(57)【要約】【課題】付勢部材を組み付ける組み付け機構をプレッシャプレートに形成するにあたり、プレッシャプレートに対する切削加工を廃止または簡素化できる燃料電池スタック装置を提供する。【解決手段】燃料電池スタック装置１は、燃料電池の複数のセル２０を積層して形成されたスタック２と、スタック２の積層方向（Ｘ方向）における一端側に配置された第１エンドプレート３と、スタック２の他端側に配置された第２エンドプレート４と、第１エンドプレート３および第２エンドプレート４のうちの少なくとも一方とスタック２との間に間隔を隔てて設けられたプレッシャプレート６と、間隔に配置されスタック２のセル２０同士の隙間を狭める加圧力を発生させる付勢部材７とをもつ。プレッシャプレート６は、付勢部材７に向けて突出すると共に積層方向（Ｘ方向）の交差する方向（Ｙ方向）における付勢部材７のずれ変位を抑制する突起部８を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池を構成するセルを複数個積層方向に積層して形成されたスタックと、
前記スタックの積層方向における一端側に配置された第１エンドプレートと、  前記スタックの積層方向における他端側に配置された第２エンドプレートと、  前記第１エンドプレートおよび前記第２エンドプレートのうちの少なくとも一方と前記スタックとの間に間隔を隔てて設けられたプレッシャプレートと、
前記間隔に配置され前記スタックの前記セル同士の隙間を狭める加圧力を発生させる付勢部材とを具備しており、
前記プレッシャプレートは、前記付勢部材に向けて突出すると共に前記積層方向に対して交差する方向における前記付勢部材のずれ変位を抑制する突起部を有することを特徴とする燃料電池スタック装置。
【請求項２】
請求項１において、前記突起部は、前記プレッシャプレートを前記付勢部材に向けて部分的に塑性変形させることにより形成されていることを特徴とする燃料電池スタック装置。
【請求項３】
請求項１または２において、前記突起部は、前記積層方向に沿って延設された軸線をもつ筒形状をなしていることを特徴とする燃料電池スタック装置。
【請求項４】
請求項１〜３のうちの一項において、前記突起部は、バーリング加工、絞り加工、張出加工、折り曲げ加工のうちのいずれかで形成されていることを特徴とする燃料電池スタック装置。
【請求項５】
請求項１〜４のうちの一項において、前記付勢部材は、前記積層方向に沿って延設された軸線をもつコイルバネであり、前記突起部は、前記コイルバネのうち軸線方向の端部の内側に配置されていることを特徴とする燃料電池スタック装置。
【請求項６】
請求項１〜４のうちの一項において、前記突起部は、前記積層方向に沿って延設されるように折り曲げられた複数個の片部を有することを特徴とする燃料電池スタック装置。
【請求項７】
請求項１〜６のうちの一項において、前記突起部は、前記プレッシャプレートに取付具により取り付けられていることを特徴とする燃料電池スタック装置。
【請求項８】
請求項１〜７のうちの一項において、前記スタックと前記プレッシャプレートとの間には板状をなす中間部材が設けられており、前記中間部材は、前記プレッシャプレートのうちの前記突起部に対面する領域に凹部を有することを特徴とする燃料電池スタック装置。
【請求項９】
請求項１〜８のうちの一項において、前記プレッシャプレートは、前記突起部の周囲に補強リブを有することを特徴とする燃料電池スタック装置。
【請求項１０】
請求項１〜９のうちの一項において、前記プレッシャプレートはこれの縁部に縁用補強リブを備えていることを特徴とする燃料電池スタック装置。
【請求項１１】
請求項１〜１０のうちの一項において、前記プレッシャプレートの前記突起部は、円筒形状にバーリング加工された後に、前記突起部の外径方向に曲成されて前記付勢部材の一端部にかしめ付けられていることを特徴とする燃料電池スタック装置。
【請求項１２】
請求項１〜１１のうちの一項において、前記プレッシャプレートの前記突起部は、円筒形状をなしており、前記付勢部材の一端部は前記プレッシャプレートの前記突起部にかしめ付けられていることを特徴とする燃料電池スタック装置。
【請求項１３】
請求項１〜１２のうちの一項において、前記プレッシャプレートの前記突起部は曲げ内周壁面および曲げ外周壁面をもち、前記曲げ内周壁面の曲率半径をｒとし、前記プレッシャプレートの厚みをＴ１とするとき、曲率半径ｒはＴ１以下に設定されていることを特徴とする燃料電池スタック装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はスタックのセル同士の隙間を狭める加圧力を発生させる付勢部材を有する燃料電池スタック装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、複数の発電セルを積層して構成される発電セル積層体と、発電セル積層体を収容するケーシング部材とを具備しており、ケーシング部材が、発電セルの積層方向の一方の端側に位置する第１エンドプレートと、発電セルの積層方向の他方の端側に位置する第２エンドプレートと、プレッシャプレートとを含む燃料電池のスタック構造を開示している。このものによれば、プレッシャプレートに切削加工で第１穴を形成し、第２エンドプレートに切削加工で第２穴を形成し、プレッシャプレートの第１穴にコイルバネの長さ方向の一端部を着座させ、第２エンドプレートの第２穴にコイルバネの長さ方向の他端部を着座させることにより、コイルバネを組み付けている。発電運転時には発電セル積層体は積層方向に膨張する。発電運転が停止されると、発電セル積層体の膨張は解消されて収縮する。このように発電セル積層体は積層方向に膨張および収縮を繰り返す。このようなときであっても、発電セル積層体を構成するセル間の隙間を無くすように、コイルバネのバネ力は作用する。
【特許文献１】特開２００６−１７９２２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記した特許文献１によれば、プレッシャプレートおよび第２エンドプレートに切削加工で穴を形成しているため、切削加工性を考慮し、エンドプレートの材料としては、加工性が良い柔らかめの金属材料を利用する。この場合、切削工程による切り屑が発生する。更に、加工性が良い柔らかめの金属材料を利用するため、プレッシャプレートの平面度を確保すべく、厚肉のプレッシャプレートを使用している。
【０００４】
本発明は上記した実情に鑑みてなされたものであり、コイルバネ等の付勢部材を組み付けるにあたり、プレッシャプレートに対する切削加工を廃止または簡素化できる燃料電池スタック装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る燃料電池スタック装置は、燃料電池を構成するセルを複数個積層方向に積層して形成されたスタックと、スタックの積層方向における一端側に配置された第１エンドプレートと、スタックの積層方向における他端側に配置された第２エンドプレートと、第１エンドプレートおよび第２エンドプレートのうちの少なくとも一方とスタックとの間に間隔を隔てて設けられたプレッシャプレートと、間隔に配置されスタックのセル同士の隙間を狭める加圧力を発生させる付勢部材とを具備しており、プレッシャプレートは、付勢部材に向けて突出すると共に積層方向に対して交差する方向における付勢部材のずれ変位を抑制する突起部を有することを特徴とする。
【０００６】
付勢部材は、スタックのセル同士の隙間を狭める加圧力を発生させる。これによりセル間のシール性が向上する。プレッシャプレートに設けられている突起部は、付勢部材側に向けて突出すると共に、付勢部材に係合し、セルの積層方向の交差する方向における付勢部材のずれ変位を抑制する。付勢部材のずれ変位が抑制されるため、スタックのセル間のシール性が向上し、セルを流れる反応流体の漏れは抑制される。
【０００７】
ここで、スタックは、燃料電池を構成するセルを複数個積層方向に積層して形成されているものであればよい。第１エンドプレートは、スタックの積層方向における一端側に配置されている。第２エンドプレートは、スタックの積層方向における他端側に配置されている。プレッシャプレートは、第１エンドプレートおよび第２エンドプレートのうちの少なくとも一方とスタックとの間に間隔を隔てて設けられており、スタックのセルをできるだけ均一に加圧させるためのものである。プレッシャプレートの材質は金属が好ましいが、場合によっては硬質樹脂（例えばエンジニアリングプラスチック）、セラミックス焼結体でも良い。
【０００８】
付勢部材は、エンドプレートとプレッシャプレートとの間の間隔に配置されており、スタックのセル同士の隙間を狭める加圧力を発生させる。プレッシャプレートの突起部は、付勢部材に係合するように付勢部材側に向けて突出すると共に、セルの積層方向の交差する方向における付勢部材のずれ変位を抑制する。付勢部材はコイルバネが例示される。コイルバネは円筒コイルバネ、円錐コイルバネ、タケノコ状のコイルバネが例示される。
【０００９】
本発明によれば、次の態様が例示される。
【００１０】
・突起部は、プレッシャプレートを付勢部材に向けて部分的に塑性変形させることにより形成されている態様が例示される。従ってプレッシャプレートは塑性変形可能な材料で形成されている。プレッシャプレートの厚みは特に制限されないが、０．２〜２０ミリメートル、０．３〜１０ミリメートル、０．５〜５ミリメートル、１〜４ミリメートルが例示される。
【００１１】
・突起部は、前記積層方向に沿った軸線をもつ筒形状をなしている態様が例示される。このような突起部は、バーリング加工、絞り加工、張出加工、折り曲げ加工のうちのいずれかで形成されている態様が例示される。付勢部材は、セルの積層方向に沿って延設された軸線をもつコイルバネであり、突起部は、コイルバネのうち軸線方向の端部の内側に配置されている態様が例示される。この場合、コイルバネの端部のずれ変位が抑制される。コイルバネとしては円筒コイルバネ、円錐コイルバネ、竹の子バネ、タル形コイルバネが例示される。
【００１２】
・突起部は、セルの積層方向に沿って延設されるように曲成された複数個の片部を有する態様が例示される。この場合、片部の長さを長くするのに有利である。
・突起部は、プレッシャプレートに取付具により取り付けられている態様が例示される。取付具としては、ボルト、圧入ピンが例示される。スタックとプレッシャプレートとの間には、板状をなす中間部材が設けられている態様が例示される。この場合、中間部材は、プレッシャプレートのうちの突起部に対面する領域に凹部を有する態様が例示される。この場合、プレッシャプレートのうちの突起部の近傍の部位の平面度が低下するときであっても、凹部は、平面度の低下に起因する凸を吸収することができる。
【００１３】
・プレッシャプレートは、突起部の周囲に補強リブを有する態様が例示される。この場合、突起部の周囲が強化され、突起部の周囲の過剰変形が抑制され、プレッシャプレートによる面圧均衡化に有利である。補強リブは、突起部の周囲に同軸的または非同軸的に設けることができる。また、プレッシャプレートはこれの縁部に縁用補強リブを備えている態様が例示される。プレッシャプレートの縁部が強化される。故に付勢部材の付勢力が大きいときであっても、プレッシャプレートの反り変形が抑制される。故に、プレッシャプレートによる面圧均衡化に有利であり、セルの面圧のばらつきを低減させるのに有利である。
【００１４】
・プレッシャプレートの突起部は、円筒形状にバーリング加工された後に、外径方向に曲成されて付勢部材にかしめ付けられている態様が例示される。また、プレッシャプレートの突起部は、円筒形状をなしており、付勢部材はプレッシャプレートの突起部にかしめ付けられている態様が例示される。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、プレッシャプレートの突起部は、付勢部材側に向けて突出すると共に積層方向の交差する方向における付勢部材のずれ変位を抑制する。このように付勢部材のずれ変位が抑制されるため、スタックのセル間のシール性が向上し、セルを流れる反応流体の漏れは抑制され、スタックの発電性能を高めるのに有利である。
【００１６】
本発明によれば、コイルバネ等の付勢部材を組み付ける組み付け機構をプレッシャプレートに形成するにあたり、付勢部材の着座部分を切削加工や研削加工で形成しないため、プレッシャプレートに対する切削加工を廃止することができる。あるいは、プレッシャプレートに切削加工を実施して付勢部材の着座部分以外の部位を切削加工で形成するとしても、切削加工を最小限に簡素化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明を具体化した各実施形態について説明する。
【００１８】
（実施形態１）
図１〜図５は実施形態１を示す。燃料電池スタック装置１は定置用でも車両用でも良い。図１は燃料電池スタック装置１の平面視を示す。図２は燃料電池スタック装置１の側面視を示す。図１に示すように、燃料電池スタック装置１は、燃料電池のスタック２と、第１エンドプレート３と、第２エンドプレート４と、金属板製のプレッシャプレート６とを備えている。
【００１９】
スタック２は、燃料電池のプレート状のセル２０をこれの厚み方向に、つまり、矢印Ｘ方向に積層して形成されている。セル２０は、ＭＥＡ２００と、ＭＥＡ２００を厚み方向に挟むアノード配流板２０１、カソード配流板２０２で形成されている。ＭＥＡ２００は、固体高分子系（例えばパーフルオロスルホン酸系）または無機系のイオン伝導膜２０４と、イオン伝導膜２０４を厚み方向に挟むアノード電極２０５およびカソード電極２０６とを有する。アノード電極２０５はアノード流体が流れる溝２０１ａをもつ導電材料（例えば炭素材料または金属材料）で形成されたアノード配流板２０１に対面する。カソード電極２０６は、カソード流体が流れる溝２０２ａをもつ導電材料（例えば炭素材料または金属材料）で形成されたカソード配流板２０２に対面する。
【００２０】
図１に示すように、スタック２のセル２０の積層方向（矢印Ｘ方向）において、スタック２の端側には、電気エネルギ取り出し用の導電材料で形成された板状の端子部材２１が配置されている。以下、セル２０の積層方向を単に積層方向ともいう。スタック２の積層方向（矢印Ｘ方向）において、スタック２の外側には、電気絶縁性をもつ板状の第１絶縁部材２２および第２絶縁部材２３（材質：樹脂やセラミックス等の電気絶縁材料）が配置されている。第１絶縁部材２２の外側に位置するように、金属製のプレッシャプレート６が第１絶縁部材２２と第１エンドプレート３との間に配置されている。プレッシャプレート６は、スタック２のセル２０間における面圧のばらつきを低減させたり、セル間のシール性向上に貢献できる。従って、プレッシャプレート６の厚みは厚くすることが好ましいが、しかし過剰に厚いと、重量増加、コスト増加を発生させる。
【００２１】
図１及び図２に示すように、第１エンドプレート３は、スタック２のセル２０の積層方向（横方向，矢印Ｘ方向）の一端部側に配置されている。第１エンドプレート３は、スタック２のセル２０の表面方向に沿っている第１プレート部３０と、第１プレート部３０の上下両側において第２エンドプレート４から遠ざかるように断面Ｌ形状に曲成された互いに対向する鍔状をなす第１フランジ部３１ｕ、３１ｄと、スタック２側に曲成された第１アーム部３２とを備えている。第１フランジ部３１ｕはスタック持ち上げ用または吊り下げ設置用であり、第１フランジ部３１ｄはスタック設置用である。
【００２２】
図１及び図２に示すように、第２エンドプレート４はスタック２の積層方向（矢印Ｘ方向）の他端部側に配置されている。第２エンドプレート４は、スタック２のセル２０の表面方向に沿っている第２プレート部４０と、第２プレート部４０の上下両側において断面Ｌ形状に曲成され互いに対向する鍔状をなす２個の第２フランジ部４１ｕ、４１ｄと、スタック２側に曲成された第２アーム部４２とを備えている。第２フランジ部４１ｕはスタック持ち上げ用であり、第２フランジ部４１ｄはスタック設置用である。
【００２３】
第１エンドプレート３の第１アーム部３２の凸状の係合部３２ｒは、第１テンション部材５Ａの窓状の被係合部５１ｒ、第２テンション部材５Ｂの窓状の被係合部５２ｒに係合して結合されている。第２エンドプレート４の第２アーム部４２の凸状の係合部４２ｒは、第１テンション部材５Ａの窓状の被係合部５３ｒ、第２テンション部材５Ｂの窓状の被係合部５４ｒに係合して結合されている。
【００２４】
図３は実施形態の要部を示す。図３に示すように、付勢部材としてのコイルバネ７は、積層方向（矢印Ｘ方向）に沿って延設されたコイル軸線７ｐ（軸線）をもつ円筒コイル形状をなす。プレッシャプレート６は、コイルバネ７のバネ力からの反力を受けるものであり、鋼板、殊に圧延鋼板で形成されている。圧延鋼板は冷間圧延鋼板が好ましい。圧延鋼板は、高い剛性、高い耐反り変形性、高い耐摩耗性、高い平面性、高い平滑性を有する。プレッシャプレート６は、平面度が高い互いに背向する表面６ａ、６ｃをもち、コイルバネ７に対面する位置に突起部８を有する。
【００２５】
突起部８は、コイルバネ７側に向けて突出すると共に、積層方向（矢印Ｘ方向）の交差する方向（矢印Ｙ方向）におけるコイルバネ７のずれ変位を抑制する。矢印Ｙ方向はＹ１，Ｙ２方向を含む（図４参照）。Ｙ１方向はスタック２の高さ方向に相当する。Ｙ２方向はスタック２の幅方向に相当する。突起部８は、コイルバネ７のうち軸線方向の一端部７０の内側に嵌められて配置されている。従って、突起部８は、セル２０の積層方向（矢印Ｘ方向）の交差する方向（矢印Ｙ方向）におけるコイルバネ７の一端部７０のずれ変位を抑制する。このようにコイルバネ７のずれ変位が抑制されるため、スタック２のセル２０間におけるシール性が向上し、セル２０を流れる反応流体の漏れは抑制され、高い発電性能が得られる。
【００２６】
突起部８は、プレッシャプレート６をコイルバネ７に向けて部分的にプレス成形で塑性変形させることにより形成されている。具体的には、突起部８はバーリング加工により円筒形状に形成されており、セル２０の積層方向（矢印Ｘ方向）に沿った仮想軸線８０ｃをもつ円筒形状の周壁８０を有する。周壁８０は、内周壁面８０１，外周壁面８０２をもつ。なお、外周壁面８０２とコイルバネ７との間には、微小隙間が形成されていても良いし、外周壁面８０２とコイルバネ７とは密着していても良い。
【００２７】
ここで、周壁８０は仮想軸線８０ｃの回りを１周しているため、高い耐変形性をもつ。図３に示すように、周壁８０は、曲げ内周壁面８０ｉおよび曲げ外周壁面８０ｐを有すると共に、円形状の先端開口８１を有する。曲げ内周壁面８０ｉおよび曲げ外周壁面８０ｐ付近は塑性加工度が高いため、バーリング加工が常温領域で実施されていれば、加工硬化による強化を期待できる。なお、曲げ内周壁面８０ｉは殊に圧縮応力が作用されており、強化される。スタック装置１にはセル２０同士における面圧のばらつきを低減させるため、コイルバネ７は複数個組み付けられている。このため図４に示すように、突起部８は、プレッシャプレート６において複数個（コイルバネ７と同数個）形成されている。
【００２８】
図５（Ａ）（Ｂ）はバーリング加工の概念を示す。図５（Ａ）（Ｂ）に示すように、貫通孔をもつプレッシャプレート６（素板）をダイスに保持した状態で、貫通孔をもつ壁部分にポンチを加圧させることによりバーリング加工は実施される。バーリング加工が常温領域で実施されれば、加工硬化による強度増加を期待できる。場合によってはバーリング加工は温間加工、熱間加工で実施してもよい。
【００２９】
図３に示すように、突起部８の外径Ｄ１は、コイルバネ７の径Ｄ６および内径Ｄ７よりも小さく設定されている。このためコイルバネ７の長さ方向の一端部７０は突起部８の外周側に嵌ることができる。
【００３０】
スタック２とプレッシャプレート６との間には板状をなす中間部材としての第１絶縁部材２２（例えば樹脂材料、セラミックス材料、ガラス材料等の絶縁材料）が配置されている。上記したようにバーリング加工等の塑性変形をプレッシャプレート６に実施すれば、プレッシャプレート６のうち突起部８の近傍の平面度が低下するおそれがある。この場合、プレッシャプレート６による面圧均一効果が低下するおそれがある。この点について本実施形態によれば、第１絶縁部材２２は、プレッシャプレート６のうちの突起部８に対面する領域に凹部２２０を有する。凹部２２０は内壁面２２１と底壁面２２２とで形成されている。このため塑性加工によりプレッシャプレート６のうち突起部８の近傍の平面度が低下するときであっても、平面度の低下は凹部２２０によって吸収されるため、プレッシャプレート６による面圧均一効果が維持される。凹部２２０の内径Ｄ３は、突起部８の外径Ｄ１および内径Ｄ２よりも大きい。このため凹部２２０はプレッシャプレート６の平面度の低下に起因する凸を確実に吸収することができる。凹部２２０の深さＨ１はプレッシャプレート６の厚みＴ１よりも小さい。
【００３１】
本実施形態によれば、図３に示すように、プレッシャプレート６に対面する第１エンドプレート３には、突起部８は設けられていない。従って、第１エンドプレート３のうちコイルバネ７の長さ方向の他端部７１が着座する部分３ｘは、平坦状とされている。発電運転（負荷変動含む）または発電運転の停止に伴い、スタック２は積層方向（矢印Ｘ方向）において微視的な膨張および収縮を繰り返す。この場合、コイルバネ７がずれるおそれがある。コイルバネ７のずれは、セル２０に対する均一面圧を維持する観点からは、好ましくない。ここで、第１エンドプレート３は矢印Ｘ方向において７プレッシャプレート６よりもスタック２から離間しているため、コイルバネ７のうちプレッシャプレート６側の一端部７０のずれ変位を抑制すれば良い。プレッシャプレート６は第１エンドプレート３よりもスタック２に近いため、コイルバネ７の一端部７０のずれ変位の影響は、第１エンドプレート３の場合よりも大きいといえる。従って第１エンドプレート３よりもプレッシャプレート６に突起部８を形成することは、有意義である。
【００３２】
以上説明したように本実施形態によれば、プレッシャプレート６の突起部８は、コイルバネ７側に向けて突出すると共に、積層方向（矢印Ｘ方向）の交差する方向（矢印Ｙ方向）におけるコイルバネ７のずれ変位を抑制する。このようにコイルバネ７のずれ変位が突起部８により抑制されるため、スタック２のセル２０間のシール性が向上し、セル２０を流れる反応流体の漏れは抑制され、スタック２の発電性能を高めるのに有利である。
【００３３】
本実施形態によれば、プレッシャプレート６にバーリング加工により突起部８を形成するため、突起部８となる別部品をプレッシャプレート６に取り付けずともよく、コストを低減させることができる。更にコイルバネ７をプレッシャプレート６に形成するにあたり、プレッシャプレート６に対する切削工程を廃止あるいは簡素化できるため、切削加工時の粉塵の問題を解消できる。
【００３４】
なお、複数個のセル２０が厚み方向に積層されるため、スタック２の厚み寸法は、微視的にみれば、各部位によって相違するおそれがある。この場合においても、スタック２の厚み寸法の変動をコイルバネ７の伸縮により吸収することができる。
【００３５】
（実施形態２）
図６は実施形態２を示す。本実施形態は実施形態１と基本的には同様の構成および作用効果を有する。本実施形態によれば、図６に示すように、実施形態１と同様に、プレッシャプレート６にはバーリング加工により突起部８が設けられている。更に図６に示すように、プレッシャプレート６に対面する第１エンドプレート３においても、バーリング加工により円筒形状をなす突起部８Ｗが設けられている。突起部８Ｗの周壁８０Ｗはコイルバネ７の長さ方向の他端部７１に嵌る。
【００３６】
本実施形態においても、プレッシャプレート６の突起部８、第１エンドプレート３の突起部８Ｗは、コイルバネ７側に向けて突出すると共に、積層方向（矢印Ｘ方向）の交差する方向（矢印Ｙ方向）におけるコイルバネ７のずれ変位を抑制する。このようにコイルバネ７の一端部７０および他端部７１のずれ変位が抑制されるため、スタック２のセル２０間のシール性が向上し、セル２０を流れる反応流体の漏れは抑制され、高い発電性能が得られる。
【００３７】
（実施形態３）
図７は実施形態３を示す。本実施形態は実施形態１と基本的には同様の構成および作用効果を有する。本実施形態によれば、第１絶縁部材２２の表面のうち突起部８に対面する部分には、凹部２２０は形成されていない。この場合、プレッシャプレート６と第１絶縁部材２２とが対面する対面面積を増加することができる。
【００３８】
（実施形態４）
図８および図９は実施形態４を示す。本実施形態は実施形態１と基本的には同様の構成および作用効果を有する。突起部８はバーリング加工により形成されており、積層方向（矢印Ｘ方向）に沿った仮想軸線８０ｃをもつ筒形状の周壁８０を有する。バーリング加工後の周壁８０は仮想軸線８０ｃの回りを１周しており、曲げ内周壁面８０ｉおよび曲げ外周壁面８０ｐを有する。バーリング加工後に、曲げ内周壁面８０ｉを矯正型５２０の型面５２１、矯正型５３０の型面５３１で加圧して矯正させる矯正工程を実施する。これにより曲げ内周壁面８０ｉを整形して曲げ内周壁面８０ｉの曲率半径ｒを小さくさせている。これによりコイルバネ７の一端部７０の着座性を一層安定化させることができる。ひいては、コイルバネ７によるバネ力をプレッシャプレート６に一層安定的に作用させることにしている。この場合、プレッシャプレート６の厚みをＴ１とするとき、曲率半径ｒはＴ１以下、１／２・Ｔ１以下、１／３・Ｔ１以下、１／４・Ｔ１以下とすることができる。例えばＴ１が３．２ミリメートルであるときには、曲率半径ｒは３．２ミリメートル以下、１．６ミリメートル以下にできる。
【００３９】
（実施形態５）
図１０は実施形態５を示す。本実施形態は実施形態１と基本的には同様の構成および作用効果を有する。突起部８はバーリング加工により形成されており、積層方向（矢印Ｘ方向）に沿った仮想軸線８０ｃをもつ円筒形状の周壁８０を有する。バーリング加工後の周壁８０は仮想軸線８０ｃの回りを１周しており、曲げ内周壁面８０ｉおよび曲げ外周壁面８０ｐを有する。第１絶縁部材２２は、プレッシャプレート６のうちの突起部８に対面する領域に凹部２２０を有する。凹部２２０の内径Ｄ３は突起部８の内径Ｄ２よりも大きいものの、コイルバネ７の端部がプレッシャプレート６に着座している着座径Ｄ４よりも小さくされている。このため図１０の矢印Ｂ１方向（プレッシャプレート６の面直角方向）から第１絶縁部材２２およびプレッシャプレート６を投影するとき、空間状の凹部２２０はコイルバネ７の着座部分７０ｘに対向しておらず、第１絶縁部材２２の部分２２ｘが着座部分７０ｘに対向する。この結果、凹部２２０はプレッシャプレート６の平面度の低下を吸収しつつ、コイルバネ７のバネ力が強いときであっても、プレッシャプレート６の変形を抑制でき、コイルバネ７の着座性を良好に維持できる。
【００４０】
（実施形態６）
図１１は実施形態６を示す。本実施形態は実施形態１と基本的には同様の構成および作用効果を有する。突起部８はプレッシャプレート６においてバーリング加工により形成されており、積層方向（矢印Ｘ方向）に沿った仮想軸線８０ｃをもつ円筒形状の周壁８０を有する。突起部８の仮想軸線８０ｃの回りを１周するようにリング状の補強リブ８５がプレス加工により周壁８０と同軸的に形成されている。補強リブ８５はコイルバネ７側に突出しており、曲げ外周面８５ｐと曲げ内周面８５ｉとをもつ。補強リブ８５によりプレッシャプレート６のうち突起部８付近の領域が強化されている。プレス加工が常温領域で実施されれば、突起部８付近の領域における加工硬化による強化を期待できる。なおプレス加工は温間加工、熱間加工でも良い。
【００４１】
（実施形態７）
図１２は実施形態７を示す。本実施形態は実施形態１と基本的には同様の構成および作用効果を有する。図１２に示すように、突起部８Ｂは絞り加工により形成されており、仮想軸線８０ｃの回りを１周する周壁８０と、周壁８０を閉鎖する閉鎖壁８３とを有する。周壁８０を閉鎖する閉鎖壁８３が形成されているため、使用時における突起部８の変形が抑制される。絞り加工が常温領域で実施されれば、加工硬化による突起部８Ｂの一層の強化を期待できる。なお絞り加工は温間加工、熱間加工でも良い。絞り加工の場合、絞り条件によっては、プレッシャプレート６の肉部分が周壁８０に移動して、周壁８０の厚みを増肉させることも期待できる。更に図１２に示すように、第１エンドプレート３には突起部８ＷＢが突起部８Ｂに対面するように絞り加工により形成されている。突起部８ＷＢは、コイルバネ７の長さ方向の他端部７１を嵌めるものであり、仮想軸線８０ｓの回りを１周する周壁８０ＷＢと、周壁８０ＷＢを閉鎖する閉鎖壁８３ＷＢとを有する。周壁８０ＷＢを閉鎖する閉鎖壁８３ＷＢが形成されているため、使用時における突起部８ＷＢの変形が抑制される。
【００４２】
（実施形態８）
図１３は実施形態８を示す。本実施形態は実施形態１と基本的には同様の構成および作用効果を有する。図１３に示すように、突起部８Ｃは張り出し加工により形成されており、仮想軸線８０ｃの回りを１周する周壁８０と、周壁８０を閉鎖する閉鎖壁８３とを有する。張り出し加工では、一般的には閉鎖壁８３の径方向の延び量が絞り加工よりも大きい。周壁８０を閉鎖する閉鎖壁８３が形成されているため、使用時における突起部８Ｃの変形が抑制される。絞り加工が常温領域で実施されれば、加工効果による突起部８Ｃの一層の強化を期待できる。
【００４３】
更に図１３に示すように、第１エンドプレート３には、突起部８ＷＣが突起部８Ｃに対面するように張り出し加工により形成されている。突起部８ＷＣは、仮想軸線８０ｓの回りを１周する周壁８０ＷＣと、周壁８０ＷＣを閉鎖する閉鎖壁８３ＷＣとを有する。周壁８０ＷＣを閉鎖する閉鎖壁８３ＷＣが形成されているため、使用時における突起部８ＷＣの変形が抑制される。
【００４４】
（実施形態９）
図１４は実施形態９を示す。本実施形態は実施形態１と基本的には同様の構成および作用効果を有する。図１４に示すように、プレッシャプレート６の突起部８Ｄは、円筒形状にバーリング加工された後に、突起部８Ｄの外径方向に曲成されてかしめ部分８５０が形成され、かしめ部分８５０がコイルバネ７の一端部７０の線材を包囲するように断面でＣ形状に機械的にかしめ付けられている。この場合、突起部８Ｄとコイルバネ７の一端部７０との係合性、連結性が高まる。この場合には、円筒形状にバーリング加工された突起部８Ｄの先端開口に、円錐状のかしめ型部を挿入し、突起部８Ｄの周壁８０をこれの外径方向に曲成することにより形成できる。
【００４５】
（実施形態１０）
図１５は実施形態１０を示す。本実施形態は実施形態１と基本的には同様の構成および作用効果を有する。図１５に示すように、金属製のプレッシャプレート６の突起部８は円筒形状をなしている。付勢部材としてのコイルバネ７の一端部７０は突起部８の外周側に配置されている。コイルバネ７の一端部７０は、プレッシャプレート６の突起部８に求心方向（矢印ＥＡ方向）に縮径されている。これにより一端部７０は、円筒形状の突起部８の外周壁面８０２に密着するようにかしめ治具によりかしめ付けられている。この場合、突起部８とコイルバネ７の一端部７０との係合性、連結性が高まる。これによりセル２０間のシール性を向上させるのに有利である。
【００４６】
（実施形態１１）
図１６は実施形態１１を示す。本実施形態は実施形態１と基本的には同様の構成および作用効果を有する。図１６に示すように、金属製のプレッシャプレート６の縁部には補強リブ６４０がプレス成形により一体成形されている。補強リブ６４０はコイルバネ７側と反対側に、つまりスタック２に向けて突設されている。コイルバネ７のバネ力によりプレッシャプレート６が反り変形しようとするとき、補強リブ６４０は、プレッシャプレート６の反り変形を抑制させる。プレッシャプレート６の縁部の全長を１００と相対表示するとき、補強リブ６４０の全長は６０〜１００の範囲内の任意値として設定できる。
【００４７】
（実施形態１２）
図１７は実施形態１２を示す。本実施形態は実施形態１と基本的には同様の構成および作用効果を有する。図１７に示すように、金属製のプレッシャプレート６の縁部には補強リブ６５０がプレス成形により一体成形されている。補強リブ６５０はコイルバネ７に向けて、つまりスタック２と反対側に突設されている。コイルバネ７のバネ力によりプレッシャプレート６が反り変形しようとするとき、補強リブ６５０は、プレッシャプレート６の反り変形を抑制させる。プレッシャプレート６の縁部の全長を１００と相対表示するとき、補強リブ６５０の全長は６０〜１００の範囲内の任意値として設定できる。なお、補強リブは、プレス成型の他に他部材を溶接することで形成しても良い。但し、その場合は、熱による平面度の悪化を考慮する必要がある。
【００４８】
（実施形態１３）
図１８および図１９は実施形態１３を示す。本実施形態は実施形態１と基本的には同様の構成および作用効果を有する。図１８、図１９に示すように、突起部８Ｈは複数個の片部８６を有する。片部８６は、セル２０の積層方向（矢印Ｘ方向）に沿って延設されるように折り曲げられている。すなわち、突起部８Ｈは、プレッシャプレート６に形成された貫通孔６８の縁部を曲成させて複数個の片部８６を形成することにより設けられている。図１８に示すように、隣設する片部８６間には隙間８６ｍが形成されているため、曲成加工時の拘束性が少なく、片部８６の長さＬｃ（コイルバネ７との係合距離）を増加させるのに有利となり、コイルバネ７の一端部７０のずれ変位を抑制させる。なお、隣設する片部８６間には、片部８６の曲成加工を促進させるための逃げ穴８７が形成されている。
【００４９】
（実施形態１４）
図２０は実施形態１４を示す。本実施形態は、図１８及び図１９に示す実施形態１３と基本的には同様の構成および作用効果を有する。図２０に示すように、突起部８Ｋは、プレッシャプレート６に形成された貫通孔６８の縁部を曲成させて片部８６を形成する工程と、片部８６をこれの外径方向に曲成することによりかしめ部分８５５を形成して構成されている。かしめ部分８５５がコイルバネ７の一端部７０の線材を包囲するように機械的にかしめ付けられている。この場合、突起部８Ｋとコイルバネ７の一端部７０との係合性、連結性が高まる。これによりコイルバネ７の一端部７０のずれ変位を一層抑制させることができる。なお、かしめ部分８５５で形成される空間にコイルバネ７の一端部７０の線材を挿入させることにより、一端部７０を突起部８Ｋに着座させても良い。
【００５０】
（実施形態１５）
図２１は実施形態１５を示す。本実施形態は実施形態１と基本的には同様の構成および作用効果を有する。図２１に示すように、プレッシャプレート６Ｅは硬質樹脂で形成されており、硬質樹脂を母材とする突起部８を有する。硬質樹脂としては、ポリアミド、ポリアセタール、ポリエーボネイトなどのエンジニアリングプラスチックが例示される。
【００５１】
（実施形態１６）
図２２および図２３は実施形態１６を示す。本実施形態は実施形態１と基本的には同様の構成および作用効果を有する。図２２および図２３に示すように、プレッシャプレート６は突起部８Ｆを有する。突起部８Ｆは、コイルバネ７側に向けて突出すると共に、積層方向（矢印Ｘ方向）の交差する方向（矢印Ｙ方向）におけるコイルバネ７のずれ変位を抑制する。矢印Ｙ方向はＹ１，Ｙ２方向を含む。Ｙ１方向はスタック２の高さ方向に相当する。Ｙ２方向はスタック２の幅方向に相当する。一枚のプレッシャプレート６には、複数のコイルバネ７が組み付けられるため、複数の突起部８Ｆが組み付けられる（図２２参照）。突起部８Ｆは、プレッシャプレート６に取付具８９により取り付けられている。
【００５２】
更に説明を加える。図２２に示すように、プレッシャプレート６は、プレス打抜加工で貫通するように形成された大円形状の複数の嵌合孔６５０と、各嵌合孔６５０の外側に形成された小円形状の複数の取付孔６５２とを有する。取付孔６５２には雌螺子６５１が形成されている。
【００５３】
図２２に示すように、突起部８Ｆは、嵌合孔６５０に嵌合する短円柱状の嵌合突起部８５０と、嵌合突起部８５０の外径よりも大きな外径をもつ短円柱状の大径突起部８５１と、大径突起部８５１を矢印Ｘ方向に沿って貫通する複数の貫通孔８５２とを有する。ボルト状の取付具８９は、雄螺子８９０をもつ軸部８９１と、軸部８９１の基端部に設けられた頭部８９２とを有する。取付具８９の軸部８９１を貫通孔８５２に嵌め、その軸部８９１の雄螺子８９０を取付孔６５２の雌螺子６５１に螺合させることにより、突起部８Ｆをプレッシャプレート６に着脱可能に取り付ける。
【００５４】
本実施形態によれば、プレッシャプレート６を曲げ変形させていないため、プレッシャプレート６の表面６ａ、６ｃの平面度を良好に維持できる。故に、セル２０の面圧のばらつきを抑えるのに有利となる。第１絶縁部材２２は、プレッシャプレート６のうちの突起部８Ｆに対面する領域に凹部２２０を有する。凹部２２０の内径Ｄ３は突起部８Ｆの嵌合突起部８５０の外径Ｄ８、複数の取付具８９間の距離Ｄ９よりも大きい。このため取付具８９の軸部８９１の先端部８９５がプレッシャプレート６の表面６ｃから突出するときであっても、凹部２２０は、取付具８９の軸部８９１の先端部８９５の突出を吸収することができる。なお、取付具８９の雄螺子８９０の螺子山の数を増加させるためには、取付具８９の軸部８９１の先端部８９５をプレッシャプレート６の表面６ｃから突出させることが好ましい。すなわち、プレッシャプレート６の厚みＴ１が薄いときであっても、取付具８９の軸部８９１の雄螺子８９０の螺子長さを増加させることができ、突起部８Ｆの取付強度の増加に貢献できる。
【００５５】
本実施形態によれば、プレッシャプレート６とは別体の突起部８Ｆをプレッシャプレート６に取り付ける。このためプレッシャプレート６に対する塑性変形を最小限に抑えることができる。故に、プレッシャプレート６に与える歪みを抑制することができ、プレッシャプレート６の表面６ａ，６ｃの平面度を良好に確保するのに有利となる。更にプレッシャプレート６に対する切削加工を最小限にすることができ、切削屑等の発生を抑制することができる。
【００５６】
（実施形態１７）
図２４は実施形態１７を示す。本実施形態は実施形態１と基本的には同様の構成および作用効果を有する。図２４に示すように、第１絶縁部材２２は、プレッシャプレート６のうちの突起部８Ｆに対面する領域に凹部２２０を有しない。この場合、第１絶縁部材２２とプレッシャプレート６との接触面積が増加する。
【００５７】
（その他）
上記した実施形態１では、スタック２は、鉛直方向に沿った複数のセル２０を水平方向に沿って積層させる構造であるが、これに限らず、水平方向に沿ったセルを鉛直方向に沿って積層させる構造としても良い。第１エンドプレート３および第２エンドプレート４はテンション部材５Ａ，５Ｂに連結されているが、これに限らず、第１エンドプレート３および第２エンドプレート４に繋ぐ方向に延設された蓋等を第１エンドプレート３および第２エンドプレート４に嵌めることにしても良い。第１エンドプレート３は、第１プレート部３０と第１フランジ部３１ｕ、３１ｄと第１アーム部３２とを備えている。しかしながら第１フランジ部３１ｕ、３１ｄを廃止しても良い。第２エンドプレート４についても同様である。
【００５８】
上記した各実施形態に係る特有の構造または機能を他の実施形態に適用しても良い。すなわち、複数の実施形態の構造または機能を併有することもできる。上記した記載から次の技術的思想も把握できる。
（付記項１）燃料電池の複数のセルを積層方向に積層して形成されたスタックと、前記スタックの積層方向における一端側に配置された第１エンドプレートと、前記スタックの積層方向における他端側に配置された第２エンドプレートと、前記第１エンドプレートおよび前記第２エンドプレートのうちの少なくとも一方と前記スタックとの間に間隔を隔てて設けられたプレッシャプレートと、前記間隔に配置され前記スタックの前記セル同士の隙間を狭める加圧力を発生させる付勢部材とを具備する燃料電池スタック装置。
（付記項２）付記項１において、プレッシャプレートはこれを補強する補強リブを有することを特徴とする燃料電池スタック装置。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明は例えば定置用、車両用、電気機器用、電子機器用、ポータブル用等の燃料電池スタック装置に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】実施形態１に係り、燃料電池スタック装置の平面に沿った断面図である。
【図２】実施形態１に係り、燃料電池スタック装置を示す側面図である。
【図３】実施形態１に係り、コイルバネを組み付ける突起部付近を示す断面図である。
【図４】実施形態１に係り、バーリング加工で形成された複数の突起部をもつプレッシャプレートを示す斜視図である。
【図５】実施形態１に係り、（Ａ）（Ｂ）はバーリング加工を示す断面図である。
【図６】実施形態２に係り、コイルバネを組み付ける突起部付近を示す断面図である。
【図７】実施形態３に係り、コイルバネを組み付ける突起部付近を示す断面図である。
【図８】実施形態４に係り、プレッシャプレートにバーリング加工で形成した突起部付近を矯正する直前の状態を示す断面図である。
【図９】実施形態４に係り、プレッシャプレートにバーリング加工で形成した矯正した突起部にコイルバネを組み付けた状態を示す断面図である。
【図１０】実施形態５に係り、コイルバネを組み付ける突起部付近を示す断面図である。
【図１１】実施形態６に係り、コイルバネを組み付ける突起部付近を示す断面図である。
【図１２】実施形態７に係り、コイルバネを組み付ける突起部付近を示す断面図である。
【図１３】実施形態８に係り、コイルバネを組み付ける突起部付近を示す断面図である。
【図１４】実施形態９に係り、コイルバネを組み付ける突起部付近を示す断面図である。
【図１５】実施形態１０に係り、コイルバネを組み付ける突起部付近を示す断面図である。
【図１６】実施形態１１に係り、燃料電池スタック装置の平面に沿った断面図である。突起部付近を示す断面図である。
【図１７】実施形態１２に係り、燃料電池スタック装置の平面に沿った断面図である。突起部付近を示す断面図である。
【図１８】実施形態１３に係り、コイルバネを組み付ける突起部付近を示す断面図である。
【図１９】実施形態１３に係り、コイルバネを組み付ける突起部付近を示す断面図である。
【図２０】実施形態１４に係り、コイルバネを組み付ける突起部付近を示す断面図である。
【図２１】実施形態１５に係り、コイルバネを組み付ける突起部付近を示す断面図である。
【図２２】実施形態１６に係り、複数の突起部を有するプレッシャプレートを示す斜視図である。
【図２３】実施形態１６に係り、コイルバネを組み付ける突起部付近を示す断面図である。
【図２４】実施形態１７に係り、コイルバネを組み付ける突起部付近を示す断面図である。
【符号の説明】
【００６１】
１は燃料電池スタック装置、２はスタック、２０はセル、２２０は凹部、２３は絶縁部材、２４はテンション部材、３は第１エンドプレート、４は第２エンドプレート、７はコイルバネ（付勢部材）、７ｐはコイル軸線（軸線）、７０は一端部、７１は他端部、６はプレッシャプレート、６５０は嵌合孔、６５２は取付孔、８は突起部、８０ｃは仮想軸線（軸線）、８０は周壁、８０１は内周壁面、８０２は外周壁面、８０ｉは曲げ内周壁面、８０ｐは曲げ外周壁面、８１は先端開口、８５は補強リブ、８５０は嵌合突起部、８５１は大径突起部、８９は取付具、８９１は軸部、８９２は頭部を示す。
【図１】
2009181723.tif 000003
【図２】
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【図３】
2009181723.tif 000005
【図４】
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【図５】
2009181723.tif 000007
【図６】
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【図７】
2009181723.tif 000009
【図８】
2009181723.tif 000010
【図９】
2009181723.tif 000011
【図１０】
2009181723.tif 000012
【図１１】
2009181723.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
2009181723.tif 000017
【図１６】
2009181723.tif 000018
【図１７】
2009181723.tif 000019
【図１８】
2009181723.tif 000020
【図１９】
2009181723.tif 000021
【図２０】
2009181723.tif 000022
【図２１】
2009181723.tif 000023
【図２２】
2009181723.tif 000024
【図２３】
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【図２４】
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