(57)【要約】【課題】インシュレータを挿入する際の作業性の低下を抑制する。【解決手段】積層された複数の単セルから成るセルスタックおよびセルスタックに対して複数の単セルの積層方向の外側に配置される端部部材を有する積層体と、積層方向に沿った積層体の側面に対して積層方向と垂直な方向に離れて配置されているカバーと、の間に配置されるインシュレータは、端部部材の垂直な方向の端が、セルスタックの垂直な方向の端よりもカバーに近く、積層体とカバーとの間にインシュレータが配置された状態において、側面の少なくとも一部を覆う平面部と、平面部に配置され、セルスタックを構成する複数の単セルのうちの端部部材に近い単セルに向かって突出している突起部と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
積層された複数の単セルから成るセルスタックおよび前記セルスタックに対して前記複数の単セルの積層方向の外側に配置される端部部材を有する積層体と、前記積層方向に沿った前記積層体の側面に対して前記積層方向と垂直な方向に離れて配置されているカバーと、の間に配置されるインシュレータであって、
前記端部部材の前記垂直な方向の端が、前記セルスタックの前記垂直な方向の端よりも前記カバーに近く、前記積層体と前記カバーとの間に前記インシュレータが配置された状態において、
前記側面の少なくとも一部を覆う平面部と、
前記平面部に配置され、前記セルスタックを構成する前記複数の単セルのうちの前記端部部材に近い単セルに向かって突出している突起部と、
を備える、インシュレータ。
【請求項２】
請求項１に記載のインシュレータであって、
前記突起部は、複数の凸部を有し、
前記積層体と前記カバーとの間に前記インシュレータが配置された状態において、
前記複数の凸部のうちの少なくとも２つは、前記平面部において前記積層方向と交差する方向に互いに並んで配置されている、インシュレータ。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のインシュレータであって、
前記突起部は、前記凸部を有し、
前記凸部の平面視形状は、いずれも円形である、インシュレータ。
【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インシュレータであって、
前記突起部は、前記平面部と一体に形成される、インシュレータ。
【請求項５】
請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載のインシュレータであって、
前記突起部は、前記平面部と別体に形成される、インシュレータ。
【請求項６】
燃料電池装置であって、
積層された複数の単セルから成るセルスタックと、前記セルスタックに対して前記複数の単セルの積層方向の外側に配置されている端部部材と、を有する積層体と、
前記積層方向に沿った前記積層体の側面に対して前記積層方向と垂直な方向に離れて配置されているカバーと、
前記積層体と前記カバーとの間に配置されているインシュレータと、
を備え、
前記端部部材の前記垂直な方向の端は、前記セルスタックの前記垂直な方向の端よりも、前記カバーに近く、
前記インシュレータは、
前記側面の少なくとも一部を覆う平面部と、
前記平面部に配置され、前記セルスタックを構成する前記複数の単セルのうちの前記端部部材に近い単セルに向かって突出している突起部と、
を有する、燃料電池装置。
【請求項７】
請求項６に記載の燃料電池装置であって、
さらに、前記積層体を内側に収容し、開口が形成されているスタックケースを備え、
前記カバーは、前記開口を塞いでいる、燃料電池装置。
【請求項８】
請求項６または請求項７に記載の燃料電池装置であって、
前記端部部材は、集電板および端部セルのうちのいずれか一方を含む、燃料電池装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池に用いられるインシュレータに関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池において、積層された複数の単セルを含む積層体と、積層体の近傍に配置される部材との間を電気的に絶縁するために、インシュレータが用いられることがある。例えば、特許文献１に記載の燃料電池では、積層体とテンションプレートとの間にインシュレータが配置されている。一般に、燃料電池の積層体は、スタックケースに収容されるため、積層体とスタックケースとの間にインシュレータが配置され得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２０７５５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
積層体は、積層方向の端部に端部セルや集電板等の端部部材を備えることがある。端部部材は、単セルとは異なる構造を有するため、端部部材の外形の寸法が単セルの外形の寸法よりも大きい場合がある。ところで、燃料電池装置の組付け方法として、スタックケースの内側に積層体を配置し、次に、シート状のインシュレータを積層体の側面を覆うように配置し、次に、スタックケースに形成された開口にカバーを配置する方法が想定される。また、上述のインシュレータの配置工程において、先ず、インシュレータの一端部をスタックケースの端部またはスタックケースに嵌め込まれた蓋状の部材の端部に設けられた隙間に挿入し、その後、インシュレータを積層体の側面に被せる手順が想定される。しかしながら、端部部材の外形の寸法が単セルの外形の寸法よりも大きい場合、インシュレータを上述の隙間に挿入する際にインシュレータの先端部が端部部材に突き当たるため、インシュレータの挿入性が低下して燃料電池装置の組付けの作業性が低下するおそれがある。このため、インシュレータを燃料電池装置に組み付ける際の作業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、スタックケースに形成された開口を塞ぐカバーに限らず、積層体の側面に対して積層方向と垂直な方向に離れて配置されている任意のカバーと、積層体との間にインシュレータが配置される種々の燃料電池装置において共通していた。
【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、インシュレータが提供される。このインシュレータは、積層された複数の単セルから成るセルスタックおよび前記セルスタックに対して前記複数の単セルの積層方向の外側に配置される端部部材を有する積層体と、前記積層方向に沿った前記積層体の側面に対して前記積層方向と垂直な方向に離れて配置されているカバーと、の間に配置されるインシュレータであって；前記端部部材の前記垂直な方向の端が、前記セルスタックの前記垂直な方向の端よりも前記カバーに近く、前記積層体と前記カバーとの間に前記インシュレータが配置された状態において；前記側面の少なくとも一部を覆う平面部と；前記平面部に配置され、前記セルスタックを構成する前記複数の単セルのうちの前記端部部材に近い単セルに向かって突出している突起部と；を備える。この形態のインシュレータによれば、端部部材の垂直方向の端が、セルスタックの垂直方向の端よりもカバーに近いため、インシュレータ挿入時に障害となり得る。しかしながら、端部部材に近い単セルに向かって突出している突起部を備えるので、燃料電池装置の組付け時においてインシュレータを端部部材とスタックケースとの隙間に挿入する際に、突起部がセルスタックに接する。このため、インシュレータの挿入方向の先端部が端部部材に突き当たることが抑制され、インシュレータの挿入性の低下を抑制できる。それゆえ、燃料電池装置の組付けの作業性が低下することを抑制できる。
【０００７】
（２）上記形態のインシュレータにおいて、前記突起部は、複数の凸部を有し；前記積層体と前記カバーとの間に前記インシュレータが配置された状態において；前記複数の凸部のうちの少なくとも２つは、前記平面部において前記積層方向と交差する方向に互いに並んで配置されていてもよい。この形態のインシュレータによれば、凸部が１つである構成と比べて、インシュレータを挿入する際に、挿入方向に対して垂直な方向のインシュレータの傾きを抑制できる。加えて、複数の凸部が挿入方向と平行に並ぶ構成と比べて、インシュレータを挿入する際に、挿入方向に対して垂直な方向のインシュレータの傾きを抑制できる。このため、インシュレータの挿入性が向上し、燃料電池装置の組付けの作業性が低下することを抑制できる。
【０００８】
（３）上記形態のインシュレータにおいて、前記突起部は、前記凸部を有し、前記凸部の平面視形状は、いずれも円形であってもよい。この形態のインシュレータによれば、凸部の平面視形状が円形なので、インシュレータ成形時のシワの発生を抑制できる。
【０００９】
（４）上記形態のインシュレータにおいて、前記突起部は、前記平面部と一体に形成されてもよい。この形態のインシュレータによれば、平面部と突起部とを一体に成形できるので、製造工程を簡素化することができ、製造速度の低下や製造コストの上昇を抑制できる。
【００１０】
（５）上記形態のインシュレータにおいて、前記突起部は、前記平面部と別体に形成されてもよい。この形態のインシュレータによれば、平面部と突起部とを別々に成形するので、両面テープや接着剤等を用いて平面部に突起部を貼り付ける等、簡易な方法により突起部を形成することができる。
【００１１】
（６）本発明の他の形態によれば、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から成るセルスタックと、前記セルスタックに対して前記複数の単セルの積層方向の外側に配置されている端部部材と、を有する積層体と；前記積層方向に沿った前記積層体の側面に対して前記積層方向と垂直な方向に離れて配置されているカバーと；前記積層体と前記カバーとの間に配置されているインシュレータと；を備え；前記端部部材の前記垂直な方向の端は、前記セルスタックの前記垂直な方向の端よりも、前記カバーに近く；前記インシュレータは、前記側面の少なくとも一部を覆う平面部と、前記平面部に配置され、前記セルスタックを構成する前記複数の単セルのうちの前記端部部材に近い単セルに向かって突出している突起部と、を有する。この形態の燃料電池装置によれば、端部部材の垂直方向の端が、セルスタックの垂直方向の端よりもカバーに近いため、インシュレータ挿入時に障害となり得る。しかしながら、インシュレータが、端部部材に近い単セルに向かって突出している突起部を備えるので、燃料電池装置の組付け時においてインシュレータを端部部材とスタックケースとの隙間に挿入する際に、突起部がセルスタックに接する。このため、インシュレータの挿入端部が端部部材に突き当たることが抑制され、インシュレータの挿入性の低下を抑制できる。それゆえ、燃料電池装置の組付けの作業性が低下することを抑制できる。
【００１２】
（７）上記形態の燃料電池装置において、さらに、前記積層体を内側に収容し、開口が形成されているスタックケースを備え、前記カバーは、前記開口を塞いでいてもよい。この形態の燃料電池装置によれば、スタックケースの開口から燃料電池を挿入し、その後、インシュレータを配置してからカバーで開口を塞ぐことで構成される場合において、インシュレータの配置の作業性の低下を抑制できる。
【００１３】
（８）上記形態の燃料電池装置において、前記端部部材は、集電板および端部セルのうちのいずれか一方を含んでもよい。この形態の燃料電池装置によれば、集電板および端部セルのうちのいずれか一方の垂直方向の端が、セルスタックの垂直方向の端よりもカバーに近いため、インシュレータ挿入時に障害となり得るが、突起部により、インシュレータの挿入性の低下を抑制できる。
【００１４】
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、インシュレータの製造方法、燃料電池装置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】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態としてのインシュレータを適用した燃料電池の概略構成を示す断面図である。
【図２】第２のインシュレータ４００の概略構成を示す斜視図である。
【図３】燃料電池装置１０の組付け工程の一部を模式的に示す断面図である。
【図４】比較例における燃料電池装置の組付け工程の一部を模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
Ａ．実施形態：
Ａ−１．燃料電池装置の構成：
図１は、本発明の一実施形態としてのインシュレータを適用した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、電気自動車等に搭載されて用いられる。
【００１７】
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、エンドプレート１７０と、プレッシャープレート２００と、第１のインシュレータ３００と、第２のインシュレータ４００と、スタックケース５００と、カバー５５０とを備える。
【００１８】
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、単セル１０２の積層方向ＳＤおよび水平方向と平行にＸ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。
【００１９】
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構成されている。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。セルスタック１０２Ｓと第１の集電板１６０Ｅと第２の集電板１６０Ｆとからなる積層体１０３は、いわゆる燃料電池に該当する。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。このため、第２の集電板１６０Ｆの外形の寸法は、単セル１０２の外形の寸法よりも大きい。したがって、積層方向ＳＤと垂直な方向（−Ｚ方向）の第２の集電板１６０Ｆの位置は、セルスタック１０２Ｓの−Ｚ方向の側面の位置よりもカバー５５０に近い。これにより、燃料電池装置１０の完成状態において、第２の集電板１６０Ｆとセルスタック１０２Ｓとの間には、積層方向ＳＤと垂直な方向に段差が存在する。図１では、−Ｚ方向の段差Ｄを示している。本実施形態において、段差Ｄの高さは、３ｍｍであるが、３ｍｍに限らず任意の長さに設定してもよい。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材料により形成されてもよい。
【００２０】
エンドプレート１７０は、第２の集電板１６０Ｆに対し積層方向ＳＤの外側に配置されている。エンドプレート１７０の内部には、セルスタック１０２Ｓに反応ガスおよび冷却媒体を供給するための流路と、セルスタック１０２Ｓから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いる。エンドプレート１７０の−Ｘ方向の面の周縁部には段差が設けられ、薄肉部分にスタックケース５００の＋Ｘ方向の端部が接している。本実施形態において、エンドプレート１７０は、樹脂材料により形成されて高い絶縁性を有する。
【００２１】
プレッシャープレート２００は、第１の集電板１６０Ｅに対し積層方向ＳＤの外側に配置されている。なお、プレッシャープレート２００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２００は、スタックケース５００に形成されたねじ穴から挿入される複数のスクリュー２５０により固定されセルスタック１０２Ｓを押圧することにより、エンドプレート１７０と共にセルスタック１０２Ｓの積層状態を維持する。
【００２２】
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２００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。
【００２３】
第１のインシュレータ３００は、積層体１０３、プレッシャープレート２００、およびエンドプレート１７０の一部（厚肉部）の鉛直上方に配置され、これらの＋Ｚ方向の側面を覆っている。第１のインシュレータ３００は、積層体１０３およびプレッシャープレート２００と、スタックケース５００とを電気的に絶縁する。
【００２４】
第２のインシュレータ４００は、積層体１０３、プレッシャープレート２００、およびエンドプレート１７０の一部（厚肉部）の鉛直下方に配置され、これらの−Ｚ方向の側面を覆っている。第２のインシュレータ４００は、積層体１０３およびプレッシャープレート２００と、スタックケース橋渡し部５２０およびカバー５５０とを電気的に絶縁する。
【００２５】
本実施形態において、第１のインシュレータ３００および第２のインシュレータ４００は、厚さ０．３ｍｍのシート状の部材であり、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）で形成されている。なお、０．３ｍｍに限らず任意の厚さとしてもよく、ＰＥＴに代えてＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）やＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）等の、絶縁性を有する他の任意の材料により形成されてもよい。なお、第１のインシュレータ３００および第２のインシュレータ４００は、互いに異なる厚さを有してもよく、互いに異なる材料により形成されてもよい。
【００２６】
図２は、第２のインシュレータ４００の概略構成を示す斜視図である。第２のインシュレータ４００は、平面部４２０と、側面部４３０と、突起部４５０とを備える。平面部４２０は、積層体１０３、プレッシャープレート２００、およびエンドプレート１７０の一部の−Ｚ方向の側面を全て覆うことが可能な外観形状および大きさを有する。側面部４３０は、平面部４２０の＋Ｙ方向の外縁において略＋Ｚ方向に突出して形成され、積層体１０３の＋Ｙ方向の側面の一部とスタックケース５００の側面とを電気的に絶縁する。
【００２７】
突起部４５０は、平面部４２０の＋Ｘ方向の端部に配置され、平面部４２０から＋Ｚ方向に突出して形成されている。また、図１に示す燃料電池装置１０の完成状態においては、突起部４５０は、セルスタック１０２Ｓを構成する複数の単セル１０２のうち、第２の集電板１６０Ｆに近い単セル１０２に向かって突出して配置されている。なお、本実施形態において、上述の「第２の集電板１６０Ｆに近い単セル１０２」とは、セルスタック１０２Ｓを構成する複数の単セル１０２のうち、セルスタック１０２Ｓの積層方向ＳＤの中心よりも、第２の集電板１６０Ｆ側（＋Ｘ方向）に位置する単セル１０２を意味する。好ましくは、第２の集電板１６０Ｆと接触する単セル１０２から数えて、１枚目〜２０枚目の単セル１０２のうちの少なくとも一部を意味する。突起部４５０は、第２のインシュレータ４００を配置する際の作業性の低下を抑制する。なお、突起部４５０の詳しい作用については、後述する。
【００２８】
本実施形態において、突起部４５０は、６つの凸部４５１を備える。各凸部４５１は、いずれも＋Ｚ方向に沿って次第に細くなるテーパが付けられた略円柱状の外観形状を有し、その平面視形状は円形である。なお、本実施形態において、凸部４５１の＋Ｚ方向の端面の面積はそれぞれ１ｃｍ２であり、＋Ｚ方向の高さはそれぞれ５ｍｍである。６つの凸部４５１は、Ｙ軸に沿った方向に一列に並んで配置されている。また、６つの凸部４５１は、互いに略等間隔に並んで配置されている。本実施形態では、中央の２つの凸部４５１の間隔は、他の２つの凸部４５１の間隔よりも若干狭い。なお、６つの凸部４５１が全くの等間隔に並んで配置されていてもよい。本実施形態において、突起部４５０（凸部４５１）は、熱プレスにより平面部４２０と一体となって成形される。なお、熱プレスに代えて、圧縮真空成形等の他の任意の成形方法により成形されてもよい。
【００２９】
図１に示すスタックケース５００は、略直方体の外観形状を有し、積層体１０３を内側に収容する。スタックケース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１７０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。スタックケース５００の−Ｚ方向の側面の＋Ｘ方向の外縁部には、スタックケース橋渡し部５２０が形成されている。スタックケース橋渡し部５２０は、スタックケース５００の−Ｚ方向の側面に形成されている開口の−Ｘ方向に位置する端部５３０と共に、カバー５５０を支持する。スタックケース５００の−Ｘ方向の側面には、上述のスクリュー２５０を挿入するための複数のねじ穴が形成されている。なお、スタックケース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、スタックケース５００は、アルミニウム製のダイカストで形成される。なお、アルミニウムに代えて、鋼等の他の任意の金属を材料として形成されてもよい。
【００３０】
カバー５５０は、第２のインシュレータ４００の鉛直下方に配置され、スタックケース５００の−Ｚ方向の側面の開口を塞いでいる。カバー５５０は、略矩形の形状であり、スタックケース５００の−Ｚ方向の側面と同等の大きさを有する。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。
【００３１】
本実施形態において、第２のインシュレータ４００は請求項におけるインシュレータに相当し、第２の集電板１６０Ｆは請求項における端部部材に相当し、積層体１０３は請求項における積層体に相当する。
【００３２】
Ａ−２．燃料電池装置の組付け：
図３は、燃料電池装置１０の組付け工程の一部を模式的に示す断面図である。より具体的には、第２のインシュレータ４００の挿入途中における燃料電池装置１０の構成を示している。図中における白抜きの矢印は、第２のインシュレータ４００の挿入方向を示す。燃料電池装置１０は、図１に示す状態に対して上下を反転させた状態で組付けられる。このため、図３では、積層体１０３に対して、鉛直下方に第１のインシュレータ３００が位置し、鉛直上方に第２のインシュレータ４００が位置している。
【００３３】
図３では、第１のインシュレータ３００と積層体１０３とプレッシャープレート２００とがスタックケース５００の内側に配置され、エンドプレート１７０がスタックケース５００の開口を覆って配置され、スタックケース５００の−Ｘ方向の側面に形成されているねじ穴にスクリュー２５０が挿入された後の状態を示している。
【００３４】
第２のインシュレータ４００の配置工程では、先ず、第２のインシュレータ４００が図１に示す所定位置よりも−Ｘ方向にシフトした位置に配置される。このとき、第２のインシュレータ４００の＋Ｘ方向の端部は、第２の集電板１６０Ｆよりも−Ｘ方向に位置している。また、第２のインシュレータ４００は、突起部４５０がセルスタック１０２Ｓに突出する向きで配置される。また、第２のインシュレータ４００は、平面部４２０の長手方向の端部のうち、突起部４５０近傍の端部が＋Ｘ方向の端に位置するように配置される。次に、第２のインシュレータ４００全体が＋Ｘ方向にスライドされ、第２のインシュレータ４００の＋Ｘ方向の端部が、第２の集電板１６０Ｆとスタックケース橋渡し部５２０との隙間に挿入される。なお、以降では、＋Ｘ方向を挿入方向とも呼ぶ。このとき、図３に示すように、第２のインシュレータ４００は、全体に撓んだ状態となり、突起部４５０がセルスタック１０２Ｓと接触する。このため、第２のインシュレータ４００の挿入方向の先端部は、突起部４５０のセルスタック１０２Ｓとの接触位置よりも５ｍｍ上方に位置することとなり、高さ３ｍｍの段差Ｄを容易に越えることができる。また、突起部４５０を構成する複数の凸部４５１は、挿入方向に対して垂直な方向（Ｙ軸方向）に沿って並んで配置されているため、第２のインシュレータ４００全体が＋Ｘ方向にスライドされる際に、平面部４２０がセルスタック１０２Ｓの＋Ｚ方向の側面と略平行な状態を保つことができる。換言すると、挿入方向に対して垂直な方向の第２のインシュレータ４００の傾きを抑制できる。このため、第２のインシュレータ４００の傾きに起因して第２のインシュレータ４００の挿入方向の先端部が第２の集電板１６０Ｆに突き当たること、および第２のインシュレータ４００の＋Ｙ方向の端部または−Ｙ方向の端部がセルスタック１０２Ｓの＋Ｚ方向の側面に接触してかかる側面が損傷することを抑制できる。
【００３５】
第２のインシュレータ４００の先端部が第２の集電板１６０Ｆとスタックケース橋渡し部５２０との隙間に挿入されると、平面部４２０がセルスタック１０２Ｓの側面に被せられる。その後、カバー５５０が配置され、燃料電池装置１０の組付けが完了する。
【００３６】
以上説明した本実施形態の第２のインシュレータ４００によれば、セルスタック１０２Ｓに向かって突出する突起部４５０を備えるので、燃料電池装置１０の組付け時において第２のインシュレータ４００の端部を第２の集電板１６０Ｆとスタックケース橋渡し部５２０との隙間に挿入する際に、突起部４５０がセルスタック１０２Ｓに接することにより、第２のインシュレータ４００の挿入方向の先端部は、段差Ｄを容易に越えることができる。このため、第２のインシュレータ４００の先端部が第２の集電板１６０Ｆに突き当たることが抑制され、第２のインシュレータ４００の挿入性の低下を抑制できる。したがって、燃料電池装置１０の組付けの作業性が低下することを抑制できる。
【００３７】
また、突起部４５０は６つの凸部４５１を備え、６つの凸部４５１はＹ軸に沿った方向に一列に並んで配置されているので、凸部４５１が１つである構成と比べて、挿入方向に対して垂直な方向の第２のインシュレータ４００の傾きを抑制できる。また、複数の凸部４５１が挿入方向と平行に並ぶ構成と比べて、挿入方向に対して垂直な方向の第２のインシュレータ４００の傾きを抑制できる。したがって、第２のインシュレータ４００の挿入性が向上し、燃料電池装置１０の組付けの作業性が低下することを抑制できると共に、第２のインシュレータ４００によってセルスタック１０２Ｓの＋Ｚ方向の側面が損傷することを抑制できる。
【００３８】
また、６つの凸部４５１の形状は、それぞれ平面視形状が円形なので、第２のインシュレータ４００の成形時のシワの発生を抑制できる。また、６つの凸部４５１は、略等間隔に並んで配置されているので、６つの凸部４５１がランダムに並んでいる構成と比べて、また、６つの凸部４５１が全くの等間隔に並んでいる構成と比べて、第２のインシュレータ４００の成形時のシワの発生を抑制できる。さらに、突起部４５０（凸部４５１）は、熱プレスにより平面部４２０と一体となって成形されるため、第２のインシュレータ４００の製造工程を簡素化することができ、製造速度の低下や製造コストの上昇を抑制できる。
【００３９】
Ｂ．比較例：
図４は、比較例における燃料電池装置の組付け工程の一部を模式的に示す断面図である。図４では、インシュレータ７００の挿入途中における燃料電池装置６１０の構成を示している。図中における白抜きの矢印は、インシュレータ７００の挿入方向を示す。比較例のインシュレータ７００は、突起部を備えていない。図４に示すように、インシュレータ７００は、シート状の部材のために重力により垂れ下がり、挿入される際には全体が撓んだ状態となる。ここで、インシュレータ７００は、突起部を備えていないため、挿入方向の先端部が集電板６６０Ｆに突き当たり、そのままでは段差Ｅを超えられない。このため、集電板６６０Ｆとスタックケース橋渡し部８２０との隙間へのインシュレータ７００の挿入性が低下し、燃料電池装置６１０の組付けの作業性が低下する。これに対して、上述した実施形態における第２のインシュレータ４００によれば、突起部４５０を備えるので、第２のインシュレータ４００の先端部が段差Ｄを容易に越えることができる。このため、第２のインシュレータ４００の挿入性が向上し、燃料電池装置１０の組付けの作業性が低下することを抑制できる。
【００４０】
Ｃ．変形例：
Ｃ−１．変形例１：
上記実施形態では、第２のインシュレータ４００の突起部４５０は、平面部４２０と一体となって成形されていたが、本発明はこれに限定されるものではない。突起部４５０は、平面部４２０と別体として形成されてもよい。かかる構成であっても、実施形態の第２のインシュレータ４００と同様の効果を奏する。かかる構成の場合、例えば、凸部４５１の部材をそれぞれ射出成形等で成形し、両面テープや接着剤等を用いて平面部４２０に貼り付ける等、簡易な方法により突起部４５０を形成することができる。
【００４１】
Ｃ−２．変形例２：
上記実施形態では、各凸部４５１は、テーパが付けられた略円柱状の外観形状を有し、その平面視形状は円形であったが、本発明はこれに限定されるものではない。凸部４５１が半球状の外観形状を有していてもよく、また、円形に代えて楕円形や多角形等の他の任意の平面視形状を有していてもよい。また、６つの凸部４５１のうち、少なくとも一部の凸部４５１は、互いに異なる外観形状を有していてもよい。また、凸部４５１の＋Ｚ方向の端面の面積は、突起部４５０の性能を確保できる大きさであれば任意の大きさとしてもよい。また、突起部４５０は、５ｍｍに限らず任意の高さを有していてもよい。ただし、燃料電池装置１０の組付け状態において、段差Ｄの高さ以上、かつ、第２の集電板１６０Ｆとスタックケース橋渡し部５２０との隙間の長さを超えない高さであるのが好ましい。また、６つの凸部４５１のうち、少なくとも一部の凸部４５１は、互いに異なる大きさおよび高さを有していてもよい。また、上記実施形態では、６つの凸部４５１は、一列に略等間隔に並んで配置されていたが、複数列に並んで配置されたり、ランダムに配置されたり等、任意の形態で配置されてもよい。ただし、第２のインシュレータ４００の傾きを抑制するためには、Ｘ軸に沿った方向に一列に並んで配置される構成を除く他の並び方であるのが好ましい。すなわち、一般には、突起部４５０は、複数の凸部４５１を有し、複数の凸部４５１のうちの少なくとも２つは、平面部４２０の積層方向ＳＤと交差する方向に互いに並んで配置されていてもよい。
【００４２】
Ｃ−３．変形例３：
上記実施形態では、突起部４５０は、６つの凸部４５１を有していたが、６つに限らず任意の数の凸部４５１を有してもよい。ただし、凸部４５１の数は、第２のインシュレータ４００の傾きを抑制するために、複数であることが好ましい。なお、凸部４５１が１つである構成の場合は、第２のインシュレータ４００の傾きを抑制するために、Ｙ軸と平行な方向の凸部４５１の長さが大きいことが好ましい。例えば、かかる長さが、平面部４２０のＹ軸と平行な方向の長さの１／３以上であることが好ましく、１／２以上であることがさらに好ましい。
【００４３】
Ｃ−４．変形例４：
上記実施形態では、スタックケース５００は、＋Ｘ方向の端面と−Ｚ方向の端面とに開口が形成されていたが、本発明はこれに限定されない。−Ｚ方向に代えて、＋Ｚ方向の端面に開口が形成され、かかる開口がカバー５５０によって塞がれていてもよい。かかる構成においては、燃料電池装置１０の組付け方法として以下の方法が想定される。先ず、スタックケース５００の内側に第２のインシュレータ４００が配置され、次に、積層体１０３とプレッシャープレート２００とエンドプレート１７０とが配置され、次に、ねじ穴にスクリュー２５０が挿入され、次に、第１のインシュレータ３００が挿入されて、カバー５５０が配置される。また、かかる構成においては、上記実施形態に対して、第１のインシュレータ３００の構成と第２のインシュレータ４００の構成とが互いに逆となることが好ましい。第１のインシュレータ３００が突起部４５０を備えることにより、第１のインシュレータ３００の挿入性が向上し、組付けの作業性が低下することを抑制できる。
【００４４】
また、スタックケース５００は、−Ｚ方向の側面の開口に代えて、−Ｘ方向の側面に第２のインシュレータ４００を挿入するためのスリットが形成されていてもよい。この構成においては、スタックケース５００の−Ｚ方向の側面は、上記実施形態のスタックケース５００の＋Ｚ方向の側面と同様な構成を有する。かかる構成においては、燃料電池装置１０の組付け方法としては以下の方法が想定される。先ず、スタックケース５００の内側に第１のインシュレータ３００が配置され、次に、積層体１０３とプレッシャープレート２００とエンドプレート１７０とが配置され、次に、ねじ穴にスクリュー２５０が挿入され、次に、スタックケース５００の−Ｘ方向の側面に形成されたスリットから第２のインシュレータ４００が挿入されて、スリットがカバーにより塞がれる。かかる構成においては、スタックケース５００の側面のうち第２のインシュレータ４００と対向する鉛直下方の側面は、請求項におけるカバーに相当する。
【００４５】
Ｃ−５．変形例５：
上記実施形態では、燃料電池装置１０の完成状態において、第２の集電板１６０Ｆとセルスタック１０２Ｓとの間に−Ｚ方向の段差Ｄが存在していたが、本発明はこれに限定されるものではない。セルスタック１０２Ｓを構成する単セル１０２のうちの、積層方向ＳＤの端部に配置される端部セルの外形の寸法が他の単セル１０２の外形の寸法よりも大きい場合には、端部セルと、その端部セルに隣接する単セル１０２との間に段差が存在する。かかる段差が、上記実施形態の段差Ｄに代えて、または、上記実施形態の段差Ｄに加えて、存在してもよい。このような構成によっても、実施形態の第２のインシュレータ４００と同様の効果を奏する。この構成においては、端部セルは、請求項における端部部材に相当する。すなわち、一般には、端部部材は、集電板および端部セルのうちのいずれか一方を含み、端部部材の積層方向ＳＤと垂直な方向の端は、セルスタック１０２Ｓの積層方向ＳＤと垂直な方向の端よりも、カバーに近くてもよい。なお、端部部材として、集電板または端部セル以外の部材が備えられていてもよい。
【００４６】
Ｃ−６．変形例６：
上記実施形態では、スタックケース５００にスタックケース橋渡し部５２０が形成され、端部５３０と共にカバー５５０を支持していたが、本発明はこれに限定されるものではない。スタックケース橋渡し部５２０に代えて、エンドプレート１７０の＋Ｚ方向の端部に形成された−Ｘ方向の凸部が、端部５３０と共にカバー５５０を支持してもよい。かかる構成においては、第２のインシュレータ４００の＋Ｘ方向の端部は、第２の集電板１６０Ｆとエンドプレート１７０の＋Ｚ方向の端部に形成された−Ｘ方向の凸部との隙間に挿入される。
【００４７】
Ｃ−７．変形例７：
上記実施形態では、第２のインシュレータ４００は、側面部４３０を備えていたが、第２のインシュレータ４００は、側面部４３０を備えていなくてもよい。かかる構成によっても、実施形態の第２のインシュレータ４００と同様の効果を奏する。また、燃料電池装置１０は、積層体１０３の鉛直上方および鉛直下方にそれぞれ第１のインシュレータ３００および第２のインシュレータ４００の２枚のインシュレータを備えていたが、さらに、セルスタック１０２Ｓの他の側面（＋Ｙ方向の側面および−Ｙ方向の側面）側にインシュレータを備えていてもよい。
【００４８】
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】
【００４９】
１０…燃料電池装置
１０２…単セル
１０２Ｓ…セルスタック
１０３…積層体
１６０Ｅ…第１の集電板
１６０Ｆ…第２の集電板
１７０…エンドプレート
２００…プレッシャープレート
２５０…スクリュー
３００…第１のインシュレータ
４００…第２のインシュレータ
４２０…平面部
４３０…側面部
４５０…突起部
４５１…凸部
５００…スタックケース
５２０…スタックケース橋渡し部
５３０…端部
５５０…カバー
６１０…燃料電池装置
６６０Ｆ…集電板
７００…インシュレータ
８２０…スタックケース橋渡し部
Ｄ…段差
Ｅ…段差
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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