(57)【要約】【課題】ケースの外側にねじを突出させずに、ケースとねじとの間のシール性の低下を抑制し、ケースの防水性の低下を抑制する。【解決手段】燃料電池装置は、積層された複数の単セルを有する燃料電池本体と、燃料電池本体を収容するケースと、一端が燃料電池本体の一部に接触して燃料電池本体を固定するピンと、を備え、ケースには、ケースの外側とケースの内側とを貫通する貫通孔が設けられ、ピンは、貫通孔に挿入され、外周表面の少なくとも一部にシール部材を有し、貫通孔は、ケースの内側からケースの外側までの間の所定の距離で内径が一定であり、内径が一定である部分からケースの外側までの間の内径は、内径が一定である部分の内径より大きく、ピンの他端は、内径が一定である部分におけるケースの外側方向の端から、ケースの外側までの間の貫通孔内に位置する。【選択図】図３
2016095969.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池装置であって、
積層された複数の単セルを有する燃料電池本体と、
前記燃料電池本体を内側に収容するケースと、
一端が前記燃料電池本体の一部に接触して前記燃料電池本体を固定するピンと、
を備え、
前記ケースには、前記ケースの外側と前記ケースの内側とを貫通する貫通孔が設けられ、
前記ピンは、前記貫通孔に挿入され、外周表面の少なくとも一部にシール部材を有し、
前記貫通孔は、
前記ケースの内側から前記ケースの外側までの間の所定の距離で内径が一定であり、
前記内径が一定である部分から前記ケースの外側までの間の内径は、前記内径が一定である部分の内径より大きく、
前記シール部材の少なくとも一部は、前記内径が一定である部分の前記ケースの外側方向の端部に位置し、
前記ピンの他端は、前記内径が一定である部分における前記ケースの外側方向の端から、前記ケースの外側までの間の前記貫通孔内に位置する、
燃料電池装置。
【請求項２】
請求項１に記載の燃料電池装置であって、
前記ピンの前記外周表面と、前記内径が一定である部分の内周表面と、には、それぞれねじ山が形成されており、
前記ピンと前記内径が一定である部分とは、螺合している、
燃料電池装置。
【請求項３】
請求項２に記載の燃料電池装置であって、
前記ピンは、頭部を有しない止めねじとして構成されている、
燃料電池装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の燃料電池装置であって、
前記貫通孔は、前記燃料電池本体の積層方向の一端の面と対向する、前記ケースの側面部に形成され、
前記ピンの一端は、前記一端の面に当接する、
燃料電池装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
積層された複数の単セルからなるセルスタックを有する燃料電池では、積層構造を維持するために、セルスタックが所定の荷重で締結される。例えば、特許文献１に記載の燃料電池では、セルスタックの一方の端面側に、セルスタックに接するスプリングモジュールを配置し、このスプリングモジュールに対してセルスタックに向かう方向に所定の荷重を加えることで、セルスタックの積層構造を維持している。この燃料電池では、スプリングモジュールの積層方向外側に位置するエンドプレートに雌ねじが形成されており、この雌ねじに外側からねじが挿入され、ねじの先端がスプリングモジュールに接することで、所定の荷重を継続してスプリングモジュールに加えている。一般に、燃料電池は、ケースに収容されるため、上述したエンドプレートに代えてケースに形成された雌ねじにねじが挿入されることによっても、セルスタックの荷重が調整され得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−０４１３６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
燃料電池が車両等の移動体に用いられる場合、ケースに螺合されるねじの頭部がケースの外側に突出することは、移動体が衝突した際に、燃料電池の近傍に位置する部材を損傷させるおそれがあり、好ましくない。このため、ねじ頭部を有さない止めねじ（「いもねじ」とも呼ばれる）を用い、挿入方向の後端がケースの表面よりも内側に収容されるようにねじを挿入することが好ましい。ところで、ケースは、燃料電池への浸水を抑制するために防水性が要求される。このため、ケースに雌ねじが形成されて止めねじが螺合される構成においては、外周表面にシール部材が塗布された止めねじを使用して、ケースとねじとのシール性を確保する方法が想定される。しかしながら、この方法では、止めねじの挿入時に雌ねじの挿入口付近のねじ山によりシール部材が剥ぎ取られる。ここで、挿入完了後の状態において止めねじの後端は挿入口よりも奥に位置するため、挿入口付近のねじ山に剥ぎ取られたシール部材は、シール性を発揮することができない。それゆえ、ケースとねじとの間のシール性が低下してケースの防水性が低下するおそれがあった。このため、ケースとねじとの間のシール性の低下を抑制することにより、ケースの防水性の低下を抑制可能な技術が望まれていた。このような課題は、プレッシャープレートを固定するためのねじに限らず、他の任意の目的でケースに挿入されるねじを備える種々の燃料電池装置において共通していた。また、ケースに挿入される、外周表面にねじ山が形成されていない挿入部材であるピンについても同様であった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。
【０００６】
（１）本発明の一形態によれば、燃料電池装置が提供される。この燃料電池装置は、積層された複数の単セルを有する燃料電池本体と；前記燃料電池本体を内側に収容するケースと、一端が前記燃料電池本体の一部に接触して前記燃料電池本体を固定するピンと；を備え；前記ケースには、前記ケースの外側と前記ケースの内側とを貫通する貫通孔が設けられ；前記ピンは、前記貫通孔に挿入され、外周表面の少なくとも一部にシール部材を有し；前記貫通孔は、前記ケースの内側から前記ケースの外側までの間の所定の距離で内径が一定であり、前記内径が一定である部分から前記ケースの外側までの間の内径は、前記内径が一定である部分の内径より大きく；前記シール部材の少なくとも一部は、前記内径が一定である部分の前記ケースの外側方向の端部に位置し、前記ピンの他端は、前記内径が一定である部分における前記ケースの外側方向の端から、前記ケースの外側までの間の前記貫通孔内に位置する。この形態の燃料電池装置によれば、内径が一定である部分からケースの外側までの間の内径は、内径が一定である部分の内径より大きいので、貫通孔にピンを挿入する際に、貫通孔の挿入口付近でシール部材が剥ぎ取られることを抑制できる。また、シール部材の少なくとも一部は、内径が一定である部分のケースの外側方向の端部に位置するので、ケースとピンとの間のシール性の低下を抑制でき、ケースの防水性の低下を抑制できる。加えて、ピンの他端は、内径が一定である部分におけるケースの外側方向の端から、ケースの外側までの間の貫通孔内に位置するので、ケースの外側に突出しない。このため、燃料電池装置が車両等の移動体に用いられた場合の衝突時に、燃料電池装置の近傍に位置する部材にピンが当たることを抑制でき、部材の損傷を抑制できる。
【０００７】
（２）上記形態の燃料電池装置において、前記ピンの前記外周表面と、前記内径が一定である部分の内周表面と、には、それぞれねじ山が形成されており；前記ピンと前記内径が一定である部分とは、螺合していてもよい。この形態の燃料電池装置によれば、ピンの外周表面と内径が一定である部分の内周表面とには、それぞれねじ山が形成されているので、貫通孔に容易に挿入できると共に、挿入方向のねじ込み量を容易に調整できる。
【０００８】
（３）上記形態の燃料電池装置において、前記ピンは、頭部を有しない止めねじとして構成されていてもよい。この形態の燃料電池装置によれば、ピンが頭部を有しないので、内径が一定である部分からケースの外側までの間の内径を過剰に大きくしなくても、ピンの他端を、内径が一定である部分におけるケースの外側方向の端から、ケースの外側までの間の貫通孔内に位置させることができる。このため、内径が一定である部分からケースの外側までの間の内径が過剰に大きい構成と比べて、ケースの外側からの浸水を抑制でき、内径が一定である部分からケースの外側までの間に水が溜まることを抑制できる。
【０００９】
（４）上記形態の燃料電池装置において、前記貫通孔は、前記燃料電池本体の積層方向の一端の面と対向する、前記ケースの側面部に形成され；前記ピンの一端は、前記一端の面に当接してもよい。この形態の燃料電池装置によれば、ケースの外側から挿入されるピンは、燃料電池本体の積層方向の一端の面に当接するので、積層体の圧縮荷重を維持できる。このため、エンドプレートに形成された貫通孔にピンが挿入され、圧縮荷重が維持された状態の燃料電池本体がケースの内側に収容される構成と比べて、エンドプレートを省略でき、燃料電池装置の大型化を抑制できる。
【００１０】
本発明は、種々の形態で実現することも可能である。例えば、燃料電池ケース、燃料電池装置を備えた燃料電池システム、その燃料電池システムを搭載した車両、燃料電池ケースの製造方法等の形態で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態としての燃料電池装置の概略構成を示す断面図である。
【図２】側面部５０５の外観構成を示す平面図である。
【図３】貫通孔５１０およびねじ６００の構造を拡大して説明する断面図である。
【図４】ねじ６００の挿入時のねじ６００と貫通孔５１０との位置関係を示す説明図である。
【図５】比較例１の燃料電池装置における貫通孔およびねじを模式的に示す説明図である。
【図６】比較例２の燃料電池装置における貫通孔およびねじを模式的に示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
Ａ．実施形態：
Ａ−１．装置構成：
図１は、本発明の一実施形態としての燃料電池装置の概略構成を示す断面図である。燃料電池装置１０は、いわゆる固体高分子型燃料電池を有し、反応ガス（燃料ガスおよび酸化剤ガス）の供給部や、冷却媒体の供給部等と共に燃料電池システムを構成する。このような燃料電池システムは、例えば、駆動用電源を供給するためのシステムとして、燃料電池自動車に搭載されて用いられる。
【００１３】
燃料電池装置１０は、セルスタック１０２Ｓと、第１の集電板１６０Ｅと、第２の集電板１６０Ｆと、プレッシャープレート１７０と、スタックマニホールド１８０と、エンドプレート１９０と、テンションシャフト３００と、ケース５００と、カバー５５０と、を備える。
【００１４】
セルスタック１０２Ｓは、複数の単セル１０２が積層方向ＳＤに沿って積層された構造を有する。単セル１０２は、膜電極接合体および膜電極接合体を挟む一対のガス拡散層と、膜電極接合体およびガス拡散層の積層体を挟む一対のセパレータとで構成されている。なお、本実施形態では、Ｘ−Ｙ平面が水平面と平行となるようにＸ軸およびＹ軸を定めている。また、Ｙ軸およびＺ軸は、それぞれＸ軸と互いに垂直な方向である。＋Ｚ方向は鉛直上方に、−Ｚ方向は鉛直下方に、それぞれ相当する。図１に示すように、燃料電池装置１０は、積層方向ＳＤがＸ軸と平行となるように載置されている。
【００１５】
第１の集電板１６０Ｅは、セルスタック１０２Ｓの−Ｘ方向の端面に接して配置されている。本実施形態において、第１の集電板１６０Ｅは、アルミニウムにより形成されている。第２の集電板１６０Ｆは、セルスタック１０２Ｓの＋Ｘ方向の端面に接して配置されている。本実施形態において、第２の集電板１６０Ｆは、チタン層・アルミニウム層・チタン層の３層構造を有し、外縁がゴムで覆われている。第１の集電板１６０Ｅおよび第２の集電板１６０Ｆは、各単セル１０２の発電電力を集電して図示しない端子から外部へ出力する。なお、第１の集電板１６０Ｅは、第２の集電板１６０Ｆと同様に３層構造により形成されてもよい。また、２つの集電板１６０Ｅ，１６０Ｆは、アルミニウムおよびチタン以外の任意の導電材料により形成されてもよい。
【００１６】
プレッシャープレート１７０は、第１の集電板１６０Ｅに対し積層方向ＳＤの外側（−Ｘ方向）に配置されている。なお、プレッシャープレート１７０と第１の集電板１６０Ｅとの間には、図示しないインシュレータが配置されている。プレッシャープレート１７０は、ねじ６００により固定され、セルスタック１０２Ｓを押圧する。
【００１７】
各単セル１０２と、第１の集電板１６０Ｅと、第２の集電板１６０Ｆと、プレッシャープレート１７０とにおいて、積層方向ＳＤと垂直な面の形状は、いずれも略矩形であり、長手方向がＹ軸と平行となるように配置されている。
【００１８】
スタックマニホールド１８０は、第２の集電板１６０Ｆの＋Ｘ方向の面に接して配置されている。スタックマニホールド１８０の内部には、反応ガスおよび冷却媒体を供給するための流路と、反応ガスおよび冷却媒体を排出するための流路とが形成されており、スタックマニホールド１８０は、反応ガスの供給部および冷却媒体の供給部とセルスタック１０２Ｓとを接続して、セルスタック１０２Ｓに反応ガスおよび冷却媒体を供給する。また、スタックマニホールド１８０には、燃料ガス供給系の構成部品として、循環配管や気液分離器等が取り付けられている。
【００１９】
エンドプレート１９０は、スタックマニホールド１８０の＋Ｘ方向の面に接して配置されている。エンドプレート１９０は、アルミニウムにより形成され、ケース５００の＋Ｘ方向の側面に形成された開口を塞いでいる。エンドプレート１９０は、テンションシャフト３００を介してケース５００に接続されている。
【００２０】
テンションシャフト３００は、図示しないナットにより＋Ｘ方向の端部がエンドプレート１９０に接続され、−Ｘ方向の端部がケース５００に接続されることにより、セルスタック１０２Ｓとエンドプレート１９０とケース５００とを締結してセルスタック１０２Ｓの積層構造を維持している。本実施形態において、テンションシャフト３００は、積層方向ＳＤを長手方向とする３本の棒状の部材からなり、セルスタック１０２Ｓの鉛直下方において積層方向ＳＤと平行に延設されている。テンションシャフト３００を構成する３本の部材は、それぞれＹ軸に沿った方向に互いに所定の距離だけ離れて配置されている。なお、テンションシャフト３００は、３本に限らず任意の数の棒状の部材を備えていてもよい。テンションシャフト３００の棒状の部材は、いずれも積層方向ＳＤと垂直な方向に沿った断面形状が円形であり、鉄により形成されている。なお、円形に代えて他の任意の断面形状を有していてもよく、鉄に代えて鋼等の他の任意の金属により形成されてもよい。
【００２１】
ケース５００は、略直方体の外観形状を有し、セルスタック１０２Ｓを含む燃料電池本体を内側に収容する。ケース５００は、＋Ｘ方向の側面および−Ｚ方向の側面にそれぞれ開口が形成されている。＋Ｘ方向の側面の開口は、エンドプレート１９０により塞がれる。−Ｚ方向の側面の開口は、カバー５５０により塞がれる。ケース５００の−Ｘ方向の側面（以下、側面部５０５とも呼ぶ）は、プレッシャープレート１７０の−Ｘ方向の面と対向している。
【００２２】
図２は、側面部５０５の外観構成を示す平面図である。なお、図２では、カバー５５０を破線で示している。側面部５０５には、ねじ６００を挿入するための８つの貫通孔５１０と、３つの押圧部材挿入口５２０と、３つのテンションシャフト挿入口５３０と、が形成されている。また、側面部５０５には、ケース５００の軽量化および強度維持のために、−Ｘ方向に突出する複数のリブが形成されている。
【００２３】
８つの貫通孔５１０は、側面部５０５において＋Ｚ方向または−Ｚ方向の端部の近傍に形成されている。８つの貫通孔５１０のうちの４つは、側面部５０５の＋Ｚ方向の端部の近傍において、Ｙ軸に沿った方向に互いに所定の距離だけ離れて配置されている。８つの貫通孔５１０のうちの他の４つは、側面部５０５の−Ｚ方向の端部の近傍において、Ｙ軸に沿った方向に互いに所定の距離だけ離れて配置されている。なお、各貫通孔５１０は、他の任意の形態で配置されていてもよい。図１に示すように、各貫通孔５１０には、ねじ６００が挿入され、これによりプレッシャープレート１７０が固定される。本実施形態において、各貫通孔５１０は、いずれも同じ内部構造を有している。なお、貫通孔５１０の詳細な構成については後述する。
【００２４】
３つの押圧部材挿入口５２０は、側面部５０５の略中央に形成されており、燃料電池装置１０の組み付けの際に、ケース５００の外側から押圧部材が挿入される。押圧部材がプレッシャープレート１７０を＋Ｘ方向に押圧することで、セルスタック１０２Ｓが積層方向ＳＤに圧縮される。その後、プレッシャープレート１７０がねじ６００によって固定されると、押圧部材が抜き取られ、各押圧部材挿入口５２０は、図示しない押圧部材カバーによりそれぞれ塞がれる。
【００２５】
３つのテンションシャフト挿入口５３０は、側面部５０５の−Ｚ方向の端部の近傍において、Ｙ軸に沿った方向に互いに所定の距離だけ離れて配置されている。各テンションシャフト挿入口５３０には、テンションシャフト３００が挿入される。
【００２６】
ケース５００における、その他の側面（＋Ｙ方向の側面、−Ｙ方向の側面、および＋Ｚ方向の側面）は、いずれも板状の外観形状を有する。本実施形態において、ケース５００は、アルミニウムのダイカストで形成されているが、アルミニウムに代えて、鋼等の他の任意の金属により形成されてもよい。
【００２７】
図１に示すように、カバー５５０は、セルスタック１０２Ｓの鉛直下方に配置され、ケース５００の底面の開口を塞いでいる。カバー５５０は、略矩形の平面視形状を有する板状の部材であり、ケース５００の底面と同等の大きさを有し、図示しないボルトによりケース５００に固定されている。本実施形態では、カバー５５０は、鉄により形成されるが、鉄に代えて、鋼等の他の任意の金属により形成されてもよい。
【００２８】
Ａ−２．貫通孔およびねじの詳細構造：
図３は、貫通孔５１０およびねじ６００の構造を拡大して説明する断面図である。図３では、図１において一点鎖線で示す領域Ａｒ１を拡大して示しており、図２におけるＡ−Ａ断面の位置に相当する。なお、図３では、ねじ６００の軸線ＯＬを二点鎖線で示しており、ねじ６００の挿入方向ＩＤおよびケース５００の外側方向ＯＤをそれぞれ白抜きの矢印で示している。本実施形態において、挿入方向ＩＤは、＋Ｘ方向（側面部５０５の厚み方向）と平行であり、外側方向ＯＤは、−Ｘ方向と平行である。側面部５０５の＋Ｘ方向の面は、ケース５００の内側に面しており、側面部５０５の−Ｘ方向の面は、ケース５００の外側に面している。本実施形態では、側面部５０５は、貫通孔５１０の周囲が厚肉となっているが、一定の厚みを有していてもよい。
【００２９】
貫通孔５１０は、側面部５０５の厚み方向に形成され、ケース５００の外側と内側とを貫通させている。貫通孔５１０は、側面部５０５の厚み方向（Ｘ軸方向）に並んだ小径部５１１と大径部５１２とを有する。小径部５１１は、ケース５００の内側および大径部５１２と連通している。大径部５１２は、小径部５１１およびケース５００の外側と連通している。小径部５１１の内径は、大径部５１２の内径よりも若干小さい。小径部５１１には、内周表面の全体に亘って図示しないねじ山が形成されており、雌ねじとして機能する。小径部５１１のねじ山（以下、「雌ねじ」とも呼ぶ）は、貫通孔５１０にねじ６００が挿入された際に、ねじ６００の外周表面に形成された図示しないねじ山と螺合する。他方、大径部５１２の内周表面には、ねじ山が形成されていない。
【００３０】
本実施形態において、小径部５１１の内径は、一定である。また、小径部５１１のＸ軸方向の長さは２０ｍｍであり、大径部５１２のＸ軸方向の長さは１５ｍｍである。なお、小径部５１１および大径部５１２のＸ軸方向の長さは、２０ｍｍおよび１５ｍｍに限らず、他の任意の長さに設定してもよい。また、小径部５１１の長さと大径部５１２の長さとが等しくてもよく、小径部５１１の長さが大径部５１２の長さよりも短くてもよい。ただし、小径部５１１は、後述するシール性を確保できる十分な長さを有することが好ましい。また、大径部５１２は、後述するセルスタック１０２Ｓの積層方向ＳＤの寸法誤差を調整できる十分な長さを有することが好ましい。
【００３１】
各ねじ６００は、ケース５００の外側から各貫通孔５１０に挿入されて所定の工具により挿入方向に沿ってねじ込まれ、プレッシャープレート１７０と当接してプレッシャープレート１７０を固定する。これにより、各ねじ６００は、燃料電池本体を固定する。各ねじ６００は、挿入方向のねじ込み量が調整されることで、セルスタック１０２Ｓが所定の荷重で締結された際の、セルスタック１０２Ｓの積層方向ＳＤの寸法誤差を調整する。
【００３２】
本実施形態において、ねじ６００は、略円柱状の外観形状を有する止めねじであり、ねじ頭部を備えていない。なお、一般に、止めねじは、いもねじやホーローセット等とも呼ばれる。本実施形態において、ねじ６００の呼び径はＭ１２であるが、Ｍ１２に代えて他の任意の呼び径に設定してもよい。また、本実施形態において、ねじ６００の軸線ＯＬに沿った方向の長さは、セルスタック１０２Ｓの積層方向ＳＤの寸法誤差を調整でき、かつ、ケース５００の外側に突出しない長さに設定されている。本実施形態において、各ねじ６００は、鉄により形成されているが、鉄に代えて、鋼等の他の任意の金属により形成されてもよい。
【００３３】
ねじ６００は、螺合部６２０と、先端部６３０とを備える。螺合部６２０は、ねじ６００のうちの大部分を占めており、軸線ＯＬに沿った方向の−Ｘ方向側に位置する。本実施形態において、螺合部６２０の外径は、一定である。螺合部６２０には、外周表面の全体に亘って図示しないねじ山が形成されており、雄ねじとして機能する。
【００３４】
また、螺合部６２０には、外周表面の全体に亘ってシール部材６５０が塗布されている。すなわち、ねじ６００のねじ山には、シール部材６５０が塗布されている。本実施形態において、シール部材６５０は、プレコーティング型反応性シーリング剤により形成されている。プレコーティング型反応性シーリング剤は、接着剤の材料がマイクロカプセルに封入されており、螺合による圧力で材料が混合して硬化するので、シール部材６５０として好適に使用することができる。なお、シール部材６５０は、プレコーティング型反応性シーリング剤に代えて、プレコーティング型無反応性シーリング剤等の他の任意のシーリング剤により形成されてもよい。また、シール部材６５０は、螺合部６２０において、軸線ＯＬに沿った方向の一部に塗布されていてもよい。ただし、シール性を確保するために、螺合部６２０のうち、少なくともねじ６００の挿入完了後の状態において雌ねじと螺合することとなる部位に塗布されていることが好ましい。
【００３５】
螺合部６２０の−Ｘ方向の端部には、工具係合部６２５が形成されている。工具係合部６２５は、軸線ＯＬを中心とする六角形の断面形状を有する六角穴であり、六角レンチと係合する。なお、工具係合部６２５は、六角穴に代えて、四角穴や十字穴、すりわり等、工具と係合可能な他の任意の構成であってもよい。
【００３６】
先端部６３０は、ねじ６００の軸線ＯＬに沿った方向の一端に位置しており、ねじ６００の挿入完了後の状態において、＋Ｘ方向の端面（以下、「先端面Ｓ１」と呼ぶ）がプレッシャープレート１７０に当接している。先端部６３０の外径は、螺合部６２０の外径よりも小さい。また、先端部６３０の外周表面には、ねじ山が形成されていない。このため、ねじ６００の挿入の際にねじ６００の締付回数を少なくすることができる。なお、先端部６３０の外径は、螺合部６２０の外径と等しくてもよく、先端部６３０の外周表面にねじ山が形成されていてもよい。
【００３７】
ねじ６００の挿入完了後の状態において、ねじ６００の−Ｘ方向の端面（以下、「後端面Ｓ２」と呼ぶ）は、貫通孔５１０の周囲における側面部５０５の外側（−Ｘ方向）の面よりも内側（＋Ｘ方向側）に位置している。また、後端面Ｓ２は、小径部５１１の外側方向ＯＤの端よりも、外側方向ＯＤ（−Ｘ方向）に位置している。このように、後端面Ｓ２は、大径部５１２の内部に位置している。換言すると、ねじ６００の後端面Ｓ２は、小径部５１１における外側方向ＯＤの端から、ケース５００の外側までの間の貫通孔５１０内に位置している。
【００３８】
本実施形態において、ねじ６００は請求項におけるピンに、先端面Ｓ１は請求項における一端に、後端面Ｓ２は請求項における他端に、それぞれ相当する。また、小径部５１１は、請求項における内径が一定である部分に相当し、大径部５１２は、請求項における内径が一定である部分におけるケースの外側方向の端からケースの外側までの間に相当する。また、セルスタック１０２Ｓと第１の集電板１６０Ｅと第２の集電板１６０Ｆとプレッシャープレート１７０とスタックマニホールド１８０とは、請求項における燃料電池本体に相当する。また、側面部５０５は、請求項における側面部に相当し、プレッシャープレート１７０の−Ｘ方向の面は、請求項における燃料電池本体の積層方向の一端の面に相当する。
【００３９】
Ａ−３．貫通孔の形状とシール性：
図４は、ねじ６００の挿入時のねじ６００と貫通孔５１０との位置関係を示す説明図である。図４では、貫通孔５１０の形状とねじ６００の形状とを模式的に示している。図４（Ａ）は、ねじ６００の挿入前の状態を示し、図４（Ｂ）は、ねじ６００の挿入完了後の状態を示している。図４では、ねじ６００においてシール部材６５０が塗布された部分（すなわち、螺合部６２０に相当）に、ハッチングを施している。
【００４０】
ねじ６００は、図４（Ａ）の白抜きの矢印で示す挿入方向に、貫通孔５１０に挿入される。螺合部６２０の挿入方向ＩＤの先端（先端面Ｓ１）は、大径部５１２と接することなく小径部５１１に到達し、螺合部６２０の外周表面に形成されたねじ山は、小径部５１１の内周表面に形成されたねじ山と螺合する。その後、ねじ６００は、図示しないプレッシャープレート１７０に先端面Ｓ１が当接するまでねじ込まれる。図４（Ｂ）に示すように、ねじ６００の挿入完了後の状態において、ねじ６００の挿入方向ＩＤの後端（後端面Ｓ２）は、大径部５１２の内部に位置する。このように、ねじ６００の挿入時に、ねじ６００の外周表面は、大径部５１２の内周表面に接しないので、ねじ６００の挿入時に大径部５１２によってシール部材６５０が剥ぎ取られることが抑制される。加えて、後端面Ｓ２が小径部５１１の内部にまで至っていないので、小径部５１１に形成されたねじ山によってシール部材６５０が剥ぎ取られても、小径部５１１とねじ６００の外周表面との間にシール部材６５０が留まる。このため、剥ぎ取られたシール部材６５０は、ケース５００とねじ６００との間においてシール性を発揮できる。したがって、小径部５１１とねじ６００との間のシール性の低下を抑制でき、ケース５００の防水性の低下を抑制できる。例えば、雨天時等に、ケース５００の外側から内側へ水が浸入することを抑制できる。
【００４１】
また、本実施形態のねじ６００は、ねじ山を有している。このため、ねじ６００を貫通孔５１０に容易に挿入できると共に、挿入方向ＩＤのねじ込み量を容易に調整できる。また、本実施形態のねじ６００は、止めねじであり、ねじ頭部を備えていない。このため、大径部５１２の内径を過剰に大きくしなくても、ねじ６００の後端面Ｓ２を、大径部５１２の内部に位置させることができる。このため、大径部５１２の内径が過剰に大きい構成と比べて、ケース５００の外側から大径部５１２内部への浸水を抑制でき、大径部５１２の内部に水が溜まることを抑制できる。なお、ねじ頭部を備えていないことにより、燃料電池装置１０の軽量化や小型化を図ることができる。
【００４２】
また、本実施形態では、貫通孔５１０はケース５００の側面部５０５に形成されている。このため、ケース５００外側から挿入されるねじ６００は、プレッシャープレート１７０を固定でき、セルスタック１０２Ｓの圧縮荷重を維持できる。したがって、エンドプレートに形成された貫通孔５１０にねじ６００が挿入され、圧縮荷重が維持された状態のセルスタック１０２Ｓがケース５００の内側に収容される構成と比べて、エンドプレートを省略でき、燃料電池装置１０の大型化を抑制できる。
【００４３】
Ｂ．比較例：
Ｂ−１．比較例１：
図５は、比較例１の燃料電池装置における貫通孔およびねじを模式的に示す説明図である。図５（Ａ）は、ねじ８２０の挿入前の状態を示し、図５（Ｂ）は、ねじ８２０の挿入完了後の状態を示している。比較例１の貫通孔８１０は、挿入方向に沿ったいずれの部位においても内径が等しく、内周表面の全体に亘ってねじ山が形成されている。比較例１のねじ８２０は、止めねじであり、挿入前の状態において斜線で示す領域にシール部材８３０が塗布されている。ねじ８２０は、白抜きの矢印で示す挿入方向に貫通孔８１０に挿入され、挿入完了後の状態において、挿入方向の後端は、貫通孔８１０の内部に位置する。ねじ８２０に塗布されていたシール部材８３０は、挿入の際に、図５（Ｂ）の一点鎖線で示す領域Ａｒ２において、貫通孔８１０の挿入口付近に形成されたねじ山によって剥ぎ取られる。挿入完了後の状態においてねじ８２０の後端が挿入口よりも奥に位置するため、貫通孔８１０の挿入口付近のねじ山に剥ぎ取られたシール部材８３０は、シール性を発揮できない。このため、ケースとねじ８２０との間のシール性が低下してケースの防水性が低下する。
【００４４】
これに対して、上述した実施形態における燃料電池装置１０によれば、貫通孔５１０は、ケース５００の外側と連通する大径部５１２を有する。このため、貫通孔５１０の挿入口付近に形成されたねじ山によってシール部材６５０が剥ぎ取られることを抑制できる。また、後端面Ｓ２が小径部５１１の内部にまで至っていないので、小径部５１１とねじ６００との螺合箇所には、シール部材６５０が存在する。したがって、小径部５１１とねじ６００との間のシール性の低下を抑制でき、ケース５００の防水性の低下を抑制できる。
【００４５】
Ｂ−２．比較例２：
図６は、比較例２の燃料電池装置における貫通孔およびねじを模式的に示す説明図である。図６（Ａ）は、ねじ９２０の挿入前の状態を示し、図６（Ｂ）は、ねじ９２０の挿入完了後の状態を示している。比較例２の貫通孔９１０は、比較例１の貫通孔８１０と同様に、挿入方向に沿ったいずれの部位においても内径が等しく、内周表面の全体に亘ってねじ山が形成されている。比較例２のねじ９２０は、ねじ頭部を備え、斜線で示す領域にシール部材９３０が塗布されている。ねじ９２０は、白抜きの矢印で示す挿入方向に貫通孔９１０に挿入される。しかしながら、ねじ９２０は、ねじ頭部を備えているため、図６（Ｂ）に示すように挿入方向の後端が貫通孔９１０の内部に収容されず、ねじ頭部がケースの外側に突出する。このため、衝突時に、燃料電池装置の近傍に位置する部材にねじ９２０が当たって部材が損傷する。
【００４６】
これに対して、上述した実施形態における燃料電池装置１０によれば、ねじ６００は、ねじ頭部を有さず、ねじ６００の挿入方向の後端（後端面Ｓ２）は、大径部５１２の内部に位置する。このため、衝突時に、燃料電池装置１０の近傍に位置する部材にねじ６００が当たることを抑制でき、部材の損傷を抑制できる。
【００４７】
Ｃ．変形例：
Ｃ−１．変形例１：
上記実施形態では、貫通孔５１０に挿入される部材は、ねじ山の形成されたねじ６００であったが、本発明はこれに限定されるものではない。ねじ６００に代えて、ねじ山を有さないピンが貫通孔５１０に挿入されてもよい。かかる構成においても、ピンの外周表面と貫通孔５１０（小径部５１１）の内周表面との間の摩擦力によりプレッシャープレート１７０を固定でき、また、ピンの外周表面にシール部材６５０を有することでピンとケース５００との間のシール性を確保できる。加えて、かかるピンの挿入方向の後端が大径部５１２の内部に位置することで、衝突時に、燃料電池装置１０の近傍に位置する部材にピンが当たることを抑制でき、部材の損傷を抑制できる。
【００４８】
Ｃ−２．変形例２：
上記実施形態では、ねじ６００は、ねじ頭部を有さない止めねじであったが、本発明はこれに限定されるものではない。大径部５１２の内径がねじ頭部の外径よりも大きい構成においては、ねじ６００がねじ頭部を有していてもよい。かかる構成によっても、ねじ６００の挿入完了後の状態において、ねじ６００の挿入方向の後端は、大径部５１２の内部に位置し得る。
【００４９】
Ｃ−３．変形例３：
上記実施形態では、ねじ６００の後端面Ｓ２は、大径部５１２の内部に位置していたが、本発明はこれに限定されるものではない。ねじ６００の後端面Ｓ２は、ケース５００の外側と大径部５１２との境界に位置していてもよく、小径部５１１と大径部５１２との境界に位置していてもよい。このような構成によっても、実施形態と同様の効果を奏する。すなわち、一般には、ねじ６００の後端面Ｓ２は、内径が一定である部分におけるケース５００の外側方向ＯＤの端から、ケース５００の外側までの間の貫通孔５１０内に位置していてもよい。
【００５０】
Ｃ−４．変形例４：
上記実施形態では、小径部５１１の内径は、一定であったが、本発明はこれに限定されるものではない。小径部５１１の内径は、少なくとも一部において一定であってもよい。例えば、小径部５１１の一部の内径が、小径部５１１における他の部位の内径より大きくてもよく、小径部５１１における＋Ｘ方向の端部の内径が、小径部５１１における他の部位の内径より大きくてもよい。かかる構成によっても、実施形態と同様の効果を奏する。ただし、小径部５１１は、シール性を確保できる十分な長さにおいて、一定の内径を有することが好ましい。すなわち、一般には、小径部５１１は、ケース５００の内側からケース５００の外側までの間の所定の距離で内径が一定であってもよい。
【００５１】
Ｃ−５．変形例５：
上記実施形態では、各貫通孔５１０は、いずれも同じ内部構造を有していたが、各貫通孔５１０は、互いに異なる内部構造を有していてもよい。例えば、小径部５１１および大径部５１２の長さが互いに異なっていてもよく、小径部５１１および大径部５１２の内径が互いに異なっていてもよい。
【００５２】
また、上記実施形態では、各ねじ６００は、いずれも同じ形態を有していたが、各ねじ６００は、互いに異なる形態を有していてもよい。例えば、軸線ＯＬ方向に沿った長さが互いに異なっていてもよく、シール部材６５０の塗布されている領域が互いに異なっていてもよい。すなわち、一般には、外周表面の少なくとも一部にシール部材６５０を有する、任意の形態のねじ６００を用いてもよい。また、上記実施形態では、ケース５００の側面部５０５に８つの貫通孔５１０が形成され、８つのねじ６００を備えていたが、貫通孔５１０およびねじ６００の数は、８つに限らず任意の数に設定してもよい。
【００５３】
Ｃ−６．変形例６：
上記実施形態では、ねじ６００の先端面Ｓ１は、プレッシャープレート１７０に当接していたが、プレッシャープレート１７０に代えて、エンドプレート等の他の任意の部材に当接していてもよい。また、上記実施形態では、貫通孔５１０は、ケース５００の側面部５０５に形成されていたが、ケース５００の他の位置に形成されていてもよい。この構成では、ケース５００の内側に位置する他の部材を固定するためにねじ６００が用いられてもよい。すなわち、一般には、一端が燃料電池本体の一部に接触して燃料電池本体を固定するねじ６００を備えていてもよい。
【００５４】
Ｃ−７．変形例７：
上記実施形態では、燃料電池装置１０は、燃料電池自動車に搭載されて用いられていたが、燃料電池自動車に代えて、他の任意の移動体に搭載されてもよい。また、燃料電池装置１０は、定置型燃料電池として用いられてもよい。かかる構成によっても、実施形態と同様な効果を奏すると共に、定置型燃料電池が転倒した際等に、燃料電池装置１０の近傍に位置する部材にねじ６００が当たることを抑制でき、部材の損傷を抑制できる。
【００５５】
本発明は、上述の実施形態や変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。
【符号の説明】
【００５６】
１０…燃料電池装置
１０２…単セル
１０２Ｓ…セルスタック
１６０Ｅ…第１の集電板
１６０Ｆ…第２の集電板
１７０…プレッシャープレート
１８０…スタックマニホールド
１９０…エンドプレート
３００…テンションシャフト
５００…ケース
５０５…側面部
５１０…貫通孔
５１１…小径部
５１２…大径部
５２０…押圧部材挿入口
５３０…テンションシャフト挿入口
５５０…カバー
６００…ねじ
６２０…螺合部
６２５…工具係合部
６３０…先端部
６５０…シール部材
８１０…貫通孔
８３０…シール部材
９１０…貫通孔
９３０…シール部材
Ａｒ１…領域
Ａｒ２…領域
ＩＤ…挿入方向
ＯＤ…外側方向
ＯＬ…軸線
Ｓ１…先端面
Ｓ２…後端面
ＳＤ…積層方向
【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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