(57)【要約】【課題】燃料電池スタックを介在層でスタックケースに拘束する際の絶縁性を確保する。【解決手段】燃料電池スタックとスタックケースとの絶縁を図る絶縁層は、スタック外壁面とケース内壁面との間の間隙に配設され、ケース内壁面の側からスタック外壁面の側に突出した凸状部位を、突出の程度が変更可能な蛇腹構造とした上で、頂上がスタック外壁面に接した状態で燃料電池セルの積層方向に亘って備える。燃料電池スタックをスタックケースに拘束する介在層は、凸状部位の内部に位置し、凸状部位の頂上を介在させて、燃料電池スタックをスタックケースに拘束する。【選択図】図１
2017174530.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池であって、
燃料電池セルを積層した燃料電池スタックと、
該燃料電池スタックをスタック外周を覆って収容するスタックケースと、
前記燃料電池スタックのスタック外壁面と前記スタックケースのケース内壁面との間の間隙に配設され、前記燃料電池スタックと前記スタックケースとの間の絶縁を図る絶縁層と、
該絶縁層と前記スタックケースのケース内壁面との間に配設され、前記絶縁層を介在させて、前記燃料電池スタックを前記スタックケースに拘束する介在層とを備え、
前記絶縁層は、前記ケース内壁面の側から前記スタック外壁面の側に突出し該突出の程度が変更可能な凸状部位を、該凸状部位の頂上が前記スタック外壁面に接した状態で、前記燃料電池セルの積層方向に亘って備え、
前記介在層は、前記凸状部位の内部に位置し、前記凸状部位の頂上を介在させて、前記燃料電池スタックを前記スタックケースに拘束する
燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は、複数の燃料電池セルが積層された燃料電池スタックを備え、燃料電池スタックはスタックケースに収容されている。収容済みの燃料電池スタックに対する耐振動性や耐衝撃性を確保するため、燃料電池スタックとスタックケースとの間に緩衝特性を有する介在層を介在させて、燃料電池スタックをスタックケースに拘束する手法が提案されている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２０３６７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の手法は、絶縁特性を有する第1の層を燃料電池スタックの側とし、この第１の層に、発泡性材料を発泡させて緩衝機能を果たす介在層としての第２の層を積層することで、燃料電池セルの積層方向（以下、セル積層方向と称する）と交差する方向に沿って燃料電池スタックに加わる衝撃を緩和する点で優れている。ところで、燃料電池スタックを構成する燃料電池セルの外周面（以下、セル外周面）に接している第１の層は、発泡性材料の発泡によりスタック外周面の側に押圧される一方、セル積層方向の各部位で発泡性材料の発泡状況は一律とはなりがたく、発泡の程度がセル積層方向における他の部位に比して大きいところがあり得る。また、燃料電池セルの外径形状は、製造上の寸法公差範囲においてばらつくので、燃料電池セルを積層した燃料電池スタックとしては、セル積層方向の燃料電池セルの並びにおいて凹凸が起き得る。よって、第１の層を燃料電池セルの並びの凹凸になじむよう柔軟性を持たせたとしても、発泡性材料の発泡状況とセル外径形状のバラツキ状況の影響を受けて、第１の層に局部的な伸びが起き得ることがあると指摘されるに到った。絶縁性の第１の層の伸びは絶縁低下を招きかねないので、燃料電池スタックを介在層でスタックケースに拘束する際の絶縁性を確保することが要請されるに到った。
【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、燃料電池が提供される。この燃料電池は、燃料電池セルを積層した燃料電池スタックと、該燃料電池スタックをスタック外周を覆って収容するスタックケースと、前記燃料電池スタックのスタック外壁面と前記スタックケースのケース内壁面との間の間隙に配設され、前記燃料電池スタックと前記スタックケースとの間の絶縁を図る絶縁層と、該絶縁層と前記スタックケースのケース内壁面との間に配設され、前記絶縁層を介在させて、前記燃料電池スタックを前記スタックケースに拘束する介在層とを備える。そして、前記絶縁層は、前記ケース内壁面の側から前記スタック外壁面の側に突出し該突出の程度が変更可能な凸状部位を、該凸状部位の頂上が前記スタック外壁面に接した状態で、前記燃料電池セルの積層方向に亘って備え、前記介在層は、前記凸状部位の内部に位置し、前記凸状部位の頂上を介在させて、前記燃料電池スタックを前記スタックケースに拘束する。
【０００７】
この形態の燃料電池では、絶縁層が備える凸状部位をスタック外壁面の側からの突出の程度が変更可能な蛇腹構造したので、その頂上を介在させて介在層により燃料電池スタックをスタックケースに拘束する過程において、凸状部位自体を、蛇腹形状がスタック外壁面における燃料電池セルの積層方向の凹凸に即して延びたり縮んだりするように、燃料電池セルの積層方向に亘って変形可能とする。よって、この形態の燃料電池によれば、スタック外壁面に接した凸状部位の頂上については局所的な伸びが起き難くして、介在層により燃料電池スタックを拘束できるので、燃料電池スタックの拘束に際して、絶縁性を確保できる。
【０００８】
なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能である。例えば、燃料電池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】
【０００９】
【図１】実施形態の燃料電池を正面視してその概略構成を示す説明図である。
【図２】燃料電池の概略構成を分解して示す説明図である。
【図３】第１絶縁層の全体構成を斜視にて示す説明図である。
【図４】図３の断面部Ａを拡大して示す説明図である。
【図５】本実施形態の製造方法における製造手順を示す手順図である。
【図６】絶縁層接着済みのケース本体をセル積層方向に沿ったＸ軸方向とセル積層方向と交差するＹ軸方向から見て模式的に示す説明図である。
【図７】スタック組み込み・位置決めの様子をＸ軸方向とＹ軸方向から見て模式的に示す説明図である。
【図８】組み込まれた燃料電池スタックと第１絶縁層との関係をＸ軸方向から見て模式的に示す説明図である。
【図９】組み込まれた燃料電池スタックと第１絶縁層との関係をＹ軸方向から見て模式的に示す説明図である。
【図１０】樹脂注入装置の概略構成と袋体との接続の様子を示す説明図である。
【図１１】エポキシ系樹脂溶液と硬化剤溶液の混合溶液を袋体に注入した後の凸状部位絶縁層の挙動と介在層の形成の様子をＹ軸方向から見て模式的に示す説明図である。
【図１２】混合溶液注入後における図１１の拡大視部位の各部位ごとの凸状部位絶縁層の挙動と介在層の形成の様子をＹＺ平面で断面視して模式的に示す説明図である。
【図１３】第２実施形態の第１絶縁層を図４に倣って拡大視して示す説明図である。
【図１４】第３実施形態の第１絶縁層を図１の拡大部に倣って示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１は実施形態の燃料電池１００を正面視してその概略構成を示す説明図であり、図２は燃料電池１００の概略構成を分解して示す説明図である。なお、各図のＸＹＺ軸は、Ｘ軸を燃料電池セル１２２の積層方向に沿った軸としており、Ｙ軸は水平方向、Ｚ軸は鉛直方向を示す。また、図１では、スタックケース１１０を一体品としてハッチングして示している。図１を始めとする各図は、燃料電池１００を構成する各パーツの実際の寸法比を表すものではなく、各パーツの配設の様子や位置関係を示すに過ぎない。
【００１１】
燃料電池１００は、スタックケース１１０と、燃料電池スタック１２０と、第１絶縁層１４０と、第２絶縁層１４５と、介在層１５０とを備える。スタックケース１１０は、アルミ等の金属製のケースであり、ケース本体１１１と蓋体１１２とを備える。ケース本体１１１は、前後端開放型のケース形状とされ、後述の燃料電池スタック１２０を、そのスタック外周を覆って収容し、燃料電池セル１２２の積層方向（以下、セル積層方向と適宜称する）に沿ったスタック組み込みを可能とする。蓋体１１２は、燃料電池スタック１２０の収容後にケース本体１１１の前後端の開口部に図示しないボルトを用いて固定される。
【００１２】
燃料電池スタック１２０は、二つのエンドプレート１２１の間に複数の燃料電池セル１２２が積層されたスタック構造を備える。複数の燃料電池セル１２２は、エンドプレート１２１および燃料電池セル１２２の各コーナー部に開けられた貫通孔１３７に挿入された図示しない締結シャフトを介して、締結される。
【００１３】
エンドプレート１２１と燃料電池セル１２２は、共に、矩形形状とされ、上記した貫通孔１３７の他、ガス流入孔１３１と、ガス流出孔１３２と、エアー流入孔１３３と、エアー流出孔１３４と、冷却水流入孔１３５と、冷却水流出孔１３６とを備える。ガス流入孔１３１は、燃料ガス、例えば水素ガスをそれぞれの燃料電池セル１２２に導くための流路を形成し、ガス流出孔１３２は、未消費の水素ガスを外部に導くための流路を形成する。エアー流入孔１３３は、酸素含有ガスである空気をそれぞれの燃料電池セル１２２に導くための流路を形成し、エアー流出孔１３４は、余剰の空気を外部に導くための流路を形成する。これら流入孔と流出孔は、ＹＺ平面において、ガス流入孔１３１とガス流出孔１３２とが対角となり、エアー流入孔１３３とエアー流出孔１３４とが対角となるように、矩形短辺に沿って形成されており、Ｘ軸方向、つまりセル積層方向に沿って連続している。冷却水流入孔１３５は、冷媒をそれぞれの燃料電池セル１２２に導くための流路を形成し、冷却水流出孔１３６は、冷媒を外部に導くための流路を形成する。冷却水の流入孔と流出孔は、向かい合うよう矩形長辺に沿って形成されており、Ｘ軸方向（セル積層方向）に沿って連続している。燃料電池セル１２２の内部構成は、既存構成と同様なので、セル構成の説明についてはこれを省略する。
【００１４】
エンドプレート１２１と燃料電池セル１２２とが矩形形状であることから、燃料電池スタック１２０にあっても、ＹＺ平面、即ちセル積層方向に沿って燃料電池スタック１２０を見たスタック外形も矩形形状となる。そして、燃料電池１００は、燃料電池スタック１２０の四つの角部の内の第１の角部１２５と、第１の角部１２５とＹＺ平面において対角の関係にある第２の角部１２６とに、介在層１５０が付随した第１絶縁層１４０を備え、他の角部には、それぞれ第２絶縁層１４５を備える。
【００１５】
第１絶縁層１４０は、上記した第１と第２の角部において、スタックケース１１０と燃料電池スタック１２０との間の間隙１１３に配設され、介在層１５０を付随して備える。図３は第１絶縁層１４０の全体構成を斜視にて示す説明図であり、図４は図３の断面部Ａを拡大して示す説明図である。第１絶縁層１４０は、燃料電池スタック１２０とスタックケース１１０（詳しくはケース本体１１１）との間の絶縁を図るよう、燃料電池スタック１２０のスタック外壁面とスタックケース１１０におけるケース本体１１１のケース内壁面１１０ｓとの間の間隙１１３に配設され、ケース側絶縁層１４１に凸状部位絶縁層１４２を連続して備える。上記のスタック外壁面は、第１の角部１２５を形成する第１のスタック側面１２５ａと第２のスタック側面１２５ｂ、および第２の角部１２６を形成する第３のスタック側面１２６ａと第４のスタック側面１２６ｂである。ケース側絶縁層１４１は、第１の角部１２５、或いは第２の角部１２６に対応するケース本体１１１のコーナー屈曲に倣った屈曲形状とされ、両端部を積層部１４１ｅとする。この積層部１４１ｅは、後述の第２絶縁層１４５の端部に接着されて重なり、第１絶縁層１４０と第２絶縁層１４５とで、燃料電池スタック１２０の外周側壁全域を取り囲んでスタックケース１１０に対して絶縁する。
【００１６】
凸状部位絶縁層１４２は、ケース側絶縁層１４１から突出してその突出の程度が変更可能な蛇腹構造の突形状とされており、介在層１５０から離れるように屈曲している。この凸状部位絶縁層１４２は、間隙１１３に第１絶縁層１４０が配設された燃料電池１００において、ケース内壁面１１０ｓの側から上記したそれぞれのスタック外壁面の側に突出してその凸頂上１４３がスタック外壁面に接した状態で、セル積層方向に亘って延在する。凸状部位絶縁層１４２は、蛇腹構造とされている故に、図４に示すように、ケース側絶縁層１４１からの突出高１４０ｈ、換言すれば、スタックケース１１０のケース内壁面１１０ｓからの突出高１４０ｈが変わるよう、延びたり縮むよう変形可能である。このようにして凸状部位絶縁層１４２を突出させているケース側絶縁層１４１は、ケース本体１１１のコーナー屈曲に倣った屈曲部を含め、ケース内壁面１１０ｓに接着されている。なお、凸状部位絶縁層１４２の変形の様子、および形状変形が起きる様子については、後述する。
【００１７】
介在層１５０は、第１絶縁層１４０とケース内壁面１１０ｓとの間に配設され、第１絶縁層１４０を介在させて、燃料電池スタック１２０をスタックケース１１０に拘束する。こうしたスタック拘束を図るべく、介在層１５０は、図１および図４の拡大図に示すように、第１絶縁層１４０における凸状部位絶縁層１４２の内部に位置し、凸状部位絶縁層１４２の凸頂上１４３を介在させて、燃料電池スタック１２０をスタックケース１１０に拘束する。介在層１５０は、図４に示すように、有底で中空の袋体１５２に充填・形成されている。袋体１５２は、その底壁１５２ｄが凸頂上１４３の平壁面１４３ｕに接着された状態とされているので、介在層１５０は、この袋体１５２における充填状態で、既述したように凸頂上１４３を介在させて、燃料電池スタック１２０をスタックケース１１０に拘束・保持する。
【００１８】
第２絶縁層１４５は、燃料電池スタック１２０における第１の角部１２５と第２の角部１２６を除く二つの角部に対応するケース本体１１１のコーナー屈曲に倣った屈曲形状とされて間隙１１３に配設され、燃料電池スタック１２０とスタックケース１１０との間の絶縁を第１絶縁層１４０と協働して図る。この第２絶縁層１４５にあっても、その屈曲部を含め、ケース内壁面１１０ｓに接着されている。
【００１９】
介在層１５０と、介在層１５０を凸状部位絶縁層１４２に備える第１絶縁層１４０および第２絶縁層１４５は、図２〜図４に示すように、燃料電池セル１２２の積層方向における燃料電池スタック１２０の全長に合致した長さ、より詳しくは、燃料電池スタック１２０においてエンドプレート１２１を除く燃料電池セル１２２の積層長さとほぼ同じ長さとされている。よって、第１絶縁層１４０は、突出の程度が変更可能な蛇腹構造の凸状部位絶縁層１４２を、介在層１５０と共にセル積層方向に亘って備えることになる。
【００２０】
ケース側絶縁層１４１と凸状部位絶縁層１４２とを連続して備える第１絶縁層１４０と第２絶縁層１４５とは、例えば、ポリウレタン等の絶縁性樹脂を用いた型成形品である。介在層１５０は、エポキシ系の樹脂材料と当該樹脂材料の硬化を図る硬化剤とからなり、燃料電池スタック１２０の未収容の状態では、袋体１５２に充填されていない。袋体１５２は、エポキシ系の樹脂材料を用いて有底で中空の袋状に形成された型成形品であり、図３に示すように、一方端部に、樹脂注入口１５２ｈを有する。図４を始めとする各図では、袋体１５２を矩形の枠状断面を有する袋体として示しているが、袋体１５２は、凸状部位絶縁層１４２が突出高１４０ｈが変わるよう形状変形した際には、その形状変形を起こした凸状部位絶縁層１４２の部位において、形状変形に追従した高さとなるよう形成されている。例えば、袋体１５２を、凸頂上１４３の平壁面１４３ｕに接着されている底壁１５２ｄを除く部位が伸縮できるよう形成すればよい。或いは、凸状部位絶縁層１４２が最も突出高１４０ｈが大きくなるまで形状変形した場合を想定した場合であっても、矩形の枠状断面の袋体であるように、袋体１５２を形成する。こうすれば、凸状部位絶縁層１４２が突出高１４０ｈが小さく形状変形した場合、袋体１５２は、底壁１５２ｄに続く側壁が外側に湾曲したいわゆる樽型の断面形状となることで、凸状部位絶縁層１４２の形状変形に追従して、高さを変えることができる。
【００２１】
介在層１５０は、スタックケース１１０への第１絶縁層１４０の装着、および燃料電池スタック１２０の収容後において、袋体１５２に液状で注入・充填される。そして、介在層１５０は、充填後に袋体１５２の内部で硬化して、燃料電池スタック１２０の拘束機能と衝撃緩和機能とを発揮する。介在層１５０の注入・充填や袋体１５２の高さ変位等については、後述する。
【００２２】
図５は本実施形態の製造方法における製造手順を示す手順図である。図示するように、本実施形態の製造方法では、まず、燃料電池１００に必要なパーツであるスタックケース１１０や燃料電池スタック１２０、第１絶縁層１４０（図２、図３参照）、第２絶縁層１４５（図２参照）を準備する（工程Ｓ１００）。各パーツは、それぞれの製造ラインから搬入するようにできるほか、パーツ製造先から調達してもよい。この場合、燃料電池スタック１２０は、燃料電池セル１２２がセル積層方向に締結固定済みで燃料電池セル１２２が所定の圧力で積層されたスタックとされている。また、スタックケース１１０は、ケース本体１１１のケース内壁面１１０ｓに、二つの第１絶縁層１４０と二つの第２絶縁層１４５が接着済みの状態である。図６は絶縁層接着済みのケース本体１１１をセル積層方向に沿ったＸ軸方向とセル積層方向と交差するＹ軸方向から見て模式的に示す説明図である。組み付け前パーツとしてのスタックケース１１０では、介在層１５０を形成する２液混合型の硬化タイプ樹脂材料は第１絶縁層１４０における袋体１５２に注入されていない。また、凸状部位絶縁層１４２は、変形程度が最小で図４に示す突出高１４０ｈがほぼ最低レベルにある状態とされている。よって、第１絶縁層１４０は、凸頂上１４３をケース側絶縁層１４１の側に近づけておくので、燃料電池スタック１２０のセル積層方向に沿った組み込み挿入を行い易くしている。
【００２３】
パーツ準備に続き、ケース本体１１１への燃料電池スタック１２０の組み込みと位置決めを行う（工程Ｓ１１０）。図７はスタック組み込み・位置決めの様子をＸ軸方向とＹ軸方向から見て模式的に示す説明図であり、図８は組み込まれた燃料電池スタック１２０と第１絶縁層１４０との関係をＸ軸方向から見て模式的に示す説明図であり、図９は組み込まれた燃料電池スタック１２０と第１絶縁層１４０との関係をＹ軸方向から見て模式的に示す説明図である。これらの図における黒色三角は、燃料電池スタック１２０の基準確保の状態を示している。図７以降における各図の黒色三角も同様である。また、図９は図８における９−９線断面を示すが、この図９を含め図７以降においては、図示の都合から、ケース本体１１１等のハッチングは適宜省略されている。
【００２４】
燃料電池スタック１２０の組み込みに当たっては、第１絶縁層１４０と第２絶縁層１４５が接着済みのケース本体１１１を、水平に平面出しされた作業テーブルＳＴに載置し、図示しない固定ジグで作業テーブルＳＴに固定する。次いで、燃料電池スタック１２０を、ケース本体１１１の一方の開口部の側から水平に挿入し、燃料電池スタック１２０をスタックケース１１０のケース本体１１１に組み込んで収容する。このスタック組み込みの際、燃料電池スタック１２０は、姿勢確保ジグ２００によりケース本体１１１の中心位置に位置するよう水平に保持されて、組み込まれる。また、ケース本体１１１に接着済みの第１絶縁層１４０の凸状部位絶縁層１４２は、突出高１４０ｈがほぼ最低レベル（ｍｉｎ）であり、この突出高１４０ｈはケース本体１１１の中心位置にある燃料電池スタック１２０とケース本体１１１との間隙１１３の隔たりより短い。よって、燃料電池スタック１２０は、第１のスタック側面１２５ａ等のそれぞれのスタック外壁面と凸状部位絶縁層１４２の凸頂上１４３の頂上面との間に、組込スペースＳｐを確保した状態で、ケース本体１１１の中心位置に水平に組み込まれる。なお、図９の拡大図に示すように、燃料電池セル１２２の外径寸法が公差内でばらついて燃料電池スタック１２０のスタック外壁面に凹凸が生じても、組込スペースＳｐが確保されるよう、凸状部位絶縁層１４２の突出高１４０ｈ（ｍｉｎ値）が調整されている。
【００２５】
スタック収容後、姿勢確保ジグ２００で燃料電池スタック１２０を水平に保持しつつ、ケース本体１１１の中心位置に位置決め保持する。また、セル積層方向についても、ケース本体１１１に対して燃料電池スタック１２０を位置決め保持する。姿勢確保ジグ２００は、対角にある第１絶縁層１４０の凸状部位絶縁層１４２の配設箇所と干渉しない部位において燃料電池スタック１２０を保持して、位置決め姿勢を維持する。これにより、燃料電池スタック１２０とスタックケース１１０のケース本体１１１との間には、燃料電池スタック１２０を取り囲んで間隙１１３が形成され、この間隙１１３の寸法は、燃料電池スタック１２０の各側面において同寸とされる。燃料電池スタック１２０の位置決め保持後、或いはスタック組込前に、袋体１５２の樹脂注入口１５２ｈには、注入金具２２２が装着される（図１０参照）。なお、注入金具２２２の装着は、後述の樹脂注入に先立ち行うようにしてもよい。
【００２６】
次に、介在層１５０による燃料電池スタック１２０の拘束・保持を行う（工程Ｓ１２０）。この拘束・保持の準備として、袋体１５２の樹脂注入口１５２ｈに装着済みの注入金具２２２を介して、それぞれの袋体１５２を樹脂注入装置２３０に接続する。図１０は樹脂注入装置２３０の概略構成と袋体１５２との接続の様子を示す説明図である。樹脂注入装置２３０は、第１液槽２３１と第２液槽２３２とに、介在層１５０を形成する２液混合型の硬化タイプ樹脂材料におけるエポキシ系樹脂溶液とその硬化剤溶液を別々に収容し、各液槽に接続されたエア吸気管２０３から各液槽に、レギュレータ２３４により圧縮エアを送り込む。それぞれの液槽の上記の溶液は、エア圧を受けて混合供給管２３５を経て末端配管２３６に混合した上で流れ込み、注入金具２２２を経て袋体１５２に注入・供給される。なお、末端配管２３６にはそれぞれ圧力計２３７と図示しない流量調整バルブが配設されているので、樹脂注入装置２３０は、２液混合型の硬化タイプ樹脂材料におけるエポキシ系樹脂溶液と硬化剤溶液の混合溶液を、それぞれの袋体１５２に規定圧力で規定容量、注入する。なお、混合溶液注入後は、注入金具２２２と末端配管２３６が樹脂注入口１５２ｈから取り外され、樹脂注入口１５２ｈは蓋（図視略）にて閉鎖される。
【００２７】
図１１はエポキシ系樹脂溶液と硬化剤溶液の混合溶液を袋体１５２に注入した後の凸状部位絶縁層１４２の挙動と介在層１５０の形成の様子をＹ軸方向から見て模式的に示す説明図であり、図１２は混合溶液注入後における図１１の拡大視部位の各部位ごとの凸状部位絶縁層１４２の挙動と介在層１５０の形成の様子をＹＺ平面で断面視して模式的に示す説明図である。
【００２８】
図示するように、混合溶液の注入に伴い、注入された混合溶液が行き渡った部位では、混合溶液の注入圧を受けて凸状部位絶縁層１４２の凸頂上１４３が燃料電池スタック１２０の第１のスタック側面１２５ａの側、詳しくは、燃料電池スタック１２０を構成するそれぞれの燃料電池セル１２２のセル外壁面の側に押される。これにより、凸頂上１４３は、組込スペースＳｐが消失するまで凸状部位絶縁層１４２が第１のスタック側面１２５ａの側に延びることで、当該スタック側面に接触し、この接触は、凸状部位絶縁層１４２の蛇腹構造の延びによる形状変化に伴う突出高１４０ｈの増加で起きる。具体的に説明すると、燃料電池セル１２２のセル外壁面がほぼ揃った基準部位と、セル外壁面が基準部位よりＺ軸方向に沿って低いためにセル外壁面が落ち込んだ変位大の部位と、セル外壁面が基準部位よりＺ軸方向に沿って高いためにセル外壁面が凸となった変位小の部位とでは、突出高１４０ｈが、基準部位では突出高１４０ｈｂとなり、変位大の部位では突出高１４０ｈｕ（＞１４０ｈｂ）となり、変位小の部位では突出高１４０ｈｄ（＜１４０ｈｂ）となる。こうした突出高１４０ｈの変化は、図１２に示すように、凸状部位絶縁層１４２の蛇腹構造の延びによる凸状部位絶縁層１４２の形状変化に伴って起きる。凸状部位絶縁層１４２の挙動は、第２のスタック側面１２５ｂや第３のスタック側面１２６ａ、第４のスタック側面１２６ｂに面する凸状部位絶縁層１４２でも起き、それぞれの凸状部位絶縁層１４２の部位で、凸頂上１４３は、上記の各スタック側面に接触する。
【００２９】
袋体１５２は、凸頂上１４３の平壁面１４３ｕに底壁１５２ｄを接着した状態で（図４参照）、上記した凸状部位絶縁層１４２の突出高１４０ｈの変更に追従して高さを変え、注入された混合溶液を貯め置く。例えば、上記した基準部位（突出高１４０ｈｂ）と変位大の部位（突出高１４０ｈｕ＞１４０ｈｂ）および変位小の部位（突出高１４０ｈｄ＜１４０ｈｂ）のいずれの部位でも、袋体１５２は、底壁１５２ｄに続く側壁が外側に湾曲した樽型の断面形状であるが、側壁の外側湾曲の程度を、変位大の部位（突出高１４０ｈｕ＞１４０ｈｂ）、基準部位（突出高１４０ｈｂ）、変位小の部位（突出高１４０ｈｄ＜１４０ｈｂ）の順に、小さくすることで、それぞれの部位の突出高１４０ｈに応じた高さとなる。或いは、袋体１５２は、平壁面１４３ｕに接着されている底壁１５２ｄを除く部位を伸縮させて、上記した各部位の突出高１４０ｈに応じた高さとなる。なお、本実施形態では、混合溶液の注入に伴う袋体１５２のセル積層方向の移動が起きないよう、混合溶液注入前に、ケース本体１１１の両端開口を治具蓋２０２で塞ぐようにした。
【００３０】
既述した混合溶液の注入後の養生を図ることで、注入された混合溶液は、図１２に示した形状を維持して硬化し、この硬化により、介在層１５０が凸状部位絶縁層１４２において形成される。こうして形成された介在層１５０は、燃料電池スタック１２０におけるセル積層方向の各部位で、その部位における第１のスタック側面１２５ａの凹凸の様子に適合した形状で、燃料電池スタック１２０をスタックケース１１０に拘束・保持する。つまり、介在層１５０は、形状変形を起こした凸状部位絶縁層１４２の凸頂上１４３を介在させて、燃料電池スタック１２０をスタックケース１１０に拘束・保持する。
【００３１】
上記した養生を経た介在層１５０による燃料電池スタック１２０の拘束・保持の完了後は、燃料電池スタック１２０の位置決めに用いていた姿勢確保ジグ２００などの各種治具を取り外し、燃料電池スタック１２０をスタックケース１１０に固定する（工程Ｓ１３０）。各種ジグが取り外されても、燃料電池スタック１２０は、第１の角部１２５を挟んで位置する二つの介在層１５０、および第１の角部１２５と対角の第２の角部１２６を挟んで位置する二つの介在層１５０とにより拘束済みであり、ケース本体１１１の中央位置に位置したままである。ジグ取り外し後のスタック固定では、蓋体１１２（図２参照）をケース本体１１１の開口部に固定した後、蓋体１１２からいわゆる迫り出しボルトが押し込まれるので、燃料電池スタック１２０は迫り出しボルトによる押圧力をセル積層方向の両側から受けて、スタックケース１１０に固定される。その後は、既述した工程Ｓ１００からの手順が繰り返される。
【００３２】
以上説明したように、本実施形態の燃料電池１００では、燃料電池スタック１２０の第１の角部１２５とこれと対角の第２の角部１２６とにおける第１絶縁層１４０が備える凸状部位絶縁層１４２を蛇腹構造して突出高１４０ｈが変わるよう形状変形可能とした上で、凸状部位絶縁層１４２の中に位置する介在層１５０で、凸頂上１４３を介在させて燃料電池スタック１２０をスタックケース１１０に拘束する。本実施形態の燃料電池１００では、介在層１５０によるスタック保持の過程において、蛇腹構造の凸状部位絶縁層１４２、それ自体を、蛇腹形状が第１のスタック側面１２５ａや第２のスタック側面１２５ｂ、第３のスタック側面１２６ａや第４のスタック側面１２６ｂといったスタック外壁面におけるセル積層方向の凹凸に即して延びたり縮んだりするように、セル積層方向に亘って変形可能とする（図１２参照）。よって、本実施形態の燃料電池１００によれば、スタック外壁面に接した凸状部位絶縁層１４２の凸頂上１４３についてはスタック拘束過程での局所的な伸びを起き難くして、第１の角部１２５を挟んだ二つの介在層１５０と、第２の角部１２６を挟んだ二つの介在層１５０により燃料電池スタック１２０をその外部から拘束できるので、燃料電池スタック１２０の拘束に際して、絶縁性を確保できる。
【００３３】
本実施形態の製造方法で得られた燃料電池１００は、第１の角部１２５とこれに対角の第２の角部１２６のそれぞれを挟んで介在層１５０を有する故に、衝撃時に燃料電池セル１２２がずれようとする力に対する反力を介在層１５０で発揮しつつ、介在層１５０で燃料電池スタック１２０を外部から拘束する。よって、本実施形態の燃料電池１００によれば、燃料電池スタック１２０にセル積層方向と交差する方向から外力が作用しでも、外力の作用方向と同方向の側に配設された介在層１５０により反力を発揮して、外力の作用方向に沿った燃料電池セル１２２のズレを防止できる。
【００３４】
図１３は第２実施形態の第１絶縁層１４０Ａを図４に倣って拡大視して示す説明図である。この第１絶縁層１４０Ａは、介在層１５０に近づくように凸状部位絶縁層１４２を屈曲してケース側絶縁層１４１から突出する蛇腹構造で備えるが、突出程度が変更可能である点で第１絶縁層１４０と共通する。よって、第１絶縁層１４０Ａを第１絶縁層１４０に代わって用いても、既述した効果を奏することができる。
【００３５】
図１４は第３実施形態の第１絶縁層１４０Ｂを図１の拡大部に倣って示す説明図である。この第１絶縁層１４０Ｂは、凸状部位絶縁層１４２を介在層１５０に対して湾曲した形態でケース側絶縁層１４１から突出するいわゆる樽型構造で備えるが、突出程度が変更可能である点で第１絶縁層１４０と共通する。よって、第１絶縁層１４０Ｂを第１絶縁層１４０に代わって用いても、既述した効果を奏することができる。
【００３６】
本発明は、上述の実施形態や実施例、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、実施例、変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部または全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部また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。
【００３７】
既述した実施形態では、燃料電池スタック１２０の四つの角部の内の第１の角部１２５の両側と、第１の角部１２５とＹＺ平面において対角の関係にある第２の角部１２６の両側とに、それぞれ介在層１５０一つずつ配設したが、これに限らない。例えば、第１の角部１２５と第２の角部１２６以外の二つの角部にも、第２絶縁層１４５に代わって第１絶縁層１４０を設け、この第１絶縁層１４０の介在層１５０によっても、燃料電池スタック１２０を拘束・保持してもよい。また、第１絶縁層１４０を複数の凸状部位絶縁層１４２とその中の介在層１５０とを備えるものとして、燃料電池スタック１２０の第１のスタック側面１２５ａと第２のスタック側面１２５ｂ、および第３のスタック側面１２６ａと第４のスタック側面１２６ｂとに、複数の介在層１５０を配設してもよい。
【００３８】
既述した実施形態では、ケース本体１１１を両端が開口した形状としたが、燃料電池スタック１２０の組み込み側のみが開口した形状のケース本体１１１としてもよい。また、有底のボックス状のケース本体１１１としてもよい。
【００３９】
既述した実施形態では、燃料電池スタック１２０をケース本体１１１の中心位置に位置決めして、ケース本体１１１と燃料電池スタック１２０との間の間隙１１３がスタック外周壁回りで同じ間隔となるようにしたが、図１における左右、或いは上下で間隙１１３が異なる寸法となるようにしてもよい。この場合には、混合溶液注入前の突出高１４０ｈが異なる第１絶縁層１４０の凸状部位絶縁層１４２に介在層１５０を配設すればよい。
【００４０】
既述した実施形態では、袋体１５２にエポキシ系樹脂溶液と硬化剤溶液の混合溶液を注入して、その混合溶液の硬化により介在層１５０を形成したが、これに限らない。例えば、袋体１５２に、いわゆる２液混合タイプの発泡性材料を注入して、その発泡性材料の発泡により介在層１５０を形成してもよい。この場合であっても、発泡を伴う介在層１５０の発泡形性の際のスタック保持の過程において、蛇腹構造の凸状部位絶縁層１４２、それ自体を、蛇腹形状がスタック外壁面におけるセル積層方向の凹凸に即して延びたり縮んだりするように、セル積層方向に亘って変形可能とするので、既述した効果を奏することができる。
【符号の説明】
【００４１】
１００…燃料電池
１１０…スタックケース
１１０ｓ…ケース内壁面
１１１…ケース本体
１１２…蓋体
１１３…間隙
１２０…燃料電池スタック
１２１…エンドプレート
１２２…燃料電池セル
１２５…第１の角部
１２５ａ…第１のスタック側面
１２５ｂ…第２のスタック側面
１２６…第２の角部
１２６ａ…第３のスタック側面
１２６ｂ…第４のスタック側面
１３１…ガス流入孔
１３２…ガス流出孔
１３３…エアー流入孔
１３４…エアー流出孔
１３５…冷却水流入孔
１３６…冷却水流出孔
１３７…貫通孔
１４０、１４０Ａ、１４０Ｂ…第１絶縁層
１４１…ケース側絶縁層
１４１ｅ…積層部
１４２…凸状部位絶縁層
１４３…凸頂上
１４３ｕ…平壁面
１４０ｈ…突出高
１４０ｈｂ…突出高
１４０ｈｄ…突出高
１４０ｈｕ…突出高
１４５…第２絶縁層
１５０…介在層
１５２…袋体
１５２ｄ…底壁
１５２ｈ…樹脂注入口
２００…姿勢確保ジグ
２０２…治具蓋
２０３…エア吸気管
２２２…注入金具
２３０…樹脂注入装置
２３１…第１液槽
２３２…第２液槽
２３４…レギュレータ
２３５…混合供給管
２３６…末端配管
２３７…圧力計
ＳＴ…作業テーブル
Ｓｐ…組込スペース
【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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