(57)【要約】【課題】セル積層体が撓んだ場合にも、セル間が離れる方向の力が作用するのを抑制できるようにする。【解決手段】セル積層体を積層状態で拘束するための拘束部材９によって拘束されているとともに、セパレータ２０間に介在する絶縁性の枠状部材４０の少なくとも一部が、当該セパレータ２０のエッジ２０ｅが拘束部材９に接触するよりも先に当該拘束部材９に接触する程度にセパレータ２０のエッジ２０ｅから外側にはみ出ている。枠状部材４０のうち面取りされた部分が隅肉を削いで丸味が付された形状となっていることが好ましい。【選択図】図８
2007280887.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
膜−電極アッセンブリをセパレータで挟持してなるセルが積層されることによって構成されるセル積層体であって、
前記セルのうち積層方向に垂直な表面と側面とのなす角が面取りされている当該セルが積層されていることを特徴とするセル積層体。
【請求項２】
前記セルの全周が面取りされていることを特徴とする請求項１に記載のセル積層体。
【請求項３】
前記セル間に設けられる流体シール用のシール部材が、弾性によって当該流体をシールするものであることを特徴とする請求項１または２に記載のセル積層体。
【請求項４】
当該セル積層体を積層状態で拘束するための拘束部材、および当該セル積層体の積層方向端部付近に配置される絶縁板の少なくとも一方が設けられている場合に前記セルが面取りされていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のセル積層体。
【請求項５】
前記面取りにより、当該面取り部分が隅肉を削いで丸味が付された形状となっていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のセル積層体。
【請求項６】
面取りされているのは前記セパレータ間に介在する絶縁性の枠状部材であることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のセル積層体。
【請求項７】
膜−電極アッセンブリをセパレータで挟持してなるセルが積層されることによって構成されるセル積層体であって、
当該セル積層体を積層状態で拘束するための拘束部材によって拘束されているとともに、
前記セパレータ間に介在する絶縁性の枠状部材の少なくとも一部が、当該セパレータのエッジが前記拘束部材に接触するよりも先に当該拘束部材に接触する程度に前記セパレータのエッジから外側にはみ出ている
ことを特徴とするセル積層体。
【請求項８】
前記セパレータがメタルセパレータであることを特徴とする請求項７に記載のセル積層体。
【請求項９】
前記拘束部材は、当該セル積層体の積層方向側部に配置されているテンションプレートであることを特徴とする請求項７または８に記載のセル積層体。
【請求項１０】
前記テンションプレートのうち当該セル積層体側の面に絶縁膜が形成されていることを特徴とする請求項９に記載のセル積層体。
【請求項１１】
前記枠状部材のうち面取りされた部分が隅肉を削いで丸味が付された形状となっていることを特徴とする請求項７から１０のいずれかに記載のセル積層体。
【請求項１２】
請求項１から１１のいずれかに記載のセル積層体を備えていることを特徴とする燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セル積層体およびこれを備えた燃料電池に関する。さらに詳述すると、本発明は、セル積層体を構成しているセパレータや樹脂フレーム等の部材の構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、燃料電池（例えば固体高分子形燃料電池）は電解質をセパレータで挟んだセルを複数積層することによって構成されている。従来、このような燃料電池のセル積層体としては、セルの積層方向に垂直な表面と側面とが直角で交差するセルとなっているものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−１７８７７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上述のような構造となっている場合、当該セル積層体が撓んだときに、拘束部材と接触して、セル間が離れる方向の力が作用する可能性があった。
【０００４】
そこで、本発明は、当該セル積層体が撓んだ場合にも、セル間が離れる方向の力が作用するのを抑制できるようにした構造のセル積層体およびこれを備えた燃料電池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】
【０００５】
かかる課題を解決するべく本発明者は種々の検討を行った。上述のごとく積層されたセルは、例えば左右一対のテンションプレート等によって積層方向への荷重をかけられることになる。このようなテンションプレートの内側面（セル積層体を向く面）には、漏電やスパークが生じるのを防止すべく例えば絶縁テープが貼られる等して絶縁膜が形成されている。ところが、メタルセパレータを採用した燃料電池の場合、打抜き加工等によって形成されたセパレータの角や縁（いわば金属エッジ）は打抜きされたままの状態となっており、発電中、このような金属エッジが絶縁膜に接触するとスタック全体への漏電が生じるおそれがある。また、傷付いた絶縁膜にメタルセパレータの金属エッジが引っ掛かり、ガスリークが生じるおそれも生じる。
【０００６】
そこで、本発明者はこれらの問題についてさらに検討した。そもそも、上述のようにメタルセパレータとテンションプレートとが接触することについては、主として３つの理由が挙げられると考えられる。すなわち、第一に、燃料電池発電時の発熱によるセルの膨張（熱膨張）で、セル積層体の外周や厚みが大きくなる、というものである（図１２参照）。図示しているように、これには面方向への膨張と、セル積層方向への膨張とがある。第二に、テンションプレートの荷重によってセル積層体に変形が生じうる、というものである（図１３参照）。例えばセル積層方向に強い圧縮力が作用した場合にテンションプレートに変形を来す場合がある。第三に、セル積層時における組付け作業時、例えば手積みで行うことに起因して積載状態にばらつきが生じるというものである（図１４参照）。セル積層は例えばジグに宛がう等しながら行うが、積層方向加圧時などにどうしてもばらつきが生じやすい。
【０００７】
このように、メタルセパレータとテンションプレートとが接触することについて検討した本発明者は、課題の解決に結び付く着想、すなわちセル積層体が撓んだときセル間が離れる方向の力が作用するのを抑制しうるという着想を得るに至った。
【０００８】
本発明はかかる着想に基づくものであり、膜−電極アッセンブリをセパレータで挟持してなるセルが積層されることによって構成されるセル積層体であって、前記セルのうち積層方向に垂直な表面と側面とのなす角が面取りされている当該セルが積層されていることを特徴とするものである。
【０００９】
このように、セルはその積層方向側部において面取りされているために、例えば当該セル積層体が撓む等して拘束部材等と接触したとしても従来のような形での面接触はせず、それよりも小さい面での接触あるいは線接触するようになる。これによれば、当該セルの側部と拘束部材等との間における摩擦力（動摩擦力）を低減させることができるから、セル積層体が撓んで拘束部材等と接触したとしてもセル間が離れる方向に作用する力を抑制することが可能となる。
【００１０】
かかるセル積層体においては、前記セルの全周が面取りされていることが好ましい。セルの全周が面取りされていることにより、当該セルの周縁のいずれの部位が拘束部材等に接触したとしてもセル間が離れる方向に作用する力を抑制することが可能となる。
【００１１】
また、本発明は、前記セル間に設けられる流体シール用のシール部材が、弾性によって当該流体をシールするものとなっている場合に適用して特に好適である。弾性によっていわば物理的にシールする部材は、例えば接着剤などのようにいわば化学的にシールする部材に比して外力の影響を受けやすい。この点、本発明のごときセル積層体においては、セルの側部が拘束部材等と接触した場合にもセル間が離れる方向に作用する力を抑制することができるから、弾性によって流体をシールするいわば物理的なシール部材に及ぶ外力を軽減して影響を少なくすることが可能である。
【００１２】
また、本発明では、当該セル積層体を積層状態で拘束するための拘束部材、および当該セル積層体の積層方向端部付近に配置される絶縁板の少なくとも一方が設けられている場合に前記セルが面取りされているようにしている。
【００１３】
さらに、セル積層体は、前記面取りにより、当該面取り部分が隅肉を削いで丸味が付された形状となっているものであることが好ましい。丸味が付されていわゆるＲ形状となっていることにより、拘束部材等と接触した場合の当該セル側部における接触領域がさらに小さくなるし、より滑らかに接触するようになる。このため、セル間が離れる方向に作用する力をさらに抑制することが可能である。
【００１４】
また、本発明にかかるセル積層体において、面取りされているのは前記セパレータ間に介在する絶縁性の枠状部材である。このような構造の場合、セル積層体が撓む等したときに当該枠状部材が拘束部材等と接触しうる。
【００１５】
ここで、検討を重ねた本発明者は更なる着想を得るに至った。すなわち、上述したように、テンションプレートの内側面には絶縁膜が形成されているが、この絶縁膜にセパレータのエッジが接触すると漏電やガスリークが生じるおそれがある。本発明者は、このような従来構造を鑑み、セル間が離れる方向に作用する力を抑制しつつ、漏電やガスリークをも効果的に抑制しうる構造に着目し、更なる着想を得るに至ったものである。
【００１６】
本発明はかかる着想に基づくものであり、膜−電極アッセンブリをセパレータで挟持してなるセルが積層されることによって構成されるセル積層体であって、当該セル積層体を積層状態で拘束するための拘束部材によって拘束されているとともに、前記セパレータ間に介在する絶縁性の枠状部材の少なくとも一部が、当該セパレータのエッジが前記拘束部材に接触するよりも先に当該拘束部材に接触する程度に前記セパレータのエッジから外側にはみ出ているというものである。前記セパレータは例えばメタルセパレータである。
【００１７】
例えば打抜き加工等によって形成されたメタルセパレータの角や縁といった金属エッジは打抜きされたままの状態となっているため、当該エッジが拘束部材の表面に接触して傷を付けてしまうと、漏電が生じたりガスリークの原因となったりするおそれがある。この点、本発明にかかるセル積層体においては、枠状部材の一部がこのようなエッジよりも外側にはみ出した構造となっているから、例えばセル積層体が撓んだ場合、当該枠状部材の一部が拘束部材に接触することになる。枠状部材は例えば樹脂フレームなどからなるものであり、拘束部材に接触したとしても金属エッジの場合のように傷を付けてしまうおそれがない。したがって、漏電やガスリークが生じるのを抑制することができるようになる。
【００１８】
また、例えば金属エッジが接触している場合であれば拘束部材等に引っ掛かる等して摩擦力が大きくなることがありうるが、このセル積層体においては枠状部材の一部が接触する構造であり、金属エッジのように引っ掛かることもなく、摩擦力（動摩擦力）を低減させることが可能である。このため、セル積層体が撓んで拘束部材等と接触したとしてもセル間が離れる方向に作用する力を抑制することができる。
【００１９】
加えて、このセル積層体は、従来も利用されている例えば樹脂フレーム等の枠状部材を大型化してセパレータのエッジからはみ出させるという簡単な構造であり、また、積層等の工程も従来と大きく変わるところはない。したがって従来の構造や工程に大きな変更が不要であり、コスト等の面でも好適である。
【００２０】
本発明において、前記拘束部材は例えば当該セル積層体の積層方向側部に配置されているテンションプレートである。また、前記テンションプレートのうち当該セル積層体側の面には例えば絶縁膜が形成されている。このように絶縁膜が形成されたテンションプレートが用いられている場合、本発明にかかるセル積層体によれば、当該絶縁膜に傷が付くことによって漏電やスパークが生じるのを回避することが可能となる。
【００２１】
また、前記枠状部材のうち面取りされた部分が隅肉を削いで丸味が付された形状となっていることが好ましい。丸味が付されてＲ形状となっていることにより、拘束部材等と接触した場合の当該セル側部における接触領域がさらに小さくなるし、より滑らかに接触するようになる。このため、セル間が離れる方向に作用する力をさらに抑制することが可能である。
【００２２】
さらに、本発明にかかる燃料電池は上述のごときセル積層体を備えているというものである。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、セル積層体が撓んだ場合にも、セル間が離れる方向の力が作用するのを抑制することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の構成を図面に示す実施の形態の一例に基づいて詳細に説明する。
【００２５】
図１〜図１０に本発明にかかるセル積層体およびこれを備えた燃料電池の実施形態を示す。本実施形態におけるセル積層体（スタック）３は、膜−電極アッセンブリ３０を挟持したセパレータ２０（図１においては、セル２を構成する２枚のセパレータをそれぞれ符号２０ａ，２０ｂで示している）を複数枚、あるいは複数組積層することによって構成されているものである。本実施形態では、各セル２のうち積層方向に垂直な表面と側面とのなす角を面取りすることとしている。
【００２６】
以下に説明する実施形態においては、まず、燃料電池１を構成するセル２の概略構成について説明し、その後、セル２を積層することによって構成されるセル積層体３等について説明することとする。
【００２７】
図１等に本実施形態における燃料電池１のセル２の概略構成を示す。図示するように構成されるセル２は、順次積層されることによってセル積層体（スタック）３を構成する（図２、図７等参照）。また、このように形成されたセル積層体３は、例えばスタック両端を一対のエンドプレート８で挟まれ、さらにこれらエンドプレート８どうしを繋ぐように拘束部材（例えばテンションプレート）９が配置された状態で積層方向への荷重がかけられて締結されている（図３参照）。
【００２８】
なお、このようなセル積層体（スタック）３等で構成される燃料電池１は、例えば燃料電池車両（ＦＣＨＶ；Fuel Cell Hybrid Vehicle）の車載発電システムとして利用可能なものであるがこれに限られることはなく、各種移動体（例えば船舶や飛行機など）やロボットなどといった自走可能なものに搭載される発電システム、さらには定置の燃料電池１のセパレータとしても用いることが可能である。
【００２９】
セル２は、電解質、具体例として膜−電極アッセンブリ（以下ＭＥＡ；Membrane Electrode Assemblyと呼ぶ）３０、該ＭＥＡ３０を挟持する一対のセパレータ２０（図１においてはそれぞれ符号２０ａ，２０ｂを付して示している）等で構成されている（図１参照）。ＭＥＡ３０および各セパレータ２０ａ，２０ｂはおよそ矩形の板状に形成されている。また、ＭＥＡ３０はその外形が各セパレータ２０ａ，２０ｂの外形よりも小さくなるように形成されている。
【００３０】
ＭＥＡ３０は、高分子材料のイオン交換膜からなる高分子電解質膜（以下、単に電解質膜ともいう）３１と、電解質膜３１を両面から挟んだ一対の電極（アノード側拡散電極およびカソード側拡散電極）３２ａ，３２ｂとで構成されている（図１参照）。電解質膜３１は、各電極３２ａ，３２ｂよりも大きく形成されている。この電解質膜３１には、その周縁部３３を残した状態で各電極３２ａ，３２ｂが例えばホットプレス法により接合されている。
【００３１】
ＭＥＡ３０を構成する電極３２ａ，３２ｂは、その表面に付着された白金などの触媒を担持した例えば多孔質のカーボン素材（拡散層）で構成されている。一方の電極（アノード）３２ａには燃料ガス（反応ガス）としての水素ガス、他方の電極（カソード）３２ｂには空気や酸化剤などの酸化ガス（反応ガス）が供給され、これら２種類の反応ガスによりＭＥＡ３０内で電気化学反応が生じてセル２の起電力が得られるようになっている。
【００３２】
セパレータ２０（２０ａ，２０ｂ）はガス不透過性の導電性材料で構成されている。導電性材料としては、例えばカーボンや導電性を有する硬質樹脂のほか、アルミニウムやステンレス等の金属（メタル）が挙げられる。本実施形態のセパレータ２０（２０ａ，２０ｂ）の基材は板状のメタルで形成されているものであり（メタルセパレータ）、この基材の電極３２ａ，３２ｂ側の面には耐食性に優れた膜（例えば金メッキで形成された皮膜）が形成されている。
【００３３】
また、セパレータ２０ａ，２０ｂの両面には、複数の凹部によって構成される溝状の流路が形成されている。これら流路は、例えば板状のメタルによって基材が形成されている本実施形態のセパレータ２０ａ，２０ｂの場合であればプレス成形によって形成することができる。このようにして形成される溝状の流路は、酸化ガスのガス流路３４や水素ガスのガス流路３５、あるいは冷却水流路３６を構成している。より具体的に説明すると、セパレータ２０ａの電極３２ａ側となる内側の面には水素ガスのガス流路３５が複数形成され、その裏面（外側の面）には冷却水流路３６が複数形成されている（図１参照）。同様に、セパレータ２０ｂの電極３２ｂ側となる内側の面には酸化ガスのガス流路３４が複数形成され、その裏面（外側の面）には冷却水流路３６が複数形成されている（図１参照）。例えば本実施形態の場合、セル２におけるこれらガス流路３４およびガス流路３５は互いに平行となるように形成されている。さらに、本実施形態においては、隣接する２つのセル２，２に関し、一方のセル２のセパレータ２０ａの外面と、これに隣接するセル２のセパレータ２０ｂの外面とを付き合わせた場合に両者の冷却水流路３６が一体となり断面が例えば矩形あるいはハニカム形の流路が形成される構造となっている（図１参照）。
【００３４】
さらに、上述したように各セパレータ２０ａ，２０ｂは、少なくとも流体の流路をなすための凹凸形状が表面と裏面とで反転した関係になっている。より具体的に説明すると、セパレータ２０ａにおいては、水素ガスのガス流路３５を形成する凸形状（凸リブ）の裏面が冷却水流路３６を形成する凹形状（凹溝）であり、ガス流路３５を形成する凹形状（凹溝）の裏面が冷却水流路３６を形成する凸形状（凸リブ）である。さらに、セパレータ２０ｂにおいては、酸化ガスのガス流路３４を形成する凸形状（凸リブ）の裏面が冷却水流路３６を形成する凹形状（凹溝）であり、ガス流路３４を形成する凹形状（凹溝）の裏面が冷却水流路３６を形成する凸形状（凸リブ）である。
【００３５】
また、セパレータ２０ａ，２０ｂの長手方向の端部付近（本実施形態の場合であれば、図１中向かって左側に示す一端部の近傍）には、酸化ガスの入口側のマニホールド１５ａ、水素ガスの出口側のマニホールド１６ｂ、および冷却水の出口側のマニホールド１７ｂが形成されている。例えば本実施形態の場合、これらマニホールド１５ａ，１６ｂ，１７ｂは各セパレータ２０ａ，２０ｂに設けられた略矩形ないしは台形の透孔によって形成されている（図１参照）。さらに、セパレータ２０ａ，２０ｂのうち反対側の端部には、酸化ガスの出口側のマニホールド１５ｂ、水素ガスの入口側のマニホールド１６ａ、および冷却水の入口側のマニホールド１７ａが形成されている。本実施形態の場合、これらマニホールド１５ｂ，１６ａ，１７ａも略矩形ないしは台形の透孔によって形成されている（図１参照）。なお、図３、図４等においてはａ，ｂの添字を省略した形で各マニホールドの符号を示している。
【００３６】
上述のような各マニホールドのうち、セパレータ２０ａにおける水素ガス用の入口側マニホールド１６ａと出口側マニホールド１６ｂは、セパレータ２０ａに溝状に形成されている入口側の連絡通路６１および出口側の連絡通路６２を介してそれぞれが水素ガスのガス流路３５に連通している。同様に、セパレータ２０ｂにおける酸化ガス用の入口側マニホールド１５ａと出口側マニホールド１５ｂは、セパレータ２０ｂに溝状に形成されている入口側の連絡通路６３および出口側の連絡通路６４を介してそれぞれが酸化ガスのガス流路３４に連通している（図１参照）。さらに、各セパレータ２０ａ，２０ｂにおける冷却水の入口側マニホールド１７ａと出口側マニホールド１７ｂは、各セパレータ２０ａ，２０ｂに溝状に形成されている入口側の連絡通路６５および出口側の連絡通路６６を介してそれぞれが冷却水流路３６に連通している。ここまで説明したような各セパレータ２０ａ，２０ｂの構成により、セル２には、酸化ガス、水素ガスおよび冷却水が供給されるようになっている。ここで具体例を挙げておくと、セル２が積層された場合、例えば水素ガスは、セパレータ２０ａの入口側マニホールド１６ａから連絡通路６１を通り抜けてガス流路３５に流入し、ＭＥＡ３０の発電に供された後、連絡通路６２を通り抜けて出口側マニホールド１６ｂに流出することになる。
【００３７】
第１シール部材１３ａ、第２シール部材１３ｂは、ともに複数の部材（例えば小型の４つの矩形枠体と、流体流路を形成するための大きな枠体）で形成されているものである（図１参照）。これらのうち、第１シール部材１３ａはＭＥＡ３０とセパレータ２０ａとの間に設けられるもので、より詳細には、その一部が、電解質膜３１の周縁部３３と、セパレータ２０ａのうちガス流路３５の周囲の部分との間に介在するように設けられる。また、第２シール部材１３ｂは、ＭＥＡ３０とセパレータ２０ｂとの間に設けられるもので、より詳細には、その一部が、電解質膜３１の周縁部３３と、セパレータ２０ｂのうちガス流路３４の周囲の部分との間に介在するように設けられる。
【００３８】
さらに、隣接するセル２，２のセパレータ２０ｂとセパレータ２０ａとの間には、複数の部材（例えば小型の４つの矩形枠体と、流体流路を形成するための大きな枠体）で形成された第３シール部材１３ｃが設けられている（図１参照）。この第３シール部材１３ｃは、セパレータ２０ｂにおける冷却水流路３６の周囲の部分と、セパレータ２０ａにおける冷却水流路３６の周囲の部分との間に介在するように設けられてこれらの間をシールする部材である。
【００３９】
なお、第１〜第３シール部材１３ａ〜１３ｃとしては、隣接する部材との物理的な密着により流体を封止する弾性体（ガスケット）や、隣接する部材との化学的な結合により接着する接着剤などを用いることができる。例えば本実施形態では各シール部材１３ａ〜１３ｃとして弾性によって物理的にシールする部材を採用しているが（図８等参照）、この代わりに上述した接着剤のような化学結合によってシールする部材を採用することもできる。
【００４０】
枠状部材４０（図１中では符号４０ａ，４０ｂで示す）は、ＭＥＡ３０とともにセパレータ２０ａ，２０ｂ間に挟持される例えば樹脂からなる部材（以下、樹脂フレームともいう）である。例えば本実施形態では、薄い枠形状の樹脂フレーム４０（４０ａ，４０ｂ）をセパレータ２０ａ，２０ｂ間に介在させ、当該樹脂フレーム４０によってＭＥＡ３０の少なくとも一部、例えば周縁部３３に沿った部分を表側と裏側から挟持するようにしている（図６等参照）。このように設けられる樹脂フレーム４０は、締結力を支持するセパレータ２０（２０ａ，２０ｂ）間のスペーサとしての機能、絶縁部材としての機能、セパレータ２０（２０ａ，２０ｂ）の剛性を補強する補強部材としての機能を発揮する。
【００４１】
続いて、燃料電池１の構成について簡単に説明する（図２、図３等参照）。本実施形態における燃料電池１は、複数の単セル２を積層したセル積層体（スタック）３を有し、セル積層体３の両端に位置する単セル２，２の外側に順次、出力端子５付きの集電板６、絶縁板７およびエンドプレート８が各々配置された構造となっている（図２参照）。また、セル積層体３は拘束部材（以下、テンションプレートともいう）９によって積層状態で拘束されている。テンションプレート９は両エンドプレート８，８間を架け渡すようにして設けられているもので、例えば一対がセル積層体３の両側に対向するように配置される（図７等参照）。テンションプレート９は、各エンドプレート８，８にボルト等で固定され、単セル２の積層方向に所定の締結力（圧縮力）を作用させた状態を維持する。
【００４２】
さらに、上述したテンションプレート９の内側面（セル積層体３を向く面）には漏電やスパークが生じるのを防止すべく絶縁膜９ａが形成されている（図８等参照）。絶縁膜９ａは、具体的には例えば当該テンションプレート９の内側面に貼り付けられた絶縁テープ、あるいは当該面を覆うように塗布された樹脂コーティングなどによって形成されている。
【００４３】
また、セル積層体３に締結力（圧縮力）を作用させる部材（弾性モジュール）の一例を挙げれば以下のとおりである。すなわち、互いに並列に配置されたコイルスプリング等の弾性体１１と、これら複数の弾性体１１を積層方向にて挟持する一対の板状部材１２とがセル積層体３の一端に配置されているものである（図７参照）。また、板状部材１２とエンドプレート８との間には接続部材１３が介在しており、当該接続部材１３自体の可撓性またはピボット状に接触する構成などによって首振り可能な構造を実現している（図７参照）。多数（例えば２００〜４００程度）のセル２を積層した結果、セル積層体３が例えば台形に近似した状態になるなど側方への偏りが生じて歪んだとしても、このような支持構造によれば、当該接続部材１３を中心として首を振る動きをすることにより、偏りに応じた分だけ適宜角度を変えて歪みを矯正することが可能である。さらには、当該接続部材１３がねじ部を備えていることも好ましい。ねじ部付きの接続部材１３によれば、当該位置において回転することにより板状部材１２とエンドプレート８との間隔を変化させることが可能となるから、セル積層時、積層厚みに固体毎のばらつきが生じた場合にもねじ部付き接続部材１３を相対的に回転させて軸方向長さを変えることによりセル積層体３の全体厚み（全体長さ）を微調整することができる。このため、セル積層体３に作用する締結力の微調整も行いやすい。以上のようなねじ部付き接続部材１３としては、「いもねじ」等と呼ばれるねじ（一例として、すりわり付き止めねじ等）を利用することが可能である。
【００４４】
続いて、本発明にかかるセル積層体３の特徴的な構造、より具体的にはセパレータ２０や樹脂フレーム（枠状部材）４０の特に周縁部分における構造について説明する。上述したように、セル積層体３は、積層方向に垂直な表面と側面とのなす角が面取りされているセル２が積層された構造となっているもので、拘束部材（テンションプレート）９によって積層状態で拘束された状態となっている（図８等参照）。
【００４５】
例えば本実施形態においては、セパレータ２０（２０ａ，２０ｂ）間に介在する絶縁性の樹脂フレーム４０の少なくとも一部が、当該セパレータ２０のエッジ（図８中において符号２０ｅで示す）が拘束部材（テンションプレート）９に接触するよりも先に当該拘束部材９に接触する程度にセパレータ２０のエッジ２０ｅから外側にはみ出した構造となっている（図８等参照）。上述したように、拘束部材９の内側面には絶縁膜９ａが形成されており（図８参照）、この絶縁膜９ａにセパレータ（例えばメタルセパレータ）２０のエッジ２０ｅが接触すると漏電やガスリークが生じるおそれがある。これに対し、上述したような本実施形態のセル積層体３によれば、樹脂フレーム４０の方がセパレータ２０のエッジ２０ｅよりも先に絶縁膜９ａに接触し、当該エッジ２０ｅが絶縁膜９ａに接触しないように機能する。
【００４６】
また、樹脂フレーム４０のはみ出した縁部は、セル積層方向に垂直な表面と側面とのなす角が面取りされている状態となっている。ここでいう面取りとは、面と面との交わりの角に斜面または丸味を付すことであり、例えば本実施形態では、当該縁部の隅肉を削いで丸味を付した形状としている（図６、図８等参照）。このように樹脂フレーム４０の縁部に丸味を付してＲ形状とした場合、拘束部材（テンションプレート）９と接触した場合における接触領域が小さく尚かつ滑らかになり、摺接する際の摩擦力（動摩擦力）を低下させることが可能となる。したがって、セル積層他３が撓んでその一部が拘束部材９に接触したとしても、セル２どうしが離れるようにセル間に作用する力を抑制することが可能である。
【００４７】
しかも、このような端面形状の樹脂フレーム４０によれば、当該周縁が接触しても拘束部材（テンションプレート）９自体あるいはその表面に形成されている絶縁膜９ａに傷を付けるようなおそれがない。したがって、漏電やガスリークが生じるのを抑制することもできる。
【００４８】
加えて、本実施形態におけるセル積層体３は、従来も利用されている枠状部材（例えば本実施形態における樹脂フレーム４０）を大型化してセパレータ２０のエッジ２０ｅからはみ出させるという簡単な構造のものである。また、積層等の工程も従来と大きく変わるところはない。したがって従来の構造や工程に大きな変更が不要であり、コスト等の面でも好適なものである。
【００４９】
また、本実施形態においては拘束部材９の片面（セル積層体３を向く面）の全体に絶縁膜９ａが形成されている場合について説明したが、この絶縁膜９ａが一部形成されていない場合においても本実施形態のセル積層体３は適用可能である。例示すれば、絶縁膜９ａに所定どおり形成されていない部分があって拘束部材９の一部が露出しているような場合（図１０参照）、従来の構造であればセル２間が離れる方向の力が作用したり漏電などが生じたりするおそれがあったが、本実施形態のセル積層体３によればこれらを効果的に抑制することが可能である。すなわち、樹脂フレーム４０の周縁が拘束部材９の露出した表面上をも滑らかに摺接することによってセル２間が離れる方向の力が作用するのを抑制することができ、また、はみ出した形状の樹脂フレーム４０が当該拘束部材９とセパレータ２０のエッジ２０ａとを一定距離以上離れさせることによって電気的に絶縁する。
【００５０】
また、本実施形態によれば、セル積層体３がさらに大きな外力を受ける等して傾いた場合にも所望の作用効果が得られる。すなわち、外力等の影響によって複数のセルが例えばθ度傾斜したとしても、拘束部材９あるいはその表面に形成されている絶縁膜９ａに接触するのは樹脂フレーム４０の周縁部分であり、これにより、セパレータ２０のエッジ２０ｅが拘束部材９あるいは絶縁膜９ａに接触するのを回避することができる（図９参照）。
【００５１】
なお、樹脂フレーム４０の周縁を面取りするにあたっては、セル２（あるいはセル２を構成している当該樹脂フレーム４０）の全周にわたって当該面取りが施されていることが好ましい。このようにセル２の全周に亘って面取りされていることにより、当該セル２の周縁のいずれの部位（本実施形態の場合、樹脂フレーム４０の周縁のいずれの部位）が拘束部材９に接触したとしてもセル２間が離れる方向の力が作用するのを抑制し、尚かつ漏電やガスリークが生じるのを抑制することができる。
【００５２】
以上のようなセル積層体３においては、例えば燃料電池１の発電時の発熱によるセル２の熱膨張（図１２参照）、拘束部材（テンションプレート）９の荷重による影響（図１３参照）、組付け作業時に例えば手積みで行うことに起因して生じうるばらつき（図１４参照）、等によって当該セル積層体３が撓んだ場合に、セパレータ２０のエッジ２０ｅではなく樹脂フレーム４０の端部が拘束部材９に接触する構造となっている。しかもこの場合、樹脂フレーム４０は拘束部材９（またはその表面の絶縁膜９ａ）に対して滑らかに、かつ摩擦力の少ない状態で摺接しうる。このような本実施形態のセル積層体３によれば、当該セル積層体３が撓んだ場合にも、セル２間が離れる方向の力が作用するのを抑制し、尚かつ漏電やガスリークが生じるのを抑制することができる。
【００５３】
上述のごときセル積層体３は、セル２間に設けられる流体シール用のシール部材が、弾性によって当該流体をシールするものとなっている場合に特に好適である。弾性によっていわば物理的にシールする部材は、例えば接着剤などのようにいわば化学的にシールする部材に比して外力の影響を受けやすい。この点、上述したようなセル積層体３においては、樹脂フレーム４０の周縁部が拘束部材９と接触した場合、セル２間が離れる方向に作用する力を抑制することができるから、弾性によって流体をシールするいわば物理的なシール部材に及ぶ外力を軽減して影響を少なくすることが可能となる。例えば本実施形態の場合、上述した第３シール部材１３ｃは例えばゴム製であって弾性により流体（冷却水）をシールするガスケットであり、当該第３シール部材に及ぶ外力を軽減して影響を少なくすることが可能となっている。なお、ここでは第３シール部材１３ｃがいわば物理的なシール（ガスケット）である場合を例示したがこれは一例にすぎない。シール部材が例えば接着剤といったように化学結合によってシールする部材である場合であっても本実施形態にかかる構造を適用することが可能である。
【００５４】
なお、上述の実施形態は本発明の好適な実施の一例ではあるがこれ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種々変形実施可能である。例えば本実施形態では樹脂フレーム４０に対する面取りの一例として丸味を付したものを例示したが（図８等参照）、面と面との交わりの角にこのように丸味を付すばかりでなく、先述のように斜面を付すことも可能である。例示すれば、詳しくは図示していないが面取りの幅を僅かとすることも可能である（図１０参照）。
【００５５】
また、上述した実施形態では、セル積層体３を積層状態で拘束するための拘束部材９、および当該セル積層体３の積層方向端部付近に配置される絶縁板７の両方が設けられている燃料電池１に適用した場合について例示したが対象がこれに限られることはない。例えば、拘束部材９と絶縁板７のいずれか一方のみが設けられている場合にも、セル２の一部（樹脂フレーム４０の周縁）を面取りして本発明を適用することが可能である。
【００５６】
さらに、本実施形態においてはセル２の一部として樹脂フレーム４０の周縁を面取りした場合について説明したがこれも好適な一例に過ぎない。他の例を示せば、セル電圧を検出するためのセルモニタ（図示省略）がセパレータ２０の周縁において面内方向で突出した凸部に設けられているような場合を挙げることができる。この場合、当該セルモニタあるいは突出した凸部を、本実施形態でみ出すように設けられていた樹脂フレーム４０と同様に機能させることが可能である。
【００５７】
また、本実施形態においては拘束部材９あるいはその表面に形成されている絶縁膜９ａと樹脂フレーム４０との間にある程度のクリアランスを設けるようにしていたが（図８等参照）、このクリアランスをなくす、つまり通常時において樹脂フレーム４０の周縁が拘束部材９あるいは絶縁膜９ａに当接した状態とすることも可能である（図１１参照）。この場合、当該樹脂フレーム４０のはみ出し量を大きくすればその分だけ拘束部材９（あるいは絶縁膜９ａ）とセパレータ２０のエッジ２０ｅとを離すことができるから、更なる絶縁性を確保することができるようになる。この場合、積層時に生じることのあるセル２間のばらつきをなくすべく、当該拘束部材（テンションプレート）９上にてセル２を積層することも可能である。ただし、熱膨張による変形を考慮し、両者を当接した状態とするのは片側のみとし、反対側においては上述した実施形態と同様にクリアランスを設けておくことが好ましい（図１１参照）。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本実施形態におけるセルの構造例を示す分解斜視図である。
【図２】セル積層体の構造例を示す斜視図である。
【図３】セル積層体の別の構造例を示す斜視図である。
【図４】セル積層体を構成するセルの構成を分解して示す図である。
【図５】本実施形態におけるセルの構造例を示す平面図である。
【図６】図５におけるVI-VI線におけるセルの断面図である。
【図７】締結力（圧縮力）を作用させるための弾性モジュールが併設されたセル積層体の構造例を示す図である。
【図８】図７中の丸印部分の構造を詳細に示す拡大図である。
【図９】セル積層体がさらに大きな外力を受ける等して複数のセルが傾斜した場合の様子を示す図である。
【図１０】拘束部材９の一部が露出しており、尚かつ面取りの幅を僅かとした場合の構造の一例を示す図である。
【図１１】本発明の他の実施形態を示す図であり、（Ａ）樹脂フレームの周縁を拘束部材あるいは絶縁膜に当接させるようにした場合の構造例と、（Ｂ）当該部分の拡大図である。
【図１２】メタルセパレータとテンションプレートとが接触することの第一の理由を簡潔に表す概略図である。
【図１３】メタルセパレータとテンションプレートとが接触することの第二の理由を簡潔に表す概略図である。
【図１４】メタルセパレータとテンションプレートとが接触することの第三の理由を簡潔に表す概略図であり、（Ａ）はばらつきを生じたセル積層体、（Ｂ）は当該セル積層体におけるメタルセパレータとテンションプレートの部分拡大図である。
【符号の説明】
【００５９】
１…燃料電池、２…セル、３…スタック（セル積層体）、７…絶縁板、９…テンションプレート（拘束部材）、９ａ…絶縁膜、１３ｃ…第３シール部材（流体シール用のシール部材）、２０（２０ａ，２０ｂ）…セパレータ、２０ａ…セパレータのエッジ、３０…ＭＥＡ（膜−電極アッセンブリ）、４０…樹脂フレーム（枠状部材）
【図１】
2007280887.tif 000003
【図２】
2007280887.tif 000004
【図３】
2007280887.tif 000005
【図４】
2007280887.tif 000006
【図５】
2007280887.tif 000007
【図６】
2007280887.tif 000008
【図７】
2007280887.tif 000009
【図８】
2007280887.tif 000010
【図９】
2007280887.tif 000011
【図１０】
2007280887.tif 000012
【図１１】
2007280887.tif 000013
【図１２】
2007280887.tif 000014
【図１３】
2007280887.tif 000015
【図１４】
2007280887.tif 000016