(57)【要約】【課題】  組み立てが簡単で、介装された弾性部材の位置ずれが抑制された燃料電池用セル押圧アセンブリを提供する。【解決手段】  燃料電池用セル押圧アセンブリ１を、外部から荷重が加えられるエンド側部材２と、エンド側部材２に対向して配置され、エンド側部材２よりもセル積層体８に近接して配置されるセル側部材４と、エンド側部材２とセル側部材４との間に介装され、セル積層体８を押圧するための弾性エネルギーを蓄積可能な弾性部材３と、を備えて構成する。ここで、エンド側部材２およびセル側部材４は、弾性部材３を保持するよう互いに連結されており、かつ、各々、互いに向かい合う対向面２６、４６を備え、一対の対向面２６、４６のうち少なくとも一方に、弾性部材３を位置決めする位置決め用凸部４０ａを配置する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部から荷重が加えられるエンド側部材と、
該エンド側部材に対向して配置され、該エンド側部材よりもセル積層体に近接して配置されるセル側部材と、
該エンド側部材と該セル側部材との間に介装され、該セル積層体を押圧するための弾性エネルギーを蓄積可能な弾性部材と、
を備えてなる燃料電池用セル押圧アセンブリであって、
前記エンド側部材および前記セル側部材は、前記弾性部材を保持するよう互いに連結されており、かつ、各々、互いに向かい合う対向面を備え、
一対の該対向面のうち少なくとも一方には、該弾性部材を位置決めする位置決め用凸部が配置されていることを特徴とする燃料電池用セル押圧アセンブリ。
【請求項２】
前記弾性部材は、複数のコイルスプリングからなるスプリング群である請求項１に記載の燃料電池用セル押圧アセンブリ。
【請求項３】
前記位置決め用凸部は、前記コイルスプリングの端部を内周側から位置決めし、
該コイルスプリングの中心軸に近づくように傾斜する傾斜面を備える傾斜凸部である請求項２に記載の燃料電池用セル押圧アセンブリ。
【請求項４】
前記傾斜面は、環状に連なっている環状傾斜面である請求項３に記載の燃料電池用セル押圧アセンブリ。
【請求項５】
前記傾斜面は、前記中心軸を中心として、互いに所定角度だけ離間して配置された部分傾斜面である請求項３に記載の燃料電池用セル押圧アセンブリ。
【請求項６】
前記位置決め用凸部は、前記セル側部材の前記対向面に配置されている請求項１に記載の燃料電池用セル押圧アセンブリ。
【請求項７】
前記弾性部材は、複数のコイルスプリングからなるスプリング群であって、
前記エンド側部材には、該コイルスプリングを位置決めするために該コイルスプリングの端部が収容される位置決め用凹部が配置されている請求項６に記載の燃料電池用セル押圧アセンブリ。
【請求項８】
前記位置決め用凸部が配置された前記エンド側部材および前記セル側部材の少なくとも一方は、板状部材から構成され、
該位置決め用凸部は、該板状部材の変形により形成されている請求項１に記載の燃料電池用セル押圧アセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池のセル積層体を押圧して締結するための燃料電池用セル押圧アセンブリに関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は、発電効率が高く、排出されるガスがクリーンで環境に対する影響が極めて少ない。なかでも固体高分子型燃料電池は、８０℃程度の低温で作動させることができ、大きな出力密度を有するため、発電用、自動車用等、種々の用途が期待されている。固体高分子型燃料電池では、電解質膜電極接合体（ＭＥＡ）を、セパレータで挟持したセルが発電単位となる。ＭＥＡは、電解質となる高分子膜（電解質膜）と、該電解質膜の両側に配置された一対の電極（燃料極、酸素極）と、からなる。セルの燃料極には水素や炭化水素等の燃料ガスが、酸素極には酸素や空気等の酸化剤ガスがそれぞれ供給され、供給されたガスと電解質と電極との三相界面における電気化学反応により発電が行われる。固体高分子型燃料電池は、このセルを積層したセル積層体を、セル積層方向の両端に配置したエンドプレートにより締め付けて構成される。
【０００３】
セル積層体は、電極接触抵抗の低減、および反応ガスや水のシール性確保を目的として、所定の締結荷重が印加された状態で燃料電池に組み付けられる。例えば、特許文献１には、セル積層体を押圧して締結するための燃料電池用セル押圧アセンブリが開示されている。燃料電池用セル押圧アセンブリは、第一プレートと、第二プレートと、これら二枚のプレート間に介装された複数のコイルスプリングと、から構成される。
【特許文献１】特開２００４−２８８６１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような燃料電池用セル押圧アセンブリは、まず第一プレートを水平に配置し、次いで第一プレート上に弾性部材としてコイルスプリングを複数配置し、最後に第二プレートをコイルスプリングの上方から被せることにより、組み立てられる。
【０００５】
しかしながら、配置した個々のコイルスプリングの上端は、自重等によりあらゆる方向に傾いてしまう。このため、組み立て時に、コイルスプリングを所定位置に位置決めするのは容易ではない。また、組み立て後においても、搬送時あるいは使用時に、コイルスプリングの位置がずれることも考えられる。
【０００６】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、組み立てが簡単で、介装された弾性部材の位置ずれが抑制された燃料電池用セル押圧アセンブリを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）本発明の燃料電池用セル押圧アセンブリは、外部から荷重が加えられるエンド側部材と、該エンド側部材に対向して配置され、該エンド側部材よりもセル積層体に近接して配置されるセル側部材と、該エンド側部材と該セル側部材との間に介装され、該セル積層体を押圧するための弾性エネルギーを蓄積可能な弾性部材と、を備えてなる燃料電池用セル押圧アセンブリであって、前記エンド側部材および前記セル側部材は、前記弾性部材を保持するよう互いに連結されており、かつ、各々、互いに向かい合う対向面を備え、一対の該対向面のうち少なくとも一方には、該弾性部材を位置決めする位置決め用凸部が配置されていることを特徴とする。
【０００８】
本発明の燃料電池用セル押圧アセンブリ（以下、適宜「本発明のセル押圧アセンブリ」と称す。）は、例えば、エンドプレートとセル積層体との間に配置され、エンドプレート側から荷重を加えることによりセル積層体を押圧する。すなわち、本発明のセル押圧アセンブリを燃料電池に組み付けると、エンドプレート側から加えられた荷重により、エンド側部材は弾性部材の弾性力に抗してセル側部材方向に移動する。また、セル側部材は弾性部材によりセル積層体方向に付勢され、セル積層体を押圧する。
【０００９】
ここで、エンド側部材およびセル側部材の各々の対向面のうち少なくとも一方には、弾性部材を位置決めするための位置決め用凸部が配置されている。よって、本発明のセル押圧アセンブリの組み立て時には、弾性部材の位置決めを容易に行うことができる。例えば、弾性部材として複数のコイルスプリングからなるスプリング群を採用した場合、コイルスプリングの端部が、内周側および外周側のうち少なくとも一方から位置決めされる。このため、コイルスプリングの位置決めを容易に行うことができる。このように、本発明のセル押圧アセンブリによると、弾性部材の組み付けが容易になり、ひいては本発明のセル押圧アセンブリの組み立てが容易になる。
【００１０】
また、本発明のセル押圧アセンブリの組み立て後においては、位置決め用凸部により弾性部材が保持される。例えば、弾性部材として複数のコイルスプリングからなるスプリング群を採用した場合、コイルスプリングの端部が内周側および外周側のうち少なくとも一方から保持される。このため、搬送時や使用時における弾性部材の位置ずれは抑制される。したがって、本発明のセル押圧アセンブリは、取り扱いが容易である。
【００１１】
また、本発明のセル押圧アセンブリにおいて、エンド側部材およびセル側部材は、弾性部材を保持するよう互いに連結されている。このように、セル押圧アセンブリがモジュール化されているため、燃料電池の製造や交換作業を容易に行うことができる。
【００１２】
（２）好ましくは、前記弾性部材は、複数のコイルスプリングからなるスプリング群である構成とするとよい。コイルスプリングは、取り扱い易く、また、セル積層体の膨張、収縮に応じた所望のストローク長さを確保し易い。さらに、複数のコイルスプリングをセルの電極面の全域にわたって適宜配置することで、セル積層体の締結荷重を調整することができる。
【００１３】
（３）好ましくは、上記（２）の構成において、前記位置決め用凸部は、前記コイルスプリングの端部を内周側から位置決めし、該コイルスプリングの中心軸に近づくように傾斜する傾斜面を備える傾斜凸部である構成とするとよい。本構成において、傾斜凸部の傾斜面は、コイルスプリングの端部内周面をガイドする役割を果たす。すなわち、本発明のセル押圧アセンブリの組み立て時において、コイルスプリングが組み立て後の所定位置に対してずれている場合、傾斜面により、コイルスプリングを所定位置に矯正することができる。また、傾斜面は、コイルスプリングの中心軸に近づくように傾斜している。このため、コイルスプリングが伸縮する際にも、傾斜凸部とコイルスプリングとが干渉し難い。また、コイルスプリングが圧縮されて、コイルスプリングの外径方向への膨らみ、座屈、胴曲がり、倒れ込み等が生じても、コイルスプリングと傾斜凸部との干渉は抑制される。
【００１４】
（４）好ましくは、上記（３）の構成において、前記傾斜面は、環状に連なっている環状傾斜面である構成とするとよい。本構成によると、３６０°の全方向に傾斜面が連なっている。このため、本発明のセル押圧アセンブリを組み立てる際、複数のコイルスプリングの端部が様々な方向にずれていても、当該ずれを、一律に所定位置に矯正することができる。
【００１５】
（５）また、好ましくは、上記（３）の構成において、前記傾斜面は、前記中心軸を中心として、互いに所定角度だけ離間して配置された部分傾斜面である構成とするとよい。本構成によると、傾斜凸部を構成する傾斜面は、互いに離間した部分傾斜面からなる。つまり、傾斜凸部の傾斜面は各々離間している。このため、傾斜面の形成、配置が容易になり、ひいては、傾斜凸部の形成、配置が容易になる。
【００１６】
（６）好ましくは、上記（１）の構成において、前記位置決め用凸部は、前記セル側部材の前記対向面に配置されている構成とするとよい。燃料電池では、作動時と停止時との温度変化や、長期間の作動による電解質膜や電極のクリープ等により、セル積層体が膨張、収縮する。当該膨張、収縮は、弾性部材の伸張あるいは収縮、およびそれに伴うセル側部材の傾動により、吸収される。このため、本発明のセル押圧アセンブリの使用時と使用前とで、セル側部材と弾性部材との相対的な配置角度が変わりやすい。この点、本構成のセル側部材には、位置決め用凸部が配置されている。このため、セル側部材と弾性部材との相対的な配置角度が変わっても、弾性部材がセル側部材に対して位置ずれするおそれが小さい。
【００１７】
（７）好ましくは、上記（６）の構成において、前記弾性部材は、複数のコイルスプリングからなるスプリング群であって、前記エンド側部材には、該コイルスプリングを位置決めするために該コイルスプリングの端部が収容される位置決め用凹部が配置されている構成とするとよい。
【００１８】
エンド側部材には、外部から荷重が加えられるため、高い耐荷重性、剛性が必要となる。このため、エンド側部材の厚さを、セル側部材よりも厚くすることが考えられる。この場合、エンド側部材に、コイルスプリングの端部が収容される位置決め用凹部を配置すれば、エンド側部材を厚くした分の少なくとも一部は、コイルスプリングの収容長さで相殺されることになる。つまり、本構成によると、エンド側部材の厚さを厚くした場合でも、セル押圧アセンブリ自体の厚さが厚くなるのを抑制することができる。したがって、セル押圧アセンブリの小型化が可能となる。
【００１９】
また、上述したように、燃料電池では、作動時と停止時との温度変化や、長期間の作動による電解質膜や電極のクリープ等により、セル積層体が膨張、収縮する。セル積層体の膨張、収縮への追従性を向上させるため、コイルスプリングのストローク長さを長くしたい場合がある。この場合、コイルスプリングの端部を上記位置決め用凹部に収容すれば、コイルスプリングの長さを長くしても、セル押圧アセンブリ自体の厚さが厚くなるのを抑制することができる。このように、本構成によると、セル押圧アセンブリ自体、ひいては燃料電池を小型化することが可能となり、自動車等に搭載する場合に有利になる。
【００２０】
（８）好ましくは、上記（１）の構成において、前記位置決め用凸部が配置された前記エンド側部材および前記セル側部材の少なくとも一方は、板状部材から構成され、該位置決め用凸部は、該板状部材の変形により形成されている構成とするとよい。本構成によると、位置決め用凸部を容易に形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の燃料電池用セル押圧アセンブリの実施形態について説明する。
【００２２】
〈第一実施形態〉
まず、本実施形態の燃料電池用セル押圧アセンブリが組み付けられた燃料電池の構成について説明する。図１に、本実施形態の燃料電池用セル押圧アセンブリが組み付けられた固体高分子型燃料電池の側面図を示す。
【００２３】
図１に示すように、固体高分子型燃料電池９は、燃料電池用セル押圧アセンブリ（以下、適宜「セル押圧アセンブリ」と略称する。）１と、セル積層体８と、一対の絶縁プレート９１ａ、９１ｂと、一対のターミナルプレート９２ａ、９２ｂと、一対のエンドプレート９０ａ、９０ｂと、一対の拘束プレート９３ａ、９３ｂと、一対のテンションプレート９４ａ、９４ｂと、一対のアジャストロッド６ａ、６ｂとを備えている。
【００２４】
一対のエンドプレート９０ａ、９０ｂは、各々、アルミニウム合金製であって矩形板状を呈している。一対のエンドプレート９０ａ、９０ｂは、後述するセル積層体８の積層方向に所定間隔だけ離間して、略平行に対向配置されている。また、エンドプレート９０ａには、所定間隔だけ離間して、一対のアジャストロッド貫通孔９００ａ、９００ｂ（説明の便宜上、図１において断面で示す。）が穿設されている。アジャストロッド貫通孔９００ａ、９００ｂの内周面には、各々、ねじ溝（図略）が形成されている。
【００２５】
一対のテンションプレート９４ａ、９４ｂは、各々、アルミニウム合金製であって矩形板状を呈している。一対のテンションプレート９４ａ、９４ｂは、セル積層体８の積層方向に対して直交する方向に所定間隔だけ離間して、略平行に対向配置されている。これら一対のテンションプレート９４ａ、９４ｂと、一対のエンドプレート９０ａ、９０ｂとは、矩形枠状に連結されている。
【００２６】
セル押圧アセンブリ１、セル積層体８、一対の絶縁プレート９１ａ、９１ｂ、一対のターミナルプレート９２ａ、９２ｂ、一対の拘束プレート９３ａ、９３ｂ、一対のアジャストロッド６ａ、６ｂは、当該矩形枠内に収容されている。
【００２７】
セル積層体８は、多数のセル８０が積層され形成されている。セル８０は、ＭＥＡ（図略）がセパレータ（図略）で挟持され形成されている。セル８０は、薄板状を呈している。
【００２８】
一対のターミナルプレート９２ａ、９２ｂは、各々、銅製であって矩形板状を呈している。ターミナルプレート９２ａは、セル積層体８の積層方向両側のうち、エンドプレート９０ａ側に配置されている。一方、ターミナルプレート９２ｂは、エンドプレート９０ｂ側に配置されている。
【００２９】
一対の絶縁プレート９１ａ、９１ｂは、各々、絶縁樹脂製であって矩形板状を呈している。絶縁プレート９１ａは、ターミナルプレート９２ａの積層方向（セル積層体８の積層方向）外側に配置されている。一方、絶縁プレート９１ｂは、ターミナルプレート９２ｂの積層方向外側であって、かつエンドプレート９０ｂの積層方向内側に配置されている。言い換えると、絶縁プレート９１ｂは、ターミナルプレート９２ｂとエンドプレート９０ｂとの間に介装されている。
【００３０】
一対の拘束プレート９３ａ、９３ｂは、各々、ウレタンフォーム製であって矩形板状を呈している。一対の拘束プレート９３ａ、９３ｂは、セル積層体８の積層方向に沿って、セル積層体８の両側面に配置されている。拘束プレート９３ａは、テンションプレート９４ａとセル積層体８との間に介装されている。一方、拘束プレート９３ｂは、テンションプレート９４ｂとセル積層体８との間に介装されている。
【００３１】
アジャストロッド６ａ、６ｂは、鋼製であって丸棒状を呈している。アジャストロッド６ａ、６ｂの外周面には、ねじ山が形成されている。アジャストロッド６ａは、アジャストロッド貫通孔９００ａに挿入されている。アジャストロッド６ａのねじ山は、アジャストロッド貫通孔９００ａのねじ溝と、螺合している。アジャストロッド６ａを回動させることにより、アジャストロッド６ａのねじ込み量Ｌを調整することができる。同様に、アジャストロッド６ｂは、アジャストロッド貫通孔９００ｂに挿入されている。アジャストロッド６ｂのねじ山は、アジャストロッド貫通孔９００ｂのねじ溝と、螺合している。アジャストロッド６ｂを回動させることにより、アジャストロッド６ｂのねじ込み量Ｌを調整することができる。
【００３２】
セル押圧アセンブリ１は、エンドプレート９０ａと絶縁プレート９１ａとの間に介装されている。また、セル押圧アセンブリ１は、アジャストロッド６ａ、６ｂのねじ込み量Ｌだけ、エンドプレート９０ａから離間している。
【００３３】
次に、本実施形態の燃料電池用セル押圧アセンブリの構成について説明する。図２に、同セル押圧アセンブリの斜視分解図を示す。図３に、同セル押圧アセンブリの斜視合体図を示す。図４に、図３のＩＩＩ−ＩＩＩ方向断面図を示す。なお、図３、図４に示すのは、セル押圧アセンブリを組み立てた後、固体高分子型燃料電池に組み付ける前の状態である。図２〜図４に示すように、セル押圧アセンブリ１は、エンド側部材２と、セル側部材４と、スプリング群３とを備えている。
【００３４】
スプリング群３は、多数のばね鋼製のコイルスプリング３０から構成されている。多数のコイルスプリング３０は、規則的に配列されている。固体高分子型燃料電池９への組み付け前においては、コイルスプリング３０は略自然長状態である。
【００３５】
エンド側部材２は、アルミニウム合金製であって矩形板状を呈している。エンド側部材２は、スプリング群３の上方（前出図１におけるエンドプレート９０ａ方向。図２〜図１０における上下方向は、前出図１のセル積層体８の積層方向に対応している。）に配置されている。エンド側部材２の下面、すなわち、セル側部材４と向かい合う対向面（エンド側対向面）２６には、エンド側凹部２２が多数形成されている。エンド側凹部２２は、多数のコイルスプリング３０の一つ一つに対応するよう形成されている。よって、一つのエンド側凹部２２には、一つのコイルスプリング３０が収容されている。エンド側凹部２２には、コイルスプリング３０の上端が収容されている。エンド側凹部２２は、本発明の位置決め用凹部に含まれる。
【００３６】
一方、エンド側部材２の上面には、一対のロッド受け部材２８ａ、２８ｂが配置されている。ロッド受け部材２８ａ、２８ｂは、各々、鋼製であって、中央がやや盛り上がった円板状を呈している。ロッド受け部材２８ａ、２８ｂは、エンド側部材２の上面に、スクリューにより固定されている。ロッド受け部材２８ａには前出図１のアジャストロッド６ａが、ロッド受け部材２８ｂには前出図１のアジャストロッド６ｂが、各々当接する。
【００３７】
エンド側部材２の対向する一対の短辺付近には、各々二つずつガイドロッド貫通孔２１が穿設されている。つまり、ガイドロッド貫通孔２１は、合計四つ配置されている。ガイドロッド貫通孔２１は、上方から下方に向かって縮径する段付き円柱状を呈している。当該段差は、後述するガイドロッド４３頭部の抜け止めとして機能する。
【００３８】
セル側部材４は、位置決め部材４ａと補強部材４ｂとからなる。位置決め部材４ａは、スプリング群３の下方に配置されている。補強部材４ｂは、位置決め部材４ａの下方に配置されている。なお、補強部材４ｂの下方には、前出図１の絶縁プレート９１ａが配置されている。
【００３９】
補強部材４ｂは、アルミニウム合金製であって矩形板状を呈している。補強部材４ｂの対向する一対の短辺付近には、各々二つずつガイドロッド固定孔４２ｂが穿設されている。つまり、ガイドロッド固定孔４２ｂは、合計四つ配置されている。ガイドロッド固定孔４２ｂの内周面には、ねじ溝（図略）が形成されている。補強部材４ｂには、合計四本のガイドロッド４３が螺着されている。ガイドロッド４３については、後で詳しく説明する。また、補強部材４ｂ上面の対向する一対の長辺付近の上面には、各々三つずつボルト固定凹部４１ｂが凹設されている。つまり、ボルト固定凹部４１ｂは、合計六つ配置されている。
【００４０】
位置決め部材４ａは、アルミニウム合金製であって矩形薄板状を呈している。位置決め部材４ａは、スプリング群３の下方に配置されている。位置決め部材４ａの上面、すなわち、エンド側部材２と向かい合う対向面（以下、「セル側対向面」と称す。）４６には、傾斜凸部４０ａが、多数、規則的に形成されている。傾斜凸部４０ａは、多数のコイルスプリング３０の一つ一つに対応するよう形成されている。一つのコイルスプリング３０の下端には、一つの傾斜凸部４０ａが収容されている。個々の傾斜凸部４０ａは、上述したエンド側凹部２２と、それぞれ上下方向に対向している。傾斜凸部４０ａの形状等については、後に詳しく説明する。
【００４１】
位置決め部材４ａの対向する一対の長辺付近には、各々三つずつボルト貫通孔４１ａが穿設されている。つまり、ボルト貫通孔４１ａは、合計六つ配置されている。ボルト４５は、ボルト貫通孔４１ａを貫通し、ボルト固定凹部４１ｂに螺着されている。すなわち、ボルト４５により、位置決め部材４ａは補強部材４ｂに固定されている。
【００４２】
位置決め部材４ａの対向する一対の短辺付近には、各々二つずつナット締結孔４２ａが穿設されている。つまり、ナット締結孔４２ａは、合計四つ配置されている。前述したように、補強部材４ｂには、ガイドロッド４３が螺着されている。ガイドロッド４３は、各々、鋼製であってボルト状を呈している。ガイドロッド４３は、六角穴付きの頭部を有している。ガイドロッド４３の下部外周面には、ねじ山が形成されている。ガイドロッド４３の下端は、上方から下方に向かって、エンド側部材２のガイドロッド貫通孔２１を貫通し、位置決め部材４ａのナット締結孔４２ａを貫通し、補強部材４ｂのガイドロッド固定孔４２ｂに固定されている。具体的には、ガイドロッド４３のねじ山とガイドロッド固定孔４２ｂのねじ溝とが螺着することにより、ガイドロッド４３の下端はガイドロッド固定孔４２ｂに収容され固定されている。また、ガイドロッド４３外周面のナット締結孔４２ａ上方部分には、ナット４４が螺着されている。ナット４４は、ガイドロッド固定孔４２ｂに対するガイドロッド４３下端のねじ込み量を規制している。ガイドロッド４３頭部は、エンド側部材２のガイドロッド貫通孔２１の段差上方に配置されている。ガイドロッド４３頭部が当該段差に引っかかることにより、エンド側部材２とセル側部材４との分離が抑制されている。ガイドロッド４３頭部は、エンド側部材２とセル側部材４とが接近することにより、ガイドロッド貫通孔２１から上方へ突出可能である。
【００４３】
セル押圧アセンブリ１が固体高分子型燃料電池９に組み付けられた状態（前出図１参照。）では、アジャストロッド６ａ、６ｂからの押圧により、エンド側部材２は、スプリング群３の弾性力に抗しながら、セル側部材４方向に移動する。セル側部材４はスプリング群３によりセル積層体８方向に付勢され、セル積層体８を押圧する。これより、エンド側部材２とセル側部材４との間隔は、組み付け前よりも狭くなる。このように、エンド側部材２およびセル側部材４は、互いに近接可能に、かつ、スプリング群３に弾性力が生じるように連結されている。
【００４４】
次に、傾斜凸部４０ａの構成について詳しく説明する。図５に、本実施形態のセル押圧アセンブリのセル側部材の傾斜凸部の斜視拡大図を示す。図６に、図４中、点線枠ＩＶ内の拡大図を示す。図５、図６に示すように、傾斜凸部４０ａは、一対の傾斜爪４００ａを備えている。一対の傾斜爪４００ａは、コイルスプリング３０下端の内周側に収容されている。傾斜爪４００ａは、矩形板状を呈している。傾斜爪４００ａは、位置決め部材４ａと一体に形成されている。一対の傾斜爪４００ａは、コイルスプリング３０の中心軸Ｏを中心に、略１８０°対向して配置されている。一対の傾斜爪４００ａは、セル側対向面４６から、互いに近づきながら、上方に突出している。言い換えると、一対の傾斜爪４００ａは、中心軸Ｏに近づくように、「八」字状に上方に突出している。一対の傾斜爪４００ａの外面には、それぞれ部分傾斜面４０１ａが配置されている。コイルスプリング３０下端は、セル側対向面４６上の部分傾斜面４０１ａに連なる部分（傾斜爪４００ａの根本部分）に、当接している。
【００４５】
次に、本実施形態の燃料電池用セル押圧アセンブリの組み立て方法について簡単に説明する。本実施形態の燃料電池用セル押圧アセンブリの組み立て方法は、エンド側部材配置工程と、スプリング群配置工程と、セル側部材配置工程と、を有している。
【００４６】
エンド側部材配置工程においては、エンド側部材２を、エンド側凹部２２が上を向くように、水平状態に配置する。スプリング群配置工程においては、スプリング群３をエンド側部材の上に立設する。この際、エンド側部材２のエンド側凹部２２に、コイルスプリング３０の下端（前出図４の上端に相当）を収容する。セル側部材配置工程においては、セル側部材４を、スプリング群３の上方に配置する。この際、セル側部材４の傾斜凸部４０ａは、コイルスプリング３０の上端（前出図４の下端に相当）の内周側に、相対的に収容される。このようにして、本実施形態のセル押圧アセンブリ１は組み立てられる。
【００４７】
次に、本実施形態の燃料電池用セル押圧アセンブリの作用効果について説明する。本実施形態のセル押圧アセンブリ１によると、セル押圧アセンブリ１を組み立てる際、コイルスプリング３０の位置決めを容易に行うことができる。
【００４８】
すなわち、エンド側部材２には、エンド側凹部２２が配置されている。このため、上記エンド側部材配置工程において、コイルスプリング３０の下端（前出図４の上端に相当）の位置決めを容易に行うことができる。
【００４９】
また、セル側部材４の位置決め部材４ａには、傾斜凸部４０ａが配置されている。このため、上記セル側部材配置工程において、コイルスプリング３０の上端（前出図４の下端に相当）の位置決めを容易に行うことができる。詳しく説明すると、スプリング群配置工程直後において、コイルスプリング３０の上端が、例えば自重等により傾いていても（略垂直に立設されていなくても）、傾斜爪４００ａの部分傾斜面４０１ａがコイルスプリング３０上端内周面と摺接することにより（つまり部分傾斜面４０１ａがコイルスプリング３０上端内周面をガイドすることにより）、傾斜したコイルスプリング３０上端を略垂直状態に矯正することができる。このため、コイルスプリング３０の上端（前出図４の下端に相当）の位置決めを容易に行うことができる。このように、本実施形態のセル押圧アセンブリ１によると、セル押圧アセンブリ１を簡単に組み立てることができる。
【００５０】
また、セル押圧アセンブリ１の組み立て後においては、コイルスプリング３０の上端は、外周側からエンド側凹部２２により保持されている。並びに、コイルスプリング３０の下端は、内周側から傾斜凸部４０ａにより保持されている。つまり、コイルスプリング３０は、上下方向に離間した二つの部分で保持されている。したがって、搬送時、使用時におけるコイルスプリング３０のずれを抑制することができる。
【００５１】
また、本実施形態のセル押圧アセンブリ１によると、一対のエンド側凹部２２、傾斜凸部４０ａに対して、一つのコイルスプリング３０が保持されている。このため、コイルスプリング３０を多数配置する場合でも、個々のコイルスプリング３０を互いに干渉することなく位置決めすることができる。したがって、セル押圧アセンブリ１の組み立て時においては、コイルスプリング３０の位置決めを、より容易に行うことができる。また、組み立て後においても、コイルスプリング３０の位置ずれが、さらに抑制される。
【００５２】
また、本実施形態のセル押圧アセンブリ１によると、エンド側凹部２２は円柱状を呈している。そして、エンド側凹部２２の内径は、コイルスプリング３０の外径と略同じである。このため、エンド側凹部２２にコイルスプリング３０を安定して配置することができる。また、エンド側凹部２２の形状は単純である。このため、エンド側凹部２２の形成は容易である。
【００５３】
また、本実施形態のセル押圧アセンブリ１によると、傾斜凸部４０ａは、一対の傾斜爪４００ａから構成されている。一対の傾斜爪４００ａは、まず位置決め部材４ａにＨ字状の孔を穿設し（前出図５参照）、次いで孔縁の傾斜爪４００ａ相当部分をセル側対向面４６から立ち上がらせることにより形成される。このように、板状の位置決め部材４ａを変形するだけで、傾斜凸部４０ａを容易に形成することができる。
【００５４】
また、本実施形態のセル押圧アセンブリ１によると、エンド側部材２に形成されたエンド側凹部２２と、セル側部材４に形成された傾斜凸部４０ａと、により、コイルスプリング３０の位置決めを行うことができる。このため、コイルスプリング３０の位置決め用に、別途ガイド部材等を配置する必要性は少ない。よって、部品点数を削減することができる。
【００５５】
また、本実施形態のセル押圧アセンブリ１によると、コイルスプリング３０の上端がエンド側凹部２２に収容されるため、同じ長さのコイルスプリング３０を持ち、かつエンド側凹部２２を持たないセル押圧アセンブリと比較して、コイルスプリング３０の収容長さの分だけセル押圧アセンブリ１の厚さ（前出図１におけるセル積層体８の積層方向の厚さ）を薄くすることができる。よって、エンド側部材２やセル側部材４の板厚が厚い場合でも、セル押圧アセンブリ１を小型化することができる。
【００５６】
また、本実施形態のセル押圧アセンブリ１では、エンド側部材２、セル側部材４等、アルミニウム合金製の部材を多用している。よって、セル押圧アセンブリ１、ひいては固体高分子型燃料電池９の軽量化を図ることができる。また、弾性部材として、多数のコイルスプリング３０からなるスプリング群３を採用しているため、取り扱いが容易で、セル積層体８の膨張、収縮に応じた所望のストローク長さを確保し易い。さらに、本実施形態のセル押圧アセンブリ１は、スプリング群３に弾性力が生じるよう互いに連結されたエンド側部材２、セル側部材４により、モジュール化されている。このため、固体高分子型燃料電池９の製造や交換作業を容易に行うことができる。
【００５７】
〈第二実施形態〉
本実施形態と第一実施形態との相違点は、円錐状の傾斜凸部がセル側対向面に配置されている点である。したがって、ここでは相違点についてのみ説明する。図７に、本実施形態のセル押圧アセンブリのセル側部材の傾斜凸部の斜視拡大図を示す。なお、図５と対応する部位については同じ符号で示す。図８に、同セル押圧アセンブリの部分断面拡大図を示す。図８は、図６と対応している。図８において、図６と対応する部位については同じ符号で示す。
【００５８】
図７、図８に示すように、傾斜凸部４０ａは、上方に向かって縮径する円錐状を呈している。傾斜凸部４０ａの側面には、テーパ状の環状傾斜面４０２ａが配置されている。環状傾斜面４０２ａは、傾斜凸部４０ａの全周にわたり配置されている。コイルスプリング３０下端内径は、傾斜凸部４０ａの底部外径と、略同じである。位置決め部材４ａは、鋳造により作製される。傾斜凸部４０ａは、当該鋳造時に同時に形成される。
【００５９】
本実施形態のセル押圧アセンブリは、第一実施形態のセル押圧アセンブリと同様の作用効果を有する。また、本実施形態のセル押圧アセンブリの傾斜凸部４０ａには、３６０°連なる環状傾斜面４０２ａが配置されている。このため、セル押圧アセンブリ組み立ての際（例えば、第一実施形態のセル側部材配置工程の際）、多数のコイルスプリング３０の上端が様々な方向に傾斜していても、当該傾斜を、一律に略垂直状態に矯正することができる。また、傾斜凸部４０ａは、位置決め部材４ａの鋳造時に同時に形成される。このように、板状の位置決め部材４ａの変形により、傾斜凸部４０ａを比較的容易に形成することができる。
【００６０】
〈第三実施形態〉
本実施形態と第一実施形態との相違点は、リング状の傾斜凸部がセル側対向面に配置されている点である。したがって、ここでは相違点についてのみ説明する。図９に、本実施形態のセル押圧アセンブリのセル側部材の傾斜凸部の斜視拡大図を示す。なお、図５と対応する部位については同じ符号で示す。図１０に、同セル押圧アセンブリの部分断面拡大図を示す。図１０は、図６と対応している。図１０において、図６と対応する部位については同じ符号で示す。
【００６１】
図９、図１０に示すように、傾斜凸部４０ａは、略真円のリング状を呈している。傾斜凸部４０ａの外周面には、環状傾斜面４０３ａが配置されている。環状傾斜面４０３ａは、傾斜凸部４０ａの外周面全周にわたり配置されている。また、環状傾斜面４０３ａは、コイルスプリング３０の中心軸Ｏに近づくように、傾斜している。つまり、環状傾斜面４０３ａは、上方に向かって縮径するテーパ状を呈している。コイルスプリング３０下端内径は、傾斜凸部４０ａの底部外径と、略同じである。傾斜凸部４０ａは、位置決め部材４ａの下面側から、パンチ（図略）で型押しすることにより、形成される（このため、図１０に示すように、位置決め部材４ａは、傾斜凸部４０ａ配置部分だけ上方に突出、湾曲している。）。
【００６２】
本実施形態のセル押圧アセンブリは、第一実施形態のセル押圧アセンブリと同様の作用効果を有する。また、本実施形態のセル押圧アセンブリの傾斜凸部４０ａには、３６０°連なる環状傾斜面４０３ａが配置されている。このため、セル押圧アセンブリ組み立ての際（例えば、第一実施形態のセル側部材配置工程の際）、多数のコイルスプリング３０の上端が様々な方向に傾斜していても、当該傾斜を、一律に略垂直状態に矯正することができる。また、傾斜凸部４０ａは、型押しにより形成される。このため、板状の位置決め部材４ａの変形により、多数の傾斜凸部４０ａを一度に形成することができる。
【００６３】
〈第四実施形態〉
本実施形態と第三実施形態との相違点は、リング状凸部がコイルスプリングの外周側に配置されている点である。したがって、ここでは相違点についてのみ説明する。図１１に、本実施形態のセル押圧アセンブリの部分断面拡大図を示す。図１１は、図１０と対応している。図１１において、図１０と対応する部位については同じ符号で示す。また、図１１では、前出図３のＩＩＩ−ＩＩＩ断面より紙面奥側のコイルスプリング３０を省略して示す。
【００６４】
図１１に示すように、リング状凸部４７ａは、略真円のリング状を呈している。リング状凸部４７ａの内周面には内周側傾斜面４７０ａが配置されている。コイルスプリング３０下端外径は、リング状凸部４７ａの底部内径と、略同じである。リング状凸部４７ａは、位置決め部材４ａの下面側から、パンチ（図略）で型押しすることにより、形成される（このため、図１１に示すように、位置決め部材４ａは、リング状凸部４７ａ配置部分だけ上方に突出、湾曲している。）。
【００６５】
本実施形態のセル押圧アセンブリは、第一実施形態のセル押圧アセンブリと同様の作用効果を有する。詳しく説明すると、第一実施形態のスプリング群配置工程直後において、コイルスプリング３０の上端が、例えば自重等により傾いていても（略垂直に立設されていなくても）、リング状凸部４７ａの内周側傾斜面４７０ａがコイルスプリング３０上端外周面と摺接することにより（つまり内周側傾斜面４７０ａがコイルスプリング３０上端外周面をガイドすることにより）、傾斜したコイルスプリング３０上端を略垂直状態に矯正することができる。このため、コイルスプリング３０上端（前出図４の下端に相当）の位置決めを容易に行うことができる。このように、本実施形態のセル押圧アセンブリによると、セル押圧アセンブリを簡単に組み立てることができる。
【００６６】
また、セル押圧アセンブリの組み立て後においては、コイルスプリング３０の上端は、外周側からエンド側凹部２２により保持されている。並びに、コイルスプリング３０の下端は、外周側からリング状凸部４７ａにより保持されている。つまり、コイルスプリング３０は、上下方向に離間した二つの部分で保持されている。したがって、搬送時、使用時におけるコイルスプリング３０のずれを抑制することができる。
【００６７】
また、本実施形態のセル押圧アセンブリのリング状凸部４７ａには、３６０°連なる内周側傾斜面４７０ａが配置されている。このため、セル押圧アセンブリ組み立ての際（例えば、第一実施形態のセル側部材配置工程の際）、多数のコイルスプリング３０の上端が様々な方向に傾斜していても、当該傾斜を、一律に略垂直状態に矯正することができる。また、リング状凸部４７ａは、型押しにより形成される。このため、多数のリング状凸部４７ａを一度に形成することができる。
【００６８】
〈第五実施形態〉
本実施形態と第二実施形態との相違点は、傾斜凸部の形状、すなわち、傾斜凸部を円錐部と円柱部とを組み合わせて構成した点である。したがって、ここでは相違点についてのみ説明する。図１２に、本実施形態のセル押圧アセンブリのセル側部材の傾斜凸部の斜視拡大図を示す。なお、図７と対応する部位については同じ符号で示す。
【００６９】
図１２に示すように、傾斜凸部４０ａは、円錐部４０４ａと円柱部４０５ａとからなる。円錐部４０４ａは、上方に向かって縮径している。円錐部４０４ａの側面には、テーパ状の環状傾斜面４０２ａが配置されている。環状傾斜面４０２ａは、円錐部４０４ａの全周にわたり配置されている。円柱部４０５ａは、円錐部４０４ａの下方に配置されている。コイルスプリング３０下端内径は、傾斜凸部４０ａの底部（円柱部４０５ａの）外径と、略同じである。
【００７０】
本実施形態のセル押圧アセンブリは、第二実施形態のセル押圧アセンブリと同様の作用効果を有する。また、本実施形態のセル押圧アセンブリの傾斜凸部４０ａは、コイルスプリング３０の中心軸Ｏ方向に立設する円柱部４０５ａを持つ。このため、セル押圧アセンブリ組み立ての際（例えば、第一実施形態のセル側部材配置工程の際）、多数のコイルスプリング３０の上端が様々な方向に傾斜していても、主に円柱部４０５ａの側面がコイルスプリング３０上端外周面と摺接することにより（つまり、円柱部４０５ａの側面がコイルスプリング３０上端外周面をガイドすることにより）、傾斜したコイルスプリング３０上端を略垂直状態に矯正することができる。このため、コイルスプリング３０の上端（前出図４の下端に相当）の位置決めをより確実に行うことができる。
【００７１】
〈その他〉
以上、本発明の燃料電池用セル押圧アセンブリの実施の形態について説明した。しかしながら、本発明の燃料電池用セル押圧アセンブリは、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、当業者が行い得る変更、改良等を施した種々の形態にて実施することができる。
【００７２】
例えば、上記実施形態では、セル側部材に位置決め用凸部（傾斜凸部）を配置した。しかし、位置決め用凸部は、エンド側部材に形成してもよい。また、セル側部材、エンド側部材の両部材に形成してもよい。また、位置決め用凸部の形状、大きさ、コイルスプリンングに対する配置の仕方（内周側あるいは外周側等）は、特に限定されるものではない。例えば、コイルスプリングの内周側および外周側に位置決め用凸部を配置してもよい。傾斜凸部としては、例えば、部分円錐状、角錐状、部分角錐状、円柱状、角柱状、部分真球状、部分楕円球状等の形状を採用することができる。上記第二実施形態の円錐状の傾斜凸部に替えて、角錐状や部分角錐状の傾斜凸部を採用した場合には、その底部対角線の最大長さをコイルスプリングの端部内径と略同じにすることが望ましい。
【００７３】
また、上記実施形態では、セル側部材を位置決め部材と補強部材とからなる二部材構成とした。位置決め部材、補強部材の材質は、特に限定されるものではなく、アルミニウム合金の他、鉄鋼、ステンレス鋼等の種々の材料を採用することができる。一方、セル側部材を単一の部材により構成してもよい。こうすると、部品点数が少なくなる。
【００７４】
また、上記実施形態では、位置決め用凹部（エンド側凹部）をコイルスプリングと一対一で対応するよう形成した。しかし、位置決め用凹部の数や配置は、特に限定されるものではない。つまり、位置決め用凹部は、コイルスプリングと一対一で対応していなくてもよい。例えば、コイルスプリングの数本を、一つの位置決め用凹部にまとめて収容してもよい。こうすると、位置決め用凹部を形成するエンド側部材等の形状が簡単になる。
【００７５】
また、上記実施形態では、弾性部材として、多数のコイルスプリングからなるスプリング群を採用した。しかし、弾性部材の種類は、特に限定されるものではない。例えば、皿ばね、低弾発性スポンジ、ゴム、弾性樹脂等を採用してもよい。また、スプリング群を構成するコイルスプリングの数、配置の仕方、材質、大きさ等も特に限定されるものではない。セル積層体に対して設定された締結荷重、コイルスプリングの荷重特性等に応じて、コイルスプリングの数、配置、材質、大きさ等を適宜決定すればよい。例えば、コイルスプリングの材質としては、ばね鋼の他、ステンレス鋼、チタン等が挙げられる。なお、本発明のセル押圧アセンブリによると、コイルスプリングの数の多少によらず、コイルスプリングの位置決めを容易に行うことができる。よって、特にコイルスプリングの配置数が多い（例えば１００個以上）セル押圧アセンブリに用いるのに適している。
【００７６】
また、上記実施形態では、エンド側部材、セル側部材の材質としてアルミニウム合金を採用した。しかし、各々の部材の材質はこれに限定されるものではなく、各々の部材をステンレス鋼等の他の材料で構成してもよい。例えば、エンド側部材、セル側部材の少なくとも一つを、アルミニウム合金以外の軽合金製としてもよい。例えば、比重１．７から２．０程度のマグネシウム合金、あるいは比重約４．５のチタン合金等により、上記部材の少なくとも一つを作製してもよい。
【００７７】
また、上記実施形態では、六角穴付き頭部を有するボルト状のガイドロッドを使用した。しかし、ガイドロッドの形状は特に限定されるものではない。例えば、ガイドロッドとして、六角ボルト等を使用してもよい。ガイドロッドの材質も、特に限定されるものではなく、鉄鋼、ステンレス鋼、クロムモリブデン鋼等、種々の材料を採用することができる。
【００７８】
また、燃料電池の構成も上記実施形態に限定されない。例えば、本発明の燃料電池用セル押圧アセンブリをセル積層体の積層方向両側に各々配置してもよい。また、上記実施形態では、二本のアジャストロッドによりエンド側部材を押圧したが、アジャストロッドの数等、エンド側部材の押圧方法は特に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明の第一実施形態のセル押圧アセンブリが組み付けられた固体高分子型燃料電池の側面図である。
【図２】本発明の第一実施形態のセル押圧アセンブリの斜視分解図である。
【図３】同セル押圧アセンブリの斜視合体図である。
【図４】図３のＩＩＩ−ＩＩＩ方向断面図である。
【図５】同セル押圧アセンブリのセル側部材の傾斜凸部の斜視拡大図である。
【図６】図４中、点線枠ＩＶ内の拡大図である。
【図７】本発明の第二実施形態のセル押圧アセンブリのセル側部材の傾斜凸部の斜視拡大図である。
【図８】同セル押圧アセンブリの部分断面拡大図である。
【図９】本発明の第三実施形態のセル押圧アセンブリのセル側部材の傾斜凸部の斜視拡大図である。
【図１０】同セル押圧アセンブリの部分断面拡大図である。
【図１１】本発明の第四実施形態のセル押圧アセンブリの部分断面拡大図である。
【図１２】本発明の第五実施形態のセル押圧アセンブリのセル側部材の傾斜凸部の斜視拡大図である。
【符号の説明】
【００８０】
１：セル押圧アセンブリ
２：エンド側部材  ２１：ガイドロッド貫通孔  ２２：エンド側凹部（位置決め用凹部）
２６：エンド側対向面（対向面）  ２８ａ、２８ｂ：ロッド受け部材
３：スプリング群（弾性部材）  ３０：コイルスプリング
４：セル側部材  ４ａ：位置決め部材  ４ｂ：補強部材
４０ａ：傾斜凸部  ４００ａ：傾斜爪  ４０１ａ：部分傾斜面  ４０２ａ：環状傾斜面
４０３ａ：環状傾斜面  ４０４ａ：円錐部  ４０５ａ：円柱部
４１ａ：ボルト貫通孔  ４１ｂ：ボルト固定凹部
４２ａ：ナット締結孔  ４２ｂ：ガイドロッド固定孔
４３：ガイドロッド  ４４：ナット  ４５：ボルト  ４６：セル側対向面（対向面）
４７ａ：リング状凸部（位置決め用凸部）  ４７０ａ：内周側傾斜面
５：ガイドプレート  ５０：コイルスプリング保持孔  ５１：ボルト貫通孔
５２：ナット締結孔
６ａ、６ｂ：アジャストロッド
８：セル積層体  ８０：セル
９：固体高分子型燃料電池
９０ａ、９０ｂ：エンドプレート  ９１ａ、９１ｂ：絶縁プレート
９２ａ、９２ｂ：ターミナルプレート  ９３ａ、９３ｂ：拘束プレート
９４ａ、９４ｂ：テンションプレート  ９００ａ、９００ｂ：アジャストロッド貫通孔
【図１】
2008060011.tif 000003
【図２】
2008060011.tif 000004
【図３】
2008060011.tif 000005
【図４】
2008060011.tif 000006
【図５】
2008060011.tif 000007
【図６】
2008060011.tif 000008
【図７】
2008060011.tif 000009
【図８】
2008060011.tif 000010
【図９】
2008060011.tif 000011
【図１０】
2008060011.tif 000012
【図１１】
2008060011.tif 000013
【図１２】
2008060011.tif 000014