模式的に示す斜視図である。なお、図１２において、燃料電池のセルスタックにおける上下方向を図における上下方向として表している。
【００９３】
図１２に示すように、本発明の実施の形態６に係る燃料電池のセルスタック１００は、実施の形態１に係る燃料電池のセルスタック１００と基本的構成は同じであるが、複数（ここでは４本）の細長い締結バンド８０を用いて、燃料電池のセルスタック１００を締結している点が異なる。
【００９４】
このように構成された本実施の形態６に係る燃料電池のセルスタック１００であっても、実施の形態１に係る燃料電池のセルスタック１００と同様の作用効果を奏する。
【００９５】
（実施の形態７）
図１３は、本発明の実施の形態７に係る燃料電池のセルスタックの概略構成を模式的に示す斜視図である。なお、図１３において、燃料電池のセルスタックにおける上下方向を図における上下方向として表している。
【００９６】
図１３に示すように、本発明の実施の形態７に係る燃料電池のセルスタック１００は、実施の形態５に係る燃料電池のセルスタック１００と基本的構成は同じであるが、締結バンド８０の開口部分（両端）が、セルスタック本体５０の側面と上面とで形成される角部に位置するように形成され、第１バンド係合部６８及び第２バンド係合部７８の形状が異なる。
【００９７】
具体的には、第１バンド係合部６８は、柱状の部材で構成されていて、締結バンド８０の上面の端からその先端部がはみ出るように、締結バンド８０の上面に設けられている。第１バンド係合部６８の先端部には、セル１０の積層方向に沿うように貫通孔が設けられている。なお、ここでは、第１バンド係合部６８は、溶接により締結バンド８０の上面に接着されている。また、第２バンド係合部７８は、筒状の部材で構成されていて、締結バンド８０の側面に溶接により接着されている。
【００９８】
そして、締結バンド８０の上面と第２バンド係合部７８が設けられている側面における、締結バンド８０の開口部分を大きくする方向への弾発力、すなわち、締結バンド８０の上面における上方向と、締結バンド８０の第２バンド係合部７８が設けられている側面における第２バンド係合部７８が設けられていない側面から第２バンド係合部７８が設けられている側面への方向への弾発力、により、係合ピン９０の周面が、第１バンド係合部６８及び第２バンド係合部７８の内面と接触する。これにより、係合ピン９０、第１バンド係合部６８、及び第２バンド係合部７８が固定され、燃料電池のセルスタック１００を締結することができる。
【００９９】
このように構成された本実施の形態７に係る燃料電池のセルスタック１００であっても、実施の形態１に係る燃料電池のセルスタック１００と同様の作用効果を奏する。
【産業上の利用可能性】
【０１００】
本発明の燃料電池のセルスタック及び燃料電池のセルスタックの締結方法は、燃料電池のセルスタックをコンパクトで表面積も小さくすることができ、また、組み立てたときに性能を損なうことなく、少ない部品点数や少ない工数で組み立てることができるため、燃料電池の技術分野で有用である。
【符号の説明】
【０１０１】
１０  セル
２０  セル積層体
３１  集電板
３１ａ  端子部
３２  絶縁板
３３  弾性部材
３４  端板
５０  セルスタック本体
５１  燃料ガス供給マニホールド
５２  酸化剤ガス供給マニホールド
５３  冷却媒体供給マニホールド
６０  第１バンド部材
６１  第１バンド部材係合部
６２  第２バンド部材係合部
６３  係合形成部
６４  ビス
６５  挿通孔
６６  係合ユニット
６７  板部材
６８  第１バンド係合部
６９  貫通孔
７０  第２バンド部材
７１  第３バンド部材係合部
７２  第４バンド部材係合部
７３  係合形成部
７４  ビス
７５  挿通孔
７６  係合ユニット
７７  板部材
７８  第２バンド係合部
７９  貫通孔
８０  締結バンド
９０  係合ピン
１００  燃料電池のセルスタック
１０１Ａ  中心線
１０１Ｂ  中心線
２０１  配管
２０２  接続部材
【図１】
2010070849.tif 000003
【図２】
2010070849.tif 000004
【図３Ａ】
2010070849.tif 000005
【図３Ｂ】
2010070849.tif 000006
【図４】
2010070849.tif 000007
【図５】
2010070849.tif 000008
【図６】
2010070849.tif 000009
【図７】
2010070849.tif 000010
【図８】
2010070849.tif 000011
【図９】
2010070849.tif 000012
【図１０】
2010070849.tif 000013
【図１１】
2010070849.tif 000014
【図１２】
2010070849.tif 000015
【図１３】
2010070849.tif 000016
【手続補正書】
【提出日】平成22年12月17日(2010.12.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池のセルスタック及び燃料電池のセルスタックの締結方法に関し、締結バンドを用いてセルスタック本体を締結した燃料電池のセルスタック及び燃料電池のセルスタックの締結方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的な燃料電池のセルスタックは、複数のセル（単電池）が積層されたセル積層体の両端に、集電板、絶縁板及び端板がこの順に配設され、これらの積層体を締結ロッド（ボルト及びナット）により積層方向に締め付けることにより構成されている（例えば、特許文献１参照）。このような締結ロッド（ボルト及びナット）を用いた締結構造では、端板の表面からボルトの頭部及び先端部並びにナットが突出するため、燃料電池のサイズが大きくなるという問題があった。
【０００３】
このため、セルスタックの締結構造をより小さくすることによって、燃料電池を小型化する技術が種々開発されており、厚さの薄い締結バンドを用いてセルスタックを締結する技術が開示されている（例えば、特許文献２及び特許文献３参照）。特許文献２及び特許文献３に開示されている燃料電池のように、セル積層体及び端板等の締結に締結バンドを用いると、締結バンドが端板の表面から大きく突出することがないので、燃料電池のサイズを小さくすることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−５９０８７号公報
【特許文献２】特開２０００−６７９０２号公報
【特許文献３】特表２００１−５０４６３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献２に開示されている高分子電解質型燃料電池では、バンドの接続部をボルトとナットで留めるため、少なくともボルトとナット分の突出部が接続部として必要であり、重量や体積が大きくなるという問題があった。また、燃料電池の表面積が増大すると、放熱量が大きくなり、コージェネレーションシステムの電源として使用するように、熱回収が必要な場合には、性能が低下するという問題があった。さらに、ボルトとナットを締める工数や、部品点数も多くなり、組み立て性が低下するという問題があった。
【０００６】
また、特許文献３に開示されている燃料電池積層体では、金属等の帯状の部材の両端を溶接することにより環状としたバンドを用いるために、組立段階において、必要以上の荷重や高熱などの過負荷をセル積層体に与えてしまうという問題があった。また、組立後にバンドを溶接する場合、溶接部に与える熱がセルに用いられているガスケットや高分子電解質膜などの高熱に弱い樹脂材量に伝わり、耐久性能の劣化を引き起こすという問題があった。
【０００７】
さらに、上記従来の締結方法の場合、複数の締結ロッドまたは複数のバンドをそれぞれ調整する必要があり、多くの工数を必要とするという問題があった。
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、燃料電池をコンパクトで表面積も小さくすることができ、また、組み立てたときに性能を損なうことなく、少ない部品点数や少ない工数で組み立てることができる、燃料電池のセルスタック及び燃料電池のセルスタックの締結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】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明に係る燃料電池のセルスタックは、複数のセルが積層されたセル積層体と、前記セル積層体の前記セルの積層方向の端に配設された弾性部材と、前記セル積層体と前記弾性部材とを挾持する一対の端板と、有するセルスタック本体と、第１バンド係合部と第２バンド係合部とを有し、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側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バンドと、を備え、前記セルスタック本体は前記第１バンド係合部と前記第２バンド係合部とが直接又は間接的に係合することにより、前記締結バンドにより締結されている。
【００１０】
これにより、燃料電池のセルスタックをコンパクトで表面積も小さくすることができ、また、組み立てたときに性能を損なうことなく、少ない部品点数や少ない工数で組み立てることができる。
【００１１】
また、本発明に係る燃料電池のセルスタックでは、前記第１バンド係合部及び前記第２バンド係合部が前記セル積層体の側面に位置するように、前記締結バンドが配置されていてもよい。
【００１２】
また、本発明に係る燃料電池のセルスタックでは、係合ピンをさらに備え、前記第１バンド係合部と前記第２バンド係合部とに、それぞれ、第１挿通孔と第２挿通孔とが形成されており、前記第１バンド係合部の第１挿通孔と前記第２バンド係合部の第２挿通孔とに前記係合ピンが挿通されるようにして、前記第１バンド係合部と前記第２バンド係合部とが前記係合ピンを介して係合していてもよい。
【００１３】
また、本発明に係る燃料電池のセルスタックでは、前記第１挿通孔と前記第２挿通孔が、それぞれ、前記セルの積層方向に対して垂直な方向に配列するように前記第１バンド係合部及び前記第２バンド係合部が設けられていてもよい。
【００１４】
また、本発明に係る燃料電池のセルスタックでは、前記第１バンド係合部は、前記締結バンドの一端から前記セルの積層方向の一方の方向に突出するように設けられ、前記第２バンド係合部は、前記締結バンドの他端から前記セルの積層方向の他方の方向に突出するように設けられ、かつ、前記第１バンド係合部及び前記第２バンド係合部の前記挿通孔が、それぞれ、前記セルの側面に沿って延びるように、前記第１バンド係合部及び前記第２バンド係合部が設けられていてもよい。
【００１５】
また、本発明に係る燃料電池のセルスタックでは、前記第２バンド係合部は、前記セルの積層方向に垂直で、かつ、前記セル積層体の前記一対の側面に平行な方向から見て、前記第１バンド係合部に並ぶように設けられ、かつ、前記第１バンド係合部及び前記第２バンド係合部は、各々の前記挿通孔が前記セルの積層方向に垂直で、かつ、前記セル積層体の前記一対の側面に平行な方向に配列されるように設けられていてもよい。
【００１６】
また、本発明に係る燃料電池のセルスタックでは、前記係合ピンは、その周面が円弧状部分を有するように形成されており、該係合ピンの円弧状部分が前記第１バンド係合部及び前記第２バンド係合部のそれぞれの前記挿通孔の内面と係合していてもよい。
【００１７】
また、本発明に係る燃料電池のセルスタックでは、前記第１バンド係合部及び前記第２バンド係合部は前記締結バンドの端部に前記セルの積層方向に長軸を有し、かつ、該長軸に垂直方向に短軸を有するように設けられており、前記長軸の長さが、前記短軸の長さに対して２倍以上であってもよい。
【００１８】
また、本発明に係る燃料電池のセルスタックでは、前記第１バンド係合部及び前記第２バンド係合部は、前記燃料電池のセルスタックを締結するときの負荷荷重により変形するように構成されていてもよい。
【００１９】
また、本発明に係る燃料電池のセルスタックでは、前記第１バンド係合部と前記第２バンド係合部は、前記セルの積層方向から見て、互いに重なり合わないように設けられていてもよい。
【００２０】
また、本発明に係る燃料電池のセルスタックでは、前記第１バンド係合部と前記第２バンド係合部は、前記セルの積層方向に対する垂直方向から見て、互いに重なり合うように設けられていてもよい。
【００２１】
また、本発明に係る燃料電池のセルスタックでは、前記締結バンドは、第１バンド部材と第２バンド部材とから構成され、前記第１バンド部材の一方の端部には第１バンド部材係合部が設けられ、前記第１バンド部材の他方の端部には第２バンド部材係合部が設けられ、前記第２バンド部材の一方の端部には第３バンド部材係合部が設けられ、前記第２バンド部材の他方の端部には第４バンド部材係合部が設けられ、前記第１バンド係合部は前記第１バンド部材係合部と前記第３バンド部材係合部を有し、前記第２バンド係合部は前記第２バンド部材係合部と前記第４バンド部材係合部を有し、前記第１バンド部材係合部と前記第４バンド部材係合部とが直接又は間接的に係合し、前記第２バンド部材係合部と前記第３バンド部材係合部とが直接又は間接的に係合することにより、前記セルスタック本体が前記締結バンドにより締結されていてもよい。
【００２２】
また、本発明に係る燃料電池のセルスタックでは、前記第１バンド部材及び前記第２バンド部材は、それぞれの前記端が前記セルスタック本体の側面の中央に位置するように構成されていてもよい。
【００２３】
また、本発明に係る燃料電池のセルスタックは、前記締結バンドには、前記セルスタック本体を通流する流体を供給または排出するための配管が通るための孔が設けられていてもよい。
【００２４】
さらに、本発明に係る燃料電池スタックは、セル積層体を形成するように互いに積層された複数のセルを有するセルスタック本体と、前記セル積層体の端に配置された弾性体と、前記セル積層体と前記弾性体とを挟む一対の端板と、第１バンド係合部と第２バンド係合部とを有し、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側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バンドと、前記第１バンド係合部と前記第２バンド係合部と係合し、かつ、前記第１バンド係合部と前記第２バンド係合部とを互いに締結するように構成された係合ピンと、を備える。
【００２５】
また、本発明に係る燃料電池スタックの締結方法は、複数のセルが積層されたセル積層体と、前記セル積層体の前記セルの積層方向の端に配置された弾性体と、前記セル積層体と前記弾性部材とを挟持する一対の端板と、を有するセルスタック本体を形成し、第１バンド係合部と第２バンド係合部とを有する締結バンドを、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側面とを覆って前記セルスタック本体の周囲に延在するよう配置する工程（Ａ）と、前記第１バンド係合部と前記第２バンド係合部とを直接又は間接的に係合させ、それによって前記セルスタック本体を前記締結バンドによって締結する工程（Ｂ）と、を含む。
【００２６】
これにより、組み立てたときに性能を損なうことなく、少ない部品点数や少ない工数で組み立てることができる。
【００２７】
さらに、本発明に係る燃料電池スタックの締結方法では、前記工程（Ｂ）は、前記締結バンドの前記セルスタック本体の一対の前記端面を覆う部分を、加圧器により、締結荷重よりも大きい所定の荷重をかけて、前記第１バンド係合部の挿通孔と前記第２バンド係合部の挿通孔に前記係合ピンを挿通する工程（Ｂ１）と、前記加圧器による荷重を開放して、前記第１バンド係合部及び前記第２バンド係合部のそれぞれの前記挿通孔の内面に前記係合ピンを係合させる工程（Ｂ２）と、を含む。
【００２８】
これにより、組み立てたときに性能を損なうことなく、少ない部品点数や少ない工数で組み立てることができる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明の燃料電池のセルスタック及び燃料電池のセルスタックの締結方法では、燃料電池をコンパクトで表面積も小さくすることができ、また、組み立てたときに性能を損なうことなく、少ない部品点数や少ない工数で組み立てることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１に係る燃料電池のセルスタック概略構成を模式的に示す斜視図である。
【図２】図２は、図１に示す燃料電池のセルスタックを分解した模式図である。
【図３Ａ】図３Ａは、図１に示すＩＩＩＡ−ＩＩＩＡ線に沿った断面図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、燃料電池のセルスタックを組み立てる（締結する）際の状態を示した模式図である。
【図４】図４は、燃料電池のセルスタックにおいて、第１バンド係合部及び第２係合部が設けられる位置によって、端板等に局所的な応力が発生するか否かのシミュレーションを行った結果を示す表である。
【図５】図５は、本発明の実施の形態２に係る燃料電池のセルスタックの概略構成を模式的に示す斜視図である。
【図６】図６は、図５に示す燃料電池のセルスタックを分解した模式図である。
【図７】図７は、本発明の実施の形態３に係る燃料電池のセルスタックの概略構成を模式的に示す斜視図である。
【図８】図８は、図７に示す燃料電池のセルスタックを構成する第１バンド部材及び第２バンド部材の概略構成を模式的に示す斜視図である。
【図９】図９は、本発明の実施の形態４に係る燃料電池のセルスタックの概略構成を模式的に示す斜視図である。
【図１０】図１０は、本発明の実施の形態５に係る燃料電池のセルスタックの概略構成を模式的に示す斜視図である。
【図１１】図１１は、図１０に示す燃料電池のセルスタックを構成する締結バンドの概略構成を模式的に示す斜視図である。
【図１２】図１２は、本発明の実施の形態６に係る燃料電池のセルスタックの概略構成を模式的に示す斜視図である。
【図１３】図１３は、本発明の実施の形態７に係る燃料電池のセルスタックの概略構成を模式的に示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本発明の好ましい実施の形態を、図面を参照しながら説明する。なお、全ての図面において、同一または相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。また、以下に示す各実施の形態では、本発明を固体高分子形燃料電池（ＰＥＦＣ）に適用したものであるが、本発明は、固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）またはリン酸形燃料電池（ＰＡＦＣ）等のような他の形式の燃料電池にも幅広く適用可能である。
【００３２】
（実施の形態１）
［燃料電池のセルスタックの構成］
図１は、本発明の実施の形態１に係る燃料電池のセルスタックの概略構成を模式的に示す斜視図であり、図２は、図１に示す燃料電池のセルスタックを分解した模式図である。なお、図１及び図２において、燃料電池のセルスタックにおける上下方向を図における上下方向として表している。
【００３３】
図１及び図２に示すように、本発明の実施の形態１に係る燃料電池のセルスタック１００は、直方体状のセルスタック本体５０と、Ｕ字状の第１バンド部材６０とＵ字状の第２バンド部材７０を有する締結バンド８０と、一対の係合ピン９０、９０と、を備えている。第１バンド部材６０と第２バンド部材７０は、セルスタック本体５０の上面（上端面）、下面（下端面）、及び互いに対向する一対の側面を覆って、セルスタック本体５０の周囲に延在するように配置されている。セルスタック本体５０の上面を覆う第１バンド部材６０の天井面には複数（ここでは３つ）の貫通孔６９が設けられている。また、セルスタック本体５０の下面を覆う第２バンド部材７０の底面には複数（ここでは３つ）の貫通孔７９が設けられている。なお、該貫通孔６９、７９には、セルスタック本体５０を通流する燃料ガス等の流体を燃料電池のセルスタック１００（セルスタック本体５０）に供給又は排出するための配管２０１が挿通される。
【００３４】
また、第１バンド部材６０の両端には、筒状の第１バンド部材係合部６１と筒状の第２バンド部材係合部６２が配設されている。同様に、第２バンド部材７０の両端には、筒状の第３バンド部材係合部７１と筒状の第４バンド部材係合部７２が配設されている。
【００３５】
そして、一方の係合ピン９０が、第１バンド部材６０の第１バンド部材係合部６１と第２バンド部材７０の第４バンド部材係合部７２とに挿通されていて、同様に、他方の係合ピン９０が、第１バンド部材６０の第２バンド部材係合部６２と第２バンド部材７０の第３バンド部材係合部７１とに挿通されている。これにより、第１バンド部材６０の第１バンド部材係合部６１と第２バンド部材７０の第４バンド部材係合部７２とが、係合ピン９０を介して係合しており、また、第１バンド部材６０の第２バンド部材係合部６２と第２バンド部材７０の第３バンド部材係合部７１とが、係合ピン９０を介して係合している。すなわち、第１バンド部材６０の第１バンド部材係合部６１と第２バンド部材７０の第４バンド部材係合部７２とが、係合ピン９０により間接的に係合し、第１バンド部材６０の第２バンド部材係合部６２と第２バンド部材７０の第３バンド部材係合部７１とが、係合ピン９０により間接的に係合している。このように、係合ピン９０を挿通すると、第１バンド部材６０と第２バンド部材７０が固定される。
【００３６】
なお、第１バンド部材６０及び第２バンド部材７０は、樹脂（エンジニアリングプラスチック、エラストマー等）、ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４等）またはクロムモリブデン鋼等のような引張強度及び防錆性に優れた材料によって構成されている。また、係合ピン９０は、クロムモリブデン鋼、ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４等）などの材料によって構成されている。
【００３７】
ここで、図３Ａ及び図３Ｂを参照しながら、第１バンド部材６０の第１バンド部材係合部６１と第２バンド部材係合部６２及び第２バンド部材７０の第３バンド部材係合部７１と第４バンド部材係合部７２の構成を詳細に説明する。なお、第１バンド部材６０の第１バンド部材係合部６１及び第２バンド部材係合部６２と第２バンド部材７０の第３バンド部材係合部７１及び第４バンド部材係合部７２は、同様に構成されているため、以下の説明では、第１バンド部材６０の第１バンド部材係合部６１と第２バンド部材７０の第４バンド部材係合部７２について説明する。
【００３８】
図３Ａは、図１に示すＩＩＩＡ−ＩＩＩＡ線に沿った断面図であり、図３Ｂは、燃料電池のセルスタック１００を組み立てる（締結する）際の状態を示した模式図である。なお、図３においては、第１バンド部材６０の第１バンド部材係合部６１と第２バンド部材７０の第４バンド部材係合部７２との区別を明確にするために、第１バンド部材係合部６１にハッチングを付している。
【００３９】
図１乃至図３Ｂに示すように、第１バンド部材６０及び第２バンド部材７０の端には、面方向（ここでは、鉛直方向）に突出するように係合形成部６３、７３が、それぞれ設けられていて、該係合形成部６３、７３が、第１バンド部材係合部６１〜第４バンド部材係合部７２を構成している。係合形成部６３、７３は折り返されて筒状に形成され、係合形成部６３、７３の先端部分と該係合形成部６３、７３の基端部分とが溶接及びビス６４、７４により固定されている。
【００４０】
すなわち、第１バンド部材６０の一端からセル１０の積層方向の一方の方向（ここでは、下方向）に突出するように第１バンド部材係合部６１が設けられ、第１バンド部材６０の他端から下方向に突出するように第２バンド部材係合部６２が設けられている。同様に、第２バンド部材７０の一端からセル１０の積層方向の他方の方向（ここでは、上方向）に突出するように第３バンド部材係合部７１が設けられ、第２バンド部材７０の他端から上方向に突出するように第４バンド部材係合部７２が設けられている。換言すると、第３バンド部材係合部７１は、セル１０の積層方向に対して垂直で、かつ、セル積層体２０の一対の側面に平行な方向から見て、第２バンド部材係合部６２に並ぶように設けられている。同様に、第４バンド部材係合部７２は、セル１０の積層方向に対して垂直で、かつ、セル積層体２０の一対の側面に平行な方向から見て、第１バンド部材係合部６１に並ぶように設けられている。ここで、セル１０の積層方向に対して垂直で、かつ、セル積層体２０の一対の側面に平行な方向とは、セル１０における、第１バンド部材６０又は第２バンド部材７０に覆われる側面の長辺の延在方向（以下、セル１０における側面の長辺の延在方向という）をいう。
【００４１】
このようにして形成された第１バンド部材係合部６１及び第２バンド部材係合部６２には、それぞれ、セル１０の積層方向（ここでは、鉛直方向）に対して垂直方向に延びるように挿通孔（筒状の内部空間）６５、６５が形成される。同様に、第３バンド部材係合部７１及び第４バンド部材係合部７２には、それぞれ、セル１０の積層方向（ここでは、鉛直方向）に対して垂直方向に延びるように挿通孔７５、７５が形成される。
【００４２】
すなわち、挿通孔６５及び挿通孔７５は、セル１０の側面（正確には、セル１０の側面の長辺）に沿って延びるように形成されている。そして、第１バンド部材係合部６１の挿通孔６５と第４バンド部材係合部７２の挿通孔７５は、セル１０の積層方向に対して垂直な方向に配列している。同様に、第２バンド部材係合部６２の挿通孔６５と第３バンド部材係合部７１の挿通孔７５は、セル１０の積層方向に対して垂直な方向に配列している。より詳しくは、第１バンド部材係合部６１の挿通孔６５と第４バンド部材係合部７２の挿通孔７５は、セル１０の積層方向に対して垂直で、かつ、セル積層体２０の一対の側面に平行な方向に配列している。同様に、第２バンド部材係合部６２の挿通孔６５と第３バンド部材係合部７１の挿通孔７５は、セル１０の積層方向に対して垂直で、かつ、セル積層体２０の一対の側面に平行な方向に配列している。
【００４３】
換言すると、第１バンド部材係合部６１の挿通孔６５と第４バンド部材係合部７２の挿通孔７５は、セル１０における側面の長辺方向から見て、互いに重なるように配列していて、第２バンド部材係合部６２の挿通孔６５と第３バンド部材係合部７１の挿通孔７５は、セル１０における側面の長辺方向から見て、互いに重なるように（一致するように）配列している。ここで、セル１０の積層方向に対して垂直な方向に配列している、又はセル１０の積層方向に対して垂直な方向で、かつ、セル積層体２０の一対の側面に平行な方向に配列しているとは、セル１０における、第１バンド部材６０又は第２バンド部材７０に覆われる側面の長辺の延在方向から見て、挿通孔６５と挿通孔７５が、互いに重なるように（一致するように）配列している場合のみだけでなく、セル１０における、第１バンド部材６０又は第２バンド部材７０に覆われる側面の長辺の延在方向から見て、挿通孔６５の一部が、挿通孔７５と重なるように配列している場合を含むことをいう。
【００４４】
そして、第１バンド部材係合部６１と第３バンド部材係合部７１は第１バンド係合部を形成し、第２バンド部材係合部６２と第４バンド部材係合部７２は第２バンド係合部を形成する。また、第１バンド部材係合部６１の挿通孔６５と第３バンド部材係合部７１の挿通孔７５は第１挿通孔を形成し、第２バンド部材係合部６２の挿通孔６５と第４バンド部材係合部７２の挿通孔７５は第２挿通孔を形成する。
【００４５】
また、本実施の形態１においては、第１バンド部材６０の第１バンド部材係合部６１と第２バンド部材係合部６２は、セル１０の積層方向に対して垂直な方向から見て、互いに重なり合うように形成されている。同様に、第２バンド部材７０の第３バンド部材係合部７１と第４バンド部材係合部７２は、セル１０の積層方向に対して垂直な方向から見て、互いに重なり合うように形成されている。換言すると、第１バンド部材６０の第１バンド部材係合部６１と第２バンド部材係合部６２は、セルスタック本体５０を挟んで対称になるように形成されている。同様に、第２バンド部材７０の第３バンド部材係合部７１と第４バンド部材係合部７２は、セルスタック本体５０を挟んで対称になるように形成されている。なお、ここでは、第１バンド部材６０の第１バンド部材係合部６１と第２バンド部材７０の第４バンド部材係合部７２は、セル積層体２０の側面の略中央に位置するように形成されていて、第１バンド部材６０の第２バンド部材係合部６２と第２バンド部材７０の第３バンド部材係合部７１は、セル積層体２０の側面の略中央に位置するように形成されている。
【００４６】
一方、第１バンド部材６０の第１バンド部材係合部６１と第２バンド部材７０の第４バンド部材係合部７２は、セル１０の積層方向から見て、互いに重なり合わないように形成されていて、第１バンド部材６０の第２バンド部材係合部６２と第２バンド部材７０の第３バンド部材係合部７１は、セル１０の積層方向から見て、互いに重なり合わないように形成されている。
【００４７】
また、第１バンド部材６０及び第２バンド部材７０の幅は、セル１０の発電部分(カソード、アノード電極部分)を覆うことができる幅より広いことが好ましい。これにより、セル１０の発電部分に均一に加圧することができる。さらに、第１バンド部材６０及び第２バンド部材７０の幅は、後述する端板３４の幅と同じか、それよりも広くなるように形成さることがより好ましい。これにより、端板３４の端面の全体を覆うことができ、均一に加圧することができる。それにより、端板３４に要求される剛性が小さくなり、材料の選択肢が増える。
【００４８】
また、図３Ｂに示すように、第１バンド部材６０の第１バンド部材係合部６１及び第２バンド部材７０の第４バンド部材係合部７２は、第１バンド部材６０及び第２バンド部材７０の厚み方向から見て、長軸方向（セル１０の積層方向）の長さｂが、短軸方向（第１バンド部材６０及び第２バンド部材７０の厚み方向）の長さａの２倍以上になるように形成されている。これにより、第１バンド部材６０の第１バンド部材係合部６１と第２バンド部材７０の第４バンド部材係合部７２とを、係合ピン９０が容易に挿通することができる。
【００４９】
そして、第１バンド部材６０の第１バンド部材係合部６１と第２バンド部材７０の第４バンド部材係合部７２とを、係合ピン９０が挿通し、第１バンド部材係合部６１及び第４バンド部材係合部７２の内面と係合ピン９０の周面とが係合している。具体的には、係合ピン９０は、第１バンド部材係合部６１及び第４バンド部材係合部７２の内面と、それぞれ、その周面の半周が接触している。
【００５０】
これにより、係合ピン９０、第１バンド部材係合部６１及び第４バンド部材係合部７２は、全ての方向から力が加えられて固定されることになり、外部から受ける振動や衝撃への抗力が強くなる。また、上記従来技術のように、ボルトとナットを用いてセルスタック本体５０を締結する場合とは異なり、大きな突出部を必要としないため燃料電池のセルスタック１００の設置スペースや表面積を小さくすることができる。燃料電池のセルスタック１００の表面積を小さくすることができることにより、セルスタック１００の放熱量を小さくすることができる。これにより、本実施の形態１に係る燃料電池のセルスタック１００は、熱回収特性が優れたコージェネレーションシステムの電源としてしようすることができる。
【００５１】
ところで、従来の燃料電池のセルスタック１００は、締結荷重の多寡や、偏り等により、隣り合ったセル１０間の接触抵抗や、セル１０を構成するセパレータとＭＥＡの間の接触抵抗が増大して、電池性能の低下が起こる場合がある。例えば、上述した特許文献２で開示されている高分子電解質型燃料電池のようにバンドの係合部をボルトやナットで留める構造では、張力が働く面(バンド)と支点(係合部)の距離が離れている。このため、バンドの張力によって係合部が変形するおそれがある。そして、このような変形の度合いは、係合部の強度のバラツキや、バンドの張力のバラツキなどにより大きく変化する。したがって、特許文献２で開示されている高分子電解質型燃料電池では、安定した締結荷重を得ることができない。
【００５２】
一方、本実施の形態１に係る燃料電池のセルスタック１００では、図３Ａに示すように、張力が働く面(中心線１０１Ａ、Ｂを含み、スタック積層方向に垂直な面)上に支点(係合ピン９０)が位置するようにすることで、係合形成部６３、７３の変形を抑制することが可能である。このため、張力が働く面と支点とをほぼ同一面上にすることで、変形による締結荷重のバラツキが充分に抑制された燃料電池のセルスタック１００を得ることができる。
【００５３】
なお、本実施の形態１においては、係合形成部６３、７３の先端部と基端部を溶接及びビス６４、７４により固定したが、これに限定されず、溶接のみであってもよく、ビスのみであってもよく、また、接着剤により固定してもよく、締結圧に耐え得る強度が得られるならば限定されない。さらに、係合ピン９０、９０は、ここでは、断面が円で構成されているが、その周面が円弧状部分を有するように形成されていれば、その形状は限定されず、例えば、断面が楕円状であってもよく、長円状であってもよい。
【００５４】
次に、本実施の形態１に係る燃料電池のセルスタック１００を構成する各要素について、図２を参照しながら説明する。
【００５５】
セルスタック本体５０は、複数の板状のセル（単電池）１０を積層したセル積層体２０と、一対の集電板３１、３１と、一対の絶縁板３２、３２と、弾性部材３３と、これらを挾持する一対の端板３４、３４と、を有していて、セルスタック本体５０には、その積層方向に貫通するように、燃料ガス供給マニホールド５１、燃料ガス排出マニホールド（図示せず）、酸化剤ガス供給マニホールド５２、酸化剤ガス排出マニホールド（図示せず）、冷却媒体供給マニホールド５３、及び冷却媒体マニホールド（図示せず）が設けられている。また、各マニホールドには、配管２０１とセルスタック本体５０（燃料電池のセルスタック１００）とを接続するための接続部材２０２が設けられている。
【００５６】
各セル１０は、高分子電解質膜とその両面に配置されたアノードとカソードとからなるＭＥＡ（膜−電極接合体）と、ガスケットと、一対のセパレータと、を有しており、隣接するセル１０のセパレータが互いに接触することによって、全てのセル１０が電気的に直列に接続される。このように構成されたセル１０をその厚み方向に積層することにより、セル積層体２０が形成される。
【００５７】
セル積層体２０におけるセル１０の積層方向の両端には、一対の集電板３１、３１が配置されている。集電板３１の側面には、端子部３１ａが設けられており、該端子部３１ａには、電気配線（図示せず）が接続されている。これにより、各セル１０で発電された電力を端子部３１ａから外部に出力することができる。なお、集電板３１は、ガス不透過性、かつ、導電性の材料から構成されていればよく、例えば、緻密質カーボンまたは銅等の金属を用いることができる。
【００５８】
また、セル積層体２０の集電板３１、３１の外方には、一対の絶縁板３２、３２が、それぞれ、集電板３１、３１の主面と接触するように配置されている。換言すると、一対の絶縁板３２、３２は、セル積層体２０と集電板３１、３１の積層体を挾持するように配置されている。絶縁板３２を構成する材料としては、ゴムまたはプラスチック等のような絶縁性の材料を用いることができる。
【００５９】
また、一対の絶縁板３２、３２のうち、下側に配置されている絶縁板３２の下方には、板状の弾性部材３３が配置されている。弾性部材３３は、セル積層体２０及び集電板３１等を含む積層体に対して、積層方向の押圧力を付与するものであり、その弾発力によって締結バンド８０に締結圧を付与するものである。なお、ここでは、弾性部材３３は、フッ素ゴムやＥＰＤＭ等のゴムからなるシートを用いている。
【００６０】
さらに、セル積層体２０及び集電板３１等を含む積層体の両端には、一対の端板３４、３４が、絶縁板３２の主面または弾性部材３３の主面と接触するように配置されている。端板３４は、締結バンド８０による締結力をセル積層体２０及び集電板３１等に対して均等な面圧で付与するものであり、締結力による変形を防止するために硬質プラスチックまたは鋼等のような高剛性材料を用いて形成されている。図１及び図２に示すように、端板３４の主面の大きさは、セル１０及び集電板３１等の主面の大きさよりもやや大きくなるように形成されていることが好ましい。また、端板３４の締結バンド８０が接触する主面における一対の辺は、面取りされていて、当該部分の厚みが中央部の厚みよりも小さくなるように形成されていることが好ましい。
【００６１】
これにより、一対の端板３４、３４間に架け渡された締結バンド８０は、セル積層体２０及び集電板３１、３１の側面から離間して配置される（すなわち、接触しない）ことになり、締結バンド８０によるセル積層体２０及び集電板３１、３１の短絡を抑制することができる。また、締結バンド８０からかかる締結圧が、端板３４の主面内で偏ることを抑制することができ、各セル１０のＭＥＡを構成するアノード及びカソードと高分子電解質膜とを均等な面圧で接触させることができる。
【００６２】
次に、本実施の形態１に係る燃料電池のセルスタック１００の締結方法について、図１乃至図３を参照しながら説明する。
【００６３】
［燃料電池のセルスタックの締結方法］
まず、予めＵ字状に形成した第２バンド部材７０の底面に端板３４を配置し、弾性部材３３、絶縁板３２、及び集電板３１をそれぞれ配置する。ついで、複数のセル１０を集電板３１の主面に載置して、セル積層体２０を形成する。次に、セル積層体２０のセル１０の主面に、集電板３１、絶縁板３２、及び端板３４をそれぞれ載置して、予めＵ字状に形成した第１バンド部材６０を端板３４の主面を覆うように配置する。すなわち、セルスタック本体５０を形成し、第１バンド部材６０及び第２バンド部材７０をセルスタック本体５０の一対の端面（端板３４の主面）と互いに対向する一対の側面とを覆って、セルスタック本体５０の周囲に延在するように配置する。
【００６４】
次に、加圧器（例えば、フラットプレス機）で、第１バンド部材６０、セルスタック本体５０、及び第２バンド部材７０を所定寸法となるように、その積層方向に加圧した後、第１バンド部材６０の第１バンド部材係合部６１及び第２バンド部材７０の第４バンド部材係合部７２と第１バンド部材６０の第２バンド部材係合部６２と第２バンド部材７０の第３バンド部材係合部７１に、一対の係合ピン９０、９０をそれぞれ挿通させる（図３Ｂ参照）。すなわち、加圧器で、第１バンド部材６０及び第２バンド部材７０のセルスタック本体５０の一対の端面（端板３４の主面）を覆う部分を、燃料電池のセルスタック１００の締結荷重よりも大きい所定の荷重をかける。そして、第１バンド部材係合部６１の挿通孔６５と第４バンド部材係合部７２の挿通孔７５に係合ピン９０を挿通させ、第２バンド部材係合部６２の挿通孔６５と第３バンド部材係合部７１の挿通孔７５に係合ピン９０を挿通させる。
【００６５】
そして、加圧器による加圧を解除することで、弾性部材３３の弾発力により、第１バンド部材６０及び第２バンド部材７０が、セル１０の積層方向に引っ張られて、第１バンド部材係合部６１及び第４バンド部材係合部７２と第２バンド部材係合部６２と第３バンド部材係合部７１が、その引張力により、その中心線１０１Ａ、１０１Ｂが第１バンド部材６０及び第２バンド部材７０の中心線に沿った方向（すなわち、鉛直方向）を向くように変形して、係合ピン９０と密着し、燃料電池のセルスタック１００が締結される（図３Ａ参照）。すなわち、加圧器による荷重を開放して、第１バンド部材係合部６１の挿通孔６５の内面と第４バンド部材係合部７２の挿通孔７５の内面に係合ピンを係合させ、第２バンド部材係合部６２の挿通孔６５の内面と第３バンド部材係合部７１の挿通孔７５の内面に係合ピン９０を係合させて、第１バンド部材６０と第２バンド部材７０を係合ピン９０で間接的に係合させ、それによって、セルスタック本体５０を締結バンド８０によって締結する。
【００６６】
次に、本実施の形態１に係る燃料電池のセルスタック１００の作用効果について、図１乃至図３Ｂを参照しながら説明する。
【００６７】
［燃料電池のセルスタックの作用効果］
上述したように、本実施の形態１に係る燃料電池のセルスタック１００では、単に第１バンド部材６０の第１バンド部材係合部６１及び第２バンド部材７０の第４バンド部材係合部７２と第１バンド部材６０の第２バンド部材係合部６２と第２バンド部材７０の第３バンド部材係合部７１に、一対の係合ピン９０、９０をそれぞれ挿通させることにより、燃料電池のセルスタック１００を締結することができ、少ない部品点数や少ない工数で組み立てが可能となる。また、ボルトとナットを使用するような場合に比べて、燃料電池のセルスタック１００の側面に第１バンド係合部を構成する第１バンド部材係合部６１及び第３バンド部材係合部７１と第２バンド係合部を構成する第２バンド部材係合部６２及び第４バンド部材係合部７２を設けるだけであるため、燃料電池のセルスタック１００のコンパクト化を図ることができる。また、燃料電池のセルスタック１００の表面積を小さくすることができ、その放熱量を小さくすることができる。
【００６８】
また、第１バンド部材係合部６１〜第４バンド部材係合部７２の長軸方向の長さｂが、短軸方向の長さａの２倍以上になるように形成することにより、係合ピン９０を挿通させるときに必要なクリアランスを充分に確保することができる。このため、燃料電池のセルスタック１００の組み立て性を向上させることができる。
【００６９】
また、係合ピン９０の挿通方向を締結荷重がかかるセル１０の積層方向に対して垂直にすることにより、振動や衝撃で係合ピン９０が抜けることを抑制することができる。また、第１バンド部材係合部６１〜第４バンド部材係合部７２が、燃料電池のセルスタック１００締結時に変形することにより、その内面が、係合ピン９０の周面と密着して固定することができる。このため、燃料電池のセルスタック１００の耐振動性や耐衝撃性を向上させることができる。
【００７０】
さらに、第１バンド部材係合部６１〜第４バンド部材係合部７２を、セル積層体２０（セルスタック本体５０）の側面の略中央に位置するように形成することにより、振動や衝撃等の外力が局所に集中することを抑制することができる。
【００７１】
ここで、図４は、燃料電池のセルスタック１００において、第１バンド係合部及び第２係合部が設けられる位置によって、端板３４等に局所的な応力が発生するか否かのシミュレーションを行った結果を示す表である。
【００７２】
図４に示すように、第１バンド部材６０及び第２バンド部材７０の第１バンド部材係合部６１〜第４バンド部材係合部７２をそれぞれ、セルスタック本体５０の一対の側面の略中央に配設した場合（第１係合部と第２係合部をセルスタック本体５０の一対の側面の略中央に配設した場合）には、端板３４等に局所的な応力がほとんど発生しなかった。また、第１バンド部材６０の第１バンド部材係合部６１及び第２バンド部材７０の第４バンド部材係合部７２をセルスタック本体５０の一方の側面の上部（または下部）に配設し、第１バンド部材６０の第２バンド部材係合部６２及び第２バンド部材７０の第３バンド部材係合部７１をセルスタック本体５０の他方の側面の下部（または上部）に配設した場合には、端板３４等に局所的な応力は発生したが、その値は小さいものであった。一方、第１バンド部材６０及び第２バンド部材７０の第１バンド部材係合部６１〜第４バンド部材係合部７２をそれぞれ、セルスタック本体５０の一対の側面の上部（または下部）に配設した場合には、端板３４等に局所的な応力が発生した。
【００７３】
これらの結果から、第１バンド部材係合部６１〜第４バンド部材係合部７２は、セル積層体２０（セルスタック本体５０）の側面の略中央に位置するように形成することにより、振動や衝撃等の外力が局所に集中することを抑制することができることが示された。
【００７４】
（実施の形態２）
図５は、本発明の実施の形態２に係る燃料電池のセルスタックの概略構成を模式的に示す斜視図であり、図６は、図５に示す燃料電池のセルスタックを分解した模式図である。なお、図５及び図６において、燃料電池のセルスタックにおける上下方向を図における上下方向として表している。
【００７５】
図５及び図６に示すように、本発明の実施の形態２に係る燃料電池のセルスタック１００は、実施の形態１に係る燃料電池のセルスタック１００と基本的構成は同じであるが、弾性部材３３、第１バンド部材係合部６１〜第４バンド部材係合部７２の構成が異なる。
【００７６】
具体的には、本実施の形態２に係る燃料電池のセルスタック１００では、弾性部材３３が圧縮ばねで構成されている。また、第１バンド部材係合部６１〜第４バンド部材係合部７２は、複数（ここでは、７つ）の係合ユニット６６、７６を有していて、該係合ユニット６６、７６は、くし状に形成されている。係合ユニット６６、７６は、第１バンド部材６０及び第２バンド部材７０の端から面方向（ここでは、鉛直方向）に沿って突出するように形成されており、係合ユニット６６、７６の内部空間により挿通孔６５、７５が形成されている。
【００７７】
また、第１バンド部材６０の第１バンド部材係合部６１に設けられた係合ユニット６６と第２バンド部材７０の第４バンド部材係合部７２に設けられた係合ユニット７６は、互いに接触しないように形成されていて、同様に、第１バンド部材６０の第２バンド部材係合部６２に設けられた係合ユニット６６と第２バンド部材７０の第３バンド部材係合部７１に設けられた係合ユニット７６は、互いに接触しないように形成されている。
【００７８】
このように構成された本実施の形態２に係る燃料電池のセルスタック１００であっても、実施の形態１に係る燃料電池のセルスタック１００と同様の作用効果を奏する。
【００７９】
（実施の形態３）
図７は、本発明の実施の形態３に係る燃料電池のセルスタックの概略構成を模式的に示す斜視図であり、図８は、図７に示す燃料電池のセルスタックを構成する第１バンド部材及び第２バンド部材の概略構成を模式的に示す斜視図である。なお、図７においては、燃料電池のセルスタックにおける上下方向を図における上下方向として表し、図８においては、第１バンド部材及び第２バンド部材における上下方向を図における上下方向として表している。
【００８０】
図７及び図８に示すように、本発明の実施の形態３に係る燃料電池のセルスタック１００は、実施の形態１に係る燃料電池のセルスタック１００と基本的構成は同じであるが、第１バンド部材係合部６１〜第４バンド部材係合部７２が、係合形成部６３、７３により構成されずに、別部材により構成されている点が異なる。具体的には、第１バンド部材係合部６１〜第４バンド部材係合部７２は、板部材６７、７７の一方の端を折り返して筒状に（挿通孔６５、７５を）形成し、該一方の端を溶接により固定している。そして、板部材６７、７７をそれぞれ、第１バンド部材６０または第２バンド部材７０にビス６４、７４及び溶接により接着させている。なお、板部材６７、７７としては、締結圧に耐えられる材料で構成されていることが好ましく、例えば、ＳＵＳ等を用いることができる。
【００８１】
また、第１バンド部材６０及び第２バンド部材７０の両端における板部材６７、７７が接着されていない部分は、燃料電池のセルスタック１００を締結する際に第１バンド部材係合部６１〜第４バンド部材係合部７２と接触しないように、切り欠きが形成されている。
【００８２】
このように構成された本実施の形態３に係る燃料電池のセルスタック１００であっても、実施の形態１に係る燃料電池のセルスタック１００と同様の作用効果を奏する。
【００８３】
（実施の形態４）
図９は、本発明の実施の形態４に係る燃料電池のセルスタックの概略構成を模式的に示す斜視図である。なお、図９において、燃料電池のセルスタックにおける上下方向を図における上下方向として表している。
【００８４】
図９に示すように、本発明の実施の形態４に係る燃料電池のセルスタック１００は、実施の形態１に係る燃料電池のセルスタック１００と基本的構成は同じであるが、第１バンド部材６０の第１バンド部材係合部６１と第１バンド部材６０の第２バンド部材係合部６２が、セル１０の積層方向に対して垂直な方向から見て、互いに重なり合わないように構成されている点と、第２バンド部材７０の第３バンド部材係合部７１と第２バンド部材７０の第４バンド部材係合部７２が、セル１０の積層方向に対して垂直な方向から見て、互いに重なり合わないように構成されている点と、が異なる。
【００８５】
なお、第１バンド部材６０の第１バンド部材係合部６１及び第２バンド部材７０の第４バンド部材係合部７２と、第１バンド部材６０の第２バンド部材係合部６２及び第２バンド部材７０の第３バンド部材係合部７１とは、セル積層体２０の側面に位置するように、すなわち、集電板３１、絶縁板３２、弾性部材３３、及び端板３４の側面に位置しないように構成されていることが好ましい。
【００８６】
このように構成された本実施の形態４に係る燃料電池のセルスタック１００であっても、実施の形態１に係る燃料電池のセルスタック１００と同様の作用効果を奏する。
【００８７】
（実施の形態５）
図１０は、本発明の実施の形態５に係る燃料電池のセルスタックの概略構成を模式的に示す斜視図であり、図１１は、図１０に示す燃料電池のセルスタックを構成する締結バンドの概略構成を模式的に示す斜視図である。なお、図１０においては、燃料電池のセルスタックにおける上下方向を図における上下方向として表し、図１１においては、締結バンドにおける上下方向を図における上下方向として表している。
【００８８】
図１０及び図１１に示すように、本発明の実施の形態５に係る燃料電池のセルスタック１００は、実施の形態１に係る燃料電池のセルスタック１００と基本的構成は同じであるが、締結バンド８０が１つの部材によって構成されている点が異なる。また、締結バンド８０が１つの部材で構成されていることにより、締結バンド８０の両端に、第１バンド係合部６８と第２バンド係合部７８がそれぞれ設けられている。
【００８９】
具体的には、締結バンド８０は、セルスタック本体５０を囲むように、帯状の部材を屈曲させて筒状に形成されていて、セルスタック本体５０の上面を覆う部分（以下、締結バンド８０の上面という）が、水平よりも斜め上方に傾くように形成されている。なお、第１バンド係合部６８及び第２バンド係合部７８は、第１バンド部材６０の第１バンド部材係合部６１や第２バンド部材７０の第４バンド部材係合部７２等と同様に構成されているため、その詳細な説明は省略する。
【００９０】
そして、燃料電池のセルスタック１００を締結するときに、押圧手段（例えば、フラットプレス機）で、締結バンド８０の上面とセルスタック本体５０の下面を覆う部分（締結バンド８０の下面）とから押圧することにより、締結バンド８０の上面が水平方向よりわずかに下向きに傾くまで押し下げられ、締結バンド８０とセルスタック本体５０が加圧される。これにより、第１バンド係合部６８の挿通孔６５と第２バンド係合部７８の挿通孔７５が、セル１０の積層方向に対する垂直方向から見て、互いに重なり合い、該挿通孔６５及び挿通孔７５に係合ピン９０を挿通させることができる。そして、係合ピン９０を挿通孔６５及び挿通孔７５に挿通した後に、押圧手段による加圧を解除することで、弾性部材３３の弾発力により、締結バンド８０の上面が水平方向に位置するまでに押し戻される。このとき、第１バンド係合部６８及び第２バンド係合部７８が、その引張力により変形して、係合ピン９０と密着し、燃料電池のセルスタック１００が締結される。
【００９１】
このようにして構成された本実施の形態５に係る燃料電池のセルスタック１００であっても、実施の形態１に係る燃料電池のセルスタック１００と同様の作用効果を奏する。
【００９２】
（実施の形態６）
図１２は、本発明の実施の形態６に係る燃料電池のセルスタックの概略構成を模式的に示す斜視図である。なお、図１２において、燃料電池のセルスタックにおける上下方向を図における上下方向として表している。
【００９３】
図１２に示すように、本発明の実施の形態６に係る燃料電池のセルスタック１００は、実施の形態１に係る燃料電池のセルスタック１００と基本的構成は同じであるが、複数（ここでは４本）の細長い締結バンド８０を用いて、燃料電池のセルスタック１００を締結している点が異なる。
【００９４】
このように構成された本実施の形態６に係る燃料電池のセルスタック１００であっても、実施の形態１に係る燃料電池のセルスタック１００と同様の作用効果を奏する。
【００９５】
（実施の形態７）
図１３は、本発明の実施の形態７に係る燃料電池のセルスタックの概略構成を模式的に示す斜視図である。なお、図１３において、燃料電池のセルスタックにおける上下方向を図における上下方向として表している。
【００９６】
図１３に示すように、本発明の実施の形態７に係る燃料電池のセルスタック１００は、実施の形態５に係る燃料電池のセルスタック１００と基本的構成は同じであるが、締結バンド８０の開口部分（両端）が、セルスタック本体５０の側面と上面とで形成される角部に位置するように形成され、第１バンド係合部６８及び第２バンド係合部７８の形状が異なる。
【００９７】
具体的には、第１バンド係合部６８は、柱状の部材で構成されていて、締結バンド８０の上面の端からその先端部がはみ出るように、締結バンド８０の上面に設けられている。第１バンド係合部６８の先端部には、セル１０の積層方向に沿うように貫通孔が設けられている。なお、ここでは、第１バンド係合部６８は、溶接により締結バンド８０の上面に接着されている。また、第２バンド係合部７８は、筒状の部材で構成されていて、締結バンド８０の側面に溶接により接着されている。
【００９８】
そして、締結バンド８０の上面と第２バンド係合部７８が設けられている側面における、締結バンド８０の開口部分を大きくする方向への弾発力、すなわち、締結バンド８０の上面における上方向と、締結バンド８０の第２バンド係合部７８が設けられている側面における第２バンド係合部７８が設けられていない側面から第２バンド係合部７８が設けられている側面への方向への弾発力、により、係合ピン９０の周面が、第１バンド係合部６８及び第２バンド係合部７８の内面と接触する。これにより、係合ピン９０、第１バンド係合部６８、及び第２バンド係合部７８が固定され、燃料電池のセルスタック１００を締結することができる。
【００９９】
このように構成された本実施の形態７に係る燃料電池のセルスタック１００であっても、実施の形態１に係る燃料電池のセルスタック１００と同様の作用効果を奏する。
【産業上の利用可能性】
【０１００】
本発明の燃料電池のセルスタック及び燃料電池のセルスタックの締結方法は、燃料電池のセルスタックをコンパクトで表面積も小さくすることができ、また、組み立てたときに性能を損なうことなく、少ない部品点数や少ない工数で組み立てることができるため、燃料電池の技術分野で有用である。
【符号の説明】
【０１０１】
１０  セル
２０  セル積層体
３１  集電板
３１ａ  端子部
３２  絶縁板
３３  弾性部材
３４  端板
５０  セルスタック本体
５１  燃料ガス供給マニホールド
５２  酸化剤ガス供給マニホールド
５３  冷却媒体供給マニホールド
６０  第１バンド部材
６１  第１バンド部材係合部
６２  第２バンド部材係合部
６３  係合形成部
６４  ビス
６５  挿通孔
６６  係合ユニット
６７  板部材
６８  第１バンド係合部
６９  貫通孔
７０  第２バンド部材
７１  第３バンド部材係合部
７２  第４バンド部材係合部
７３  係合形成部
７４  ビス
７５  挿通孔
７６  係合ユニット
７７  板部材
７８  第２バンド係合部
７９  貫通孔
８０  締結バンド
９０  係合ピン
１００  燃料電池のセルスタック
１０１Ａ  中心線
１０１Ｂ  中心線
２０１  配管
２０２  接続部材
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のセルが積層されたセル積層体と、前記セル積層体の前記セルの積層方向の端に配設された弾性部材と、前記セル積層体と前記弾性部材とを挾持する一対の端板と、有するセルスタック本体と、
両端部に第１バンド係合部と第２バンド係合部とを有し、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側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バンドと、を備え、
前記セルスタック本体は前記第１バンド係合部と前記第２バンド係合部とが直接又は間接的に係合することにより、前記締結バンドにより締結されている、燃料電池のセルスタック。
【請求項２】
前記第１バンド係合部及び前記第２バンド係合部が前記セル積層体の側面に位置するように、前記締結バンドが配置されている、請求項１に記載の燃料電池のセルスタック。
【請求項３】
係合ピンをさらに備え、
前記第１バンド係合部と前記第２バンド係合部とに、それぞれ、第１挿通孔と第２挿通孔とが形成されており、前記第１バンド係合部の第１挿通孔と前記第２バンド係合部の第２挿通孔とに前記係合ピンが挿通されるようにして、前記第１バンド係合部と前記第２バンド係合部とが前記係合ピンを介して係合している、請求項２に記載の燃料電池のセルスタック。
【請求項４】
前記第１挿通孔と前記第２挿通孔が、それぞれ、前記セルの積層方向に対して垂直な方向に配列するように前記第１バンド係合部及び前記第２バンド係合部が設けられている、請求項３に記載の燃料電池のセルスタック。
【請求項５】
前記第１バンド係合部は、前記締結バンドの一端から前記セルの積層方向の一方の方向に突出するように設けられ、
前記第２バンド係合部は、前記締結バンドの他端から前記セルの積層方向の他方の方向に突出するように設けられ、
かつ、前記第１バンド係合部及び前記第２バンド係合部の前記挿通孔が、それぞれ、前記セルの側面に沿って延びるように、前記第１バンド係合部及び前記第２バンド係合部が設けられている、請求項４に記載の燃料電池のセルスタック。
【請求項６】
前記第２バンド係合部は、前記セルの積層方向に垂直で、かつ、前記セル積層体の前記一対の側面に平行な方向から見て、前記第１バンド係合部に並ぶように設けられ、
かつ、前記第１バンド係合部及び前記第２バンド係合部は、各々の前記挿通孔が前記セルの積層方向に垂直で、かつ、前記セル積層体の前記一対の側面に平行な方向に配列されるように設けられている、請求項５に記載の燃料電池のセルスタック。
【請求項７】
前記係合ピンは、その周面が円弧状部分を有するように形成されており、
該係合ピンの円弧状部分が前記第１バンド係合部及び前記第２バンド係合部のそれぞれの前記挿通孔の内面と係合している、請求項３に記載の燃料電池のセルスタック。
【請求項８】
前記第１バンド係合部及び前記第２バンド係合部は前記締結バンドの端部に前記セルの積層方向に長軸を有し、かつ、該長軸に垂直方向に短軸を有するように設けられており、前記長軸の長さが、前記短軸の長さに対して２倍以上である、請求項１に記載の燃料電池のセルスタック。
【請求項９】
前記第１バンド係合部及び前記第２バンド係合部は、前記燃料電池のセルスタックを締結するときの負荷荷重により変形するように構成されている、請求項１に記載の燃料電池のセルスタック。
【請求項１０】
前記第１バンド係合部と前記第２バンド係合部は、前記セルの積層方向から見て、互いに重なり合わないように設けられている、請求項２に記載の燃料電池のセルスタック。
【請求項１１】
前記第１バンド係合部と前記第２バンド係合部は、前記セルの積層方向に対する垂直方向から見て、互いに重なり合うように設けられている、請求項２に記載の燃料電池のセルスタック。
【請求項１２】
前記締結バンドは、第１バンド部材と第２バンド部材とから構成され、
前記第１バンド部材の一方の端部には第１バンド部材係合部が設けられ、前記第１バンド部材の他方の端部には第２バンド部材係合部が設けられ、
前記第２バンド部材の一方の端部には第３バンド部材係合部が設けられ、前記第２バンド部材の他方の端部には第４バンド部材係合部が設けられ、
前記第１バンド係合部は前記第１バンド部材係合部と前記第３バンド部材係合部を有し、前記第２バンド係合部は前記第２バンド部材係合部と前記第４バンド部材係合部を有し、
前記第１バンド部材係合部と前記第４バンド部材係合部とが直接又は間接的に係合し、前記第２バンド部材係合部と前記第３バンド部材係合部とが直接又は間接的に係合することにより、前記セルスタック本体が前記締結バンドにより締結されている、請求項１に記載の燃料電池のセルスタック。
【請求項１３】
前記第１バンド部材及び前記第２バンド部材は、それぞれの前記端が前記セルスタック本体の側面の中央に位置するように構成されている、請求項１２に記載の燃料電池のセルスタック。
【請求項１４】
前記締結バンドには、前記セルスタック本体を通流する流体を供給または排出するための配管が通るための孔が設けられている、請求項１に記載の燃料電池のセルスタック。
【請求項１５】
セル積層体を形成するように互いに積層された複数のセルを有するセルスタック本体と、
前記セル積層体の端に配置された弾性体と、
前記セル積層体と前記弾性体とを挟む一対の端板と、
第１バンド係合部と第２バンド係合部とを有し、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側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バンドと、
前記第１バンド係合部と前記第２バンド係合部と係合し、かつ、前記第１バンド係合部と前記第２バンド係合部とを互いに締結するように構成された係合ピンと、を備える、燃料電池のセルスタック。
【請求項１６】
複数のセルが積層されたセル積層体と、前記セル積層体の前記セルの積層方向の端に配置された弾性体と、前記セル積層体と前記弾性部材とを挟持する一対の端板と、を有するセルスタック本体を形成し、両端部に第１バンド係合部と第２バンド係合部とを有する締結バンドを、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側面とを覆って前記セルスタック本体の周囲に延在するよう配置する工程（Ａ）と、
前記第１バンド係合部と前記第２バンド係合部とを直接又は間接的に係合させ、それによって前記セルスタック本体を前記締結バンドによって締結する工程（Ｂ）と、を含む、燃料電池のセルスタックの締結方法。
【請求項１７】
前記工程（Ｂ）は、
前記締結バンドの前記セルスタック本体の一対の前記端面を覆う部分を、加圧器により、締結荷重よりも大きい所定の荷重をかけて、前記第１バンド係合部の挿通孔と前記第２バンド係合部の挿通孔に前記係合ピンを挿通する工程（Ｂ１）と、
前記加圧器による荷重を開放して、前記第１バンド係合部及び前記第２バンド係合部のそれぞれの前記挿通孔の内面に前記係合ピンを係合させる工程（Ｂ２）と、を含む、請求項１６に記載の燃料電池のセルスタックの締結方法。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2010070849.tif 000017
【図２】
2010070849.tif 000018
【図３Ａ】
2010070849.tif 000019
【図３Ｂ】
2010070849.tif 000020
【図４】
2010070849.tif 000021
【図５】
2010070849.tif 000022
【図６】
2010070849.tif 000023
【図７】
2010070849.tif 000024
【図８】
2010070849.tif 000025
【図９】
2010070849.tif 000026
【図１０】
2010070849.tif 000027
【図１１】
2010070849.tif 000028
【図１２】
2010070849.tif 000029
【図１３】
2010070849.tif 000030
【手続補正書】
【提出日】平成22年12月21日(2010.12.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のセルが積層されたセル積層体と、前記セル積層体の前記セルの積層方向の端に配設された弾性部材と、前記セル積層体と前記弾性部材とを挾持する一対の端板と、を有するセルスタック本体と、
両端部に第１バンド係合部と第２バンド係合部とを有し、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側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バンドと、
係合ピンと、を備え、
前記締結バンドは、第１バンド部材と第２バンド部材とから構成され、
前記第１バンド部材の一方の端部には第１バンド部材係合部が設けられ、前記第１バンド部材の他方の端部には第２バンド部材係合部が設けられ、
前記第２バンド部材の一方の端部には第３バンド部材係合部が設けられ、前記第２バンド部材の他方の端部には第４バンド部材係合部が設けられ、
前記第１バンド部材係合部、前記第２バンド部材係合部、前記第３バンド部材係合部、及び前記第４バンド部材係合部には、それぞれ、第１挿通孔、第２挿通孔、第３挿通孔、及び第４挿通孔が形成されており、
前記第１バンド部材係合部の第１挿通孔と前記第４バンド部材係合部の第４挿通孔とに前記係合ピンが挿通されるようにして、前記第１バンド部材係合部と前記第４バンド部材係合部とが前記係合ピンを介して係合し、
前記第２バンド部材係合部の第２挿通孔と前記第３バンド部材係合部の第３挿通孔とに前記係合ピンが挿通されるようにして、前記第２バンド部材係合部と前記第３バンド部材係合部とが前記係合ピンを介して係合し、
前記第１バンド部材及び前記第２バンド部材は、それぞれの前記端部が前記セルスタック本体の側面の中央に位置するように構成されている、燃料電池のセルスタック。
【請求項２】
前記第１バンド係合部及び前記第２バンド係合部が前記セル積層体の側面に位置するように、前記締結バンドが配置されている、請求項１に記載の燃料電池のセルスタック。
【請求項３】
前記第１挿通孔と前記第２挿通孔が、それぞれ、前記セルの積層方向に対して垂直な方向に配列するように前記第１バンド係合部及び前記第２バンド係合部が設けられている、請求項１に記載の燃料電池のセルスタック。
【請求項４】
前記第１バンド係合部は、前記締結バンドの一端から前記セルの積層方向の一方の方向に突出するように設けられ、
前記第２バンド係合部は、前記締結バンドの他端から前記セルの積層方向の他方の方向に突出するように設けられ、
かつ、前記第１バンド係合部及び前記第２バンド係合部の前記挿通孔が、それぞれ、前記セルの側面に沿って延びるように、前記第１バンド係合部及び前記第２バンド係合部が設けられている、請求項３に記載の燃料電池のセルスタック。
【請求項５】
前記第２バンド係合部は、前記セルの積層方向に垂直で、かつ、前記セル積層体の前記一対の側面に平行な方向から見て、前記第１バンド係合部に並ぶように設けられ、
かつ、前記第１バンド係合部及び前記第２バンド係合部は、各々の前記挿通孔が前記セルの積層方向に垂直で、かつ、前記セル積層体の前記一対の側面に平行な方向に配列されるように設けられている、請求項４に記載の燃料電池のセルスタック。
【請求項６】
前記係合ピンは、その周面が円弧状部分を有するように形成されており、
該係合ピンの円弧状部分が前記第１バンド係合部及び前記第２バンド係合部のそれぞれの前記挿通孔の内面と係合している、請求項１に記載の燃料電池のセルスタック。
【請求項７】
前記第１バンド係合部及び前記第２バンド係合部は前記締結バンドの端部に前記セルの積層方向に長軸を有し、かつ、該長軸に垂直方向に短軸を有するように設けられており、前記長軸の長さが、前記短軸の長さに対して２倍以上である、請求項１に記載の燃料電池のセルスタック。
【請求項８】
前記第１バンド係合部及び前記第２バンド係合部は、前記燃料電池のセルスタックを締結するときの負荷荷重により変形するように構成されている、請求項１に記載の燃料電池のセルスタック。
【請求項９】
前記第１バンド係合部と前記第２バンド係合部は、前記セルの積層方向から見て、互いに重なり合わないように設けられている、請求項２に記載の燃料電池のセルスタック。
【請求項１０】
前記第１バンド係合部と前記第２バンド係合部は、前記セルの積層方向に対する垂直方向から見て、互いに重なり合うように設けられている、請求項２に記載の燃料電池のセルスタック。
【請求項１１】
前記締結バンドには、前記セルスタック本体を通流する流体を供給または排出するための配管が通るための孔が設けられている、請求項１に記載の燃料電池のセルスタック。
【請求項１２】
複数のセルが積層されたセル積層体と、前記セル積層体の前記セルの積層方向の端に配置された弾性体と、前記セル積層体と前記弾性部材とを挟持する一対の端板と、を有するセルスタック本体を形成し、両端部に第１バンド係合部と第２バンド係合部とを有する締結バンドを、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側面とを覆って前記セルスタック本体の周囲に延在するよう配置する工程（Ａ）と、
前記第１バンド係合部と前記第２バンド係合部とを直接又は間接的に係合させ、それによって前記セルスタック本体を前記締結バンドによって締結する工程（Ｂ）と、を含み、
前記工程（Ｂ）は、
前記締結バンドの前記セルスタック本体の一対の前記端面を覆う部分を、加圧器により、締結荷重よりも大きい所定の荷重をかけて、前記第１バンド係合部の挿通孔と前記第２バンド係合部の挿通孔に前記係合ピンを挿通する工程（Ｂ１）と、
前記加圧器による荷重を開放して、前記第１バンド係合部及び前記第２バンド係合部のそれぞれの前記挿通孔の内面に前記係合ピンを係合させる工程（Ｂ２）と、を含む、燃料電池のセルスタックの締結方法。
【手続補正書】
【提出日】平成23年4月8日(2011.4.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のセルが積層されたセル積層体と、前記セル積層体の前記セルの積層方向の端に配設された弾性部材と、前記セル積層体と前記弾性部材とを挾持する一対の端板と、を有するセルスタック本体と、
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側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バンドと、
係合ピンと、を備え、
前記締結バンドは、第１バンド部材と第２バンド部材とから構成され、
前記第１バンド部材の一方の端部には第１バンド部材係合部が設けられ、前記第１バンド部材の他方の端部には第２バンド部材係合部が設けられ、
前記第２バンド部材の一方の端部には第３バンド部材係合部が設けられ、前記第２バンド部材の他方の端部には第４バンド部材係合部が設けられ、
前記第１バンド部材係合部、前記第２バンド部材係合部、前記第３バンド部材係合部、及び前記第４バンド部材係合部には、それぞれ、挿通孔が形成されており、
前記第１バンド部材係合部の挿通孔と前記第３バンド部材係合部の挿通孔は、第１挿通孔を形成し、
前記第２バンド部材係合部の挿通孔と前記第４バンド部材係合部の挿通孔は、第２挿通孔を形成し、
前記第１挿通孔に前記係合ピンが挿通されるようにして、前記第１バンド部材係合部と前記第３バンド部材係合部とが前記係合ピンを介して係合し、
前記第２挿通孔に前記係合ピンが挿通されるようにして、前記第２バンド部材係合部と前記第４バンド部材係合部とが前記係合ピンを介して係合し、
前記第１バンド部材及び前記第２バンド部材は、それぞれの前記端部が前記セルスタック本体の側面の中央に位置するように構成されている、燃料電池のセルスタック。
【請求項２】
前記第１挿通孔と前記第２挿通孔が、それぞれ、前記セルの積層方向に対して垂直な方向に配列するように設けられている、請求項１に記載の燃料電池のセルスタック。
【請求項３】
前記第１バンド部材係合部は、前記第１バンド部材の一端から前記セルの積層方向の一方の方向に突出するように設けられ、
前記第２バンド部材係合部は、前記第１バンド部材の他端から前記セルの積層方向の一方の方向に突出するように設けられ、
前記第３バンド部材係合部は、前記第２バンド部材の一端から前記セルの積層方向の他方の方向に突出するように設けられ、
前記第４バンド部材係合部は、前記第２バンド部材の他端から前記セルの積層方向の他方の方向に突出するように設けられ、
かつ、前記第１バンド部材係合部の挿通孔、前記第２バンド部材係合部の挿通孔、前記第３バンド部材係合部の挿通孔、及び前記第４バンド部材係合部の挿通孔が、それぞれ、前記セルの側面に沿って延びるように設けられている、請求項２に記載の燃料電池のセルスタック。
【請求項４】
前記係合ピンは、その周面が円弧状部分を有するように形成されており、
該係合ピンの円弧状部分が前記第１挿通孔及び前記第２挿通孔の内面と係合している、請求項１に記載の燃料電池のセルスタック。
【請求項５】
前記第１バンド部材係合部の挿通孔、前記第２バンド部材係合部の挿通孔、前記第３バンド部材係合部の挿通孔、及び前記第４バンド部材係合部の挿通孔は、前記セルの積層方向に長軸を有し、かつ、該長軸に垂直方向に短軸を有する形状であり、前記長軸の長さが、前記短軸の長さに対して２倍以上である、請求項１に記載の燃料電池のセルスタック。
【請求項６】
前記第１バンド部材係合部と前記第４バンド部材係合部は、前記セルの積層方向から見て、互いに重なり合わないように設けられ、
前記第２バンド部材係合部と前記第３バンド部材係合部は、前記セルの積層方向から見て、互いに重なり合わないように設けられている、請求項２に記載の燃料電池のセルスタック。
【請求項７】
前記第１バンド部材係合部と前記第２バンド部材係合部は、前記セルの積層方向に対する垂直方向から見て、互いに重なり合うように設けられ、
前記第３バンド部材係合部と前記第４バンド部材係合部は、前記セルの積層方向に対する垂直方向から見て、互いに重なり合うように設けられている、請求項２に記載の燃料電池のセルスタック。
【請求項８】
前記締結バンドには、前記セルスタック本体を通流する流体を供給または排出するための配管が通るための孔が設けられている、請求項１に記載の燃料電池のセルスタック。
【請求項９】
複数のセルが積層されたセル積層体と、前記セル積層体の前記セルの積層方向の端に配置された弾性体と、前記セル積層体と前記弾性部材とを挟持する一対の端板と、を有するセルスタック本体を形成し、該セルスタック本体を締結バンドで締結する燃料電池のセルスタックの締結方法であって、
前記締結バンドは、第１バンド部材と第２バンド部材とから構成され、
前記第１バンド部材の一方の端部には第１バンド部材係合部が設けられ、前記第１バンド部材の他方の端部には第２バンド部材係合部が設けられ、
前記第２バンド部材の一方の端部には第３バンド部材係合部が設けられ、前記第２バンド部材の他方の端部には第４バンド部材係合部が設けられ、
前記第１バンド部材係合部、前記第２バンド部材係合部、前記第３バンド部材係合部、及び前記第４バンド部材係合部には、それぞれ、挿通孔が形成されており、
前記第１バンド部材係合部の挿通孔と前記第３バンド部材係合部の挿通孔は、第１挿通孔を形成し、
前記第２バンド部材係合部の挿通孔と前記第４バンド部材係合部の挿通孔は、第２挿通孔を形成し、
前記締結バンドを、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側面とを覆って前記セルスタック本体の周囲に延在するよう配置する工程（Ａ）と、
前記第１バンド部材係合部及び前記第３バンド部材係合部と、前記第２バンド部材係合部及び前記第４バンド部材係合部と、をそれぞれ直接又は間接的に係合させ、それによって前記セルスタック本体を前記締結バンドによって締結する工程（Ｂ）と、を含み、
前記工程（Ｂ）は、
前記締結バンドの前記セルスタック本体の一対の前記端面を覆う部分を、加圧器により、締結荷重よりも大きい所定の荷重をかけて、前記第１挿通孔及び前記第２挿通孔のそれぞれに前記係合ピンを挿通する工程（Ｂ１）と、
前記加圧器による荷重を開放して、前記第１挿通孔及び前記第２挿通孔のそれぞれの内面に前記係合ピンを係合させる工程（Ｂ２）と、を含む、燃料電池のセルスタックの締結方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明に係る燃料電池のセルスタックは、複数のセルが積層されたセル積層体と、前記セル積層体の前記セルの積層方向の端に配設された弾性部材と、前記セル積層体と前記弾性部材とを挾持する一対の端板と、を有するセルスタック本体と、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側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バンドと、係合ピンと、を備え、前記締結バンドは、第１バンド部材と第２バンド部材とから構成され、前記第１バンド部材の一方の端部には第１バンド部材係合部が設けられ、前記第１バンド部材の他方の端部には第２バンド部材係合部が設けられ、前記第２バンド部材の一方の端部には第３バンド部材係合部が設けられ、前記第２バンド部材の他方の端部には第４バンド部材係合部が設けられ、前記第１バンド部材係合部、前記第２バンド部材係合部、前記第３バンド部材係合部、及び前記第４バンド部材係合部には、それぞれ、挿通孔が形成されており、前記第１バンド部材係合部の挿通孔と前記第３バンド部材係合部の挿通孔は、第１挿通孔を形成し、前記第２バンド部材係合部の挿通孔と前記第４バンド部材係合部の挿通孔は、第２挿通孔を形成し、前記第１挿通孔に前記係合ピンが挿通されるようにして、前記第１バンド部材係合部と前記第３バンド部材係合部とが前記係合ピンを介して係合し、前記第２挿通孔に前記係合ピンが挿通されるようにして、前記第２バンド部材係合部と前記第４バンド部材係合部とが前記係合ピンを介して係合し、前記第１バンド部材及び前記第２バンド部材は、それぞれの前記端部が前記セルスタック本体の側面の中央に位置するように構成されている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
また、本発明に係る燃料電池のセルスタックでは、前記第１挿通孔と前記第２挿通孔が、それぞれ、前記セルの積層方向に対して垂直な方向に配列するように設けられていてもよい。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
また、本発明に係る燃料電池のセルスタックでは、前記第１バンド部材係合部は、前記第１バンド部材の一端から前記セルの積層方向の一方の方向に突出するように設けられ、前記第２バンド部材係合部は、前記第１バンド部材の他端から前記セルの積層方向の一方の方向に突出するように設けられ、前記第３バンド部材係合部は、前記第２バンド部材の一端から前記セルの積層方向の他方の方向に突出するように設けられ、前記第４バンド部材係合部は、前記第２バンド部材の他端から前記セルの積層方向の他方の方向に突出するように設けられ、かつ、前記第１バンド部材係合部の挿通孔、前記第２バンド部材係合部の挿通孔、前記第３バンド部材係合部の挿通孔、及び前記第４バンド部材係合部の挿通孔が、それぞれ、前記セルの側面に沿って延びるように設けられていてもよい。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
また、本発明に係る燃料電池のセルスタックでは、前記係合ピンは、その周面が円弧状部分を有するように形成されており、該係合ピンの円弧状部分が前記第１挿通孔及び前記第２挿通孔の内面と係合していてもよい。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
また、本発明に係る燃料電池のセルスタックでは、前記第１バンド部材係合部の挿通孔、前記第２バンド部材係合部の挿通孔、前記第３バンド部材係合部の挿通孔、及び前記第４バンド部材係合部の挿通孔は、前記セルの積層方向に長軸を有し、かつ、該長軸に垂直方向に短軸を有する形状であり、前記長軸の長さが、前記短軸の長さに対して２倍以上であってもよい。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
また、本発明に係る燃料電池のセルスタックでは、前記第１バンド部材係合部と前記第４バンド部材係合部は、前記セルの積層方向から見て、互いに重なり合わないように設けられ、前記第２バンド部材係合部と前記第３バンド部材係合部は、前記セルの積層方向から見て、互いに重なり合わないように設けられていてもよい。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
また、本発明に係る燃料電池のセルスタックでは、前記第１バンド部材係合部と前記第２バンド部材係合部は、前記セルの積層方向に対する垂直方向から見て、互いに重なり合うように設けられ、前記第３バンド部材係合部と前記第４バンド部材係合部は、前記セルの積層方向に対する垂直方向から見て、互いに重なり合うように設けられていてもよい。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
また、本発明に係る燃料電池スタックの締結方法は、複数のセルが積層されたセル積層体と、前記セル積層体の前記セルの積層方向の端に配置された弾性体と、前記セル積層体と前記弾性部材とを挟持する一対の端板と、を有するセルスタック本体を形成し、該セルスタック本体を締結バンドで締結する燃料電池のセルスタックの締結方法であって、前記締結バンドは、第１バンド部材と第２バンド部材とから構成され、前記第１バンド部材の一方の端部には第１バンド部材係合部が設けられ、前記第１バンド部材の他方の端部には第２バンド部材係合部が設けられ、前記第２バンド部材の一方の端部には第３バンド部材係合部が設けられ、前記第２バンド部材の他方の端部には第４バンド部材係合部が設けられ、前記第１バンド部材係合部、前記第２バンド部材係合部、前記第３バンド部材係合部、及び前記第４バンド部材係合部には、それぞれ、挿通孔が形成されており、前記第１バンド部材係合部の挿通孔と前記第３バンド部材係合部の挿通孔は、第１挿通孔を形成し、前記第２バンド部材係合部の挿通孔と前記第４バンド部材係合部の挿通孔は、第２挿通孔を形成し、前記締結バンドを、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側面とを覆って前記セルスタック本体の周囲に延在するよう配置する工程（Ａ）と、前記第１バンド部材係合部及び前記第３バンド部材係合部と、前記第２バンド部材係合部及び前記第４バンド部材係合部と、をそれぞれ直接又は間接的に係合させ、それによって前記セルスタック本体を前記締結バンドによって締結する工程（Ｂ）と、を含み、前記工程（Ｂ）は、前記締結バンドの前記セルスタック本体の一対の前記端面を覆う部分を、加圧器により、締結荷重よりも大きい所定の荷重をかけて、前記第１挿通孔及び前記第２挿通孔のそれぞれに前記係合ピンを挿通する工程（Ｂ１）と、前記加圧器による荷重を開放して、前記第１挿通孔及び前記第２挿通孔のそれぞれの内面に前記係合ピンを係合させる工程（Ｂ２）と、を含む。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１に係る燃料電池のセルスタック概略構成を模式的に示す斜視図である。
【図２】図２は、図１に示す燃料電池のセルスタックを分解した模式図である。
【図３Ａ】図３Ａは、図１に示すＩＩＩＡ−ＩＩＩＡ線に沿った断面図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、燃料電池のセルスタックを組み立てる（締結する）際の状態を示した模式図である。
【図４】図４は、燃料電池のセルスタックにおいて、第１バンド部材係合部乃至第４バンド部材係合部が設けられる位置によって、端板等に局所的な応力が発生するか否かのシミュレーションを行った結果を示す表である。
【図５】図５は、本発明の実施の形態２に係る燃料電池のセルスタックの概略構成を模式的に示す斜視図である。
【図６】図６は、図５に示す燃料電池のセルスタックを分解した模式図である。
【図７】図７は、本発明の実施の形態３に係る燃料電池のセルスタックの概略構成を模式的に示す斜視図である。
【図８】図８は、図７に示す燃料電池のセルスタックを構成する第１バンド部材及び第２バンド部材の概略構成を模式的に示す斜視図である。
【図９】図９は、本発明の実施の形態４に係る燃料電池のセルスタックの概略構成を模式的に示す斜視図である。
【図１０】図１０は、本発明の参考の形態１に係る燃料電池のセルスタックの概略構成を模式的に示す斜視図である。
【図１１】図１１は、図１０に示す燃料電池のセルスタックを構成する締結バンドの概略構成を模式的に示す斜視図である。
【図１２】図１２は、本発明の実施の形態６に係る燃料電池のセルスタックの概略構成を模式的に示す斜視図である。
【図１３】図１３は、本発明の参考の形態２に係る燃料電池のセルスタックの概略構成を模式的に示す斜視図である。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４４】
また、第１バンド部材係合部６１の挿通孔６５と第３バンド部材係合部７１の挿通孔７５は第１挿通孔を形成し、第２バンド部材係合部６２の挿通孔６５と第４バンド部材係合部７２の挿通孔７５は第２挿通孔を形成する。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６４】
次に、加圧器（例えば、フラットプレス機）で、第１バンド部材６０、セルスタック本体５０、及び第２バンド部材７０を所定寸法となるように、その積層方向に加圧した後、第１バンド部材６０の第１バンド部材係合部６１及び第２バンド部材７０の第４バンド部材係合部７２と、第１バンド部材６０の第２バンド部材係合部６２及び第２バンド部材７０の第３バンド部材係合部７１と、に、一対の係合ピン９０、９０をそれぞれ挿通させる（図３Ｂ参照）。すなわち、加圧器で、第１バンド部材６０及び第２バンド部材７０のセルスタック本体５０の一対の端面（端板３４の主面）を覆う部分を、燃料電池のセルスタック１００の締結荷重よりも大きい所定の荷重をかける。そして、第１バンド部材係合部６１の挿通孔６５と第４バンド部材係合部７２の挿通孔７５に係合ピン９０を挿通させ、第２バンド部材係合部６２の挿通孔６５と第３バンド部材係合部７１の挿通孔７５に係合ピン９０を挿通させる。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６５】
そして、加圧器による加圧を解除することで、弾性部材３３の弾発力により、第１バンド部材６０及び第２バンド部材７０が、セル１０の積層方向に引っ張られて、第１バンド部材係合部６１及び第４バンド部材係合部７２と、第２バンド部材係合部６２及び第３バンド部材係合部７１と、が、その引張力により、その中心線１０１Ａ、１０１Ｂが第１バンド部材６０及び第２バンド部材７０の中心線に沿った方向（すなわち、鉛直方向）を向くように変形して、係合ピン９０と密着し、燃料電池のセルスタック１００が締結される（図３Ａ参照）。すなわち、加圧器による荷重を開放して、第１バンド部材係合部６１の挿通孔６５の内面と第４バンド部材係合部７２の挿通孔７５の内面に係合ピンを係合させ、第２バンド部材係合部６２の挿通孔６５の内面と第３バンド部材係合部７１の挿通孔７５の内面に係合ピン９０を係合させて、第１バンド部材６０と第２バンド部材７０を係合ピン９０で間接的に係合させ、それによって、セルスタック本体５０を締結バンド８０によって締結する。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６７】
［燃料電池のセルスタックの作用効果］
上述したように、本実施の形態１に係る燃料電池のセルスタック１００では、単に第１バンド部材６０の第１バンド部材係合部６１及び第２バンド部材７０の第３バンド部材係合部７１と、第１バンド部材６０の第２バンド部材係合部６２及び第２バンド部材７０の第４バンド部材係合部７２と、に、一対の係合ピン９０、９０をそれぞれ挿通させることにより、燃料電池のセルスタック１００を締結することができ、少ない部品点数や少ない工数で組み立てが可能となる。また、ボルトとナットを使用するような場合に比べて、燃料電池のセルスタック１００の側面に第１バンド部材係合部６１及び第３バンド部材係合部７１と、第２バンド部材係合部６２及び第４バンド部材係合部７２を設けるだけであるため、燃料電池のセルスタック１００のコンパクト化を図ることができる。また、燃料電池のセルスタック１００の表面積を小さくすることができ、その放熱量を小さくすることができる。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７１】
ここで、図４は、燃料電池のセルスタック１００において、第１バンド部材係合部乃至第４バンド部材係合部が設けられる位置によって、端板３４等に局所的な応力が発生するか否かのシミュレーションを行った結果を示す表である。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８７】
（参考の形態１）
図１０は、本発明の参考の形態１に係る燃料電池のセルスタックの概略構成を模式的に示す斜視図であり、図１１は、図１０に示す燃料電池のセルスタックを構成する締結バンドの概略構成を模式的に示す斜視図である。なお、図１０においては、燃料電池のセルスタックにおける上下方向を図における上下方向として表し、図１１においては、締結バンドにおける上下方向を図における上下方向として表している。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８８】
図１０及び図１１に示すように、本発明の参考の形態１に係る燃料電池のセルスタック１００は、実施の形態１に係る燃料電池のセルスタック１００と基本的構成は同じであるが、締結バンド８０が１つの部材によって構成されている点が異なる。また、締結バンド８０が１つの部材で構成されていることにより、締結バンド８０の両端に、第１バンド係合部６８と第２バンド係合部７８がそれぞれ設けられている。
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９１】
このようにして構成された本参考の形態１に係る燃料電池のセルスタック１００であっても、実施の形態１に係る燃料電池のセルスタック１００と同様の作用効果を奏する。
【手続補正１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９５】
（参考の形態２）
図１３は、本発明の参考の形態２に係る燃料電池のセルスタックの概略構成を模式的に示す斜視図である。なお、図１３において、燃料電池のセルスタックにおける上下方向を図における上下方向として表している。
【手続補正２０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９６】
図１３に示すように、本発明の参考の形態２に係る燃料電池のセルスタック１００は、参考の形態１に係る燃料電池のセルスタック１００と基本的構成は同じであるが、締結バンド８０の開口部分（両端）が、セルスタック本体５０の側面と上面とで形成される角部に位置するように形成され、第１バンド係合部６８及び第２バンド係合部７８の形状が異なる。
【手続補正２１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９９】
このように構成された本参考の形態２に係る燃料電池のセルスタック１００であっても、実施の形態１に係る燃料電池のセルスタック１００と同様の作用効果を奏する。
【手続補正２２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正２３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正２４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正２５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正２６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正２７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正２８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正２９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正３０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】削除
【補正の内容】
【国際調査報告】
2010070849.tif 000031
2010070849.tif 000032
2010070849.tif 000033
2010070849.tif 000034