(57)【要約】【課題】燃料電池スタックを積層方向に押圧するテンションプレートを改良する。【解決手段】燃料電池１０には、燃料電池セルが積層された燃料電池スタック２０，２６と、燃料電池スタックの積層方向の両端側に設けられたエンドプレート４２，４４と、燃料電池スタックの積層方向の側面側に配置され、両エンドプレートと結合されたテンションプレート５４，５６が含まれている。テンションプレートは、中間部５４ａ，５６ａが、結合部５４ｂ，５６ｂに比べて幅広に形成されている。これにより、燃料電池の軽量化、セルモニタ２２，２４，２８，３０との重なり回避、出力端子３２ａ，３４ａとの重なり回避、エンドプレート４２の変形抑制の少なくとも一つを実現することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池セルが積層された燃料電池スタックと、
燃料電池スタックの積層方向の側面側に配置され、燃料電池スタックの積層方向の両端側と結合されて、燃料電池スタックに対し積層方向の押圧力を与えるテンションプレートと、
を備え、
テンションプレートは、燃料電池スタックの少なくとも一方の端側との結合部において、両結合部の間の中間部よりも幅広に形成されていることを特徴とする燃料電池。
【請求項２】
請求項１に記載の燃料電池において、
テンションプレートは、前記中間部側から前記結合部側に向けて、連続的に幅を拡げていることを特徴とする燃料電池。
【請求項３】
請求項１に記載の燃料電池において、
テンションプレートは、前記中間部側から前記結合部側に向けて、一旦幅狭にくびれた後に、連続的に幅を拡げていることを特徴とする燃料電池。
【請求項４】
請求項２または３に記載の燃料電池において、
テンションプレートの連続的な幅の拡大は、接線が不連続で内に凸となるような輪郭を持たない形状で行われていることを特徴とする燃料電池。
【請求項５】
請求項１に記載の燃料電池において、
前記少なくとも一方の端側には、燃料電池スタックを積層方向に押圧するエンドプレートが設けられ、
テンションプレートは、エンドプレートに結合されることで、燃料電池スタックに対し積層方向の押圧力を与え、
前記少なくとも一方の端側におけるエンドプレートは、前記結合部において、燃料電池スタックの幅方向に限定された荷重領域で燃料スタックを押圧し、
テンションプレートの前記中間部は、荷重領域の少なくとも一方の外端よりも内側に配置され、
テンションプレートの前記結合部は、荷重領域の前記外端よりも外側にまで拡がっていることを特徴とする燃料電池。
【請求項６】
請求項５に記載の燃料電池において、
前記少なくとも一方の端側におけるエンドプレートは、前記結合部において、燃料電池スタックの幅方向の複数箇所に設けられた荷重調整ねじを通じて燃料スタックを押圧し、
テンションプレートの前記中間部は、少なくとも一方の最外側の荷重調整ねじよりも内側に配置され、
テンションプレートの前記結合部は、前記最外側の荷重領域ねじよりも外側にまで拡がっていることを特徴とする燃料電池。
【請求項７】
請求項５に記載の燃料電池において、
当該燃料電池は、隣接して並置された複数本の燃料電池スタックを備え、
両燃料電池スタックは、共通のエンドプレートによって押圧され、
燃料電池スタックが並置された側面には、複数本の燃料電池スタックに対応して、同数本のテンションプレートが並置され、
各テンションプレートの前記中間部は、対応する燃料電池スタックに対する荷重領域の外端よりも内側に配置され、
各テンションプレートの前記結合部は、対応する燃料電池スタックに対する荷重領域の外端よりも外側にまで拡がっていることを特徴とする燃料電池。
【請求項８】
請求項１に記載の燃料電池において、
燃料電池スタックの側面には、各燃料電池セルを診断するための出力機構が設けられ、
テンションプレートは、前記中間部が前記結合部よりも幅狭であることによって出力機構との重なりが回避される位置に配置されていることを特徴とする燃料電池。
【請求項９】
請求項１に記載の燃料電池において、
燃料電池スタックの側面には、燃料電池スタックから電力出力を行う出力機構が前記少なくとも一方の端側に設けられ、
テンションプレートは、前記中間部が前記結合部よりも幅狭であることによって出力機構との重なりが回避される位置に配置されていることを特徴とする燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池スタックを押圧するテンションプレートを備えた燃料電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池セルが積層された燃料電池スタックは、通常、積層方向に押圧力を与えられて締め付けられる。
【０００３】
下記特許文献１には、燃料電池スタックの両端に配置したエンドプレートに板状のテンションプレートを差し渡し、エンドプレート間に圧縮力を与える技術が開示されている。
【０００４】
下記特許文献２には、燃料電池スタックの四隅に締結部材を配置して積層方向に締め付ける技術が記載されている。この締結部材に対しては、燃料電池スタックの側面を囲む四枚の板が取り付けられており、これらの板には燃料電池の排気口などに対応した孔部が設けられている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−３６７６６４号公報
【特許文献２】特開２００４−３２７０６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
燃料電池スタックの側面には、出力端子あるいはガス流路など外部と結合される部位が設けられる場合がある。この場合、テンションプレートの幅を広くとったのでは、結合に支障をきたすおそれがある。
【０００７】
本発明の目的は、燃料電池スタックと外部との結合に支障をきたさない、または支障を軽減する燃料電池を実現することにある。
【０００８】
他方、テンションプレートの幅を狭くとった場合、燃料電池スタックの端部側とテンションプレートとの結合部分に大きな外力が作用することになる。
【０００９】
本発明の別の目的は、燃料電池スタックの端部側とテンションプレートとの結合部分に作用する力の分布の歪みを低減した燃料電池を提供することにある。
【００１０】
本発明のさらに別の目的は、燃料電池の軽量化を図ることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の燃料電池の一態様においては、燃料電池セルが積層された燃料電池スタックと、燃料電池スタックの積層方向の側面側に配置され、燃料電池スタックの積層方向の両端側と結合されて、燃料電池スタックに対し積層方向の押圧力を与えるテンションプレートと、を備え、テンションプレートは、燃料電池スタックの少なくとも一方の端側との結合部において、両結合部の間の中間部よりも幅広に形成されている。
【００１２】
テンションプレートは、燃料電池スタックの積層方向の両端側の間にわたされ、燃料電池スタックに押圧力を与えるための板状の部材である。テンションプレートには、押圧の反作用として伸張力が作用する。テンションプレートの結合部とは、燃料電池スタックの端部側との結合箇所をいい、テンションプレートの中間部とは、両結合箇所の間における一般的な構成部分（例えば、テンションプレートの半分以上の部分において、典型的にみられる構造領域）を指す。
【００１３】
中間部から結合部にかけてのテンションプレートの拡がりは、連続的であっても、不連続的であってもよい。ただし、不連続の場合には、一般に不連続部に応力が集中するので強度に留意することが望ましい。燃料電池スタックが多角形柱状である場合に、テンションプレートは、同じ側面に一つだけ設けられても良いし、複数設けられても良い。また、テンションプレートが設けられる面数は一面だけでも、複数面であってもよいが、力学的にバランスがとれるように対称性を持たせる方が良い場合があると考えられる。燃料電池セルの側面が曲面形成されている場合には、テンションプレートを、対応した曲面形状に構成してもよい。
【００１４】
中間部は典型的には、直線状に作られるが、曲線状に作ったり、開口部を持たせたりしてもよい。また、結合部は典型的には連続的（密）に作られるが、孔が設けられたりフォーク状に形成されたりした不連続（疎）構造に作られてもよい。いずれにせよ、結合部の最外縁間の幅は、中間部の最外縁間の幅に比べて幅広に作られる。
【００１５】
この構成によれば、テンションプレートを中間部を結合部と同じ幅に作る場合に比べて軽量化し、ひいては燃料電池の軽量化を図ることが可能となる。これにより、燃料電池を搭載した燃料電池車の燃費が向上するなどの利点も得られる。また、本構成によれば、テンションプレートと燃料電池スタックの端側とを比較的幅広い範囲で結合することできるため、端側に作用する力を分散させることが可能となる。なお、テンションプレートの中間部と結合部は、同じ厚みに作られてもよいが、例えば、中間部を相対的に厚くして、中間部と結合部の断面積の差を減らすなど、不均一な厚みに作られてもよい。
【００１６】
本発明の燃料電池の一態様においては、テンションプレートは、前記中間部側から前記結合部側に向けて、連続的に幅を拡げている。この構成によれば、テンションプレートに作用する応力の集中を回避ないしは低下させることができる。
【００１７】
本発明の燃料電池の一態様においては、テンションプレートは、前記中間部側から前記結合部側に向けて、一旦幅狭にくびれた後に、連続的に幅を拡げている。この構成によれば、これにより、くびれない場合に比べて、ゆるやかな曲線状（大きな曲率半径）に幅を拡げることが容易化される。
【００１８】
本発明の燃料電池の一態様においては、テンションプレートの連続的な幅の拡大は、接線が不連続で内に凸となるような輪郭を持たない形状で行われている。この構成によれば、応力が集中する特異点をもたないため、応力集中の回避または低下を図ることが可能になる。
【００１９】
本発明の燃料電池の一態様においては、前記少なくとも一方の端側には、燃料電池スタックを積層方向に押圧するエンドプレートが設けられ、テンションプレートは、エンドプレートに結合されることで、燃料電池スタックに対し積層方向の押圧力を与え、前記少なくとも一方の端側におけるエンドプレートは、前記結合部において、燃料電池スタックの幅方向に限定された荷重領域で燃料スタックを押圧し、テンションプレートの前記中間部は、荷重領域の少なくとも一方の外端よりも内側に配置され、テンションプレートの前記結合部は、荷重領域の前記外端よりも外側にまで拡がっている。この構成によれば、結合部が荷重領域の外側に達していない場合に比べて、エンドプレートの変形を抑制させることが可能となる。
【００２０】
本発明の燃料電池の一態様においては、前記少なくとも一方の端側におけるエンドプレートは、前記結合部において、燃料電池スタックの幅方向の複数箇所に設けられた荷重調整ねじを通じて燃料スタックを押圧し、テンションプレートの前記中間部は、少なくとも一方の最外側の荷重調整ねじよりも内側に配置され、テンションプレートの前記結合部は、前記最外側の荷重領域ねじよりも外側にまで拡がっている。なお、荷重調整ねじと燃料電池スタックの間に弾性体（例えばスプリングボックス）の層が設けられてもよい。
【００２１】
本発明の燃料電池の一態様においては、当該燃料電池は、隣接して並置された複数本の燃料電池スタックを備え、両燃料電池スタックは、共通のエンドプレートによって押圧され、燃料電池スタックが並置された側面には、複数本の燃料電池スタックに対応して、同数本のテンションプレートが並置され、各テンションプレートの前記中間部は、対応する燃料電池スタックに対する荷重領域の外端よりも内側に配置され、各テンションプレートの前記結合部は、対応する燃料電池スタックに対する荷重領域の外端よりも外側にまで拡がっている。
【００２２】
本発明の燃料電池の一態様においては、燃料電池スタックの側面には、各燃料電池セルを診断するための出力機構が設けられ、テンションプレートは、前記中間部が前記結合部よりも幅狭であることによって出力機構との重なりが回避される位置に配置されている。診断用の出力機構の例としては、各燃料電池セルを診断するために設けられた出力端子、あるいは、こうした出力端子に接続された配線などを挙げることができる。この構成によれば、出力機構の取付容易化、あるいは、出力機構とテンションプレートとの干渉回避を図ることができる。
【００２３】
本発明の燃料電池の一態様においては、燃料電池スタックの側面には、燃料電池スタックから電力出力を行う出力機構が前記少なくとも一方の端側に設けられ、テンションプレートは、前記中間部が前記結合部よりも幅狭であることによって出力機構との重なりが回避される位置に配置されている。電力出力用の出力機構とは、燃料電池が発電した電力を取り出すための端子、または、この出力端子に接続された配線などをいう。出力端子は、典型的には燃料電池スタックの積層方向の両端に設けられる。燃料電池スタックが複数列ある場合には、各両端に設けられることもあるが、燃料電池スタックが電気的に接続されていれば、出力端子はそれよりも少ないこともある。出力端子は、高電圧を取り出す端子であり、ある程度の接触面積をもって接続可能となるように、比較的大規模化されたり、突起形状に形成されたりすることもある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下に本実施の形態を例示する。
【００２５】
図１は、本実施の形態にかかる燃料電池１０の部分的な構造を模式的に示した斜視図であり、図２は、この燃料電池１０の手前側部分の上面図である。ただし、図２においては、後述するテンションプレート５４，５６の図示を省略している。
【００２６】
燃料電池１０には、燃料電池セル１２，１４，１６，．．．が複数枚（たとえば１００枚程度）電気的に直列接続されるとともに、積層された燃料電池スタック２０が設けられている。この燃料電池セル１２，１４，１６，．．．は、固体高分子型の燃料電池セルであり、アノードとカソードと呼ばれる一対の電極、及び両電極に挟まれた電解質膜を含んでいる。各燃料電池セル１２，１４，１６，．．．は、一辺が十数センチメートル程度の略正方形状であり、その厚さは数ミリメートル程度である。燃料電池１０には、各燃料電池セル１２，１４，１６，．．．のアノードに水素ガスなどの燃料ガスを供給し、カソードに酸素ガスを含む空気等のガスを供給する機構が設けられている。そして、燃料ガスが酸化される過程で流れる電流が外部回路に導きだされることで、燃料電池１０は発電を行う。また、燃料電池スタック２０の上部両端には、各燃料電池セル１２，１４，１６，．．．の電力出力を診断するための出力端子およびそれに接続されたケーブルを含むセルモニタ２２，２４が設けられている。
【００２７】
燃料電池１０には、燃料電池スタック２０と同様の燃料電池スタック２６が、燃料電池スタック２０と並列に設けられている。これらの燃料電池スタック２０，２６は、図の奥側において電気的に直列接続されており、その両端（図の手前側）には、電力出力のためにターミナルプレート３２，３４が設けられている。そして、ターミナルプレート３２，３４には、出力端子３２ａ，３４ａが設けられている。出力端子３２ａ，３４ａは、燃料電池スタック２０，２６の同一側面（図の上側）に突起する形状に形成されており、バスバーやケーブルなどによる外部回路への接続が容易化されている。
【００２８】
燃料電池スタック２０，２６における出力端子３２ａ，３４ａが配置された側（図の手前側）には、ターミナルプレート３２，３４の絶縁を行う絶縁プレート３５，３６が設けられている。そして、絶縁プレート３５，３６の手前側には、アッパープレート３７とローワープレート３９、及び両者の間に挟まれたバネ（スプリング）３８を含むスプリングボックス４０が設けられている。アッパープレート３７とローワープレート３９は、それぞれ一枚の板状部材からなり、両燃料電池スタック２０，２６の断面を覆う程度の大きさにつくられている。スプリングボックス４０は、バネの弾性力を利用して、燃料電池スタック２０，２６を圧縮する弾性体層として機能している。
【００２９】
ローワープレート３９の手前側には、エンドプレート４２が設けられており、燃料電池スタック２０，２６の奥側にはエンドプレート４４が設けられている。エンドプレート４２，４４は、燃料電池スタック２０，２６をその両端側から押圧する（挟み込んで圧縮力を与える）ための部材である。エンドプレート４２，４４は、アッパープレート３７やローワープレート３９と同様に、一枚の板状部材によって作られており、その大きさは両燃料電池スタック２０，２６の断面を覆う程度である。エンドプレート４２，４４は、例えば、アルミまたはステンレスの金属によって作られる。
【００３０】
エンドプレート４２とローワープレート３９との間には、４本の荷重調整ねじ４６，４８，５０，５２が設けられている。そして、荷重調整ねじ４６，４８，５０，５２の締め具合を変更することで、スプリングボックス４０を通じた燃料電池スタック２０，２６の押圧強度（圧縮力の強さ）や、押圧の左右バランスなどが変えられる。
【００３１】
燃料電池スタック２０，２６の一側面（図の上の面）には、２本のテンションプレート５４，５６が配置されている。具体的には、燃料電池スタック２０の上側面の中央付近にテンションプレート５４が配置され、燃料電池スタック２６の上側面の中央付近にテンションプレート５６が配置されている。テンションプレート５４，５６は、例えばステンレスで作られた細長の板状部材であり、その一端がエンドプレート４２の上面に結合され、他端がエンドプレート４４の上面に結合されている。エンドプレート４２との結合部５４ｂ，５６ｂにおいては、テンションプレート５４，５６は、例えば、ねじ止めなどによって部分的に結合がなされてもよい。しかし、ここでは、テンションプレート５４，５６の側に幅方向全体にわたって凸構造を設け、エンドプレート４２，４４の側に対応する凹構造を設けて、互いに嵌合させることで、幅方向全体にわたって結合が行われている。
【００３２】
テンションプレート５４，５６は、エンドプレート４２，４４間に押圧力を与え、これにより、燃料電池スタック２０，２６を押圧している。そして、テンションプレート５４，５６には、反作用として、伸張力が作用している。特に、燃料電池スタック２０，２６が発電による化学反応によって発熱し膨張する場合には、テンションプレート５４，５６は、大きな伸張力を受けながら、強い力でエンドプレート４２，４４に押圧力を与える。なお、燃料電池スタック２０，２６の裏側の側面にもテンションプレートが設けられており、テンションプレート５４，５６と協働して、エンドプレートを押圧している。
【００３３】
図３は、燃料電池１０の手前側の上面図である。図３には、図２で省略したテンションプレート５４，５６が描かれている。
【００３４】
テンションプレート５４，５６は、エンドプレート４２，４４間における一般的な箇所（中間部５４ａ，５６ａと呼ぶ）では、相対的に幅狭で直線的な形状に作られている。中間部５４ａは、ターミナルプレート３２の出力端子３２ａと重ならないように配置され、同様に、中間部５６ａは、ターミナルプレート３２の出力端子３４ａと重ならないように配置されている。さらに、中間部５４ａはセルモニタ２２，２４の間に配置され、中間部５６ａはセルモニタ２８，３０の間に配置されることで、セルモニタ２２，２４，２８，３０との重複が避けられている。また、荷重調整ねじ４６，４８，５０，５２の関係に着目すれば、中間部５４ａは、荷重調整ねじ４６，４８の間に位置するように配置され、中間部５６ａは、荷重調整ねじ５０，５２の間に位置するように配置されていることがわかる。
【００３５】
テンションプレート５４，５６は、スプリングボックス４０付近からエンドプレート４２との結合部５４ｂ，５６ｂに向けて、末広がりに拡がっている。つまり、結合部５４ｂ，５６ｂは、中間部５４ａ，５６ａに比べて幅広に形成されており、この広い幅に渡ってエンドプレート４２と結合されている。具体的には、結合部５４ｂは、もし中間部５４ａがこの幅で形成されていたならば、出力端子３２ａ及びセルモニタ２２，２４と接触してしまう程度に幅広に作られている。同様に、結合部５６ｂは、もし中間部５６ａがこの幅で形成されていたならば、出力端子３４ａ及びセルモニタ２８，３０と接触してしまう程度に幅広に作られている。また、結合部５４ｂは、荷重調整ねじ４６，４８の両外側に達しており、結合部５６ｂは、荷重調整ねじ５０，５２の両外側に達している。
【００３６】
図４は、幅広の結合部５４ｂ，５６ｂをもつテンションプレート５４，５６を採用した場合に、エンドプレート４２に作用する力を模式的に示した図である。エンドプレート４２には、まず、荷重調整ねじ４６，４８，５０，５２を通じて、エンドプレート４２，４４間を伸張する方向に力７０，７２，７４，７６が作用する。これに対し、テンションプレート５４は、エンドプレート４２に対し、力７０，７２を含む幅広い領域にわたって、エンドプレート４２，４４間を圧縮する方向に力８０，８２，．．．を作用させている（結合は連続的であれば、力８０，８２，．．．は連続的に分布する）。なお、力８０，８２，．．．は、必ずしも均一には作用せず、エンドプレート４２の歪みを反映して不均一に作用することが一般的である。同様にして、テンションプレート５６は、エンドプレート４２に対し、力７４，７６を含む幅広い領域にわたって、力９０，９２，．．．を作用させている。これらの力が働く結果、エンドプレート４２では、エンドプレート４２を折り曲げようとするモーメントは相対的に弱いものとなる。つまり、エンドプレート４２は、あまり大きな変形を受けることはない。
【００３７】
図５は、図４と対比するための模式的な図である。ここでは、図１乃至図４に示したテンションプレート５４，５６に代えて、中間部５４ａ，５６ａの幅が結合部５４ｂ，５６ｂでも維持されたテンションプレート１００，１０２が用いられている。そして、テンションプレート１００は、荷重調整ねじ４６，４８の間でのみ力１１０，１１２，．．．を作用させており、テンションプレート１０２は、荷重調整ねじ５０，５２の間でのみ力１２０，１２２，．．．を作用させている。このため、エンドプレート４２には、エンドプレート４２，４４間を伸張する方向に力７０，７２，７４，７６が作用する一方、力７０，７２の間で圧縮方向の力１１０，１１２，．．．が作用し、力７４，７６の間で圧縮方向の力１２０，１２２，．．．が作用している。これにより、エンドプレート４２は、相対的に大きなモーメントを受け、相対的に大きな変形を起こす。すなわち、テンションプレート１００，１０２の位置で圧縮方向に引き寄せられ、その周囲で伸張方向に押し戻されるように比較的大きく変形する。
【００３８】
続いて、図６を用いて、テンションプレート形状の別の例を説明する。図６は、テンションプレートの一端側について示した上面図である。ここでは、テンションプレートの一方の側面側に配置された出力端子３２ａとの重なりを回避するための形状について検討している。
【００３９】
図６に示したテンションプレート１３０は、図１乃至図４を用いて説明したテンションプレート５４，５６とほぼ同様の形状に作られている。すなわち、幅狭の直線的形状をもつ中間部１３２と、幅広の結合部１３４を備える。ただし、テンションプレート１３０は、中間部１３２から結合部１３４に向けて、単純に末広形状に拡がっておらず、出力端子３２ａが存在する側で、中間部１３２と結合部１３４の間に、中間部１３２よりも減少幅ｗだけ幅狭なくびれ部１３６を有している。そして、くびれ部１３６から結合部１３４にかけて、比較的大きな曲率半径ｒ１程度（必ずしも一定の曲率半径をもつ必要はない）の曲線形状で幅を拡げている。
【００４０】
これに対し、くびれ部をもたせないテンションプレート（例えば図１乃至図４で示したテンションプレート５４，５６）では、二点鎖線１３８で示しているように出力端子３２ａ付近から端部側にかけて、比較的小さな曲率半径ｒ２程度の曲線形状で急激に幅を拡げている。二点鎖線１３８で示した形状でも、テンションプレート１３０でも、出力端子３２ａ付近の位置１４０における幅は同じである。しかし、二点鎖線１３８では、この位置を境として直線形状に接続する必要があるため、末広形状の曲がりは急激なものとならざるを得ない。他方、テンションプレート１３０では、位置１４０よりも中間部１３２側にあるくびれ部１３６を利用して末広がり形状と直線形状とがゆるやかに接続されるため、末広形状の曲がりがなめらかなものとなる。
【００４１】
一般に曲がりが急激な部分では応力の集中度合いが増大する。したがって、適当な減少幅ｗをもつくびれ部１３６を設け、対応する相対的に大きな曲率半径ｒで末広形状を構成することが有効となる。ただし、減少幅ｗ（そして曲率半径ｒ）を大きくすれば、常に良い結果が得られるとは限らない。この点について図７を用いて説明する。
【００４２】
図７は、数値解析によって得られた減少幅ｗ及び曲率半径ｒと、テンションプレートに作用する応力の最大値との関係を示している。この解析では、厚さ１．５ｍｍのステンレス（ＳＵＳ３０４）で作られたテンションプレートについて、図６に示したような形状や、荷重調整ねじによる荷重位置・大きさなどの条件を適当に設定している。したがって、得られた数値は設定条件に応じて変化することに注意する必要がある。しかし、ここに示す定性的な特性については、若干の設定条件の変更によっては変わらないと考えられる。
【００４３】
減少幅ｗが０ｍｍから１０ｍｍの範囲（対応する曲率半径ｒが１９ｍｍから４７．５ｍｍの範囲）においては、減少幅ｗが０ｍｍのときに、応力の値が最も大きくなる（４８３ＭＰａ）。そして、減少幅ｗが４ｍｍのときに、応力の値は最小となり（４０６．９ＭＰａ）、減少幅ｗが６〜１０ｍｍ程度の範囲では、応力の値は４３０ＭＰａ程度になっている。
【００４４】
これからわかるように、一般に、くびれ部を設けない場合に比べて、くびれ部を設けた方が応力を小さくできることがわかる。また、くびれの程度（減少幅）をあまり大きくしない方が応力は小さくなる。これは、くびれが大きくなると、曲率半径が大きくなることで応力分散するプラスの効果が、テンションプレート幅が小さくなることで応力集中するマイナスの効果によって、相殺されてしまうからだと推測される。
【００４５】
最後に、図８を用いて、テンションプレートの輪郭形状について補足説明を行う。図８に示したテンションプレート１５０は、一定の幅をもつ中間部１５２と、一定比率で幅が拡大する拡大部１５４と、一定の幅をもつ幅広の結合部１５６を備えている。中間部１５２の輪郭１５８、拡大部１５４の輪郭１６０、結合部１５６の輪郭１６２は全て直線的に形成されている。このため、中間部１５２と拡大部１５４の境界１６４では、それぞれの輪郭の接線１６６，１６８が不連続であり、かつ内側に凸となる輪郭形状となっている。言い換えれば、「Ｖ」の字の上側に物質がなく、下側に物質があるような形状となっている。また、拡大部１５４と結合部１５６との境界１７０では、それぞれの輪郭の接線１７２，１７４が不連続であり、かつ外側に凸となる輪郭形状となっている。言い換えれば、「へ」の字の上側に物質がなく、下側に物質があるような形状となっている。
【００４６】
一般に、境界１７０のように、輪郭の接線が不連続であっても、外側に凸な形状となっている点では、応力が分散する傾向にある。しかし、境界１６４のように、輪郭の接線が不連続で、かつ内側に凸となっている点では、応力が集中する特異点となる可能性が高い。したがって、テンションプレートの強度を高めるためには、境界１６４のような形状をもたないように幅を拡大する方が望ましい場合があると考えられる。言い換えれば、テンションプレートの連続的な幅の拡大は、接線が連続的となる滑らかな輪郭形状で行われるか、接線が不連続であっても不連続点では外に凸となるような輪郭形状で行われるとよい場合があると考えられる。なお、こうした輪郭形状には直線部分が含まれても良いが、全て曲線として滑らかさを高めるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本実施の形態にかかる燃料電池の斜視図である。
【図２】テンションプレートを省略した燃料電池の上面図である。
【図３】テンションプレートを含む燃料電池の上面図である。
【図４】エンドプレートに作用する力を示す模式図である。
【図５】参考態様のエンドプレートに作用する力を示す模式図である。
【図６】テンションプレートの別の形状を示す上面図である。
【図７】数値解析結果を示す図である。
【図８】テンションプレートの参考形状を示す上面図である。
【符号の説明】
【００４８】
１０  燃料電池、１２，１４，１６  燃料電池セル、２０，２６  燃料電池スタック、２２，２４，２８，３０  セルモニタ、３２，３４  ターミナルプレート、３２ａ，３４ａ  出力端子、３５，３６  絶縁プレート、３７  アッパープレート、３８  バネ、３９  ローワープレート、４０  スプリングボックス、４２，４４  エンドプレート、４６，４８，５０，５２  荷重調整ねじ、５４，５６，１００，１０２，１３０，１５０  テンションプレート、５４ａ，５６ａ  中間部、５４ｂ，５６ｂ  結合部。
【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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