(57)【要約】【課題】特にボス部を良好に小径化するとともに、ブラケット部材の着脱作業を簡単且つ確実に行うことを可能にする。【解決手段】燃料電池スタック１０を構成するブラケット部材１０２は、取り付け面部１０２ａを備える。取り付け面部１０２ａには、着脱孔部１０８ａ、１１０ａと開口部１０８ｂ、１１０ｂとが連続して形成される。ボス部９６、９８の座面９６ｆ、９８ｆには、取り付け面部１０２ａの正面視で、着脱孔部１０８ａ、１１０ａの中心と前記座面９６ｆ、９８ｆの中心とが一致する際に、前記着脱孔部１０８ａ、１１０ａの外方に突出し且つ該取り付け面部１０２ａに一部が重なる係止面部９６ｔｆ、９８ｔｆが設けられる。【選択図】図４
2017162630.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料ガスと酸化剤ガスとの電気化学反応により発電する発電セルを備え、複数の前記発電セルが積層された積層体を、外板部材により保持するとともに、前記外板部材の少なくとも１面には、ボス部が形成され、燃料電池用補機を設けたブラケット部材が、前記ボス部のねじ穴に螺合するボルトを介して前記１面に取り付けられる燃料電池スタックであって、
前記ブラケット部材は、前記１面に沿って配置される取り付け面部を備え、
前記取り付け面部には、前記ボス部の前記ねじ穴に螺合する前記ボルトのフランジ部を通過させる着脱孔部と、
前記着脱孔部に連通し、前記フランジ部よりも幅狭で且つ前記ボルトの軸径よりも幅広な開口形状を有するとともに、前記ボルトが挿入された状態で、前記取り付け面部を前記１面に押圧保持させるための開口部と、
が形成され、
前記取り付け面部が当接する前記ボス部は、前記着脱孔部の開口直径よりも小さな直径を有しており、
前記ボス部の座面には、前記取り付け面部の正面視で、前記着脱孔部の中心と前記座面の中心とが一致する際に、前記着脱孔部の外方に突出し且つ該取り付け面部に少なくとも一部が重なる係止面部が設けられていることを特徴とする燃料電池スタック。
【請求項２】
請求項１記載の燃料電池スタックであって、前記ブラケット部材は、Ｌ形状に折り曲げられており、
折り曲げ部位を挟んで一方の面を前記取り付け面部として構成し、他方の面を前記燃料電池用補機が設けられる保持面部として構成するとともに、
前記取り付け面部と前記保持面部とは、該ブラケット部材の側面視で、互いに鋭角をなすことを特徴とする燃料電池スタック。
【請求項３】
請求項１又は２記載の燃料電池スタックであって、前記燃料電池スタックは、燃料電池車両に搭載される車載用燃料電池スタックであることを特徴とする燃料電池スタック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の発電セルが積層された積層体を、外板部材により保持するとともに、燃料電池用補機を設けたブラケット部材が取り付けられる燃料電池スタックに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、固体高分子型燃料電池は、高分子イオン交換膜からなる電解質膜の一方の面にアノード電極が、他方の面にカソード電極が、それぞれ配設された電解質膜・電極構造体（ＭＥＡ）を備えている。電解質膜・電極構造体は、セパレータによって挟持されることにより、発電セルを構成している。燃料電池は、通常、所定の数の発電セルが積層されることにより、例えば、車載用燃料電池スタックとして燃料電池車両（燃料電池電気自動車等）に組み込まれている。
【０００３】
燃料電池スタックでは、複数の発電セルが積層された積層体を一対のエンドプレートで挟持するとともに、前記積層体をケーシング内に収容する構成が採用されている。例えば、特許文献１に開示されている燃料電池スタックは、エンドプレートの薄肉化を図るとともに、取り付け部材を強固且つ確実にねじ止めすることを可能にすることを技術的課題としている。
【０００４】
この特許文献１では、少なくとも一方のエンドプレートは、積層体とは反対の外面から突出し且つ雌ねじが形成されたボス部を設けており、取り付け部材、例えば、ブラケット部材が前記ボス部にねじ止めされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−１００７５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、この種の技術に関連してなされたものであり、特にボス部を良好に小径化するとともに、ブラケット部材の着脱作業を簡単且つ確実に行うこと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】
【０００７】
本発明に係る燃料電池スタックは、燃料ガスと酸化剤ガスとの電気化学反応により発電する発電セルを備え、複数の前記発電セルが積層された積層体を、外板部材により保持している。外板部材の少なくとも１面には、ボス部が形成され、燃料電池用補機を設けたブラケット部材が、前記ボス部のねじ穴に螺合するボルトを介して前記１面に取り付けられている。
【０００８】
ブラケット部材は、１面に沿って配置される取り付け面部を備えている。取り付け面部には、ボス部のねじ穴に螺合するボルトのフランジ部を通過させる着脱孔部が形成されている。取り付け面部には、着脱孔部に連通し、フランジ部よりも幅狭で且つボルトの軸径よりも幅広な開口形状を有するとともに、前記ボルトが挿入された状態で、前記取り付け面部を１面に押圧保持させるための開口部が形成されている。
【０００９】
取り付け面部が当接するボス部は、着脱孔部の開口直径よりも小さな直径を有している。そして、ボス部の座面には、取り付け面部の正面視で、着脱孔部の中心と前記座面の中心とが一致する際に、前記着脱孔部の外方に突出し且つ該取り付け面部に少なくとも一部が重なる係止面部が設けられている。
【００１０】
また、この燃料電池スタックでは、ブラケット部材は、Ｌ形状に折り曲げられていることが好ましい。その際、折り曲げ部位を挟んで一方の面を取り付け面部として構成し、他方の面を燃料電池用補機が設けられる保持面部として構成するとともに、前記取り付け面部と前記保持面部とは、ブラケット部材の側面視で、互いに鋭角をなすことが好ましい。
【００１１】
さらに、この燃料電池スタックは、燃料電池車両に搭載される車載用燃料電池スタックであることが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ボス部の座面には、取り付け面部の正面視で、着脱孔部の中心と前記座面の中心とが一致する際に、前記着脱孔部の外方に突出し且つ該取り付け面部に少なくとも一部が重なる係止面部が設けられている。ここで、取り付け面部を１面に取り付ける場合、まず、ボス部に螺合しているボルトのフランジ部が着脱孔部に挿入される。
【００１３】
その際、ボス部は、着脱孔部の開口直径よりも小さな直径を有するとともに、前記ボス部の座面には、着脱孔部の外方に突出して係止面部が設けられている。従って、取り付け面部は、係止面部に当接して保持されるため、着脱孔部にボス部が進入することを確実に阻止することができる。これにより、特にボス部を良好に小径化するとともに、ブラケット部材の着脱作業を簡単且つ確実に行うことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態に係る燃料電池スタックを搭載する燃料電池電気自動車の概略平面説明図である。
【図２】前記燃料電池スタックを収容するケーシングの一部分解斜視説明図である。
【図３】前記燃料電池スタックを構成する発電セルの要部分解斜視説明図である。
【図４】前記燃料電池スタックの第２エンドプレート側からの一部分解斜視説明図である。
【図５】前記燃料電池スタックの前記第２エンドプレート側を断面にした側面説明図である。
【図６】前記燃料電池スタックの前記第２エンドプレート側からの拡大斜視説明図である。
【図７】前記燃料電池スタックを構成するブラケット部材と電気ヒータとの斜視説明図である。
【図８】前記ブラケット部材の着脱孔部とボス部とを対向させた際の説明図である。
【図９】前記ボス部と開口部とを対向させた際の説明図である。
【図１０】前記ブラケット部材を第２エンドプレートから取り外す際、まず、ボルトが弛緩される状態の斜視説明図である。
【図１１】前記ブラケット部材が前記第２エンドプレートに対して上方に移動される際の斜視説明図である。
【図１２】前記ブラケット部材が前記第２エンドプレートから取り外される際の斜視説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１に示すように、本発明の実施形態に係る燃料電池スタック１０は、例えば、車載用として燃料電池電気自動車（燃料電池車両）１２のフロントボックス（所謂、モータルーム）１２ｆに搭載される。
【００１６】
燃料電池スタック１０は、発電セル１４と、積層された複数の前記発電セル１４を収容するケーシング１６とを備える（図１及び図２参照）。なお、ケーシング１６は、必要に応じて用いればよく、不要にすることもできる。発電セル１４は、図２に示すように、電極面を立位姿勢にして燃料電池電気自動車１２の車長方向（車両前後方向）（矢印Ａ方向）に交差する車幅方向（矢印Ｂ方向）に積層される。なお、発電セル１４は、鉛直方向（車高方向）（矢印Ｃ方向）に積層されてもよい。
【００１７】
図１に示すように、フロントボックス１２ｆには、車体フレームを構成するフレーム部材１２Ｒ、１２Ｌが矢印Ａ方向に延在している。燃料電池スタック１０は、フレーム部材１２Ｒ、１２Ｌ間に配置され、図示しないフレーム部材に搭載される。なお、燃料電池スタック１０の収容場所は、フロントボックス１２ｆに限定されるものではなく、例えば、車両中央部床下や後部トランク近傍であってもよい。
【００１８】
図２に示すように、複数の発電セル１４が矢印Ｂ方向に積層されて積層体１４ａｓが構成される。積層体１４ａｓの積層方向一端には、第１ターミナルプレート２０ａ、第１絶縁プレート２２ａ及び第１エンドプレート２４ａが、外方に向かって、順次、配設される。積層体１４ａｓの積層方向他端には、第２ターミナルプレート２０ｂ、第２絶縁プレート２２ｂ及び第２エンドプレート２４ｂが、外方に向かって、順次、配設される。
【００１９】
横長形状（長方形状）の第１エンドプレート２４ａの略中央部（中央部から偏心していてもよい）からは、第１ターミナルプレート２０ａに接続された第１電力出力端子２６ａが外方に向かって延在する。横長形状（長方形状）の第２エンドプレート２４ｂの略中央部からは、第２ターミナルプレート２０ｂに接続された第２電力出力端子２６ｂが外方に向かって延在する。
【００２０】
第１エンドプレート２４ａと第２エンドプレート２４ｂとの各辺間には、それぞれ各辺の中央位置に対応して一定の長さを有する連結バー２８が配置される。連結バー２８の両端は、ねじ３０により第１エンドプレート２４ａと第２エンドプレート２４ｂとに固定され、複数の積層された発電セル１４に積層方向（矢印Ｂ方向）の締め付け荷重を付与する。
【００２１】
図３に示すように、発電セル１４は、電解質膜・電極構造体（ＭＥＡ）３２と、前記電解質膜・電極構造体３２を挟持するカソードセパレータ３４及びアノードセパレータ３６とを備える。
【００２２】
カソードセパレータ３４及びアノードセパレータ３６は、例えば、鋼板、ステンレス鋼板、チタン板、アルミニウム板、めっき処理鋼板、あるいはその金属表面に防食用の表面処理を施した金属板により構成される。カソードセパレータ３４及びアノードセパレータ３６は、平面が矩形状を有するとともに、金属製薄板を波形状にプレス加工することにより、断面凹凸形状に成形される。なお、カソードセパレータ３４及びアノードセパレータ３６は、金属セパレータに代えて、例えば、カーボンセパレータを使用してもよい。
【００２３】
カソードセパレータ３４及びアノードセパレータ３６は、横長形状を有するとともに、長辺が水平方向（矢印Ａ方向）に延在し且つ短辺が重力方向（矢印Ｃ方向）に延在する。
【００２４】
発電セル１４の長辺方向（矢印Ａ方向）の一端縁部には、それぞれ矢印Ｂ方向に個別に連通して、酸化剤ガス供給連通孔３８ａ及び燃料ガス排出連通孔４０ｂが設けられる。酸化剤ガス供給連通孔３８ａは、酸化剤ガス、例えば、酸素含有ガスを供給する一方、燃料ガス排出連通孔４０ｂは、燃料ガス、例えば、水素含有ガスを排出する。
【００２５】
発電セル１４の長辺方向の他端縁部には、それぞれ矢印Ｂ方向に個別に連通して、燃料ガスを供給するための燃料ガス供給連通孔４０ａと、酸化剤ガスを排出するための酸化剤ガス排出連通孔３８ｂとが設けられる。
【００２６】
発電セル１４の短辺方向（矢印Ｃ方向）の両端縁部一方側（水平方向一端側）には、すなわち、酸化剤ガス供給連通孔３８ａ及び燃料ガス排出連通孔４０ｂ側には、２つの冷却媒体供給連通孔４２ａが設けられる。２つの冷却媒体供給連通孔４２ａは、冷却媒体を供給するために、矢印Ｂ方向にそれぞれ個別に連通しており、対向する辺に上下に設けられる。
【００２７】
発電セル１４の短辺方向の両端縁部他方側（水平方向他端側）には、すなわち、燃料ガス供給連通孔４０ａ及び酸化剤ガス排出連通孔３８ｂ側には、２つの冷却媒体排出連通孔４２ｂが設けられる。２つの冷却媒体排出連通孔４２ｂは、冷却媒体を排出するために、矢印Ｂ方向にそれぞれ個別に連通しており、対向する辺に上下に設けられる。
【００２８】
電解質膜・電極構造体３２は、例えば、水分が含まれたパーフルオロスルホン酸の薄膜である固体高分子電解質膜４４と、前記固体高分子電解質膜４４を挟持するカソード電極４６及びアノード電極４８とを備える。
【００２９】
カソード電極４６及びアノード電極４８は、カーボンペーパ等からなるガス拡散層（図示せず）と、白金合金が表面に担持された多孔質カーボン粒子が前記ガス拡散層の表面に一様に塗布されて形成される電極触媒層（図示せず）とを有する。電極触媒層は、固体高分子電解質膜４４の両面に形成される。
【００３０】
カソードセパレータ３４の電解質膜・電極構造体３２に向かう面３４ａには、酸化剤ガス供給連通孔３８ａと酸化剤ガス排出連通孔３８ｂとを連通する酸化剤ガス流路５０が形成される。酸化剤ガス流路５０は、矢印Ａ方向に延在する複数本の波状流路溝（又は直線状流路溝）により形成される。
【００３１】
アノードセパレータ３６の電解質膜・電極構造体３２に向かう面３６ａには、燃料ガス供給連通孔４０ａと燃料ガス排出連通孔４０ｂとを連通する燃料ガス流路５２が形成される。燃料ガス流路５２は、矢印Ａ方向に延在する複数本の波状流路溝（又は直線状流路溝）により形成される。
【００３２】
アノードセパレータ３６の面３６ｂと隣接するカソードセパレータ３４の面３４ｂとの間には、冷却媒体供給連通孔４２ａ、４２ａと冷却媒体排出連通孔４２ｂ、４２ｂとに連通する冷却媒体流路５４が形成される。冷却媒体流路５４は、水平方向に延在しており、電解質膜・電極構造体３２の電極範囲にわたって冷却媒体を流通させる。
【００３３】
カソードセパレータ３４の面３４ａ、３４ｂには、このカソードセパレータ３４の外周端縁部を周回して第１シール部材５６が一体成形される。アノードセパレータ３６の面３６ａ、３６ｂには、このアノードセパレータ３６の外周端縁部を周回して第２シール部材５７が一体成形される。
【００３４】
第１シール部材５６及び第２シール部材５７としては、例えば、ＥＰＤＭ、ＮＢＲ、フッ素ゴム、シリコーンゴム、フロロシリコーンゴム、ブチルゴム、天然ゴム、スチレンゴム、クロロプレーン又はアクリルゴム等のシール材、クッション材、あるいはパッキン材等の弾性を有するシール部材が用いられる。
【００３５】
カソードセパレータ３４は、一方の長辺側の中央部に、外方に突出する電圧検出用のセル電圧端子５８を設ける。セル電圧端子５８は、例えば、カソードセパレータ３４を構成する金属製薄板の長辺側外周部から一体に突出形成される。セル電圧端子５８は、発電セル１４の下辺に設けられているが、これに限定されるものではなく、前記発電セル１４の上辺に設けてもよい。
【００３６】
図２に示すように、第１エンドプレート２４ａには、酸化剤ガス供給マニホールド部材６０ａ、酸化剤ガス排出マニホールド部材６０ｂ、燃料ガス供給マニホールド部材６２ａ及び燃料ガス排出マニホールド部材６２ｂが取り付けられる。酸化剤ガス供給マニホールド部材６０ａ及び酸化剤ガス排出マニホールド部材６０ｂは、酸化剤ガス供給連通孔３８ａ及び酸化剤ガス排出連通孔３８ｂに連通する。燃料ガス供給マニホールド部材６２ａ及び燃料ガス排出マニホールド部材６２ｂは、燃料ガス供給連通孔４０ａ及び燃料ガス排出連通孔４０ｂに連通する。
【００３７】
図４に示すように、第２エンドプレート２４ｂには、一対の冷却媒体供給連通孔４２ａに連通する冷却媒体供給マニホールド部材６４ａが取り付けられる。第２エンドプレート２４ｂには、一対の冷却媒体排出連通孔４２ｂに連通する冷却媒体排出マニホールド部材６４ｂが取り付けられる。
【００３８】
ケーシング１６は、図２に示すように、車幅方向（矢印Ｂ方向）両端の２辺（面）が外板部材である第１エンドプレート２４ａ及び第２エンドプレート２４ｂにより構成される。ケーシング１６の車長方向（矢印Ａ方向）両端の２辺（面）は、外板部材である横長プレート形状の前方サイドパネル６６及び後方サイドパネル６８により構成される。ケーシング１６の車高方向（矢印Ｃ方向）両端の２辺（面）は、外板部材である上方サイドパネル７０及び下方サイドパネル７２により構成される。上方サイドパネル７０及び下方サイドパネル７２は、横長プレート形状を有する。
【００３９】
第１エンドプレート２４ａ及び第２エンドプレート２４ｂの側部には、ねじ穴７４が設けられる。前方サイドパネル６６、後方サイドパネル６８、上方サイドパネル７０及び下方サイドパネル７２には、各ねじ穴７４に対応して孔部７６が形成される。ねじ７８が孔部７６を介してねじ穴７４に螺合することにより、前方サイドパネル６６、後方サイドパネル６８、上方サイドパネル７０及び下方サイドパネル７２は、第１エンドプレート２４ａ及び第２エンドプレート２４ｂに固定される。
【００４０】
図４及び図５に示すように、燃料電池スタック１０は、積層体１４ａｓの下面（又は上面）にセル電圧制御ユニット８０を設ける。セル電圧制御ユニット８０は、下方サイドパネル７２（又は上方サイドパネル７０）に固定されるカバー８２を有する。カバー８２内には、図示しないが、各セル電圧端子５８に接続されるハーネス及び前記ハーネスに一体に接続されるＥＣＵ（電子制御ユニット）等の高電圧部品が収容される。
【００４１】
セル電圧制御ユニット８０が配置される第２エンドプレート２４ｂ（一方のエンドプレート）には、保護部材８４が配置される。保護部材８４は、高強度材、例えば、炭素鋼やクロムモリブデン鋼等の焼入れ焼戻し材が用いられる。図４〜図６に示すように、保護部材８４は、水平方向両側に突出する突出部８６ａ、８６ｂを設けるとともに、縦長形状の本体部８６ｃを有する。
【００４２】
本体部８６ｃの第２エンドプレート２４ｂに向かう面（裏面）には、軽量化を図るために凹部８８が設けられる。保護部材８４の上部には、孔部９０ａ、９０ｂが上下に形成される。
【００４３】
図６に示すように、第２エンドプレート２４ｂには、略中央部下端側にねじ穴９２ａ、９２ｂが形成される。保護部材８４の孔部９０ａ、９０ｂには、それぞれねじ９３が挿入され、各ねじ９３の先端がねじ穴９２ａ、９２ｂに螺合することにより、前記保護部材８４が第２エンドプレート２４ｂに固定される（図４及び図６参照）。保護部材８４の本体部８６ｃは、第２エンドプレート２４ｂの下方に延在するとともに、第２エンドプレート２４ｂを越えてセル電圧制御ユニット８０の前面に延在する（図４及び図５参照）。なお、２個の孔部９０ｂが設けられる際には、２個のねじ穴９２ｂが形成される。
【００４４】
ねじ穴９２ａの近傍には、例えば、３個のボス部９４、９６及び９８が略三角形の各頂点位置に対応して設けられる。ボス部９４、９６及び９８には、それぞれねじ穴１００が形成される。略三角形の上方頂点に配置されるボス部９４は、円柱形状を有する。略三角形の左右頂点に配置されるボス部９６、９８は、円柱形状の外周一部に、径方向外方に膨出する突起部９６ｔ、９８ｔを設ける。突起部９６ｔ、９８ｔは、ボス部９６、９８の外周であればいずれの位置にも設けることができるが、好ましくは、上端部以外の位置に設けられる。
【００４５】
ボス部９４、９６及び９８の先端には、後述する取り付け面部１０２ａに当接する座面９４ｆ、９６ｆ及び９８ｆが形成される。ボス部９６、９８の座面９６ｆ、９８ｆには、突起部９６ｔ、９８ｔの上部に設けられる係止面部９６ｔｆ、９８ｔｆが連続して設けられる。
【００４６】
第２エンドプレート２４ｂには、ブラケット部材１０２を介して燃料電池用補機、例えば、高電圧部品でもある電気ヒータ１０４が取り付けられる。ブラケット部材１０２は、例えば、冷間圧延鋼（ＪＳＣ２７０Ｃ等）が用いられ、３本のボルト１０５を介してボス部９４、９６及び９８に固定される。
【００４７】
なお、ブラケット部材１０２には、電気ヒータ１０４に限定されず、例えば、水加熱ヒータ等の種々の燃料電池用補機を取り付けることが可能である。また、ブラケット部材１０２は、燃料電池スタック１０を構成する外板部材のいずれの面に設けてもよい。具体的には、第１エンドプレート２４ａ、前方サイドパネル６６、後方サイドパネル６８、上方サイドパネル７０又は下方サイドパネル７２の少なくとも１つに、ブラケット部材１０２を設けることができる。
【００４８】
図４、図５及び図７に示すように、ブラケット部材１０２は、鋭角の開き角を有してＬ形状に折り曲げられるとともに、第２エンドプレート２４ｂ（外板部材の１面）に沿って配置される取り付け面部１０２ａを有する。
【００４９】
取り付け面部１０２ａには、ボス部９４のねじ穴１００と同軸上の孔部１０６が形成される。孔部１０６の直径は、ボス部９４の直径よりも小径に且つボルト１０５のフランジ部１０５ｆよりも小径に設定される。なお、ボス部９４は、後述するボス部９６、９８と同様に構成してもよく、また、必要に応じて削除してもよい。ボス部９４がボス部９６と同様に構成される際には、孔部１０６に代えて、後述する着脱孔部１０８ａ及び開口部１０８ｂが採用される。
【００５０】
取り付け面部１０２ａには、ボス部９６のねじ穴１００に螺合するボルト１０５のフランジ部１０５ｆを通過させる着脱孔部１０８ａが形成される。取り付け面部１０２ａには、着脱孔部１０８ａに連通し、ボルト１０５のフランジ部１０５ｆよりも幅狭で且つ該ボルト１０５の軸径よりも幅広な開口形状を有する開口部１０８ｂが形成される。ボルト１０５は、開口部１０８ｂに挿入された状態で取り付け面部１０２ａをボス部９６に押圧保持させる。
【００５１】
図８及び図９に示すように、ボス部９６の直径Ｄ１は、着脱孔部１０８ａの開口直径Ｄ２よりも小さな値に設定される（Ｄ１＜Ｄ２）。ボス部９６の係止面部９６ｔｆは、取り付け面部１０２ａの正面視で、着脱孔部１０８ａの中心と座面９６ｆの中心とが一致する際に、前記着脱孔部１０８ａの外方に突出し且つ該取り付け面部１０２ａに少なくとも一部９６ｔｋが重なっている。
【００５２】
取り付け面部１０２ａには、ボス部９８のねじ穴１００に螺合するボルト１０５のフランジ部１０５ｆを通過させる着脱孔部１１０ａが形成される。取り付け面部１０２ａには、着脱孔部１１０ａに連通し、ボルト１０５のフランジ部１０５ｆよりも幅狭で且つ該ボルト１０５の軸径よりも幅広な開口形状を有する開口部１１０ｂが形成される。ボルト１０５は、開口部１１０ｂに挿入された状態で、取り付け面部１０２ａをボス部９８に押圧保持させる。
【００５３】
図８及び図９に示すように、ボス部９８の直径Ｄ３は、着脱孔部１１０ａの開口直径Ｄ４よりも小さな値に設定される（Ｄ３＜Ｄ４）。ボス部９８の係止面部９８ｔｆは、取り付け面部１０２ａの正面視で、着脱孔部１１０ａの中心と座面９８ｆの中心とが一致する際に、前記着脱孔部１１０ａの外方に突出し且つ該取り付け面部１０２ａに少なくとも一部９８ｔｋが重なっている。
【００５４】
図４、図５及び図７に示すように、ブラケット部材１０２は、取り付け面部１０２ａの屈曲部を跨いだ面部１０２ｂに平板１１２が、例えば、溶接により固定される。図７に示すように、平板１１２には、例えば、３個の孔部１１２ａが形成される。各孔部１１２ａに挿入されるねじ１１４は、電気ヒータ１０４に螺合され、ブラケット部材１０２に前記電気ヒータ１０４が固定される。
【００５５】
このように構成される燃料電池スタック１０の動作について、以下に説明する。
【００５６】
まず、図２に示すように、第１エンドプレート２４ａの酸化剤ガス供給マニホールド部材６０ａから酸化剤ガス供給連通孔３８ａには、酸素含有ガス等の酸化剤ガスが供給される。第１エンドプレート２４ａの燃料ガス供給マニホールド部材６２ａから燃料ガス供給連通孔４０ａには、水素含有ガス等の燃料ガスが供給される。
【００５７】
さらに、第２エンドプレート２４ｂでは、図４に示すように、冷却媒体供給マニホールド部材６４ａから一対の冷却媒体供給連通孔４２ａには、純水やエチレングリコール、オイル等の冷却媒体が供給される。
【００５８】
このため、図３に示すように、酸化剤ガスは、酸化剤ガス供給連通孔３８ａからカソードセパレータ３４の酸化剤ガス流路５０に導入される。酸化剤ガスは、酸化剤ガス流路５０に沿って矢印Ａ方向に移動し、電解質膜・電極構造体３２のカソード電極４６に供給される。
【００５９】
一方、燃料ガスは、燃料ガス供給連通孔４０ａからアノードセパレータ３６の燃料ガス流路５２に供給される。燃料ガスは、燃料ガス流路５２に沿って矢印Ａ方向に移動し、電解質膜・電極構造体３２のアノード電極４８に供給される。
【００６０】
従って、電解質膜・電極構造体３２では、カソード電極４６に供給される酸化剤ガスと、アノード電極４８に供給される燃料ガスとが、電極触媒層内で電気化学反応により消費されて発電が行われる。このため、燃料電池電気自動車１２は、燃料電池スタック１０からの電力により走行することができる。
【００６１】
次いで、電解質膜・電極構造体３２のカソード電極４６に供給されて一部が消費された酸化剤ガスは、酸化剤ガス排出連通孔３８ｂに沿って矢印Ｂ方向に排出される。一方、電解質膜・電極構造体３２のアノード電極４８に供給されて一部が消費された燃料ガスは、燃料ガス排出連通孔４０ｂに沿って矢印Ｂ方向に排出される。
【００６２】
また、一対の冷却媒体供給連通孔４２ａに供給された冷却媒体は、カソードセパレータ３４及びアノードセパレータ３６間の冷却媒体流路５４に導入される。冷却媒体は、一旦矢印Ｃ方向内方に沿って流動した後、矢印Ａ方向に移動して電解質膜・電極構造体３２を冷却する。この冷却媒体は、矢印Ｃ方向外方に移動した後、一対の冷却媒体排出連通孔４２ｂに沿って矢印Ｂ方向に排出される。
【００６３】
次いで、燃料電池スタック１０において、メンテナンス等に際してブラケット部材１０２を着脱する作業について説明する。
【００６４】
まず、図１０に示すように、取り付け面部１０２ａの孔部１０６に挿入されているボルト１０５が、ボス部９４のねじ穴１００から取り外される。次に、ボス部９６、９８の各ねじ穴１００に螺合している各ボルト１０５は、所定の弛緩状態まで緩められることにより、取り付け面部１０２ａの固定作用が解除される。
【００６５】
そして、図１１に示すように、ブラケット部材１０２は、電気ヒータ１０４と一体に上方に押し上げられる。このため、ブラケット部材１０２の取り付け面部１０２ａは、開口部１０８ｂ、１１０ｂにボルト１０５の軸部分を挿入させた状態で、上方に移動する。従って、開口部１０８ｂ、１１０ｂに連通する着脱孔部１０８ａ、１１０ａに、ボス部９６、９８が配置される。
【００６６】
その際、図８に示すように、ボス部９６の直径Ｄ１は、着脱孔部１０８ａの開口直径Ｄ２よりも小さな値に設定されるとともに、ボス部９８の直径Ｄ３は、着脱孔部１１０ａの開口直径Ｄ４よりも小さな値に設定されている。これにより、図１２に示すように、ブラケット部材１０２は、電気ヒータ１０４と一体に第２エンドプレート２４ｂから取り出される。
【００６７】
一方、例えば、メンテナンス終了後に、ブラケット部材１０２を第２エンドプレート２４ｂに取り付ける際には、図８及び図１２に示すように、取り付け面部１０２ａの着脱孔部１０８ａ、１１０ａの中央にボス部９６、９８が配置される。この状態で、ブラケット部材１０２は、第２エンドプレート２４ｂに向かって押し付けられると、着脱孔部１０８ａ、１１０ａを各ボルト１０５が通過し、取り付け面部１０２ａは、ボス部９４、９６及び９８に当接する。
【００６８】
この場合、本実施形態では、図８に示すように、ボス部９６の係止面部９６ｔｆは、取り付け面部１０２ａの正面視で、着脱孔部１０８ａの中心と座面９６ｆの中心とが一致する際に、前記着脱孔部１０８ａの外方に突出し且つ該取り付け面部１０２ａに少なくとも一部９６ｔｋが重なっている。同様に、ボス部９８の係止面部９８ｔｆは、取り付け面部１０２ａの正面視で、着脱孔部１１０ａの中心と座面９８ｆの中心とが一致する際に、前記着脱孔部１１０ａの外方に突出し且つ該取り付け面部１０２ａに少なくとも一部９８ｔｋが重なっている。
【００６９】
ここで、取り付け面部１０２ａを第２エンドプレート２４ｂに取り付ける場合、まず、図８に示すように、ボス部９６、９８に螺合している各ボルト１０５のフランジ部１０５ｆが着脱孔部１０８ａ、１１０ａに挿入される。その際、ボス部９６、９８は、着脱孔部１０８ａ、１１０ａの開口直径Ｄ２、Ｄ４よりも小さな直径Ｄ１、Ｄ３を有している。しかも、ボス部９６、９８の座面９６ｆ、９８ｆには、着脱孔部１０８ａ、１１０ａの外方に突出して係止面部９６ｔｆ、９８ｔｆが設けられている。
【００７０】
従って、取り付け面部１０２ａは、係止面部９６ｔｆ、９８ｔｆに当接して保持されるため、着脱孔部１０８ａ、１１０ａにボス部９６、９８が進入する（落ち込む）ことを確実に阻止することができる。これにより、特にボス部９６、９８を良好に小径化するとともに、ブラケット部材１０２の着脱作業を簡単且つ確実に行うことが可能になるという効果が得られる。
【００７１】
さらに、ボス部９６、９８の小径化が図られるため、他の部材を前記ボス部９６、９８に近接して配置することができ、スペースの有効活用が容易に遂行可能になる。
【００７２】
なお、ブラケット部材１０２の取り付け作業は、上記の前記ブラケット部材１０２の取り外し作業とは逆の手順で行うことができるため、その説明は省略する。
【符号の説明】
【００７３】
１０…燃料電池スタック              １２…燃料電池電気自動車
１４…発電セル                      １４ａｓ…積層体
１６…ケーシング                    ２４ａ、２４ｂ…エンドプレート
３２…電解質膜・電極構造体          ３４…カソードセパレータ
３６…アノードセパレータ            ３８ａ…酸化剤ガス供給連通孔
３８ｂ…酸化剤ガス排出連通孔        ４０ａ…燃料ガス供給連通孔
４０ｂ…燃料ガス排出連通孔          ４２ａ…冷却媒体供給連通孔
４２ｂ…冷却媒体排出連通孔          ４４…固体高分子電解質膜
４６…カソード電極                  ４８…アノード電極
５０…酸化剤ガス流路                ５２…燃料ガス流路
５４…冷却媒体流路                  ６６…前方サイドパネル
６８…後方サイドパネル              ７０…上方サイドパネル
７２…下方サイドパネル              ８４…保護部材
９４、９６、９８…ボス部            ９４ｆ、９６ｆ、９８ｆ…座面
９６ｔ、９８ｔ…突起部              ９６ｔｆ、９８ｔｆ…係止面部
９６ｔｋ、９８ｔｋ…一部            １００…ねじ穴
１０２…ブラケット部材              １０２ａ…取り付け面部
１０４…電気ヒータ                  １０５…ボルト
１０５ｆ…フランジ部                １０６…孔部
１０８ａ、１１０ａ…着脱孔部        １０８ｂ、１１０ｂ…開口部
【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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