(57)【要約】【課題】燃料電池のセル面内中央部の接触面圧を確保する。【解決手段】複数のセルが積層された積層体１２と、積層体１２の積層方向の両端を挟持するように配置された一対の端板１３と、端板１３を加圧して締結する締結部材１４から構成され、積層体１２は、積層方向に平行な第１側面１５、及び、第１側面１５と対向する第２側面１６を備え、積層方向から見て、第１側面１５の側に位置する第１部分１７及び第３部分１９と、並びに、第２側面１６の側に位置し、第１部分１７に対向する第２部分１８及び第３部分１９に対向する第４部分２０を含み、端板１３及び締結部材１４は、第２部分１８及び第３部分１９を締結する荷重が、第１部分１７及び第４部分２０を締結する荷重より大きくなるよう締結される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のセルが積層された積層体と、前記積層体の積層方向の両端を挟持するように配置された一対の端板と、前記一対の端板を加圧して締結する締結部材と、
を備え、
前記積層体は、前記積層方向に平行な第１側面、及び、前記第１側面と対向する第２側面を備え、前記積層方向から見て、第１側面側に位置する第１部分及び第３部分、並びに、前記第２側面側に位置し、前記第１部分に対向する第２部分及び前記第３部分に対向する第４部分を含み、
前記締結部材及び前記一対の端板は、前記第２部分及び前記第３部分を締結する荷重が、前記第１部分及び前記第４部分を締結する荷重より大きくなるよう締結するよう構成された、
燃料電池。
【請求項２】
前記締結部材及び前記一対の端板の少なくともいずれかは、前記積層方向から見て、前記第２部分及び前記第３部分に重なる部分が、前記第１部分及び前記第４部分に重なる部分より厚く構成された、
請求項１に記載の燃料電池。
【請求項３】
前記締結部材は、前記第１部分の外側に配置された第１締結部材、前記第２部分の外側に配置された第２締結部材、前記第３部分の外側に配置された第３締結部材、及び、前記第４部分の外側に配置された第４締結部材を含み、
前記第２締結部材及び前記第３締結部材の前記積層方向の長さが、前記第１締結部材及び前記第４締結部材の前記積層方向の長さよりも短くなるよう構成された、
請求項１又は２に記載の燃料電池。
【請求項４】
前記積層体は、前記積層方向から見て、前記第１側面側に位置する第５部分、及び、前記第２側面側に位置し、前記第５部分に対向する第６部分をさらに含み、
前記締結部材及び前記一対の端板は、前記第２部分及び前記第３部分及び前記第６部分を締結する荷重が、前記第１部分及び前記第４部分及び前記第５部分を締結する荷重より大きくなるよう締結するよう構成された、
請求項１に記載の燃料電池。
【請求項５】
複数のセルが積層された積層体と、前記積層体の積層方向の両端を挟持するように配置された一対の端板と、前記一対の端板を加圧して締結する締結部材と、
を備え、
前記積層体は、ｎは２以上の自然数とし、前記積層方向に平行な第１側面、及び、前記第１側面と対向する第２側面を備え、前記積層方向から見て、前記第１側面側に位置する第１部分〜第２ｎ−１部分、並びに、前記第２側面側に位置し、前記第１部分〜前記第２ｎ−１部分にそれぞれ対向する第２部分〜第２ｎ部分を含み、
前記締結部材及び前記一対の端板は、ｍは自然数とし、第４ｍ−２部分及び第４ｍ−１部分を締結する荷重が、第４ｍ−３部分及び第４ｍ部分を締結する荷重より大きくなるよう締結するよう構成された、
燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポータブル電源、携帯機器用電源、電気自動車用電源、家庭内コージェネレーションシステム等に使用する高分子電解質を用いた燃料電池に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
高分子電解質を用いた燃料電池は、水素を含有する燃料ガスと空気など酸素を含有する酸化剤ガスとを電気化学的に反応させることで、電力と熱とを同時に発生させるものである。この燃料電池は、基本的には、水素イオンを選択的に輸送する高分子電解質膜、及び高分子電解質膜の両面に形成された一対の電極、すなわちアノードとカソードから構成される。
【０００３】
これらの電極は、白金族金属触媒を担持したカーボン粉末を主成分とし、高分子電解質膜の表面に形成される触媒層、及び触媒層の外面に配置される、通気性と電子導電性を併せ持つガス拡散層を有する。このように高分子電解質膜と電極（ガス拡散層を含む）とが一体的に接合されて組み立てられたものを電解質膜電極接合体（以降、略称「ＭＥＡ」を用いる）と呼ぶ。
【０００４】
また、ＭＥＡの両側には、ＭＥＡを機械的に挟み込んで固定するとともに、隣接するＭＥＡを互いに電気的に直列に接続するための導電性のセパレータが配置される。
【０００５】
セパレータにおいてＭＥＡと接触する部分には、それぞれの電極に燃料ガスや酸化剤ガスなどの反応ガスを供給し、生成水や余剰ガスを運び去るためのガス流路が形成される。このようなガス流路は、セパレータと別に設けることもできるが、セパレータの表面に溝を設けてガス流路とする方式が、一般的である。
【０００６】
このように、ＭＥＡが一対のセパレータにより挟み込まれた構造体をセルと言う。燃料電池は、運転中に発熱するので、電池を良好な温度状態に維持するために、冷却水等で冷却する必要がある。通常、１〜３セル毎に、冷却水を流す冷却部が設けられる。
【０００７】
これらのＭＥＡ、セパレータ及び冷却部を交互に重ねていき、１０〜２００セル積層した後、積層体の両端部に、集電板と絶縁板を介して端板を配置して、端板同士でこの積層体を挟み、締結ボルトとロッドで、両端から固定するのが、一般的な積層電池（燃料電池スタック）の構造である。
【０００８】
このような積層電池では、冷却部を含む複数のセルを一方向に積み重ね、その両端に一対の端板を配置し、それぞれの端板間を締結ボルト及びロッドで固定して、それぞれのセルを締め付けるような締め付け方式が採用されている。
【０００９】
このような締め付け方式として、機械的強度の観点から、端板や締結ボルトには、通常は、ステンレス鋼などの金属材料を用い、これらの端板や締結ボルトと、積層電池との間を絶縁板により電気的に絶縁し、電流が端板を通して外部に漏れ出ることのない構造が採用されている。
【００１０】
また、端板には絶縁板と一体化し、絶縁体を成形もしくは加工したものも用いられている。締結ボルトについては、セパレータの縁部に形成された貫通孔を通す方法や、積層電池全体を端板越しに金属のベルトで締め上げる方式が、一般的である。
【００１１】
このような締め付け方式が採用されている積層電池においては、セル面内（積層方向に直交する平面内）で均一な締結力で締め付けられることが重要とされている。この均一な締結力によって、空気、水素、冷却水等の漏れを防止し、またセルの破損を防止することに加えて、発電効率を上げたり、電池寿命を延長したりすることが可能となる。
【００１２】
このような締め付け方式における締結力の均一化の観点から、端板の反りの発生しやすい方向の剛性を低下させることで、端板をバンドに倣わせて積層体と面接触させることによって、締結荷重を均一に伝達する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【００１３】
図１６は、特許文献１に記載された従来の燃料電池の断面を示すものである。図１６に示すように、燃料電池１００は、セル積層体１０１、端板１０５、締結部材１０９を有する。セル積層体１０１は、単セルの積層物の両端に一対の集電板１０３が配置され、セル積層体１０１は一対の端板１０５によって挟まれる。締結部材１０９は、セル積層体１０１および端板１０５からなる積層物１０８を巻き込むことで保持する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２０１１−２１０６０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、上記従来の構成では、スタック締結時に端板の端部に向かって、均等に応力集中するため、端板及び積層体が太鼓状に変形する。これによって、積層体のセル面内中央部分の接触面圧が小さくなり、接触抵抗が増大し、発電性能が低下するという課題を有していた。
【００１６】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、締結荷重を積層体のセル面内中央部分に適正に伝達することで、面内接触圧力を確保し、十分な発電性能を維持可能な高分子電解質を用い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】
【００１７】
上記従来の課題を解決するために、本発明の燃料電池は、締結部材及び端板から積層体に伝達される締結荷重のうち、積層体の積層方向と直交する面の対向する２辺部分において、斜め向かい側同士で荷重を大きくする部分と、荷重を小さくする部分を配置するのである。
【００１８】
これによって、積層体が太鼓状に変形することを抑制し、特に荷重を大きくする部分を結ぶ直線状部分では、締結荷重が、締結部材及び端板から積層体のセル面内中央部分にも伝達され、セル面内中央部分に適正な接触面圧を確保することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の燃料電池は、積層体のセル面内中央部分の接触面圧を確保することができ、簡単な構成で、十分な発電性能を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施の形態１における燃料電池の斜視図
【図２】本発明の実施の形態１における燃料電池の、積層体及び端板の境界面を積層方向から見た平面図
【図３】本発明の実施の形態１における燃料電池の、図２のＩ−Ｉ線で積層方向に切断した部分断面図
【図４】本発明の実施の形態１における燃料電池の、図２のII−II線で積層方向に切断した部分断面図
【図５】本発明の実施の形態２における燃料電池の斜視図
【図６】本発明の実施の形態２における燃料電池の、積層体及び端板の境界面を積層方向から見た平面図
【図７】本発明の実施の形態２における燃料電池の、図６のIII−III線で積層方向に切断した部分断面図
【図８】本発明の実施の形態２における燃料電池の、図６のIV−IV線で積層方向に切断した部分断面図
【図９】本発明の実施の形態２におけるリブ形状端板で構成される燃料電池の、積層体及び端板の境界面を積層方向から見た平面図
【図１０】実施の形態２におけるリブ形状端板で構成される燃料電池の、図９のIII−III線で積層方向に切断した部分断面図
【図１１】本発明の実施の形態３における積層体を積層方向から見た平面図
【図１２】本発明の実施の形態３における燃料電池の、図１１のＶ−Ｖ線で積層方向に切断した部分断面図
【図１３】本発明の実施の形態４における積層体を積層方向から見た平面図
【図１４】本発明の実施の形態４における燃料電池の、図１３のVI−VI線で積層方向に切断した部分断面図
【図１５】本発明の実施の形態４における燃料電池の、図１３のVII−VII線で積層方向に切断した部分断面図
【図１６】従来の燃料電池の断面図
【発明を実施するための形態】
【００２１】
第１の発明は、複数のセルが積層された積層体と、積層体の積層方向の両端を挟持するように配置された一対の端板と、一対の端板を加圧して締結する締結部材と、を備え、積層体は、積層方向に平行な第１側面、及び、第１側面と対向する第２側面を備え、積層方向から見て、第１側面側に位置する第１部分及び第２部分、並びに、第２側面側に位置し、第１部分に対向する第３部分及び第２部分に対向する第４部分を含み、締結部材及び一対の端板は、第２部分及び第３部分を締結する荷重が、第１部分及び第４部分を締結する荷重より大きくなるよう締結するよう構成された、燃料電池である。
【００２２】
上記構成とすることにより、積層体の積層方向と直交する面の対向する２辺部分において、斜め向かい側同士で荷重を大きくする部分と、荷重を小さくする部分が配置されることになるため、荷重を大きくする部分を結ぶ直線状部分では、締結荷重が、締結部材及び端板から積層体のセル面内中央部分にも伝達され、セル面内中央部分に適正な接触面圧を確保することができる。
【００２３】
第２の発明は、第１の発明の燃料電池において、締結部材及び一対の端板の少なくともいずれかは、積層方向から見て、第２部分及び第３部分に重なる部分が、第１部分及び第４部分に重なる部分より厚く構成されている。
【００２４】
上記構成とすることにより、締結部材及び端板の厚さで締結荷重を調整することが可能となる。
【００２５】
これによって、積層体の積層方向と直交する面の対向する２辺部分において、斜め向かい側同士で荷重を大きくする部分と、荷重を小さくする部分が配置されるため、荷重を大きくする部分を結ぶ直線状部分では、締結荷重が、締結部材及び端板から積層体のセル面内中央部分にも伝達され、セル面内中央部分に適正な接触面圧を確保することができる。
【００２６】
第３の発明は、第１または第２の発明の燃料電池において、締結部材は、第１部分の外側に配置された第１締結部材、第２部分の外側に配置された第２締結部材、第３部分の外側に配置された第３締結部材、及び、第４部分の外側に配置された第４締結部材を含み、第２締結部材及び第３締結部材の積層方向の長さが、第１締結部材及び第４締結部材の積層方向の長さよりも短く構成されている。
【００２７】
上記構成とすることにより、締結部材の積層方向の長さで締結荷重を調整することが可能となる。
【００２８】
これによって、積層体の積層方向と直交する面の対向する２辺部分において、斜め向かい側同士で荷重を大きくする部分と、荷重を小さくする部分が配置されるため、荷重を大きくする部分を結ぶ直線状部分では、締結荷重が、締結部材及び端板から積層体のセル面内中央部分にも伝達され、セル面内中央部分に適正な接触面圧を確保することができる。
【００２９】
第４の発明は、第１の発明の燃料電池において、積層体は、積層方向から見て、第１側面側に位置する第５部分、及び、第２側面側に位置し、第５部分に対向する第６部分をさらに含み、締結部材及び一対の端板は、第２部分及び第３部分及び第６部分を締結する荷重が、第１部分及び第４部分及び第５部分を締結する荷重より大きくなるよう締結する構成とする。
【００３０】
上記構成とすることにより、積層体の積層方向と直交する面の対向する部分において、斜め向かい側同士で荷重を大きくする部分と、荷重を小さくする部分が３点ずつ配置されるため、荷重を大きくする部分を結ぶ直線状部分が増え、締結荷重が、締結部材及び端板から積層体のセル面内中央部分にも伝達され、確実にセル面内中央部分に適正な接触面圧を確保することができる。
【００３１】
第５の発明は、複数のセルが積層された積層体と、積層体の積層方向の両端を挟持するように配置された一対の端板と、一対の端板を加圧して締結する締結部材とを備え、積層体は、ｎは２以上の自然数とし、積層方向に平行な第１側面、及び、第１側面と対向する第２側面を備え、積層方向から見て、第１側面側に位置する第１部分〜第２ｎ−１部分、並びに、第２側面側に位置し、第１部分〜第２ｎ−１部分にそれぞれ対向する第２部分〜第２ｎ部分を含み、締結部材及び一対の端板は、ｍは自然数とし、第４ｍ−２部分及び第４ｍ−１部分を締結する荷重が、第４ｍ−３部分及び第４ｍ部分を締結する荷重より大きくなるよう締結する構成を有する、燃料電池である。
【００３２】
上記構成とすることにより、積層体の積層方向と直交する面の対向する２辺部分において、斜め向かい側同士で荷重を大きくする部分と、荷重を小さくする部分を、所望の箇所数に設定することが可能となり、締結荷重が、締結部材及び端板から積層体のセル面内中央部分により均一に伝達され、確実にセル面内中央部分に適正な接触面圧を確保することができる。
【００３３】
以下本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００３４】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における、燃料電池１１の斜視図を示すものである。
【００３５】
燃料電池１１は、複数のセルと一対の集電体から成る積層体１２と、積層体１２の外両脇に設けられた上端板１３ａ及び下端板１３ｂと、上端板１３ａと下端板１３ｂの外両脇に設けられた締結部材１４と、第１締結ロッド３１と、第２締結ロッド３２と、第３締結
ロッド３３と、第４締結ロッド３４と、締結ナット４５，４６，４７，４８と、入口側マニホールド６１及び出口側マニホールド６２とで、少なくとも構成される。
【００３６】
入口側マニホールド６１及び出口側マニホールド６２は、積層体１２と上端板１３ａと締結部材１４を貫通する。積層体１２は、積層方向に平行な第１側面１５、及び、第１側面１５と対向する第２側面１６を有する。
【００３７】
図２は、本発明の実施の形態１における燃料電池１１の、積層体１２と上端板１３ａの境界面を積層方向から見た平面図である。
【００３８】
図２に示すように、積層体１２は、積層方向から見て、第１側面１５の側に第１部分１７と第３部分１９を備え、また、第２側面１６の側に第１部分１７に対向する第２部分１８と、第３部分１９に対向する第４部分２０を備える。
【００３９】
この第１部分１７及び第２部分１８は、第１締結ロッド３１と第２締結ロッド３２を結ぶＩ−Ｉ線上部分に存在し、また、第３部分１９及び第４部分２０は、第３締結ロッド３３と第４締結ロッド３４を結ぶII−II線上部分に存在する。
【００４０】
図３は、本発明の実施の形態１における燃料電池１１の、図２のＩ−Ｉ線で積層方向に切断した部分成断面図である。図３に示すように、上端板１３ａの積層方向の厚みは、第２部分１８に重なる部分が、第１部分１７に重なる部分より厚くなっている。
【００４１】
図４は、本発明の実施の形態１における燃料電池１１の、図２のII−II線で積層方向に切断した部分断面図である。図４に示すように、上端板１３ａの積層方向の厚みは、第３部分１９に重なる部分が、第４部分２０に重なる部分より厚くなっている。
【００４２】
実施例として、第２部分１８及び第３部分１９の上端板１３ａの積層方向の厚みを、第１部分１７及び第４部分２０の上端板１３ａの積層方向の厚みよりも、０．５ｍｍ厚くした。また、締結部材１４にて、燃料電池１１の積層方向の長さが均一になるように締結した。
【００４３】
これによって、第２部分１８及び第３部分１９の荷重が、第１部分１７及び第４部分２０の荷重より大きくなる。なお、本実施例によって本発明が限定されるものではない。以上のように構成された燃料電池１１について、以下その動作、作用を説明する。
【００４４】
まず、上記の通り第２部分１８及び第３部分１９の荷重が、第１部分１７と第４部分２０の荷重より大きいため、積層体１２のセル面内方向において、積層体１２が太鼓状に変形することを抑制し、特に第２部分１８及び第３部分１９を結ぶ直線状部分で、締結荷重が、締結部材１４及び上端板１３ａから積層体１２のセル面内中央部分にも伝達され、セル面内中央部分に接触面圧を確保することができる。
【００４５】
これによって、燃料電池１１は十分な発電性能を維持することが可能となる。なお、本実施の形態では、上端板１３ａの厚みの差で荷重を制御しているが、下端板１３ｂ、締結部材１４又は積層体１２の厚みの差で締結荷重を制御してもよい。
【００４６】
ここで、上端板１３ａ及び下端板１３ｂの材料は、電気的絶縁性と締結荷重による締結力を発揮させることが可能な程度の剛性を少なくとも有すればよく、熱可塑性樹脂であるポリフェニレンサルファイド樹脂や、熱硬化性樹脂であるフェノール樹脂、又は、アルミニウムなどの金属板などと絶縁用の樹脂板とを併用して、構成することができる。
【００４７】
締結部材１４の材料は、締結荷重による締結力を発揮させることが可能な程度の剛性を少なくとも有すればよく、好ましくはステンレス鋼等の金属類、硬質のゴム、又は、合成樹脂により構成することができる。
【００４８】
（実施の形態２）
図５は、本発明の実施の形態２における燃料電池１１の斜視図である。図５において、図１〜４と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。
【００４９】
本実施の形態の燃料電池１１は、積層体１２の外両脇に設けられた端板１３と、第５締結ロッド３５、第６締結ロッド３６、第７締結ロッド３７、第８締結ロッド３８、締結ナット４５と、締結ナット４６と、締結ナット４７と、締結ナット４８と、で構成される。
【００５０】
図６は、本発明の実施の形態２における燃料電池１１の、積層体１２と端板１３の境界面を積層方向から見た平面図である。図６において、図１〜５と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。
【００５１】
第１部分１７及び第２部分１８は、第５締結ロッド３５と第６締結ロッド３６を結ぶIII−III線上部分に存在し、また、第３部分１９及び第４部分２０は、第７締結ロッド３７と第８締結ロッド３８を結ぶIV−IV線上部分に存在する。
【００５２】
図７は、本発明の実施の形態２における燃料電池の、図６のIII−III線で積層方向に切断した部分断面図である。また、図８は、本発明の実施の形態２における燃料電池の、図６のIV−IV線で積層方向に切断した部分断面図である。図７、及び図８において、図１〜６と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。
【００５３】
第２部分１８の外側に配置された第６締結ロッド３６の長さは、第１部分１７の外側に配置された第５締結ロッド３５の長さより短くなっており、また、第３部分１９の外側に配置された第７締結ロッド３７の長さは、第４部分２０の外側に配置された第８締結ロッド３８の長さより短くなっている。
【００５４】
実施例として、第６締結ロッド３６及び第７締結ロッド３７の長さを、第５締結ロッド３５及び第８締結ロッド３８の長さより、０．５ｍｍ短くした。これによって、第２部分１８及び第３部分１９の荷重が、第１部分１７及び第４部分２０の荷重より大きくなる。
【００５５】
なお、本実施例によって本発明が限定されるものではない。以上のように構成された燃料電池１１について、以下その動作、作用を説明する。
【００５６】
まず、第２部分１８及び第３部分１９の荷重が、第１部分１７と第４部分２０の荷重より大きいため、積層体１２のセル面内方向において、積層体１２が太鼓状に変形することを抑制する。
【００５７】
特に第２部分１８及び第３部分１９を結ぶ直線状部分で、締結荷重が、締結部材１４及び端板１３から積層体１２のセル面内中央部分にも伝達され、セル面内中央部分に接触面圧を確保することができる。これによって、燃料電池１１は十分な発電性能を維持することが可能となる。
【００５８】
また、本実施の形態では、端板１３の形状をリブ状にすることにより、特に高い効果を発揮する。
【００５９】
図９は、本発明の実施の形態２におけるリブ形状端板１３ｃで構成される燃料電池１１
の、積層体１２及びリブ形状端板１３ｃの境界面を積層方向から見た平面図である。また、図１０は、実施の形態２におけるリブ形状端板１３ｃで構成される燃料電池１１の、図９のIII−III線で積層方向に切断した部分断面図である。図９及び図１０において、図１〜８と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。
【００６０】
リブ形状端板１３ｃはリブ５５を有しており、リブ５５は積層体１２と接触している。これによって、第２部分１８及び第３部分１９を結ぶ直線状部分で、締結荷重が、積層体１２のセル面内中央部分と、さらに積層体１２とリブ接触部分５６にも伝達されるため、より広範囲で適正な接触面圧を確保することができる。
【００６１】
また、第１部分１７と第２部分１８の直線状部分、及び第３部分１９と第４部分２０の直線状部分では、締結荷重が、積層体１２のセル面内中央部分に過荷重となって伝達されることを抑制し、構成部材の変形や破壊を防止することができる。
【００６２】
（実施の形態３）
図１１は、本発明の実施の形態３における積層体を積層方向から見た平面図を示すものである。図１１のIII−III線で積層方向に切断した部分断面図は図７と同一であり、図１１のIV−IV線で積層方向に切断した部分断面図は図８と同一である。また、図１２は、本発明の実施の形態３における燃料電池１１の、図１１のＶ−Ｖ線で積層方向に切断した部分断面図である。
【００６３】
図１１、及び図１２において、図１〜１０と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。
【００６４】
本実施の形態の燃料電池１１は、積層体１２の外両脇に設けられた端板１３と、第５締結ロッド３５、第６締結ロッド３６、第７締結ロッド３７、第８締結ロッド３８、第９締結ロッド３９と、第１０締結ロッド４０と、締結ナット４５と、締結ナット４６と、締結ナット４７と、締結ナット４８と、締結ナット４９と、締結ナット５０、で構成される。
【００６５】
積層体１２は、積層方向から見て、第１側面１５の側に第１部分１７と第３部分１９と第５部分２１を備え、第２側面１６の側に第１部分１７に対向する第２部分１８と、第３部分１９に対向する第４部分２０と、第５部分２１に対向する第６部分２２を備える。
【００６６】
第１部分１７及び第２部分１８は、第５締結ロッド３５と第６締結ロッド３６を結ぶIII−III線上部分に存在し、また、第３部分１９及び第４部分２０は、第７締結ロッド３７と第８締結ロッド３８を結ぶIV−IV線上部分に存在し、第５部分２１および第６部分２２は、第９締結ロッド３９と第１０締結ロッド４０を結ぶＶ−Ｖ部分に存在する。
【００６７】
第２部分１８の外側に配置された第６締結ロッド３６の長さは、第１部分１７の外側に配置された第５締結ロッド３５の長さより短く、第３部分１９の外側に配置された第７締結ロッド３７の長さは、第４部分２０の外側に配置された第８締結ロッド３８の長さより短くなっている。さらに、第６部分２２の外側に配置された第１０締結ロッド４０の長さは、第５部分２１の外側に配置された第９締結ロッド３９の長さよりも短くなっている。
【００６８】
実施例として、第６締結ロッド３６、第７締結ロッド３７及び第１０締結ロッド４０の長さを、第５締結ロッド３５、第８締結ロッド３８及び第９締結ロッド３９の長さより、０．５ｍｍ短くした。
【００６９】
これによって、第２部分１８、第３部分１９及び第６部分２２のそれぞれの荷重が、第１部分１７、第４部分２０および第５部分２１の荷重より大きくなる。
【００７０】
なお、本実施例によって本発明が限定されるものではない。以上のように構成された燃料電池１１について、以下その動作、作用を説明する。
【００７１】
まず、第２部分１８、第３部分１９及び第６部分２２の荷重が、第１部分１７、第４部分２０及び第５部分２１の荷重より大きいため、積層体１２のセル面内方向において、積層体１２が太鼓状に変形することを抑制する。
【００７２】
特に第２部分１８及び第３部分１９を結ぶ直線状部分と、第３部分１９及び第６部分２２を結ぶ直線状部分で、締結荷重が、締結部材及び端板１３から積層体１２のセル面内中央部分にも伝達され、確実にセル面内中央部分に接触面圧を確保することができる。これによって、燃料電池は十分な発電性能を維持することが可能となる。
【００７３】
（実施の形態４）
図１３は、本発明の実施の形態４における積層体を積層方向から見た平面図を示すものである。図１３のIII−III線で積層方向に切断した部分断面図は図７と同一である。
【００７４】
また、図１４は、本発明の実施の形態４における燃料電池１１の、図１３のVI−VI線で積層方向に切断した部分断面図である。また、図１５は、本発明の実施の形態４における燃料電池１１の、図１３のVII−VII線で積層方向に切断した部分断面図である。
【００７５】
図１３、図１４、及び図１５において、図１〜１２と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。
【００７６】
燃料電池１１は、積層体１２の外両脇に設けられた端板１３と、第５締結ロッド３５〜第２ｌ−３締結ロッド４１、第２ｌ−１締結ロッド４３、および第６締結ロッド３６〜第２ｌ−２締結ロッド４２、第２ｌ締結ロッド４４と、締結ナット４５と、締結ナット４６と、締結ナット５１と、締結ナット５２と、締結ナット５３と、締結ナット５４、で構成される。ここで、ｌは４以上の自然数である。
【００７７】
積層体１２は、積層方向から見て、第１側面１５の側に第１部分１７〜第２ｎ−１部分２７を備え、また、第２側面１６の側に第１部分１７に対向する第２部分１８〜第２ｎ−１部分２７に対向する第２ｎ部分２８を備える。ここで、ｎは２以上の自然数である。
【００７８】
第１部分１７及び第２部分１８は、第５締結ロッド３５と第６締結ロッド３６を結ぶIII−III線上部分に存在し、また、第２ｎ−３部分２９及び第２ｎ−２部分３０は、第２ｌ−３締結ロッド４１と第２ｌ−２締結ロッド４２を結ぶVI−VI線上部分に存在し、第２ｎ−１部分２７および第２ｎ部分２８は、第２ｌ−１締結ロッド４３と第２ｌ締結ロッド４４を結ぶVII−VII部分に存在する。
【００７９】
第２部分１８の外側に配置された第６締結ロッド３６の長さは、第１部分１７の外側に配置された第５締結ロッド３５の長さより短く、第２ｎ−２部分３０の外側に配置された第２ｌ−２締結ロッド４２の長さは、第２ｎ−３部分２９の外側に配置された第２ｌ−３締結ロッド４１の長さより短くなっている。さらに、第２ｎ−１部分２７の外側に配置された第２ｌ−１締結ロッド４３の長さは、第２ｎ部分の外側に配置された第２ｌ締結ロッド４４の長さよりも短くなっている。
【００８０】
実施例として、第６締結ロッド３６、第２ｌ−２締結ロッド４２および第２ｌ−１締結ロッド４３の長さを、第５締結ロッド３５、第２ｌ−３締結ロッド４１及び第２ｌ締結ロッド４４の長さより、０．５ｍｍ短くした。
【００８１】
これによって、第４ｍ−２部分２４、及び第４ｍ−１部分２５の荷重が、第４ｍ−３部分２３、及び第４ｍ部分２６の荷重より大きくなる。ここで、ｍは自然数である。
【００８２】
なお、本実施例によって本発明が限定されるものではない。以上のように構成された燃料電池１１について、以下その動作、作用を説明する。
【００８３】
まず、第４ｍ−２部分２４及び第４ｍ−１部分２５の荷重が、第４ｍ−３部分２３及び第４ｍ部分２６の荷重より大きいため、積層体１２のセル面内方向において、積層体１２が太鼓状に変形することを抑制する。特に第４ｍ−２部分２４及び第４ｍ−１部分２５を結ぶ直線状部分で、締結荷重が、締結部材１４及び端板１３から積層体１２のセル面内中央部分にも伝達される。
【００８４】
さらに、ｎ（２以上の自然数）とｍ（自然数）を、所望の値に設定することで、より均一にセル面内中央部分に接触面圧を確保することができる。これによって、燃料電池は十分な発電性能を維持することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００８５】
、本発明にかかる燃料電池は、積層体のセル面内中央部の接触面積を確保し、十分な発電性能を維持することが可能となるので、ポータブル電源、携帯機器用電源、電気自動車用電源、家庭内コージェネレーションシステム等の用途にも適用できる。
【符号の説明】
【００８６】
１１  燃料電池
１２  積層体
１３  端板
１３ａ  上端板
１３ｂ  下端板
１３ｃ  リブ形状端板
１４  締結部材
１５  第１側面
１６  第２側面
１７  第１部分
１８  第２部分
１９  第３部分
２０  第４部分
２１  第５部分
２２  第６部分
２３  第４ｍ−３部分
２４  第４ｍ−２部分
２５  第４ｍ−１部分
２６  第４ｍ部分
２７  第２ｎ−１部分
２８  第２ｎ部分
２９  第２ｎ−３部分
３０  第２ｎ−２部分
３１  第１締結ロッド
３２  第２締結ロッド
３３  第３締結ロッド
３４  第４締結ロッド
３５  第５締結ロッド
３６  第６締結ロッド
３７  第７締結ロッド
３８  第８締結ロッド
３９  第９締結ロッド
４０  第１０締結ロッド
４１  第２ｌ−３締結ロッド
４２  第２ｌ−２締結ロッド
４３  第２ｌ−１締結ロッド
４４  第２ｌ締結ロッド
４５〜５４  締結ナット
５５  リブ
５６  リブ接触部分
６１  入口側マニホールド
６２  出口側マニホールド
【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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【図１６】
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