(57)【要約】【課題】製品毎のバラツキに対応してスタックの耐振性能を確保することのできる燃料電池システムを提供すること。【解決手段】複数積層されたセルをその積層方向の一端と他端から挟持して収納する収納機構を備えた燃料電池スタックであって、セルと収納機構との間に配置されるとともに、セルに積層方向と直交する方向の拘束力を与える拘束機構を備える。そして、この拘束機構が、セルの積層方向に沿って設けられるとともに、バネ定数が可変のセル拘束バネ要素と、セル拘束バネ要素への押圧力を調整することで上記バネ定数を調整するバネ定数調整部と、を有する燃料電池スタックを提供する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数積層されたセルをその積層方向の一端と他端から挟持して収納する収納機構を備えた燃料電池スタックであって、
前記セルと前記収納機構との間に配置されるとともに、前記セルに前記積層方向と直交する方向の拘束力を与える拘束機構を備え、
前記拘束機構は、
前記セルの前記積層方向に沿って設けられるとともに、バネ定数が可変のセル拘束バネ要素と、
該セル拘束バネ要素への押圧力を調整することで前記バネ定数を調整するバネ定数調整部と、を有する、
燃料電池スタック。
【請求項２】
請求項１に記載の燃料電池スタックであって、
前記バネ定数調整部は、
前記セル拘束バネ要素への前記押圧力を任意に変更可能な押圧力可変機構として構成される、
燃料電池スタック。
【請求項３】
請求項２に記載の燃料電池スタックであって、
前記押圧力可変機構は、前記収納機構の外部から該収納機構を介して、前記セル拘束バネ要素への前記押圧力を変更可能に構成される、
燃料電池スタック。
【請求項４】
請求項３に記載の燃料電池スタックであって、
前記押圧力可変機構は、押圧力調整ボルトとして構成され、
前記押圧力調整ボルトは、前記収納機構を外部から内部に貫通するように挿通され、その先端が前記セル拘束バネ要素に当接する、
燃料電池スタック。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか１項に記載の燃料電池スタックであって、
前記セル拘束バネ要素は、
前記バネ定数調整部による前記押圧力で前記バネ定数が変化する構造で構成される、
燃料電池スタック。
【請求項６】
請求項５に記載の燃料電池スタックであって、
前記セル拘束バネ要素は、
前記バネ定数調整部による前記押圧力で前記バネ定数が変化する材質で構成される、
燃料電池スタック。
【請求項７】
請求項５に記載の燃料電池スタックであって、
前記セル拘束バネ要素は、
前記バネ定数調整部による前記押圧力で前記バネ定数が変化する形状で構成される、
燃料電池スタック。
【請求項８】
請求項１〜７の何れか１項に記載の燃料電池スタックであって、
前記セル拘束バネ要素は、
前記セルの積層方向の略全域に亘って設けられる、
燃料電池スタック。
【請求項９】
請求項１〜８の何れか１項に記載の燃料電池スタックであって、
前記バネ定数調整部は、前記積層方向に対して直交する方向に変位する振動である側方振動の振幅の大きさの分布に応じて、前記セル拘束バネ要素への前記押圧力を変えるように調整する、
燃料電池スタック。
【請求項１０】
請求項９に記載の燃料電池スタックであって、
前記バネ定数調整部は、前記側方振動の振幅が相対的に大きい位置における前記押圧力を相対的に高く調整する、
燃料電池スタック。
【請求項１１】
請求項１０に記載の燃料電池スタックであって、
前記バネ定数調整部は、前記積層方向の略中央高さ位置における前記押圧力を相対的に高く調整する、
燃料電池スタック。
【請求項１２】
請求項１１に記載の燃料電池スタックであって、
前記バネ定数調整部は、前記積層方向の略中央高さ位置で且つ前記積層方向に直交する方向の中央位置において、前記押圧力をより高く調整する、
燃料電池スタック。
【請求項１３】
請求項１〜１２の何れか１項に記載の燃料電池スタックであって、
前記セル拘束バネ要素は、絶縁体を介して前記セルに接触する、
燃料電池スタック。
【請求項１４】
請求項１３に記載の燃料電池スタックであって、
前記絶縁体には、さらに減衰部材が設けられる、
燃料電池スタック。
【請求項１５】
請求項１〜１４の何れか１項に記載の燃料電池スタックであって、
前記セル拘束バネ要素は、少なくとも前記セルに対向する面が減衰材料で構成された、
燃料電池スタック。
【請求項１６】
請求項１５に記載の燃料電池スタックであって、
前記セルに対向する面が、前記セルに対向する面と反対の面と比較して面積が小さく構成される、
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、複数積層されたセルをその積層方向の一端と他端から挟持して収納する収納機構を備えた燃料電池スタックに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、単位セルの積層体を備えた燃料電池スタックが記載されている。特許文献１の燃料電池スタックでは、セル積層体を積層方向両端から一対のエンドプレートで挟持し、積層方向の加圧状態を維持している。
【０００３】
また、特許文献１の燃料電池スタックでは、積層体のセル積層方向に平行な四面（第１〜第４の外側面）の内の対向する２側面（第１外側面及び第３外側面）に、上記エンドプレートと連結させて補強板を設けている。
【０００４】
この補強板は、第１外側面及び第３外側面を被う基板部と、この基板部の第２外側面及び第３外側面側の両端部において第２外側面及び第４外側面に沿うように垂直に延出する一対の保持部と、により構成されている。
【０００５】
すなわち、補強板は、積層方向に対する横断面で視ると、略コ字状形状を有し、第１外側面及び第３外側面、並びに第２外側面及び第４外側面の一部を支持している。これにより、補強板がセル積層体を拘束するばね要素として機能することによって、積層体の共振周波数（固有振動数）を高めて、燃料電池スタックの耐振性能を向上させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第５５００４６９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１の燃料電池スタックでは、一定のバネ機能を有する補強板を設けてセル積層体に一義的な拘束力を与えているに過ぎない。一方で、セル積層体には、各セルの個体差などを要因とする製品バラツキがあり、当該製品毎にセル積層体の共振周波数を好適にずらすために要求される拘束力が異なることがある。
【０００８】
したがって、特許文献１の燃料電池スタックのように、単に補強板を設けて一義的にセル積層体に拘束力を与えただけでは、十分な燃料電池スタックの耐振性能が得られないおそれがある。
【０００９】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、製品毎のバラツキに対応してスタックの耐振性能を確保することの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】
【００１０】
本発明のある態様によれば、セルと収納機構との間に配置されるとともに、セルにその積層方向と直交する方向の拘束力を与える拘束機構を備えた燃料電池スタックが提供される。この拘束機構は、セルの積層方向に沿って設けられるとともに、バネ定数が可変のセル拘束バネ要素と、セル拘束バネ要素への押圧力を調整することでそのバネ定数を調整するバネ定数調整部と、を有する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のある態様によれば、積層されたセルに配置されたセル拘束バネ要素のバネ定数を調整することができる。これにより、セルの積層方向と直交する方向における振動系の共振周波数を調整することができる。すなわち、燃料電池スタックの製品毎のバラツキに応じて、適宜、共振周波数を調整し、燃料電池スタックの耐振性能を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、第１実施形態による燃料電池スタックの斜視図である。
【図２】図２は、図１における一点鎖線に沿った切断図である。
【図３】図３は、図１のＡ−Ａ線概略断面図である。
【図４】図４は、図３の丸囲み部分の要部拡大図である。
【図５Ａ】図５Ａは、燃料電池スタックの概略分解図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、燃料電池スタックの概略分解図である。
【図６Ａ】図６Ａは、燃料電池スタックの拘束機構の第１の変形例を説明する図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、燃料電池スタックの拘束機構の第２の変形例を説明する図である。
【図６Ｃ】図６Ｃは、燃料電池スタックの拘束機構の第３の変形例を説明する図である。
【図６Ｄ】図６Ｄは、燃料電池スタックの拘束機構の第４の変形例を説明する図である。
【図７Ａ】図７Ａは、第２実施形態による燃料電池スタックの拘束機構を説明する図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、第２実施形態による燃料電池スタックの拘束機構を説明する図である。
【図７Ｃ】図７Ｃは、第２実施形態による燃料電池スタックの拘束機構を説明する図である。
【図８】図８は、第２実施形態の変形例を説明する図である。
【図９Ａ】図９Ａは、第３実施形態におけるセル拘束バネ要素の構成を説明する図である。
【図９Ｂ】図９Ｂは、第３実施形態の変形例を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面等を参照して、本発明の実施形態について説明する。
【００１４】
（第１実施形態）
図１〜図４、図５Ａ、及び図５Ｂを用いて、本発明の第１実施形態による燃料電池スタックの構成を説明する図である。特に、図１は燃料電池スタックの斜視図であり、図２は図１の燃料電池スタックにおける一点鎖線に沿った切断図であり、図３は図１のＡ−Ａ線断面図である。また、図４は、図３の丸囲み部分の要部拡大図である。さらに、図５Ａ及び図５Ｂは、燃料電池スタックの概略分解図を説明する図である。
【００１５】
燃料電池スタック１０は、略矩形状に形成された燃料電池の単位セルとしての単セルＣを、積層方向に複数（例えば４００枚）積層して構成される積層セル１２を有している。
【００１６】
単セルＣは、発電要素である膜電極接合体（ＭＥＡ：Membrane Electrode Assembly）を一対のセパレータ間に挟持することで構成される。
【００１７】
積層セル１２は、その積層方向（Ｚ軸方向）に沿った最長辺部、Ｘ軸方向に沿った長辺部、及びＹ軸方向に沿った短辺部により構成される略直方体状をなす。すなわち、本実施形態における積層セル１２は、単セルＣを複数積層してなるセルユニット（セル積層体）を構成している。
【００１８】
また、積層セル１２は、積層方向と平行に延在する側面部として、第１側面部１２Ａ、第２側面部１２Ｂ、第３側面部１２Ｃ、及び第４側面部１２Ｄを有している。第１側面部１２Ａ及び第３側面部１２Ｃは、積層方向に沿った最長辺部とＹ軸方向に沿った短辺部を各辺とした略矩形状に構成され、Ｘ軸方向において相互に対抗配置されている。
【００１９】
また、第２側面部１２Ｂ及び第４側面部１２Ｄは、上述のＺ軸方向に沿った最長辺部とＸ軸方向に沿った長辺部を各辺とした略矩形状に構成され、Ｙ軸方向において相互に対抗配置されている。
【００２０】
さらに、積層セル１２の積層方向の一端を構成する頂面には、図示しない集電板等の部品を介して単セルＣと略同一面積の絶縁ゴムシート２２が配されている。さらに絶縁ゴムシート２２の上面にはエンドプレート２４が配置されている。
【００２１】
さらに、積層セル１２の積層方向の他端を構成する底面には、図示しない集電板等の部品を介して積層体支持台２６が設けられている。積層体支持台２６は、所定の絶縁材料で構成され、積層セル１２を下方から保持する。なお、この積層体支持台２６は、後述する筐体１６の底板体１６Ｂａの孔部に嵌合される突出部２６ａを有している。
【００２２】
また、燃料電池スタック１０は、積層セル１２を内部に収納する収納機構としての筐体１６を有している。筐体１６は、燃料電池スタック１０が搭載される車両の構成部材等に固定され、積層セル１２をその両端（上下端）から挟持する機能を果たす（図３等参照）。
【００２３】
さらに、本実施形態の燃料電池スタック１０は、筐体１６と積層セル１２の積層方向に沿って延在する第１側面部１２Ａ、第２側面部１２Ｂ、第３側面部１２Ｃ、及び第４側面部１２Ｄとの間に配置されるとともに、積層セル１２に積層方向と直交する方向の拘束力を与える拘束機構を備えている。
【００２４】
そして、この拘束機構は、積層セル１２の第１側面部１２Ａ、第２側面部１２Ｂ、第３側面部１２Ｃ、及び第４側面部１２Ｄに沿って設けられるとともに、バネ定数が可変のセル拘束バネ要素としての拘束プレート１８と、拘束プレート１８への押圧力を調整することで上記バネ定数を調整するバネ定数調整部としての調整ボルト２０と、を有している（図１、図４、図５Ａ、及び図５Ｂ等参照）。
【００２５】
各構成についてより詳細に説明する。
【００２６】
筐体１６は、積層セル１２の頂面部（エンドプレート２４）及び第２側面部１２Ｂを保持する第１保持ユニット１６Ａと、積層セル１２の第４側面部１２Ｄをカバーしつつ底面部を保持する第２保持ユニット１６Ｂと、積層セル１２の第１側面部１２Ａ及び第３側面部１２Ｃをそれぞれカバーするカバー板部１６Ｃ及びカバー板部１６Ｄと、を有している（特に図５Ａ及び図５Ｂ参照）。なお、本実施形態では、図面の簡略化のため省略しているが、筐体１６は、積層セル１２の第２側面部１２Ｂの全面を被うカバー板を有していても良い。
【００２７】
さらに、第１保持ユニット１６Ａは、積層セル１２の頂面部に配置されたエンドプレート２４を被う天板部１６Ａａ、天板部１６ＡａのＸ軸方向の両端部寄り位置からそれぞれ下方（Ｚ軸の負方向）に向かって伸長する細長板状の一対の側面フレーム１６Ａｂ，１６Ａｂと、一対の側面フレーム１６Ａｂ，１６Ａｂの下端を相互に連結するようにＸ軸方向に延在する底フレーム１６Ａｃと、を有している。なお、以下では「側面フレーム１６Ａｂ」の構成についての説明は、特に断らない限り、「一対の側面フレーム１６Ａｂ，１６Ａｂ」の双方に適用される。
【００２８】
また、天板部１６Ａａには、当該天板部１６Ａａをエンドプレート２４に押圧させる複数の押圧ボルト２５が設けられている（特に図１及び図２参照）。この押圧ボルト２５による締め付け力によって、エンドプレート２４を介して積層セル１２に積層方向の押圧力が与えられ、積層セル１２の積層方向の変位が抑制されることとなる。
【００２９】
側面フレーム１６Ａｂは、積層セル１２の積層方向のほぼ全域に亘る長さに亘るとともに、Ｘ軸方向に所定幅を有する細長板状に形成されている。そして、側面フレーム１６Ａｂは、第２側面部１２Ｂとの間に拘束プレート１８等を設ける空間を確保すべく、第２側面部１２Ｂに対して所定間隔離間した位置に配置される（特に図４参照）。
【００３０】
側面フレーム１６Ａｂには、積層方向に沿って略等間隔に配置された３箇所に、調整ボルト２０を挿通させるボルト孔２９が設けられている。さらに、側面フレーム１６Ａｂには、積層セル１２の第２側面部１２Ｂに対向する側に、拘束プレート１８を収容して位置決めする位置決め溝３１が設けられている。位置決め溝３１は、拘束プレート１８の形状に合わせて、積層方向に沿って伸長している。
【００３１】
底フレーム１６Ａｃは、一対の側面フレーム１６Ａｂ，１６Ａｂを連結する長さでこれらに一体に形成されている。底フレーム１６Ａｃは、積層セル１２を支持する積層体支持台２６の側面に接している（特に図３参照）。
【００３２】
第２保持ユニット１６Ｂは、積層セル１２の荷重を下方から支持する底板体１６Ｂａと、底板体１６ＢａのＹ軸方向先端側の縁部から上方に立設された側板部１６Ｂｂと、底板体１６Ｂａ及び側板部１６Ｂｂに一体に形成され、積層セル１２の第１側面部１２Ａの周囲を囲う形状に形成された枠状体１６Ｂｃと、を有する（特に図５Ａ参照）。
【００３３】
底板体１６Ｂａには、積層体支持台２６が固定される。具体的には、底板体１６Ｂａに形成された取付孔部３３に、積層体支持台２６に形成された突出部２６ａを嵌挿させることで、底板体１６Ｂａに積層体支持台２６が固定された状態となる。
【００３４】
側板部１６Ｂｂは、積層セル１２の第４側面部１２Ｄの略全域を被う大きさに形成されている。また、側板部１６Ｂｂには、Ｘ軸方向における両端寄り位置のそれぞれに拘束プレート１８を収容して位置決めする位置決め溝３５，３５が設けられている。位置決め溝３５，３５は、拘束プレート１８の形状に合わせて、積層方向に沿って伸長している。そして、この位置決め溝３５，３５には、調整ボルト２０を挿入するボルト孔３６，３６が、位置決め溝３５，３５の伸長方向において略等間隔に３箇所設けられている。
【００３５】
また、側板部１６Ｂｂの上辺３７は、上述の第１保持ユニット１６Ａの天板部１６ＡａにおけるＹ軸方向先端側の下端面（図示せず）に結合する。
【００３６】
枠状体１６Ｂｃは、底板体１６ＢａのＸ軸方向の基端側端面３９と側板部１６ＢｂのＸ軸方向の基端側端面４１とともに、積層セル１２の第１側面部１２Ａを囲う大きさの枠状に形成されている。この枠状体１６Ｂｃの上辺４３は、上述の第１保持ユニット１６Ａの天板部１６ＡａにおけるＸ軸方向の基端側端面４５に当接する（特に図５Ａ参照）。
【００３７】
カバー板部１６Ｃ及びカバー板部１６Ｄは、相互に略同一の構成を有している（特に図５Ｂ参照）。
【００３８】
カバー板部１６Ｃは、第２保持ユニット１６Ｂの枠状体１６Ｂｃの枠内を塞ぐように設けられている。さらに、カバー板部１６Ｃには、積層セル１２の第１側面部１２Ａに沿って設けられる拘束プレート１８を収容して位置決めする図示しない位置決め溝が設けられている。また、カバー板部１６Ｃには、調整ボルト２０を挿入するボルト孔１６Ｃｂが、積層方向に沿って略等間隔に３箇所設けられている（特に図５Ｂ参照）。
【００３９】
さらに、カバー板部１６Ｄは、積層方向における両端において第１保持ユニット１６Ａの天板部１６Ａａ及び第２保持ユニット１６Ｂの底板体１６Ｂａに結合され、第３側面部１２Ｃの略全域を被っている（特に図１参照）。さらに、カバー板部１６Ｄには、積層セル１２の第３側面部１２Ｃに沿って設けられる拘束プレート１８を収容して位置決めする位置決め溝１６Ｄａが設けられている（特に図５Ｂ参照）。
【００４０】
また、カバー板部１６Ｄには、調整ボルト２０を挿入するボルト孔１６Ｄｂが、積層方向に沿って略等間隔に３箇所設けられている。
【００４１】
次に、積層セル１２の第１側面部１２Ａ〜第４側面部１２Ｄに設けられる各拘束プレート１８の構成について説明する。
【００４２】
本実施形態においては、同一の構成を有する拘束プレート１８が、積層セル１２の第１側面部１２Ａ及び第３側面部１２Ｃに沿って一つずつ設けられ、積層セル１２の第２側面部１２Ｂ及び第４側面部１２Ｄに沿って２つずつ設けられる（特に図５Ａ及び図５Ｂ参照）。
【００４３】
拘束プレート１８は、調整ボルト２０からの押圧力を受けて、そのバネ定数が変化する適切な剛性（弾性）を有するように構成されている。
【００４４】
より具体的に、拘束プレート１８は、積層セル１２の第１側面部１２Ａ〜第４側面部１２Ｄに沿って設けられた状態でこれら側面部の積層方向の略全長に亘る程度の長さの板状に形成されている。
【００４５】
特に、本実施形態にかかる拘束プレート１８は、第１側面部１２Ａ〜第４側面部１２Ｄに対向する面である積層セル側面部１８ａが絶縁性の樹脂材料で形成される。一方、積層セル側面部１８ａと反対の面、すなわち筐体１６に対向する面である筐体側面部１８ｂが金属材料で形成されている（特に図４参照）。なお、積層セル側面部１８ａと筐体側面部１８ｂは、接着剤等の任意の接合手段を用いて接合される。これにより、拘束プレート１８は、板状の樹脂材料と金属材料が相互に張り合わさって成るバネ定数可変の構造をとる。
【００４６】
本実施形態では、一つの拘束プレート１８が、積層セル１２の第１側面部１２Ａ及び第３側面部１２Ｃに接触して設けられている。また、一対の拘束プレート１８，１８が、積層セル１２の第２側面部１２Ｂ及び第４側面部１２Ｄにそれぞれ接触して設けられている。すなわち、本実施形態では、積層セル１２の全ての側面部に拘束プレート１８が接触して設けられる状態となる。
【００４７】
以下では、積層セル１２の第１側面部１２Ａに接触して設けられる拘束プレート１８を、「第１側面拘束プレート１８Ａ」とも記載する。また、積層セル１２の第２側面部１２Ｂに接触して設けられる拘束プレート１８を、「第２側面拘束プレート１８Ｂ」とも記載する。さらに、積層セル１２の第３側面部１２Ｃに接触して設けられる拘束プレート１８を、「第３側面拘束プレート１８Ｃ」とも記載する。また、積層セル１２の第４側面部１２Ｄに接触して設けられる拘束プレート１８を、「第４側面拘束プレート１８Ｄ」とも記載する。
【００４８】
第１側面拘束プレート１８Ａは、積層セル１２の第１側面部１２Ａに接触しつつ、筐体１６のカバー板部１６Ｃの図示しない位置決め溝に嵌め込まれて位置決めされる。したがって、第１側面拘束プレート１８Ａは、筐体１６のカバー板部１６Ｃ及び第１側面部１２Ａの積層方向長さの略全域に延在することとなる。
【００４９】
さらに、第２側面拘束プレート１８Ｂ，１８Ｂは、積層セル１２の第２側面部１２Ｂに接触しつつ、筐体１６の一対の側面フレーム１６Ａｂ，１６Ａｂにおける位置決め溝３１，３２に嵌め込まれて位置決めされる。したがって、第２側面拘束プレート１８Ｂ，１８Ｂは、筐体１６の一対の側面フレーム１６Ａｂ，１６Ａｂ及び第２側面部１２Ｂの積層方向長さの略全域に延在することとなる。
【００５０】
また、第３側面拘束プレート１８Ｃは、積層セル１２の第３側面部１２Ｃに接触するように、筐体１６のカバー板部１６Ｄにおける位置決め溝１６Ｄａに嵌め込まれて位置決めされる。したがって、第３側面拘束プレート１８Ｃは、筐体１６のカバー板部１６Ｄ及び第３側面部１２Ｃの積層方向長さの略全域に延在することとなる。
【００５１】
また、第４側面拘束プレート１８Ｄ，１８Ｄは、積層セル１２の第４側面部１２Ｄに接触しつつ、筐体１６の側板部１６Ｂｂにおける一対の位置決め溝３５，３５に嵌め込まれて位置決めされる。したがって、第４側面拘束プレート１８Ｄ，１８Ｄは、筐体１６の側板部１６Ｂｂ及び第４側面部１２Ｄの積層方向長さの略全域に延在することとなる。
【００５２】
次に、バネ定数調整部としての調整ボルト２０について説明する。
【００５３】
本実施形態では調整ボルト２０は、雄ねじで構成されている。調整ボルト２０は、第１側面拘束プレート１８Ａ〜第４側面拘束プレート１８Ｄに押圧力を与えるように、ワッシャ４７を介して筐体１６に嵌挿される。
【００５４】
以下では、第１側面拘束プレート１８Ａに押圧力を与える調整ボルト２０を、「第１調整ボルト２０Ａ」とも記載する。また、第２側面拘束プレート１８Ｂに押圧力を与える調整ボルト２０を、「第２調整ボルト２０Ｂ」とも記載する。さらに、第３側面拘束プレート１８Ｃに押圧力を与える調整ボルト２０を、「第３調整ボルト２０Ｃ」とも記載する。また、第４側面拘束プレート１８Ｄに押圧力を与える調整ボルト２０を、「第４調整ボルト２０Ｄ」とも記載する。
【００５５】
より具体的に、第１調整ボルト２０Ａは、図５Ｂ等に示すように、筐体１６のカバー板部１６Ｃに設けられた３箇所のボルト孔１６Ｃｂに螺合されつつ、その先端が第１側面拘束プレート１８Ａに当接するように設けられる。
【００５６】
また、第２調整ボルト２０Ｂは、図５Ａ等に示すように、筐体１６の一対の側面フレーム１６Ａｂ，１６Ａｂにそれぞれ３箇所設けられているボルト孔２９，２９に螺合されつつ、それらの先端がそれぞれ第２側面拘束プレート１８Ｂ，１８Ｂに当接するように設けられる。
【００５７】
第３調整ボルト２０Ｃは、図５Ｂ等に示すように、カバー板部１６Ｄに設けられた３箇所のボルト孔１６Ｄｂに螺合されつつ、その先端が第３側面拘束プレート１８Ｃに当接するように設けられる。
【００５８】
第４調整ボルト２０Ｄは、図５Ａ等に示すように、第２保持ユニット１６Ｂにおける側板部１６Ｂｂに設けられた３箇所ずつの一対のボルト孔３６，３６に螺合されつつ、それらの先端がそれぞれ第４側面拘束プレート１８Ｄ，１８Ｄに当接するように設けられる。
【００５９】
上記構成により、筐体１６の外部から、各調整ボルト２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄの少なくとも何れか１つを締緩することで、第１側面拘束プレート１８Ａ〜第４側面拘束プレート１８Ｄの少なくとも何れか１つに対する押圧力を適宜調節することができる。
【００６０】
特に、各調整ボルト２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄの少なくとも何れか１つをより締めることによって、第１側面拘束プレート１８Ａ〜第４側面拘束プレート１８Ｄの少なくとも何れか１つに対する押圧力を増加させることができる。
【００６１】
したがって、このように調整ボルト２０による拘束プレート１８に対する押圧力が増加することで、拘束プレート１８のバネ定数が増加する。これにより、積層セル１２の積層方向と直交する方向における振動系の共振周波数（固有振動数）を増加させる方向にずらすことができる。結果として、燃料電池スタック１０の共振が抑制される。
る。
【００６２】
なお、各調整ボルト２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄの少なくとも何れか一つを緩めることにより、拘束プレート１８に対する押圧力を減少させることも可能である。
【００６３】
以上説明した本発明の第１実施形態にかかる燃料電池スタック１０によれば、以下の作用効果を奏する。
【００６４】
本実施形態にかかる燃料電池スタック１０は、複数積層された単セルＣから成る積層セル１２をその積層方向の一端と他端から挟持して収納する収納機構としての筐体１６を備えた燃料電池スタック１０が提供される。
【００６５】
この燃料電池スタック１０では、積層セル１２と筐体１６との間に配置されるとともに、積層セル１２にその積層方向と直交する方向に拘束力を与える拘束機構を備える。そして、この拘束機構は、積層セル１２の積層方向に沿って配置されるとともに、バネ定数が可変のセル拘束バネ要素としての拘束プレート１８と、拘束プレート１８への押圧力を調整することで上記バネ定数を調整するバネ定数調整部としての調整ボルト２０と、を有する。
【００６６】
なお、バネ定数調整部による「押圧力の調整」には、燃料電池スタック１０が製品として出荷された後のメンテナンス等において、押圧力を調節する事後的な調整だけでなく、例えば、設計段階などにおいて、燃料電池スタック１０の製品バラツキを考慮した上で、燃料電池スタック１０の共振周波数を超える程度の剛性を与えるように予め上記押圧力を調整する事前調整が含まれるものとする。
【００６７】
また、セル拘束バネ要素のバネ定数とは、当該セル拘束バネ要素としての拘束プレート１８及び積層セル１２等の各種要素からなる燃料電池スタック１０において、積層セル１２の積層方向と直交する方向（図１等のＸ軸方向又はＹ軸方向）における振動系の共振周波数を決定し得る一要素としてのバネ定数を意味する。
【００６８】
すなわち、「セル拘束バネ要素のバネ定数」は、必ずしも、セル拘束バネ要素の形状や材質（材料）等から定まる固有のバネ定数（剛性）に厳密に一致することが求められるものではない。例えば、「セル拘束バネ要素のバネ定数」には、上記振動系をいわゆるバネマスモデルでモデル化した場合において、当該モデルにおける振動系の共振周波数を決定する「バネ定数」も含み得る概念である。
【００６９】
本実施形態による燃料電池スタック１０では、調整ボルト２０による拘束プレート１８への押圧力を調整することによって、当該拘束プレート１８のバネ定数を調整することができる。したがって、積層セル１２の積層方向と直交するＸ軸方向又はＹ軸方向における振動系の共振周波数を調整することができる。
【００７０】
すなわち、調整ボルト２０は、各単セルＣの個体差などに起因する製品バラツキが生じる場合であっても、当該製品バラツキを考慮した上で燃料電池スタック１０の共振を抑制し得る好適な押圧力を拘束プレート１８に与えることができる。これにより、上記製品バラツキがある場合であってもこれに応じて、適宜、振動系の共振周波数を調整し、燃料電池スタック１０の耐振性能を確保することができる。
【００７１】
また、本実施形態では、バネ定数調整部は押圧力を任意に変更可能な押圧力可変機構としての調整ボルト２０で構成される。
【００７２】
これにより、燃料電池スタック１０の出荷後のメンテナンス等においても事後的に上記押圧力を調整することができる。したがって、燃料電池スタック１０を構成する部品の経時変化などによって、燃料電池スタック１０の振動系の共振周波数が変化した場合であっても、事後的に振動系の共振周波数を調節し、燃料電池スタック１０の耐振性能を回復させることができる。
【００７３】
さらに、本実施形態では、上記押圧力可変機構としての調整ボルト２０は、筐体１６の外部から筐体１６を介して押圧力を変更可能に構成されている（図４等参照）。
【００７４】
より具体的には、上記押圧力可変機構が押圧力調整ボルトとしての調整ボルト２０（第１調整ボルト２０Ａ、第２調整ボルト２０Ｂ、第３調整ボルト２０Ｃ、及び第４調整ボルト２０Ｄ）で構成されている。そして、第１調整ボルト２０Ａ、第２調整ボルト２０Ｂ、第３調整ボルト２０Ｃ、及び第４調整ボルト２０Ｄは、筐体１６の側面を構成するカバー板部１６Ｃ、一対の側面フレーム１６Ａｂ，１６Ａｂ、カバー板部１６Ｄ、及び側板部１６Ｂｂを外部から内部に貫通するように挿通され、その先端が拘束プレート１８に当接する。
【００７５】
これにより、燃料電池スタック１０の出荷後のメンテナンス等においても、筐体１６を積層セル１２から取り外す等の煩雑な作業を要することなく、上述の押圧力を事後的に調整する作業を容易に実行することができる。
【００７６】
特に、本実施形態では、筐体１６の外部から拘束プレート１８に対する押圧力の調整を行う機構が、筐体１６を介して調整ボルト２０を挿通し、該調整ボルト２０の先端を拘束プレート１８に当接させるという簡素な構成で実現される。さらに、拘束プレート１８に対する押圧力の調整を行うための作業が調整ボルト２０の締緩で実行可能であるため、上述の事後的な押圧力の調整にかかる作業負担も低減することができる。
【００７７】
なお、本実施形態では、調整ボルト２０を雄ねじで構成しているが、イモネジ等の他の種類のねじで構成しても良い。
【００７８】
また、本実施形態では、拘束プレート１８は、調整ボルト２０からの押圧力でバネ定数が変化する構造で構成される。すなわち、拘束プレート１８は、調整ボルト２０からの押圧力を受けて、当該拘束プレート１８の構造による剛性（弾性）に応じて決まる固有のバネ定数を超えた変形領域に突入することで、そのバネ定数が変化する。
【００７９】
より具体的には、本実施形態では、拘束プレート１８は、調整ボルト２０からの押圧力でバネ定数が変化する材質である樹脂材料（積層セル側面部１８ａ）及び金属材料（筐体側面部１８ｂ）で構成される。すなわち、拘束プレート１８は、調整ボルト２０からの押圧力を受けて、当該拘束プレート１８の材質による剛性（弾性）に応じて決まる固有のバネ定数を超えた変形領域に突入することで、そのバネ定数が変化する。
【００８０】
これにより、調整ボルト２０による押圧力の大きさを調整することで、セル拘束バネ要素としての拘束プレート１８のバネ定数をより確実に変化させることができるので、燃料電池スタック１０の振動系の共振周波数の調整、及びこれによる燃料電池スタック１０の耐振性能の確保により一層資することとなる。
【００８１】
なお、セル拘束バネ要素のバネ定数の変化については、上述の材質に応じた固有のバネ定数を超えることによるバネ定数の変化以外にも、セル拘束バネ要素の形状や材料構造に応じたバネ定数の変化が想定される。
【００８２】
例えば、セル拘束バネ要素の材料構造を多孔質構造とすることで、調整ボルト２０からの押圧力によるセル拘束バネ要素の変位に応じて、バネ定数を容易に変化させることができる。
【００８３】
また、例えば、セル拘束バネ要素の形状を枠状や中空形状に形成することで、セル拘束バネ要素が調整ボルト２０からの押圧力によって容易に非弾性的な変形（塑性変形）の領域に突入するようにして、バネ定数を可変とすることもできる。これにより、調整ボルト２０から比較的小さい押圧力をセル拘束バネ要素に与えた場合であっても、セル拘束バネ要素のバネ定数を変化させることができる。
【００８４】
また、本実施形態では、セル拘束バネ要素としての拘束プレート１８は、積層セル１２の積層方向の略全域に亘って設けられる。すなわち、拘束プレート１８は、積層セル１２の積層方向長さの略全域に伸長する（図２等参照）。
【００８５】
これにより、拘束プレート１８が、積層セル１２の側面部１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄの積層方向の全域でバネ要素として機能することとなる。したがって、上記振動系の共振に対して拘束プレート１８のバネ定数が寄与するウェイトがより大きくなるので、調整ボルト２０による振動系の共振周波数の調整及びこれによる燃料電池スタック１０の耐振性能の確保を、より効率的に実行することができる。
【００８６】
次に、燃料電池スタック１０の拘束機構の複数の変形例について説明する。なお、上記実施形態で既に説明した要素と同様の要素には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００８７】
図６Ａ〜図６Ｄは、それぞれ、上記拘束機構としての拘束プレート１８と調整ボルト２０の変形例を示している。なお、図面及び説明の簡略化のため、各変形例では、第２側面部１２Ｂを拘束する第２側面拘束プレート１８Ｂ及び第２調整ボルト２０Ｂについてのみ図示して説明する。しかしながら、以下の説明は第４側面部１２Ｄを拘束する第４側面拘束プレート１８Ｄ及び第４調整ボルト２０Ｄについても同様に適用される。
【００８８】
図６Ａ〜図６Ｄに示す拘束機構は、調整ボルト２０による押圧力の調整を効率的に行うべく、拘束プレート１８の形態を変更したものである。
【００８９】
ここで、燃料電池スタック１０においては、積層セル１２は積層方向が相対的に長い形状であるため、上記振動系においては、積層方向変位による振動よりも、積層方向に直交するＸ軸方向に変位する振動、Ｙ軸方向に変位する振動、及びこれらを合成した振動（以下では、「側方振動」とも記載する）の振幅が大きくなる傾向にある。
【００９０】
さらに、燃料電池スタック１０は、上述のように、積層セル１２の底部は積層体支持台２６に固定されるとともに、積層体支持台２６が保持される筐体１６が車両等に固定されており、積層セル１２の頂面が押圧ボルト２５で押圧されている。すなわち、積層セル１２は、筐体１６により積層方向の両端から強く拘束されている。したがって、積層セル１２は積層方向の両端（上下端）は相対的に剛性が高く、側方振動では積層セル１２の上下端が実質的に固定端として機能する。
【００９１】
そして、側方振動における基本振動モードでは、積層方向における略中央高さ位置の振幅が相対的に大きくなる。図６Ａ〜図６Ｄの変形例は、この積層方向における略中央高さ位置の振動をより効果的に抑制することを目的とした構成をとっている。
【００９２】
先ず、図６Ａでは、第２側面拘束プレート１８Ｂ及び第２調整ボルト２０Ｂの第１の変形例を示している。図示のように、第１の変形例では、第２側面拘束プレート１８Ｂが、一対の側面フレーム１６Ａｂ，１６Ａｂに沿って、分割された小片部１８Ｂａ，１８Ｂａ、小片部１８Ｂｂ，１８Ｂｂ、及び小片部１８Ｂｃ，１８Ｂｃとして構成されている。
【００９３】
小片部１８Ｂａ、小片部１８Ｂｂ、及び小片部１８Ｂｃは、それぞれ、側面フレーム１６Ａｂに形成された３箇所のボルト孔２９の位置に対向して配置されている。
【００９４】
すなわち、第１の変形例では、第２側面拘束プレート１８Ｂは、ボルト孔２９の位置、すなわち第２調整ボルト２０Ｂにより押圧される位置にそれぞれ分割配置された小片部１８Ｂａ、小片部１８Ｂｂ、及び小片部１８Ｂｃとして構成されている。
【００９５】
これにより、本変形例では、小片部１８Ｂａ、小片部１８Ｂｂ、及び小片部１８Ｂｃにより、積層セル１２の第２側面部１２Ｂの局所的な領域のみを支持している。
【００９６】
したがって、小片部１８Ｂａ、小片部１８Ｂｂ、及び小片部１８Ｂｃに当接するそれぞれの第２調整ボルト２０Ｂを締めることで、この第２調整ボルト２０Ｂによる軸力（押圧力）が、小片部１８Ｂａ、小片部１８Ｂｂ、及び小片部１８Ｂｃに局所的に集中することとなる。
【００９７】
特に、積層方向の略中央高さ位置に設けられている小片部１８Ｂｂに当接する第２調整ボルト２０Ｂを、他の小片部１８Ｂａや小片部１８Ｂｃに当接する第２調整ボルト２０Ｂよりも強く締めることで、側方振動の振幅が相対的に大きくなる小片部１８Ｂｂへの押圧力を強めてそのバネ定数をより高くすることができる。すなわち、側方振動の振幅が相対的に大きい小片部１８Ｂｂに当接する第２調整ボルト２０Ｂを締めることで、他の小片部１８Ｂａや小片部１８Ｂｃに当接する第２調整ボルト２０Ｂよりも効果的に、振動系のバネ定数を高めることができる。したがって、燃料電池スタック１０の振動系の共振周波数をずらす作業をより効率的に行うことができる。
【００９８】
図６Ｂは、第２側面拘束プレート１８Ｂ及び第２調整ボルト２０Ｂの第２の変形例を説明する図である。図示のように、第２の変形例では、第２側面拘束プレート１８Ｂは、積層方向（Ｚ軸方向）の中央高さ位置において、Ｘ軸方向に伸長する中央梁部２８を有し、全体として側面視略Ｈ型形状に形成されている。
【００９９】
また、筐体１６の第１保持ユニット１６Ａは、一対の側面フレーム１６Ａｂ，１６Ａｂを積層方向の中央高さ位置において相互に連結するようにＸ軸方向に伸長する中央梁部４９を有している。これにより、一対の側面フレーム１６Ａｂ，１６Ａｂ及び中央梁部４９は、全体として側面視において略Ｈ型形状に形成されている。
【０１００】
すなわち、本変形例では、一対の側面フレーム１６Ａｂ，１６Ａｂ及び中央梁部４９が、第２側面拘束プレート１８Ｂと略重なり合う状態となる。
【０１０１】
そして、この中央梁部４９には、Ｘ軸方向の略中央位置において第２調整ボルト２０Ｂが挿通される中心ボルト孔２９Ａが設けられている。なお、以下では、この中心ボルト孔２９Ａに挿通される第２調整ボルト２０Ｂを特に「中心ボルト２０Ｂａ」と記載し、他の第２調整ボルト２０Ｂと区別する。
【０１０２】
特に、本変形例では、側面フレーム１６Ａｂの中央梁部４９の伸長方向（Ｘ軸方向）及び第２側面拘束プレート１８Ｂの中央梁部２８に沿って、上記中心ボルト２０Ｂａを含む３つの調整ボルト２０が等間隔に取り付けられる。
【０１０３】
したがって、本変形例では、上述した側方振動において振幅が相対的に大きくなる積層方向の略中央高さ位置において、そのＸ方向全域が中央梁部２８により支持されることとなる。
【０１０４】
そして、本変形例では、積層方向の略中央高さ位置において、Ｘ軸方向に沿った中心ボルト２０Ｂａを含む３つの第２調整ボルト２０Ｂが他の調整ボルト２０と比べて強く締めることで、側方振動の振幅が相対的に大きくなる積層方向略中央高さ位置の押圧力をさらに強くして、中央梁部２８のバネ定数をより高くすることができる。すなわち、側方振動において振幅が大きくなる部分のバネ定数を局所的に高めることができる。したがって、燃料電池スタック１０の振動系の共振周波数をずらす作業をより効率的に行うことができる。
【０１０５】
特に、本変形例では、中心ボルト２０Ｂａを、Ｘ軸方向に沿った他の第２調整ボルト２０Ｂに比べてもより強く締めることにより、振動のＸ軸方向成分とＹ軸方向成分が重なり合い振幅が相対的に大きくなる積層方向の略中央高さ位置且つＸ軸方向の中央位置に対向する中央梁部２８の部分の押圧力をより強くすることができる。
【０１０６】
したがって、中心ボルト２０Ｂａを締める作業を行えば、側方振動の振幅が特に大きくなる中央梁部２８の部分のバネ定数をより高くすることができる。すなわち、中心ボルト２０Ｂａを締めることで、側面フレーム１６Ａｂの中央梁部４９のＸ軸方向に沿った他の第２調整ボルト２０Ｂを締めるよりも効果的に、振動系のバネ定数を高めることができる。これにより、当該燃料電池スタック１０の共振周波数をずらす作業をより効率的に行うことができる。
【０１０７】
図６Ｃは、第２側面拘束プレート１８Ｂ及び第２調整ボルト２０Ｂの第３の変形例を説明する図である。図示のように、第３の変形例は、第２の変形例の第２側面拘束プレート１８Ｂ及び第２調整ボルト２０Ｂの構成を前提としつつ、第２側面拘束プレート１８Ｂを小片部１８Ｂａ、小片部１８Ｂｂ、小片部１８Ｂｃ、及び小片部１８Ｂｄに分割して構成されている。
【０１０８】
特に、小片部１８Ｂｄは、第１保持ユニット１６Ａの中央梁部４９に形成された中心ボルト孔２９Ａに対向して配置されている。また、中心ボルト２０Ｂａは、中心ボルト孔２９Ａを介して小片部１８Ｂｄを押圧するように設けられる。
【０１０９】
ここで、中心ボルト２０Ｂａを、他の第２調整ボルト２０Ｂと比較して相対的に強く締めることにより、振動のＸ軸方向成分とＹ軸方向成分が重なり合い振幅が相対的に大きくなる積層方向中央且つＸ軸方向の中央位置に対向する小片部１８Ｂｄの部分に対する押圧力をより強くすることができる。
【０１１０】
したがって、中心ボルト２０Ｂａを締める作業を行えば、側方振動の振幅が特に大きくなる小片部１８Ｂｄのバネ定数をより高くすることができる。すなわち、中心ボルト２０Ｂａを締めることで、側面フレーム１６Ａｂの中央梁部４９のＸ軸方向に沿った他の第２調整ボルト２０Ｂを締めるよりも効果的に、振動系のバネ定数を高めることができる。これにより、当該燃料電池スタック１０の共振周波数をずらす作業をより効率的に行うことができる。
【０１１１】
また、本変形例では、第２側面拘束プレート１８Ｂを分割して構成されているので、第２変形例のように一体のＨ字形に構成する場合に比べて、使用する材料を削減してよりコストを抑えることができる。
【０１１２】
図６Ｄは、第２側面拘束プレート１８Ｂ及び第２調整ボルト２０Ｂの第４の変形例を示している。図示のように、第４の変形例の第２側面拘束プレート１８Ｂ及び第２調整ボルト２０Ｂは、第１保持ユニット１６Ａの一対の側面フレーム１６Ａｂ，１６Ａｂを相互に連結するように斜梁部５１及び斜梁部５３が形成されている。
【０１１３】
この斜梁部５１及び斜梁部５３は、全体として、一対の側面フレーム１６Ａｂ，１６Ａｂの間で側面視略Ｘ字形状に形成されている。また、斜梁部５１及び斜梁部５３には、それぞれ、延在方向に沿って略等間隔に３箇所のボルト孔２９が設けられている。
【０１１４】
なお、斜梁部５１及び斜梁部５３の交点に位置するボルト孔は、共通の中心ボルト孔２９Ａとして構成される。そして、中心ボルト孔２９Ａには、中心ボルト２０Ｂａが挿通される。
【０１１５】
また、本変形例では、第２側面拘束プレート１８Ｂは、斜梁部５１及び斜梁部５３が形成するＸ字形状と略同一のＸ字形状に形成されている。
【０１１６】
これにより、積層セル１２の第２側面部１２Ｂは、Ｘ字形状の第２側面拘束プレート１８Ｂにより押圧支持されることとなる。したがって、積層セル１２の第２側面部１２Ｂの広い範囲に亘って振動のバネ要素が与えられることとなる。
【０１１７】
さらに、Ｘ字形状の第２側面拘束プレート１８Ｂは、当該Ｘ字形の交点部分１８Ｂｅにおいて相対的に剛性が高くなる。したがって、積層セル１２の側方振動のＸ軸方向成分とＹ軸方向成分が重なり合い振幅が相対的に大きくなる積層方向中央高さ且つＸ軸方向の中央位置の部分におけるバネ定数をより増加させることができる。これにより、より効果的に燃料電池スタック１０の振動系の共振が抑制される。
【０１１８】
以上説明した各変形例の拘束機構を有する燃料電池スタック１０によれば、以下の作用効果を奏する。
【０１１９】
第１〜第４の変形例にかかる拘束機構を有する燃料電池スタック１０では、バネ定数調整部としての調整ボルト２０は、積層方向に対して直交する方向に変位する振動である側方振動の振幅の大きさの分布に応じて、セル拘束バネ要素としての第２側面拘束プレート１８Ｂへの押圧力を変えるように調整する。
【０１２０】
これにより、燃料電池スタック１０の振動系における共振において、積層方向に応じた側方振動の振幅の分布に応じて、調整ボルト２０による第２側面拘束プレート１８Ｂへの押圧力を好適に調整することで、積層方向に応じた側方振動の振幅の分布に応じた第２側面拘束プレート１８Ｂの部分のバネ定数を高めることができる。したがって、燃料電池スタック１０の振動系の共振周波数をずらす作業をより効率的に行うことができる。
【０１２１】
特に、第１〜第４の変形例にかかる拘束機構を有する燃料電池スタック１０では、調整ボルト２０は、側方振動の振幅が相対的に大きい位置の押圧力を相対的に高く調整する。
【０１２２】
これにより、燃料電池スタック１０の振動に対して、側方振動の振幅が相対的に大きい第２側面拘束プレート１８Ｂの部分の押圧力をより高く、当該部分のバネ定数をより高くすることができる。すなわち、側方振動において振幅が大きくなる部分のバネ定数を局所的に高めることができる。したがって、燃料電池スタック１０の振動系の共振周波数をずらす作業をより効率的に行うことができる。
【０１２３】
さらに、第１〜第４の変形例にかかる拘束機構を有する燃料電池スタック１０では、調整ボルト２０は、積層セル１２の第２側面部１２Ｂにおける積層方向の略中央高さ位置（例えば、図６Ａにおける小片部１８Ｂｂの高さ位置）における押圧力を相対的に高く調整する。
【０１２４】
これにより、燃料電池スタック１０の振動系における基本振動モードの側方振動に対して、積層セル１２の第２側面部１２Ｂにおいて、側方振動の振幅が相対的に大きい積層セル１２の積層方向の中央高さ位置に対向する第２側面拘束プレート１８Ｂの部分の押圧力をより高くすることができる。
【０１２５】
さらに、第３及び第４の変形例にかかる拘束機構を有する燃料電池スタック１０では、調整ボルト２０は、第２側面部１２Ｂにおける積層方向の略中央高さで且つ積層方向に直交する方向（Ｘ軸方向）の中央位置（例えば図６Ｃの小片部１８Ｂｄに対応する部分）において、押圧力をより高く調整する。
【０１２６】
これにより、上記基本振動モードの側方振動に対して、振動変位が特に大きいと考えられる積層セル１２の積層方向の略中央高さで且つＸ軸方向の中央位置に対向する第２側面拘束プレート１８Ｂの部分の押圧力をより高くし、そのバネ定数を高めることができる。したがって、燃料電池スタック１０の振動系の共振周波数をずらす作業をより一層効率的に行うことができる。
【０１２７】
なお、燃料電池スタック１０の拘束機構は、上記第１実施形態及び各変形例１〜４に示した例に限定されるものではない。例えば、上記各実施形態及び各変形例１〜４における拘束機構の拘束プレート１８及び調整ボルト２０は、積層セル１２の第１側面部１２Ａ〜第４側面部１２Ｄの全てに対して配置しても良く、第２側面部１２Ｂ及び第４側面部１２Ｄのみに配置するなど、積層セル１２の第１側面部１２Ａ〜第４側面部１２Ｄの一部に対してのみ配置するようにしても良い。なお、拘束プレート１８を積層セル１２の第１側面部１２Ａ〜第４側面部１２Ｄの一部に対してのみ配置すれば、振動系の共振周波数をずらすという効果を実現しつつも、部品点数を削減してコストダウンを図ることができる。
【０１２８】
さらに、上記第１実施形態及び各変形例１〜４に示した例では、拘束プレート１８は、積層セル１２の第１側面部１２Ａ〜第４側面部１２Ｄの面領域の一部に亘って設けられているが、これに限られず、積層セル１２の第１側面部１２Ａ〜第４側面部１２Ｄの面領域全体に亘って配置するようにしても良い。具体的の例としては、第２側面拘束プレート１８Ｂを積層セル１２の第２側面部１２Ｂの面積と略同じ面積を有する板状部材等で構成しても良い。
【０１２９】
また、上記各変形例１〜４では、燃料電池スタック１０の側方振動における基本振動モードを想定して燃料電池スタック１０の振動系の共振周波数をずらす作業の効率化を図ることを想定した構成を説明した。しかしながら、側方振動における基本振動モード以外の２倍振動や３倍振動等の共振が生じることが想定される場合は、各モードの振動に応じて、適宜、拘束プレート１８の態様や調整ボルト２０の配置位置及び押圧力の調整態様を変更するようにしても良い。
【０１３０】
さらに、例えば、第１の変形例（図６Ａ参照）等のように、拘束プレート１８を分割して小片部１８Ｂａ、１８Ｂｂ、１８Ｂｃとして構成された例において、相対的に振動振幅の高い部分に位置する小片部１８Ｂｂにおける金属材料部分を相対的に厚く形成するなどして、拘束プレート１８の各部に応じてそのバネ定数を変化させるために必要となる調整ボルト２０から押圧力の大きさを変えるようにしても良い。
【０１３１】
また、積層セル１２を保持する筐体１６の外方から、これらを内部に収容するケースをさらに設けても良い。なお、このようなケースを設ける場合には、調整ボルト２０が当該ケース及び筐体１６をともに貫通して挿通されつつ、その先端が拘束プレート１８に当接するように構成することが好ましい。これにより、上記ケースを設けた場合であっても、外部から調整ボルト２０の締緩を調節することができるので、メンテナンス時等における事後的な燃料電池スタック１０の共振周波数の調整作業が容易となる。
【０１３２】
さらに、上記第１実施形態における筐体１６及び拘束プレート１８の形態を各変形例のように変更することなく、側方振動の振幅の大きさの分布に応じて各調整ボルト２０における締め力の強弱を相互に変えるだけで、拘束プレート１８に対する押圧力を調整しても良い。
【０１３３】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態について説明する。なお、第１実施形態と同様の要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。本実施形態では、積層セル１２の側面部と拘束プレート１８との間に絶縁体が設けられている。
【０１３４】
図７Ａ、図７Ｂ、及び図７Ｃは、第２実施形態による燃料電池スタック１０の拘束機構を説明する図である。特に、図７Ａにおいては、積層セル１２の積層方向における両端に設けられる単セルＣの端部セパレータ５５の平面図を示している。なお、破線は拘束プレート１８を示している。
【０１３５】
また、図７Ｂは、絶縁体５９が設けられている部分を示す概略部分斜視図である。なお、図７Ｂにおいては、図面の簡略化のため、積層セル１２の単セルＣの積層数を図１等に示す積層セル１２の単セルＣの積層数に比べて少なく示している。さらに、図７Ｃは、絶縁体５９の要部側面図である。
【０１３６】
本実施形態では、積層セル１２の第１側面部１２Ａ〜第４側面部１２Ｄにそれぞれ設けられた第１側面拘束プレート１８Ａ〜第４側面拘束プレート１８Ｄとの間に、樹脂材料等の絶縁材料で形成された絶縁体５９が設けられている。
【０１３７】
なお、以下では、積層セル１２の第４側面部１２Ｄと第４側面拘束プレート１８Ｄの間に設けられる絶縁体５９の態様について代表して説明するが、この説明は他の第１側面部１２Ａ、第２側面部１２Ｂ、及び第３側面部１２Ｃに設けられる絶縁体５９も同様に適用可能である。
【０１３８】
絶縁体５９は、積層セル１２の第４側面部１２Ｄに設けられる。具体的に、絶縁体５９には、第４側面部１２Ｄへの設置面側に複数の溝部５９ｂが積層方向（Ｚ軸方向）に沿って形成されている。絶縁体５９は、複数の溝部５９ｂに各単セルＣのセパレータ５７に設けられた各タブ５７ａが差し込まれた状態で、第４側面部１２Ｄに固定されている。また、絶縁体５９の溝部５９ｂを形成する複数の縁部５９ｃにおいて、各単セルＣのＭＥＡ６１の端部が固着されている。
【０１３９】
なお、絶縁体５９の積層方向上端側の一方端面５９ａは、第４側面拘束プレート１８Ｄに対向して端部セパレータ５５に形成されたフランジ部５５ａに支持されている。
【０１４０】
本実施形態では、絶縁体５９は、積層セル１２の第４側面部１２Ｄの積層方向の長さの略全域に亘って伸長している。また、絶縁体５９は、第４側面拘束プレート１８Ｄと略同程度のＸ軸方向幅を有している。
【０１４１】
したがって、本実施形態では、第４側面拘束プレート１８Ｄと積層セル１２の第４側面部１２Ｄとの間の全域に亘って絶縁体５９が配置されることとなる。
【０１４２】
以上説明した本発明の第１実施形態にかかる燃料電池スタック１０によれば、以下の作用効果を奏する。
【０１４３】
本実施形態にかかる燃料電池スタック１０によれば、積層セル１２の側面部としての第１側面部１２Ａ〜第４側面部１２Ｄとセル拘束バネ要素としての拘束プレート１８が、絶縁体５９を介して積層セル１２、より詳細には積層セル１２の第４側面部１２Ｄに接触する。
【０１４４】
これにより、既に述べた燃料電池スタック１０の共振周波数を調整する機能を確保しつつも、積層セル１２と拘束プレート１８の間の絶縁性能をより確実に確保することができる。
【０１４５】
したがって、例えば、振動系の共振周波数の向上を図るべく拘束プレート１８の剛性を高めるため、拘束プレート１８に剛性は高いものの絶縁性が低い導体の金属材料を用いた場合であっても、上記絶縁体５９によって絶縁性を確保することができる。
【０１４６】
なお、本実施形態では、絶縁体５９が、拘束プレート１８と積層セル１２の第４側面部１２Ｄの間に設けられているので、調整ボルト２０による押圧力が拘束プレート１８を介して絶縁体５９に伝達される。これにより、拘束プレート１８が絶縁体５９からも反力を受けることとなる。したがって、拘束プレート１８は、調整ボルト２０及び絶縁体５９の双方から押圧力を受けることとなるので、当該拘束プレート１８のバネ定数を変化させる作用が向上する。これにより、燃料電池スタック１０の振動系の共振周波数をずらす作用が助長されることとなる。
【０１４７】
次に、本実施形態における変形例について説明する。
【０１４８】
図８は、本実施形態の変形例の構成を説明する図である。
【０１４９】
本変形例では、絶縁体５９に減衰部材としての減衰ゴム６３が設けられている。すなわち、減衰ゴム６３は、絶縁体５９と拘束プレート１８の間に配置されることとなる。この減衰ゴム６３は、絶縁体５９のＸ軸方向及びＺ軸方向の伸張領域の略全域に亘るように設けられている。
【０１５０】
したがって、減衰ゴム６３は、燃料電池スタック１０から拘束プレート１８を介して伝達された振動をより効果的に減衰することができる。
【０１５１】
以上、説明した本変形例では、絶縁体５９に減衰部材としての減衰ゴム６３が設けられている。これにより、積層セル１２から拘束プレート１８を介して伝達された振動をより効果的に減衰することができる。すなわち、減衰ゴム６３がダンパとして作用することとなり、たとえ燃料電池スタック１０の共振による振動が生じたとしても、当該振動を速やかに減衰させることができる。
【０１５２】
なお、絶縁体５９に設ける減衰部材は減衰ゴム６３に限らず、振動を吸収する機能を奏するゴム以外の任意の材料を用いることができる。また、減衰ゴム６３を、絶縁体５９のＸ軸方向及びＺ軸方向（積層方向）の伸張領域の略全域でなく、一部領域に亘るように設けても良い。
【０１５３】
（第３実施形態）
以下、第３実施形態について説明する。なお、第１実施形態と同様の要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【０１５４】
図９Ａは、本実施形態にかかる拘束プレート１８の構成を説明する図である。
【０１５５】
図示のように、本実施形態における拘束プレート１８は、金属材料で構成された筐体側面部１８ｂと減衰材料としてのゴム材料で構成された積層セル側面部１８ａを有している。
【０１５６】
筐体側面部１８ｂは、調整ボルト２０が当接する側の面を構成する。すなわち、筐体側面部１８ｂは、調整ボルト２０による押圧力を受けて、積層セル１２の方向に押圧力を伝達し得る程度の剛性を有する金属材料で構成されている。
【０１５７】
また、積層セル側面部１８ａは、積層セル１２に接触する側の面を構成する。すなわち、積層セル側面部１８ａは、積層セル１２から伝達される振動をより効果的に減衰させる機能を果たす。
【０１５８】
特に、本実施形態では、拘束プレート１８は、筐体側面部１８ｂの厚さと積層セル側面部１８ａの厚さが略同一となるように構成されている。
【０１５９】
以上説明した本発明の第３実施形態にかかる燃料電池スタック１０によれば、以下の作用効果を奏する。
【０１６０】
本実施形態の燃料電池スタック１０では、拘束プレート１８は、少なくとも積層セル１２に対向する面（積層セル側面部１８ａ）が減衰材料としてのゴムで構成されている。
【０１６１】
これによれば、積層セル側面部１８ａによって、積層セル１２から伝達される振動をより効果的に減衰させることができる。したがって、仮に燃料電池スタック１０の共振現象が発生した場合であっても、振動を速やかに減衰させることができる。
【０１６２】
特に、本実施形態では、積層セル側面部１８ａを構成する減衰材料としてゴムが用いられている。したがって、積層セル側面部１８ａによって、上述の振動減衰機能が発揮されることに加えて、積層セル１２と筐体１６との間の絶縁機能も確保することができる。すなわち、積層セル側面部１８ａにより振動元帥及び絶縁性確保の双方の機能を実現することができる。
【０１６３】
また、拘束プレート１８がゴム製の積層セル側面部１８ａを有することによって、拘束プレート１８が金属材料や樹脂材料等の高剛性材料で全体的に形成される場合と比較して、調整ボルト２０による押圧力により拘束プレート１８のゴム部分の材質が変質（塑性変形）しやすくバネ定数が変化し易くなる。したがって、燃料電池スタック１０の振動系の共振周波数の調整をより効率的に実行することができる。
【０１６４】
さらに、本実施形態では、筐体側面部１８ｂの厚さと積層セル側面部１８ａの厚さが略同一に構成されている。したがって、筐体側面部１８ｂが、調整ボルト２０の軸力（押圧力）を積層セル１２に伝達する機能を十分に発揮しつつも、積層セル側面部１８ａによる上記振動減衰効果も十分に発揮することができる。
【０１６５】
次に、第３実施形態の変形例について説明する。
【０１６６】
図９Ｂは、本実施形態にかかる拘束プレート１８の構成を説明する図である。図示のように、本変形例では、積層セル側面部１８ａの面積が筐体側面部１８ｂの面積と比較して小さく構成されている。
【０１６７】
したがって、本変形例の燃料電池スタック１０では、積層セル１２に接触する側の面としての積層セル側面部１８ａが、積層セル１２に接触する側の面と反対の面としての筐体側面部１８ｂと比較して面積が小さく構成される。
【０１６８】
これにより、積層セル側面部１８ａによる上記振動減衰効果をある程度確保しつつも、積層セル側面部１８ａを構成する材料を減らすことができる。特に、本変形例のように積層セル側面部１８ａがゴム等の絶縁材料で構成される場合には、筐体側面部１８ｂの面部において積層セル側面部１８ａが存在しない部分と積層セル１２との間に空間が形成されることとなるので、積層セル１２と筐体１６との間の絶縁性をより向上させることができる。
【０１６９】
なお、本実施形態及びその変形例における拘束プレート１８の構成以外のも他の種々の構成を採用することができる。例えば、拘束プレート１８を金属材料をベースとして構成し、少なくとも積層セル１２に接触する側の面に絶縁コーティングを施すようにしても良い。また、拘束プレート１８を、調整ボルト２０からの押圧力にさらされても耐え得る程度の剛性を有する絶縁樹脂材料で一体に構成しても良い。
【０１７０】
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
【０１７１】
例えば、本実施形態では、拘束プレート１８による押圧力を調整するバネ定数調整部として調整ボルト２０を用いている。しかしながら、これに変えて、バネ定数調整部を、筐体１６の外部から操作によって、任意に拘束プレート１８への押圧力を変化させることが可能なバネ部材等で構成しても良い。
【０１７２】
また、予め燃料電池スタック１０が設置される車両等において、当該燃料電池スタック１０に作用する可能性の高い外力の周波数領域を実験的に定めておき、燃料電池スタック１０の共振周波数がこの外力の周波数領域から外れるように、設計段階等において拘束プレート１８に対する押圧力を高くするように調整したバネ定数調整部を用いても良い。
【０１７３】
特に、この場合、バネ定数調整部は、上記設計段階等において一度だけ、拘束プレート１８に対する押圧力を調整できるならば、必ずしも事後的に押圧力を可変とできる構成をとらなくとも良い。すなわち、設計段階等において一度だけは上記押圧力を任意に調整（設定）可能であるが、以降は設定された押圧力を変更することのできない不可逆な構成をとるバネ定数調整部を用いても良い。
【０１７４】
さらに、上記各実施形態の拘束プレート１８に代えて、バネ定数調整部による押圧力の大きさに応じて、そのバネ定数が変化する可変剛性バネ等でセル拘束バネ要素を構成しても良い。
【０１７５】
また、上記各実施形態は任意に組み合わせが可能である。
【符号の説明】
【０１７６】
１０    燃料電池スタック
１２    セル積層体
１２Ａ    第１側面部
１２Ｂ    第２側面部
１２Ｃ    第３側面部
１２Ｄ    第４側面部
１６    筐体
１８    拘束プレート（セル拘束バネ要素）
１８ａ    積層体接触面部
１８ｂ    筐体側面部
２０    調整ボルト（バネ定数調整部、押圧力可変機構、押圧力調整ボルト）
５９    絶縁体
６３    減衰ゴム（減衰部材）
【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５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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