(57)【要約】【課題】シール性を向上させることができる燃料電池スタックを提供する。【解決手段】複数のプレートが組み合わされて構成され、セル積層体を収納するケーシング４と、複数のプレート間に介在するシール部材１００と、を備え、シール部材１００は、アッパプレート６７及びロアプレートの外周部分に倣って延びる枠状に形成された枠シール部１０１と、枠シール部１０１に一体で延び、エンドプレート６１、フロントプレート６５及びリアプレートとの間に挟持された延長シール部１０５と、Ｃ方向で対向する延長シール部１０５同士の間を架け渡す接続シール部１０８と、を有している。【選択図】図５
2018129141.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の燃料電池セルが積層されたセル積層体と、
複数のプレートが組み合わされて構成され、前記セル積層体を収納するケーシングと、
前記複数のプレート間に介在するシール部材と、を備え、
前記プレートは、
前記セル積層体を間に挟んで第１方向で対向する一対の第１プレートと、
前記セル積層体を間に挟んで前記第１方向に直交する第２方向で対向する一対の第２プレートと、
前記セル積層体を間に挟んで前記第１方向及び前記第２方向に直交する第３方向で対向する一対の第３プレートと、を有し、
前記シール部材は、
前記第１プレートの外周部分に倣って延びる枠状に形成され、前記第１プレートと前記第２プレート及び前記第３プレートとの間に前記第１方向で挟持された枠シール部と、
前記枠シール部に一体で前記第１方向に延び、前記第２プレートと前記第３プレートとの間に挟持された延長シール部と、
前記第２プレートと前記第３プレートとの間を前記第１方向に延び、前記第１方向で対向する前記延長シール部同士の間を架け渡す接続シール部と、を有していることを特徴とする燃料電池スタック。
【請求項２】
前記枠シール部は、前記第２プレート及び前記第３プレートにおける前記第１プレートとの対向面に形成された第１収容溝内に収容され、
前記延長シール部及び前記接続シール部は、前記第２プレートにおける前記第３プレートとの対向面に形成された第２収容溝内に収容されていることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池スタック。
【請求項３】
前記延長シール部及び前記接続シール部は、液体パッキンにより接合され、
前記第２プレート及び前記第３プレートの少なくとも一方には、前記第２収容溝内に連通する前記液体パッキンの充填口が形成されていることを特徴とする請求項２に記載の燃料電池スタック。
【請求項４】
前記枠シール部は、前記第１方向から見て矩形状に形成され、
前記延長シール部は、前記枠シール部の角部を回避した位置に形成されていることを特徴とする請求項１から請求項３の何れか１項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、燃料電池スタックに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
車両等に搭載される燃料電池スタックは、セル積層体と、セル積層体を収納するケーシングと、を有している。
セル積層体は、複数の単位セルが積層されて構成されている。単位セルは、固体高分子電解質膜をアノード電極とカソード電極とで両側から挟んで構成された膜電極構造体（以下、単にＭＥＡという。）と、ＭＥＡを挟持するセパレータと、を備えている。燃料電池スタックでは、アノード電極に燃料ガスとして水素ガスを供給するとともに、カソード電極に酸化剤ガスとして空気を供給する。これにより、アノード電極で触媒反応により発生した水素イオンが、固体高分子電解質膜を透過してカソード電極まで移動し、カソード電極で空気中の酸素と電気化学反応を起こして発電が行われる。
【０００３】
上述したケーシングは、セル積層体を積層方向の両側から挟持する一対のエンドプレートと、セル積層体の周囲を積層方向に直交する方向から取り囲むサイドパネルと、を有している。
【０００４】
上述した燃料電池スタックでは、ケーシング内に存在する反応ガスが予期しない場所から漏れ出るのを抑制するために、種々の技術が検討されている。例えば、下記特許文献１には、エンドプレートとサイドパネルとの間や、隣り合うサイドパネル同士の間にシール部材を介在させる構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−１５２８３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、従来の燃料電池スタックでは、ケーシングのシール性を向上させる点で未だ改善の余地があった。すなわち、従来の燃料電池スタックでは、シール部材の合わせ面からのシール性が十分ではなかった。
【０００７】
そこで、本発明は、上述した事情に考慮してなされたもので、シール性を向上させることができる燃料電池スタック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】
【０００８】
上記目的を達成するために、請求項１に記載した発明は、複数の燃料電池セル（例えば、実施形態における単位セル２）が積層されたセル積層体（例えば、実施形態におけるセル積層体３）と、複数のプレート（例えば、実施形態におけるエンドプレート６１，６２、フロントプレート６５、リアプレート６６、アッパプレート６７及びロアプレート６８）が組み合わされて構成され、前記セル積層体を収納するケーシング（例えば、実施形態におけるケーシング４）と、前記複数のプレート間に介在するシール部材（例えば、実施形態におけるシール部材１００）と、を備え、前記プレートは、前記セル積層体を間に挟んで第１方向で対向する一対の第１プレート（例えば、実施形態におけるアッパプレート６７及びロアプレート６８）と、前記セル積層体を間に挟んで前記第１方向に直交する第２方向で対向する一対の第２プレート（例えば、実施形態における第１エンドプレート６１及び第２エンドプレート６２）と、前記セル積層体を間に挟んで前記第１方向及び前記第２方向に直交する第３方向で対向する一対の第３プレート（例えば、実施形態におけるフロントプレート６５及びリアプレート６６）と、を有し、前記シール部材は、前記第１プレートの外周部分に倣って延びる枠状に形成され、前記第１プレートと前記第２プレート及び前記第３プレートとの間に前記第１方向で挟持された枠シール部（例えば、実施形態における枠シール部１０１，１０２）と、前記枠シール部に一体で前記第１方向に延び、前記第２プレートと前記第３プレートとの間に挟持された延長シール部（例えば、実施形態における延長シール部１０５，１０６）と、前記第２プレートと前記第３プレートとの間を前記第１方向に延び、前記第１方向で対向する前記延長シール部同士の間を架け渡す接続シール部（例えば、実施形態における接続シール部１０８）と、を有している。
【０００９】
請求項２に記載した発明では、前記枠シール部は、前記第２プレート及び前記第３プレートにおける前記第１プレートとの対向面に形成された第１収容溝（例えば、実施形態における収容溝１１２，１１７）内に収容され、前記延長シール部及び前記接続シール部は、前記第２プレートにおける前記第３プレートとの対向面に形成された第２収容溝（例えば、実施形態における接続溝１１８，１１９）内に収容されている。
【００１０】
請求項３に記載した発明では、前記延長シール部及び前記接続シール部は、液体パッキン（例えば、実施形態におけるパッキン１２０）により接合され、前記第２プレート及び前記第３プレートの少なくとも一方には、前記第２収容溝内に連通する前記液体パッキンの充填口（例えば、実施形態における充填口１２５，１２６）が形成されている。
【００１１】
請求項４に記載した発明では、前記枠シール部は、前記第１方向から見て矩形状に形成され、前記延長シール部は、前記枠シール部の角部を回避した位置に形成されている。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１に記載した発明によれば、各プレート間に、シール部材が介在しているため、ケーシングのシール性を向上させ、反応ガスが燃料電池スタックの外部に漏れ出るのを抑制できる。
特に、シール部材において、延長シール部が枠シール部に一体で形成されているため、第１プレートと第２プレート及び第３プレートとの境界部分を跨るように延長シール部が配置される。すなわち、プレート同士の境界部分と、シール部材の接続部分と、の位置をずらすことができる。そのため、シール部材の接続部分（延長シールと接続シール部との境界部分）を通して反応ガスが外部に漏れ出るのを抑制できる。
【００１３】
請求項２に記載した発明によれば、シール部材が各収容溝内に収容されているため、シール部材の位置ずれを抑制できる。これにより、シール部材を所望の位置に配置でき、シール性を確保できる。
【００１４】
請求項３に記載した発明によれば、充填口を通して第２収容溝内に液体パッキンを充填することで、延長シール部と接続シール部とを液体パッキンにより接合することができる。そのため、延長シール部と接続シール部との境界部分でのシール性を向上させることができる。
また、各プレートを組み付けた後に液体パッキンを充填できるので、枠シール部及び延長シール部と、接続シール部と、にシール部材を分割できる。これにより、一体で形成されたシール部材を組み付ける場合に比べて組付効率の向上を図ることができる。
【００１５】
請求項４に記載した発明によれば、延長シール部が角部に位置している場合に比べて、延長シール部と枠シール部との境界部分での応力集中を軽減できる。これにより、延長シール部の破断等を抑制し、耐久性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】第１実施形態に係る燃料電池スタックを第１エンドプレート側から見た分解斜視図である。
【図２】図１に示す単位セルの分解斜視図である。
【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に相当する断面図である。
【図４】第１実施形態の燃料電池スタックを第２エンドプレート側から見た分解斜視図である。
【図５】ケーシングの拡大斜視図である。
【図６】図５のＶＩ−ＶＩ線に相当する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
次に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
［燃料電池スタック］
図１は本実施形態の燃料電池スタック１を第１エンドプレート６１側から見た分解斜視図である。
図１に示すように、本実施形態の燃料電池スタック１は、図示しない車両の前部に画成されたモータルーム内に搭載されている。燃料電池スタック１は、例えば駆動用モータやバッテリに電力を供給するのに用いられる。本実施形態の燃料電池スタック１は、例えば図中のＡ方向（第１方向）が車両の幅方向、Ｂ方向（第３方向）が車両の前後方向、Ｃ方向（第２方向）が車両の上下方向に沿って車両に搭載される。
【００１８】
燃料電池スタック１は、セル積層体３と、セル積層体３を収納するケーシング４と、を主に備えている。
セル積層体３は、複数の単位セル（燃料電池セル）２がＡ方向に積層されて構成されている。以下の説明では、上述したＡ方向、Ｂ方向及びＣ方向において、セル積層体３の中央部に近づく向きを内側といい、セル積層体３の中央部から離間する向きを外側という場合がある。
【００１９】
＜単位セル＞
図２は単位セル２の分解斜視図である。
図２に示すように、単位セル２は、例えば一対のセパレータ２１，２２と、各セパレータ２１，２２間に挟持されたＭＥＡ２３と、を備えている。ＭＥＡ２３は、固体高分子電解質膜３１と、固体高分子電解質膜３１をＡ方向の両側から挟持するアノード電極３２及びカソード電極３３と、を備えている。
アノード電極３２及びカソード電極３３は、ガス拡散層（例えば、カーボンペーパ等）と、白金合金が表面に担持された多孔質カーボン粒子をガス拡散層の表面に一様に塗布して形成された電極触媒層と、を有している。
固体高分子電解質膜３１は、例えばペルフルオロスルホン酸ポリマーに水を含浸させた素材により形成されている。固体高分子電解質膜３１は、Ａ方向から見た正面視外形がアノード電極３２及びカソード電極３３よりも大きくなっている。図２の例において、固体高分子電解質膜３１の中央部には、アノード電極３２及びカソード電極３３が重ね合わされている。固体高分子電解質膜３１の外周部は、アノード電極３２及びカソード電極３３に対して額縁状にはみ出している。
【００２０】
単位セル２の各セパレータ２１，２２は、ＭＥＡ２３のアノード電極３２に面する第１セパレータ２１、及びＭＥＡ２３のカソード電極３３に面する第２セパレータ２２である。なお、以下の説明では、各セパレータ２１，２２において、同様の構成については同一の符号を付してまとめて説明する。
【００２１】
各セパレータ２１，２２は、セパレータプレート３５と、セパレータプレート３５の外周部を被覆する被覆部材３６と、を有している。
セパレータプレート３５は、例えば金属板やカーボン板により形成されている。具体的に、セパレータプレート３５は、正面視において、Ｂ方向を長手方向とする長方形状に形成されている。図２の例において、セパレータプレート３５は、正面視外形が固体高分子電解質膜３１と同等に形成されている。セパレータプレート３５は、Ａ方向から見てＭＥＡ２３に重なり合っている。
【００２２】
図３は図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に相当する断面図である。
図３に示すように、被覆部材３６は、弾性変形可能な材料（例えば、ゴム等）により形成されている。被覆部材３６は、固体高分子電解質膜３１の外周部にＡ方向で密接している。
【００２３】
図２に示すように、単位セル２の各角部には、入口ガス連通孔（酸化剤ガス入口連通孔４１ｉ及び燃料ガス入口連通孔４２ｉ）と、出口ガス連通孔（酸化剤ガス出口連通孔４１ｏ及び燃料ガス出口連通孔４２ｏ）と、が形成されている。各連通孔４１ｉ，４１ｏ，４２ｉ，４２ｏは、単位セル２をＡ方向に貫通している。
【００２４】
図２に示す例において、単位セル２の右上角部には、酸化剤ガス入口連通孔４１ｉが形成されている。酸化剤ガス入口連通孔４１ｉは、カソード電極３３に供給される酸化剤ガス（例えば、空気等）が流通する。
単位セル２の右下角部には、燃料ガス入口連通孔４２ｉが形成されている。燃料ガス入口連通孔４２ｉは、アノード電極３２に供給される燃料ガス（例えば、水素等）が流通する。
単位セル２の左下角部には、酸化剤ガス出口連通孔４１ｏが形成されている。酸化剤ガス出口連通孔４１ｏは、カソード電極３３を通過した使用済み酸化剤ガスが流通する。
単位セル２の左上角部には、燃料ガス出口連通孔４２ｏが形成されている。燃料ガス出口連通孔４２ｏは、アノード電極３２を通過した使用済み燃料ガスが流通する。
【００２５】
単位セル２において、各入口連通孔４１ｉ，４２ｉに対してＢ方向の内側に位置する部分には、冷媒入口連通孔４３ｉがそれぞれ形成されている。
単位セル２において、各出口連通孔４１ｏ，４２ｏに対してＢ方向の内側に位置する部分には、冷媒出口連通孔４３ｏがそれぞれ形成されている。一対の冷媒入口連通孔４３ｉ同士及び一対の冷媒出口連通孔４３ｏ同士は、アノード電極３２及びカソード電極３３を間に挟んでそれぞれＣ方向で対向する位置に配置されている。
【００２６】
各セパレータ２１，２２（セパレータプレート３５）の中央部は、プレス成形等によって凹凸形状に形成されている。セパレータ２１，２２において、ＭＥＡ２３とＡ方向で対向する面は、ＭＥＡ２３との間にそれぞれガス流路４５，４６を形成している。
具体的に、第１セパレータ２１のアノード電極３２を向く面と、ＭＥＡ２３のアノード電極３２と、の間には、燃料ガス流路４５が形成されている。燃料ガス流路４５は、燃料ガス入口連通孔４２ｉ及び燃料ガス出口連通孔４２ｏにそれぞれ連通している。
【００２７】
第２セパレータ２２のカソード電極３３を向く面と、ＭＥＡ２３のカソード電極３３と、の間には、酸化剤ガス流路４６が形成されている。酸化剤ガス流路４６は、酸化剤ガス入口連通孔４１ｉ及び酸化剤ガス出口連通孔４１ｏにそれぞれ連通している。
【００２８】
図３に示すように、セル積層体３は、一の単位セル２の第１セパレータ２１と、一の単位セル２に隣接する他の単位セル２の第２セパレータ２２と、が重ね合わされた状態で、Ａ方向に積層されて構成される。そして、一の単位セル２の第１セパレータ２１と、他の単位セル２の第２セパレータ２２と、の間には、冷媒流路５５が形成されている。図２に示すように、冷媒流路５５は、冷媒入口連通孔４３ｉ及び冷媒出口連通孔４３ｏにそれぞれ連通している。なお、冷媒流路５５を流通する冷媒として、例えば純水やエチレングリコール等が好適に用いられる。
【００２９】
単位セル２の積層構造は、上述の構成に限定されるものではない。例えば、３枚のセパレータと、各セパレータ間に挟持された２枚のＭＥＡと、により単位セルを構成しても構わない。また、各連通孔のレイアウトについても適宜設計変更が可能である。
【００３０】
＜ケーシング＞
図１に示すように、ケーシング４は、セル積層体３よりも一回り大きい箱型に形成されている。具体的に、ケーシング４は、セル積層体３をＡ方向の両側から挟持する第１エンドプレート６１及び第２エンドプレート６２と、エンドプレート６１，６２のＡ方向で対向する辺同士を各別に連結する第１連結バー６３及び第２連結バー６４と、セル積層体３の周囲を取り囲む４枚のプレート６５〜６８を有するサイドパネル６０と、を備えている。
【００３１】
エンドプレート（第２プレート）６１，６２は、正面視外形が単位セル２よりも大きい長方形状に形成されている。第１エンドプレート６１は、セル積層体３との間に第１ターミナルプレート７１及び第１インシュレータ７２を挟み込んだ状態で、セル積層体３に対してＡ方向の一方に配置されている。第１エンドプレート６１には、第１ターミナルプレート７１からＡ方向の外側に突出する出力端子７１ａがＡ方向に貫通している。
【００３２】
第１エンドプレート６１には、第１エンドプレート６１をＡ方向に貫通するガス入口孔（酸化剤ガス入口孔７３ｉ及び燃料ガス入口孔７４ｉ）及びガス出口孔（酸化剤ガス出口孔７３ｏ及び燃料ガス出口孔７４ｏ）が形成されている。酸化剤ガス入口孔７３ｉは、第１ターミナルプレート７１や第１インシュレータ７２に形成された酸化剤ガス入口接続孔（不図示）を通して、上述した酸化剤ガス入口連通孔４１ｉ（図２参照）に連通している。燃料ガス入口孔７４ｉは、第１ターミナルプレート７１や第１インシュレータ７２に形成された燃料ガス入口接続孔（不図示）を通して、対応する燃料ガス入口連通孔４２ｉ（図２参照）に連通している。
酸化剤ガス出口孔７３ｏは、第１ターミナルプレート７１や第１インシュレータ７２に形成された酸化剤ガス出口接続孔（不図示）を通して、上述した酸化剤ガス出口連通孔４１ｏ（図２参照）に連通している。燃料ガス出口孔７４ｏは、第１ターミナルプレート７１や第１インシュレータ７２に形成された燃料ガス出口接続孔（不図示）を通して、対応する燃料ガス出口連通孔４２ｏ（図２参照）に連通している。
【００３３】
図４は、燃料電池スタック１を第２エンドプレート６２側から見た分解斜視図である。
図４に示すように、第２エンドプレート６２は、セル積層体３との間に第２ターミナルプレート７５及び第２インシュレータ７６を挟み込んだ状態で、セル積層体３に対してＡ方向の他方に配置されている。第２エンドプレート６２には、第２ターミナルプレート７５からＡ方向の外側に突出する出力端子７５ａがＡ方向に貫通している。
【００３４】
第２エンドプレート６２には、第２エンドプレート６２をＡ方向に貫通する冷媒入口孔７７ｉ及び冷媒出口孔７７ｏが形成されている。冷媒入口孔７７ｉは、第２ターミナルプレート７５や第２インシュレータ７６に形成された冷媒入口接続孔（不図示）を通して、冷媒入口連通孔４３ｉ（図２参照）に連通している。冷媒出口孔７７ｏは、第２ターミナルプレート７５や第２インシュレータ７６に形成された冷媒出口接続孔（不図示）を通して、冷媒出口連通孔４３ｏ（図２参照）に連通している。
【００３５】
第１連結バー６３及び第２連結バー６４は、Ａ方向に沿って延在する板状に形成されている。各連結バー６３，６４は、Ａ方向の両端面が各エンドプレート６１，６２におけるＡ方向の内側端面６１ａ，６２ａにそれぞれ突き合わされた状態で、例えばねじによってエンドプレート６１，６２にそれぞれ締結されている。具体的に、第１連結バー６３は、セル積層体３に対してＣ方向の両側において各エンドプレート６１，６２の長辺部分同士を連結している。第２連結バー６４は、セル積層体３に対してＢ方向の両側において、各エンドプレート６１，６２の短辺部分同士を連結している。各連結バー６３，６４の断面形状は、矩形状や円形状等、適宜変更が可能である。
【００３６】
サイドパネル６０は、セル積層体３、エンドプレート６１，６２、連結バー６３，６４、ターミナルプレート７１，７５及びインシュレータ７２，７６を、Ｂ方向の外側及びＣ方向の外側から取り囲んでいる。
【００３７】
サイドパネル６０は、エンドプレート６１，６２の各辺に対応して配置された複数（４枚）のプレート６５〜６８を有している。本実施形態のプレート６５〜６８は、フロントプレート（第３プレート）６５、リアプレート（第３プレート）６６、アッパプレート（第１プレート）６７及びロアプレート（第１プレート）６８である。以下の説明では、セル積層体３に対してフロントプレート６５に向かう方向を前方とし、リアプレート６６に向かう方向を後方として説明する。また、セル積層体３に対してアッパプレート６７に向かう方向を上方とし、ロアプレート６８に向かう方向を下方として説明する。
【００３８】
サイドパネル６０は、隣り合うプレート６５〜６８同士が互いに締結されて角筒状に形成されている。各プレート６５〜６８におけるＡ方向の両端部は、例えばねじによってエンドプレート６１，６２にそれぞれ締結されている。したがって、サイドパネル６０及びエンドプレート６１，６２により画成された空間に、上述したセル積層体３やターミナルプレート７１，７５やインシュレータ７２，７６等が収納されている。
【００３９】
ここで、エンドプレート６１，６２とサイドパネル６０との間、及びサイドパネル６０の各プレート６５〜６８同士の間には、シール部材１００が介在している。シール部材１００は、枠シール部（上枠シール部１０１及び下枠シール部１０２）と、延長シール部（上延長シール部１０５及び下延長シール部１０６）と、接続シール部１０８と、を有している。シール部材１００は、弾性変形可能な材料（例えば、ゴム等）により形成されている。なお、シール部材１００の断面形状は、矩形や円形等、適宜変更が可能である。
【００４０】
上枠シール部１０１は、エンドプレート６１，６２、フロントプレート６５及びリアプレート６６の各上面（以下、まとめて上枠面（対向面）１１０という。）と、アッパプレート６７の下面（対向面）１１１と、の間に配置されている。上枠シール部１０１は、アッパプレート６７の外周部に倣って形成された矩形枠状に形成されている。本実施形態において、上枠シール部１０１の外形は、アッパプレート６７の外形よりも小さくなっている。なお、上枠シール部１０１の各角部（長辺部分と短辺部分との境界部分）は、湾曲形状に形成されていても構わない。
【００４１】
上枠シール部１０１は、上枠面１１０に形成された上枠収容溝（第１収容溝）１１２内に収容されている。上枠収容溝１１２のＣ方向での深さは、上枠シール部１０１のＣ方向での厚さ未満に設定されている。上枠収容溝１１２は、Ｃ方向から見た平面視で、上枠面１１０に倣って延びる枠状に形成されている。すなわち、上枠収容溝１１２は、エンドプレート６１，６２、フロントプレート６５及びリアプレート６６間で互いに連通している。本実施形態において、上枠収容溝１１２の各角部は、フロントプレート６５及びリアプレート６６の各上面に位置している。上枠収容溝１１２の各角部は、湾曲形状に形成されていても構わない。
【００４２】
図５は、ケーシング４の拡大斜視図である。
図５に示すように、アッパプレート６７の下面１１１と上枠面１１０とは、Ｃ方向で突き合わされている。これにより、上枠シール部１０１は、上枠収容溝１１２内に収容された状態で、上枠面１１０と下面１１１との間にＣ方向で挟持されている。本実施形態において、アッパプレート６７の下面１１１において、上枠収容溝１１２とＣ方向で対向する部分は、平坦面に形成されている。
【００４３】
図４に示すように、下枠シール部１０２は、エンドプレート６１，６２、フロントプレート６５及びリアプレート６６の各下面（以下、まとめて下枠面（対向面）１１５という。）と、ロアプレート６８の上面（対向面）１１６と、の間に配置されている。なお、下枠シール部１０２は、上枠シール部１０１と同等の外形形状になっている。
【００４４】
下枠シール部１０２は、下枠面１１５に形成された下枠収容溝（第１収容溝）１１７内に収容されている。下枠収容溝１１７は、上枠収容溝１１２と面対称の構成であるため、適宜説明を省略する。
ロアプレート６８の上面１１６と下枠面１１５とは、Ｃ方向で突き合わされている。これにより、下枠シール部１０２は、下枠収容溝１１７内に収容された状態で、下枠面１１５とロアプレート６８の上面１１６との間にＣ方向で挟持されている。本実施形態において、ロアプレート６８の上面１１６において、下枠収容溝１１７とＣ方向で対向する部分は、平坦面に形成されている。
【００４５】
図６は、図５のＶＩ−ＶＩ線に相当する断面図である。
図１、図５、図６に示すように、第１エンドプレート６１における前面６１ｂ及び後面６１ｃには、第１接続溝（第２収容溝）１１８が形成されている。第１接続溝１１８は、第１エンドプレート６１おける前面６１ｂ及び後面６１ｃからＢ方向の内側に窪んでいる。第１接続溝１１８は、Ｃ方向において、第１エンドプレート６１の全長に亘って直線状に延在している。第１接続溝１１８の上端開口部は、上述した上枠収容溝１１２内に連通している。第１接続溝１１８の下端開口部は、上述した下枠収容溝１１７内に連通している。
【００４６】
図４、図６に示すように、第２エンドプレート６２における前面６２ｂ及び後面６２ｃには、第２接続溝（第２収容溝）１１９が形成されている。第２接続溝１１９は、第２エンドプレート６２おける前面６２ｂ及び後面６２ｃからＢ方向の内側に窪んでいる。第２接続溝１１９は、Ｃ方向において、第２エンドプレート６２の全長に亘って直線状に延在している。第２接続溝１１９の上端開口部は、上述した上枠収容溝１１２内に連通している。第２接続溝１１９の下端開口部は、上述した下枠収容溝１１７内に連通している。各接続溝１１８，１１９は、各収容溝１１２，１１７内を架け渡す構成であれば、直線状に限られない。
【００４７】
図１、図４に示すように、上述した上延長シール部１０５は、上枠シール部１０１に一体で形成されている。上延長シール部１０５は、上枠シール部１０１の各角部付近から下方にそれぞれ延設されている。具体的に、上延長シール部１０５は、上枠シール部１０１の各短辺部分（Ｂ方向に延びる部分）において、Ｂ方向の両端部（各角部よりもＢ方向の内側に位置する部分）にそれぞれ形成されている。各上延長シール部１０５は、対応する接続溝１１８，１１９内にそれぞれ収容されている。
【００４８】
下延長シール部１０６は、下枠シール部１０２に一体で形成されている。下延長シール部１０６は、下枠シール部１０２の各短辺部分（Ｂ方向に延びる部分）において、Ｂ方向の両端部にそれぞれ形成されている。各下延長シール部１０６は、下枠シール部１０２から上方に延設されている。各下延長シール部１０６は、対応する接続溝１１８，１１９内にそれぞれ収容されている。なお、各延長シール部１０５，１０６のＢ方向での厚さは、各接続溝１１８，１１９のＢ方向での深さよりも厚くなっている。延長シール部１０５，１０６は、各枠シール部１０１，１０２の長辺部分に接続されていてもよく、角部に接続されていても構わない。また、各延長シール部１０５，１０６のＣ方向の長さは、適宜変更が可能である。
【００４９】
接続シール部１０８は、各接続溝１１８，１１９内に収容されている。各接続シール部１０８は、各接続溝１１８，１１９内において、上延長シール部１０５と下延長シール部１０６との間に位置している。具体的に、接続シール部１０８の上端面は、上延長シール部１０５の下端面にＣ方向で近接又は当接している。接続シール部１０８の下端面は、下延長シール部１０６の上端面にＣ方向で近接又は当接している。接続シール部１０８の断面形状は、上述した延長シール部１０５，１０６の断面形状と略同じ形状になっている。すなわち、接続シール部１０８におけるＢ方向の厚さは、接続溝１１８，１１９の深さよりも厚くなっている。但し、接続シール部１０８の断面形状は、延長シール部１０５，１０６と異なっていても構わない。また、接続シール部１０８の材料は、延長シール部１０５，１０６の材料と同一であっても異なっていても構わない。
【００５０】
各エンドプレート６１，６２とフロントプレート６５とは、Ｂ方向で突き合わされている。これにより、第１接続溝１１８に収容された各延長シール部１０５，１０６及び接続シール部１０８は、各エンドプレート６１，６２とフロントプレート６５との間に挟持されている。
各エンドプレート６１，６２とリアプレート６６とはＢ方向で突き合わされている。これにより、第２接続溝１１９に収容された各延長シール部１０５，１０６及び接続シール部１０８は、各エンドプレート６１，６２とリアプレート６６との間に挟持されている。本実施形態において、フロントプレート６５及びリアプレート６６において、接続溝１１８，１１９とＢ方向で対向する部分は、平坦面に形成されている。
【００５１】
図６に示すように、接続シール部１０８の上端部と、上延長シール部１０５の下端部と、はパッキン１２０によって接合されている。接続シール部１０８の下端部と、下延長シール部１０６の上端部と、は、パッキン１２０によって接合されている。パッキン１２０は、例えばシリコン系の液体パッキンである。パッキン１２０の塗布範囲は、接続シール部１０８と各延長シール部１０５，１０６との境界部分を少なくとも接合していれば、適宜変更が可能である。
【００５２】
第１エンドプレート６１において、各延長シール部１０５，１０６と接続シール部１０８との境界部分に対応するＣ方向の位置には、第１接続溝１１８の内外を連通させる第１充填口１２５が形成されている。本実施形態において、第１充填口１２５は、第１接続溝１１８におけるＣ方向の両端部にそれぞれ位置している。各第１充填口１２５は、第１エンドプレート６１の前面６１ｂ及び後面６１ｃからそれぞれＢ方向の内側に窪むとともに、第１エンドプレート６１におけるＡ方向の外側端面で開口している。第１充填口１２５は、第１エンドプレート６１において、各上延長シール部１０５の下端部と接続シール部１０８の上端部との境界部分、及び各下延長シール部１０６の上端部と接続シール部１０８の下端部との境界部分に、上述したパッキン１２０を充填するための機能を有している。
【００５３】
図４に示すように、第２エンドプレート６２において、各延長シール部１０５，１０６と接続シール部１０８との境界部分に対応するＣ方向の位置には、第２充填口１２６が形成されている。第２充填口１２６は、第２接続溝１１９の内外を連通させている。本実施形態において、第２充填口１２６は、第２接続溝１１９におけるＣ方向の両端部にそれぞれ位置している。第２充填口１２６は、第２エンドプレート６２の前面６２ｂ及び後面６２ｃからそれぞれＢ方向の内側に窪むとともに、第２エンドプレート６２におけるＡ方向の外側端面で開口している。第２充填口１２６は、第２エンドプレート６２において、各上延長シール部１０５の下端部と接続シール部１０８の上端部との境界部分、及び各下延長シール部１０６の上端部と接続シール部１０８の下端部との境界部分に、上述したパッキン１２０を充填するための機能を有している。
【００５４】
各充填口１２５，１２６は、各延長シール部１０５，１０６と接続シール部１０８との境界部分に対してＣ方向の位置が異なっていても構わない。各充填口１２５，１２６は、フロントプレート６５やリアプレート６６に形成されていても構わない。各充填口１２５，１２６は、パッキン１２０で閉塞されていても構わない。
【００５５】
上述した実施形態では、シール部材１００を間に挟んで対向する面のうち、一方の面に溝が形成され、他方の面が平坦面とされた場合について説明したが、この構成のみに限られない。すなわち、シール部材１００を間に挟んで対向する面の間にシール部材１００が挟持されていれば構わない。シール部材１００を間に挟んで対向する面の双方に溝を形成しても構わない。この場合、各溝の合計深さがシール部材１００の厚さ未満であることが好ましい。また、シール部材１００を間に挟んで対向する面の双方が平坦面であっても構わない。
【００５６】
本実施形態の燃料電池スタック１において、セル積層体３に対してケーシング４を組み付けるには、まずエンドプレート６１，６２と連結バー６３，６４とを締結する。続いて、各収容溝１１２，１１７〜１１９内にシール部材１００を収容した後、プレート６１，６２，６５〜６８同士を互いに締結する。これにより、エンドプレート６１，６２とサイドパネル６０との間、及びサイドパネル６０の各プレート６５〜６８同士の間に、シール部材１００が介在した状態で、ケーシング４が組み付けられる。
【００５７】
このように、本実施形態では、エンドプレート６１，６２とサイドパネル６０との間、及びサイドパネル６０の各プレート６５〜６８同士の間に、シール部材１００が介在している構成とした。
この構成によれば、ケーシング４のシール性を向上させ、反応ガスが燃料電池スタック１の外部に漏れ出るのを抑制できる。
【００５８】
ここで、本実施形態では、延長シール部１０５，１０６が枠シール部１０１，１０２に一体で形成されている構成とした。
この構成によれば、アッパプレート６７の下面１１１と上枠面１１０との境界部分や、ロアプレート６８の上面１１６と下枠面１１５との境界部分を跨るように延長シール部１０５，１０６が配置される。すなわち、プレート同士の境界部分と、シール部材１００の接続部分（延長シール１０５，１０６と接続シール部１０８との境界部分）と、の位置をずらすことができる。そのため、シール部材１００の接続部分を通して反応ガスが外部に漏れ出るのを抑制できる。
【００５９】
本実施形態では、シール部材１００が各収容溝１１２，１１７〜１１９内に収容されているため、シール部材１００の位置ずれを抑制できる。これにより、シール部材１００を所望の位置に配置でき、シール性を確保できる。
【００６０】
本実施形態では、接続溝１１８，１１９内に連通する充填口１２５，１２６がエンドプレート６１，６２に形成された構成とした。
この構成によれば、充填口１２５，１２６を通して接続溝１１８，１１９内にパッキン１２０を充填することで、延長シール部１０５，１０６と接続シール部１０８とをパッキン１２０により接合することができる。そのため、延長シール部１０５，１０６と接続シール部１０８との境界部分でのシール性を向上させることができる。
また、各プレートを組み付けた後にパッキン１２０を充填できるので、枠シール部１０１，１０２及び延長シール部１０５，１０６と、接続シール部１０８と、にシール部材１００を分割できる。これにより、一体で形成されたシール部材１００を組み付ける場合に比べて組付効率の向上を図ることができる。
【００６１】
本実施形態では、延長シール部１０５，１０６が枠シール部１０１，１０２の角部を回避した位置に形成されている構成とした。
この構成によれば、延長シール部１０５，１０６が角部に位置している場合に比べて、延長シール部１０５，１０６と枠シール部１０１，１０２との境界部分での応力集中を軽減できる。これにより、延長シール部１０５，１０６の破断等を抑制し、耐久性を向上させることができる。
【００６２】
なお、本発明の技術範囲は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。
例えば、上述した実施形態では、アッパプレート６７及びロアプレート６８の外周部分に沿って枠シール部１０１，１０２が配置された構成について説明したが、この構成のみに限られない。枠シール部は、各方向で対向する何れかのプレート（例えば、エンドプレート６１，６２）の外周部分に沿って配置されていれば構わない。
【００６３】
その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上述した実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、上述した変形例を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００６４】
１…燃料電池スタック
２…単位セル（燃料電池セル）
３…セル積層体
４…ケーシング
６１…第１エンドプレート（第２プレート）
６２…第２エンドプレート（第２プレート）
６５…フロントプレート（第３プレート）
６６…リアプレート（第３プレート）
６７…アッパプレート（第１プレート）
６８…ロアプレート（第１プレート）
１００…シール部材
１０１…上枠シール部
１０２…下枠シール部
１０５…上延長シール部
１０６…下延長シール部
１０８…接続シール部
１１０…上枠面（対向面）
１１１…下面（対向面）
１１２…上枠収容溝（第１収容溝）
１１５…下枠面（対向面）
１１６…上面（対向面）
１１７…下枠収容溝（第１収容溝）
１１８…第１接続溝（第２収容溝）
１１９…第２接続溝（第２収容溝）
１２０…パッキン（液体パッキン）
１２５…第１充填口
１２６…第２充填口
【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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