(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の燃料電池単セルを積層方向に沿って積層することにより形成される積層体を含む燃料電池本体と、
前記積層方向に沿い前記燃料電池本体を囲む四つの側壁と少なくとも一つの開口とを有し、前記燃料電池本体が収容されるケースと、
を備える、燃料電池スタックであって、
前記四つの側壁は、前記燃料電池スタックが移動体に搭載されたとき上側に配置される上側壁を含み、
前記ケースは、前記上側壁に形成された換気部を備え、
前記換気部は、
前記上側壁に形成され、前記ケースの内側と外側とを連通する貫通孔と、
前記貫通孔の周縁から前記ケースの外側へ立設された筒状壁部と、
前記筒状壁部に形成された複数の換気孔と、
前記複数の換気孔を覆うように配置されたガス透過膜と、
前記筒状壁部の外端に取り付けられた蓋部と、
を備える、
燃料電池スタック。
【請求項２】
前記蓋部は、前記複数の換気孔の周りに拡がる筒状の外周部を備える、
請求項１に記載の燃料電池スタック。
【請求項３】
前記蓋部の外周部の底端の高さ位置が前記複数の換気孔の底端の高さ位置よりも低い、
請求項２に記載の燃料電池スタック。
【請求項４】
前記ガス透過膜は、前記筒状壁部の外側に配置されている、
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の燃料電池スタック。
【請求項５】
複数の燃料電池単セルを積層方向に沿って積層することにより形成される積層体を含む燃料電池本体と、前記積層方向に沿い前記燃料電池本体を囲む四つの側壁と少なくとも一つの開口とを有し、前記燃料電池本体が収容されるケースと、を備える、燃料電池スタックであって、前記四つの側壁は、前記燃料電池スタックが移動体に搭載されたとき上側に配置される上側壁を含み、前記ケースは、前記上側壁に形成された換気部を備え、前記換気部は、前記上側壁に形成され、前記ケースの内側と外側とを連通する貫通孔と、前記貫通孔の周縁から前記ケースの外側へ立設された筒状壁部と、前記筒状壁部に形成された複数の換気孔と、前記複数の換気孔を覆うように配置されたガス透過膜と、前記筒状壁部の外端に取り付けられた蓋部と、を備える燃料電池スタックの製造方法であって、
前記貫通孔となる第１の孔と、前記第１の孔の周縁領域に形成され、前記複数の換気孔となる複数の第２の孔と、を有する板材を準備する工程と、
バーリング加工により、前記第１の孔の周囲領域を前記板材から立ち上がらせて、前記複数の換気孔を有する前記筒状壁部を形成する工程と、
前記板材を、前記四つの側壁と前記少なくとも一つの開口とを有するケース状に加工する工程と、
前記筒状壁部の前記複数の換気孔を覆うように前記ガス透過膜を配置する工程と、
前記筒状壁部の外端に前記蓋部を取り付ける工程と、
を備える、
燃料電池スタックの製造方法。
【請求項６】
前記蓋部は、前記複数の換気孔の周りに拡がる筒状の外周部を備える、
請求項５に記載の燃料電池スタックの製造方法。
【請求項７】
前記蓋部の外周部の底端の高さ位置が前記複数の換気孔の底端の高さ位置よりも低い、
請求項６に記載の燃料電池スタックの製造方法。
【請求項８】
前記ガス透過膜は、前記筒状壁部の外側に配置される、
請求項５乃至７のいずれか一項に記載の燃料電池スタックの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池スタック及び燃料電池スタックの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の燃料電池単セルを含む燃料電池スタックを収容するケース本体と、燃料電池スタックが移動体に搭載されたとき上側になるケース本体の側壁、すなわち上側壁に上向きに形成された換気孔と、換気孔を覆うように配置されたガス透過膜と、ガス透過膜を覆うように配置された保護部材と、を備える燃料電池スタック用ケースが開示されている（例えば、特許文献１参照）。保護手段として、金属メッシュやナイロンメッシュ等の網目状構造体や多孔質材が挙げられている。
【０００３】
燃料電池スタックでは、燃料ガスである水素ガスが外部にリークすることがある。そのため、燃料電池スタックが燃料電池スタック用ケースに収容されている場合、燃料電池スタック用ケース内の水素ガス濃度が高くなるおそれがある。そこで、特許文献１では、軽量の水素ガスが拡散し易い上側壁に換気孔が設けられ、換気孔がガス透過膜で密封される。それにより、水素ガスが燃料電池スタックから燃料電池スタック用ケース内にリークした場合でも、水素ガスが換気孔からガス透過膜を介して外部に拡散するので、燃料電池スタック用ケース内の水素ガス濃度が低い濃度に保たれる。ここで、換気孔のガス透過膜は、外部からスタック用ケース内への水や埃などの侵入を防止している。ところが、換気孔が上側壁に上向きに形成されると、ガス透過膜上に水や埃などが溜まり易くなり、ガス透過膜が目詰まりし、水素ガスを換気する性能が悪化するおそれがある。そこで、特許文献１では、ガス透過膜の上側に、ガス透過膜を覆うように保護手段が設けられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１４９７３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１の燃料電池スタック用ケースに収容される燃料電池スタックの構成としては、特許文献１には具体的に明示されていないが、複数の燃料電池単セルを含む燃料電池本体が複数のプレートで囲まれた燃料電池スタックが考え得る。例えば燃料電池本体が直方体の場合、直方体の六面を六枚のプレートで覆う構成である。この場合、水密性の確保のためにプレート間にガスケットが挿入される。一方、本願の発明者らは、プレートの代わりに箱型のケースを用意し、そのケースに燃料電池本体を収めることで、水密性を高めつつ、製造コストの低減や生産性の向上が可能であることを見出した。この場合、燃料電池スタックの水密性が高いので、燃料電池スタックを更に特許文献１のような燃料電池スタック用ケースに収容する必要はない。
【０００６】
しかし、この場合、燃料電池本体から水素ガスがリークして、燃料電池本体の外側のケース内に水素ガスが滞留するおそれがある。それに対処するため、発明者らは、特許文献１のような燃料電池スタック用ケースから水素ガスを外部に排気する構造を、燃料電池本体を収めるケースに適用することを検討した。その結果、金属メッシュやナイロンメッシュ等の網目状構造体や多孔質材の保護部材を用いても、詳細にみると少しずつ水や埃が保護部材を通過し、長期的にみると無視できない量の水や埃が通過する可能性があることを見出した。水や埃が保護部材を通過すると、ガス透過膜上に水や埃などが溜まり、ガス透過膜が目詰まりして、水素ガスを換気する性能が悪化するおそれがある。水や埃の影響を受けずにケース内の水素ガスを排気することが可能な技術が望まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一の観点によれば、複数の燃料電池単セルを積層方向に沿って積層することにより形成される積層体を含む燃料電池本体と、前記積層方向に沿い前記燃料電池本体を囲む四つの側壁と少なくとも一つの開口とを有し、前記燃料電池本体が収容されるケースと、を備える、燃料電池スタックであって、前記四つの側壁は、前記燃料電池スタックが移動体に搭載されたとき上側に配置される上側壁を含み、前記ケースは、前記上側壁に形成された換気部を備え、前記換気部は、前記上側壁に形成され、前記ケースの内側と外側とを連通する貫通孔と、前記貫通孔の周縁から前記ケースの外側へ立設された筒状壁部と、前記筒状壁部に形成された複数の換気孔と、前記複数の換気孔を覆うように配置されたガス透過膜と、前記筒状壁部の外端に取り付けられた蓋部と、を備える燃料電池スタックが提供される。
【０００８】
本発明の他の観点によれば、複数の燃料電池単セルを積層方向に沿って積層することにより形成される積層体を含む燃料電池本体と、前記積層方向に沿い前記燃料電池本体を囲む四つの側壁と少なくとも一つの開口とを有し、前記燃料電池本体が収容されるケースと、を備える、燃料電池スタックであって、前記四つの側壁は、前記燃料電池スタックが移動体に搭載されたとき上側に配置される上側壁を含み、前記ケースは、前記上側壁に形成された換気部を備え、前記換気部は、前記上側壁に形成され、前記ケースの内側と外側とを連通する貫通孔と、前記貫通孔の周縁から前記ケースの外側へ立設された筒状壁部と、前記筒状壁部に形成された複数の換気孔と、前記複数の換気孔を覆うように配置されたガス透過膜と、前記筒状壁部の外端に取り付けられた蓋部と、を備える燃料電池スタックの製造方法であって、前記貫通孔となる第１の孔と、前記第１の孔の周縁領域に形成され、前記複数の換気孔となる複数の第２の孔と、を有する板材を準備する工程と、バーリング加工により、前記第１の孔の周囲領域を前記板材から立ち上がらせて、前記複数の換気孔を有する前記筒状壁部を形成する工程と、前記板材を、前記四つの側壁と前記少なくとも一つの開口とを有するケース状に加工する工程と、前記筒状壁部の前記複数の換気孔を覆うように前記ガス透過膜を配置する工程と、前記筒状壁部の外端に前記蓋部を取り付ける工程と、を備える、燃料電池スタックの製造方法が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明により、水や埃の影響を受けずにケース内の水素ガスを排気することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】燃料電池スタックの構成例の斜視図である。
【図２】燃料電池スタックの構成例の断面図である。
【図３】燃料電池スタックの構成例の断面図である。
【図４】換気部の構成例の断面図である。
【図５】換気部の作用を説明する概略図である。
【図６】換気部の作用を説明する概略図である。
【図７】換気部の作用を説明する概略図である。
【図８】燃料電池スタックの製造工程を示す断面図である。
【図９】燃料電池スタックの製造工程を示す断面図である。
【図１０】燃料電池スタックの製造工程を示す断面図である。
【図１１】燃料電池スタックの製造工程を示す断面図である。
【図１２】燃料電池スタックの製造工程を示す断面図である。
【図１３】燃料電池スタックの製造工程を示す断面図である。
【図１４】燃料電池スタックの製造工程を示す断面図である。
【図１５】燃料電池スタックの製造工程を示す断面図である。
【図１６】燃料電池スタックの製造工程を示す断面図である。
【図１７】別の実施例の換気部の構成例の断面図である。
【図１８】更に別の実施例の換気部の構成例の断面図である。
【図１９】更に別の実施例の換気部の構成例の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
実施例に係る燃料電池スタックＡについて説明する。図１は燃料電池スタックＡの構成例の概略斜視図である。燃料電池スタックＡは、燃料電池本体１と、燃料電池本体１を収容するケース２とを備えている。ケース２には、ケース２内の換気用の換気部４が設けられている。
【００１２】
図２及び図３は燃料電池スタックＡの構成例の概略断面図である。ただし、図２は図１のＥ２−Ｅ２断面図であり、図３は図１のＥ３−Ｅ３断面図である。燃料電池本体１は、水素ガスのような燃料ガスと空気のような酸化剤ガスとを供給され電気化学反応により電力を発生する。燃料電池本体１は、積層体１１と、ターミナルプレート１２と、エンドプレート１４と、絶縁プレート１３とを備えている。積層体１１は、複数の燃料電池単セルを積層方向Ｓに沿って積層することにより形成される。ターミナルプレート１２は、積層体１１の積層方向Ｓの両端部に配置される。エンドプレート１４は、ターミナルプレート１２の積層方向Ｓの外側に配置される。絶縁プレート１３は、ターミナルプレート１２とエンドプレート１４との間に配置される。ターミナルプレート１２、エンドプレート１４及び絶縁プレート１３は、積層方向Ｓに垂直な断面でみると、それぞれ長方形状をなしている。そのとき、ターミナルプレート１２及び絶縁プレート１３は互いにほぼ同じ大きさである。一方、エンドプレート１４はターミナルプレート１２及び絶縁プレート１３とほぼ同じ大きさか又はこれらよりもわずかに大きい。ターミナルプレート１２及びエンドプレート１４は導電性材料から形成され、絶縁プレート１３は電気絶縁性材料から形成される。
【００１３】
ケース２は、緩衝層３を介して燃料電池本体１を圧縮状態で収容し、燃料電池本体１を拘束する。ケース２は、ケース本体２２と、蓋プレート２１とを備えている。ケース本体２２は、その内部に燃料電池本体１を収容する。ケース本体２２は、ほぼ直方体であり、積層方向Ｓに沿い燃料電池本体１を囲む四つの側壁２２ａと底壁２２ｂとを有し、底壁２２ｂに対向して開口を有する。ケース本体２２の内部における底面の広さは、燃料電池本体１の積層方向Ｓに垂直な断面よりもやや大きい。ケース本体２２の内部における積層方向Ｓの長さ、すなわち深さは、燃料電池本体１が積層方向Ｓに圧縮されたときの積層方向Ｓの長さと同じかやや長い。蓋プレート２１は、ケース本体２２の蓋であり、ケース本体２２の開口を塞ぐようにケース本体２２に締結部材（図示せず）で締結される。ケース本体２２及び蓋プレート２１は、ステンレスやアルミニウムのような金属で形成される。なお、図２及び図３に示す実施例では側壁２２ａ及び底壁２２ｂは略平板状の側壁であるが、図示しない他の実施例では側壁２２ａ及び底壁２２ｂの少なくとも一方は一部又は全部に曲面を有する側壁である。
【００１４】
ケース本体２２の四つの側壁２２ａは、燃料電池スタックＡが車両のような移動体に搭載されるとき上側に配置される上側壁２２ａ１と、下側に配置される下側壁２２ａ２と、上側壁２２ａ１と下側壁２２ａ２とをつなぐ横側壁２２ａ３、２２ａ４と、を含んでいる。換気部４は上側壁２２ａ１に形成される。換気部４は、水素ガスや空気のような気体は流通するが水は流通しないようにケース２の内部と外部とを連通する。図２に示す実施例では、上側壁２２ａ１に２個の換気部４が積層方向Ｓに沿って並んで配置されている。図示しない他の実施例では、上側壁２２ａ１の任意の位置に１個又は３個以上の換気部４が配置される。
【００１５】
ケース本体２２内に燃料電池本体１が収容されて、開口が蓋プレート２１で塞がれ、ケース本体２２と蓋プレート２１とが締結部材で締結されると、燃料電池本体１は蓋プレート２１とケース本体２２の底壁２２ｂとにより両側から積層方向Ｓ内向きに押されて、拘束される。その結果、燃料電池本体１の両側のエンドプレート１４、１４が積層方向Ｓ内向きに互いに近づく。したがって、積層体１１、ターミナルプレート１２、絶縁プレート１３及びエンドプレート１４が積層方向Ｓに関し互いに密着される。このとき、積層方向Ｓに沿った燃料電池本体１の外周面１ａと外周面１ａに対向するケース２の側壁２２ａの内周面２ａとの間に距離Ｄの隙間Ｇが形成される。なお、ケース本体２２の深さが圧縮状態の燃料電池本体１の積層方向Ｓの長さよりやや長いときには、ケース本体２２の底壁２２ｂの外側からボルトが締め込まれ、底壁２２ｂの内側から突き出したボルトが燃料電池本体１のエンドプレート１４を押して燃料電池本体１を拘束する。
【００１６】
緩衝層３は、燃料電池本体１に加わる衝撃を吸収し、燃料電池本体１の位置ずれを抑制し、燃料電池本体１とケース２とを電気的に絶縁し、外力により変化した寸法を元の寸法に戻そうとする復元力を有する部材である。緩衝層３は、好ましくは、ゆっくりとした入力荷重には流動性を示し、ゆっくり変形し、急激な入力荷重には固体のように振る舞い、ほとんど変形しないダイラタント的特性を更に有する。緩衝層３は、燃料電池本体１とケース２との間、すなわち隙間Ｇ内に配置される。図２及び図３に示す実施例では、緩衝層３は、積層方向Ｓで見ると（図２）、積層方向Ｓに沿って燃料電池本体１の一端から他端に亘って設けられ、積層方向Ｓと垂直な方向で見ると（図３）、少なくとも燃料電池本体１の四つの角部Ｃｎの近傍に設けられる。緩衝層３の材料としては、例えばシリコーンオイルとホウ酸の混合物や、シリコーン樹脂とシリカとの混合物のような樹脂と固形物との混合物が挙げられる。
【００１７】
燃料電池スタックＡの積層方向Ｓの一端に位置する蓋プレート２１、ターミナルプレート１２、絶縁プレート１３及びエンドプレート１４は、これらプレートを積層方向Ｓに貫通して燃料電池スタックＡの外部から積層体１１に到る複数の流通路（図示せず）を備えている。これら流通路には、燃料ガスを積層体１１に供給する供給路、燃料ガスを積層体１１から排出する排出路、酸化剤ガスを積層体１１に供給する供給路、酸化剤ガスを積層体１１から排出する排出路、冷却水を積層体１１に供給する供給路、及び冷却水を積層体１１から排出する排出路が含まれる。
【００１８】
燃料電池単セルはそれぞれアノード極及びカソード極（図示せず）を有し、アノード極は一側に隣接する燃料電池単セルのカソード極に電気的に接続され、カソード極は他側に隣接する燃料電池単セルのアノード極に電気的に接続される。積層体１１の一端のアノード極は一方のターミナルプレート１２に電気的に接続され、他端のカソード極は他方のターミナルプレート１２に電気的に接続される。燃料電池単セルで発生した電力は、ターミナルプレート１２から燃料電池スタックＡの外部に到る複数の配線を介して燃料電池スタックＡの外部に取り出される。燃料電池スタックＡから取り出された電力は例えば車両の駆動用電気モータ又は蓄電器に供給される。エンドプレート１４及びケース２は接地されている。なお、これら電気的な構成については、図示を省略している。
【００１９】
図４は、換気部の構成を示す概略断面図である。換気部４は、ケース２の外部から内部への水の進入を防止しつつ、ケース２の内部で燃料電池本体１から水素ガスが漏洩したとき、漏えいした水素ガスがケース２の内部に滞留することなく、ケース２の外部へ拡散するための流路を形成する。換気部４は、上側壁２２ａ１に形成され、ケース２の内側と外側とを連通する貫通孔４０と、貫通孔４０の周縁から外側へ略垂直に立設された筒状壁部４１と、筒状壁部４１を貫通するように形成された複数の換気孔４４と、複数の換気孔４４を覆うように配置されたガス透過膜４３と、筒状壁部４１の頂端４１ｐに取り付けられた蓋部４２と、を備えている。蓋部４２は、複数の換気孔４４の周りに拡がる筒状の外周部４２ａを備えている。すなわち外周部４２ａは、筒状壁部４１の頂端４１ｐから筒状壁部４１の周りの領域へ延び、外周部４２ａの底端４２ａｐの高さ位置が筒状壁部の頂端４１ｐの高さ位置よりも低い。ただし、底端４２ａｐは上側壁２２ａ１から離れている。外周部４２ａは筒状壁部４１から離れている、筒状壁部４１及び蓋部４２は、ケース２と同じ材料、すなわちステンレスやアルミニウムのような金属で形成される。ガス透過膜４３は、水素ガスや空気のような気体は透過するが水は透過しない材料で形成され、例えば住友電気工業株式会社製のポアフロン（登録商標）を用いることができる。
【００２０】
図４の実施例では、円形の貫通孔４０の周縁に沿って、円筒状の筒状壁部４１が立設されている。また、筒状壁部４１に沿って、円形の複数の換気孔４４が概ね等間隔で形成されている。また、筒状壁部４１の円筒状の壁の外側に、円環状のガス透過膜４３が配置され、それにより、複数の換気孔４４が円環状の膜で覆われている。また、図示しない更に別の実施例では、貫通孔４０の形状はバーリング加工が可能な他の形状、例えば楕円形又は多角形である。また、図示しない更に別の実施例では、複数の換気孔４４の形状は楕円形、多角形又は星形である。また、図示しない更に別の実施例では、ガス透過膜４３は、換気孔４４ごとに形成される。
【００２１】
水素ガスが燃料電池本体１からケース２の内部にリークしたとき、図５に示すように、水素ガスは主に隙間Ｇを流通しつつケース２の上方へ拡散し、貫通孔４０から換気部４に進入する。換気部４では、水素ガスは換気孔４４を通り、換気孔４４の外側に配置されたガス透過膜４３を経由して、ケース２の外部へ拡散する。それにより、水素ガスがケース２の内部に滞留せず、ケース２の内部の水素ガス濃度が低い濃度に保たれる。このように、軽量な水素ガスが集まり易いケース２の上側壁２２ａ１に換気部４が配置されているので、換気部４を介して効率的で確実に水素ガスをケース２の外部に排気できる。
【００２２】
また、図４に示す実施例では、蓋部４２の外周部４２ａがガス透過膜４３を覆うように形成されている。そのため、図６に示すように、車両に搭載された燃料電池スタックＡが、その車両の高圧洗車により高圧噴流Ｑに曝されたときでも、外周部４２ａが高圧噴流Ｑを遮断して、ガス透過膜４３を保護する。それにより、ガス透過膜４３に水が付着したり、ガス透過膜４３が破損して水がケース２の内部に進入することを防止できる。また、周囲からの水５２や埃５１がガス透過膜４３へ向かってきても、外周部４２ａが水５２や埃５１を遮断して、水５２や埃５１をガス透過膜４３に到達し難くする。その結果、ガス透過膜４３には水５２や埃５１が付着し難くなり、水素ガスの排気を良好に行うことができる。
【００２３】
また、図４に示す実施例では、ガス透過膜４３は上側壁２２ａ１に対して略垂直に立つように配置されている。そのため、図７に示すように、水５２や埃５１が付着し難く、付着したとしてもすぐ落下して溜まり難くなっている。それにより、水５２や埃５１がガス透過膜４３に付着したり溜まったりすることが抑制され、水素ガスの排気が良好に行われる。また、埃が膜面に付着したとしても、水で容易に洗い流すことができる。
【００２４】
次に、実施例に係る燃料電池スタックＡの製造方法について説明する。図８〜図１６は、燃料電池スタックＡの各製造工程を示す概略断面図である。
【００２５】
まず、図８に示すように、ケース本体２２成形前の板材２２ｓに、プレス加工を行い、貫通孔４０となる第１の孔４０ａと、複数の換気孔４４となる複数の第２の孔４４ａとを形成する。第１の孔４０ａは、板材２２ｓの上側壁となる部分に、複数の第２の孔４４ａは第１の孔４０ａの周縁領域４０ａｓにそれぞれ形成される。図８に示す実施例では、円形の第１の孔４０ａが２個形成され、円形の複数の第２の孔４４ａが１２個形成される。
【００２６】
次に、図９に示すように、第１の孔４０ａと複数の第２の孔４４ａとを形成した板材２２ｓに、バーリング加工を行い、第１の孔４０ａの周縁領域４０ａｓを板材２２ｓから略垂直に筒状に立ち上がらせて筒状壁部４１を形成する。第１の孔４０ａは孔径が広がり貫通孔４０となり、複数の第２の孔４４ａは筒状壁部４１の複数の換気孔４４となる。バーリング加工を用いることにより低コストで筒状壁部４１を形成できる。図示しない別の実施例では、筒状壁部４１を別途形成して板材に溶接で接合する。
【００２７】
次に、図１０に示すように、板材２２ｓを成形して、四つの側壁２２ａと底壁２２ｂとを有し、底壁２２ｂに対向して開口２２ｃを有するケース状に加工する。これにより、ケース本体２２が形成される。側壁２２ａのうち上側壁２２ａ１には筒状壁部４１が形成されている。
【００２８】
次に、図１１に示すように、筒状壁部４１の複数の換気孔４４を塞ぐようにガス透過膜４３を筒状壁部４１の外側表面に配置する。このとき、図１１の実施例では、ガス透過膜４３と筒状壁部４１とが接する箇所のガス透過膜４３側の面及び筒状壁部４１側の面の少なくとも一方には接着剤が塗布される。したがって、ガス透過膜４３と筒状壁部４１とは接着剤で結着される。
【００２９】
次に、図１２に示すように、筒状壁部４１の頂端４１ｐに蓋部４２を取り付ける。このとき、図１２に示す実施例では、筒状壁部４１の頂端４１ｐに蓋部４２を摩擦圧接で取り付ける。摩擦圧接では、蓋部４２を高速で回転させながら蓋部４２の裏面４２ｒを筒状壁部４１の頂端４１ｐに擦り合わせ、そのときに発生する摩擦熱によって少なくとも一方の部材を軟化させつつ、圧力を加えて両部材を接合する。摩擦圧接を用いることにより、通常のＴＩＧ溶接を用いる場合と比較して低コストで蓋部４２を筒状壁部４１に取り付けられる。図示しない別の実施例では、筒状壁部４１の頂端４１ｐに蓋部４２を接着剤で取り付ける。
【００３０】
次に、ケース２の蓋プレート２１を固定治具（図示せず）に保持する。そして、図１３に示すように、保持された蓋プレート２１に燃料電池本体１を荷重Ｐで押し付ける。それにより、燃料電池本体１は、蓋プレート２１に接する側、すなわち蓋プレート２１側と、蓋プレート２１側の反対側とから荷重Ｐで圧縮される。これ以降、燃料電池本体１は、蓋プレート２１とケース本体２２とが締結されるまで荷重Ｐで圧縮され続ける。
【００３１】
次に、緩衝層３を用意する。緩衝層３の厚みは、燃料電池本体１がケース２に収容されたときの、燃料電池本体１の外周面１ａとケース２の内周面２ａとの距離Ｄよりも大きい厚みｄ１である。厚みｄ１は、緩衝層３に加わる厚さ方向の荷重がゼロのときの厚みである。そして、図１４に示すように、緩衝層３を、燃料電池本体１の四つの外周面１ａに二枚ずつ配置する。
【００３２】
続いて、図１５に示すように、緩衝層３を距離Ｄよりも小さい厚みｄ２に押し潰す。緩衝層３はゆっくりと元の形状に戻るので、緩衝層３の厚みが距離Ｄにまで膨らむ前に、ケース本体２２に燃料電池本体１を収容する。その後、ケース本体２２をボルトのような締結部材（図示せず）で蓋プレート２１に締結する。なお、荷重Ｐはケース２の底壁２２ｂに設けられた開口部（配線や配管用）を介して印加することができる。
【００３３】
その後、図１６に示すように、緩衝層３は、復元力により元の形状、すなわち厚みｄ１に戻ってゆく。しかし、外周面１ａと内周面２ａとの隙間が距離Ｄしかないため、緩衝層３は、厚みＤまで戻った後に圧縮された状態で外周面１ａと内周面２ａとの間に保持される。
【００３４】
以上により、燃料電池スタックＡが完成される。このとき、緩衝層３が膨らみながら厚みを回復しつつ、燃料電池本体１の各プレートや各燃料電池単セルの凹凸に合わせてケース２との隙間を埋め、燃料電池本体１の外周面１ａとケース２の内周面２ａとの間に圧縮状態で配置される。
【００３５】
上記燃料電池スタックＡの製造方法では、複数の換気孔４４を有する筒状壁部４１がバーリング加工で形成され、蓋部４２が筒状壁部４１に摩擦圧接で取り付けられるので、製造コストを低減することができる。
【００３６】
次に、図１７を参照して、別の実施例について説明する。
【００３７】
図１７は、別の実施例の換気部４の構成例を示す断面図である。この換気部４では、蓋部４２の外周部４２ａの底端４２ａｐの高さ位置が複数の換気孔４４の底端４４ｐの高さ位置よりもＤｘだけ低い。すなわち、換気孔４４全体が外周部４２ａにより覆われる。この場合にも、図４の場合と同様の効果を奏することができる。それに加えて、ガス透過膜４３を外周部４２ａによってより確実に覆うことができ、水や埃や高圧噴流からガス透過膜４３をより確実に保護することができる。
【００３８】
次に、図１８を参照して、別の実施例について説明する。
【００３９】
図１８は、別の実施例の換気部４の構成例を示す断面図である。この換気部４では、蓋部４２が外周部４２ａを備えていない。この場合、高圧噴流や水や埃を遮断できないが、ガス透過膜４３は上側壁２２ａ１に対して略垂直に立つように配置されているので、水５２や埃５１が付着し難く、付着したとしてもすぐ落下して溜まり難い（図７）。それにより、水５２や埃５１がガス透過膜４３に付着したり溜まったりすることが抑制され、水素ガスの排気が良好に行われる。また、埃が膜面に付着したとしても、水で容易に洗い流すことができる。それに加えて、構造が簡単になるため、製造コストを低減できる。
【００４０】
次に、図１９を参照して、別の実施例について説明する。
【００４１】
図１９は、別の実施例の換気部４の構成例を示す断面図である。この換気部４は、ガス透過膜４３が筒状壁部４１の内側に配置されている。この場合、換気孔４４に若干の水や埃が溜まるおそれがあるが、その量は非常に少ないため、図４の場合と概ね同様の効果を奏することができる。また、換気孔４４に、外側に向かって孔径が大きくなるようにテーパを設ければ、水や埃が溜まることを抑制できる。
【符号の説明】
【００４２】
１    燃料電池本体
２    ケース
４    換気部
１１    積層体
２２ａ    側壁
２２ａ１    上側壁
２２ｃ    開口
４０    貫通孔
４１    筒状壁部
４４    換気孔
４３    ガス透過膜
４２    蓋部
Ａ    燃料電池スタック
Ｓ    積層方向
【図１】
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【図２】
0006256322.tif 000003
【図３】
0006256322.tif 000004
【図４】
0006256322.tif 000005
【図５】
0006256322.tif 000006
【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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