(57)【要約】【課題】簡単且つコンパクトな構成で、積層されている燃料電池の位置ずれを阻止するとともに、位置決めピンの損傷を可及的に抑制することを可能にする。【解決手段】燃料電池スタック１０は、複数の燃料電池１２を備える。料電池スタック１０は、燃料電池１２の積層方向に延在し、前記燃料電池１２を一体に貫通して位置決めを行う位置決めピン５８ａ、５８ｂと、一対のエンドプレート間を連結して前記積層方向に延在する第１締結部材２０ａ及び第２締結部材２０ｂとを備える。第１締結部材２０ａと燃料電池１２との間、及び第２締結部材２０ｂと前記燃料電池１２との間には、緩衝部材７８ａ、７８ｂが設けられる。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解質膜の両側に一対の電極を設けた電解質膜・電極構造体とセパレータとが積層される燃料電池を備え、複数の前記燃料電池が積層される積層体の積層方向両端には、エンドプレートが設けられる燃料電池スタックであって、
前記燃料電池の積層方向に延在し、前記積層体を一体に貫通して位置決めを行う位置決めピンと、
一対の前記エンドプレート間を連結し、前記積層体の外方に沿って前記積層方向に延在する締結部材と、
を備えるとともに、
前記積層体の外面部と前記締結部材との間には、緩衝部材が設けら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、前記積層体の外面部と前記締結部材とは、前記積層方向に延在する凹凸形状部により互いに係合するとともに、
前記凹凸形状部には、前記緩衝部材が充填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、前記位置決めピンの弾性率ＳＴ１、前記緩衝部材の弾性率ＳＴ２及び前記締結部材の弾性率ＳＴ３は、弾性率ＳＴ１＞弾性率ＳＴ２＞弾性率ＳＴ３の関係に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、電解質膜の両側に一対の電極を設けた電解質膜・電極構造体とセパレータとが積層される燃料電池を備え、複数の前記燃料電池が積層される積層体の積層方向両端には、エンドプレートが設けられ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の両側に、それぞれアノード電極及びカソード電極を配設した電解質膜・電極構造体（ＭＥＡ）を、セパレータによって挟持した発電セルを備えている。この燃料電池は、通常、所定の数の発電セルを積層することにより、例えば、車載用燃料電池スタックとして使用されている。
【０００３】
この種の燃料電池スタックでは、特に車載用として使用される際、相当に多数の発電セルが積層されている。例えば、特許文献１に開示されている燃料電池ユニットは、図６に示すように、複数の発電セル１が積層された積層体２を備えている。
【０００４】
積層体２の積層方向一端側には、ターミナルプレート３ａ、インシュレータ４ａ及びエンドプレート５ａが配設されている。積層体２の積層方向他端側には、ターミナルプレート３ｂ、インシュレータ４ｂ、プレッシャプレート６及びエンドプレート５ｂが配設されている。エンドプレート５ａ、５ｂ間は、テンションプレート７ａ、７ｂにより締結されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１６３９１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記の燃料電池スタックでは、積層体２の外面部とテンションプレート７ａ、７ｂとの間に、隙間Ｔ１、Ｔ２が存在している。このため、多数の発電セル１が積層された積層体２では、特に積層方向中央部に配置されている発電セル１が、自重により重力方向下方（隙間Ｔ２側）にずれるおそれがある。さらに、燃料電池スタックに、外部から衝撃荷重が付与された際には、積層体２に発電セル１の飛び出しによる撓みが発生する場合がある。
【０００７】
ここで、積層体２には、各発電セル１同士を正確に位置決めするために、例えば、積層方向に延在して位置決めノック（ピン）が設けられている。従って、発電セルが他の発電セルに対して移動すると、位置決めノックに曲げ方向の荷重が付与されるため、前記位置決めノックが損傷するという問題がある。
【０００８】
本発明は、この種の問題を解決するものであり、簡単且つコンパクトな構成で、積層されている燃料電池の位置ずれを阻止するとともに、位置決めピンの損傷を可及的に抑制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】
【０００９】
本発明は、電解質膜の両側に一対の電極を設けた電解質膜・電極構造体とセパレータとが積層される燃料電池を備え、複数の前記燃料電池が積層される積層体の積層方向両端には、エンドプレートが設けられる燃料電池スタックに関するものである。
【００１０】
この燃料電池スタックは、燃料電池の積層方向に延在し、積層体を一体に貫通して位置決めを行う位置決めピンと、一対のエンドプレート間を連結し、前記積層体の外方に沿って前記積層方向に延在する締結部材とを備えるとともに、前記積層体の外面部と前記締結部材との間には、緩衝部材が設けられている。
【００１１】
また、この燃料電池スタックでは、積層体の外面部と締結部材とは、積層方向に延在する凹凸形状部により互いに係合するとともに、前記凹凸形状部には、緩衝部材が充填されることが好ましい。
【００１２】
さらに、この燃料電池スタックでは、位置決めピンの弾性率ＳＴ１、緩衝部材の弾性率ＳＴ２及び締結部材の弾性率ＳＴ３は、弾性率ＳＴ１＞弾性率ＳＴ２＞弾性率ＳＴ３の関係に設定されることが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、積層体の外面部と積層方向に延在する締結部材との間には、緩衝部材が設けられている。このため、燃料電池と締結部材との間に隙間が形成されることがなく、前記燃料電池が積層方向に交差する発電面方向に移動することを確実に規制することができる。従って、簡単且つコンパクトな構成で、積層されている燃料電池の位置ずれを阻止するとともに、位置決めピンの損傷を可及的に抑制することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態に係る燃料電池スタックの概略斜視説明図である。
【図２】前記燃料電池スタックの一部断面側面図である。
【図３】前記燃料電池スタックを構成する燃料電池の要部分解斜視説明図である。
【図４】前記燃料電池スタックを構成するエンドプレートと第１締結部材及び第２締結部材の分解斜視説明図である。
【図５】前記燃料電池スタックの、図１中、Ｖ−Ｖ線断面図である。
【図６】特許文献１に開示されている燃料電池スタックの説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１に示すように、本発明の実施形態に係る燃料電池スタック１０は、燃料電池自動車（図示せず）に搭載される。燃料電池スタック１０は、複数の燃料電池１２が、立位姿勢で燃料電池自動車の走行方向（矢印Ｂ方向）に交差する車両幅方向（矢印Ａ方向）に積層される積層体１３を備える。
【００１６】
図１及び図２に示すように、積層体１３の積層方向一端には、ターミナルプレート１４ａと絶縁プレート１６ａとを介装して第１エンドプレート１８ａが配設される。積層体１３の積層方向他端には、ターミナルプレート１４ｂと絶縁プレート１６ｂとを介装して第２エンドプレート１８ｂが配設される。
【００１７】
第１エンドプレート１８ａの中央部からは、ターミナルプレート１４ａに接続された出力端子１９ａが延在する一方、第２エンドプレート１８ｂの中央部からは、ターミナルプレート１４ｂに接続された出力端子１９ｂが延在する。
【００１８】
第１エンドプレート１８ａ及び第２エンドプレート１８ｂは、横長の長方形状を有するとともに、各長辺間には、積層体１３の外方に沿って第１締結部材（連結バー）２０ａ、２０ａが配置される。第１エンドプレート１８ａ及び第２エンドプレート１８ｂの各短辺間には、積層体１３の外方に沿って第２締結部材（連結バー）２０ｂ、２０ｂが配置される。
【００１９】
図３に示すように、燃料電池１２は、電解質膜・電極構造体２２と、前記電解質膜・電極構造体２２を挟持する第１金属セパレータ２４及び第２金属セパレータ２６とを備える。
【００２０】
第１金属セパレータ２４及び第２金属セパレータ２６は、例えば、鋼板、ステンレス鋼板、アルミニウム板、めっき処理鋼板、あるいはその金属表面に防食用の表面処理を施した金属板により構成される。第１金属セパレータ２４及び第２金属セパレータ２６は、平面が矩形状を有するとともに、金属製薄板を波形状にプレス加工することにより、断面凹凸形状に成形される。なお、第１金属セパレータ２４及び第２金属セパレータ２６に代えて、例えば、カーボンセパレータを使用してもよい。
【００２１】
第１金属セパレータ２４及び第２金属セパレータ２６は、横長形状を有するとともに、長辺が水平方向（矢印Ｂ方向）に延在し且つ短辺が重力方向（矢印Ｃ方向）に延在するように構成される（水平方向の積層）。なお、短辺が水平方向に延在し且つ長辺が重力方向に延在するように構成してもよい。
【００２２】
燃料電池１２の長辺方向（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２８ａと、燃料ガス、例えば、水素含有ガスを供給するための燃料ガス供給連通孔３０ａとが設けられる。
【００２３】
燃料電池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、燃料ガスを排出するための燃料ガス排出連通孔３０ｂと、酸化剤ガスを排出するための酸化剤ガス排出連通孔２８ｂとが設けられる。
【００２４】
燃料電池１２の短辺方向（矢印Ｃ方向）の両端縁部一方側には、すなわち、酸化剤ガス供給連通孔２８ａ及び燃料ガス供給連通孔３０ａ側には、矢印Ａ方向に互いに連通して、冷却媒体を供給するための２つの冷却媒体供給連通孔３２ａが、対向する辺に設けられる。燃料電池１２の短辺方向の両端縁部他方側には、すなわち、燃料ガス排出連通孔３０ｂ及び酸化剤ガス排出連通孔２８ｂ側には、矢印Ａ方向に互いに連通して、冷却媒体を排出するための２つの冷却媒体排出連通孔３２ｂが、対向する辺に設けられる。
【００２５】
電解質膜・電極構造体２２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３４と、前記固体高分子電解質膜３４を挟持するカソード電極３６及びアノード電極３８とを備える。
【００２６】
カソード電極３６及びアノード電極３８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３４の両面に形成される。
【００２７】
第１金属セパレータ２４の電解質膜・電極構造体２２に向かう面２４ａには、酸化剤ガス供給連通孔２８ａと酸化剤ガス排出連通孔２８ｂとを連通する酸化剤ガス流路４０が形成される。酸化剤ガス流路４０は、矢印Ｂ方向に延在する複数本の波状流路溝により形成される。
【００２８】
第２金属セパレータ２６の電解質膜・電極構造体２２に向かう面２６ａには、燃料ガス供給連通孔３０ａと燃料ガス排出連通孔３０ｂとを連通する燃料ガス流路４２が形成される。燃料ガス流路４２は、矢印Ｂ方向に延在する複数本の波状流路溝により形成される。
【００２９】
第２金属セパレータ２６の面２６ｂと隣接する第１金属セパレータ２４の面２４ｂとの間には、冷却媒体供給連通孔３２ａ、３２ａと冷却媒体排出連通孔３２ｂ、３２ｂとに連通する冷却媒体流路４４が形成される。この冷却媒体流路４４は、電解質膜・電極構造体２２の電極範囲にわたって冷却媒体を流通させる。
【００３０】
第１金属セパレータ２４の面２４ａ、２４ｂには、この第１金属セパレータ２４の外周端縁部を周回して第１シール部材４６が一体成形される。第２金属セパレータ２６の面２６ａ、２６ｂには、この第２金属セパレータ２６の外周端縁部を周回して第２シール部材４８が一体成形される。
【００３１】
第１シール部材４６及び第２シール部材４８としては、例えば、ＥＰＤＭ、ＮＢＲ、フッ素ゴム、シリコーンゴム、フロロシリコーンゴム、ブチルゴム、天然ゴム、スチレンゴム、クロロプレーン又はアクリルゴム等のシール材、クッション材、あるいはパッキン材が用いられる。
【００３２】
燃料電池１２では、第１金属セパレータ２４及び第２金属セパレータ２６の長辺側の両側部（図３中、上端部及び下端部）中央に、それぞれ内部に切り欠いて切り欠き部５０ａ、５０ｂが形成されるとともに、前記切り欠き部５０ａ、５０ｂの略中央部位に凸状部５２ａ、５２ｂが一体又は別個に設けられる。凸状部５２ａ、５２ｂは、例えば、樹脂材で形成され、第１金属セパレータ２４及び第２金属セパレータ２６に一体構成される。また、凸状部５２ａ、５２ｂは、第１金属セパレータ２４及び第２金属セパレータ２６と一体の金属板からなり、表面に絶縁処理を施してもよい。なお、凸状部５２ａ、５２ｂは、第１金属セパレータ２４及び第２金属セパレータ２６の各対角位置に設けてもよい。
【００３３】
凸状部５２ａ、５２ｂは、積層方向に配列されるとともに、複数の前記凸状部５２ａ同士及び複数の前記凸状部５２ｂ同士は、後述するように、各第１締結部材２０ａの凹状部６４（後述する）に一体に係合（嵌合）する。凸状部５２ａ、５２ｂの外面位置は、燃料電池１２の長辺の外面５４ａ、５４ｂの位置よりも内方（内側）に配置される。
【００３４】
第１金属セパレータ２４及び第２金属セパレータ２６の短辺側の両端部（図３中、左右両側部）の略中央には、それぞれ凹部５６ａ、５６ｂが一体又は別個に形成される。凹部５６ａは、例えば、凸状部５２ａ、５２ｂと同様に樹脂材で形成され、酸化剤ガス供給連通孔２８ａと燃料ガス供給連通孔３０ａとの間に配置される一方、凹部５６ｂは、例えば、前記凸状部５２ａ、５２ｂと同様に樹脂材で形成され、酸化剤ガス排出連通孔２８ｂと燃料ガス排出連通孔３０ｂとの間に配置される。
【００３５】
なお、凹部５６ａ、５６ｂは、第１金属セパレータ２４及び第２金属セパレータ２６と一体の金属板からなり、表面に絶縁処理を施してもよい。また、凹部５６ａ、５６ｂは、第１金属セパレータ２４及び第２金属セパレータ２６の各対角位置に設けてもよい。各凹部５６ａ同士及び各凹部５６ｂ同士は、積層方向に配列されており、後述するように、各第２締結部材２０ｂの凸部７６が一体に係合（嵌合）する。
【００３６】
燃料電池１２の一方の対角位置には、具体的には、燃料ガス供給連通孔３０ａの上方近傍及び燃料ガス排出連通孔３０ｂの下方近傍には、それぞれ位置決め孔部５７ａ、５７ｂが設けられる。図２及び図４に示すように、第１エンドプレート１８ａ及び第２エンドプレート１８ｂには、それぞれ位置決め孔部５７ａ、５７ｂと同軸上に穴部５９ａ、５９ｂが形成される。
【００３７】
一方の穴部５９ａには、積層方向に延在して円柱形状の位置決めピン（位置決めノック）５８ａの両端が隙間なく嵌合するとともに、他方の穴部５９ｂには、位置決めピン５８ｂの両端が隙間なく嵌合する。各位置決めピン５８ａ、５８ｂは、各位置決め孔部５７ａ、５７ｂ内に隙間を設けて挿入される。位置決めピン５８ａ、５８ｂは、好ましくは、ＳＵＳ（ステンレス）、アルミニウム、鉄、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）等の樹脂、カーボン等で形成される。
【００３８】
図４に示すように、第１締結部材２０ａは、押し出し成形された板状部６０ａと、前記板状部６０ａの長尺方向両端部に固着される取り付け部６２ａとを設ける。板状部６０ａと取り付け部６２ａとは、例えば、溶接により一体化され、又は一体に削り出し形成される。
【００３９】
板状部６０ａは、図５に示すように、断面屈曲形状を有し、燃料電池１２の凸状部５２ａ（５２ｂ）が係合する凹状部６４が積層方向に延在して設けられる。第１締結部材２０ａの外面６４ａの位置は、燃料電池１２の長辺の外面５４ａ、５４ｂの位置よりも内側に配置される。板状部６０ａは、外面６４ａの両側に窪みが設けられており、軽量化を図ることができる。なお、曲げ強度を高めるためには、窪みがなくてもよい。
【００４０】
取り付け部６２ａは、板状部６０ａよりも肉厚に構成され、第１エンドプレート１８ａ及び第２エンドプレート１８ｂに対向する端面には、それぞれ２つのねじ穴６６と位置決め孔部６８とが同軸上に形成される（図４参照）。各位置決め孔部６８には、位置決め用リング７０が嵌合するとともに、前記リング７０は、後述する２つの孔部７２に嵌合する。
【００４１】
第１エンドプレート１８ａ及び第２エンドプレート１８ｂには、それぞれの長辺の中央部位に、２つの孔部７２が形成される。各孔部７２に挿入される各ボルト７４は、各リング７０に挿入されて先端部がねじ穴６６に螺合する。
【００４２】
第２締結部材２０ｂは、押し出し成形された板状部６０ｂと、前記板状部６０ｂの長尺方向両端部に固着される取り付け部６２ｂとを設ける。板状部６０ｂと取り付け部６２ｂとは、例えば、溶接により一体化され、又は一体に削り出し形成される。
【００４３】
板状部６０ｂは、図５に示すように、燃料電池１２に対向する側面に、燃料電池１２の凹部５６ａ（５６ｂ）に係合する凸部７６が積層方向に延在して設けられる。第２締結部材２０ｂは、スタック外側において、厚さ方向の寸法を可及的に薄肉状に構成される。
【００４４】
取り付け部６２ｂは、上記の第１締結部材２０ａの取り付け部６２ａと同様に構成されており、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。
【００４５】
第１締結部材２０ａと積層体１３の外面部との間、及び第２締結部材２０ｂと前記積層体１３の外面部との間には、積層方向に延在して緩衝部材７８ａ、７８ｂが設けられる。緩衝部材７８ａ、７８ｂは、弾性を有する材料、例えば、エポキシ樹脂の他、シリコーンゴム等、第１シール部材４６及び第２シール部材４８と同様の材料で形成してもよい。また、緩衝部材７８ａ、７８ｂは、耐熱性、耐候性、耐薬品性等に優れる、例えば、ＥＰＤＭを主成分とした発泡ゴムを使用してもよい。
【００４６】
第１締結部材２０ａと積層体１３の外面部とは、互いに係合する凹状部６４及び凸状部５２ａ（５２ｂ）からなる凹凸形状部を有し、前記凹凸形状部には、隙間なく緩衝部材７８ａが充填又は貼り付けられる。緩衝部材７８ａは、凹状部６４と凸状部５２ａ（５２ｂ）との間に設けられる断面コ字状部の両端に、切り欠き部５０ａを形成して水平方向に延在する平坦面に沿って設けられるフランジ部が一体成形される。緩衝部材７８ａは、充填材の他、プレート状の部材を用いることができる。
【００４７】
第２締結部材２０ｂと積層体１３の外面部とは、互いに係合する凸部７６及び凹部５６ａ（５６ｂ）からなる凹凸形状部を有し、前記凹凸形状部には、隙間なく緩衝部材７８ｂが充填又は貼り付けられる。緩衝部材７８ｂは、凸部７６と凹部５６ａ（５６ｂ）との間に設けられる断面コ字状部の両端に、板状部６０ｂの鉛直方向に延在する平坦面に沿って設けられるフランジ部が一体成形される。
【００４８】
本実施形態では、位置決めピン５８ａ、５８ｂの合計弾性率ＳＴ１、単一の緩衝部材７８ａの弾性率ＳＴ２、単一の第１締結部材２０ａの弾性率ＳＴ３は、弾性率ＳＴ１＞弾性率ＳＴ２＞弾性率ＳＴ３の関係に設定される。同様に、位置決めピン５８ａ、５８ｂの合計弾性率ＳＴ１、単一の緩衝部材７８ｂの弾性率ＳＴ２、単一の第２締結部材２０ｂの弾性率ＳＴ３は、弾性率ＳＴ１＞弾性率ＳＴ２＞弾性率ＳＴ３の関係に設定される。
【００４９】
図１に示すように、第１エンドプレート１８ａには、酸化剤ガス供給連通孔２８ａ、燃料ガス供給連通孔３０ａ、酸化剤ガス排出連通孔２８ｂ、燃料ガス排出連通孔３０ｂ、冷却媒体供給連通孔３２ａ及び冷却媒体排出連通孔３２ｂが形成されるとともに、これらには、図示しないマニホールド部材が連結される。
【００５０】
なお、第１エンドプレート１８ａには、酸化剤ガス供給連通孔２８ａ、燃料ガス供給連通孔３０ａ、酸化剤ガス排出連通孔２８ｂ及び燃料ガス排出連通孔３０ｂが形成される一方、第２エンドプレート１８ｂには、冷却媒体供給連通孔３２ａ及び冷却媒体排出連通孔３２ｂが形成されてもよい。
【００５１】
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。
【００５２】
先ず、図１に示すように、第１エンドプレート１８ａの酸化剤ガス供給連通孔２８ａには、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３０ａには、水素含有ガス等の燃料ガスが供給される。さらに、一対の冷却媒体供給連通孔３２ａには、純水やエチレングリコール、オイル等の冷却媒体が供給される。
【００５３】
このため、図３に示すように、酸化剤ガスは、酸化剤ガス供給連通孔２８ａから第１金属セパレータ２４の酸化剤ガス流路４０に導入される。酸化剤ガスは、酸化剤ガス流路４０に沿って矢印Ｂ方向に移動し、電解質膜・電極構造体２２のカソード電極３６に供給される。
【００５４】
一方、燃料ガスは、燃料ガス供給連通孔３０ａから第２金属セパレータ２６の燃料ガス流路４２に供給される。燃料ガスは、燃料ガス流路４２に沿って矢印Ｂ方向に移動し、電解質膜・電極構造体２２のアノード電極３８に供給される。
【００５５】
従って、電解質膜・電極構造体２２では、カソード電極３６に供給される酸化剤ガスと、アノード電極３８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て発電が行われる。
【００５６】
次いで、電解質膜・電極構造体２２のカソード電極３６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２８ｂに沿って矢印Ａ方向に排出される。一方、電解質膜・電極構造体２２のアノード電極３８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３０ｂに沿って矢印Ａ方向に排出される。
【００５７】
また、一対の冷却媒体供給連通孔３２ａに供給された冷却媒体は、第１金属セパレータ２４及び第２金属セパレータ２６間の冷却媒体流路４４に導入される。冷却媒体は、一旦矢印Ｃ方向内方に沿って流動した後、矢印Ｂ方向に移動して電解質膜・電極構造体２２を冷却する。この冷却媒体は、矢印Ｃ方向外方に移動した後、一対の冷却媒体排出連通孔３２ｂに沿って矢印Ａ方向に排出される。
【００５８】
この場合、本実施形態では、図５に示すように、例えば、下方の第１締結部材２０ａと積層体１３の外面部との間には、すなわち、互いに係合する凹状部６４及び凸状部５２ｂからなる凹凸形状部には、緩衝部材７８ａが設けられている。このため、燃料電池１２の下部と第１締結部材２０ａとの間に隙間が形成されることがない。
【００５９】
従って、図２に示すように、特に積層体１３の積層方向中央部に配置されている燃料電池１２ａが、自重により重力方向下方に移動しようとすると、緩衝部材７８ａの変形作用下に、前記燃料電池１２ａの移動を規制することができる。これにより、積層体１３には、下方への撓みが発生することがない。
【００６０】
このため、燃料電池１２（１２ａ）が積層方向に交差する発電面方向に移動することを確実に規制することが可能になり、位置決めピン５８ａ、５８ｂの損傷を可及的に抑制することができるという効果が得られる。なお、下方の緩衝部材７８ａは、積層体１３の積層方向中央部に配置されている１つの燃料電池１２ａ又は所定数の燃料電池１２にのみ対応して設けてもよい。
【００６１】
一方、側方の第２締結部材２０ｂと積層体１３の外面部との間には、すなわち、互いに係合する凸部７６及び凹部５６ａからなる凹凸形状部には、緩衝部材７８ｂが設けられている。従って、燃料電池１２の外面部と第２締結部材２０ｂとの間に隙間が形成されることがない。
【００６２】
これにより、図５に示すように、燃料電池スタック１０に車両走行方向後方（矢印Ｂ１方向）に向かって外部荷重Ｆが付与された際、一方の緩衝部材７８ｂの変形作用下に、前記外部荷重Ｆを確実に受けることができる。このため、燃料電池１２に矢印Ｂ方向への位置ずれを惹起することを可及的に抑制することが可能になる。
【００６３】
しかも、本実施形態では、位置決めピン５８ａ、５８ｂの合計弾性率ＳＴ１、単一の緩衝部材７８ａの弾性率ＳＴ２、単一の第１締結部材２０ａの弾性率ＳＴ３は、弾性率ＳＴ１＞弾性率ＳＴ２＞弾性率ＳＴ３の関係に設定されている。同様に、位置決めピン５８ａ、５８ｂの合計弾性率ＳＴ１、単一の緩衝部材７８ｂの弾性率ＳＴ２、単一の第２締結部材２０ｂの弾性率ＳＴ３は、弾性率ＳＴ１＞弾性率ＳＴ２＞弾性率ＳＴ３の関係に設定されている。
【００６４】
従って、位置決めピン５８ａ、５８ｂの曲げを緩衝部材７８ａ、７８ｂにより吸収することができ、さらに前記緩衝部材７８ａ、７８ｂへの圧縮力を第１締結部材２０ａ及び第２締結部材２０ｂにより確実に保持することが可能になる。
【００６５】
これにより、簡単且つコンパクトな構成で、積層されている燃料電池１２の位置ずれを阻止するとともに、位置決めピン５８ａ、５８ｂの損傷を可及的に抑制することができる。
【符号の説明】
【００６６】
１０…燃料電池スタック              １２…燃料電池
１３…積層体                        １８ａ、１８ｂ…エンドプレート
２０ａ、２０ｂ…締結部材            ２２…電解質膜・電極構造体
２４、２６…金属セパレータ          ２８ａ…酸化剤ガス供給連通孔
２８ｂ…酸化剤ガス排出連通孔        ３０ａ…燃料ガス供給連通孔
３０ｂ…燃料ガス排出連通孔          ３２ａ…冷却媒体供給連通孔
３２ｂ…冷却媒体排出連通孔          ３４…固体高分子電解質膜
３６…カソード電極                  ３８…アノード電極
４０…酸化剤ガス流路                ４２…燃料ガス流路
４４…冷却媒体流路                  ４６、４８…シール部材
５７ａ、５７ｂ…位置決め孔部        ５８ａ、５８ｂ…位置決めピン
５９ａ、５９ｂ…穴部                ６２ａ、６２ｂ…取り付け部
６４…凹状部                        ７６…凸部
７８ａ、７８ｂ…緩衝部材
【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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