(57)【要約】【課題】  セパレータ積層時のタイロッドとセパレータとの摩擦や捻れによるセパレータの割れ防止、およびスタック運転時のタイロッドとセパレータの熱膨張差によるセパレータの変形防止を実現する。【解決手段】  固体高分子電解質膜の両面に電極触媒層およびガス拡散層をそれぞれ配置し且つこれらをセパレータ１１で挟み込んでなる燃料電池単セルを複数個積層し、その積層した積層体の両端にそれぞれエンドプレートを配置し、少なくともセパレータ１１に形成された貫通孔２１にタイロッド７を貫通させて積層体を固定してなる燃料電池スタックにおいて、タイロッド７は、少なくともセパレータ１１を貫通する外周部分に厚さの異なる絶縁被覆層２３を有し、その絶縁被覆層２３のうち厚みの厚い厚膜部分２３ａを少なくとも３箇所有し、その３箇所の厚膜部分２３ａを貫通孔２１に接触させた。【選択図】      図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体高分子電解質膜の両面に電極触媒層およびガス拡散層をそれぞれ配置し且つこれらをセパレータで挟み込んでなる燃料電池単セルを複数個積層し、その積層した積層体の両端にそれぞれエンドプレートを配置し、少なくともセパレータに形成された貫通孔にタイロッドを貫通させて積層体を固定してなる燃料電池スタックにおいて、
前記タイロッドは、少なくとも前記セパレータを貫通する外周部分に厚さの異なる絶縁被覆層を有し、その絶縁被覆層のうち厚みの厚い部分を少なくとも３箇所有し、その３箇所の厚みの厚い部分を前記貫通孔の開口周面に接触させた
ことを特徴とする燃料電池スタック。
【請求項２】
請求項１に記載の燃料電池スタックであって、
前記絶縁被覆層は、前記タイロッド外周面にマスキングを行い、フッ素系樹脂材料を塗布した後、焼成して形成された
ことを特徴とする燃料電池スタック。
【請求項３】
請求項１に記載の燃料電池スタックであって、
前記絶縁被覆層は、前記タイロッド外周面を金型で覆い、その金型内に絶縁樹脂を射出して形成した低摩擦被膜層からなる
ことを特徴とする燃料電池スタック。
【請求項４】
固体高分子電解質膜の両面に電極触媒層およびガス拡散層をそれぞれ配置し且つこれらをセパレータで挟み込んでなる燃料電池単セルを複数個積層し、その積層した積層体の両端にそれぞれエンドプレートを配置し、少なくともセパレータに形成された貫通孔にタイロッドを貫通させて積層体を固定してなる燃料電池スタックにおいて、
前記タイロッドは、少なくとも前記セパレータを貫通する外周部分に絶縁被覆層を有しており、
前記セパレータに形成された貫通孔のうち少なくとも２箇所は、前記タイロッド断面と異なる形状とされ、その貫通孔の最も内側部分の先端位置は略同一円上とされ、且つその最も内側部分の少なくとも３箇所を前記タイロッドと接触させた
ことを特徴とする燃料電池スタック。
【請求項５】
請求項４に記載の燃料電池スタックであって、
前記セパレータは、樹脂含有量の濃度分布を有し、且つ前記タイロッド断面と異なる形状を持つ部分の樹脂含有量が他部分よりも高い
ことを特徴とする燃料電池スタック。
【請求項６】
請求項４に記載の燃料電池スタックであって、
前記貫通孔の内周部に、絶縁部材を数個設けた
ことを特徴とする燃料電池スタック。
【請求項７】
少なくとも請求項４〜請求項６の何れか一つに記載の燃料電池スタックであって、
前記貫通孔は、前記セパレータ成型時にインサート成形されて一体化される絶縁部品に形成されている
ことを特徴とする燃料電池スタック。
【請求項８】
請求項６または請求項７に記載の燃料電池スタックであって、
前記絶縁部品を構成する材料が、前記セパレータのバインダー樹脂と同じ材料からなる
ことを特徴とする燃料電池スタック。
【請求項９】
固体高分子電解質膜の両面に電極触媒層およびガス拡散層をそれぞれ配置し且つこれらをセパレータで挟み込んでなる燃料電池単セルを複数個積層し、その積層した積層体の両端にそれぞれエンドプレートを配置し、少なくともセパレータに形成された貫通孔にタイロッドを貫通させて積層体を固定してなる燃料電池スタックにおいて、
前記タイロッドは、少なくとも前記セパレータを貫通する外周部分に絶縁被覆層を有し、運転時には、燃料電池スタックが温度分布を持ち、その温度が最も高い部分に近いタイロッドの絶縁被覆層は、厚さが異なる部分を持ち、その最も厚い部分の少なくとも３箇所を前記セパレータの貫通孔と接触させた
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、例えば燃料電池システムで使用される燃料電池スタックに関し、詳細には、セパレータの割れ防止および変形防止の抑制技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池スタックは、固体高分子電解質膜の両側にそれぞれアノード電極とカソード電極を配置すると共にその外側にガス拡散層を設け、さらにこれらをセパレータで挟持することにより構成される燃料電池単セルを複数個積層し、その積層体を締結機構であるエンドプレートとタイロッドで固定することで構成される。
【０００３】
例えば、実際に積層する単位は、燃料電池単セルを例えば接着体とし、ひとつのユニットとして積層する場合や、ユニットは固体高分子電解質膜、電極触媒層およびガス拡散層で、セパレータは１枚づつ積層する場合等、様々である。
【０００４】
また、締結機構も様々な機構があるが、セパレータに形成した貫通孔にタイロッドを通して締結・固定するのが一般的である。積層の際は、タイロッドを位置決め用ロッドとして、その積層部材をタイロッドに通して入れていく。この時、タイロッドと積層部材の貫通孔とのクリアランスが大きいと、積層物間でのアライメントずれが生じ、所望の性能が出ない場合があるため、このクリアランスはできるだけ減らした方が望ましい。
【０００５】
一方、１００セルや２００セルを一つのスタックとする場合、タイロッドは、非常に長いものとなる。このため、積層部材、例えばセパレータ積層時にセパレータが傾いた場合、セパレータの貫通孔とタイロッドが干渉して当該タイロッドが途中で引っかかり、積層部材が止まってしまう場合がある。このとき、場合によっては、セパレータが破損する可能性もある。したがって、前述のクリアランスは、積層作業を考えると大きいほうが積層し易い。
【０００６】
また、燃料電池スタックで発電運転する際は、固体高分子電解質膜の膨潤や発熱によりスタック自体が膨張する。このとき、クリアランスが少ないと、セパレータとタイロッドが干渉し、セパレータが変形して不適切な面圧分布となる可能性もある。
【０００７】
例えば、さらに従来においては、セパレータに形成した貫通孔とタイロッドとのクリアランス設定に関する燃料電池スタック構造が提案されている（例えば、特許文献１など参照）。特許文献１に記載の燃料電池スタックでは、セパレータに形成された貫通孔内面の少なくとも一部にタイロッドを接触させることによって、積層作業時の滑り摩擦抵抗を低減させ、また、燃料電池単セルを水平方向に積層した場合でも長期間の振動や衝撃などを受けても燃料電池単セルがずれたり開いたりしないように防止している。
【特許文献１】特開２００２−５６８８２号公報（第３頁および第４頁、第１図および第２図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１に記載の燃料電池スタックでは、タイロッドと貫通孔内面をどの程度接触させるかについては何ら記載されていないため、その接触程度によっては前述の課題を解決することは難しく、改善の余地がある。
【０００９】
そこで、本発明は、セパレータ積層時のタイロッドとセパレータとの摩擦や捻れによるセパレータの割れ防止、およびスタック運転時のタイロッドとセパレータの熱膨張差によるセパレータの変形防止を実現することのできる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】
【００１０】
本発明の燃料電池スタックでは、タイロッドは、少なくともセパレータを貫通する外周部分に厚さの異なる絶縁被覆層を有する。そして、このタイロッドは、その絶縁被覆層のうち最も厚みの厚い部分を少なくとも３箇所有し、その３箇所の厚みの厚い部分を、貫通孔の開口周面に接触させている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の燃料電池スタックによれば、絶縁被膜の膜厚を異にしたタイロッドの少なくとも厚みの厚い部分である３箇所をセパレータの貫通孔の開口周面に接触させているため、タイロッドとセパレータ間のクリアランスがなくなるので正確な位置決めができる。また、本発明によれば、両者の接している面積は非常に少ないので、燃料電池単セル積層時の摩擦抵抗が減り積層作業を行い易くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。本実施の形態は、本発明を、例えば燃料電池自動車に搭載される燃料電池システムの固体高分子電解質型燃料電池スタックに適用したものである。なお、本実施の形態の燃料電池スタックは、自動車以外の燃料電池システムに用いられてもよい。
【００１３】
［燃料電池スタックの全体構成］
先ず、燃料電池スタックの全体構成について説明する。図１は燃料電池スタックの全体構成を示す斜視図であり、図２は燃料電池単セルの分解斜視図である。
【００１４】
燃料電池スタック１は、図１に示すように、起電力を生じる単位電池としての燃料電池単セル（以下、単にセル２という）を所定数だけ積層した積層体３とし、その積層体３の両端に集電板４、絶縁板５およびエンドプレート６を配置し、積層体３の内部に貫通した貫通孔（図示は省略する）にタイロッド７を貫通させ、そのタイロッド７の端部にナット（図示は省略する）を螺合させることで構成されている。
【００１５】
セル２は、図２に示すように、固体高分子電解質膜８、アノードガス拡散層（燃料極）９、カソードガス拡散層（空気極）１０、セパレータ１１、ガスシール１２とにより構成され、例えば１Ｖ程度の起電圧を発生させる。
【００１６】
固体高分子電解質膜８は、固体高分子材料、例えばフッ素系樹脂により形成されたプロトン伝導性のイオン交換膜からなる。この固体高分子電解質膜８は、湿潤状態で良好な電気伝導性を示す。
【００１７】
そして、この固体高分子電解質膜８の両面には、電極触媒層である白金または白金と他の金属からなる合金が担持されることにより形成される触媒が塗布されている。アノードガス拡散層９およびカソードガス拡散層１０は、それぞれ電極としての機能と触媒面へのガス拡散機能を有する。これらアノードガス拡散層９およびカソードガス拡散層１０は、炭素繊維からなる糸で織成したカーボンクロスや、カーボンペーパ、あるいはカーボンフエルトなど、充分なガス拡散性および導電性を有する部材によって構成されている。そして、これらアノードガス拡散層９とカソードガス拡散層１０は、固体高分子電解質膜８を挟み込むようにしてその両面に配置される。この固体高分子電解質膜８をアノードガス拡散層９およびカソードガス拡散層１０で挟み込むことによって、膜−電極アッセンブリ（ＭＥＡ）１３が構成される。
【００１８】
セパレータ１１は、アノードガス拡散層９に燃料ガス（水素）を供給するための燃料ガス流路と、カソードガス拡散層１０に酸化剤ガス（空気、または酸素）を供給するための酸化剤ガス通路（何れも図示は省略する）を有している。また、このセパレータ１１には、必要に応じて純水などの冷却媒体を流通させる冷却媒体流路が形成されている。さらに、セパレータ１１には、タイロッド７を挿通させるための貫通孔２１と、後述する燃料ガス導入口１５、燃料ガス排出口１６、酸化剤ガス導入口１７、酸化剤ガス排出口１８、冷却水導入口１９および冷却水排出口２０と連通するそれぞれのマニフォルド孔２２が形成されている。
【００１９】
かかるセパレータ１１は、充分な導電性と強度と耐食性とを有する材料によって形成され、例えばカーボン材料をプレス成形することにより形成される。この他、セパレータ１１は、充分な耐食性を実現可能であれば、金属など他の材料によって形成してもよい。そして、このセパレータ１１は、矩形状の枠体として形成されたガスシール１２を介してアノードガス拡散層９とカソードガス拡散層１０に取り付けられている。ガスシール１２は、アノードガス拡散層９とセパレータ１１間およびカソードガス拡散層１０とセパレータ１１間においてガス漏れが生じないようにシールする。なお、ガスシール１２は、シリコーンゴム、ＥＰＤＭ（エチレン・プロピレンゴム）またはフッ素ゴム等のゴム状弾性材料によって形成されている。
【００２０】
燃料電池スタック１は、前記したセル２を多数積層して積層体３を形成し、その積層体３の両端に、集電板４、絶縁板５およびエンドプレート６を配置して構成される。そして、これらをセル積層方向に締め付け、積層体３の内部に貫通した貫通孔にタイロッド７を挿通し、そのタイロッド７の端部にナット（図示は省略する）を螺合し締結することによって燃料電池スタック１が形成される。
【００２１】
集電板４は、各セル２で発生した電気を集電し、その集電した起電力を出力するための出力端子１４を有している。かかる集電板４は、例えば緻密質カーボンや銅板などガス不透過な導電性部材によって形成されている。この一方、絶縁板５は、ゴムや樹脂等の絶縁性部材によって形成されている。エンドプレート4は、剛性を備えた材料、例えば鋼等の金属材料によって形成されている。
【００２２】
タイロッド７は、剛性を備えた材料、例えば鋼等の金属材料によって形成され、セル２同士の電気的短絡を防止するため、表面には絶縁処理をした絶縁被覆層を有している。このタイロッド７の構造に関しては、詳細に後述するものとする。
【００２３】
なお、このように構成された燃料電池スタック１には、燃料ガス導入口１５、燃料ガス排出口１６、酸化剤ガス導入口１７、酸化剤ガス排出口１８、冷却水導入口１９および冷却水排出口２０がそれぞれ形成されている。
【００２４】
［実施例１］
本発明を適用した実施例１を図３〜図６を参照して説明する。図３はセパレータを概略的に示した平面図、図４はタイロッドの斜視図、図５は図４に示すタイロッドのＡ−Ａ線断面図、図６はセパレータに形成された貫通孔にタイロッドを挿通させたときの断面図である。なお、図３では、セパレータ１１に形成されるガス流路、冷却水流路およびシール溝などは図示を省略してある。
【００２５】
タイロッド７は、円柱形状をなすスティックとして形成されており、セパレータ１１に形成された貫通孔２１に貫通される外周部分に、厚さの異なる絶縁被覆層２３を有している。かかる絶縁被覆層２３は、タイロッド７の全周に亘って均一な厚みとして形成されるのではなく、厚みの厚い厚膜部分２３ａと厚みの薄い薄膜部分２３ｂとされている。最も厚みの厚い厚膜部分２３ａは、図５に示すように、５箇所設けられており、その先端位置が略同一円上（図５の点線で示す円上）に設けられている。そして、これら５箇所の厚膜部分２３ａは、図６に示すように、セパレータ１１の貫通孔２１の開口周面に接触している。
【００２６】
このように、タイロッド７に形成した絶縁被覆層２３のうち最も厚みの厚い厚膜部分２３ａを貫通孔２１の開口周面に、いわば点接触として接触させているので、タイロッド７とセパレータ１１間のクリアランスが無くなり正確な位置決めを行うことができる。このとき、５箇所の厚膜部分２３ａの先端位置は同一円上に設けられていることから、貫通孔２１の開口周面に対して均一な力でタイロッド７が接触することになり、当該タイロッド７が偏ったり捻れたりすることを防止できる。また、両者の接している面積は非常に少ないので、セル積層時における摩擦抵抗が減り、積層作業が容易なものとなり、作業時間を大幅に低減させることができる。
【００２７】
なお、前記絶縁被覆層２３を形成するには、タイロッド７の外表面全体に一様厚さに絶縁被覆材料を塗布した後、所望箇所を切削加工することによって被覆断面形状を、いわゆる花びら形状とする。
【００２８】
［実施例２］
本発明を適用した実施例２を図７および図８を参照して説明する。図７はタイロッドの斜視図、図８は図７に示すタイロッドのＢ−Ｂ線断面図である。
【００２９】
この実施例２では、タイロッド７に形成した絶縁被覆層２３を周方向において間欠的に数ヶ所形成すると共に、その絶縁被覆層２３を基端部から先端部に至る位置まで縦方向に連続的に形成している。
【００３０】
つまり、タイロッド７には、絶縁被覆層２３が形成される部分と絶縁被覆層２３が形成されない部分とが交互に設けられている。なお、この実施例２では、貫通孔２１との接触抵抗の低減を図るために、タイロッド７に絶縁被覆層２３が設けられない部分を多くしている。そして、その間欠的に形成された絶縁被覆層２３の先端位置を、図８の点線で示す円上に設けている。この実施例２では、絶縁被覆層２３は、円周を約４等分する位置に設けた。
【００３１】
このように、タイロッド７に形成した絶縁被覆層２３を間欠的に少なくとも３箇所形成すれば、実施例１と同様、タイロッド７とセパレータ１１間のクリアランスが無くなるので正確な位置決めを行うことができる。また、両者の接している面積は非常に少ないので、セル積層時における摩擦抵抗が減り、積層作業を容易なものとすることができる。特に、絶縁被覆層２３としてフッ素系樹脂を使用すれば、セル２積層時の摩擦抵抗をより一層減らすことができる。
【００３２】
前記した絶縁被覆層２３を形成するには、タイロッド７の外周面の所定部分（図８の絶縁被覆層２３間の点線で囲まれる領域）をマスキングした後、フッ素系樹脂を塗布する。そして、フッ素系樹脂が硬化したらタイロッド７の表面を磨いて絶縁被覆層２３の膜厚を揃える。その後、マスキングを外す。すると、タイロッド７の外周面に間欠的に絶縁被覆層２３からなる突起が形成される。そして最後に、フッ素系樹脂を焼成して完成する。
【００３３】
このように、タイロッド７の外周面にマスキングを行ってフッ素系樹脂を塗布し焼成することの簡単な製造方法により絶縁被覆層２３を形成することができるため、実施例２では、製造コストアップにならない。
【００３４】
なお、実施例２では、タイロッド７の一部が剥き出しになるため、絶縁レベルの低い場合での適用、もしくは、セパレータ１１の貫通孔２１に絶縁処置が対応してあるものとの組み合わせが有効である。
【００３５】
［実施例３］
本発明を適用した実施例３を図９および図１０を参照して説明する。図９はタイロッドの断面図であり、図１０はセパレータに形成された貫通孔にタイロッドを挿通させたときの断面図である。
【００３６】
実施例３では、タイロッド７の外周面全体を覆って絶縁被覆層２３を形成すると共に、さらにその絶縁被覆層２３の表面にダイヤモンドライクカーボン層２６を形成している。この絶縁被覆層２３は、膜厚を厚くした厚膜部分２３ａを数ヶ所に有している。この例では、厚膜部分２３ａを、タイロッド７の円周を約４等分する位置に設け、さらにその厚膜部分２３ａの先端位置を略同一円上となるようにした。
【００３７】
このように形成した絶縁被覆層２３を有してなるタイロッド７を貫通孔２１内に挿入すれば、４箇所の厚膜部分２３ａが貫通孔２１の開口周面に点接触するため、実施例１と同様、タイロッド７とセパレータ１１間のクリアランスが無くなり正確な位置決めを行うことができる。また、両者の接している面積は非常に少ないので、セル積層時における摩擦抵抗が減り、積層作業を容易なものとすることができる。
【００３８】
この絶縁被覆層２３を形成するには、図９に示すように、タイロッド７を金型２４、２５内に挿入した後、絶縁被覆樹脂を金型２４、２５内に射出し、該絶縁被覆樹脂を硬化させる。そして、金型２４、２５からタイロッド７を取り出した後、セル積層時の摺動性を上げるために、絶縁被覆層２３の表面に硬度の高いダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）処理を行う。
【００３９】
このように、タイロッド７を金型２４、２５内に配置して絶縁被覆樹脂を射出することの簡単な作業によって絶縁被覆層２３を形成することができるので、この絶縁被覆層２３の形状自由度を増すことができる。また、絶縁被覆層２３の上にダイヤモンドライクカーボン層２６を形成しているので、低摩擦抵抗によるセル積層時の積層作業を容易なものとすることができる。
【００４０】
［実施例４］
本発明を適用した実施例４を図１１を参照して説明する。図１１（ａ）はセパレータの平面図、図１１（ｂ）はセパレータに形成された貫通孔の要部拡大図である。
【００４１】
実施例４では、４箇所に形成された貫通孔２１のうち対角位置にある２つの貫通孔２１の孔形状を、他の貫通孔２１とは異なる星形としたものである。この星形とされた貫通孔２１の最も内側の先端位置は、図１１（ｂ）の破線で示す同一円上に設けられている。
【００４２】
この星形とされた貫通孔２１に挿入されるタイロッド７には、円柱形状とされたスティック部の外表面に均一の膜厚とした絶縁被覆層２３を形成したものを使用する。このタイロッド７を貫通孔２１に挿入すれば、やはり実施例１と同様に、タイロッド７が貫通孔２１に対して４箇所で点接触するので、タイロッド７とセパレータ１１間のクリアランスが無くなり正確な位置決めを行うことができる。また、両者の接している面積は非常に少ないので、セル積層時における摩擦抵抗が減り、積層作業を容易なものとすることができる。
【００４３】
なお、図１１では、貫通孔２１を星形としたが、図１２に示すように、円形孔の開口周面に複数個の突起からなる絶縁部材２７を内側に向けて突出させてなる貫通孔２１としても同様の効果がある。
【００４４】
［実施例５］
本発明を適用した実施例５を図１３を参照して説明する。図１３（ａ）はセパレータの平面図、図１３（ｂ）はセパレータに嵌め込む貫通孔が形成された絶縁部品の斜視図である。
【００４５】
実施例５では、貫通孔２１を形成した絶縁部品２８をセパレータ１１とは独立した部品として持ち、この絶縁部品２８をセパレータ成型時にインサート成形することにより、これらを一体化させたセパレータ１１を使用している。絶縁部品２８は、高さの低い円柱形状とされ、その中心部に実施例４と同様、星形とした貫通孔２１を有している。この貫通孔２１の形状は、図１１で示した貫通孔２１と同一形状である。
【００４６】
このように、セパレータ１１とは独立した絶縁部品２８に星形の貫通孔２１を形成すれば、実施例４と同様、タイロッド７が貫通孔２１に対して４箇所で点接触するので、タイロッド７とセパレータ１１間のクリアランスが無くなり正確な位置決めを行うことができる。また、両者の接している面積は非常に少ないので、セル積層時における摩擦抵抗が減り、積層作業を容易なものとすることができる。
【００４７】
特に、この実施例５では、貫通孔２１を有した絶縁部品２８をセパレータ１１とは独立させていることから、この絶縁部品２８を形成する絶縁材料の絶縁レベルを変えることができる。また、この絶縁部品２８は、セパレータ１１とは別に金型を作るため、形状バリエーションを容易に作ることができる。この場合には、タイロッド７側に施していた絶縁コーティングによる絶縁被覆層２３を省略することができる。
【００４８】
また、この実施例５では、セパレータ１１は樹脂含有量の分布を持つため、タイロッド断面と異なる形状を持つ部分（絶縁部品２８）の樹脂含有量が他部分よりも高くなる。この例のように、星形とされた貫通孔２１の内径先端が鋭利になる場合には、その先端部強度が低下し欠損しやすくなる場合があるが、絶縁部品２８を形成する絶縁材料の選択によってこの欠損を回避することができる。
【００４９】
また、実施例５では、絶縁部品２８とセパレータ１１との密着性を向上させるため、絶縁部品２８とセパレータ１１のバインダー樹脂を同一のものとしている。これにより、絶縁部品２８とセパレータ１１とを強固に固定させることができる。そして、その上で、セパレータ成形金型に絶縁部品２８をインサートし、セパレータ構成材料である黒鉛と樹脂の混合体と共にこの絶縁部品２８を圧縮成型することによりセパレータ１１を作製する。このように、実施例５では、絶縁部品２８がセパレータ１１と別体なので、セパレータ１１に絶縁部品２８を接着や融着する必要がある。しかし、絶縁部品２８をセパレータ成形時にインサートして一体化させるので、接着等の工程を省略することができる。
【００５０】
なお、図１３では、絶縁部品２８に形成した貫通孔２１の形状を星形としたが、図１４に示すように、円形孔とした貫通孔２１の開口周面に間欠的に高さ方向に沿って絶縁突起２９を形成しても同様の作用効果が得られる。なお、この絶縁突起２９の先端位置は、先の実施例と同様、略同一円上に設けられているものとする。
【００５１】
［実施例６］
本発明を適用した実施例６を図１５を参照して説明する。図１５はセパレータの温度分布を表した図である。
【００５２】
図１５に示された等温線３０は、セパレータ１１の温度分布を表しており、矢印Ｃの方向に行くに従って温度が高い状態を表している。こういった場合、この矢印Ｃの先端近傍に位置する貫通孔２１のみに、例えば図４や図９のようなタイロッド７を使用することにより、当該タイロッド７に形成した絶縁被覆層２３がセパレータ１１の熱膨張による応力を緩和し、設計していた面圧分布を維持させることができる。したがって、セパレータ１１の膨張を絶縁被覆層２３が吸収することから、当該セパレータ１１の変形を緩和させることができる。
【００５３】
［その他の実施の形態］
以上、本発明を適用した具体的な実施の形態について説明したが、本発明は、上述の実施の形態に制限されることなく種々の変更が可能である。
【００５４】
例えば、前記した実施例では、何れもタイロッド７の形状を円形としたが、本発明ではタイロッド７を楕円または角形としてもよい。また、セパレータ１１の形状も一例であり、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で様々な形態とすることができる。
【００５５】
また、上述した実施例では、絶縁被覆層２３のうち５箇所の厚膜部分２３ａを全て同じ膜厚としているが、少なくとも３箇所が同じ膜厚であればよく、全ての厚膜部分２３ａが同じである必要はない。
【００５６】
また、上述した実施例では、タイロッド７の断面形状を軸方向において同一形状としたが、必ずしも同一形状である必要はない。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】燃料電池スタックの全体構成を示す斜視図である。
【図２】燃料電池単セルの分解斜視図である。
【図３】実施例１のセパレータを概略的に示した平面図である。
【図４】実施例１のタイロッドの斜視図である。
【図５】図４に示すタイロッドのＡ−Ａ断面図である。
【図６】実施例１のセパレータに形成された貫通孔にタイロッドを挿通させたときの断面図である。
【図７】実施例２のタイロッドの斜視図である。
【図８】図７に示すタイロッドのＢ−Ｂ線断面図である。
【図９】実施例３のタイロッドの断面図である。
【図１０】実施例３のセパレータに形成された貫通孔にタイロッドを挿通させたときの断面図である。
【図１１】（ａ）は実施例４のセパレータの平面図、（ｂ）はそのセパレータに形成された貫通孔の要部拡大図である。
【図１２】実施例４の貫通孔の他の形態を示す要部拡大図である。
【図１３】（ａ）は実施例５のセパレータの平面図、（ｂ）はセパレータに嵌め込まれる貫通孔が形成された絶縁部品の斜視図である。
【図１４】実施例５の絶縁部品の他の形態を示す斜視図である。
【図１５】実施例６におけるセパレータの温度分布を表した図である。
【符号の説明】
【００５８】
１…燃料電池スタック
２…ガス燃焼装燃料電池単セル（セル）
３…積層体
４…集電板
５…絶縁板
６…エンドプレート
７…タイロッド
８…固体高分子電解質膜
９…アノードガス拡散層（ガス拡散層）
１０…カソードガス拡散層（ガス拡散層）
１１…セパレータ
２１…貫通孔
２３…絶縁被覆層
２３ａ…厚膜部分
２４，２５…金型
２７…絶縁部材
２８…絶縁部品
３０…等温線
【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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