(57)【要約】【課題】集電板の低コスト化と構成の簡素化が可能な燃料電池スタックを提供する。【解決手段】集電板１４ａをセル積層体１２ａの積層方向の外側になる方向又は集電板１４ａの外周側に切り起こして、切り起こしにより集電板１４ａの本体から切り起こされた切り起こし片を、先端が端板１３ａの外部に露出する接続端子１５ａとし、切り起こしにより集電板１４ａの本体に空いた孔１７ａに、孔１７ａと対向する部分に位置するセル積層体１２ａにかかる面圧と、孔１７ａの周囲と対向する部分に位置するセル積層体１２ａにかかる面圧との差を小さくする係合部を配置した、燃料電池スタックＡ１０１とすることにより、集電板１４ａの外形が単純となり、また、集電板１４ａと接続端子１５ａが一体で形成されるため、セル積層体１２ａの面圧を均一に保ち、かつ、集電板１４ａの低コスト化と部材構成の簡素化をすることができる。【選択図】図３
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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セル積層体と、前記セル積層体の両端に配置される一対の絶縁性の端板と、前記セル積層体と前記端板とに挟持された集電板と、前記端板を互いに近接する方向に締め付ける締結手段と、を備えた燃料電池スタックであって、
前記集電板を前記セル積層体の積層方向の外側になる方向又は前記集電板の外周側に切り起こして、前記切り起こしにより前記集電板の本体から切り起こされた切り起こし片を、先端が前記端板の外部に露出する接続端子とし、
前記切り起こしにより前記集電板の本体に空いた孔に、前記孔と対向する部分に位置する前記セル積層体にかかる面圧と前記孔の周囲と対向する部分に位置する前記セル積層体にかかる面圧との差を小さくする係合部を配置した、
燃料電池スタック。
【請求項２】
前記係合部が、前記端板と一体に構成されている、請求項１に記載の燃料電池スタック。
【請求項３】
前記セルが、膜電極接合体、および前記膜電極接合体を挟むセパレータからなり、
前記係合部が、前記集電板に隣接する前記セパレータと一体に構成されている、請求項１に記載の燃料電池スタック。
【請求項４】
前記締結手段が、前記端板の前記セル積層体の積層方向の外側に配置された板状の締結部材と、前記板状の締結部材を互いに近接する方向に締め付ける締結用ボルトと、を含む、請求項１から３のいずれか１項に記載の燃料電池スタック。
【請求項５】
前記接続端子が、前記セル積層体の積層方向の外側に突出しており、
前記端板及び前記板状の締結部材に、前記接続端子が貫通する前記接続端子用貫通孔を設けた、請求項４に記載の燃料電池スタック。
【請求項６】
前記締結手段が、前記端板と前記セル積層体との外側面を共に囲むように配置された帯状の締結部材を含む、請求項１から３のいずれか１項に記載の燃料電池スタック。
【請求項７】
前記接続端子が、前記セル積層体の積層方向の外側に突出しており、
前記端板及び前記帯状の締結部材に、前記接続端子が貫通する前記接続端子用貫通孔を設けた、請求項６に記載の燃料電池スタック。
【請求項８】
前記締結部材が導電性材料で構成され、前記締結部材が前記接続端子に接触しないように、前記接続端子用貫通孔の縁と前記接続端子との間に絶縁層を設けた、請求項５又は７に記載の燃料電池スタック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポータブル電源、携帯機器用電源、電気自動車用電源、家庭用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スタックに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
固体高分子型燃料電池では、高分子電解質膜の両面に、白金系の金属触媒を担持したカーボン粉末を主成分とする触媒反応層を配置し、さらにその外側にガス通気性と導電性を兼ね備えた一対のガス拡散電極層を配置してアノードおよびカソードを構成した膜−電極接合体（以降、ＭＥＡと称する）を、一対の導電性のセパレータで挟持したものをセルと呼ぶ。
【０００３】
そして両セパレータの、ＭＥＡのアノードとカソードとに接する面には、それぞれガス流路が設けてあり、このガス流路を通して、アノードおよびカソードにそれぞれ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（以下、燃料ガスと酸化剤ガスとを反応ガスと総称する場合がある）とが供給される。
【０００４】
また、アノードにおいて、電極反応により燃料ガス中の水素原子から電子が解放されて水素イオンが生成されるとともに、この電子がセパレータを介して外部回路（負荷）を通じてカソードに到達する。
【０００５】
一方、水素イオンは高分子電解質膜を通過してカソードに到達し、カソードにおいて水素イオンと電子と酸化剤ガス中の酸素とが結合して水が生成される。
【０００６】
なお、セパレータとＭＥＡとの間には、反応ガスが所定の領域から漏れ出ないようにするためのシール構造を備えたＭＥＡガスケットが設けられている。
【０００７】
一般的に、燃料電池は必要電力を得るために、セルを電気的に直列に複数積層して締結した状態（燃料電池スタックと呼ぶ）で用いられる。すなわちセルのアノード側セパレータと隣接するセルのカソード側セパレータとを電気的に接続するように重ねてセル積層体を構成する。
【０００８】
燃料電池スタックは、セル積層体の両端に外部回路と接続して電力を取り出すための端子を具備した集電板を備え、さらにその外側には一対の端板を備える。そして、この一対の端板間を締結部材によって締結することによって構成されている。
【０００９】
締結方式としては、締結部材に貫通孔を設けて、締結ボルトと締結ナットで締結する方法や、積層電池全体を、端板を覆うように金属のベルトで締め上げる方式が、一般的である。
【００１０】
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からである。
【００１１】
ところで、このような燃料電池スタックでは、集電板端部に接続端子を一体で形成し、接続端子を端板及び締結部材の外側に突出して電流ケーブルと接続する方法が提案されて
いる（特許文献１参照）。また、接続端子と集電板を別体で構成し、接続端子を集電板に押圧して固定することで電気的に接続して電流ケーブルと接続する方法が提案されている（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００９−１９９８１５号公報
【特許文献２】特開２０１３−１１４８０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、特許文献１に開示された構成では、電力を取り出すための接続端子が集電板端部に形成されているため、その分だけ必要な材料が多くなってしまい、コストアップに繋がる。また、集電板外形の一部が突出するため、集電板を板材から成形する際に効率的な部材取りができなくなることで廃棄部分が多くなり、材料の歩留まりが低下するためコストアップに繋がる。
【００１４】
また、特許文献２に開示された接続端子を別体で形成した場合は、接触抵抗を低下させるために、接続端子を固定する部品や圧力管理が必要となり、構成が複雑化する。このように従来構成の集電板は、低コスト化と構成部材の簡素化に課題を有していた。
【００１５】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、集電板外形状を単純化し、集電板と電力を取り出す接続端子を一体にすることで、低コスト化と構成部材の簡素化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】
【００１６】
上記従来の課題を解決するために、本発明の燃料電池スタックは、集電板を切り起こして切り起こし片を形成し、切り起こし片を端板外部に露出させて接続端子とし、かつ、集電板に空いた孔に係合部を設ける、としたものである。
【００１７】
こうすることにより、接続端子を形成するための材料が不要となり、また、集電板外形が単純になるため、集電板を板材から成形する際に、効率的な部品取りが可能となり、廃棄部分を少なくすることができる。また、接続端子と集電板を一体で成形することが可能となる。さらに、集電板に空いた孔の係合部で端板から荷重を受けることが可能となる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の燃料電池スタックは、簡単な構成で、セル積層体の面圧を均一に保ち、かつ、集電板の低コスト化と部材構成の簡素化が可能な固体高分子形燃料電池スタックを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施の形態１における燃料電池スタックの斜視図
【図２】本発明の実施の形態１における燃料電池スタックの集電板平面図
【図３】本発明の実施の形態１における燃料電池スタックの、図１のＩ−Ｉ線で積層方向に切断した断面図
【図４】本発明の実施の形態１における燃料電池スタックの、変形例１の集電板平面図
【図５】本発明の実施の形態１における燃料電池スタックの、変形例２の集電板平面図
【図６】本発明の実施の形態１における燃料電池スタックの、変形例３の主要断面図
【図７】本発明の実施の形態２における燃料電池スタックの斜視図
【図８】本発明の実施の形態２における燃料電池スタックの集電板平面図
【図９】本発明の実施の形態２における燃料電池スタックの、図７のII−II線で積層方向に切断した断面図
【図１０】本発明の実施の形態２における燃料電池スタックの、変形例４の主要断面図
【図１１】本発明の実施の形態３における燃料電池スタックの斜視図
【図１２】本発明の実施の形態３における燃料電池スタックの集電板平面図
【図１３】本発明の実施の形態３における燃料電池スタックの、図１１のIII−III線で積層方向に切断した断面図
【図１４】本発明の実施の形態４における燃料電池スタックの斜視図
【図１５】本発明の実施の形態４における燃料電池スタックの集電板平面図
【図１６】本発明の実施の形態４における燃料電池スタックの、図１４のIV−IV線で積層方向に切断した断面図
【発明を実施するための形態】
【００２０】
第１の発明は、複数のセルが積層されたセル積層体と、セル積層体の両端に配置される一対の絶縁性の端板と、セル積層体と端板とに挟持された集電板と、端板を互いに近接する方向に締め付ける締結手段と、を備えた燃料電池スタックであって、集電板をセル積層体の積層方向の外側になる方向又は集電板の外周側に切り起こして、切り起こしにより集電板の本体から切り起こされた切り起こし片を、先端が端板の外部に露出する接続端子とし、切り起こしにより集電板の本体に空いた孔に、孔と対向する部分に位置するセル積層体にかかる面圧と孔の周囲と対向する部分に位置するセル積層体にかかる面圧との差を小さくする係合部を配置した、燃料電池スタックである。
【００２１】
上記構成により、接続端子を形成するための材料が不要となる。また、集電板外形が単純になるため、集電板を板材から成形する際に、効率的な部品取りが可能となり廃棄部分を少なくすることができる。
【００２２】
また、接続端子と集電板を一体で成形することが可能となる。さらに、集電板に空いた孔の係合部で端板から荷重を受けることが可能となる。よって、セル積層体の面圧を均一に保ち、かつ、集電板の低コスト化と部材構成の簡素化をすることができる。
【００２３】
第２の発明は、特に、第１の発明における係合部が、端板と一体に構成されているものであり、これにより、係合部を端板と一体にして組み付けることが可能となり、部品点数及び組立て工数を削減することができる。
【００２４】
第３の発明は、特に、第１の発明におけるセルが、膜電極接合体、および膜電極接合体を挟むセパレータからなり、係合部が、集電板に隣接するセパレータと一体に構成されているものであり、これにより、係合部を集電板に隣接するとセパレータと一体にして組み付けることが可能となり、部品点数及び組立て工数を削減することができる。
【００２５】
第４の発明は、特に、第１〜３のいずれか１つの発明における締結手段が、端板のセル積層体の積層方向の外側に配置された板状の締結部材と、板状の締結部材を互いに近接する方向に締め付ける締結用ボルトと、を含むものであり、これにより、簡単な構成で締結することが可能となり、セル積層体の面圧を均一に保ち、かつ、集電板の低コスト化と部材構成の簡素化をすることができる。
【００２６】
第５の発明は、特に、第４の発明における接続端子が、セル積層体の積層方向の外側に突出しており、端板及び板状の締結部材に、接続端子が貫通する接続端子用貫通孔を設け
たものであり、これにより、完全に折り曲げた場合と比較して、集電板と接続端子の連通部に発生する応力を小さくすることが可能となり、加工時の割れや破断を防止することができる。
【００２７】
また、連通部のひずみも小さくなるため加工精度が向上し、集電板の歩留まりを向上することができる。
【００２８】
第６の発明は、特に、第１〜３のいずれか１つの発明における締結手段が、端板とセル積層体との外側面を共に囲むように配置された帯状の締結部材を含むものであり、これにより、簡単な構成で締結することが可能となり、セル積層体の面圧を均一に保ち、かつ、集電板の低コスト化と部材構成の簡素化をすることができる。
【００２９】
第７の発明は、特に第６の発明における接続端子が、セル積層体の積層方向の外側に突出しており、端板及び帯状の締結部材に、接続端子が貫通する接続端子用貫通孔を設けたものであり、これにより、完全に折り曲げた場合と比較して、集電板と接続端子の連通部に発生する応力を小さくすることが可能となり、加工時の割れや破断を防止することができる。
【００３０】
また、連通部のひずみも小さくなるため加工精度が向上し、集電板の歩留まりを向上することができる。
【００３１】
第８の発明は、特に第５又は第７の発明における締結部材が、導電性材料で構成され、締結部材が接続端子に接触しないように、接続端子用貫通孔の縁と接続端子との間に絶縁層を設けたものであり、これにより、剛性が大きい安価な金属材料などを締結部材に採用することで、端板を薄くして材料の質量を減らすことが可能となり、セル積層体の面圧を均一に保ち、かつ、集電板の低コスト化と部材構成の簡素化をすることができる。
【００３２】
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。
【００３３】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における、燃料電池スタックＡ１０１の斜視図を示すものである。また、図２は、本発明の実施の形態１における燃料電池スタックＡ１０１の集電板１４ａの平面図である。また、図３は、本発明の実施の形態１における燃料電池スタックＡ１０１の、図１のＩ−Ｉ線で積層方向に切断した断面図である。
【００３４】
図１に示すように、本実施の形態の燃料電池スタックＡ１０１は、複数のセルから成るセル積層体１２ａと、セル積層体１２ａの外両脇に設けられた絶縁性の端板１３ａと、セル積層体１２ａと端板１３ａに挟持された集電板１４ａと、集電板１４ａ本体から切り起こされた切り起こし片である接続端子１５ａと、接続端子１５ａの先端部に形成された電流ケーブルと接続するためのネジ穴１８と、端板１３ａの外両脇に設けられた板状の締結部材１６と、締結ボルト２０と締結ナット２１と、入口側マニホールド（図示せず）及び出口側マニホールド（図示せず）とで、少なくとも構成される。
【００３５】
端板１３ａは熱可塑性樹脂であるポリフェニレンサルファイド樹脂で構成されている。また、集電板１４ａは銅に金メッキを施したもので構成されている。また、板状の締結部材１６はアルミニウムで構成されている。
【００３６】
図２に示すように、集電板１４ａの外形状は長方形であり、集電板１４ａの中央部から一部分を略四角形状で長辺と平行に切り起こした切り起こし片から接続端子１５ａが形成
されている。これにより集電板１４ａには、孔１７ａが形成される。また、接続端子１５ａの先端部にはネジ穴１８が形成されている。
【００３７】
図３に示すように、接続端子１５ａの先端部に形成されたネジ穴１８を含む接続端子１５ａの一部は、端板１３ａと集電板１４ａの間から外部に露出している。端板１３ａは、孔１７ａを埋めるために凸形状としており、また、接続端子１５ａと接する部分を、集電板１４ａの厚み分薄くして形成している。
【００３８】
以上のように構成された本実施の形態の燃料電池スタックＡ１０１について、以下その動作、作用を説明する。
【００３９】
まず、集電板１４ａの本体から切り起こした切り起こし片を形成し、切り起こし片を端板１３ａの外部に露出させて接続端子１５ａとしているため、接続端子１５ａを形成するための材料が不要となる。また、集電板１４ａの外形が長方形であるため単純な形状となり、集電板１４ａを板材から成形する際に、効率的な部品取りが可能となり、廃棄部分を少なくすることができる。
【００４０】
さらに、集電板１４ａに形成された孔１７ａを、端板１３ａの凸部が埋めているため、セル積層体１２ａの電極部及びＭＥＡガスケット部に対して均一に荷重をかけることが可能となる。こうすることにより、セル積層体１２ａの面圧を均一に保ち、かつ、集電板１４ａの低コスト化と部材構成の簡素化が可能となる。
【００４１】
なお、セル積層体１２ａと集電板１４ａが接触する面の外形状を長方形としたが、正方形でも良い。また、集電板１４ａの中央部から切り起こしたが、集電板１４ａが端板１３ａと接する面内部であれば良い。また、接続端子１５ａを集電板１４ａの長辺と平行に切り起こすとしたが、集電板１４ａの外周側に切り起こしてあれば良い。また、端板１３ａと板状の締結部材１６は、同一部材で一体に成形しても良い。
【００４２】
端板１３ａ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、本実施例では、熱可塑性樹脂であるポリフェニレンサルファイド樹脂を用いたが、熱硬化性樹脂であるフェノール樹脂を用いても良い。またこれ以外にも、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。
【００４３】
集電板１４ａは、発電された電気を効率良く集電できれば良く、本実施例では、銅に金メッキを施したものを用いたが、電気伝導性の良好な金属部材、例えば、鉄、ステンレス鋼、又は、アルミニウムなどを用いることができる。さらに、これらの部材に金メッキを施して用いても良い。
【００４４】
板状の締結部材１６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、本実施例では、アルミニウムを用いたが、これ以外にもその他の金属類、硬質のゴム、又は、合成樹脂により構成することができる。
【００４５】
（変形例１）
図４は、本発明の変形例１における、集電板１４ｂの平面図を示すものである。図４に示すように、集電板１４ｂの外形状は長方形であり、集電板１４ｂの中央部から、一部分を長辺に対して４５度回転させて略四角形状で切り起こした切り起こし片から接続端子１５ｂが形成されている。
【００４６】
これにより集電板１４ｂには、孔１７ｂが形成される。また、接続端子１５ｂの先端部
にはネジ穴１８が形成されている。こうすることにより、接続端子１５ｂの先端部に形成されたネジ穴１８を含む接続端子１５ｂの一部を、端板１３ａと集電板１４ｂの間から外部に露出させることができる。
【００４７】
なお、本発明の変形例１では、接続端子１５ｂを、集電板１４ｂの中央部から切り起こしたが、集電板１４ｂが端板１３ａと接する面内部であれば良い。また、接続端子１５ｂを、長辺に対して４５度回転させて切り起こしたが、０〜３６０度の範囲で回転させて切り起こしても良い。
【００４８】
（変形例２）
図５は、本発明の変形例２における、集電板１４ｃの平面図を示すものである。図５に示すように、集電板１４ｃの外形状は長方形であり、集電板１４ｃの中央部から、一部分を長辺に平行に略三角形状で切り起こした切り起こし片から接続端子１５ｃが形成されている。
【００４９】
これにより、集電板１４ｃには、孔１７ｃが形成される。また、接続端子１５ｃの先端部にはネジ穴１８が形成されている。こうすることにより、接続端子１５ｃの先端部に形成されたネジ穴１８を含む接続端子１５ｃの一部を、端板１３ａと集電板１４ｃの間から外部に露出させることができる。
【００５０】
なお、本発明の変形例２では、接続端子１５ｃを、集電板１４ｃの中央部から切り起こしたが、集電板１４ｃが端板１３ａと接する面内部であれば良い。また、接続端子１５ｃを、長辺に対して平行に切り起こしたが、０〜３６０度の範囲で回転させて切り起こしても良い。
【００５１】
（変形例３）
図６は、本発明の変化例３における、燃料電池スタックＢ１０２の主要断面図である。図６に示すように、セル積層体１２ｂには、孔１７ａを埋めるために、端板１３ｂと接するように凸形状の係合部が設けられている。こうすることにより、集電板１４ａに形成された孔１７ａを、セル積層体１２ｂの凸部が埋めているため、セル積層体１２ｂの電極部及びＭＥＡガスケット部に対して均一に荷重をかけることが可能となる。
【００５２】
（実施の形態２）
図７は、本発明の実施の形態２における、燃料電池スタックＣ１０３の斜視図を示すものである。図８は、本発明の実施の形態２における、燃料電池スタックＣ１０３の集電板１４ｄの平面図である。図９は、本発明の実施の形態２における、燃料電池スタックＣ１０３の、図７のII−II線で積層方向に切断した断面図である。図７及び図８及び図９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】
図７に示すように、本実施の形態の燃料電池スタックＣ１０３は、セル積層体１２ａの外両脇に設けられた絶縁性の端板１３ｃと、セル積層体１２ａと端板１３ｃに挟持された集電板１４ｄと、集電板１４ｄ本体から切り起こされた切り起こし片である接続端子１５ｄとで、少なくとも構成される。
【００５４】
図８に示すように、集電板１４ｄの外形状は長方形であり、集電板１４ｄの中央部から一部分を略四角形状で長辺と平行に切り起こした切り起こし片から接続端子１５ｄが形成されている。これにより、集電板１４ｄには、孔１７ｄが形成される。また、接続端子１５ｄの先端部にはネジ穴１８が形成されている。
【００５５】
図９に示すように、接続端子１５ｄは、端板貫通孔３１と締結部材貫通孔３２を貫通し
ており、また、接続端子１５ｄの先端部に形成されたネジ穴１８を含む接続端子１５ｄの一部は、板状の締結部材１６の積層方向の外部に露出している。接続端子１５ｄと締結部材貫通孔３２の間には、絶縁層３３が設けられている。端板１３ｃは、孔１７ｄを埋めるために凸形状としている。
【００５６】
以上のように構成された本実施の形態の燃料電池スタックＣ１０３について、以下その動作、作用を説明する。
【００５７】
まず、集電板１４ｄの本体から切り起こした切り起こし片を形成し、切り起こし片を端板１３ｃの外部に露出させて接続端子１５ｄとしているため、接続端子１５ｄを形成するための材料が不要となる。また、集電板１４ｄの外形が長方形であるため単純な形状となり、集電板１４ｄを板材から成形する際に、効率的な部品取りが可能となり、廃棄部分を少なくすることができる。
【００５８】
さらに、接続端子１５ｄと締結部材貫通孔３２の間には、絶縁層３３が存在するため、電気的絶縁性を確保することができる。また、集電板１４ｄと接続端子１５ｄの連通部に発生する応力を小さくすることが可能となり、加工時の割れや破断を防止することができる。また、連通部のひずみも小さくなるため加工精度が向上し、歩留まりを向上することができる。
【００５９】
さらに、集電板１４ｄに形成された孔１７ｄを、端板１３ｃの凸部が埋めているため、セル積層体１２ａの電極部及びＭＥＡガスケット部に対して均一に荷重をかけることが可能となる。こうすることにより、セル積層体１２ａの面圧を均一に保ち、また、電力を確実に取り出すことができ、かつ、集電板１４ｄの低コスト化と部材構成の簡素化が可能となる。
【００６０】
なお、本実施の形態では、集電板１４ｄの中央部から、一部分を長辺に対して４５度回転させて略四角形状で切り起こした切り起こし片から接続端子１５ｄを形成しても良い。また、集電板１４ｄの中央部から、一部分を長辺に平行に略三角形状で切り起こした切り起こし片から接続端子１５ｄを形成しても良い。
【００６１】
また、セル積層体１２ａと集電板１４ｄが接触する面の外形状は、正方形でも良い。また、セル積層体１２ａに端板１３ｃと接するように凸形状の係合部を設けて、セル積層体１２ｂとしても良い。
【００６２】
絶縁層３３の材料は、端板１３ｃと同じく、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を用いることができる。また、接続端子１５ｄと締結部材貫通孔３２の間に十分な隙間を設けて空間としても良い。
【００６３】
（変形例４）
図１０は、本発明の変形例４における燃料電池スタックＤ１０４の主要断面図である。図１０に示すように、絶縁性の端板１３ｄには端板貫通孔３１が形成されている。また、接続端子１５ｄは、端板貫通孔３１を貫通しており、また、接続端子１５ｄの先端部に形成されたネジ穴１８を含む接続端子１５ｄの一部は、端板１３ｄの積層方向の外部に露出している。
【００６４】
こうすることによって、接続端子１５ｄと端板貫通孔３１の間に絶縁層が不要となる。さらに、端板１３ｃと板状の締結部材１６を一体とすることができるため部品点数及び組立て工数を削減することができる。
【００６５】
（実施の形態３）
図１１は、本発明の実施の形態３における、燃料電池スタックＥ１０５の斜視図を示すものである。図１２は、本発明の実施の形態３における、燃料電池スタックＥ１０５の集電板１４ｅの平面図である。図１３は、本発明の実施の形態３における燃料電池スタックＥ１０５の、図１１のIII−III線で積層方向に切断した断面図である。図１１〜図１３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。
【００６６】
図１１に示すように、燃料電池スタックＥ１０５は、セル積層体１２ａの外両脇に設けられた絶縁性の端板１３ｅと、セル積層体１２ａと端板１３ｅに挟持された集電板１４ｅと、集電板１４ｅ本体から切り起こされた切り起こし片である接続端子１５ｅと、セル積層体１２ａの集電板１４ｅと接触しない面の、対向する両側と、端板１３ｅの積層方向外側の両面を囲うように配置された環状の締結部材１９とで、少なくとも構成される。
【００６７】
図１２に示すように、集電板１４ｅの外形状は長方形であり、集電板１４ｅの中央部から、一部分を略四角形状で長辺と平行に切り起こした切り起こし片から接続端子１５ｅが形成されている。これにより集電板１４ｅには、孔１７ｅが形成される。また、接続端子１５ｅの先端部にはネジ穴１８が形成されている。
【００６８】
図１３に示すように、接続端子１５ｅの先端部に形成されたネジ穴１８を含む接続端子１５ｅの一部は、端板１３ｅと集電板１４ｅの間から、外部に露出している。端板１３ｅは、孔１７ｅを埋めるために凸形状としており、また、接続端子１５ｅと接する部分を、集電板１４ｅの厚み分薄くして形成している。
【００６９】
以上のように構成された本実施の形態の燃料電池スタックＥ１０５について、以下その動作、作用を説明する。
【００７０】
まず、集電板１４ｅの本体から切り起こした切り起こし片を形成し、切り起こし片を端板１３ｅの外部に露出させて接続端子１５ｅとしているため、接続端子１５ｅを形成するための材料が不要となる。また、集電板１４ｅの外形が長方形であるため単純な形状となり、集電板１４ｅを板材から成形する際に、効率的な部品取りが可能となり、廃棄部分を少なくすることができる。
【００７１】
さらに、集電板１４ｅに形成された孔１７ｅを、端板１３ｅの凸部が埋めているため、セル積層体１２ａの電極部及びＭＥＡガスケット部に対して均一に荷重をかけることが可能となる。こうすることにより、セル積層体１２ａの面圧を均一に保ち、かつ、集電板１４ｅの低コスト化と部材構成の簡素化が可能となる。
【００７２】
なお、本実施の形態では、集電板１４ｅの中央部から、一部分を長辺に対して４５度回転させて略四角形状で切り起こした切り起こし片から接続端子１５ｅを形成しても良い。また、集電板１４ｅの中央部から、一部分を長辺に平行に略三角形状で切り起こした切り起こし片から接続端子１５ｅを形成しても良い。
【００７３】
また、セル積層体１２ａと集電板１４ｅが接触する面の外形状は、正方形でも良い。また、セル積層体１２ａに端板１３ｅと接するように凸形状の係合部を設けて、セル積層体１２ｂとしても良い。
【００７４】
（実施の形態４）
図１４は、本発明の実施の形態４における、燃料電池スタックＦ１０６の斜視図を示すものである。図１５は、本発明の実施の形態４における、燃料電池スタックＦ１０６の集電板１４ｆの平面図である。図１６は、本発明の実施の形態４における、燃料電池スタッ
クＦ１０６の図１４のIV−IV線で積層方向に切断した断面図である。図１４〜図１６において、図１〜１３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。
【００７５】
図１４に示すように、燃料電池スタックＦ１０６は、セル積層体１２ａの外両脇に設けられた絶縁性の端板１３ｆと、セル積層体１２ａと端板１３ｆに挟持された集電板１４ｆと、集電板１４ｆ本体から切り起こされた切り起こし片である接続端子１５ｆとで、少なくとも構成される。
【００７６】
図１５に示すように、集電板１４ｆの外形状は長方形であり、集電板１４ｆの中央部から、一部分を略四角形状で長辺と平行に切り起こした切り起こし片から接続端子１５ｆが形成されている。これにより集電板１４ｆには、孔１７ｆが形成される。また、接続端子１５ｆの先端部にはネジ穴１８が形成されている。
【００７７】
図１６に示すように、接続端子１５ｆは、端板貫通孔３１と締結部材貫通孔３２を貫通し、環状の締結部材１９の積層方向の外部に露出している。接続端子１５ｆと締結部材貫通孔３２の間には、絶縁層３３が設けられている。端板１３ｆは、孔１７ｆを埋めるために凸形状としている。
【００７８】
以上のように構成された本実施の形態の燃料電池スタックＦ１０６について、以下その動作、作用を説明する。
【００７９】
まず、集電板１４ｆの本体から切り起こした切り起こし片を形成し、切り起こし片を端板１３ｆの外部に露出させて接続端子１５ｆとしているため、接続端子１５ｆを形成するための材料が不要となる。また、集電板１４ｆの外形が長方形であるため単純な形状となり、集電板１４ｆを板材から成形する際に、効率的な部品取りが可能となり廃棄部分を少なくすることができる。
【００８０】
さらに、接続端子１５ｆと締結部材貫通孔３２の間には、絶縁層３３が存在するため、電気的絶縁性を確保することができる。また、集電板１４ｆと接続端子１５ｆの連通部に発生する応力を小さくすることが可能となり、加工時の割れや破断を防止することができる。また、連通部のひずみも小さくなるため加工精度が向上し、歩留まりを向上することができる。
【００８１】
さらに、集電板１４ｆに形成された孔１７ｆを、端板１３ｆの凸部が埋めているため、セル積層体１２ａの電極部及びＭＥＡガスケット部に対して均一に荷重をかけることが可能となる。こうすることにより、セル積層体１２ａの面圧を均一に保ち、また、電力を確実に取り出すことができ、かつ、集電板１４ｆの低コスト化と部材構成の簡素化が可能となる。
【００８２】
なお、本実施の形態では、集電板１４ｆの中央部から、一部分を長辺に対して４５度回転させて略四角形状で切り起こした切り起こし片から接続端子１５ｆを形成しても良い。また、集電板１４ｆの中央部から、一部分を長辺に平行に略三角形状で切り起こした切り起こし片から接続端子１５ｆを形成しても良い。
【００８３】
また、セル積層体１２ａと集電板１４ｆが接触する面の外形状は、正方形でも良い。また、セル積層体１２ａに端板１３ｆと接するように凸形状の係合部を設けて、セル積層体１２ｂとしても良い。
【産業上の利用可能性】
【００８４】
以上のように、本発明にかかる燃料電池スタックは、セル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】
【００８５】
１２ａ、１２ｂ  セル積層体
１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ、１３ｅ、１３ｆ  端板
１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ、１４ｅ、１４ｆ  集電板
１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄ、１５ｅ、１５ｆ  接続端子
１６  板状の締結部材
１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄ、１７ｅ、１７ｆ  孔
１８  ネジ穴
１９  環状の締結部材
２０  締結ボルト
２１  締結ナット
３１  端板貫通孔
３２  締結部材貫通孔
３３  絶縁層
１０１  燃料電池スタックＡ
１０２  燃料電池スタックＢ
１０３  燃料電池スタックＣ
１０４  燃料電池スタックＤ
１０５  燃料電池スタックＥ
１０６  燃料電池スタックＦ
【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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