(57)【要約】【課題】簡便に残留電荷の放電状態を確認できる燃料電池パック及びその組み立て分解方法を提供する。【解決手段】ケーシング５０と、前記ケーシング５０の中に固定され、膜電極アセンブリ１３と前記膜電極アセンブリ１３に供給される反応ガスを流す反応ガス流路が形成された導電体のセパレータ１４，１５とを含むセル２７を積層したセル積層体１０と、前記セル積層体１０を積層方向に貫通する放電穴１１と、前記放電穴１１に対向する位置の前記ケーシング５０に設けられる第１の開口５６と、前記セル積層体１０の前記ケーシング５０に対する位置を拘束し、前記放電穴１１と前記第１の開口５６とを通して抜き差しされる電荷抜き棒６０とを備える。【選択図】図１
2011146171.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーシングと、
前記ケーシングの中に固定され、膜電極アセンブリと前記膜電極アセンブリに供給される反応ガスを流す反応ガス流路が形成された導電体のセパレータとを含むセルを積層したセル積層体と、
前記セル積層体を積層方向に貫通する貫通穴と、
前記貫通穴に対向する位置の前記ケーシングに設けられる第１の開口と、
前記セル積層体の前記ケーシングに対する位置を拘束し、前記貫通穴と前記第１の開口とを通して抜き差しされる棒部材と、
を有することを特徴とする燃料電池パック。
【請求項２】
請求項１に記載の燃料電池パックであって、
前記棒部材は、前記貫通穴に抜き差しされ、各セルに残留している電荷を順次開放する電荷抜き棒であり、
前記電荷抜き棒は、先端が前記貫通穴に差しこまれた際に後端が前記第１の開口を貫通して前記ケーシング外部に延びていること、
を特徴とする燃料電池パック。
【請求項３】
請求項1または２に記載の燃料電池パックであって、
前記ケーシングは、前記セル積層体が収納固定される本体と、本体に組み合わされて前記セル積層体を覆う蓋とを含み、
前記第１の開口は、前記蓋に設けられていること、
を特徴とする燃料電池パック。
【請求項４】
請求項２または３に記載の燃料電池パックであって、
前記電荷抜き棒は、先端部分に導電性の弾力部材が取り付けられ、
その内部が電気的に絶縁されると共に、その内部が前記貫通穴と連通するよう前記セル積層体の貫通穴に接して設けられる端部材を含み、
前記電荷抜き棒は、前記先端部分が前記端部材の内部に位置するように前記貫通穴に差し込まれること、
を特徴とする燃料電池パック。
【請求項５】
請求項４に記載の燃料電池パックであって、
前記端部材と対向して前記蓋に設けられる第２の開口と、前記端部材とに係合し、前記電荷抜き棒の先端が前記端部材の内部に差し込まれた際に前記電荷抜き棒の先端に係合し、前記電荷抜き棒が前記貫通穴から引き抜かれる際に前記電荷抜き棒と共に貫通穴を通して引き抜かれるロックピンを有すること
を特徴とする燃料電池パック。
【請求項６】
請求項１に記載の燃料電池パックであって、
その内部が前記貫通穴と連通するよう前記セル積層体の貫通穴に接して設けられる端部材を有し、
前記棒部材は、前記端部材と対向して前記蓋に設けられる第２の開口と前記端部材とに係合し、各セルに残留している電荷を順次開放する電荷抜き棒の先端が前記第１の開口を通して前記貫通穴から前記端部材の内部に差し込まれた際に前記電荷抜き棒の先端に係合し、前記電荷抜き棒が前記貫通穴から前記第１の開口を通して引き抜かれる際に前記電荷抜き棒と共に前記貫通穴から引き抜かれる拘束部材であること、
を特徴とする燃料電池パック。
【請求項７】
ケーシングと、
前記ケーシングの中に固定され、膜電極アセンブリと前記膜電極アセンブリに供給される反応ガスを流す反応ガス流路が形成された導電体のセパレータとを含むセルを積層したセル積層体と、
前記セル積層体を積層方向に貫通する貫通穴と、
その内部が電気的に絶縁されると共に、その内部が前記貫通穴と連通するよう前記セル積層体の貫通穴に接して設けられる端部材と、
前記貫通穴に対向する位置の前記ケーシングに設けられる第１の開口と、
前記貫通穴に抜き差しされ、先端に設けられた放電部分で各セルに残留している電荷を順次開放する電荷抜き棒と、を含む燃料電池パックの組み立て分解方法であって、
前記セル積層体を前記ケーシングに固定した後、前記第１の開口を通して電荷抜き棒の放電部分が前記端部材の内部に達するまで前記貫通穴に差し込み、その後端が前記第１の開口から突出するように組み立て、
分解する際には、前記電荷抜き棒の放電部分を前記貫通穴の内面に接触させて、各セルに残留する電荷を順次放電しながら前記電荷抜き棒を引き抜き、その後、ケーシングからセル積層体を取り外すこと、
を特徴とする燃料電池パックの組み立て分解方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池スタックがケーシングに収納された燃料電池パックの構造及びその組み立て分解方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は、高分子イオン交換膜からなる電解質の両側に触媒層を有する燃料側電極と酸化剤側電極とが対向して配置して構成された膜電極アセンブリ（ＭＥＡ）の両側を各電極に燃料ガス、酸化剤ガスを供給するセパレータによって挟持して構成された単位セルを複数個積層し、所定の電圧を得られるセル積層体（スタック）として構成されている。
【０００３】
このような燃料電池は、燃料側電極には燃料ガス、例えば、水素が供給され、酸化剤側電極には、酸化剤ガス、例えば、空気が供給される。燃料側電極に供給された燃料ガス中の水素は、触媒層で水素イオン化され、適度に加湿された電解質を介して酸化剤側電極へと移動する。その間に生じた電子が外部回路に取り出され、直流の電気エネルギとして利用される。酸化剤側電極においては、水素イオン、電子および酸素が反応して水が生成される。
【０００４】
このような燃料電池を停止させる際には、燃料側電極への水素ガスの供給、酸化剤側電極への酸化剤ガスの供給を停止させるが、水素ガスや酸化剤ガスは燃料電池を停止させた後も燃料電池の内部に残留している場合が多く、燃料電池を停止させた後にも残留している水素ガス、酸化剤ガスによって発電反応が進み、停止後の燃料電池のセル積層体に電荷が残留する場合がある。このような場合には燃料電池の分解をすることができないので、燃料電池に残留している電荷が自然に放電されるまで待ってから燃料電池を分解することが多かった。しかし、残留電荷が自然に放電するまでにはかなりの時間がかかり、長いサービス時間が必要となってしまうという問題があった。
【０００５】
そこで、燃料電池を停止させた後、燃料ガスを窒素ガスでパージする方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。停止後の燃料電池の燃料ガスを窒素ガスでパージすると、燃料電池の電圧は次第に低下し、燃料電池の電圧が所定の電圧まで低下した後、分解を開始するというものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−１６６４９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、燃料電池に残留している電荷が十分に放出された状態となっているかどうかは燃料電池の外見だけから判断することは困難で、作業者が電荷の十分に放電されていない燃料電池を電荷の十分に放電されている燃料電池と間違えて分解作業を行ってしまうおそれがある。
【０００８】
そこで、本発明は、簡便に残留電荷の放電状態を確認できる燃料電池パック及びその組み立て分解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】
本発明の燃料電池パックは、ケーシングと、前記ケーシングの中に固定され、膜電極アセンブリと前記膜電極アセンブリに供給される反応ガスを流す反応ガス流路が形成された導電体のセパレータとを含むセルを積層したセル積層体と、前記セル積層体を積層方向に貫通する貫通穴と、前記貫通穴に対向する位置の前記ケーシングに設けられる第１の開口と、前記セル積層体の前記ケーシングに対する位置を拘束し、前記貫通穴と前記第１の開口とを通して抜き差しされる棒部材と、を有することを特徴とする。
【００１０】
本発明の燃料電池パックにおいて、前記棒部材は、前記貫通穴に抜き差しされ、各セルに残留している電荷を順次開放する電荷抜き棒であり、前記電荷抜き棒は、先端が前記貫通穴に差しこまれた際に後端が前記第１の開口を貫通して前記ケーシング外部に延びていること、としても好適である。
【００１１】
本発明の燃料電池パックにおいて、前記ケーシングは、前記セル積層体が収納固定される本体と、本体に組み合わされて前記セル積層体を覆う蓋とを含み、前記第１の開口は、前記蓋に設けられていること、としても好適であるし、前記電荷抜き棒は、先端部分に導電性の弾力部材が取り付けられ、その内部が電気的に絶縁されると共に、その内部が前記貫通穴と連通するよう前記セル積層体の貫通穴に接して設けられる端部材を含み、前記電荷抜き棒は、前記先端部分が前記端部材の内部に位置するように前記貫通穴に差し込まれること、としても好適であるし、前記端部材と対向して前記蓋に設けられる第２の開口と、前記端部材とに係合し、前記電荷抜き棒の先端が前記端部材の内部に差し込まれた際に前記電荷抜き棒の先端に係合し、前記電荷抜き棒が前記貫通穴から引き抜かれる際に前記電荷抜き棒と共に貫通穴を通して引き抜かれるロックピンを有すること、としても好適である。
【００１２】
本発明の燃料電池パックにおいて、その内部が前記貫通穴と連通するよう前記セル積層体の貫通穴に接して設けられる端部材を有し、前記棒部材は、前記端部材と対向して前記蓋に設けられる第２の開口と前記端部材とに係合し、各セルに残留している電荷を順次開放する電荷抜き棒の先端が前記第１の開口を通して前記貫通穴から前記端部材の内部に差し込まれた際に前記電荷抜き棒の先端に係合し、前記電荷抜き棒が前記貫通穴から前記第１の開口を通して引き抜かれる際に前記電荷抜き棒と共に前記貫通穴から引き抜かれる拘束部材であること、としても好適である。
【００１３】
本発明の燃料電池パックの組み立て分解方法は、ケーシングと、前記ケーシングの中に固定され、膜電極アセンブリと前記膜電極アセンブリに供給される反応ガスを流す反応ガス流路が形成された導電体のセパレータとを含むセルを積層したセル積層体と、前記セル積層体を積層方向に貫通する貫通穴と、その内部が電気的に絶縁されると共に、その内部が前記貫通穴と連通するよう前記セル積層体の貫通穴に接して設けられる端部材と、前記貫通穴に対向する位置の前記ケーシングに設けられる第１の開口と、前記貫通穴に抜き差しされ、先端に設けられた放電部分で各セルに残留している電荷を順次開放する電荷抜き棒と、を含む燃料電池パックの組み立て分解方法であって、前記セル積層体を前記ケーシングに固定した後、前記第１の開口を通して電荷抜き棒の放電部分が前記端部材の内部に達するまで前記貫通穴に差し込み、その後端が前記第１の開口から突出するように組み立て、分解する際には、前記電荷抜き棒の放電部分を前記貫通穴の内面に接触させて、各セルに残留する電荷を順次放電しながら前記電荷抜き棒を引き抜き、その後、ケーシングからセル積層体を取り外すこと、を特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明は、簡便に残留電荷の放電状態を確認できる燃料電池パック及びその組み立て分解方法を提供することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態における燃料電池パックの構成を示す説明図である。
【図２】本発明の実施形態における燃料電池パックの断面を示す説明図である。
【図３】本発明の実施形態における燃料電池パックの構成を示す斜視図である。
【図４】本発明の実施形態における燃料電池パックに残留している電荷を放電する手順を示す説明図である。
【図５】本発明の実施形態における燃料電池パックの放電穴に電荷抜き棒が挿入された状態を示す説明図である。
【図６】本発明の他の実施形態における燃料電池パックの構成を示す説明図である。
【図７】本発明の他の実施形態における燃料電池パックのロックピンの構成を示す説明図である。
【図８】本発明の実施形態における燃料電池パックに残留している電荷を放電する手順を示す説明図である。
【図９】本発明の他の実施形態における燃料電池パックの構成を示す説明図である。
【図１０】本発明の実施形態における燃料電池パックに残留している電荷を放電する手順を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。図１に示すように、本実施形態の燃料電池パック２００は、高分子イオン交換膜からなる電解質の両側に触媒層を有するアノード（燃料極）とカソード（酸化剤極）とが対向して配置して構成された膜電極アセンブリ１３と膜電極アセンブリ１３を挟持する導電体のセパレータ１４，１５とを含むセル２７を複数積層したセル積層体１０と、セル積層体１０の両端の集電板１８ａ，１８ｂと、集電板１８ａ，１８ｂの両端のインシュレータ１７ａ，１７ｂと、インシュレータ１７ａ，１７ｂの両端のエンドプレート１６ａ，１６ｂとが順次積層され、図示しないタイロッドなどによって締め付けられて構成された燃料電池スタック１００と、絶縁体或いは表面が絶縁されたケーシング５０を含んでいる。ケーシング５０は本体５１と蓋５２とで構成され、本体５１と蓋５２の各フランジ５３，５４はボルト５５によって締め付けられ、ケーシング５０として一体となるよう構成されている。ケーシング５０の本体５１の内面には、燃料電池スタック１００を固定する為のブラケット５８が設けられており、燃料電池スタック１００は、ブラケット５８に各エンドプレート１６が固定されることによってケーシング５０に固定される。
【００１７】
燃料電池スタック１００の内部には、燃料ガス、酸化剤ガス、冷媒を流す燃料ガスマニホールド１２ａ，１２ｄ，酸化剤ガスマニホールド１２ｃ，１２ｆ，冷媒マニホールド１２ｂ，１２ｅが設けられている。各マニホールド１２ａから１２ｆは一方のエンドプレート１６ａの側に貫通し、反応ガス、冷媒を供給、排出する配管２４，２５，２６に接続され、各配管２４，２５，２６はケーシング５０の本体５１を貫通して外部に延びている。
【００１８】
図１に示すように、燃料電池スタック１００は、セル積層体１０、集電板１８ａ，１８ｂ、インシュレータ１７ａ，１７ｂ、及び一方のエンドプレート１６ａを貫通する貫通穴である放電穴１１を備えている。また、燃料電池スタック１００の他方のエンドプレート１６ｂには放電穴１１と連通し、放電穴１１よりも内形寸法が大きい空洞１６ｃが設けられ、空洞１６ｃの内面には絶縁層１６ｄが設けられている。この他方のエンドプレート１６ｂは、端部材である。ケーシング５０の蓋５２には、燃料電池スタック１００がケーシング５０の本体５１に固定され、蓋５２がボルト５５で本体５１に取り付けられた際に、放電穴１１の位置と対向する位置に第１開口５６が設けられている。
【００１９】
燃料電池スタック１００の放電穴１１には各セル２７に残留している電荷を開放するための電荷抜き棒６０が第１開口５６を通って差し込まれている。電荷抜き棒６０は絶縁体の丸棒でその先端部分に導電性の弾性部材である金属ブラシ６１が取り付けられており、金属ブラシ６１の取り付けられている先端部分は導電体で構成され、金属ブラシ６１の毛は互いに導通するように構成されている。そして、この金属ブラシ６１は第１開口５６と反対側に設けられている他方のエンドプレート１６ｂの空洞１６ｃの内部に納まるように放電穴１１に差し込まれている。この状態では、電荷抜き棒６０の金属ブラシ６１は導電体の各セパレータ１４，１５、集電板１８ａ，１８ｂには接触せず燃料電池スタック１００と電気的に絶縁されている。また、電荷抜き棒６０の先端の金属ブラシ６１が空洞１６ｃの内部に達するまで放電穴１１に差し込まれた状態では、電荷抜き棒６０の後端は差込側のエンドプレート１６ａの穴を通って第１開口５６を貫通してケーシング５０の蓋５２の外部に延びている。蓋５２の第１開口５６から突出した電荷抜き棒６０の後端は、蓋５２に取り付けられるカバー５７によって覆われている。このように、本実施形態の燃料電池パック２００は電荷抜き棒６０を放電穴１１に差し込んで組み立てられ、組み立てられた状態で電荷抜き棒６０の後端がケーシング５０の蓋５２に設けられた第１開口５６を貫通し、電荷抜き棒６０の後端がセル積層体１０とケーシング５０との相対位置を拘束しているので、カバー５７を取り外して電荷抜き棒６０を引き抜かなければケーシング５０の蓋５２を本体５１から取り外すことができないよう構成されている。
【００２０】
図２、図３を参照しながら、本実施形態の燃料電池パック２００のケーシング５０に収容される燃料電池スタック１００の構造について説明する。図２に示すように、燃料電池スタック１００は、その内部に電解質膜を備え、両側の面にそれぞれアノード（燃料極）とカソード（酸化剤極）とが配置された膜電極アセンブリ１３と、膜電極アセンブリ１３をアノード側から挟み込む金属製のアノード側セパレータ１４と、膜電極アセンブリ１３をカソード側から挟み込む金属製のカソード側セパレータ１５とによって構成されるセル２７が多数積層されている。図２に示すようにアノード側セパレータ１４には、折り曲げ加工によって膜電極アセンブリ１３のカソードに燃料ガスを供給する燃料ガス流路２１が形成され、カソード側セパレータ１５には折り曲げ加工によって膜電極アセンブリ１３のカソードに酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス流路２２が形成されている。アノード側セパレータ１４、カソード側セパレータ１５は互いの山の部分が接するように積層されており、各セパレータ１４，１５の接する側にはセル２７を冷却する冷媒流路２３が構成される。
【００２１】
金属製の各セパレータ１４，１５の間の各流路２１，２２を構成する折り曲げが無い部分には、各セパレータ１４，１５の折り曲げ高さの合計高さから各セパレータ１４，１５の厚さを差し引いた厚さの絶縁材で構成されたスペーサ１９が設けられている。また、膜電極アセンブリ１３の両側の各セパレータ１４，１５の間の膜電極アセンブリ１３が設けられていない部分には、膜電極アセンブリ１３と略同様の厚さの絶縁材のスペーサ２０が設けられている。このように、セル積層体１０は、中央部分の厚さ、すなわち、膜電極アセンブリ１３、アノード側セパレータ１４の折り曲げ高さ、カソード側セパレータ１５の折り曲げ高さの合計厚さと、セル積層体１０の周辺部分の各セパレータ１４，１５の板厚さとスペーサ１９，２０の厚さの合計とが同じとなるように構成され、各セル２７を積層できる様な構造となっている。
【００２２】
図３に示すように、各セパレータ１４，１５の燃料ガス流路２１、酸化剤ガス流路２２の設けられていない周辺部分、スペーサ２０の膜電極アセンブリ１３の設けられていない領域には、それぞれ四角孔２４ａから２４ｆと、放電穴１１を構成する丸孔３３が設けられている。また、図３では図示を省略しているが、スペーサ２０と同様スペーサ１９の周辺領域にも、それぞれ四角孔２４ａから２４ｆと、放電穴１１を構成する丸孔３３が設けられている。図２、図３に示すように、各セパレータ１４，１５、膜電極アセンブリ１３、スペーサ１９，２０が積層されると、積層された各四角孔２４ａから２４ｆはそれぞれ燃料ガスマニホールド１２ａ，１２ｄ，酸化剤ガスマニホールド１２ｃ，１２ｆ，冷媒マニホールド１２ｂ，１２ｅを形成し、丸孔３３は放電穴１１を形成する。そして、アノード側セパレータ１４の燃料ガス流路２１は四角孔２４ａ，２４ｄ及び四角孔２４ａ，２４ｄによって構成される燃料ガスマニホールド１２ａ，１２ｄと連通し、燃料ガスは燃料ガスマニホールド１２ａからアノード側セパレータ１４の燃料ガス流路２１を経て燃料ガスマニホールド１２ｄに流れる。また、同様に酸化剤ガスは酸化剤ガスマニホールド１２ｆから酸化剤ガス流路２２を経て酸化剤ガスマニホールド１２ｃに流れ、冷媒は冷媒マニホールド１２ｂから図示しない冷媒流路２３を経て冷媒マニホールド１２ｅに流れる。
【００２３】
図２に示すように一方のエンドプレート１６ａおよび両方のインシュレータ１７ａ，１７ｂ，集電板１８ａ，１８ｂにはアノード側セパレータ１４と同様の丸孔３３が設けられ、他方のエンドプレート１６ｂには内部に絶縁層１６ｄが設けられた空洞１６ｃが設けられている。図２に示すように、放電穴１１はセル積層体１０と各インシュレータ１７ａ、１７ｂ、各集電板１８ａ，１８ｂと一方のエンドプレート１６ａを貫通し、他方のエンドプレート１６ｂに設けられた空洞１６ｃに連通している。そして、放電穴１１の内面には、アノード側セパレータ１４に設けられた丸孔３３の内周面、スペーサ１９に設けられた丸孔３３の内周面、カソード側セパレータ１５に設けられた丸孔３３の内周面、スペーサ２０に設けられた丸孔３３の内周面が順次連続して現れることとなる。
【００２４】
図４から６を参照しながら、燃料電池パック２００に残存している電荷を開放する手順について説明する。図１を参照して説明したように、燃料電池パック２００が組み立てられた状態では、電荷抜き棒６０は金属ブラシ６１が他方のエンドプレート１６ｂの空洞１６ｃの中に納まるように取り付けられ、電荷抜き棒６０、金属ブラシ６１は燃料電池スタック１００と電気的に絶縁されているので、燃料電池スタック１００に残留している電荷は開放されないままとなっている。この状態で、まず、図４に示すように、蓋５２に取り付けられているカバー５７を取り外す。カバー５７を取り外すと、蓋５２の第１開口５６を貫通して蓋５２の外部に延びている電荷抜き棒６０の後端が露出するので、その後端をつかんで電荷抜き棒６０を放電穴１１から引き出す。この際、電荷抜き棒６０を回転させることによって電荷抜き棒６０の金属ブラシ６１を各セパレータ１４，１５に接触させて各セル２７に残留している電荷を順次開放していく。
【００２５】
図５に示すように、燃料電池スタック１００はアノード側セパレータ１４、膜電極アセンブリ１３、カソード側セパレータ１５、スペーサ１９，２０が積層されており、放電穴１１は、アノード側セパレータ１４、カソード側セパレータ１５、スペーサ１９，２０に設けられた各丸孔３３の内周面によって構成されている。燃料電池スタック１００はアノード側セパレータ１４、カソード側セパレータ１５、スペーサ１９，２０の丸孔３３の位置には寸法公差があることと、これらを積層する際の積層位置にも公差があることから、図５に示すように放電穴１１の内面は滑らかな面ではなく段差ができる。
【００２６】
図５に示すように、電荷抜き棒６０は、その先端部分に半径方向に突出するように金属ブラシ６１が取り付けられており、この金属ブラシ６１の取り付けられている先端部分は金属などの導電性部材で構成されている。この電荷抜き棒６０を回転させながら放電穴１１から引き抜いていくと、金属ブラシ６１は、カソード側セパレータ１５ｂの丸孔３３ｂの端面に接触する。カソード側セパレータ１５ｂは金属製で、丸孔３３の内面も金属面であることから、金属ブラシ６１は丸孔３３ｂの内面、カソード側セパレータ１５ｂを介して膜電極アセンブリ１３ａのカソードと接触する。そして、更に電荷抜き棒６０を放電穴１１から引き抜いていくと、金属ブラシ６１は金属製のアノード側セパレータ１４ａに設けられた丸孔３３ａの金属製の内面に接触し、金属ブラシ６１は丸孔３３ａの内面、アノード側セパレータ１４ａを介して膜電極アセンブリ１３ａのアノードと接触する。すると、セル２７ａのアノードとカソードとは、金属ブラシ６１と電荷抜き棒６０によって短絡される。
【００２７】
このように、電荷抜き棒６０を放電穴１１から引き抜いていくと、電荷抜き棒６０は、引き抜かれるにつれて金属ブラシ６１が各セパレータ１４，１５に設けられた丸孔３３の内側に接触して各セル２７を順次短絡し、燃料ガス流路２１に残留していた燃料ガスが発電によって消費されるとともに、膜電極アセンブリ１３に残留していた電荷が開放される。この際、酸化剤ガス流路２２は大気に連通しているので、残留している燃料ガスが消費される際に十分に酸素が供給され、残留している水素は十分に消費される。そして、電荷抜き棒６０が燃料電池スタック１００の一端に取り付けられているエンドプレート１６ａまで引き抜かれると、全てのセル２７に残留している電荷が開放される。そして、更に電荷抜き棒６０を蓋５２の第１開口５６から蓋５２の外部に引き出すと、電荷抜き棒６０はケーシング５０の本体５１に固定されている燃料電池スタック１００の放電穴１１と蓋５２の第１開口５６とを貫通しなくなり、電荷抜き棒６０は蓋５２と燃料電池スタック１００との相対位置を拘束しなくなる。このため、ボルト５５を取り外すことによって蓋５２を本体５１から取り外して、ケーシング５０を開放することができる。そして、ケーシング５０を開放した後、各配管２４から２６を取り外し、本体５１から燃料電池スタック１００を取り出すことができる。
【００２８】
以上説明したように、本実施形態では、放電穴１１の中に取り付けられた電荷抜き棒６０を引き抜くことによって、燃料電池スタック１００に残留している電荷を十分に放電することができる上、電荷抜き棒６０を放電穴１１、蓋５２の第１開口５６から引き抜かないとケーシング５０を開放することができないよう構成されているので、電荷抜き棒６０が引き抜かれているかどうかを確認するだけで簡便に残留電荷の放電状態を確認できることができる。また、作業者が電荷の十分に放電されていない燃料電池を電荷の十分に放電されている燃料電池と間違えて分解作業を行ってしまうことを抑制することができる。
【００２９】
図６から８を参照しながら本発明の他の実施形態について説明する。図１から図５を参照して説明した実施形態と同様の部分には同様の符号を付して説明は省略する。図６に示すように、本実施形態は、ケーシング５０の蓋５２の第１開口５６が設けられた側と反対側にエンドプレート１６ｂに対向するよう設けられた第２開口５９と、第２開口５９と端部材である他方のエンドプレート１６ｂに設けられた凹部１６ｆとに係合して、ケーシング５０とセル積層体１０との相対位置を拘束するロックピン４０とを有している。
【００３０】
図７（ａ）に示すように、ロックピン４０は、丸棒のピン本体４１と、ピン本体４１の一端に取り付けられた直方体のヘッド４２と、ヘッド４２からピン本体４１の先端に向かって延びるリブ４４とを有し、ヘッド４２のピン本体４１と反対側の端面には四角い凹部４３が設けられている。また、燃料電池スタック１００の他方のエンドプレート１６ｂのセル積層体１０と反対側の端面には、ロックピン４０のヘッド４２の対角寸法よりも内径が大きい丸い凹部１６ｆが設けられ、凹部１６ｆと空洞１６ｃとの間にはヘッド４２よりも縦、横の長さが大きい四角穴１６ｅが設けられている。また、電荷抜き棒６０の先端にはロックピン４０のヘッド４２に設けられた四角い凹部４３に嵌まり込む嵌合ピン６２が設けられている。また、図７（ｂ）に示すように、ロックピン４０のヘッド４２の大きさは放電穴１１の内径よりも小さく、放電穴１１を通り抜けることができると共に、放電穴１１の中でロックピン４０が回転することができる大きさとなっている。また、リブ４４の高さは蓋５２の第２開口５９の直径よりも大きくなっている。
【００３１】
図７（ａ）に示すように、ロックピン４０を燃料電池パック２００に組み込んだ状態では、ピン本体４１はケーシング５０の蓋５２に設けられた第２開口５９を貫通して内部から蓋５２の外部に向かって突出し、ロックピン４０のピン本体４１方向の位置は、リブ４４の一端が蓋５２の内部に接し、ヘッド４２の表面が凹部１６ｆの底面に接することで規定されている。そして、図７（ｂ）に示すように、ロックピン４０のヘッド４２はその直方体の長辺方向がエンドプレート１６ｂの四角穴１６ｅの長辺方向と直角となる符号４２ａで示される位置となっている。また、放電穴１１にはその先端の金属ブラシ６１が他方のエンドプレート１６ｂの空洞１６ｃに位置するように電荷抜き棒６０が差し込まれており、電荷抜き棒６０の先端の嵌合ピン６２はヘッド４２の凹部４３に嵌合している。この状態では、ロックピン４０はリブ４４のために蓋５２側には引き抜くことができず、ヘッド４２と四角穴１６ｅの方向が９０度ずれていることから放電穴１１の方向にも引き抜くことができない。そして、ロックピン４０によって蓋５２とケーシング５０の本体５１に固定されている燃料電池スタック１００とが係合しているので、蓋５２を本体５１から取り外すことができず燃料電池パック２００を分解することはできない。
【００３２】
図８に示すように、燃料電池パック２００を分解する際には、ケーシング５０の蓋５２に取り付けられたカバー５７を取り外し、電荷抜き棒６０の後端を露出させる。そして、図７（ｂ）に示すように、電荷抜き棒６０を９０度回転させる。すると、電荷抜き棒６０の先端の嵌合ピン６２が９０度回転し、ロックピン４０のヘッド４２の長辺方向が四角穴１６ｅの長辺方向と一致する符合４２ｂに示す位置となる。図８に示すように、この状態で電荷抜き棒６０を第１開口５６の方向に引き抜くと、ヘッド４２は四角穴１６ｅを抜けて放電穴１１に移動してくる。その後、先に説明した実施形態と同様に電荷抜き棒６０を回転させながら引き抜いていくと、電荷抜き棒６０の金属ブラシ６１によって各セル２７が第２開口５９の側から第１開口５６の方向に向かって順次短絡し、各セル２７に残留している電荷が順次開放されていく。そして、第１開口５６を通して電荷抜き棒６０とその先端に嵌合しているロックピン４０を放電穴１１から抜き出すと、ロックピン４０、電荷抜き棒６０はケーシング５０の本体５１に固定されている燃料電池スタック１００と蓋５２の第１開口５６、第２開口５９と係合しなくなり、電荷抜き棒６０、ロックピン４０は蓋５２と燃料電池スタック１００との相対位置を拘束しなくなる。このため、ボルト５５を取り外すことによって蓋５２を本体５１から取り外して、ケーシング５０を開放することができる。そして、ケーシング５０を開放した後、各配管２４から２６を取り外し、本体５１から燃料電池スタック１００を取り出すことができる。
【００３３】
以上説明した実施形態では、電荷抜き棒６０の他にロックピン４０を設けているので先に説明した実施形態よりもより明確に残留電荷の放電状態を確認できることができる。また、作業者が電荷の十分に放電されていない燃料電池を電荷の十分に放電されている燃料電池と間違えて分解作業を行ってしまうことをより効果的に抑制することができる。
【００３４】
図９、図１０を参照して他の実施形態について説明する。図６から図８を参照して説明した実施形態と同様の部分には同様の符号を付して説明は省略する。図６から図８を参照して説明した実施形態は、図１から図５を参照して説明した実施形態と同様、燃料電池スタック１００の内部に電荷抜き棒６０を組み込んでおき、分解の際には電荷抜き棒６０を引き抜かないと分解することができない構造であったが、本実施形態は、電荷抜き棒６０を燃料電池スタック１００の内部に組み込まず、分解の際に電荷抜き棒６０を放電穴１１の中に差し込んで残留している電荷を開放するものである。
【００３５】
図９に示すように、本実施形態では電荷抜き棒６０を組み込まないので、他方のエンドプレート１６ｂの空洞１６ｃは放電穴１１と同一の大きさとなっている。その他の構造は、図６から図８を参照して説明した実施形態と同様である。本実施形態では、燃料電池スタック１００に電荷抜き棒６０を組み込んでいないが、ロックピン４０が蓋５２とケーシング５０の本体５１に固定された燃料電池スタック１００との間に係合して、その相対位置を拘束している。また、ロックピン４０は蓋５２の第２開口５９の大きさよりも大きく、第２開口５９の側から抜けないことから、燃料電池パック２００が組み立てられた状態では、蓋５２を本体５１から取り外すことはできない。ロックピン４０は拘束部材である。
【００３６】
図１０に示すように、燃料電池パック２００を分解する際には、まず、蓋５２に設けられているカバー５７を取り外し、第１開口５６を露出させる。第１開口５６は燃料電池スタック１００の放電穴１１に対向する位置に設けられているので、カバー５７を取り外すと第１開口５６から放電穴１１を見通せるようになる。そして、第１開口５６を通して電荷抜き棒６０を放電穴１１に挿入する。電荷抜き棒６０を放電穴１１に挿入する際には、図５で説明したのと同様に電荷抜き棒６０を回転させて段差のある放電穴１１を構成している各セパレータ１４，１５の丸孔３３の端面に接触させて、第１開口５６から第２開口５９に向かって各セル２７を順次短絡させて各セル２７に残留している電荷を開放していく。そして、図７（ａ）に示した電荷抜き棒６０の先端に設けられた嵌合ピン６２をロックピン４０のヘッド４２に設けられた凹部４３に嵌合させる。そして、図７（ｂ）に示したように、電荷抜き棒６０を９０度回転させてエンドプレート１６ｂの四角穴１６ｅとロックピン４０のヘッド４２の各長辺方向を合わせ、電荷抜き棒６０を第１開口５６の方向に引き抜く。すると、ロックピン４０のヘッド４２もエンドプレート１６ｂの四角穴１６ｅを抜けてロックピン４０は放電穴１１に移動する。その後、図１０に示すように、第１開口５６を通して電荷抜き棒６０とその先端に嵌合しているロックピン４０を放電穴１１から抜き出すと、ロックピン４０はケーシング５０の本体５１に固定されている燃料電池スタック１００と蓋５２の第２開口５９と係合しなくなり、ロックピン４０は蓋５２と燃料電池スタック１００との相対位置を拘束しなくなる。このため、ボルト５５を取り外すことによって蓋５２を本体５１から取り外して、ケーシング５０を開放することができる。そして、ケーシング５０を開放した後、各配管２４から２６を取り外し、本体５１から燃料電池スタック１００を取り出すことができる。
【００３７】
本実施形態において、ロックピン４０は、蓋５２を組みたてた後に、第１開口５６から電荷抜き棒６０によって挿入し、回転させて取り付け位置としてもよいし、電荷抜き棒６０ではない取り付け棒などによってロックピン４０を第１開口５６から挿入して回転させて取り付け位置とするようにしてもよい。本実施形態は、先に説明した実施形態と同様の効果を奏する。
【符号の説明】
【００３８】
１０  セル積層体、１１  放電穴、１２ａ，１２ｄ  燃料ガスマニホールド、１２ｂ，１２ｅ  冷媒マニホールド、１２ｃ，１２ｆ  酸化剤ガスマニホールド、１３，１３ａ  膜電極アセンブリ、１４，１４ａ  アノード側セパレータ、１５，１５ｂ  カソード側セパレータ、１６ａ，１６ｂ  エンドプレート、１６ｃ  空洞、１６ｄ  絶縁層、１６ｅ  四角穴、１６ｆ  凹部、１７ａ，１７ｂ  インシュレータ、１８ａ，１８ｂ  集電板、１９，２０  スペーサ、２１  燃料ガス流路、２２  酸化剤ガス流路、２３  冷媒流路、２４，２５，２６  配管、２４ａ〜２４ｆ  四角孔、２７  セル、３３，３３ａ，３３ｂ  丸孔、４０  ロックピン、４１  ピン本体、４２  ヘッド、４３  凹部、４４  リブ、５０  ケーシング、５１  本体、５２  蓋、５３，５４  フランジ、５５  ボルト、５６  第１開口、５７  カバー、５８  ブラケット、５９  第２開口、６０  電荷抜き棒、６１  金属ブラシ、６２  嵌合ピン、１００  燃料電池スタック、２００  燃料電池パック。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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