特開 2024-143743 燃料電池スタックおよび燃料電池スタックの組立方法

(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】P2024143743

(43)【公開日】2024-10-11

(54)【発明の名称】燃料電池スタックおよび燃料電池スタックの組立方法

(51)【国際特許分類】

   H01M 8/2465 20160101AFI20241003BHJP

   H01M 8/2475 20160101ALI20241003BHJP

   H01M 8/0247 20160101ALI20241003BHJP

   H01M 8/2483 20160101ALI20241003BHJP

   H01M 8/10 20160101ALN20241003BHJP

【ＦＩ】

H01M8/2465

H01M8/2475

H01M8/0247

H01M8/2483

H01M8/10 101

【審査請求】有

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023056565

(22)【出願日】2023-03-30

(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】100154380

【弁理士】

【氏名又は名称】西村 隆一

(74)【代理人】

【識別番号】100081972

【弁理士】

【氏名又は名称】吉田 豊

(72)【発明者】

【氏名】大島 悠太

(72)【発明者】

【氏名】坂野 雅章

(72)【発明者】

【氏名】野▲崎▼ 拓真

(72)【発明者】

【氏名】大堀 健

(72)【発明者】

【氏名】畑岡 正浩

【テーマコード（参考）】

5H126

【Ｆターム（参考）】

5H126AA22

5H126AA28

5H126BB06

5H126DD05

5H126EE05

5H126EE06

5H126EE11

5H126FF10

5H126GG18

(57)【要約】

【課題】燃料電池スタックを安価に組み立てる。
【解決手段】燃料電池スタック１００は、膜電極構造体とセパレータとを交互に積層してなるセル積層体１０１と、セル積層体１０１の積層方向の両側にそれぞれ配置されたエンドプレート６と、セル積層体１０１を包囲するケース１０３と、ケース内壁に取り付けられ、積層方向に延在するガイド部材１０と、を備える。セパレータは、ガイド部材に係合する係合部を有し、エンドプレート６は、ガイド部材１０の長手方向の一端部を支持する凹部６１を有し、ガイド部材１０は、長手方向の他端部に、ガイド部材１０に連なって積層方向に延在する延長ガイド部材を挿脱可能に支持する延長支持部を有する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

電解質膜と電極とを含む膜電極構造体と、セパレータと、を交互に積層してなるセル積層体と、
前記セル積層体の積層方向の両側にそれぞれ配置された第１エンドプレートおよび第２エンドプレートと、
前記セル積層体を包囲する筐体と、
前記筐体の内壁に取り付けられ、前記積層方向に延在するガイド部材と、を備え、
前記セパレータは、前記ガイド部材に係合する係合部を有し、
前記第１エンドプレートは、前記ガイド部材の長手方向の一端部を支持する端部支持部を有し、
前記ガイド部材は、長手方向の他端部に、前記ガイド部材に連なって前記積層方向に延在する延長ガイド部材を挿脱可能に支持する延長支持部を有す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に記載の燃料電池スタックにおいて、
前記ガイド部材は、長手方向全長にわたって断面形状が一定の樹脂材により構成されることを特徴とする燃料電池スタック。

【請求項3】

請求項１または２に記載の燃料電池スタックにおいて、
前記端部支持部は、前記ガイド部材の一端部が嵌合可能な有底凹部により構成されることを特徴とする燃料電池スタック。

【請求項4】

請求項３に記載の燃料電池スタックにおいて、
前記第１エンドプレートには、前記セル積層体に反応ガスと冷却媒体とを供給および前記セル積層体から反応ガスと冷却媒体とを排出するための給排用貫通孔が開口される一方、前記第２エンドプレートには、前記給排用貫通孔が開口されないことを特徴とする燃料電池スタック。

【請求項5】

筐体の内壁に沿ってガイド部材を導入し、前記筐体の端部に配置された第１エンドプレートに設けられた端部支持部に、前記ガイド部材の一端部を嵌合する工程と、
前記ガイド部材の他端部に延長ガイド部材を取り付けてガイド部材組立体が構成された状態で、電解質膜と電極とを含む膜電極構造体と、セパレータとを、前記セパレータに設けられた係合部を前記ガイド部材組立体に係合させながら交互に積層する工程と、
前記ガイド部材組立体に案内されながら第２エンドプレートを載置する工程と、
前記第１エンドプレートから前記第２エンドプレートまでの長さを所定長さに縮めて、前記第２エンドプレートを前記筐体に固定する工程と、
前記第２エンドプレートよりも外側に突出した前記延長ガイド部材を、前記ガイド部材の他端部から引き抜く工程と、を含むことを特徴とする燃料電池スタックの組立方法。

【請求項6】

請求項５に記載の燃料電池スタックの組立方法において、
前記第２エンドプレートを載置する工程では、前記第２エンドプレートに設けられた貫通孔に前記ガイド部材組立体を挿通して前記第２エンドプレートを載置し、
前記延長ガイド部材を引き抜いた後、前記貫通孔を封止する工程をさらに含むことを特徴とする燃料電池スタックの組立方法。

【請求項7】

請求項５または６に記載の燃料電池スタックの組立方法において、
押出成形により前記ガイド部材を製造する工程をさらに含むことを特徴とする燃料電池スタックの組立方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、複数のセルが積層してなる燃料電池スタックおよび燃料電池スタックの組立方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、より多くの人が手ごろで信頼でき、持続可能かつ先進的なエネルギへのアクセスを確保できるようにするため、エネルギの効率化に貢献する燃料電池に関する技術開発が行われている。この種の燃料電池に用いられる燃料電池スタックに関する技術として、従来、一端側のエンドプレートから円柱形状の位置決めピンを立設し、位置決めピンで位置決めしながら、セパレータを有する発電セルを積層してなる燃料電池スタックが知られている（例えば特許文献１参照）。特許文献１記載の燃料電池スタックでは、複数のセパレータの縁部にそれぞれ支持部が溶接され、支持部に設けられた貫通孔に位置決めピンが挿通されて、発電セルが位置決めされる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第７１７４７８９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、上記特許文献１記載の燃料電池スタックでは、複数のセパレータに支持部を溶接する必要があり、コストの増加を伴う。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明の一態様である燃料電池スタックは、電解質膜と電極とを含む膜電極構造体と、セパレータと、を交互に積層してなるセル積層体と、セル積層体の積層方向の両側にそれぞれ配置された第１エンドプレートおよび第２エンドプレートと、セル積層体を包囲する筐体と、筐体の内壁に取り付けられ、積層方向に延在するガイド部材と、を備える。セパレータは、ガイド部材に係合する係合部を有し、第１エンドプレートは、ガイド部材の長手方向の一端部を支持する端部支持部を有し、ガイド部材は、長手方向の他端部に、ガイド部材に連なって積層方向に延在する延長ガイド部材を挿脱可能に支持する延長支持部を有する。

【0006】

本発明の他の態様である燃料電池スタックの組立方法は、筐体の内壁に沿ってガイド部材を導入し、筐体の端部に配置された第１エンドプレートに設けられた端部支持部に、ガイド部材の一端部を嵌合する工程と、ガイド部材の他端部に延長ガイド部材を取り付けてガイド部材組立体が構成された状態で、電解質膜と電極とを含む膜電極構造体と、セパレータとを、セパレータに設けられた係合部をガイド部材組立体に係合させながら交互に積層する工程と、ガイド部材組立体に案内されながら第２エンドプレートを載置する工程と、第１エンドプレートから第２エンドプレートまでの長さを所定長さに縮めて、第２エンドプレートを筐体に固定する工程と、第２エンドプレートよりも外側に突出した延長ガイド部材を、ガイド部材の他端部から引き抜く工程と、を含む。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、燃料電池スタックを安価に組み立てることができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明の実施形態に係る燃料電池スタックの全体構成を概略的に示す分解斜視図。

【図2】図１の燃料電池スタックの要部構成を概略的に示す斜視図。

【図3】図２の燃料電池スタックに含まれる電極アッセンブリの概略構成を示す斜視図。

【図4】ケース内におけるセパレータの配置を示す平面図。

【図5】図４のV部拡大図。

【図6】図１の燃料電池スタックに含まれるガイド部材の嵌合状態を示す斜視図。

【図7】係合溝と凹部に対するガイド部材の位置関係を示す平面図。

【図8】ガイド部材の上端部に延長ガイド部材を取り付ける状態を示す斜視図。

【図9A】図８のガイド部材の上端面を上方から見た図。

【図9B】図８の延長ガイド部材の下端面を下方から見た図。

【図10】ガイド部材の上端面と延長ガイド部材の下端面の他の例をテーブル形式で示す図。

【図11A】本発明の実施形態に係る燃料電池スタックの組立方法の手順の一例を示す図。

【図11B】図１１Ａに続く手順の一例を示す図。

【図11C】図１１Ｂに続く手順の一例を示す図。

【図11D】図１１Ｃに続く手順の一例を示す図。

【図11E】図１１Ｄに続く手順の一例を示す図。

【図12】図１１Ｅに続く手順の一例を示す図。

【図13】図８の延長ガイド部材の変形例を示す斜視図。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、図１～図１３を参照して本発明の実施形態について説明する。本発明の実施形態に係る燃料電池スタックは、燃料電池の主たる要素を構成する。燃料電池は、例えば車両に搭載され、車両駆動用の電力を発生することができる。燃料電池は、航空機や船舶等の車両以外の移動体、ロボットの他、各種産業機械に搭載することもできる。

【0010】

まず、燃料電池スタックの全体構成を概略的に説明する。図１は、本発明の実施形態に係る燃料電池スタック１００の全体構成を概略的に示す分解斜視図であり、燃料電池スタック１００の組立途中の状態を示す図である。なお、以下では、便宜上、図示のように互いに直交する三軸方向を、前後方向、左右方向および上下方向と定義し、この定義に従い各部の構成を説明する。上下方向は、燃料電池スタック１００を組み立たる際の燃料電池スタック１００の積層方向であり、重力方向に相当する。なお、組立後の燃料電池スタック１００は、例えば横に倒されて車両に搭載される。

【0011】

図１に示すように、燃料電池スタック１００は、複数の発電セル１を前後方向に積層して構成されるセル積層体１０１と、セル積層体１０１の上端部および下端部にそれぞれ配置される一対のエンドユニット１０２と、セル積層体１０１を包囲する略ボックス形状のケース１０３と、を有し、全体が略直方体形状を呈する。図１では、ケース１０３を詳細に図示することなく、二点鎖線でケース１０３の輪郭のみを示す。

【0012】

ケース１０３は、セル積層体１０１の前面、後面、右面および左面に対向した前後左右の略矩形状の４つの側壁を有する。これら４つの側壁により、ケース１０３は、上面および下面が開放された略ボックス状に形成される。ケース１０３の上面および下面は、エンドユニット１０２で覆われる。ケース１０３は、アルミニウムや鉄などの金属によって構成される。セル積層体１０１とケース１０３の側壁との間には、上下方向に延在するガイド部材１０が介装される。

【0013】

図２は、燃料電池スタック１００の要部構成を概略的に示す斜視図であり、燃料電池スタック１００を車両に搭載した状態に相当する。図２では、互いに直交する三軸方向を、Ｘ１－Ｘ２方向、Ｙ１－Ｙ２方向およびＺ１－Ｚ２方向で表す。燃料電池スタック１００の積層方向（図１の上下方向）は、Ｘ１－Ｘ２方向に相当する。図２では、ケース１０３とガイド部材１０の図示を省略する。したがって、セル積層体１０１の周縁部の詳細な構成は示さない。

【0014】

セル積層体１０１は、複数の発電セル１を積層して構成される。なお、図２には、便宜上、単一の発電セル１が示される。発電セル１は、電解質膜と電極とを含む接合体を有する電極アッセンブリ２と、電極アッセンブリ２のＸ１－Ｘ２方向の両側に配置され、電極アッセンブリ２を挟持するセパレータ３，３と、を有する。電極アッセンブリ２とセパレータ３とは、Ｘ１－Ｘ２方向に交互に配置される。

【0015】

セパレータ３は、断面が波板状の一対の金属製の薄板を有し、これら薄板の外周同士を接合して一体に構成される。セパレータ３には耐腐食性に優れた導電性の材料が用いられ、例えばチタン、チタン合金、ステンレス等を用いることができる。一対の薄板は、セパレータ３の内部に冷却媒体が流れる冷却流路を形成するようにプレス成形などによって凹凸状に形成され、冷却媒体の流れにより発電セル１の発電面が冷却される。冷却媒体としては例えば水を用いることができる。電極アッセンブリ２に対向するセパレータ３の表面は、電極アッセンブリ２の接合体の表面、すなわち発電面との間にガス流路を形成するように凹凸状に構成される。

【0016】

電極アッセンブリ２のＸ１方向側のセパレータ３は、例えばアノード側のセパレータ（アノードセパレータ）であり、アノードセパレータ３と電極アッセンブリ２の接合体との間に、燃料ガスが流れるアノード流路が形成される。電極アッセンブリ２のＸ２方向側のセパレータ３は、例えばカソード側のセパレータ（カソードセパレータ）であり、カソードセパレータ３と電極アッセンブリ２の接合体との間に、酸化剤ガスが流れるカソード流路が形成される。燃料ガスとしては例えば水素ガスを、酸化剤ガスとしては例えば空気を用いることができる。燃料ガスと酸化剤ガスとを区別せずに、これらを反応ガスと呼ぶこともある。

【0017】

図３は、電極アッセンブリ２の概略構成を示す斜視図である。図３に示すように、電極アッセンブリ２は、略矩形状の接合体２０と、接合体２０を支持するフレーム２１と、を有する。接合体２０は膜電極構造体（いわゆるＭＥＡ；Membrane Electrode Assembly）であり、電解質膜と、電解質膜のＸ１方向側の面に設けられたアノード電極と、電解質膜のＸ２方向側の面に設けられたカソード電極とを有する。

【0018】

電解質膜は、例えば固体高分子電解質膜であり、水分を含んだパーフルオロスルホン酸の薄膜を用いることができる。フッ素系電解質に限らず、炭化水素系電解質を用いることもできる。

【0019】

アノード電極は、電解質膜のＸ１方向側の面に形成され、電極反応の反応場となる電極触媒層であり、該電極触媒層のＸ１方向側の面には反応ガスを拡散して供給するガス拡散層が設けられる。カソード電極は、電解質膜のＸ２方向側の面に形成され、電極反応の反応場となる電極触媒層であり、該電極触媒層のＸ２方向側の面には反応ガスを拡散して供給するガス拡散層が設けられる。電極触媒層には、燃料ガスに含まれる水素と酸化剤ガスに含まれる酸素の電気化学反応を促進する触媒金属、プロトン伝導性を有する電解質、および電子伝導性を有するカーボン粒子等が含まれる。ガス拡散層は、ガス透過性を有する導電性部材、例えばカーボン多孔質体により構成される。

【0020】

アノード電極では、アノード流路およびガス拡散層を介して供給された燃料ガス（水素）が、触媒の作用によってイオン化され、電解質膜を通過してカソード電極側へ移動する。このとき生じた電子は、外部回路を通過し、電気エネルギとして取り出される。カソード電極では、カソード流路およびガス拡散層を介して供給された酸化剤ガス（酸素）と、アノード電極から導かれた水素イオンおよびアノード電極から移動した電子とが反応し、水が生成される。生成された水は、電解質膜に適度な湿度を与え、余剰な水は電極アッセンブリ２の外部へ排出される。

【0021】

フレーム２１は、略矩形状を呈する薄板であり、絶縁性を有する樹脂やゴム等により構成される。フレーム２１の中央部には、略矩形状の開口部２１ａが設けられる。接合体２０は、開口部２１ａの全体を覆うように設けられ、接合体２０の周縁部がフレーム２１により支持される。フレーム２１の開口部２１ａのＹ１方向側には、フレーム２１をＸ１-Ｘ２方向に貫通する３つの貫通孔２１１～２１３がＺ１-Ｚ２方向に並んで開口される。開口部２１ａのＹ２方向側には、フレーム２１をＸ１－Ｘ２方向に貫通する３つの貫通孔２１４～２１６がＺ１－Ｚ２方向に並んで開口される。

【0022】

図２に示すように、セパレータ３には、フレーム２１の貫通孔２１１～２１６に対応する位置に、セパレータ３をＸ１－Ｘ２方向に貫通する貫通孔３１１～３１６がそれぞれ開口される。貫通孔３１１～３１６は、フレーム２１の貫通孔２１１～２１６にそれぞれ連通する。これら互いに連通する貫通孔２１１～２１６，３１１～３１６の集合により、セル積層体１０１を貫通してＸ１－Ｘ２方向に延在する流路ＰＡ１～ＰＡ６（便宜上、矢印で示す）が形成される。流路ＰＡ１～ＰＡ６は、マニホールドと呼ばれることもある。流路ＰＡ１～ＰＡ６は、燃料電池スタック１００の外部のマニホールドに接続される。

【0023】

貫通孔２１１，３１１を介してＸ１方向に延びる流路ＰＡ１（実線矢印）は、燃料ガス供給流路である。貫通孔２１６，３１６を介してＸ２方向に延びる流路ＰＡ６（実線矢印）は、燃料ガス排出流路である。燃料ガス供給流路ＰＡ１および燃料ガス排出流路ＰＡ６は、接合体２０のＸ１方向側の面に対向するアノード流路と連通し、燃料ガス供給流路ＰＡ１と燃料ガス排出流路ＰＡ６とを介して、実線矢印に示すように、アノード流路をＹ１－Ｙ２方向に燃料ガスが流れる。アノード流路と他の流路ＰＡ２～ＰＡ５との連通は、図示しないシール部を介して遮断される。

【0024】

貫通孔２１４，３１４を介してＸ１方向に延びる流路ＰＡ４（点線矢印）は、酸化剤ガス供給流路である。貫通孔２１３，３１３を介してＸ２方向に延びる流路ＰＡ３（点線矢印）は、酸化剤ガス排出流路である。酸化剤ガス供給流路ＰＡ４および酸化剤ガス排出流路ＰＡ３は、接合体２０のＸ２方向側の面に対向するカソード流路と連通し、酸化剤ガス供給流路ＰＡ４と酸化剤ガス排出流路ＰＡ３とを介して、点線矢印に示すように、カソード流路をＹ１－Ｙ２方向に酸化剤ガスが流れる。カソード流路と他の流路ＰＡ１，ＰＡ２，ＰＡ５，ＰＡ６との連通は、図示しないシール部を介して遮断される。

【0025】

貫通孔２１５，３１５を介してＸ１方向に延びる流路ＰＡ５（一点鎖線矢印）は、冷却媒体供給流路である。貫通孔２１２，３１２を介してＸ２方向に延びる流路ＰＡ２（一点鎖線矢印）は、冷却媒体排出流路である。冷却媒体供給流路ＰＡ５および冷却媒体排出流路ＰＡ２は、セパレータ３の内部の冷却流路と連通しており、冷却媒体供給流路ＰＡ５と冷却媒体排出流路ＰＡ２とを介して、冷却流路を冷却媒体が流れる。冷却流路と他の流路ＰＡ１，ＰＡ３，ＰＡ４，ＰＡ６との連通は、図示しないシール部を介して遮断される。

【0026】

図２に示すように、セル積層体１０１の積層方向の両側に配置されたエンドユニット１０２は、それぞれターミナルプレート４と、絶縁プレート５と、エンドプレート６とを有する。なお、Ｘ１方向側のエンドユニット１０２をドライ側エンドユニット、Ｘ２方向側のエンドユニット１０２をウェット側エンドユニットと呼ぶこともある。一対のターミナルプレート４，４は、セル積層体１０１を挟んでその両側に配置される。一対の絶縁プレート５，５は、ターミナルプレート４，４を挟んでその両側に配置される。一対のエンドプレート６，６は、絶縁プレート５，５を挟んでその両側に配置される。

【0027】

ターミナルプレート４は、金属製の略矩形状の板状部材であり、セル積層体１０１で電気化学反応により生成された電力を取り出すための端子部を有する。絶縁プレート５は、非導電性を有する樹脂製またはゴム製の略矩形状の板状部材であり、ターミナルプレート４とエンドプレート６とを電気的に絶縁する。エンドプレート６は、金属製または高強度に構成された樹脂製の板状部材である。

【0028】

図１には、エンドユニット１０２として、一対のエンドプレート６，６が示され、ターミナルプレート４と絶縁プレート５の図示が省略される。図１の上側のエンドプレート６がドライ側エンドプレートであり、下側のエンドプレート６がウェット側エンドプレートである。一対のエンドプレート６，６には、ケース１０３の上下両端部がそれぞれボルトにより固定される。より詳しくは、下側のエンドプレート６とケース１０３とがボルトを介して固定された状態で、上方から上側のエンドプレート６が押し下げられ、上側のエンドプレート６とケース１０３とが、ボルトにより固定される。これにより、燃料電池スタック１００は、上下一対のエンドプレート６，６により押圧された状態に保持される。

【0029】

図２に示すように、ウェット側（Ｘ２方向側）エンドユニット１０２には、エンドユニット１０２を前後方向に貫通する複数の貫通孔１０２ａ～１０２ｆが開口される。なお、貫通孔１０２ａ～１０２ｆは、それぞれターミナルプレート４を貫通する貫通孔、絶縁プレート５を貫通する貫通孔およびエンドプレート６を貫通する貫通孔を含むが、図１では、便宜上、これらをまとめて貫通孔１０２ａ～１０２ｆとして示す。ドライ側（Ｘ１方向側）のエンドユニット１０２には、ターミナルプレート４と絶縁プレート５に、ウェット側エンドユニットと同様、貫通孔１０２ａ～１０２ｆが開口される。一方、ドライ側エンドユニット１０２のエンドプレート６には、貫通孔１０２～１０２ｆは開口されない。

【0030】

貫通孔１０２ａは、燃料ガス供給流路ＰＡ１に連通する。貫通孔１０２ｂは、冷却媒体排出流路ＰＡ２に連通する。貫通孔１０２ｃは、酸化剤ガス排出流路ＰＡ３に連通する。貫通孔１０２ｄは、酸化剤ガス供給流路ＰＡ４に連通する。貫通孔１０２ｅは、冷却媒体供給流路ＰＡ５に連通する。貫通孔１０２ｆは、燃料ガス排出流路ＰＡ６に連通する。

【0031】

貫通孔１０２ａには、高圧の燃料ガスが貯留された燃料ガスタンクが接続され、燃料ガスタンク内の燃料ガスが貫通孔１０２ａを介して燃料電池スタック１００に供給される。燃料ガス排出流路ＰＡ６を通った燃料ガスは、貫通孔１０２ｆを介して排出される。貫通孔１０２ｄには、酸化剤ガス供給用のコンプレッサが接続され、コンプレッサで圧縮された酸化剤ガスが貫通孔１０２ｄを介して燃料電池スタック１００に供給される。酸化剤ガス排出流路ＰＡ３を通った酸化剤ガスは、貫通孔１０２ｃを介して排出される。貫通孔１０２ｅには、冷却媒体供給用のポンプが接続され、貫通孔１０２ｅを介して燃料電池スタック１００に冷却媒体が供給される。冷却媒体排出流路ＰＡ２を通った冷却媒体は、１０２ｂを介して排出される。

【0032】

なお、図２，図３に示される貫通孔２１１～２１６、３１１～３１６、１０２ａ～１０２ｆの位置および形状は、反応ガスや冷却媒体の流れを説明するために模式的に示したにすぎない。図１や後述の図４などにも反応ガスや冷却媒体が流れる貫通孔の一部が示されるが、これら貫通孔も模式的に示したにすぎない。

【0033】

本実施形態に係る燃料電池スタック１００は、セル積層体１０１の位置決め構造に特徴がある。以下、この点について説明する。図４は、ケース１０３内のセパレータ３の配置を示す平面図（図１のセル積層体１０１を上方から見た図）である。図４に示すように、ケース１０３は、前後左右の側壁１０３ａを有する。側壁１０３ａの端部同士は互いに接合され、ケース１０３は、内部に略直方体形状の空間を形成するように全体が枠状に構成される。以下では、ケース１０３の前後左右方向の中心Ｐに向かう方向をケース内側と呼び、中心Ｐから離れる方向をケース外側と呼ぶ。

【0034】

セパレータ３の前後左右の縁部３ａにはそれぞれ係合部３５が設けられる。係合部３５は、例えばセパレータ３の縁部３ａの左右方向中間部または前後方向中間部に設けられる。なお、図４のセパレータ３の左右の縁部３ａでは、セパレータ３の左右両端部に設けられる貫通孔の位置を考慮して、前後方向中間部からずれた位置に係合部３５が設けられる。係合部３５にはガイド部材１０が係合され、セパレータ３は、ガイド部材１０を介してケース１０３の側壁１０３ａから支持される。一方、燃料電池スタック１００の組立時には、予め単一のセパレータ３に単一の電極アッセンブリ２が溶着または接着等によって接合されて一組の単位セルが形成され、複数組の単位セルが順次ケース１０３内に積層される。したがって、電極アッセンブリ２のフレーム２１（図３）の縁部には係合部は設けられず、フレーム２１の外縁部は係合部３５よりもケース内側に位置する。

【0035】

図５は、ガイド部材１０の周辺の構成を示す図４の要部拡大図（V部拡大図）である。
なお、４箇所のガイド部材１０の周辺の構成は互いに等しい。ガイド部材１０は、樹脂を構成材として押出成形により形成される。したがって、ガイド部材１０の断面形状は、長手方向（上下方向）にわたって均一である。図５に示すように、ガイド部材１０は、ケース１０３の側壁１０３ａに設けられた係合溝１１０に係合される。係合溝１１０は、セパレータ３の係合部３５に対応する位置に設けられる。したがって、図４に示すように、係合溝１１０は、前側および後側の側壁１０３ａの左右方向中間部に設けられるとともに、左側および右側の側壁１０３ａの前後方向中間部ないし前後方向中間部から角部側に所定量ずれた位置に設けられる。

【0036】

係合溝１１０は、側壁１０３ａの内側面１０３ｂに設けられた凹部１２０によって構成され、側壁１０３ａの上下方向全長にわたって延設される。より詳しくは、係合溝１１０は、所定の幅（左右方向長さ）と深さ（前後方向長さ）とを側壁１０３ａの全長にわたって有する。側壁１０３ａの内側面１０３ｂには、溝幅方向の内側（左右方向内側）に向けて突出する一対の突出部１２１，１２１が設けられる。突出部１２１は、側壁１０３ａの他の内側面１０３ｂよりもケース内側に突出する。

【0037】

突出部１２１を設けることで、係合溝１１０の入口側（ケース内側）の幅は底面側（ケース外側）の幅よりも狭くなる。なお、係合溝１１０の入口側を溝入口部１１１と呼び、底面側を溝底面部１１２と呼ぶことがある。突出部１２１は、溝底面部１１２の深さ（前後方向長さ）が溝入口部１１１の深さより深くなるように形成される。溝底面部１１２と溝入口部１１１とが同一の深さであってもよい。

【0038】

ガイド部材１０は、係合溝１１０の深さ方向に沿って、平面視で主に３つの部位から構成される。すなわち、ベース部１１と、幅広部１２と、係合凸部１３とにより構成される。ベース部１１は、溝入口部１１１に配置され、平面視略矩形状を呈する。ベース部１１は、一対の突出部１２１，１２１の先端から溝幅方向（左右方向）に所定の隙間を空けて配置される。

【0039】

幅広部１２は、溝底面部１１２に配置される。幅広部１２は、ベース部１１よりも溝幅方向に拡大して形成され、幅広部１２の溝幅方向の長さは、溝入口部１１１の長さよりも長い。このため、係合溝１１０に幅広部１２が係合されることにより、ガイド部材１０の溝深さ方向（前後方向）への移動が規制される。また、ベース部１１に対向して突出部１２１が配置されることにより、ガイド部材１０の溝幅方向の移動が規制される。

【0040】

係合凸部１３は、ベース部１１の端部からケース内側（前方）に突設される。ベース部１１からは溝幅方向一対の係合凸部１３，１３が突設され、一対の係合凸部１３，１３の間に凹部１４が設けられる。係合凸部１３は、全体が平面視略矩形状に形成される。

【0041】

係合部３５は、係合凸部１３に対応して平面視略矩形状の溝幅方向一対の係合凹部３６，３６を有する。さらに凹部１４に対応して、一対の係合凹部３６，３６の間に凸部３７を有する。係合凹部３６の溝幅方向の長さは、係合凸部１３の溝幅方向の長さとほぼ等しい。セパレータ３を積層するとき、上方から一対の係合凹部３６，３６が一対の係合凸部１３，１３に嵌合されるとともに、凸部３７が凹部１４に嵌合される。これによりガイド部材１０を介して、ケース１０３に対しセパレータ３が位置決めしながら積層できる。

【0042】

図１に示すように、下側（ウェット側）のエンドプレート６の上面には、ガイド部材１０の位置に対応して凹部６１が設けられる。凹部６１は、所定深さの有底凹部であり、貫通孔ではない。凹部６１は、ガイド部材１０の外周面の輪郭に対応した内周面の形状を呈し、凹部６１にガイド部材１０の下端部が嵌合される。

【0043】

図６は、ガイド部材１０の凹部６１（図１のVI部）への嵌合状態を示す斜視図である。図６に示すように、ガイド部材１０は、その下端面が凹部６１の底面に当接するまで所定深さにわたって嵌合される。図１に示すように、上側（ドライ側）のエンドプレート６には、ガイド部材１０の位置および形状に対応した貫通孔６２、すなわち凹部６１の内周面形状と等しい貫通孔６２が設けられる。ガイド部材１０の上端部は、貫通孔６２を介して上側のエンドプレート６を挿通可能である。但し、燃料電池スタック１００の組立が完了した状態では、ガイド部材１０の上端部は、エンドプレート６の上面から突出することなく貫通孔６２に嵌合する。これによりガイド部材１０の上下両端部を、エンドプレート６によって位置決めされた状態で保持できる。

【0044】

上述したように、ガイド部材１０は、ケース１０３の側壁１０３ａの凹部１２０に係合され、ガイド部材１０の下端部が凹部６１に嵌合される。図７は、係合溝１１０と凹部６１に対するガイド部材１０の位置関係を示す平面図である。図７に示すように、凹部６１は、ガイド部材１０の係合凸部１３の角部１３ａに対向する角部が、角部１３ａから離間するように円弧状に形成される。すなわち、凹部６１の角部には、円弧部６１ａが設けられる。

【0045】

図７に示すように、互いに対向する溝幅方向（左右方向）におけるガイド部材１０のベース部１１の端面と凹部６１の端面との間の距離をＷ１、互いに対向する溝幅方向におけるベース部１１の端面と突出部１２１の端面との間の距離をＷ２とすると、Ｗ１がＷ２より小さくなるように凹部６１とガイド部材１０と突出部１２１とが形成される。一例を挙げると、Ｗ１は０．１～０．２ｍｍであり、Ｗ２はＷ１の３倍程度の値である。これにより、エンドプレート６に対してガイド部材１０を精度よく位置決めできる。また、Ｗ２＞Ｗ１であるので、ガイド部材１０を突出部１２１と干渉することなく係合溝１１０に容易に係合できる。

【0046】

さらに、互いに対向する溝幅方向におけるガイド部材１０の幅広部１２の端面と凹部１２０の端面との間の距離をＷ３とすると、Ｗ３はＷ２より大きい。また、互いに対向する溝深さ方向における幅広部１２の端面と突出部１２１の端面との間の距離をＤ１とすると、Ｄ１はＷ２と同一の値または同程度の値である。これにより、ガイド部材１０が突出部１２１により位置決めされながら、幅広部１２を係合溝１１０に容易に嵌合することができる。

【0047】

ガイド部材１０と突出部１２１との間の溝幅方向の隙間Ｗ２および溝深さ方向の隙間Ｄ１はいずれも微小（例えば０．４～０．５５ｍｍ程度）である。これによりガイド部材１０の変位を規制することができ、車両に衝撃が作用した場合に、セル積層体１０１がケース１０３の側壁１０３ａに衝突することを抑制できる。すなわち、車両に衝撃が作用すると、セル積層体１０１は慣性力により、例えば図４に二点鎖線で示すように、ケース内で回動しながらケース１０３に対し相対移動する。このため、セル積層体１０１の角部が側壁１０３ａに衝突するおそれがあり、その結果、セル積層体１０１が損傷するおそれがある。

【0048】

この点、本実施形態では、ガイド部材１０は、突出部１２１が咥え込むように係合溝１１０に係合されるので、車両に衝撃が作用した際のガイド部材１０の変位を抑えることができる。その結果、セル積層体１０１の相対移動を抑制することができ、セル積層体１０１を保護することができる。特に、図４に示すようにケース１０３の内側面には、係合凸部１３が互いに異なる方向を向かうように４つのガイド部材１０が取り付けられ、セル積層体１０１の周囲四方がガイド部材１０を介して支持されるので、ケース内でのセル積層体１０１の変位や回転を良好に抑えることができる。

【0049】

また、本実施形態では、セパレータ３の縁部にガイド部材１０と係合するための係合部３５が設けられるが、係合部３５は単なる凹凸形状である（係合凹部３６）。このため、プレス加工によってセパレータ３を成形する際に、係合部３５を同時に加工することができる。よって、セパレータ３の縁部に位置決め用のタブなどを別途溶接する必要がなく、燃料電池スタック１００を安価に構成できる。

【0050】

以上のように構成された燃料電池スタック１００の組立方法について説明する。燃料電池スタックは、複数の発電セル１を積層した後、上側のエンドプレート６から積層体に加圧力を付与することにより組み立てられるが、加圧力が付与される前は、積層体の高さがガイド部材１０の長さよりも高くなる。このため、ガイド部材１０を延長可能に構成する必要がある。この点を考慮して、本実施形態では、ガイド部材１０の上端部に延長ガイド部材を着脱可能に取り付けることができるよう、以下のようにガイド部材１０を構成する。

【0051】

図８は、ガイド部材１０の上端部に延長ガイド部材４０を取り付ける途中の状態を示す斜視図である。図８に示すように、ガイド部材１０の上端面１０ａには、延長ガイド部材４０を挿脱可能に支持する延長支持部１５が設けられる。図９Ａは、ガイド部材１０の上端面１０ａを上方から見た図であり、図９Ｂは、延長ガイド部材４０の下端面４０ａを下方から見た図である。図９Ａ，図９Ｂでは、便宜上、図５に合わせて前後方向および左右方向を定義する。図９Ｂは、下方から見た図であるため、図９Ａとは左右方向が反対となる。

【0052】

図９Ｂに示すように、延長ガイド部材４０の輪郭は、ガイド部材１０の輪郭と同一である。このため、延長ガイド部材４０は、ガイド部材１０と同様、ベース部４１と、幅広部４２と、係合凸部４３とを有する。延長ガイド部材４０は、燃料電池スタック１００の組立用の治具であり、金属により構成できる。

【0053】

図８のＡ部拡大図および図９Ａに示すように、延長支持部１５は、ガイド部材１０の上端面１０ａに設けられた平面視略Ｔ字状の所定深さの有底凹部１６により構成される。有底凹部１６は、ベース部１１と幅広部１２との境界部に沿って左右方向に延在する横凹部１６１と、横凹部１６１の左右方向中間部から幅広部１２を貫通して後方に延びる縦凹部１６２とを有する。横凹部１６１の左右方向両端面は、半円状に形成される。

【0054】

図８のＡ部拡大図および図９Ｂに示すように、延長ガイド部材４０の下端面４０ａからは、円柱形状の左右一対のピン４１０，４１０が下方に向けて突設される。ピン４１０の長さは有底凹部１６の深さよりも短い。ピン４１０の直径は横凹部１６１の幅（前後方向長さ）と等しい。ピン４１０は、横凹部１６１の左右両端部の位置に対応して設けられ、横凹部１６１の左右両端の半円状の曲面に沿ってピン４１０が有底凹部１６に嵌合される。延長ガイド部材４０は、その下端面４０ａがガイド部材１０の上端面に当接するまで押し込まれる。このとき、ガイド部材１０の輪郭を示す外周面と延長ガイド部材４０の輪郭を示す外周面とは、段差なく接続される。これによりガイド部材１０を延長ガイド部材４０の分だけ上方に延長できる。

【0055】

ピン４１０を介して延長ガイド部材４０がガイド部材１０に取り付けられた状態では、図９Ａに点線で示すように、ピン４１０は有底凹部１６に格納される。これによりガイド部材１０に対する延長ガイド部材４０の移動や回転が一対のピン４１０、４１０によって阻止され、ガイド部材１０に対する延長ガイド部材４０の相対位置を所定位置に保持できる。延長ガイド部材４０は、ピン４１０を有底凹部１６に嵌合しながら下方に押し込むことで、ガイド部材１０に取り付けることができる。また、延長ガイド部材４０を上方に引き上げるだけで、ガイド部材１０から分離することができる。これにより延長ガイド部材４０の着脱、すなわち挿脱が容易である。

【0056】

なお、延長支持部１５の構成は上述したものに限らない。ガイド部材１０の上端面１０ａに所定深さの有底凹部１６を設ける代わりに、例えばガイド部材１０の上端面１０ａから下端面にかけて、有底凹部１６と平面視同一形状である略Ｔ字状の切り欠きを設けるようにしてもよい。これにより、ガイド部材１０の断面形状が全長にわたって同一となるため、押出成形によってガイド部材１０を容易に形成できる。有底凹部１６を設ける代わりに、ガイド部材１０の上端面１０ａから下端面にかけて、左右一対のピン４１０，４１０の形状に対応した左右一対の貫通孔を設けるようにしてもよい。

【0057】

図１０は、延長支持部１５の他の例（第１変形例から第４変形例）を示す図であり、ガイド部材１０の上端面１０ａと延長ガイド部材４０の下端面４０ａの形状をそれぞれテーブル形式で示す。なお、図１０では、便宜上、図９Ａ，図９Ｂと同様に、前後左右方向を定義する。図１０に示すように、第１変形例では、ガイド部材１０の幅広部１２の後面および凹部１４の前面のそれぞれ左右方向中央部に、略半円形状の切り欠き１６３が設けられる。これら切り欠き１６３に対応して、延長ガイド部材４０の下端面４０ａからは前後一対のピン４２０，４２０が突設され、切り欠き１６３にピン４２０が嵌合される。

【0058】

第２変形例では、ガイド部材１０のベース部１１の左右両端面から左右方向内側に略矩形状の切り欠き１６４が設けられる。これら切り欠き１６４に対応して、延長ガイド部材４０の下端面４０ａからは前後一対のピン４３０，４３０が突設され、切り欠き１６４にピン４３０が嵌合される。ピン４３０は、延長ガイド部材４０の下端面４０ａから左右方向外側に突出しない。

【0059】

第３変形例では、ガイド部材１０の幅広部１２の後面および凹部１４の前面のそれぞれ左右方向中央部に、略矩形状の切り欠き１６５が設けられる。これら切り欠き１６５に対応して、延長ガイド部材４０の下端面４０ａからは前後一対のピン４４０，４４０が突設され、切り欠き１６５にピン４４０が嵌合される。ピン４４０は、延長ガイド部材４０の下端面４０ａから前後方向外側に突出しない。

【0060】

第４変形例では、ガイド部材１０の上端面１０ａに凹部や切り欠きは設けられない。一方、延長ガイド部材４０の下端面４０ａには、幅広部４２を包囲するように外周ガイド部４５が下方に向けて突設される。延長ガイド部材４０の取付時には、点線で示すようにガイド部材１０の幅広部１２を外周ガイド部４５が包囲する。このとき、ガイド部材１０の幅広部１２が延長支持部１５となる。第４変形例では、外周ガイド部４５の分だけ、延長ガイド部材４０の後端面がガイド部材１０の後端面よりも後方に突出する。したがって、側壁１０３ａの上端部は、側壁１０３ａと外周ガイド部４５とが干渉しないように構成される。

【0061】

次に、本実施形態に係る燃料電池スタック１００の組立方法について説明する。図１１Ａ～図１１Ｅは、燃料電池スタック１００の組立手順の一例を示す図である。燃料電池スタック１００の組立を行う際には、予め押出成形によりガイド部材１０を製造し、所定長さのガイド部材１０を準備する（準備工程）。次いで、図１１Ａに示すように、ウェット側エンドプレート６に、ボルトを用いてケース１０３を固定する（ケース取付工程）。

【0062】

次いで、図１１Ｂに示すように、ケース１０３の側壁１０３ａの内面に設けられた係合溝１１０（図５）に沿って、ケース１０３の上方からガイド部材１０を挿入する。そして、ガイド部材１０の下端部を、エンドプレート６の上面の凹部６１に嵌合する（ガイド挿入工程）。このとき、ガイド部材１０の嵌合前または嵌合後に、ガイド部材１０の上端面１０ａに延長支持部１５を介して延長ガイド部材４０を取り付ける（延長ガイド取付工程）。具体的には、延長ガイド部材４０の下端面４０ａから突設されたピン４１０を、ガイド部材１０の上端面１０ａの有底凹部１６に嵌合し（図８）、上端面１０ａと下端面４０ａとが当接した状態で、ガイド部材１０の延長上に延長ガイド部材４０を保持する。

【0063】

次いで、ウェット側の絶縁プレート５とターミナルプレート４とを、延長ガイド部材４０およびガイド部材１０に沿ってケース１０３内に挿入し、順次積層する。さらに、図１１Ｃに示すように、単一の電極アッセンブリ２と単一のセパレータ３とを予め一体に接合した１組の単位セルを、所定組数だけ延長ガイド部材４０およびガイド部材１０に沿ってケース１０３内に挿入し、順次積層する（積層工程）。これによりセル積層体１０１が構成される。この場合、延長ガイド部材４０の係合凸部４３およびガイド部材１０の係合凸部１３がセパレータ３の縁部の係合部３５（係合凹部３６）に係合しながら、単位セルが下降する。このため、電極アッセンブリ２とセパレータ３とを、ウェット側エンドプレート６とケース１０３とを基準にして精度よく位置決めした状態で、セル積層体１０１を構成できる。

【0064】

次いで、ドライ側のターミナルプレート４と絶縁プレート５とを、延長ガイド部材４０に沿って下降し、順次積層した後、図１１Ｄに示すように、ドライ側エンドプレート６を延長ガイド部材４０に沿って下降する。この場合、エンドプレート６の貫通孔６２に、延長ガイド部材４０を挿通しながら、エンドプレート６をセル積層体１０１（厳密には絶縁プレート５）の上方に載置する（積層最終工程）。その後、不図示の加圧機を用いてエンドプレート６の上方から加圧力を付与し、ドライ側エンドプレート６の高さを所定高さに保った状態で、ボルトを用いてドライ側エンドプレート６をケース１０３に固定する（固定工程）。この状態では、延長ガイド部材４０がドライ側エンドプレート６から上方に突出している。

【0065】

次いで、図１１Ｅに示すように、貫通孔６２を介して延長ガイド部材４０を、ガイド部材１０から引き抜く（引き抜き工程）。最後に、図１２に示すように、エンドプレート６の貫通孔６２を、シール材６３を介してカバー６４で覆い、貫通孔６２を封止する（封止工程）。カバー６４は、例えばボルトを用いてエンドプレート６に締結される。以上で、燃料電池スタック１００の組立が完了する。

【0066】

以上の組立方法によれば、ガイド部材１０の上方から延長ガイド部材４０を嵌合することで、ガイド部材１０に延長ガイド部材４０を取り付けることができる。また、延長ガイド部材４０を上方に引き抜くことで、ガイド部材１０から延長ガイド部材４０を取り外すことができる。このため、ねじ部を介して延長部材を取り付けるものに比べ、延長部材としての延長ガイド部材４０の着脱が容易である。すなわち、ねじ部を介して延長部材を取り付ける場合、延長部材の回転操作が必要であるが、本実施形態では、延長ガイド部材４０の取付に際し回転操作が不要であるため、延長ガイド部材４０を即座に着脱できる。また、ねじ部を介して延長部材を取り付け得る場合、延長部材を回転するための余計なスペースが必要となるが、本実施形態では、そのようなスペースが必要ないため、燃料電池スタック１００の小型化も可能である。

【0067】

延長ガイド部材４０は、全長にわたって同一断面形状である必要はない。図１３は、延長ガイド部材４０の変形例を示す斜視図である。図１３に示す例では、延長ガイド部材４０が上方に向かうにつれて先細状に構成される。すなわち、係合凸部４３の溝幅方向の厚さが上方に向かうに従い徐々に薄くなる。これにより、セパレータ３の係合部３５を延長ガイド部材４０に上方から容易に係合することができる。

【0068】

本実施形態によれば以下のような作用効果を奏することができる。
（１）燃料電池スタック１００は、電解質膜と電極とを含む接合体２０（膜電極構造体）と、セパレータ３と、を交互に積層して構成されるセル積層体１０１と、セル積層体１０１を包囲するケース１０３と、ケース１０３の側壁１０３ａの内側面１０３ｂに取り付けられ、セル積層体１０１の積層方向に延在するとともに、セパレータ３の縁部３ａに向けて突出するガイド部材１０と、を備える（図１、図２，図４）。セパレータ３は、ガイド部材１０の先端部の係合凸部１３に係合する係合部３５を有する（図４）。側壁１０３ａの内側面１０３ｂは、ガイド部材１０を支持するガイド支持部として凹部１２０および突出部１２１を有する（図５）。より詳しくは、内側面１０３ｂは、ガイド部材１０の溝深さ方向の移動を規制するとともに溝幅方向の移動を規制する一対の突出部１２１，１２１を有する（図５）。

【0069】

これにより、ケース１０３に対するガイド部材１０の変位や回転を規制ながら、ケース１０３の内側面１０３ｂからガイド部材１０を強固に保持できる。このため、例えば燃料電池スタック１００を搭載した車両に外部から衝撃が作用した場合に、慣性力によるケース内でのセル積層体１０１の変位や回転が抑えられ、セル積層体１０１の損傷を抑えることができる。

【0070】

（２）ガイド支持部は、ケース１０３の積層方向の端面に至るまで積層方向に沿って延在する所定深さの係合溝１１０を形成する凹部１２０と、係合溝１１０の入口側である溝入口部１１１の幅が係合溝１１０の底面側である溝底面部１１２の幅よりも狭くなるように溝入口部１１１において係合溝１１０の幅方向内側に向かって突出する突出部１２１と、を有する（図５）。ガイド部材１０は、溝入口部１１１に配置されるベース部１１と、溝底面部１１２に配置され、ベース部１１から幅方向に拡大される幅広部１２と、を有する（図５）。これにより、ガイド部材１０は、一対の突出部１２１が咥え込むようにして係合溝１１０に係合されるので、ガイド部材１０の変位や回転を良好に抑えることができる。

【0071】

（３）突出部１２１は、ケース１０３の内側面１０３ｂよりもケース内側に位置する。このため、セル積層体１０１の角部から内側面１０３ｂまでの距離が大きくなり、外部から衝撃が作用した際に、セル積層体１０１の角部がケース１０３の内側面１０３ｂに衝突することを抑制できる。

【0072】

（４）溝深さ方向における互いに対向する幅広部１２の端面から突出部１２１の端面までの空隙の長さＷ２、および、溝幅方向における互いに対向するベース部１１の端面から突出部１２１の端面までの空隙の長さＷ１は、溝幅方向における互いに対向する溝底面部１１２の端面から幅広部１２の端面までの空隙の長さＷ３よりも短い（図７）。これにより、ガイド部材１０（特に幅広部１２）を係合溝１１０に容易に係合することができる。

【0073】

（５）燃料電池スタック１００は、ガイド部材１０の長手方向の一端部（下端部）を支持する凹部６１を有するエンドプレート６をさらに備える（図１）。ガイド部材１０は、ベース部１１と幅広部１２とを長手方向の全長にわたって有する。凹部６１は、ガイド部材１０の下端部が嵌合可能な有底凹部により構成される（図１）。溝幅方向における互いに対向するベース部１１の端面から凹部６１の端面までの空隙の長さＷ１は、溝方向における互いに対向するベース部１１の端面から突出部１２１の端面までの空隙の長さＷ２よりも短い（図７）。これにより、ガイド部材１０をエンドプレート６に対し精度よく位置決めできるとともに、突出部１２１と干渉することなく、ガイド部材１０を全長にわたって係合溝１１０に容易に挿入することができる。

【0074】

（６）エンドプレート６の凹部６１は、幅広部１２の溝深さ方向の反対側の角部、すなわち係合凸部１３の角部に対向する部位が略円弧状となるように形成される（図７）。これにより、ガイド部材１０の嵌合が容易である。

【0075】

（７）上述したのとは別の観点として、燃料電池スタック１００は、電解質膜と電極とを含む接合体２０と、セパレータ３と、を交互に積層してなるセル積層体１０１と、セル積層体１０１の積層方向の両側にそれぞれ配置されたウェット側エンドプレート６およびドライ側エンドプレート６と、セル積層体１０１を包囲するケース１０３と、ケース１０３の側壁１０３ａの内側面１０３ｂに取り付けられ、積層方向に延在するガイド部材１０と、を備える（図１，図２）。セパレータ３は、ガイド部材１０に係合する係合部３５を有する（図４）。ウェット側エンドプレート６は、ガイド部材１０の長手方向の一端部（下端部）を支持する凹部６１を有する（図１）。ガイド部材１０は、長手方向の他端部（上端部）に、ガイド部材１０に連なって積層方向に延在する延長ガイド部材４０を挿脱可能に支持する延長支持部１５を有する（図８）。

【0076】

これにより、セパレータ３の縁部に位置決め用のタブなどを別途溶接する必要がなく、燃料電池スタック１００を安価に構成できる。すなわち、セパレータ３の縁部３ａには、ガイド部材１０に係合する係合部３５を設ければよいので、例えばプレス加工によってセパレータ３を形成する際に、同時に係合部３５を形成することができ、コストを抑えることができる。

【0077】

（８）ガイド部材１０は、長手方向全長にわたって断面形状が一定の樹脂材により構成される。これにより、押出成形により長尺のガイド部材１０を得ることができる。このため、射出成形の場合と比べ、反りやヒケなどの発生が抑えられ、精度よくガイド部材１０を形成することができる。また、発電容量を増減するために発電セル１の積層枚数を変更する場合、ガイド部材１０の長さを変更する必要があるが、押出成形によってガイド部材１０を形成できるので、ガイド部材１０の長さ変更が容易である。

【0078】

（９）エンドプレート６の凹部６１は、ガイド部材１０の一端部が嵌合可能な有底凹部により構成される。仮に凹部６１が貫通孔により構成されると、凹部６１の周囲に、ケース内への水分の浸入などを防ぐためのシール部などを別途設ける必要があるが、有底凹部とすることで、シール部を設ける必要がなく、構成を簡素化できる。

【0079】

（１０）ウェット側エンドプレート６には、セル積層体１０１に反応ガスと冷却媒体とを供給およびセル積層体１０１から反応ガスと冷却媒体とを排出するための給排用の複数の貫通孔１０２ａ～１０２ｆが開口される（図２）。一方、ドライ側エンドプレート６には、そのような給排用貫通孔は開口されず、延長ガイド部材４０が挿通される貫通孔６２が開口され、貫通孔６２がカバー６４によりシールされる（図１，図１２）。仮にドライ側エンドプレート６にガイド部材１０の下端部が嵌合される凹部を設け、ウェット側エンドプレート６に延長ガイド部材４０が挿通する貫通孔を設けると、ウェット側エンドプレート６におけるシールが必要な貫通孔の個数が増加するため、ウェット側エンドプレート６の構成が煩雑になる。これに対し、ドライ側エンドプレート６であれば、シールが必要な貫通孔６２を容易に形成することができる。

【0080】

（１１）さらに上述したのとは別の観点として、燃料電池スタック１００の組立方法は、ケース１０３の側壁１０３ａの内側面１０３ｂに沿ってガイド部材１０を導入し、ケース１０３の端部に配置されたエンドプレート６に設けられた凹部６１に、ガイド部材１０の一端部（下端部）を嵌合する工程（ガイド挿入工程）と、ガイド部材１０の他端部（上端部）に延長ガイド部材４０を取り付けてガイド部材１０と延長ガイド部材４０との組立体（ガイド部材組立体１０，４０と呼ぶ）が構成された状態で、電解質膜と電極とを含む接合体２０と、セパレータ３とを、セパレータ３に設けられた係合部３５をガイド部材組立体１０，４０に係合させながら交互に積層する工程（積層工程）と、ガイド部材組立体１０，４０に案内されながらエンドプレート６を載置する工程（積層最終工程）と、下側のエンドプレート６から上側のエンドプレート６までの長さを所定長さに縮めて、エンドプレート６をケース１０３に固定する工程（固定工程）と、上側のエンドプレート６よりも外側に突出した延長ガイド部材４０を、ガイド部材１０の上端部から引き抜く工程（引き抜き工程）と、を含む（図１１Ａ～図１１Ｅ）。

【0081】

この構成により、延長ガイド部材４０を上方から差し込むまたは上方に引き抜くことで、ガイド部材１０の上端部に延長ガイド部材４０を着脱することができる。このため、延長ガイド部材４０の着脱が容易である。すなわち、ねじ部を介して、延長ガイド部材４０のような延長部材を着脱する場合、延長部材を回転させる操作が必要となるが、本実施形態では、回転操作を必要としない。したがって、延長ガイド部材４０の着脱を容易かつ即座に行うことができる。

【0082】

（１２）積層最終工程では、上側のエンドプレート６に設けられた貫通孔６２に延長ガイド部材４０を挿通してエンドプレート６を載置する（図１１Ｄ）。燃料電池スタック１００の組立方法は、延長ガイド部材４０を引き抜いた後、貫通孔６２を封止する工程（封止工程）をさらに含む（図１２）。これにより貫通孔６２を介して外部から水分などが浸入することを防止できる。

【0083】

（１３）燃料電池スタック１００の組立方法は、押出成形によりガイド部材１０を製造する工程（準備工程）をさらに含む。これにより、長尺のガイド部材１０を精度よく形成することができ、ケース１０３の内側面１０３ｂの係合溝１１０に沿ったガイド部材１０の挿入が容易である。

【0084】

上記実施形態では、ケース１０３によりセル積層体１０１を包囲するようにしたが、筐体の構成は上述したものに限らない。上記実施形態では、セル積層体１０１の積層方向両側に配置されたウェット側エンドプレート６（第１エンドプレート）およびドライ側エンドプレート６（第２エンドプレート）のうち、ウェット側エンドプレート６に、ガイド部材１０の一端部を支持する凹部６１を設けたが、端部支持部の構成はこれに限らない。上記実施形態では、ガイド部材１０の他端部に、延長ガイド部材４０を挿脱可能に支持する延長支持部１５を設けるようにしたが、延長支持部の構成は上述したものに限らない。上記実施形態では、ウェット側エンドプレート６に、セル積層体１０１に反応ガスと冷却媒体とを供給およびセル積層体１０１から反応ガスと冷却媒体とを排出する給排用貫通孔１０２ａ～１０２ｆを開口するようにしたが、貫通孔の形状や位置は上述したものに限らない。

【0085】

以上の説明はあくまで一例であり、本発明の特徴を損なわない限り、上述した実施形態および変形例により本発明が限定されるものではない。上記実施形態と変形例の１つまたは複数を任意に組み合わせることも可能であり、変形例同士を組み合わせることも可能である。

【0086】

３ セパレータ、６ エンドプレート、１０ ガイド部材、１５ 延長支持部、３５ 係合部、６１ 凹部、６４ カバー、１００ 燃料電池スタック、１０１ セル積層体、１０２ａ～１０２ｆ 貫通孔、１０３ ケース、１１０ 係合溝、１２０ 凹部、１２１ 突出部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9A】

【図9B】

【図10】

【図11A】

【図11B】

【図11C】

【図11D】

【図11E】

【図12】

【図13】