(57)【要約】【課題】  セル押圧アセンブリの組み立て時において、コイルスプリングの位置決めを容易に行うことができるガイド部材を提供する。また、組み立て容易で、コイルスプリングの位置ずれが抑制されたセル押圧アセンブリを提供する。また、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セル押圧アセンブリの組み立て方法を提供する。【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、複数のコイルスプリング３０からなるスプリング群３と、を備えて構成し、エンド側部材２とセル側部材４との間に、コイルスプリング３０を保持可能なコイルスプリング保持孔５０を有するガイド部材５を介装する。【選択図】  図２
2008060009.tif 000002
【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、複数のコイルスプリングからなるスプリング群と、
を備えてなる燃料電池用セル押圧アセンブリの組み立てに用いられるガイド部材であって、
前記コイルスプリングを保持可能なコイルスプリング保持孔を有し、前記燃料電池用セル押圧アセンブリを組み立てる際、該コイルスプリング保持孔と、前記エンド側部材または前記セル側部材と、の間で該コイルスプリングの仮位置決めを行うことが可能なことを特徴とするガイド部材。
【請求項２】
前記コイルスプリング保持孔は、複数の前記コイルスプリングの各々に対応して配置されている請求項１に記載のガイド部材。
【請求項３】
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、複数のコイルスプリングからなるスプリング群と、
を備えてなる燃料電池用セル押圧アセンブリであって、
前記エンド側部材と前記セル側部材との間には、前記コイルスプリングを保持可能なコイルスプリング保持孔を有するガイド部材が介装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４】
前記コイルスプリング保持孔は、複数の前記コイルスプリングの各々に対応して配置されている請求項３に記載の燃料電池用セル押圧アセンブリ。
【請求項５】
前記エンド側部材および前記セル側部材は、各々、互いに向かい合う対向面を備えており、
前記ガイド部材は、一対の該対向面のうち少なくとも一方に固定されており、
前記コイルスプリングの端部は、該ガイド部材が固定された該対向面に当接した状態で、前記コイルスプリング保持孔に収容されている請求項３に記載の燃料電池用セル押圧アセンブリ。
【請求項６】
エンド側部材と、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た複数のコイルスプリングからなるスプリング群と、を備えてなる燃料電池用セル押圧アセンブリの組み立て方法であって、
前記エンド側部材および前記セル側部材のうち、一方の部材を配置する第一工程と、
該一方の部材に対して、所定間隔だけ離間した位置に、前記コイルスプリングを保持可能なコイルスプリング保持孔を有するガイド部材を配置する第二工程と、
該コイルスプリング保持孔により該コイルスプリングの仮位置決めを行う第三工程と、
仮位置決めされた該コイルスプリングに対して、該エンド側部材および該セル側部材のうち、他方の部材を配置する第四工程と、
を有することを特徴とする燃料電池用セル押圧アセンブリの組み立て方法。
【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、燃料電池用セル押圧アセンブリの組み立て方法、およびそれに用いるガイド部材に関する。
【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セル押圧アセンブリが開示されている。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】
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コイルスプリングを配置し、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、第一プレート上に配置した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、第二プレートを上方から被せる際、所定位置にコイルスプリングを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は、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、セル押圧アセンブリの組み立て時において、コイルスプリングの位置決めを容易に行うことができるガイド部材を提供することを課題とする。また、簡単に組み立てられ、コイルスプリング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。また、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燃料電池用セル押圧アセンブリの組み立て方法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）本発明のガイド部材は、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、複数のコイルスプリングからなるスプリング群と、を備えてなる燃料電池用セル押圧アセンブリの組み立てに用いられるガイド部材であって、前記コイルスプリングを保持可能なコイルスプリング保持孔を有し、前記燃料電池用セル押圧アセンブリを組み立てる際、該コイルスプリング保持孔と、前記エンド側部材または前記セル側部材と、の間で該コイルスプリングの仮位置決めを行うことが可能なことを特徴とする。
【０００８】
本発明のガイド部材は、少なくとも組み立ての際に、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」と称す。）に取り付けられる。セル押圧アセンブリは、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、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、エンド側部材はコイルスプリングの弾性力に抗してセル側部材方向に移動する。また、セル側部材はコイルスプリング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】
本発明のガイド部材は、コイルスプリングを保持可能なコイルスプリング保持孔を有する。セル押圧アセンブリの組み立て時において、コイルスプリングの少なくとも一部をコイルスプリング保持孔で保持することにより、コイルスプリングを仮位置決めすることができる。この仮位置決めの工程を経てセル押圧アセンブリを組み立てることにより、コイルスプリングの位置決め（組み立て途中に行う仮位置決めに対して最終的な位置決め）を容易に行うことができる。つまり、本発明のガイド部材を使用すれば、コイルスプリングの組み付けが容易になり、セル押圧アセンブリを簡単に組み立てることができる。
【００１０】
好ましくは、本発明のガイド部材は、組み立て後のセル押圧アセンブリに組み付けられる構成とする方がよい。こうすると、セル押圧アセンブリの組み立て後において、ガイド部材を廃棄する必要がない。また、セル押圧アセンブリの組み立て後において、コイルスプリングをコイルスプリング保持孔に収容し、保持することができる。このため、セル押圧アセンブリの搬送時や使用時におけるコイルスプリングの位置ずれを抑制することができる。
【００１１】
（２）好ましくは、前記コイルスプリング保持孔は、複数の前記コイルスプリングの各々に対応して配置されている構成とするとよい。本構成によると、本発明のガイド部材におけるコイルスプリング保持孔とコイルスプリングとが、一対一で対応する。つまり、一つのコイルスプリング保持孔に一つのコイルスプリングが収容される。このため、各々のコイルスプリングを互いに干渉することなく配置することができる。よって、セル押圧アセンブリの組み立て時においては、コイルスプリングの位置決めを、より容易に行うことができる。また、組み立て後のセル押圧アセンブリにガイド部材が組み付けられている場合には、セル押圧アセンブリの組み立て後におけるコイルスプリングの位置ずれを、さらに抑制することができる。
【００１２】
（３）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、複数のコイルスプリングからなるスプリング群と、を備えてなる燃料電池用セル押圧アセンブリであって、前記エンド側部材と前記セル側部材との間には、前記コイルスプリングを保持可能なコイルスプリング保持孔を有するガイド部材が介装されていることを特徴とする。
【００１３】
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、上述した本発明のガイド部材を備える。よって、本発明のセル押圧アセンブリの組み立て時においては、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。このため、本発明のセル押圧アセンブリは、簡単に組み立てることができる。また、組み立て後においては、コイルスプリングはコイルスプリング保持孔に収容され、保持されている。このため、搬送時や使用時におけるコイルスプリング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。
【００１４】
（４）好ましくは、上記（３）の構成において、前記コイルスプリング保持孔は、複数の前記コイルスプリングの各々に対応して配置されている構成とするとよい。本構成によると、ガイド部材におけるコイルスプリング保持孔とコイルスプリングとが、一対一で対応する。つまり、一つのコイルスプリング保持孔に一つのコイルスプリングが収容される。このため、各々のコイルスプリングは互いに干渉することなく配置される。したがって、組み立て時においては、コイルスプリングの位置決めを、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、コイルスプリングの位置ずれが、さらに抑制される。
【００１５】
（５）また、好ましくは、上記（３）の構成において、前記エンド側部材および前記セル側部材は、各々、互いに向かい合う対向面を備えており、前記ガイド部材は、一対の該対向面のうち少なくとも一方に固定されており、前記コイルスプリングの端部は、該ガイド部材が固定された該対向面に当接した状態で、前記コイルスプリング保持孔に収容されている構成とするとよい。
【００１６】
本構成によると、ガイド部材は、エンド側部材およびセル側部材の一対の対向面のうち少なくとも一方に固定されている。ガイド部材を固定することにより、対向面に対するガイド部材自身のずれを抑制することができる。このため、ガイド部材の位置ずれに起因するコイルスプリングの位置ずれを抑制することができる。
【００１７】
また、コイルスプリングの径方向の位置ずれは、コイルスプリング保持孔により抑制されている。このため、ガイド部材が固定された対向面は、コイルスプリングの軸方向の位置ずれだけを抑制すればよい。したがって、ガイド部材が固定された対向面の面構成が単純になる。このように、本構成によると、セル押圧アセンブリの製造コストを削減することができる。
【００１８】
（６）本発明の燃料電池用セル押圧アセンブリの組み立て方法は、エンド側部材と、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た複数のコイルスプリングからなるスプリング群と、を備えてなる燃料電池用セル押圧アセンブリの組み立て方法であって、前記エンド側部材および前記セル側部材のうち、一方の部材を配置する第一工程と、該一方の部材に対して、所定間隔だけ離間した位置に、前記コイルスプリングを保持可能なコイルスプリング保持孔を有するガイド部材を配置する第二工程と、該コイルスプリング保持孔により該コイルスプリングの仮位置決めを行う第三工程と、仮位置決めされた該コイルスプリングに対して、該エンド側部材および該セル側部材のうち、他方の部材を配置する第四工程と、を有することを特徴とする。
【００１９】
本発明の燃料電池用セル押圧アセンブリの組み立て方法（以下、適宜「本発明の組み立て方法」と称す。）によると、第三工程においてコイルスプリングの仮位置決めを行うことができる。このため、第四工程においてコイルスプリングの位置決め（第三工程に行う仮位置決めに対して最終的な位置決め）を容易に行うことができる。したがって、本発明の組み立て方法によると、コイルスプリングの組み付けが容易になり、セル押圧アセンブリを簡単に組み立てることができる。なお、組み立て後のセル押圧アセンブリには、ガイド部材が配置されていなくてもよい。すなわち、本発明の組み立て方法により組み立て可能なセル押圧アセンブリは、上記（３）、（４）の構成を有するセル押圧アセンブリに限定されない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明のガイド部材、それを用いた燃料電池用セル押圧アセンブリ、および燃料電池用セル押圧アセンブリの組み立て方法の実施形態について説明する。
【００２１】
〈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。
【００２２】
図１に示すように、固体高分子型燃料電池９は、セル押圧アセンブリ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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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１を組み立てた後、固体高分子型燃料電池９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、ガイドプレート５とを備えている。
【００３３】
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。
【００３４】
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４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（以下、「エンド側対向面」と称す。）２６には、カップ状のエンド側凹部２２が多数形成されている。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。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。
【００３５】
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、エンド側部材２の上方への抜け止めとして機能する。
【００３６】
セル側部材４は、アルミニウム合金製であって矩形板状を呈している。セル側部材４は、スプリング群３の下方に配置されている。セル側部材４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、カップ状のセル側凹部４０が、多数形成されている。セル側凹部４０には、コイルスプリング３０の下端が収容されている。
【００３７】
セル側部材４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４２が穿設されている。つまり、ガイドロッド固定孔４２は、合計四つ配置されている。ガイドロッド固定孔４２の内周面には、ねじ溝（図略）が形成されている。セル側部材４は、合計四本のガイドロッド４３を備えている。ガイドロッド４３については、後で詳しく説明する。また、セル側対向面４６の対向する一対の長辺付近には、各々三つずつボルト固定凹部４１が凹設されている。つまり、ボルト固定凹部４１は、合計六つ配置されている。
【００３８】
ガイドプレート５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。ガイドプレート５は、本発明のガイド部材に含まれる。ガイドプレート５は、セル側部材４のセル側対向面４６に固定されている。ガイドプレート５には、円形のコイルスプリング保持孔５０が多数形成されている。コイルスプリング保持孔５０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、一つのコイルスプリング保持孔５０には、一つのコイルスプリング３０が収容されている。コイルスプリング保持孔５０には、コイルスプリング３０の下端が収容されている。
【００３９】
ガイドプレート５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５１が穿設されている。つまり、ボルト貫通孔５１は、合計六つ配置されている。ボルト４５は、ボルト貫通孔５１を貫通し、ボルト固定凹部４１に螺着されている。すなわち、ボルト４５により、ガイドプレート５はセル側部材４のセル側対向面４６に固定されている。
【００４０】
ガイドプレート５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５２が穿設されている。つまり、ナット締結孔５２は、合計四つ配置されている。前述したように、セル側部材４は、ガイドロッド４３を備えている。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する。ガイドロッド４３の軸部下方の外周面には、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、ガイドプレート５のナット締結孔５２を貫通し、セル側部材４のガイドロッド固定孔４２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４２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４２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５２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４２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。
【００４１】
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。
【００４２】
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説明する。本実施形態のセル押圧アセンブリの組み立て方法は、ガイドロッド配置工程と、ガイドプレート配置工程と、コイルスプリング配置工程と、ガイドロッド螺着工程と、を有する。ここで、ガイドロッド配置工程は本発明の第一工程に、ガイドプレート配置工程は本発明の第二工程に、コイルスプリング配置工程は本発明の第三工程に、ガイドロッド螺着工程は本発明の第四工程に、それぞれ含まれる。図５〜図８に、本実施形態のセル押圧アセンブリの組み立て工程を順に示す。
【００４３】
図５に、ガイドロッド配置工程を示す。本工程では、まず、エンド側部材２のガイドロッド貫通孔２１に、ガイドロッド４３を貫通させる。すなわち、ガイドロッド貫通孔２１の拡径側から、四本のガイドロッド４３を挿入し、ガイドロッド４３のねじ山が形成されている端部を貫通させる。次に、エンド側部材２をエンド側凹部２２を上にして水平状態に置く。この状態では、ガイドロッド４３は、頭部を下にして端部がエンド側部材２の上方へ突出している。次に、ガイドロッド４３の所定部位にナット４４を配置する。
【００４４】
図６に、ガイドプレート配置工程を示す。本工程では、ガイドプレート５のナット締結孔５２に、ガイドロッド４３の端部を貫通させて、ガイドプレート５をナット４４の上に配置する。ガイドロッド４３により水平方向に位置決めされることにより、ガイドプレート５はエンド側部材２の略真上に配置される。ならびに、ナット４４に上下方向に位置決めされることにより、ガイドプレート５は、エンド側部材２の上方に、所定間隔だけ離間して配置される。また、ガイドロッド４３に対するナット４４の螺着位置（上下方向高さ）は、四本のガイドロッド４３で一定なので、ガイドプレート５は、エンド側部材２と略平行に配置される。
【００４５】
図７に、コイルスプリング配置工程を示す。本工程では、コイルスプリング３０の一端を、ガイドプレート５の上方からコイルスプリング保持孔５０を貫通させて、エンド側部材２のエンド側凹部２２に挿入する。コイルスプリング３０の下端はエンド側凹部２２により保持される。コイルスプリング３０の上端はコイルスプリング保持孔５０により保持される。コイルスプリング３０の上端の一部は、ガイドプレート５の上方へ所定量だけ突出している。
【００４６】
図８に、ガイドロッド螺着工程を示す。本工程では、まず、コイルスプリング３０の上から、セル側部材４を配置する。すなわち、コイルスプリング３０の上端を、セル側部材４のセル側凹部４０に挿入する。また、ガイドロッド４３をガイドロッド固定孔４２に螺着する。次に、セル押圧アセンブリ１を上下反対にする。すなわち、エンド側部材２が上に、セル側部材４が下になるように、セル押圧アセンブリ１をひっくり返す。そして、エンド側部材２の上面に、ロッド受け部材２８ａ、２８ｂをスクリューにより固定する。また、ボルト４５を、ボルト貫通孔５１を貫通させ、ボルト固定凹部４１に螺着することにより、ガイドプレート５をセル側部材４の上に固定する（前出図２、図３参照）。このようにして、セル押圧アセンブリ１が完成し、前出図４の状態になる。
【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には、ガイドプレート５が配置されている。このため、コイルスプリング配置工程においては、前出図７に示すように、コイルスプリング３０の上端をコイルスプリング保持孔５０で保持して、コイルスプリング３０を仮位置決めすることができる。具体的には、コイルスプリング配置工程において、コイルスプリング３０の下端の下面および外周面は、エンド側凹部２２により保持されている。また、コイルスプリング３０の上端の外周面は、コイルスプリング保持孔５０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。このため、例えば、コイルスプリング３０が、自重などにより傾こうとしても、コイルスプリング保持孔５０の内周面にコイルスプリング３０の外周面が当接することにより、コイルスプリング３０の傾動を規制することができる。
【００４８】
このように、コイルスプリング配置工程において全てのコイルスプリング３０を略垂直に立設することができるので、後工程であるガイドロッド螺着工程において、全てのコイルスプリング３０の上端を、一度に、各々対向するセル側凹部４０に収容することができる。このため、コイルスプリング３０の位置決めが容易になり、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。また、セル押圧アセンブリ１の組み立て後においては、前出図４に示すように、コイルスプリング３０の下端はコイルスプリング保持孔５０に収容され、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。
【００４９】
本実施形態のセル押圧アセンブリ１によると、ガイドプレート５の一つのコイルスプリング保持孔５０に対して、一つのコイルスプリング３０が収容されている。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配置することができる。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。
【００５０】
本実施形態のセル押圧アセンブリ１によると、ガイドプレート５は、セル側部材４の上にボルト４５で固定されている。これより、セル側対向面４６に対するガイドプレート５のずれを抑制することができる。その結果、ガイドプレート５の位置ずれに起因するコイルスプリング３０の位置ずれを抑制することができる。
【００５１】
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およびセル側部材４には、各々、エンド側凹部２２、セル側凹部４０が形成されている。これら両凹部２２、４０に、コイルスプリング３０の両端を収容することで、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。具体的には、コイルスプリング配置工程において、エンド側凹部２２によりコイルスプリング３０の下端の位置決めを簡単に行うことができる。また、ガイドロッド螺着工程において、セル側凹部４０によりコイルスプリング３０の上端の位置決めを簡単に行うことができる。ならびに、組み立て後においても、コイルスプリング３０の位置ずれを、両凹部２２、４０により抑制することができる。
【００５２】
また、コイルスプリング３０の両端が、各々エンド側凹部２２、セル側凹部４０に収容されるため、そ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）が薄くなる。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。
【００５３】
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やセル側部材４やガイドプレート５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。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。
【００５４】
また、本実施形態のセル押圧アセンブリ１は、ガイドロッド４３を備えている。このため、ガイドプレート配置工程において、ガイドプレート５の水平方向の位置ずれを抑制することができる。つまり、ガイドプレート５をエンド側部材２の略真上に配置することができる。したがって、コイルスプリング配置工程において、コイルスプリング３０を略垂直に立設することができる。さらに、ガイドロッド４３は、六角穴付きの頭部を有するため、ガイドロッド４３の螺着作業が容易で、セル押圧アセンブリ１を組み立て易い。
【００５５】
また、本実施形態のセル押圧アセンブリ１は、ナット４４を備えている。このため、ガイドプレート配置工程において、ガイドプレート５の上下方向の位置ずれを抑制することができる。つまり、ガイドプレート５を、エンド側部材２の上方に、所定間隔だけ離間して配置することができる。並びにガイドプレート５を、エンド側部材２に対して、略平行に配置することができる。
【００５６】
〈第二実施形態〉
本実施形態と第一実施形態との相違点は、セル側部材のセル側対向面に、セル側凹部が形成されていない点である。したがって、ここでは相違点のみを説明する。まず、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９に、同セル押圧アセンブリの断面図を示す。なお、図９は、前出図４と対応している。図９中、前出図４と対応する部位については同じ符号で示す。図９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。
【００５７】
図９に示すように、セル側部材４のセル側対向面４６は、平坦であり、凹部は形成されていない。ガイドプレート５は、セル側対向面４６に固定されている。ガイドプレート５のコイルスプリング保持孔５０には、コイルスプリング３０の下端が収容されている。つまり、コイルスプリング３０の下端は、セル側対向面４６に当接した状態で、コイルスプリング保持孔５０に収容されている。
【００５８】
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。
【００５９】
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の下端の径方向の位置ずれは、コイルスプリング保持孔５０により抑制されている。このため、セル側対向面４６は、コイルスプリング３０の軸方向の位置ずれだけを抑制すればよい。したがって、セル側対向面４６の面構成を単純な平坦面とすることができる。これにより、セル押圧アセンブリ１の製造コストを削減することができる。
【００６０】
〈その他〉
以上、本発明のガイド部材、燃料電池用セル押圧アセンブリ、および燃料電池用セル押圧アセンブリの組み立て方法の実施の形態について説明した。しかしながら、本発明のガイド部材、燃料電池用セル押圧アセンブリ、および燃料電池用セル押圧アセンブリの組み立て方法は、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。
【００６１】
例えば、上記二つの実施形態では、ガイド部材として、セル側部材と略同じ大きさのガイドプレートを一枚配置した。しかし、ガイド部材の数、大きさ、形状等は特に限定されるものではない。例えば、セル側部材のセル側対向面をいくつかの領域に分割して、各々の領域ごとにガイド部材を配置してもよい。また、上記二つの実施形態では、ガイドプレートをセル側部材のセル側対向面に固定した。しかし、ガイド部材を配置する位置は、セル側部材とエンド側部材との間であれば、特に限定されるものではない。例えば、エンド側部材のエンド側対向面に固定してもよい。また、セル側対向面とエンド側対向面との両方に固定してもよい。また、セル側部材とエンド側部材との中間に固定してもよい。
【００６２】
また、上記二つの実施形態では、ガイドプレートは、コイルスプリングと一対一で対応するコイルスプリング保持孔を有する。しかし、コイルスプリング保持孔の数は、特に限定されるものではない。つまり、コイルスプリング保持孔は、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、一つのコイルスプリング保持孔で、コイルスプリングの数本をまとめて保持してもよい。こうすると、ガイドプレートの形状が簡単になる。また、第二実施形態のように、コイルスプリングは、コイルスプリング保持孔を貫通していてもしていなくてもよい。
【００６３】
上記第一実施形態では、エンド側部材およびセル側部材の各々の対向面に凹部（エンド側凹部、セル側凹部）を形成した。一方、上記第二実施形態では、エンド側部材の対向面のみに凹部（エンド側凹部）を形成した。しかし、凹部の形成は必須ではない。例えば、セル側部材の対向面のみに形成してもよく、エンド側部材およびセル側部材のいずれの対向面にも凹部を形成しなくてもよい。形成された凹部の形状も特に限定されるものではない。また、凹部に替えて、コイルスプリングの位置決め機能を有する凸部を形成してもよい。
【００６４】
上記第一実施形態では、セル押圧アセンブリを、ガイドロッド配置工程と、ガイドプレート配置工程と、コイルスプリング配置工程と、ガイドロッド螺着工程と、を経て組み立てた。しかし、セル押圧アセンブリの組み立て方法は、特に限定されるものではなく、ガイド部材の形態、固定位置等に応じて適宜決定すればよい。
【００６５】
上記二つの実施形態では、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。また、ガイドロッドは必須ではない。エンド側部材に対するガイド部材の水平方向の位置決めができればよい。例えば、エンド側部材の水平方向外側に枠体を設置し、当該枠体によりガイド部材の水平方向の位置決めを行ってもよい。また、ナットは必須ではない。エンド側部材に対するガイド部材の垂直方向の位置決めができればよい。例えば、エンド側部材の水平方向外側に枠体を設置し、当該枠体の所定高さのところにフックを配置し、当該フックでガイド部材を支持することによりガイド部材の垂直方向の位置決めを行ってもよい。また、エンド側部材とセル側部材との配置順序を逆にしてもよい。つまり、まずセル側部材を水平状態に配置し、次いでセル側部材の上方にガイド部材を配置し、それからセル側部材とガイド部材とにスプリング群を配置し、最後にスプリング群の上からエンド側部材を設置してもよい。
【００６６】
また、上記実施形態では、組み立て後のセル押圧アセンブリにガイド部材を組み付けて使用した。しかしながら、組み立て後にガイド部材をセル押圧アセンブリから撤去してもよい。この場合、ガイド部材を予め複数の分割体で構成し、組み立て後に分解、撤去してもよい。また、ガイド部材を紙、プラスチックなど破損しやすい材質とし、組み立て後に破壊、撤去してもよい。また、ガイド部材を水溶性あるいは脂溶性などの材質とし、組み立て後に溶解、撤去してもよい。また、ガイド部材を可燃性の材質とし、組み立て後に燃焼、撤去してもよい。
【００６７】
上記実施形態では、エンド側部材、セル側部材、ガイドプレート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、マグネシウム合金等の他の材料で構成してもよい。また、エンド側部材およびセル側部材の形状は上記実施形態に限定されるものではない。
【００６８】
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。
【００６９】
また、上記実施形態におけるコイルスプリングの配置数も特に限定されるものではない。例えば、第一実施形態のセル押圧アセンブリによると、ガイドロッド螺着工程において、全てのコイルスプリングの上端を、一度に、各々対向するセル側凹部に収容することができる。言い換えると、コイルスプリングの数の多少によらず、一度に、セル側部材をスプリング群に装着することができる。このため、本発明のガイド部材、および燃料電池用セル押圧アセンブリの組み立て方法は、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。
【００７０】
また、コイルスプリングの材質、大きさ、配置の仕方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材質、大きさ、配置の仕方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。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の第一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である。
【図２】本発明の第一実施形態の燃料電池用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組み立て方法におけるガイドロッド配置工程を示す図である。
【図６】同セル押圧アセンブリの組み立て方法におけるガイドプレート配置工程を示す図である。
【図７】同セル押圧アセンブリの組み立て方法におけるコイルスプリング配置工程を示す図である。
【図８】同セル押圧アセンブリの組み立て方法におけるガイドロッド螺着工程を示す図である。
【図９】本発明の第二実施形態の燃料電池用セル押圧アセンブリの断面図である。
【符号の説明】
【００７２】
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
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  ３０：コイルスプリング
４：セル側部材  ４０：セル側凹部  ４１：ボルト固定凹部  ４２：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）
５：ガイドプレート（ガイド部材）  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】
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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】
2008060009.tif 000009
【図８】
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【図９】
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