(57)【要約】【課題】複数の筒状挿入部が側板に結合されるとともに、各筒状挿入部の要求強度に対して最適な接合状態を与えることができ、しかも経済的に構成することを可能にする。【解決手段】側板６０ｂは、ブラケット部材８２と面部材８４とを備え、前記ブラケット部材８２は、複数の第２連結部７２が板状取付部８０に一体に設けられる。ブラケット部材８２の板状取付部８０と面部材８４とは、スポット溶接部８８により接合される。スポット溶接部８８は、複数のスポット溶接点８８ａを有するとともに、中央側のスポット溶接点８８ａの数は、端部側のスポット溶接点８８ａの数よりも多数に設定される。【選択図】図５
2008235140.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の電極が電解質の両側に設けられた電解質・電極構造体を、セパレータにより挟持した単位セルを備え、前記単位セルが複数積層された積層体を箱状ケーシング内に収容する燃料電池スタックであって、
前記ケーシングは、前記積層体の積層方向両端部に配置される端板と、
前記積層体の側部に配置される複数の側板と、
前記端板と前記側板とを連結する連結ピンと、
前記連結ピンを挿入する複数の筒状挿入部と、
を備え、
複数の前記筒状挿入部は、前記側板に結合されるとともに、
相対的に大きな荷重が付与される接合部位の接合強度が、相対的に小さな荷重が付与される接合部位の接合強度よりも大きく設定されることを特徴とする燃料電池スタック。
【請求項２】
請求項１記載の燃料電池スタックにおいて、前記側板の中央側に接合される前記筒状挿入部は、前記側板の端部側に接合される前記筒状挿入部よりも大きな結合強度に設定されることを特徴とする燃料電池スタック。
【請求項３】
請求項１又は２記載の燃料電池スタックにおいて、前記複数の筒状挿入部は、相対的に大きな荷重が付与される接合部位の接合面積が、相対的に小さな荷重が付与される接合部位の接合面積よりも大きく設定されることを特徴とする燃料電池スタック。
【請求項４】
請求項１又は２記載の燃料電池スタックにおいて、複数の前記筒状挿入部が一体に設けられるブラケット部材を備え、
前記ブラケット部材は、相対的に大きな荷重が付与される前記筒状挿入部に対応する接合部位の接合面積が、相対的に小さな荷重が付与される前記筒状挿入部に対応する接合部位の接合面積よりも大きく設定されることを特徴とす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、一対の電極が電解質の両側に設けられた電解質・電極構造体を、セパレータにより挟持した単位セルを備え、前記単位セルが複数積層された積層体を箱状ケーシング内に収容する燃料電池スタックに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、固体高分子型燃料電池は、高分子イオン交換膜からなる電解質膜（電解質）を採用している。この電解質膜の両側にアノード側電極及びカソード側電極を配設した電解質膜・電極構造体を、セパレータによって挟持することにより燃料電池が構成されている。
【０００３】
通常、この燃料電池は、所望の発電力を得るために、所定数（例えば、数十〜数百）だけ積層した燃料電池スタックとして使用されている。この燃料電池スタックは、燃料電池の内部抵抗の増大や反応ガスのシール性の低下等を阻止するために、積層されている各燃料電池同士を確実に加圧保持する必要がある。
【０００４】
そこで、例えば、特許文献１に開示されている燃料電池スタックが知られている。この燃料電池スタックでは、所定数の単位セルを積層した積層体の外側に集電用電極（ターミナルプレート）を介装してエンドプレートが配設されるとともに、前記エンドプレートがヒンジ機構によってケーシングに連結されている。このケーシングは、エンドプレート間に上下及び左右に配設される複数枚のパネル（側板）を備えている。
【０００５】
これにより、特許文献１では、部品点数が有効に削減されるとともに、薄肉状のエンドプレートを用いることができ、燃料電池スタック全体の小型化及び軽量化が容易に図られる。
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−２９８９０１号公報（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上記の特許文献１では、例えば、図１９に示すように、ケーシングを構成するパネル１の長手方向両端には、ヒンジ機構２を構成する連結ピン３を挿入するための複数の円筒状挿入部４ａ〜４ｃが設けられている。各挿入部４ａ〜４ｃは、通常、パネル１を構成する面部材５の両端部にレーザ溶接等の接合処理によって個別に接合されている。
【０００８】
この場合、ケーシング内に複数の単位セルを収容して燃料電池スタックが組み付けられる際、このケーシングを構成するパネル１では、連結ピン３を介して円筒状挿入部４ａ〜４ｃに引張荷重が作用している。複数の単位セルに対して所望の締め付け荷重を付与しているからである。
【０００９】
ここで、パネル１では、幅方向（矢印Ｂ方向）中央部に接合されている円筒状挿入部４ｂに作用する引張荷重が、幅方向両端部に接合されている円筒状挿入部４ａ、４ｃに作用する引張荷重よりも大きくなっている。このため、中央部の円筒状挿入部４ｂでは、接合強度が不足し易くなる一方、両端部の円筒状挿入部４ａ、４ｃでは、接合強度が過剰になるおそれがある。これにより、比較的大きな応力が発生し、強度やタフネスが低下する場合がある。
【００１０】
本発明はこの種の課題を解決するものであり、複数の筒状挿入部が側板に結合されるとともに、各筒状挿入部の要求強度に対して最適な接合状態を与えることができ、しかも経済的に構成することが可能な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】
【００１１】
本発明は、一対の電極が電解質の両側に設けられた電解質・電極構造体を、セパレータにより挟持した単位セルを備え、前記単位セルが複数積層された積層体を箱状ケーシング内に収容する燃料電池スタックに関するものである。
【００１２】
ケーシングは、積層体の積層方向両端部に配置される端板と、前記積層体の側部に配置される複数の側板と、前記端板と前記側板とを連結する連結ピンと、前記連結ピンを挿入する複数の筒状挿入部とを備えている。
【００１３】
そして、複数の筒状挿入部は、側板に結合されるとともに、相対的に大きな荷重が付与される接合部位の接合強度が、相対的に小さな荷重が付与される接合部位の接合強度よりも大きく設定されている。
【００１４】
また、側板の中央側に接合される筒状挿入部は、前記側板の端部側に接合される筒状挿入部よりも大きな結合強度に設定されることが好ましい。
【００１５】
さらに、複数の筒状挿入部は、相対的に大きな荷重が付与される接合部位の接合面積が、相対的に小さな荷重が付与される接合部位の接合面積よりも大きく設定されることが好ましい。
【００１６】
さらにまた、複数の筒状挿入部が一体に設けられるブラケット部材を備え、前記ブラケット部材は、相対的に大きな荷重が付与される筒状挿入部に対応する接合部位の接合面積が、相対的に小さな荷重が付与される筒状挿入部に対応する接合部位の接合面積よりも大きく設定されることが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明では、相対的に大きな荷重が付与される接合部位の接合強度が、相対的に小さな荷重が付与される接合部位の接合強度よりも大きく設定されている。このため、各筒状挿入部の要求強度に対して最適な接合状態を与えることができ、荷重バランスの均等化及び応力の低減を図ることが可能になる。これにより、ケーシングの強度を最適化することができるとともに、結合コストや結合重量を有効に削減することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る燃料電池スタック１０の一部分解概略斜視図であり、図２は、前記燃料電池スタック１０の一部断面側面図である。
【００１９】
燃料電池スタック１０は、複数の単位セル１２が水平方向（矢印Ａ方向）に積層された積層体１４を備える。積層体１４の積層方向（矢印Ａ方向）一端には、ターミナルプレート１６ａ、絶縁プレート１８及びエンドプレート２０ａが外方に向かって、順次、配設される。積層体１４の積層方向他端には、ターミナルプレート１６ｂ、任意の厚さに設定可能な絶縁性スペーサ部材２２及びエンドプレート２０ｂが外方に向かって、順次、配設される。燃料電池スタック１０は、四角形に構成されるエンドプレート２０ａ、２０ｂを端板として含むケーシング２４により一体的に保持される。
【００２０】
図２及び図３に示すように、各単位セル１２は、電解質膜・電極構造体（電解質・電極構造体）３０と、前記電解質膜・電極構造体３０を挟持する薄板波形状の第１及び第２金属セパレータ３２、３４とを備える。なお、第１及び第２金属セパレータ３２、３４に代替して、例えば、カーボンセパレータを使用してもよい。
【００２１】
単位セル１２の長辺方向（図３中、矢印Ｂ方向）の一端縁部には、矢印Ａ方向に互いに連通して、酸化剤ガス、例えば、酸素含有ガスを供給するための酸化剤ガス供給連通孔３６ａ、冷却媒体を供給するための冷却媒体供給連通孔３８ａ、及び燃料ガス、例えば、水素含有ガスを排出するための燃料ガス排出連通孔４０ｂが設けられる。
【００２２】
単位セル１２の長辺方向の他端縁部には、矢印Ａ方向に互いに連通して、燃料ガスを供給するための燃料ガス供給連通孔４０ａ、冷却媒体を排出するための冷却媒体排出連通孔３８ｂ、及び酸化剤ガスを排出するための酸化剤ガス排出連通孔３６ｂが設けられる。
【００２３】
電解質膜・電極構造体３０は、例えば、パーフルオロスルホン酸の薄膜に水が含浸された固体高分子電解質膜４２と、前記固体高分子電解質膜４２を挟持するアノード側電極４４及びカソード側電極４６とを備える。
【００２４】
アノード側電極４４及びカソード側電極４６は、カーボンペーパ等からなるガス拡散層（図示せず）と、白金合金が表面に担持された多孔質カーボン粒子が前記ガス拡散層の表面に一様に塗布されて形成される電極触媒層（図示せず）とを有する。電極触媒層は、固体高分子電解質膜４２の両面に形成される。
【００２５】
第１金属セパレータ３２の電解質膜・電極構造体３０に向かう面３２ａには、燃料ガス供給連通孔４０ａと燃料ガス排出連通孔４０ｂとを連通する燃料ガス流路４８が形成される。この燃料ガス流路４８は、例えば、矢印Ｂ方向に延在する複数本の溝部により構成される。第１金属セパレータ３２の面３２ｂには、冷却媒体供給連通孔３８ａと冷却媒体排出連通孔３８ｂとを連通する冷却媒体流路５０が形成される。この冷却媒体流路５０は、矢印Ｂ方向に延在する複数本の溝部により構成される。
【００２６】
第２金属セパレータ３４の電解質膜・電極構造体３０に向かう面３４ａには、例えば、矢印Ｂ方向に延在する複数本の溝部からなる酸化剤ガス流路５２が設けられるとともに、この酸化剤ガス流路５２は、酸化剤ガス供給連通孔３６ａと酸化剤ガス排出連通孔３６ｂとに連通する。第２金属セパレータ３４の面３４ｂには、第１金属セパレータ３２の面３２ｂと重なり合って冷却媒体流路５０が一体的に形成される。
【００２７】
第１金属セパレータ３２の面３２ａ、３２ｂには、この第１金属セパレータ３２の外周端縁部を周回して第１シール部材５４が一体成形される。第１シール部材５４は、面３２ａで燃料ガス供給連通孔４０ａ、燃料ガス排出連通孔４０ｂ及び燃料ガス流路４８を囲繞してこれらを連通させる一方、面３２ｂで冷却媒体供給連通孔３８ａ、冷却媒体排出連通孔３８ｂ及び冷却媒体流路５０を囲繞してこれらを連通させる。
【００２８】
第２金属セパレータ３４の面３４ａ、３４ｂには、この第２金属セパレータ３４の外周端縁部を周回して第２シール部材５６が一体成形される。第２シール部材５６は、面３４ａで酸化剤ガス供給連通孔３６ａ、酸化剤ガス排出連通孔３６ｂ及び酸化剤ガス流路５２を囲繞してこれらを連通させる一方、面３４ｂで冷却媒体供給連通孔３８ａ、冷却媒体排出連通孔３８ｂ及び冷却媒体流路５０を囲繞してこれらを連通させる。
【００２９】
図２に示すように、第１及び第２シール部材５４、５６間には、固体高分子電解質膜４２の外周が、直接、ケーシング２４に接触することを阻止するために、シール５７が介装される。
【００３０】
図１及び図２に示すように、ターミナルプレート１６ａ、１６ｂの端部には、面方向に突出する板状の端子部５８ａ、５８ｂが形成される。端子部５８ａ、５８ｂには、例えば、走行用モータ等の負荷が接続される。
【００３１】
ケーシング２４は、図１に示すように、端板であるエンドプレート２０ａ、２０ｂと、積層体１４の側部に配置される複数の側板６０ａ〜６０ｄと、前記側板６０ａ〜６０ｄの互いに近接する端部同士を連結するアングル部材（例えば、Ｌアングル）６２ａ〜６２ｄと、前記エンドプレート２０ａ、２０ｂと前記側板６０ａ〜６０ｄとを連結するそれぞれ長さの異なる連結ピン６４ａ、６４ｂとを備える。側板６０ａ〜６０ｄは、薄板金属製プレートで構成される。
【００３２】
エンドプレート２０ａ、２０ｂの上下各辺には、それぞれ２つの第１連結部（筒状挿入部）６６ａ、６６ｂが突出形成されるとともに、両側の各辺には、それぞれ１つの第１連結部（筒状挿入部）６６ｃ、６６ｄが突出形成される。第１連結部６６ａ〜６６ｄには、孔６７ａ〜６７ｄが貫通形成される。エンドプレート２０ａ、２０ｂの両側の各辺下端には、マウント用ボス部６８ａ、６８ｂが形成される。このボス部６８ａ、６８ｂが、図示しない搭載部位にボルト等を介して固定されることにより、燃料電池スタック１０を、例えば、車両に搭載する。
【００３３】
積層体１４の矢印Ｂ方向両側に配置される側板６０ａ、６０ｃの長手方向（矢印Ａ方向）両端には、第２連結部（筒状挿入部）７０ａ、７０ｂが２つずつ形成される。積層体１４の上下両側に配置される側板６０ｂ、６０ｄの長手方向両端には、第２連結部（筒状挿入部）７２ａ、７２ｂが３つずつ形成される。第２連結部７０ａ、７０ｂには、孔７１ａ、７１ｂが形成されるとともに、第２連結部７２ａ、７２ｂには、孔７３ａ、７３ｂが形成される。
【００３４】
側板６０ａ、６０ｃの各第２連結部７０ａ、７０ｂ間には、エンドプレート２０ａ、２０ｂの両側の各辺の第１連結部６６ｃ、６６ｄが配置されるとともに、これらに短尺な連結ピン６４ａが一体的に挿入されて、前記側板６０ａ、６０ｃが前記エンドプレート２０ａ、２０ｂに取り付けられる。
【００３５】
同様に、側板６０ｂ、６０ｄの第２連結部７２ａ、７２ｂがエンドプレート２０ａ、２０ｂの上辺及び下辺の第１連結部６６ａ、６６ｂと交互に配置されるとともに、これらに長尺な連結ピン６４ｂが一体的に挿入されて、前記側板６０ｂ、６０ｄが前記エンドプレート２０ａ、２０ｂに取り付けられる。
【００３６】
側板６０ａ〜６０ｄには、短手方向両端縁部にそれぞれ複数のねじ孔７４が形成される一方、アングル部材６２ａ〜６２ｄの各辺には、前記ねじ孔７４に対応して孔部７６が形成される。各孔部７６に挿入される各ねじ７７がねじ孔７４に螺合することにより、アングル部材６２ａ〜６２ｄを介して側板６０ａ〜６０ｄ同士が固定される。これにより、ケーシング２４が構成される（図４参照）。
【００３７】
なお、アングル部材６２ａ〜６２ｄにねじ孔を形成する一方、側板６０ａ〜６０ｄに孔部を形成し、前記アングル部材６２ａ〜６２ｄを前記側板６０ａ〜６０ｄの内方に配置した状態で、これらを一体的にねじ止めしてもよい。
【００３８】
図５及び図６に示すように、側板６０ｂは、連結ピン６４ｂを挿入する３つの第２連結部７２ａが板状取付部８０に一体に設けられるブラケット部材８２と、ケーシング２４の側面を構成するとともに、前記板状取付部８０に接合される面部材（側板）８４とを備える。板状取付部８０の端部には、必要に応じてテーパ面８０ａを形成してもよい。
【００３９】
ブラケット部材８２は、面部材８４の矢印Ａ方向両端部に当接して前記ブラケット部材８２と前記面部材８４とを相対的に位置決めするための段差部位８６を設ける。ブラケット部材８２の板状取付部８０と面部材８４とは、スポット溶接部８８により接合される（図５参照）。スポット溶接部８８は、複数のスポット溶接点８８ａを有するとともに、相対的に大きな荷重が付与される接合部位の接合強度が、相対的に小さな荷重が付与される接合部位の接合強度よりも大きく設定される。
【００４０】
具体的には、ブラケット部材８２の幅方向（矢印Ｂ方向）中央側の接合強度は、前記ブラケット部材８２の幅方向端部側の接合強度よりも大きく設定されており、スポット溶接部８８は、中央側の接合面積が端部側の接合面積よりも大きく設定される。このスポット溶接部８８では、接合面積がスポット溶接点８８ａの数の増減によって変更されており、中央側のスポット溶接点８８ａの数は、端部側のスポット溶接点８８ａの数よりも多数に設定される。
【００４１】
側板６０ａ、６０ｃ及び６０ｄは、図１に示すように、上記の側板６０ｂと同様に構成されており、その詳細な説明は省略する。また、エンドプレート２０ａ、２０ｂは、必要に応じて上記の側板６０ｂと同様に構成される。
【００４２】
このように構成される燃料電池スタック１０の動作について、以下に説明する。
【００４３】
この燃料電池スタック１０では、先ず、図４に示すように、エンドプレート２０ａの酸化剤ガス供給連通孔３６ａに酸素含有ガス等の酸化剤ガスが供給されるとともに、燃料ガス供給連通孔４０ａに水素含有ガス等の燃料ガスが供給される。さらに、冷却媒体供給連通孔３８ａに純水やエチレングリコール等の冷却媒体が供給される。このため、積層体１４では、矢印Ａ方向に重ね合わされた複数の単位セル１２に対し、酸化剤ガス、燃料ガス及び冷却媒体が矢印Ａ方向に供給される。
【００４４】
図３に示すように、酸化剤ガスは、酸化剤ガス供給連通孔３６ａから第２金属セパレータ３４の酸化剤ガス流路５２に導入され、電解質膜・電極構造体３０のカソード側電極４６に沿って移動する。一方、燃料ガスは、燃料ガス供給連通孔４０ａから第１金属セパレータ３２の燃料ガス流路４８に導入され、電解質膜・電極構造体３０のアノード側電極４４に沿って移動する。
【００４５】
従って、各電解質膜・電極構造体３０では、カソード側電極４６に供給される酸化剤ガスと、アノード側電極４４に供給される燃料ガスとが、電極触媒層内で電気化学反応により消費され、発電が行われる。
【００４６】
次いで、カソード側電極４６に供給されて消費された酸化剤ガスは、酸化剤ガス排出連通孔３６ｂに沿って流動した後、エンドプレート２０ａから外部に排出される。同様に、アノード側電極４４に供給されて消費された燃料ガスは、燃料ガス排出連通孔４０ｂに排出されて流動し、エンドプレート２０ａから外部に排出される。
【００４７】
また、冷却媒体は、冷却媒体供給連通孔３８ａから第１及び第２金属セパレータ３２、３４間の冷却媒体流路５０に導入された後、矢印Ｂ方向に沿って流動する。この冷却媒体は、電解質膜・電極構造体３０を冷却した後、冷却媒体排出連通孔３８ｂを移動してエンドプレート２０ａから排出される。
【００４８】
この場合、ケーシング２４では、エンドプレート２０ａ、２０ｂ間の積層体１４に所定の締め付け荷重を付与しているため、連結ピン６４ａ、６４ｂには、矢印Ａ方向に荷重が作用している。その際、図６に示すように、長尺な連結ピン６４ｂには、軸方向（矢印Ｂ方向）中央部に軸方向両端部に比べて大きな荷重（矢印Ｆ参照）がかかっている。従って、ブラケット部材８２には、矢印Ｂ方向（幅方向）中央部に相対的な大きな荷重が作用する一方、矢印Ｂ方向両端側に相対的に小さな荷重が作用している。
【００４９】
ここで、第１の実施形態では、図５に示すように、ブラケット部材８２の板状取付部８０と面部材８４とを接合するスポット溶接部８８において、矢印Ｂ方向中央側のスポット溶接点８８ａの数が、幅方向両端部側のスポット溶接点８８ａの数よりも多数に設定されている。このため、スポット溶接部８８は、幅方向中央側の接合面積が幅方向両端部側の接合面積よりも大きくなり、前記中央側の接合強度は、前記両端部側の接合強度よりも大きく設定されている。
【００５０】
従って、連結ピン６４ａを挿通する各第２連結部７２ａでは、それぞれの要求強度に対して最適な接合状態を与えることができる。これにより、連結ピン６４ｂを介して各第２連結部７２ａに作用する荷重増加に対し、板状取付部８０と面部材８４との接合面積を増加させることによって、荷重バランスの均等化を図ることが可能になる。
【００５１】
このため、ブラケット部材８２に作用する応力を良好に低減させることができ、ケーシング２４全体の強度を最適化するとともに、結合コストや結合重量を有効に削減することが可能になるという効果が得られる。なお、側板６０ａ、６０ｃ及び６０ｄでは、上記の側板６０ｂと同様の効果が得られる。
【００５２】
図７は、本発明の第２の実施形態に係る燃料電池スタックにおいて、ケーシング９０を構成する側板９２の分解斜視図である。
【００５３】
なお、第１の実施形態に係るケーシング２４と同一の構成要素には、同一の参照符号を付して、その詳細な説明は省略する。側板９２は、側板６０ｂに対応するものであり、他の側板６０ａ、６０ｃ及び６０ｄに対応する側板の説明は省略する。また、以下に説明する第３〜第１３の実施形態においても同様に、その詳細な説明は省略する。
【００５４】
側板９２では、ブラケット部材８２と面部材８４とがレーザ溶接部９４により接合される。レーザ溶接部９４は、矢印Ｂ方向に直線的に延在し且つ矢印Ａ方向に配列される複数のレーザ溶接ライン９４ａ、９４ｂ及び９４ｃを有する。最も短尺なレーザ溶接ライン９４ｃは、面部材８４の矢印Ｂ方向中央側に設けられる一方、最も長尺なレーザ溶接ライン９４ａは、中間長さのレーザ溶接ライン９４ｂを挟んで前記面部材８４の端縁部に設けられる。
【００５５】
第２の実施形態では、それぞれ長さの異なるレーザ溶接ライン９４ａ〜９４ｃを設けることにより、ブラケット部材８２の中央側の接合面積が、前記ブラケット部材８２の端部側の接合面積よりも大きく設定されている。
【００５６】
図８は、本発明の第３の実施形態に係る燃料電池スタックにおいて、ケーシング１００を構成する側板１０２の分解斜視図である。
【００５７】
側板１０２では、ブラケット部材８２と面部材８４とがレーザ溶接部１０４により接合される。このレーザ溶接部１０４は、それぞれ矢印Ｂ方向に断続的に延在するレーザ溶接ライン１０４ａ、１０４ｂ及び１０４ｃを有する。レーザ溶接部１０４では、レーザ溶接ライン１０４ａ、１０４ｂ及び１０４ｃの順に短尺に設定され、実質的に上記のレーザ溶接部９４と同様に構成される。
【００５８】
図９は、本発明の第４の実施形態に係る燃料電池スタックにおいて、ケーシング１１０を構成する側板１１２の分解斜視図である。
【００５９】
この側板１１２では、ブラケット部材８２と面部材８４とがプロジェクション溶接部１１４により接合される。プロジェクション溶接部１１４は、面部材８４（又はブラケット部材８２）に形成された複数の突起１１４ａを有している。突起１１４ａは、幅方向中央部側の分布が幅方向両端部側の分布よりも多くなるように設定されており、前記幅方向中央部の接合面積は、前記幅方向両端部の接合面積よりも大きく構成される。
【００６０】
図１０は、本発明の第５の実施形態に係る燃料電池スタックにおいて、ケーシング１２０を構成する側板１２２の分解斜視図である。
【００６１】
この側板１２２では、ブラケット部材８２と面部材８４とがＦＳＷ（摩擦攪拌接合）１２４により接合される。ＦＳＷ１２４は、それぞれ矢印Ｂ方向に延在し且つ長さの異なる接合ライン１２４ａ、１２４ｂ及び１２４ｃを有する。従って、ブラケット部材８２の幅方向中央側の接合面積は、幅方向両端部側の接合面積よりも大きく設定される。
【００６２】
なお、各接合ライン１２４ａ、１２４ｂ及び１２４ｃは、連続した直線状に限定されるものではなく、矢印Ｂ方向に断続的に形成してもよい。
【００６３】
図１１は、本発明の第６の実施形態に係る燃料電池スタックにおいて、ケーシング１３０を構成する側板１３２の分解斜視図である。
【００６４】
側板１３２では、ブラケット部材８２と面部材８４とが接合部１３４により接合される。接合部１３４は、溶接、ろう付け又は接着等により構成されており、幅方向中央部側の接合面積が最大面積に設定され、幅方向両端部に向かって接合面積が小さく設定されている。なお、接合部１３４の形状は、長方形の他、円形、楕円形、正方形等、種々の形状に設定可能である。
【００６５】
図１２は、本発明の第７の実施形態に係る燃料電池スタックにおいて、ケーシング１４０を構成する側板１４２の分解斜視図である。
【００６６】
この側板１４２では、ブラケット部材８２と面部材８４とが接合部１４４により接合される。接合部１４４は、ブラケット部材８２の板状取付部８０と面部材８４とにそれぞれ形成される複数の孔部１４６ａ、１４６ｂと、前記孔部１４６ａ、１４６ｂに軸部が挿入された後、端部が潰されるリベット１４８とを備える。
【００６７】
孔部１４６ａ、１４６ｂは、幅方向（矢印Ｂ方向）中央部側の個数が、幅方向両端部側の個数よりも多く設定されている。このため、接合部１４４は、中央側の接合面積が両端部側の接合面積よりも大きく設定される。
【００６８】
図１３は、本発明の第８の実施形態に係る燃料電池スタックにおいて、ケーシング１５０を構成する側板１５２の分解斜視図である。
【００６９】
この側板１５２では、ブラケット部材８２と面部材８４とが接合部１５４により接合される。接合部１５４は、ブラケット部材８２の板状取付部８０と面部材８４とに形成される複数の孔部１５６ａ、１５６ｂと、前記孔部１５６ａ、１５６ｂに一体的に挿入されるリベット１５８とを備える。
【００７０】
孔部１５６ａ、１５６ｂは、矢印Ｂ方向両端部の開口径が最小径に設定されており、幅方向中央部に向かって、順次、開口径が大きく設定される。リベット１５８は、同様に幅方向両端部から中央部に向かって、順次、大径に構成され、それぞれ孔部１５６ａ、１５６ｂに挿入されて接合される。従って、ブラケット部材８２は、中央側の接合面積が両端部側の接合面積よりも大きく設定される。
【００７１】
なお、以下に説明する第９〜第１３の実施形態では、上記の第７及び第８の実施形態と同様に、それぞれの接合部は、幅方向中央部の個数が端部側の個数よりも多く設定されていてもよく、又は、幅方向中央部側の寸法が幅方向端部側の寸法よりも大きく設定されていてもよい。すなわち、リベット１４８又は１５８と同様に構成されるものである。
【００７２】
図１４は、本発明の第９の実施形態に係る燃料電池スタックにおいて、ケーシング１６０を構成する側板１６２の一部断面側面図である。
【００７３】
側板１６２では、ブラケット部材８２と面部材８４とが接合部１６４により接合される。接合部１６４は、板状取付部８０及び面部材８４に形成される孔部１６６ａ、１６６ｂと、前記孔部１６６ａ、１６６ｂに圧入されるピン１６８とを備える。
【００７４】
図１５は、本発明の第１０の実施形態に係る燃料電池スタックにおいて、ケーシング１７０を構成する側板１７２の一部断面側面図である。
【００７５】
側板１７２では、ブラケット部材８２と面部材８４とが接合部１７４により接合される。接合部１７４は、面部材８４及び板状取付部８０を貫通して挿入されるボルト１７６と、前記ボルト１７６に螺合するナット１７８とを備える。
【００７６】
図１６は、本発明の第１１の実施形態に係る燃料電池スタックにおいて、ケーシング１８０を構成する側板１８２の一部断面側面図である。
【００７７】
側板１８２では、ブラケット部材８２と面部材８４とが接合部１８４により接合される。接合部１８４は、面部材８４に形成されるバーリング１８６を備える。このバーリング１８６は、ブラケット部材８２の板状取付部８０に挿入された後、折り返し加工部１８８を形成することにより、ブラケット部材８２を前記面部材８４に接合する。
【００７８】
図１７は、本発明の第１２の実施形態に係る燃料電池スタックにおいて、ケーシング１９０を構成する側板１９２の一部断面側面図である。
【００７９】
側板１９２では、ブラケット部材８２と面部材８４とが接合部１９４により接合される。接合部１９４は、ブラケット部材８２の板状取付部８０に形成される複数の突起部１９６を備え、前記突起部１９６は、面部材８４に形成された孔部１９８に挿入された状態で、かしめ処理される。
【００８０】
図１８は、本発明の第１３の実施形態に係る燃料電池スタックにおいて、ケーシング２００を構成する側板２０２の一部断面側面図である。
【００８１】
側板２０２では、ブラケット部材８２と面部材８４とが接合部２０４により接合される。接合部２０４は、ブラケット部材８２の板状取付部８０に形成される凸部２０６を備える。この凸部２０６は、面部材８４に形成された孔部２０８に挿入されるとともに、外部に突出する端部に割りピン２１０が挿入される。
【００８２】
なお、第１〜第１３の実施形態では、ブラケット部材８２を用いているが、これに限定されるものではなく、第２連結部７２ａを面部材８４に直接接合するように構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る燃料電池スタックの一部分解概略斜視図である。
【図２】前記燃料電池スタックの断面側面図である。
【図３】前記燃料電池スタックを構成する単位セルの分解斜視説明図である。
【図４】前記燃料電池スタックの斜視説明図である。
【図５】ケーシングを構成する側板の分解斜視図である。
【図６】前記側板の説明図である。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る燃料電池スタックにおいて、ケーシングを構成する側板の分解斜視図である。
【図８】本発明の第３の実施形態に係る燃料電池スタックにおいて、ケーシングを構成する側板の分解斜視図である。
【図９】本発明の第４の実施形態に係る燃料電池スタックにおいて、ケーシングを構成する側板の分解斜視図である。
【図１０】本発明の第５の実施形態に係る燃料電池スタックにおいて、ケーシングを構成する側板の分解斜視図である。
【図１１】本発明の第６の実施形態に係る燃料電池スタックにおいて、ケーシングを構成する側板の分解斜視図である。
【図１２】本発明の第７の実施形態に係る燃料電池スタックにおいて、ケーシングを構成する側板の分解斜視図である。
【図１３】本発明の第８の実施形態に係る燃料電池スタックにおいて、ケーシングを構成する側板の分解斜視図である。
【図１４】本発明の第９の実施形態に係る燃料電池スタックにおいて、ケーシングを構成する側板の一部断面側面図である。
【図１５】本発明の第１０の実施形態に係る燃料電池スタックにおいて、ケーシングを構成する側板の一部断面側面図である。
【図１６】本発明の第１１の実施形態に係る燃料電池スタックにおいて、ケーシングを構成する側板の一部断面側面図である。
【図１７】本発明の第１２の実施形態に係る燃料電池スタックにおいて、ケーシングを構成する側板の一部断面側面図である。
【図１８】本発明の第１３の実施形態に係る燃料電池スタックにおいて、ケーシングを構成する側板の一部断面側面図である。
【図１９】特許文献１の燃料電池スタックを構成するパネルの斜視説明図である。
【符号の説明】
【００８４】
１０…燃料電池スタック              １２…単位セル
１４…積層体                        １６ａ、１６ｂ…ターミナルプレート
１８…絶縁プレート                  ２０ａ、２０ｂ…エンドプレート
２２…スペーサ部材
２４、９０、１００、１１０、１２０、１３０、１４０、１５０、１６０、１７０、１８０、１９０、２００…ケーシング
３０…電解質膜・電極構造体          ３２、３４…金属セパレータ
４２…固体高分子電解質膜            ４４…アノード側電極
４６…カソード側電極                ４８…燃料ガス流路
５０…冷却媒体流路                  ５２…酸化剤ガス流路
５４、５６…シール部材
６０ａ〜６０ｄ、９２、１０２、１１２、１２２、１３２、１４２、１５２、１６２、１７２、１８２、１９２、２０２…側板
６２ａ〜６２ｄ…アングル部材        ６４ａ、６４ｂ…連結ピン
６６ａ〜６６ｄ、７０ａ、７０ｂ、７２ａ、７２ｂ…連結部
８０…板状取付部                    ８２…ブラケット部材
８４…面部材                        ８６…段差部位
８８…スポット溶接部                ８８ａ…スポット溶接点
９４、１０４…レーザ溶接部
９４ａ〜９４ｃ、１０４ａ〜１０４ｃ…レーザ溶接ライン
１１４…プロジェクション溶接部      １１４ａ…突起
１２４…ＦＳＷ
１２４ａ、１２４ｂ、１２４ｃ…接合ライン
１３４、１４４、１５４、１６４、１７４、１８４、１９４、２０４…接合部
１４６ａ、１４６ｂ、１５６ａ、１５６ｂ、１６６ａ、１６６ｂ、１９８、２０８…孔部
１４８、１５８…リベット            １６８…ピン
１７６…ボルト                      １７８…ナット
１８６…バーリング                  １９６…突起部
２０６…凸部                        ２１０…割りピン
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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