特開 2022-178480 燃料電池スタック

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022178480

(43)【公開日】2022-12-02

(54)【発明の名称】燃料電池スタック

(51)【国際特許分類】

   H01M 8/248 20160101AFI20221125BHJP

   H01M 8/10 20160101ALN20221125BHJP

【ＦＩ】

H01M8/248

H01M8/10 101

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021085318

(22)【出願日】2021-05-20

(71)【出願人】

【識別番号】000005326

【氏名又は名称】本田技研工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100077665

【弁理士】

【氏名又は名称】千葉 剛宏

(74)【代理人】

【識別番号】100116676

【弁理士】

【氏名又は名称】宮寺 利幸

(74)【代理人】

【識別番号】100191134

【弁理士】

【氏名又は名称】千馬 隆之

(74)【代理人】

【識別番号】100136548

【弁理士】

【氏名又は名称】仲宗根 康晴

(74)【代理人】

【識別番号】100136641

【弁理士】

【氏名又は名称】坂井 志郎

(74)【代理人】

【識別番号】100180448

【弁理士】

【氏名又は名称】関口 亨祐

(72)【発明者】

【氏名】森川 洋

(72)【発明者】

【氏名】伊丹 俊輔

【テーマコード（参考）】

5H126

【Ｆターム（参考）】

5H126AA25

5H126BB06

5H126EE11

(57)【要約】      （修正有）

【課題】組み立てが簡単な押圧構造を有する燃料電池スタックを提供する。
【解決手段】燃料電池スタック１０の環状のバンド１４は、スタック本体１２の外周を、積層方向を含む囲み方向に囲んで、エンドプレート２２ａ、２２ｂ間に積層方向の締め付け荷重を付与する。荷重調整部１６は、バンド１４の当接周面７４に当接する荷重調整面９０を有する。荷重調整部１６は、荷重調整面９０を介してバンド１４を押圧方向に押圧することで締め付け荷重を調整する。押圧方向は、当接周面７４がスタック本体１２に対して接近又は離間する方向である。荷重調整面９０は、該荷重調整面９０が当接することで湾曲する当接周面７４に包絡面を形成する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

電解質膜・電極構造体及びセパレータを有する発電セルを積層方向に複数積層した積層体を、前記積層方向の両側からエンドプレートで挟んだスタック本体を備える燃料電池スタックであって、
前記スタック本体の外周を、前記積層方向を含む囲み方向に囲んで、前記エンドプレート間に前記積層方向の締め付け荷重を付与する環状のバンドと、
前記締め付け荷重の大きさを調整する荷重調整部と、
を備え、
前記バンドは、当接周面を有し、
前記荷重調整部は、前記当接周面に当接する荷重調整面を有し、
前記荷重調整部は、前記荷重調整面を介して前記バンドを押圧方向に押圧することで前記締め付け荷重を調整し、
前記押圧方向は、前記当接周面が前記スタック本体に対して接近又は離間する方向であり、
前記荷重調整面は、該荷重調整面が当接することで湾曲する前記当接周面に包絡面を形成する、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において、
前記荷重調整面及び該荷重調整面が当接した前記当接周面は、前記押圧方向に沿った断面がクロソイド曲線を形成する、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において、
前記押圧方向は、前記積層方向に沿って前記当接周面が前記スタック本体に接近する方向であり、
前記エンドプレートは、バンド懸架面を有し、
前記バンドの内周面は、プレート対向面を有し、
前記バンド懸架面と前記プレート対向面とは、前記押圧方向に向き合い、
前記プレート対向面の裏面は、前記当接周面を有し、
前記バンド懸架面は、前記荷重調整面に押圧された前記当接周面が進入可能な凹部を有する、燃料電池スタック。

【請求項4】

請求項３記載の燃料電池スタックにおいて、
前記荷重調整部は、前記当接周面に当接させた前記荷重調整面と、前記凹部の内底面との距離を調整可能に前記荷重調整面及び前記内底面の相対位置を固定する固定機構を有する、燃料電池スタック。

【請求項5】

請求項１又は２記載の燃料電池スタックにおいて、
前記押圧方向は、直交径方向に沿って前記当接周面が前記スタック本体に接近する方向であり、
前記直交径方向は、前記積層方向に直交する前記バンドの径方向であり、
前記積層体の側面は、包囲側面を有し、
前記バンドの内周面は、積層体対向面を有し、
前記包囲側面と前記積層体対向面とは、前記押圧方向に向き合い、
前記積層体対向面の裏面は、前記当接周面を有し、
前記押圧方向に沿った前記積層体の長さは、前記押圧方向に沿った前記エンドプレートの長さよりも短く、
前記エンドプレートと、前記包囲側面とは、前記荷重調整面に押圧された前記当接周面が進入可能な進入空間を形成する、燃料電池スタック。

【請求項6】

請求項５記載の燃料電池スタックにおいて、
前記当接周面は、前記直交径方向の両端側の前記積層体対向面の裏面にそれぞれ設けられ、
前記荷重調整部は、一組の前記荷重調整面を有し、
一方の前記荷重調整面と他方の前記荷重調整面との間に、前記積層体及び前記バンドが配置される、燃料電池スタック。

【請求項7】

請求項６記載の燃料電池スタックにおいて、
前記荷重調整部は、
一組の前記荷重調整面の一方を有する第１調整部本体と、
一組の前記荷重調整面の他方を有する第２調整部本体と、
前記第１調整部本体及び前記第２調整部本体の相対位置を固定する固定機構と、
を有し、
前記固定機構は、前記第１調整部本体の前記荷重調整面と前記第２調整部本体の前記荷重調整面との相対距離を調整可能である、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、燃料電池スタックに関する。

【背景技術】

【0002】

一般的に、燃料電池は、燃料電池スタックの形態で用いられる。燃料電池スタックは、発電セル（単位燃料電池）を複数積層した積層体と、該積層体の積層方向の両端側に配設したエンドプレートと、を備える。この種の燃料電池スタックでは、積層体を構成する各発電セルに適切な大きさの面圧を生じさせること等を目的として、エンドプレート間に締め付け荷重（圧縮荷重）を付与している。例えば、特許文献１には、積層体及びエンドプレートの外周を積層方向に囲み、エンドプレート間に締め付け荷重を付与する弾性ゴムベルトを備える燃料電池スタックが提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１０－１４０６６５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記の燃料電池スタックの組み立て工程では、積層体をエンドプレートで挟んでスタック本体を形成する。そして、スタック本体の外周を囲むように、スタック本体に弾性ゴムベルトを取り付ける。これによってスタック本体に弾性ゴムベルトの締め付け力が付与されることで、エンドプレート間に締め付け荷重が付与される。つまり、バンドとスタック本体との関係のみによって締め付け荷重の大きさが決定される。このため、上記の燃料電池スタックでは、弾性ゴムベルトがスタック本体に取り付けられた際に、締め付け荷重が適切な大きさとなるように、弾性ゴムベルトの内周の長さが厳密に設定される。この場合、スタック本体に取り付けられる前の弾性ゴムベルトの内周の長さは、囲み方向におけるスタック本体の外周の長さよりも短くなる。

【0005】

従って、燃料電池スタックの組み立て時には、スタック本体を積層方向に大きく圧縮変形させたり、弾性ゴムベルトをその内径が拡張するように大きく弾性変形させたりした状態で、弾性ゴムベルトがスタック本体に取り付けられる。その結果、燃料電池スタックの組み立て工程が煩雑になる懸念がある。

【0006】

本発明は、上述した課題を解決することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の一態様は、電解質膜・電極構造体及びセパレータを有する発電セルを積層方向に複数積層した積層体を、前記積層方向の両側からエンドプレートで挟んだスタック本体を備える燃料電池スタックであって、前記スタック本体の外周を、前記積層方向を含む囲み方向に囲んで、前記エンドプレート間に前記積層方向の締め付け荷重を付与する環状のバンドと、前記締め付け荷重の大きさを調整する荷重調整部と、を備える。前記バンドは、当接周面を有し、前記荷重調整部は、前記当接周面に当接する荷重調整面を有する。前記荷重調整部は、前記荷重調整面を介して前記バンドを押圧方向に押圧することで前記締め付け荷重を調整する。前記押圧方向は、前記当接周面が前記スタック本体に対して接近又は離間する方向である。前記荷重調整面は、該荷重調整面が当接することで湾曲する前記当接周面に包絡面を形成する。

【発明の効果】

【0008】

この燃料電池スタックでは、バンドの当接周面に、荷重調整部の荷重調整面を当接させて押圧方向に押圧することで、締め付け荷重の大きさを調整できる。つまり、バンドの内周の長さ等を厳密に設定する工程を不要にしても、エンドプレート間に適切な大きさの締め付け荷重を付与できる。

【0009】

従って、例えば、バンドとスタック本体との関係のみによって締め付け荷重の大きさが決定される場合に比して、エンドプレート間に適切な大きさの締め付け荷重を容易に付与できる。また、バンドの内周の長さ等の設計自由度を高めることができる分、スタック本体にバンドを容易に取り付けることが可能になる。つまり、スタック本体にバンドを取り付ける際、スタック本体を積層方向に大きく圧縮変形させたり、バンドをその内径が拡張する方向に大きく弾性変形させたりすることを回避できる。その結果、燃料電池スタックの組み立て工程を簡単にすることができる。

【0010】

さらに、荷重調整面は、該荷重調整面が当接することで湾曲するバンドの当接周面に包絡面を形成する。このため、荷重調整面を当接周面に当接させてバンドを押圧しても、当接周面に加えられる面圧を良好に分散させること等が可能になる。これによって、バンドの耐久性を維持しつつ、スタック本体に適切な大きさの締め付け荷重を容易に付与することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本実施形態に係る燃料電池スタックの斜視図である。

【図2】図１のＩＩ－ＩＩ線矢視断面図である。

【図3】発電セルの分解斜視図である。

【図4】セパレータにおける第１バイポーラプレートのＭＥＡ側面の説明図である。

【図5】変形例に係る荷重調整部を備える燃料電池スタックの斜視図である。

【図6】図５のＶＩ－ＶＩ線矢視断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下の図において、同一又は同様の機能及び効果を奏する構成要素には同一の参照符号を付し、繰り返しの説明を省略する場合がある。

【0013】

図１及び図２に示す本実施形態に係る燃料電池スタック１０は、例えば、図示しない燃料電池電気自動車等の燃料電池車両に搭載される。なお、燃料電池スタック１０は、燃料電池車両以外の搭載体に搭載されてもよいし、定置型として用いることも可能である。

【0014】

燃料電池スタック１０は、スタック本体１２と、バンド１４と、荷重調整部１６と、を備える。スタック本体１２は、複数の発電セル１８を積層方向に積層した積層体２０と、該積層体２０を積層方向の両側から挟むエンドプレート２２ａ、２２ｂとを有する。また、スタック本体１２は、積層体２０とエンドプレート２２ａとの間に配置されるターミナルプレート２４ａ及びインシュレータ２６ａをさらに有する。スタック本体１２は、積層体２０とエンドプレート２２ｂとの間に配置されるターミナルプレート２４ｂ及びインシュレータ２６ｂをさらに有する。

【0015】

具体的には、スタック本体１２では、積層体２０の積層方向の一端部（矢印Ａ１方向の端部）に、ターミナルプレート２４ａ、インシュレータ２６ａ及びエンドプレート２２ａが外方に向かってこの順に配設されている。また、スタック本体１２では、積層体２０の積層方向の他端部（矢印Ａ２方向の端部）に、ターミナルプレート２４ｂ、インシュレータ２６ｂ及びエンドプレート２２ｂが外方に向かってこの順に配設されている。

【0016】

インシュレータ２６ａ、２６ｂは、例えば、ポリカーボネート（ＰＣ）又はフェノール樹脂等の絶縁性材料から形成される。なお、インシュレータ２６ａ、２６ｂのそれぞれは、積層方向に重ね合わされた複数枚（例えば、２枚）から構成してもよい。また、不図示ではあるが、インシュレータ２６ａ、２６ｂの各々の積層体２０に向く面には、積層体２０から離間する側に陥没する陥没部が形成されてもよい。この場合、インシュレータ２６ａ、２６ｂの陥没部内にターミナルプレート２４ａ、２４ｂがそれぞれ配設される。

【0017】

積層体２０の矢印Ｃ方向の長さは、エンドプレート２２ａ、２２ｂの矢印Ｃ方向の長さよりも短い。このため、スタック本体１２では、矢印Ｃ方向において、エンドプレート２２ａ、２２ｂの端部が積層体２０より外方に突出している。図２に示すように、エンドプレート２２ａ、２２ｂの各々は、積層体２０に向く内面と、該内面の裏面である外面とを有する。エンドプレート２２ａ、２２ｂの各々の外面は、バンド懸架面２８を有している。図１に示すように、バンド懸架面２８は、上記外面の矢印Ｂ方向の略中央を、矢印Ｃ方向の一端から他端にわたって延在する。図２に示すように、バンド懸架面２８の矢印Ｃ方向の略中央には、積層体２０に向かって陥没する凹部３０が設けられている。つまり、バンド懸架面２８の矢印Ｃ方向の両端側には、凹部３０に対して相対的に突出する凸部３２がそれぞれ設けられている。バンド懸架面２８及び凹部３０の詳細については後述する。

【0018】

図３に示すように、発電セル１８は、樹脂枠付きＭＥＡ３４と、該樹脂枠付きＭＥＡ３４を挟持する一組のセパレータ３６とを有する。樹脂枠付きＭＥＡ３４は、電解質膜・電極構造体（ＭＥＡ）３８の外周を樹脂枠部材４０によって囲むことで構成されている。電解質膜・電極構造体３８は、電解質膜４２と、該電解質膜４２の一方（矢印Ａ２側）の面に設けられたアノード電極４４と、電解質膜４２の他方（矢印Ａ１側）の面に設けられたカソード電極４６とを有する。

【0019】

電解質膜４２は、例えば、水分を含んだパーフルオロスルホン酸の薄膜等の固体高分子電解質膜（陽イオン交換膜）である。電解質膜４２は、アノード電極４４及びカソード電極４６によって挟持される。なお、電解質膜４２は、フッ素系電解質の他、ＨＣ（炭化水素）系電解質を使用することもできる。

【0020】

アノード電極４４は、何れも不図示のアノード電極触媒層及びアノードガス拡散層を有する。アノード電極触媒層は、電解質膜４２の一方（矢印Ａ２側）の面に接合される。アノードガス拡散層は、アノード電極触媒層に積層される。カソード電極４６は、何れも不図示のカソード電極触媒層及びカソードガス拡散層を有する。カソード電極触媒層は、電解質膜４２の他方（矢印Ａ１側）の面に接合される。カソードガス拡散層は、カソード電極触媒層に積層される。

【0021】

例えば、白金合金が表面に担持された多孔質カーボン粒子が、イオン導電性高分子バインダとともにアノードガス拡散層の表面に一様に塗布される。これにより、アノード電極触媒層が形成される。例えば、白金合金が表面に担持された多孔質カーボン粒子が、イオン導電性高分子バインダとともにカソードガス拡散層の表面に一様に塗布される。これにより、カソード電極触媒層が形成される。

【0022】

カソードガス拡散層及びアノードガス拡散層の各々は、カーボンペーパ又はカーボンクロス等の導電性多孔質シートから形成される。カソード電極触媒層とカソードガス拡散層との間、及びアノード電極触媒層とアノードガス拡散層との間の少なくとも一方に、多孔質層（不図示）を設けてもよい。

【0023】

樹脂枠部材４０は、額縁状である。例えば、樹脂枠部材４０の内周端縁部が、電解質膜・電極構造体３８の外周縁部に接合されている。このように電解質膜・電極構造体３８の外周に樹脂枠部材４０が設けられる。このため、１枚の発電セル１８を構成するために必要とされる電解質膜４２の面積を小さくすること等が可能になる。よって、比較的高額な電解質膜４２の使用量を少なくすることができる。

【0024】

樹脂枠部材４０と電解質膜・電極構造体３８との接合構造は特に限定されない。例えば、カソードガス拡散層の外周端縁部とアノードガス拡散層の外周端縁部との間に樹脂枠部材４０の内周端縁部が挟持されてもよい。この場合、樹脂枠部材４０の内周端面は、電解質膜４２の外周端面に近接してもよいし、当接してもよいし、重なってもよい。

【0025】

上記の接合構造に代えて、電解質膜４２の外周縁部をカソードガス拡散層及びアノードガス拡散層よりも外方に突出させることにより、且つ該電解質膜４２の外周縁部の両側に枠形状のフィルムを設けることにより、樹脂枠部材４０を構成してもよい。すなわち、積層された複数枚の枠状のフィルムが接着剤等により接合されることで、樹脂枠部材４０が構成されてもよい。

【0026】

発電セル１８（図３）及びインシュレータ２６ａ、２６ｂ（図１）の各々の矢印Ｂ１側の縁部には、酸化剤ガス入口連通孔４８ａと、冷却媒体入口連通孔５０ａと、燃料ガス出口連通孔５２ｂとが設けられる。酸化剤ガス入口連通孔４８ａと、冷却媒体入口連通孔５０ａと、燃料ガス出口連通孔５２ｂとは、矢印Ｃ方向に配列されている。発電セル１８及びインシュレータ２６ａ、２６ｂの各々の矢印Ｂ２側の縁部には、燃料ガス入口連通孔５２ａと、冷却媒体出口連通孔５０ｂと、酸化剤ガス出口連通孔４８ｂとが設けられる。燃料ガス入口連通孔５２ａと、冷却媒体出口連通孔５０ｂと、酸化剤ガス出口連通孔４８ｂとは、矢印Ｃ方向に配列されている。

【0027】

積層体２０における各発電セル１８に設けられた酸化剤ガス入口連通孔４８ａは、積層方向に互いに連通する。つまり、酸化剤ガス入口連通孔４８ａは、インシュレータ２６ａ、２６ｂ、積層体２０を積層方向に貫通する。同様に、冷却媒体入口連通孔５０ａ、燃料ガス出口連通孔５２ｂ、燃料ガス入口連通孔５２ａ、冷却媒体出口連通孔５０ｂ、酸化剤ガス出口連通孔４８ｂのそれぞれも、インシュレータ２６ａ、２６ｂ、積層体２０を積層方向に貫通する。

【0028】

本実施形態では、各発電セル１８等に、酸化剤ガス入口連通孔４８ａ、冷却媒体入口連通孔５０ａ、燃料ガス出口連通孔５２ｂ、燃料ガス入口連通孔５２ａ、冷却媒体出口連通孔５０ｂ、酸化剤ガス出口連通孔４８ｂ（以下、これらを総称して単に「連通孔」ともいう）がそれぞれ１個ずつ設けられている例を示す。しかしながら、各発電セル１８に設けられる各連通孔の個数は特に限定されず、単数でもよく、複数でもよい。また、各連通孔の形状及び配置も、図１及び図２に記載の本実施形態には限定されず、要求される仕様に応じて適宜設定することができる。

【0029】

図１に示すように、エンドプレート２２ａ、２２ｂの矢印Ｂ１側の各々の縁部には、酸化剤ガス入口１５４ａと、冷却媒体入口１５６ａと、燃料ガス出口１５８ｂとが、矢印Ｃ方向に沿って設けられる。酸化剤ガス入口１５４ａは、酸化剤ガス入口連通孔４８ａに連通する。冷却媒体入口１５６ａは、冷却媒体入口連通孔５０ａに連通する。燃料ガス出口１５８ｂは、燃料ガス出口連通孔５２ｂに連通する。エンドプレート２２ａ、２２ｂの各々の矢印Ｂ２側の縁部には、燃料ガス入口１５８ａと、冷却媒体出口１５６ｂと、酸化剤ガス出口１５４ｂとが矢印Ｃ方向に沿って設けられる。燃料ガス入口１５８ａは、燃料ガス入口連通孔５２ａに連通する。冷却媒体出口１５６ｂは、冷却媒体出口連通孔５０ｂに連通する。酸化剤ガス出口１５４ｂは、酸化剤ガス出口連通孔４８ｂに連通する。

【0030】

なお、エンドプレート２２ａ、２２ｂの各々において、バンド懸架面２８は、矢印Ｂ１側に設けられた酸化剤ガス入口１５４ａ、冷却媒体入口１５６ａ及び燃料ガス出口１５８ｂと、矢印Ｂ２側に設けられた燃料ガス入口１５８ａ、冷却媒体出口１５６ｂ及び酸化剤ガス出口１５４ｂとの間に設けられている。

【0031】

図３に示すように、酸化剤ガス入口連通孔４８ａには、酸化剤ガス入口１５４ａを介して、例えば、酸素含有ガス等の酸化剤ガスが供給される。冷却媒体入口連通孔５０ａは、冷却媒体入口１５６ａを介して、例えば、純水、エチレングリコール、オイル等の少なくとも何れかが冷却媒体として供給される。燃料ガス出口連通孔５２ｂからは、燃料ガス出口１５８ｂを介して、例えば、水素含有ガス等の燃料ガスが排出される。燃料ガス入口連通孔５２ａには、燃料ガス入口１５８ａを介して、燃料ガスが供給される。冷却媒体出口連通孔５０ｂからは、冷却媒体出口１５６ｂを介して、冷却媒体が排出される。酸化剤ガス出口連通孔４８ｂからは、酸化剤ガス出口１５４ｂを介して、酸化剤ガスが排出される。

【0032】

セパレータ３６は、矢印Ｃ方向の両側の一組の長辺と、矢印Ｂ方向の両側の一組の短辺とを有する矩形状である。セパレータ３６は、互いに積層された第１バイポーラプレート５６及び第２バイポーラプレート５８を有する。積層した第１バイポーラプレート５６及び第２バイポーラプレート５８の外周は、溶接、ろう付け、かしめ等により一体に接合されている。第１バイポーラプレート５６及び第２バイポーラプレート５８の各々は、金属薄板の断面を波形にプレス成形して構成される。金属薄板としては、例えば、鋼板、ステンレス鋼板、アルミニウム板、めっき処理鋼板、チタン板、又はこれらのいずれかの金属表面に防食用の表面処理を施した薄板が挙げられる。

【0033】

また、セパレータ３６は、第１バイポーラプレート５６及び第２バイポーラプレート５８を接合して構成されるものに限定されない。セパレータ３６は、１枚の金属プレート（バイポーラプレート）から構成されてもよい。セパレータ３６の外縁には、絶縁性樹脂材料が設けられてもよい。

【0034】

第１バイポーラプレート５６及び第２バイポーラプレート５８は、セパレータ３６として積層体２０に組み込まれている。第１バイポーラプレート５６は、樹脂枠付きＭＥＡ３４に向かう面であるＭＥＡ側面５６ａと、その裏面である冷媒側面５６ｂとを有する。第２バイポーラプレート５８は、樹脂枠付きＭＥＡ３４に向かう面であるＭＥＡ側面５８ａと、その裏面である冷媒側面５８ｂとを有する。

【0035】

図４に示すように、第１バイポーラプレート５６のＭＥＡ側面５６ａには、矢印Ｂ方向に直線状に延在する複数本の突条部が設けられている。これらの突条部同士の間に直線状の複数の溝が形成されている。当該複数の溝は、酸化剤ガス流路６０を構成する。なお、各突条部及び各溝は波状であってもよい。酸化剤ガス流路６０は、酸化剤ガス入口連通孔４８ａ及び酸化剤ガス出口連通孔４８ｂに流体的に連通することで、セパレータ３６の面方向（矢印Ｂ、Ｃ方向）に酸化剤ガスを流通させる。

【0036】

また、第１バイポーラプレート５６のＭＥＡ側面５６ａには、メタルビードシール６２ａが一体に設けられている。メタルビードシール６２ａは、樹脂枠付きＭＥＡ３４（図２）に向かって突出する。メタルビードシール６２ａは、例えば、プレス成形によりに設けられている。ＭＥＡ側面５６ａにはメタルビードシール６２ａに代えて、ゴム等の弾性材料からなる凸状弾性シールが設けられてもよい。

【0037】

第１バイポーラプレート５６のメタルビードシール６２ａは、酸化剤ガス流路６０、酸化剤ガス入口連通孔４８ａ及び酸化剤ガス出口連通孔４８ｂを互いに連通させる。メタルビードシール６２ａは、酸化剤ガス流路６０及び連通孔４８ａ、４８ｂの外側を一体に囲む。また、メタルビードシール６２ａは、燃料ガス入口連通孔５２ａ、燃料ガス出口連通孔５２ｂ、冷却媒体入口連通孔５０ａ及び冷却媒体出口連通孔５０ｂの各々を囲む。メタルビードシール６２ａは、酸化剤ガス流路６０への燃料ガス又は冷媒媒体の流入を防止する。

【0038】

図３に示すように、第２バイポーラプレート５８のＭＥＡ側面５８ａには、矢印Ｂ方向に直線状に延在する複数本の突条部が設けられている。これらの突条部同士の間に直線状の複数の溝が形成されている。当該複数の溝は、燃料ガス流路６４を構成する。なお、各突条部及び各溝は波状であってもよい。燃料ガス流路６４は、燃料ガス入口連通孔５２ａ及び燃料ガス出口連通孔５２ｂに流体的に連通することで、セパレータ３６の面方向（矢印Ｂ、Ｃ方向）に燃料ガスを流通させる。

【0039】

また、第２バイポーラプレート５８のＭＥＡ側面５８ａには、メタルビードシール６２ｂが一体に設けられている。メタルビードシール６２ｂは、樹脂枠付きＭＥＡ３４に向かって突出する。メタルビードシール６２ｂは、例えば、プレス成形により設けられている。ＭＥＡ側面５８ａには、メタルビードシール６２ｂに代えて、ゴム等の弾性材料からなる凸状弾性シールが設けられてもよい。

【0040】

第２バイポーラプレート５８のメタルビードシール６２ｂは、燃料ガス流路６４、燃料ガス入口連通孔５２ａ及び燃料ガス出口連通孔５２ｂのそれぞれを互いに連通させる。メタルビードシール６２ｂは、燃料ガス流路６４及び連通孔５２ａ、５２ｂの外側を一体に囲む。また、メタルビードシール６２ｂは、酸化剤ガス入口連通孔４８ａ、酸化剤ガス出口連通孔４８ｂ、冷却媒体入口連通孔５０ａ及び各冷却媒体出口連通孔５０ｂの各々を囲む。メタルビードシール６２ｂは、燃料ガス流路６４への酸化剤ガス又は冷却媒体の流入を防止する。

【0041】

互いに接合される第１バイポーラプレート５６の冷媒側面５６ｂと第２バイポーラプレート５８の冷媒側面５８ｂとの間には、冷却媒体流路６６が設けられる。冷却媒体流路６６は、冷却媒体をセパレータ３６の面方向（矢印Ｂ、Ｃ方向）に流通させるべく、冷却媒体入口連通孔５０ａと冷却媒体出口連通孔５０ｂとに流体的に連通する。

【0042】

冷却媒体流路６６は、第１バイポーラプレート５６における酸化剤ガス流路６０の裏面形状と、第２バイポーラプレート５８における燃料ガス流路６４の裏面形状とが重なり合って形成される。また、互いに向かい合う第１バイポーラプレート５６及び第２バイポーラプレート５８の冷媒側面５６ｂ、５８ｂにおいて、第１バイポーラプレート５６の連通孔の周囲と、第２バイポーラプレート５８の連通孔の周囲とは、互いに溶接、ろう付け等によって接合されている。

【0043】

図１に示すように、バンド１４は、スタック本体１２の外周を、積層方向（矢印Ａ方向）を含む囲み方向に囲んで、エンドプレート２２ａ、２２ｂ間に積層方向の締め付け荷重を付与する。本実施形態では、囲み方向は、エンドプレート２２ａ、２２ｂのバンド懸架面２８を矢印Ｃ方向に沿う方向と、積層体２０の包囲側面６８を積層方向に沿う方向とを有する。包囲側面６８は、積層体２０の矢印Ｃ方向両端の側面（図１及び図２では、上面及び下面）にそれぞれ設けられている。本実施形態では、一方の包囲側面６８は、積層体２０の上面の矢印Ｂ方向の略中央に位置し、矢印Ａ方向に沿って延在する。他方の包囲側面６８は、積層体２０の下面の矢印Ｂ方向の略中央に位置し、矢印Ａ方向に沿って延在する。

【0044】

バンド１４は、例えば、ゴム等の弾性を有する材料から構成されている。また、バンド１４は、繋ぎ目のない環状に形成されている。本実施形態に係る燃料電池スタック１０は、矢印Ｂ方向を幅方向とする帯状の１個のバンド１４を備える。しかしながら、燃料電池スタック１０が備えるバンド１４の個数は１個に限定されるものではなく、複数個であってもよい。燃料電池スタック１０が複数のバンド１４を備える場合、例えば、複数のバンド１４は、矢印Ｂ方向に間隔を置いて並列するようにスタック本体１２に配置されてもよい。

【0045】

図２に示すように、バンド１４の内周面は、一対のプレート対向面７０と、一対の積層体対向面７２と、を有している。各積層体対向面７２は、積層体２０の包囲側面６８を矢印Ｃ方向に向く。一方のプレート対向面７０は、エンドプレート２２ａのバンド懸架面２８を積層方向に向く。他方のプレート対向面７０は、エンドプレート２２ｂのバンド懸架面２８を積層方向に向く。この際、エンドプレート２２ａ、２２ｂの各々において、プレート対向面７０の矢印Ｃ方向の両端部は、一方の凸部３２と他方の凸部３２とにそれぞれ接触する。また、エンドプレート２２ａ、２２ｂの各々において、プレート対向面７０の矢印Ｃ方向の中央部は、凹部３０の内底面３０ａに向く。バンド１４は、プレート対向面７０の矢印Ｃ方向の中央部の裏面に、当接周面７４を有する。つまり、当接周面７４は、バンド１４の外周面に設けられる。

【0046】

図１に示すように、本実施形態では、凹部３０の矢印Ｂ方向の長さは、バンド１４の幅よりも大きい。このため、凹部３０の内底面３０ａは、矢印Ａ方向にバンド１４と対向しない非対向部７６を有する。非対向部７６は、凹部３０の矢印Ｂ方向の両端部の各々に設けられている。また、図２に示すように、各非対向部７６には、ねじ穴７８が設けられている。ねじ穴７８は、後述するボルト８０とともに固定機構８２を構成する。

【0047】

凸部３２は、バンド１４の内周面と接触する角部３２ａを有している。これらの角部３２ａは、角丸（弧状）に形成されていることが好ましい。一層好ましくは、凸部３２の角部３２ａに接触したバンド１４の内周面が、矢印Ｂ方向視でクロソイド曲線を描くように、凸部３２の角部３２ａの形状が設定される。この場合、バンド１４に応力集中が生じることを抑制でき、バンド１４の周方向にかかる張力の均等化を図ること等が可能になる。ひいては、バンド１４の耐久性を向上させることが可能になる。

【0048】

荷重調整部１６は、エンドプレート２２ａ、２２ｂの間に付与される締め付け荷重の大きさを調整する。具体的には、荷重調整部１６は、調整部本体８４と、該調整部本体８４をエンドプレート２２ａ、２２ｂに固定する固定機構８２と、を有する。本実施形態では、調整部本体８４は、第１調整部本体８６ａと、第１固定機構８８ａと、第２調整部本体８６ｂと、第２固定機構８８ｂとを有する。第１調整部本体８６ａは、第１固定機構８８ａにより、エンドプレート２２ａに固定される。第２調整部本体８６ｂは、第２固定機構８８ｂにより、エンドプレート２２ｂに固定される。

【0049】

第１調整部本体８６ａと、第２調整部本体８６ｂとは、矢印Ａ方向に互いに逆向きであることを除いて略同様に構成することができる。第１固定機構８８ａと、第２固定機構８８ｂとは、矢印Ａ方向に互いに逆向きであることを除いて略同様に構成することができる。以下では、第１調整部本体８６ａ及び第２調整部本体８６ｂを特に区別しない場合等には、これらを総称して調整部本体８４ともいう。また、第１固定機構８８ａ及び第２固定機構８８ｂを特に区別しない場合等には、これらを総称して固定機構８２ともいう。

【0050】

なお、荷重調整部１６は、第１調整部本体８６ａ及び第１固定機構８８ａのみを備え、第２調整部本体８６ｂ及び第２固定機構８８ｂを備えていなくてもよい。また、荷重調整部１６は、第２調整部本体８６ｂ及び第２固定機構８８ｂのみを備え、第１調整部本体８６ａ及び第１固定機構８８ａを備えていなくてもよい。

【0051】

調整部本体８４は、バンド１４の当接周面７４に当接する荷重調整面９０を有する。図２に示すように、矢印Ｂ方向視において、調整部本体８４の荷重調整面９０は、エンドプレート２２ａ、２２ｂの各々の凹部３０の内底面３０ａに向かって膨出するように湾曲する。具体的には、荷重調整面９０は、該荷重調整面９０が当接することで湾曲するバンド１４の当接周面７４に包絡面を形成する。つまり、荷重調整面９０は、包絡線形状を有する。また、荷重調整面９０及び該荷重調整面９０が当接した当接周面７４は、矢印Ａ方向（後述する押圧方向）に沿った断面がクロソイド曲線を形成することが好ましい。

【0052】

図１に示すように、調整部本体８４の矢印Ｂ方向の長さは、バンド１４の幅よりも大きく、凹部３０の矢印Ｂ方向の長さ以下となっている。つまり、調整部本体８４は、凹部３０の非対向部７６を向く固定部分９２を有する。固定部分９２は、調整部本体８４の矢印Ｂ方向の両端部の各々に設けられている。また、各固定部分９２には、ボルト８０を挿通することが可能な挿通孔９４（図２）が設けられている。

【0053】

固定機構８２は、ねじ穴７８と、挿通孔９４と、ボルト８０と、を含む。上記の通り、ねじ穴７８は、エンドプレート２２ａ、２２ｂの各々の非対向部７６に設けられている。ねじ穴７８には、ボルト８０の雄ねじと螺合する雌ねじが形成されている。挿通孔９４は、調整部本体８４に設けられている。調整部本体８４の荷重調整面９０は、バンド１４の当接周面７４に当接する。また、非対向部７６のねじ穴７８と調整部本体８４の挿通孔９４とは同軸に配置される。この状態で、挿通孔９４にボルト８０を挿通させて、ねじ穴７８の雌ねじにボルト８０の雄ねじを螺合させる。

【0054】

これにより、ボルト８０の頭部９６は、調整部本体８４をバンド１４の弾性力に抗して押圧方向に押圧する。本実施形態では、押圧方向は、積層方向に沿って当接周面７４がスタック本体１２（凹部３０の内底面３０ａ）に接近する方向である。つまり、第１調整部本体８６ａ及び第１固定機構８８ａにおける押圧方向は、矢印Ａ２方向である。第２調整部本体８６ｂ及び第２固定機構８８ｂにおける押圧方向は、矢印Ａ１方向である。

【0055】

その結果、調整部本体８４は、バンド１４を押圧方向に押圧した状態でエンドプレート２２ａ、２２ｂの各々に固定される。すなわち、バンド１４の当接周面７４に当接させた調整部本体８４の荷重調整面９０と、エンドプレート２２ａ、２２ｂの各々の凹部３０の内底面３０ａとの相対位置が固定される。この際、荷重調整面９０に押圧された当接周面７４は、凹部３０に進入可能となっている。

【0056】

固定機構８２では、ねじ穴７８に対するボルト８０の螺合を進めるにつれて、ボルト８０の頭部９６を凹部３０の内底面３０ａ側に接近させることができる。このため、ねじ穴７８とボルト８０との螺合量を調整することにより、当接周面７４に当接させた荷重調整面９０と、凹部３０の内底面３０ａとの距離を調整可能である。

【0057】

荷重調整部１６では、上記のように、調整部本体８４が、固定機構８２によりエンドプレート２２ａ、２２ｂの各々に固定される。また、調整部本体８４が、当接周面７４に当接する荷重調整面９０を介して、バンド１４を押圧方向に押圧する。これにより、締め付け荷重を調整することができる。また、荷重調整部１６では、例えば、ねじ穴７８に対して螺合を進める方向にボルト８０を回転させることで、締め付け荷重を大きくすることができる。一方、荷重調整部１６では、例えば、ねじ穴７８に対してボルト８０の螺合を解除する方向にボルト８０を回転させることで、締め付け荷重を小さくすることができる。

【0058】

以下、図１～図４を参照しつつ、燃料電池スタック１０の動作について、簡単に説明する。燃料電池スタック１０で発電を行う場合、燃料ガス入口連通孔５２ａに燃料ガスが供給され、酸化剤ガス入口連通孔４８ａに酸化剤ガスが供給され、冷却媒体入口連通孔５０ａに冷却媒体が供給される。

【0059】

図４に示すように、酸化剤ガスは、酸化剤ガス入口連通孔４８ａから酸化剤ガス流路６０に導入される。この酸化剤ガスは、該酸化剤ガス流路６０に沿って矢印Ｂ方向に移動しつつ、電解質膜・電極構造体３８のカソード電極４６に供給される。一方、燃料ガスは、図３に示すように、燃料ガス入口連通孔５２ａから燃料ガス流路６４に導入される。この燃料ガスは、該燃料ガス流路６４に沿って矢印Ｂ方向に移動しつつ、電解質膜・電極構造体３８のアノード電極４４に供給される。

【0060】

従って、各電解質膜・電極構造体３８では、酸化剤ガスと燃料ガスとが、カソード電極触媒層及びアノード電極触媒層内で電気化学反応により消費される。これにより、発電が行われる。

【0061】

電気化学反応で消費されなかった酸化剤ガス（酸化剤排ガス）は、酸化剤ガス流路６０から酸化剤ガス出口連通孔４８ｂへと流入する。この酸化剤排ガスは、該酸化剤ガス出口連通孔４８ｂを矢印Ａ方向に流れて燃料電池スタック１０から排出される。同様に、電気化学反応で消費されなかった燃料ガス（燃料排ガス）は、燃料ガス流路６４から燃料ガス出口連通孔５２ｂへと流入する。この燃料排ガスは、燃料ガス出口連通孔５２ｂを矢印Ａ方向に流れて燃料電池スタック１０から排出される。

【0062】

冷却媒体は、冷却媒体入口連通孔５０ａから冷却媒体流路６６に導入される。この冷却媒体は、該冷却媒体流路６６に沿って矢印Ｂ方向に移動しつつ、電解質膜・電極構造体３８と熱交換する。熱交換後の冷却媒体は、冷却媒体出口連通孔５０ｂに流入し、冷却媒体出口連通孔５０ｂを矢印Ａ方向に流れて燃料電池スタック１０から排出される。

【0063】

以下、本実施形態に係る燃料電池スタック１０の製造方法の一例を説明する。この燃料電池スタック１０の製造方法では、先ず、エンドプレート２２ａ、２２ｂ、ターミナルプレート２４ａ、２４ｂ、インシュレータ２６ａ、２６ｂ、及び複数の発電セル１８を上記のように積層してスタック本体１２を形成する。次に、スタック本体１２の外周を囲み方向に沿ってバンド１４が延在するように、スタック本体１２にバンド１４を取り付ける。次に、エンドプレート２２ａ、２２ｂの各々に固定機構８２を取り付けることで、バンド１４を介してエンドプレート２２ａ、２２ｂ間に付与される締め付け荷重の大きさを調整する。すなわち、荷重調整部１６の荷重調整面９０を介してバンド１４を押圧方向に押圧することで、締め付け荷重の大きさを調整する。その結果、エンドプレート２２ａ、２２ｂ間に適切な大きさの締め付け荷重が付与される。これにより、積層体２０を構成する各発電セル１８に適切な大きさの面圧を生じさせた燃料電池スタック１０が得られる。

【0064】

以上から、本実施形態に係る燃料電池スタック１０では、バンド１４の当接周面７４に、荷重調整部１６の荷重調整面９０を当接させて、当接周面７４を押圧方向に押圧する。これにより、締め付け荷重の大きさを調整できる。つまり、バンド１４の内周の長さ等を厳密に設定する工程をなくしても、エンドプレート２２ａ、２２ｂ間に適切な大きさの締め付け荷重を付与できる。

【0065】

従って、例えば、バンド１４とスタック本体１２との関係のみによって締め付け荷重の大きさが決定される場合に比して、エンドプレート２２ａ、２２ｂ間に適切な大きさの締め付け荷重を容易に付与できる。また、バンド１４の内周の長さ等の設計自由度を高めることができるため、スタック本体１２にバンド１４を容易に取り付けることが可能になる。つまり、例えば、スタック本体１２の積層方向の外周の長さに対するバンド１４の内周の長さの割合を比較的大きくする。これにより、スタック本体１２にバンド１４を取り付ける際に、スタック本体１２が積層方向に大きく圧縮変形することを回避できる。また、スタック本体１２にバンド１４を取り付ける際に、バンド１４の内径が拡張する方向へのバンド１４の大きな弾性変形を回避できる。その結果、燃料電池スタック１０の組み立て工程を簡単にすることができる。

【0066】

さらに、荷重調整面９０は、該荷重調整面９０が当接することで湾曲するバンド１４の当接周面７４に包絡面を形成する。このため、荷重調整面９０を当接周面７４に当接させてバンド１４を押圧しても、当接周面７４に加えられる面圧を良好に分散させること等が可能になる。これによって、バンド１４の耐久性を維持しつつ、スタック本体１２に適切な大きさの締め付け荷重を容易に付与することができる。

【0067】

ところで、燃料電池スタック１０の使用時間の経過とともに、クリープによるバンド１４の変形量が大きくなり、エンドプレート２２ａ、２２ｂ間に付与される締め付け荷重が低減することがある。本実施形態に係る燃料電池スタック１０では、荷重調整部１６により、締め付け荷重を調整することができる。このため、バンド１４が変形して締め付け荷重が小さくなった場合であっても、バンド１４を交換することなく、荷重調整部１６により、締め付け荷重を大きくすることができる。一方、例えば、バンド１４とスタック本体１２との関係のみによって締め付け荷重の大きさが決定される燃料電池スタック（不図示）を考える。このような燃料電池スタックでは、締め付け荷重が所定値よりも小さくなった場合に、変形したバンド１４をスタック本体１２から取り外し、新たなバンド１４をスタック本体１２に取り付けるといった煩雑な工程を要する。本実施形態に係る燃料電池スタック１０によれば、このような煩雑な工程を省略することが可能になる。

【0068】

上記の実施形態に係る燃料電池スタック１０では、荷重調整面９０及び荷重調整面９０が当接した当接周面７４は、押圧方向に沿った断面がクロソイド曲線を形成する。この場合、バンド１４に応力集中が生じることを効果的に抑制できるため、バンド１４の耐久性を一層良好に向上させることが可能になる。

【0069】

上記の実施形態に係る燃料電池スタック１０では、押圧方向は、積層方向に沿って当接周面７４がスタック本体１２に接近する方向である。エンドプレート２２ａ、２２ｂは、バンド懸架面２８を有する。バンド１４の内周面は、プレート対向面７０を有する。バンド懸架面２８とプレート対向面７０とは、押圧方向に向き合う。プレート対向面７０の裏面は、当接周面７４を有する。バンド懸架面２８は、荷重調整面９０に押圧された当接周面７４が進入可能な凹部３０を有する。この場合、荷重調整面９０を当接させた当接周面７４を、エンドプレート２２ａ、２２ｂの各々の凹部３０の内底面３０ａに向かって押圧する。このような簡単な構成によって、締め付け荷重の大きさを調整することが可能になる。

【0070】

上記の実施形態に係る燃料電池スタック１０では、荷重調整部１６は、固定機構８２を有する。固定機構８２は、当接周面７４に当接させた荷重調整面９０と、凹部３０の内底面３０ａとの距離を調整可能に荷重調整面９０及び内底面３０ａの相対位置を固定する。この場合、固定機構８２により、当接周面７４に当接させた荷重調整面９０と、凹部３０の内底面３０ａとの距離を調整する。これにより、締め付け荷重の大きさを容易且つ高精度に調整することが可能になる。

【0071】

なお、本発明は、上述した実施形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を取り得る。

【0072】

上記の実施形態では、荷重調整部１６によるバンド１４の押圧方向は、積層方向に沿って当接周面７４がスタック本体１２に接近する方向である。すなわち、バンド１４のプレート対向面７０の裏面（バンド１４の外周面）に当接周面７４が設けられる。しかしながら、特にこれらに限定されるものではない。

【0073】

例えば、不図示ではあるが、荷重調整部によるバンド１４の押圧方向は、積層方向に沿って当接周面がスタック本体１２から離間する方向としてもよい。この場合、当接周面は、バンド１４のプレート対向面７０（バンド１４の内周面）に設けられる。また、調整部本体は、エンドプレート２２ａ、２２ｂの各々のバンド懸架面２８と、バンド１４のプレート対向面７０との間に配置される。つまり、調整部本体の荷重調整面は、バンド１４の径方向の内側から当接周面に当接する。

【0074】

さらに、調整部本体は、例えば、不図示の調整機構により、バンド懸架面２８からスタック本体１２の外側に向かって突出する方向に移動可能にエンドプレート２２ａ、２２ｂの各々に固定される。このため、例えば、スタック本体１２にバンド１４を取り付ける際には、調整機構により荷重調整部１６をスタック本体１２に近接する位置に配置しておくことができる。スタック本体１２にバンド１４を取り付けた後に、荷重調整面を当接周面７４に当接させた状態で、調整機構により調整部本体をスタック本体１２の外側に向かって移動させることができる。これにより、バンド１４をスタック本体１２に容易に取り付けた後に、バンド１４をスタック本体１２から離間する上記の押圧方向に押圧して、締め付け荷重を適切な大きさへと調整することが可能になる。

【0075】

また、図５及び図６に示す燃料電池スタック１０のように、押圧方向は、直交径方向に沿って当接周面７４がスタック本体１２に接近する方向であってもよい。直交径方向は、積層方向に直交するバンド１４の径方向（図５及び図６では矢印Ｃ方向）である。

【0076】

図５及び図６の燃料電池スタック１０では、当接周面７４は、バンド１４の直交径方向の両端側の各々において、積層体対向面７２の裏面に設けられている。図５及び図６の燃料電池スタック１０が備えるエンドプレート２２ａ、２２ｂの各々には、凹部３０及び凸部３２が設けられていなくてもよい。この場合であっても、エンドプレート２２ａ、２２ｂの各々のバンド１４の内周面と接触する角部２３は、角丸（弧状）に形成されていることが好ましい。一層好ましくは、エンドプレート２２ａ、２２ｂの各々の上記の角部２３に接触したバンド１４の内周面が、矢印Ｂ方向視でクロソイド曲線を描くことが好ましい。

【0077】

また、図５及び図６の燃料電池スタック１０は、図１及び図２に示す荷重調整部１６に代えて、荷重調整部１００を備えている。荷重調整部１００は、一組の荷重調整面９０を有する。２つの荷重調整面９０の間に積層体２０及びバンド１４が配置される。具体的には、荷重調整部１００は、第１調整部本体１０２と、第２調整部本体１０４と、固定機構１０６と、を有する。第１調整部本体１０２は、一組の荷重調整面９０の一方を有する。第２調整部本体１０４は、一組の荷重調整面９０の他方を有する。固定機構１０６は、第１調整部本体１０２及び第２調整部本体１０４の相対位置を固定する。

【0078】

第１調整部本体１０２は、一組の第１側壁部１０８と、上壁部１１０とを有している。一組の第１側壁部１０８及び上壁部１１０は一体に連続している。一組の第１側壁部１０８は、積層体２０の矢印Ｂ方向両側の側面の矢印Ｃ１側の略半分を覆う。各第１側壁部１０８の下端には、第１フランジ部１１２が設けられている。第１フランジ部１１２は、矢印Ｂ方向に沿って積層体２０から離間する方向に突出する。第１フランジ部１１２は、該第１フランジ部１１２を矢印Ｃ方向に貫通する複数の貫通孔１１４を有する。なお、図５では見えていないが、第１調整部本体１０２は、第１調整部本体１０２の矢印Ｂ２方向の端部にも、第１側壁部１０８と、第１フランジ部１１２とを有する。

【0079】

上壁部１１０は、バンド１４の矢印Ｃ１側の当接周面７４と、積層体２０の矢印Ｃ１側の側面（図５では上面）とを覆う。また、図６に示すように、上壁部１１０には、当接周面７４に当接する荷重調整面９０が設けられている。上記の通り、スタック本体１２では、矢印Ｃ方向において、エンドプレート２２ａ、２２ｂの端部が積層体２０より外側に突出している。これにより、エンドプレート２２ａ、２２ｂと、積層体２０の包囲側面６８との間には、進入空間１１６が形成されている。進入空間１１６には、荷重調整面９０に押圧された当接周面７４が進入可能である。

【0080】

矢印Ｂ方向視において、第１調整部本体１０２の荷重調整面９０は、スタック本体１２の進入空間１１６に向かって膨出するように湾曲する。荷重調整面９０は、該荷重調整面９０が当接することで湾曲するバンド１４の当接周面７４に包絡面を形成する。つまり、当接周面７４は包絡線形状である。また、荷重調整面９０及び該荷重調整面９０が当接した当接周面７４は、押圧方向（矢印Ｃ方向）に沿った断面がクロソイド曲線を形成することが好ましい。

【0081】

第２調整部本体１０４は、一組の第２側壁部１１８と、下壁部１２０とを有している。一組の第２側壁部１１８及び下壁部１２０は一体に連続している。一組の第２側壁部１１８は、積層体２０の矢印Ｂ方向両側の側面の矢印Ｃ２側の略半分を覆う。各第２側壁部１１８の上端には、第２フランジ部１２２が設けられている。第２フランジ部１２２は、矢印Ｂ方向に沿って積層体２０から離間する側に突出する。第２フランジ部１２２は、該第２フランジ部１２２を矢印Ｃ方向に貫通する複数の貫通孔１２４を有する。なお、図５では見えていないが、第２調整部本体１０４は、第２調整部本体１０４の矢印Ｂ２方向の端部にも、第２側壁部１１８と、第２フランジ部１２２とを有する。

【0082】

下壁部１２０は、バンド１４の矢印Ｃ２側の当接周面７４と、積層体２０の矢印Ｃ２側の側面（図５では下面）を覆う。また、図６に示すように、下壁部１２０には、当接周面７４に当接する荷重調整面９０が設けられている。下壁部１２０の荷重調整面９０と、上壁部１１０の荷重調整面９０とは、矢印Ｃ方向の配置が互いに逆になることを除いて、略同様に構成することができる。

【0083】

第１調整部本体１０２の第１フランジ部１１２と、第２調整部本体１０４の第２フランジ部１２２とは、矢印Ｃ方向に間隔を置いて向き合う。第１フランジ部１１２に設けられた貫通孔１１４と、第２フランジ部１２２に設けられた貫通孔１２４とは、互いに同軸となるように配置される。

【0084】

固定機構１０６は、複数のボルト１２６と、該ボルト１２６の個数に対応する複数のナット１２８とを有する。ボルト１２６は、互いに同軸に配置された第１フランジ部１１２の貫通孔１１４及び第２フランジ部１２２の貫通孔１２４に、矢印Ｃ方向に挿通される。例えば、第１フランジ部１１２から第２フランジ部１２２に向かって貫通孔１１４、１２４にボルト１２６が挿通された場合、ボルト１２６の頭部１３０は、第１フランジ部１１２の貫通孔１１４の周辺部に当接する。また、ボルト１２６の先端部は、第２フランジ部１２２の貫通孔１２４から下方に突出する。

【0085】

ナット１２８は、ボルト１２６の先端部の貫通孔１２４から突出した部分に螺合する。このため、第１フランジ部１１２及び第２フランジ部１２２は、複数のボルト１２６の頭部１３０と複数のナット１２８との間に挟持される。これにより、固定機構１０６は、第１調整部本体１０２及び第２調整部本体１０４に、バンド１４の弾性力に抗して互いに接近する押圧方向の荷重を付与する。その結果、各荷重調整面９０がバンド１４の当接周面７４を押圧方向に押圧した状態で、第１調整部本体１０２及び第２調整部本体１０４は、スタック本体１２に取り付けられる。つまり、第１調整部本体１０２における押圧方向は、矢印Ｃ２方向である。第２調整部本体１０４における押圧方向は、矢印Ｃ１方向である。

【0086】

固定機構１０６では、ボルト１２６の頭部１３０とナット１２８との距離を調整することで、第１調整部本体１０２及び第２調整部本体１０４に付与する上記の荷重を調整することができる。すなわち、ボルト１２６とナット１２８との螺合量を調整することにより、当接周面７４に当接させた荷重調整面９０と、積層体２０の包囲側面６８との距離を調整可能である。

【0087】

従って、図５及び図６の荷重調整部１００では、第１調整部本体１０２及び第２調整部本体１０４が、各々の荷重調整面９０を介してバンド１４を押圧方向に押圧する。これにより、エンドプレート２２ａ、２２ｂ間の締め付け荷重を調整できる。また、荷重調整部１００では、例えば、ボルト１２６とナット１２８を、螺合を進める方向に相対回転させることで、締め付け荷重を大きくすることができる。一方、荷重調整部１００では、例えば、ボルト１２６とナット１２８を、螺合を解除する方向に相対回転させることで、締め付け荷重を小さくすることができる。

【0088】

以上から、図５及び図６の荷重調整部１００を備える燃料電池スタック１０においても、図１及び図２の荷重調整部１６を備える燃料電池スタック１０と同様の作用効果を得ることができる。つまり、燃料電池スタック１０の組み立て工程を簡単にすることができる。また、バンド１４の耐久性を維持しつつ、エンドプレート２２ａ、２２ｂ間に適切な大きさの締め付け荷重を容易に付与することができる。

【0089】

図５及び図６の燃料電池スタック１０では、当接周面７４は、直交径方向の両端側の積層体対向面７２の裏面にそれぞれ設けられる。荷重調整部１００は、一組の荷重調整面９０を有する。一方の荷重調整面９０と他方の荷重調整面９０との間に、積層体２０及びバンド１４が配置される。

【0090】

また、図５及び図６の燃料電池スタック１０では、荷重調整部１００は、一組の荷重調整面９０の一方を有する第１調整部本体１０２と、一組の荷重調整面９０の他方を有する第２調整部本体１０４と、第１調整部本体１０２及び第２調整部本体１０４の相対位置を固定する固定機構１０６と、を有する。固定機構１０６は、第１調整部本体１０２の荷重調整面９０と第２調整部本体１０４の荷重調整面９０との相対距離を調整可能である。

【0091】

これらの場合、スタック本体１２に荷重調整部１００を容易に取り付けること、及び締め付け荷重を良好に調整することが可能になる。なお、図５及び図６の荷重調整部１００においても、バンド１４の押圧方向を、直交径方向に沿って当接周面７４がスタック本体１２から離間する方向としてもよい。この場合、当接周面７４は、バンド１４の積層体対向面７２（バンド１４の内周面）に設けられる。

【0092】

なお、上記のように、荷重調整部によるバンド１４の押圧方向は、積層方向に沿って当接周面がスタック本体１２から離間する方向であってもよい。この場合の燃料電池スタックは、複数本のバンド１４を備えてもよい。また、図５及び図６に示す燃料電池スタック１０も、複数本のバンド１４を備えてもよい。さらに、上記のように、荷重調整部によるバンド１４の押圧方向は、直交径方向に沿って当接周面７４がスタック本体１２から離間する方向であってもよい。この場合の燃料電池スタックも、複数本のバンド１４を備えてもよい。これらの燃料電池スタックの各々において、複数本のバンド１４は、例えば、矢印Ｂ方向に間隔を置いて並列される。

【符号の説明】

【0093】

１０…燃料電池スタック １２…スタック本体
１４…バンド １６、１００…荷重調整部
１８…発電セル ２０…積層体
２２ａ、２２ｂ…エンドプレート ２８…バンド懸架面
３０…凹部 ３０ａ…内底面
６８…包囲側面 ７０…プレート対向面
７２…積層体対向面 ７４…当接周面
８２、１０６…固定機構 ８４…調整部本体
９０…荷重調整面 １０２…第１調整部本体
１０４…第２調整部本体 １１６…進入空間

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】