JP2006108058A - Fuel cell stack, its manufacturing method, and manufacturing device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、燃料電池スタックとその製造方法(組み立て方法)ならびに製造装置(組み立て治具)に関する。 The present invention relates to a fuel cell stack, a manufacturing method (assembly method) and a manufacturing apparatus (assembly jig).
特開2003−173805号公報に開示されているように、また、図16〜図21に示すように、燃料電池スタック23は、セル19(複数セルをシール接着したモジュールである場合を含む)をセル間にガスケットを挟み積層してセル積層体43とし、セル積層体43のセル積層方向両端にターミナル20、絶縁体21を配置し、さらに絶縁体のセル積層方向外側に、セル積層方向一端にプレッシャープレート40、第1のエンドプレート22を、セル積層方向他端に第2のエンドプレート22を配置し、第1、第2のエンドプレート22を、セル積層体の外側で第1、第2のエンドプレートにわたって延びるテンションプレート24に取付け、セル積層体43にセル積層方向に所定の荷重を付与したものからなる。
セル積層体は、セル間でリークを生じないようにするために、セル積層方向に一定荷重以上の荷重がかけられる。荷重が大き過ぎるとセパレータが割れてしまうため、第1のエンドプレート22とプレッシャープレート40の間にロードセル41を配置し、スタック組み立て時にセル積層体の締め付け荷重を所定荷重に設定している。スタック組み立て後もロードセル41はそのままスタック23に残され、スタック23に内蔵される。テンションプレート24は、調整した荷重を維持し、かつ、スタック23の形状を維持する。
セル積層体43A、43Bが並列に配置される場合は(ただし、電気的には直列に接続される)、並列の2つのセル積層体43A、43Bの一端の第1のエンドプレート22は互いに一体で、他端の第2のエンドプレート22も互いに一体であるが、プレッシャープレート40は互いに別部材40A、40Bとされる。また、並列の2つのセル積層体43A、43Bの各セル積層体の上下に1枚づつ、計2枚のテンションプレート24が配置され、並列の2つのセル積層体43A、43Bに対しては合計4枚のテンションプレート24が配置される。
As disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-173805 and as shown in FIGS. 16 to 21, the
The cell stack is subjected to a load of a certain load or more in the cell stack direction in order to prevent leakage between cells. Since the separator breaks when the load is too large, the
When the cell stacks 43A and 43B are arranged in parallel (however, they are electrically connected in series), the
従来の組み付けの工程は、図18〜図20に示すように、第2のエンドプレート22上に順に絶縁体21、ターミナル20、所定枚数のセル19またはモジュール、ターミナル20、絶縁体21、プレッシャープレート40、ロードセル41・締め付けボルト42、第1のエンドプレート22を配置して、ロードセルを具備しない治具にて第1のエンドプレート22を押す(図18)。ついで、テンションプレート24を第1、第2のエンドプレート22に取付ける(図19)。ついで、ロードセル41にて荷重を計測しながら、締め付けボルト42を回転させて増し締めを行い、セル積層体43A、43Bの締結荷重を所定の荷重に調整する(図20)。
しかし、従来の燃料電池スタックおよびその組み立て方法(製造方法)ならびに組み立て治具(製造装置)には、つぎの問題がある。
(イ)ロードセル41は組み付けの際にしか必要でないにもかかわらず、セル積層体43にロードセル41を設け、スタック23にロードセル41を内蔵しているため、コストおよびスペースにおいて不利である。
(ロ)スタック23は曲げ荷重に対して曲げ変形を起こしやすい(図21)。スタックの変形は、セル間のズレ(剪断ズレを含む)によるスタックの曲げ変形や、セル間ガスケットおよびセル単体中の接着剤の弾性変形によるスタックの曲げ変形などを含む。スタックの変形が生じると、リークの原因となる可能性がる。
However, the conventional fuel cell stack, its assembling method (manufacturing method), and assembling jig (manufacturing apparatus) have the following problems.
(A) Although the
(B) The
本発明の目的は、ロードセルをスタックに非内蔵とすることができる燃料電池スタックとその組み立て方法(製造方法)ならびに組み立て治具(製造装置)を提供することにある。
本発明のもう一つの目的は、ロードセルをスタックに非内蔵とすることができるとともに、曲げ変形を起こしにくい燃料電池スタックとその組み立て方法(製造方法)ならびに組み立て治具(製造装置)を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a fuel cell stack in which a load cell can be incorporated in the stack, an assembling method (manufacturing method) and an assembling jig (manufacturing apparatus).
Another object of the present invention is to provide a fuel cell stack in which a load cell can be made non-built in the stack and hardly undergoes bending deformation, an assembling method (manufacturing method) thereof, and an assembling jig (manufacturing apparatus). It is in.
上記目的を達成する本発明はつぎの通りである。
(1) プレッシャープレートに対して載荷装置により所定の荷重をかけて製造される燃料電池スタックであって、前記荷重を受ける部分を有するプレッシャープレートを備えた燃料電池スタック。
(2) 1つ以上のセル積層体と、セル積層体のセル積層方向一端に配置された第1のエンドプレートと、第1のエンドプレートとセル積層体との間に配置されセル積層方向に見て第1のエンドプレートと重ならない部分を有するプレッシャープレートと、を有する(1)記載の燃料電池スタック。
(3) 1つ以上のセル積層体と、セル積層体のセル積層方向一端に配置されセル積層体の幅より狭い幅をもつ細型の第1のエンドプレートと、第1のエンドプレートとセル積層体との間に配置され第1のエンドプレートより広い幅をもつプレッシャープレートと、セル積層体のセル積層方向他端に配置され第1のエンドプレートより広い幅をもつ第2のエンドプレートと、セル積層体の側方で第1のエンドプレートと第2のエンドプレートとの間にわたって延びるテンションビームと、を有する(1)記載の燃料電池スタック。
(4) 第1のエンドプレートとプレッシャープレートとの間の距離を調整する調整手段を有する(1)記載の燃料電池スタック。
(5) 前記調整手段が締め付けボルトである(4)記載の燃料電池スタック。
(6) 互いに並列に配置されたセル積層体Aとセル積層体Bを有し、セル積層体Aの一端の第1のエンドプレートAと積層体Bの一端の第1のエンドプレートBとは互いに別体の部材であり、セル積層体Aの他端の第2のエンドプレートとセル積層体Bの他端の第2のエンドプレートは互いに一体の部材であり、セル積層体Aとセル積層体Aの一端の第1のエンドプレートAとの間のプレッシャープレートAとセル積層体Bとセル積層体Bの一端の第1のエンドプレートBとの間のプレッシャープレートBとは互いに別体の部材であり、プレッシャープレートAとプレッシャープレートBとはセル積層方向には相対移動が可能でセル積層方向と直交する方向には拘束されるように互いに組み合わされている(1)〜(5)の何れかに記載の燃料電池スタック。
(7) テンションビームは、トライアングル構造を有し、セル積層方向と直交する方向の曲げ剛性をプレートに比べて増大させる断面構造を有している(1)〜(6)の何れかに記載の燃料電池スタック。
(8) 燃料電池スタックの製造装置によりプレッシャープレートに所定の載荷荷重をかける工程と、
前記燃料電池スタックの製造装置によってかけられる所定の載荷荷重を保持しつつ、締め付けボルトを締める工程と、
前記締め付けボルトを締める期間にわたり、該締め付けボルトの締め付けに伴って減少する燃料電池スタックの製造装置に設けられた荷重測定手段の測定値を監視し、該荷重測定手段による測定値に応じて前記締め付けボルトの締め付けを停止する工程と、
を有する燃料電池スタックの製造方法。
(9) 1つ以上のセル積層体と、セル積層体のセル積層方向一端に配置されセル積層体の幅より狭い幅をもつ細型の第1のエンドプレートと、第1のエンドプレートとセル積層体との間に配置され第1のエンドプレートより広い幅をもつプレッシャープレートと、セル積層体のセル積層方向他端に配置され第1のエンドプレートより広い幅をもつ第2のエンドプレートと、セル積層体の側方で第1のエンドプレートと第2のエンドプレートとの間にわたって延びるテンションビームと、を有する燃料電池スタックを、セル積層体に所定載荷荷重がかかるように組み立てる燃料電池スタックの製造方法であって、
荷重測定手段を有する燃料電池スタックの製造装置により、直接、プレッシャープレートを押してセル積層体に所定載荷荷重をかけ、
前記燃料電池スタックの製造装置でプレッシャープレートを押してセル積層体に所定載荷荷重をかけた状態で、第1のエンドプレートにねじ込まれプレッシャープレートに当接する締め付けボルトを締め込んでいき、該締め付けボルトを締め込みに伴って減少する前記燃料電池スタックの製造装置の荷重測定手段の測定荷重が0になったところで締め込みを完了する、(8)記載の燃料電池スタックの製造方法。
(10) 前記荷重測定手段がロードセルである(8)または(9)記載の燃料電池スタックの製造方法。
(11) 1つ以上のセル積層体と、セル積層体のセル積層方向一端に配置された第1のエンドプレートと、第1のエンドプレートとセル積層体との間に配置されセル積層方向に見て第1のエンドプレートと重ならない部分を有するプレッシャープレートと、を有する燃料電池スタックを、セル積層体に所定載荷荷重がかかるように組み立てる燃料電池スタックの製造装置であって、
燃料電池スタックにかける荷重を付与するロッドと、ロッドから第1のエンドプレートに干渉することなくプレッシャープレートまで延びロッドからの荷重でプレッシャープレートを押す押し部と、ロッドと押し部との間に介装されてロッドから押し部に伝達される荷重を測定する荷重測定手段と、を有する燃料電池スタックの製造装置。
(12) 1つ以上のセル積層体と、セル積層体のセル積層方向一端に配置されセル積層体の幅より狭い幅をもつ細型の第1のエンドプレートと、第1のエンドプレートとセル積層体との間に配置され第1のエンドプレートより広い幅をもつプレッシャープレートと、セル積層体のセル積層方向他端に配置され第1のエンドプレートより広い幅をもつ第2のエンドプレートと、セル積層体の側方で第1のエンドプレートと第2のエンドプレートとの間にわたって延びるテンションビームと、を有する燃料電池スタックを、セル積層体に所定載荷荷重がかかるように組み立てる燃料電池スタックの製造装置であって、
燃料電池スタックにかける荷重を付与するロッドと、ロッドから第1のエンドプレートに干渉することなくプレッシャープレートまで延びロッドからの荷重でプレッシャープレートを押す押し部と、ロッドと押し部との間に介装されてロッドから押し部に伝達される荷重を測定する荷重測定手段と、を有する(11)記載の燃料電池スタックの製造装置。
(13) 前記荷重測定手段がロードセルである(11)または(12)記載の燃料電池スタックの製造装置。
The present invention for achieving the above object is as follows.
(1) A fuel cell stack manufactured by applying a predetermined load to a pressure plate by a loading device, the fuel cell stack having a pressure plate having a portion that receives the load.
(2) One or more cell stacks, a first end plate disposed at one end of the cell stack in the cell stacking direction, and disposed between the first end plate and the cell stack in the cell stacking direction. The fuel cell stack according to (1), further including a pressure plate having a portion that does not overlap the first end plate when viewed.
(3) one or more cell stacks, a narrow first end plate disposed at one end of the cell stack in the cell stacking direction and having a width narrower than the width of the cell stack, the first end plate and the cell stack A pressure plate disposed between the body and having a width wider than that of the first end plate; a second end plate disposed at the other end of the cell stack in the cell stacking direction and having a width greater than that of the first end plate; The fuel cell stack according to (1), further comprising a tension beam extending between the first end plate and the second end plate on a side of the cell stack.
(4) The fuel cell stack according to (1), further comprising adjusting means for adjusting a distance between the first end plate and the pressure plate.
(5) The fuel cell stack according to (4), wherein the adjusting means is a fastening bolt.
(6) A cell stack A and a cell stack B arranged in parallel with each other, and a first end plate A at one end of the cell stack A and a first end plate B at one end of the stack B The second end plate at the other end of the cell stack A and the second end plate at the other end of the cell stack B are members integrated with each other, and the cell stack A and the cell stack are separated from each other. The pressure plate A between the first end plate A at one end of the body A, the cell stack B, and the pressure plate B between the first end plate B at one end of the cell stack B are separate from each other. The pressure plate A and the pressure plate B are combined with each other so as to be capable of relative movement in the cell stacking direction and to be restrained in a direction orthogonal to the cell stacking direction. Any of the fuels listed Battery stack.
(7) The tension beam has a triangle structure, and has a cross-sectional structure that increases bending rigidity in a direction orthogonal to the cell stacking direction as compared with the plate, according to any one of (1) to (6). Fuel cell stack.
(8) applying a predetermined load on the pressure plate by the fuel cell stack manufacturing apparatus;
Tightening a tightening bolt while maintaining a predetermined load applied by the fuel cell stack manufacturing apparatus;
The measured value of the load measuring means provided in the fuel cell stack manufacturing apparatus that decreases with tightening of the tightening bolt is monitored over a period of tightening the tightening bolt, and the tightening is performed according to the measured value by the load measuring means. A process of stopping the tightening of the bolt;
A method for manufacturing a fuel cell stack comprising:
(9) One or more cell stacks, a narrow first end plate disposed at one end of the cell stack in the cell stacking direction and having a width narrower than the width of the cell stack, the first end plate and the cell stack A pressure plate disposed between the body and having a width wider than that of the first end plate; a second end plate disposed at the other end of the cell stack in the cell stacking direction and having a width greater than that of the first end plate; A fuel cell stack having a tension beam extending between a first end plate and a second end plate on a side of the cell stack, and assembling the cell stack so that a predetermined load is applied to the cell stack. A manufacturing method comprising:
With the fuel cell stack manufacturing apparatus having the load measuring means, directly press the pressure plate to apply a predetermined load on the cell stack,
In a state where the pressure plate is pushed by the fuel cell stack manufacturing apparatus and a predetermined load is applied to the cell stack, a tightening bolt that is screwed into the first end plate and abuts the pressure plate is tightened. The method of manufacturing a fuel cell stack according to (8), wherein the tightening is completed when the measurement load of the load measuring means of the fuel cell stack manufacturing apparatus that decreases with tightening becomes zero.
(10) The fuel cell stack manufacturing method according to (8) or (9), wherein the load measuring means is a load cell.
(11) One or more cell stacks, a first end plate disposed at one end of the cell stack in the cell stacking direction, and disposed between the first end plate and the cell stack in the cell stacking direction A fuel cell stack manufacturing apparatus that assembles a fuel cell stack having a pressure plate having a portion that does not overlap with the first end plate as viewed, so that a predetermined load is applied to the cell stack,
A rod for applying a load to be applied to the fuel cell stack, a pushing portion that extends from the rod to the pressure plate without interfering with the first end plate, and pushes the pressure plate with the load from the rod, and is interposed between the rod and the pushing portion. A fuel cell stack manufacturing apparatus, comprising: a load measuring unit configured to measure a load that is mounted and transmitted from the rod to the pushing portion.
(12) One or more cell stacks, a narrow first end plate disposed at one end of the cell stack in the cell stacking direction and having a width narrower than the width of the cell stack, the first end plate and the cell stack A pressure plate disposed between the body and having a width wider than that of the first end plate; a second end plate disposed at the other end of the cell stack in the cell stacking direction and having a width greater than that of the first end plate; A fuel cell stack having a tension beam extending between a first end plate and a second end plate on a side of the cell stack, and assembling the cell stack so that a predetermined load is applied to the cell stack. Manufacturing equipment,
A rod for applying a load to be applied to the fuel cell stack, a pushing portion that extends from the rod to the pressure plate without interfering with the first end plate, and pushes the pressure plate with the load from the rod, and is interposed between the rod and the pushing portion. Load measuring means for measuring a load that is mounted and transmitted from the rod to the pushing portion.
(13) The fuel cell stack manufacturing apparatus according to (11) or (12), wherein the load measuring means is a load cell.
上記(1)〜(7)の燃料電池スタックによれば、プレッシャープレートに対して載荷装置により所定の荷重をかけて製造される燃料電池スタックであって、荷重を受ける部分を有するプレッシャープレートを備えているので、組み立て時に治具でプレッシャープレートを押すことができ、その結果、燃料電池スタック製造装置(治具)側に荷重測定手段(荷重測定手段は、たとえば、ロードセルである、ただし、ロードセルにかぎるものではない)を具備させれば、従来設けられていた第1のエンドプレートとプレッシャープレートとの間のロードセルを省略でき、ロードセル非内蔵のスタックを提供することができる。
上記(6)の燃料電池スタックによれば、互いに並列に配置されたセル積層体Aとセル積層体Bを有する場合、従来一体ものであったエンドプレートを2分割して互いに別体の第1のエンドプレートAと第1のエンドプレートBとしたので、耐荷重管理が不十分となるおそれがあるが、従来互いに拘束力のなかったプレッシャープレートAとプレッシャープレートBとをセル積層方向には相対移動が可能でセル積層方向と直交する方向には拘束されるように互いに組み合わせたので、セル積層方向の自由度は残したままセル積層方向と直交する方向に2つのスタックが互いに拘束し合い、形状、剛性を維持することができる。
上記(7)の燃料電池スタックによれば、テンションビームが、トライアングル構造を有し、セル積層方向と直交する方向の曲げ剛性をプレートに比べて増大させる断面構造を有しているので、スタックの曲げ剛性を増大させることができる。
上記(8)〜(10)の燃料電池スタックの製造方法によれば、スタックにはロードセルを設けることなく燃料電池製造装置(組み立て治具)に荷重測定手段(荷重測定手段は、たとえば、ロードセルである、ただし、ロードセルに限るものではない)を設けておくことにより、スタックに所定の載荷荷重をかける際の荷重を管理することができる。これによって、ロードセル非内蔵のスタックを提供することができる。また、全セル積層体からロードセルをなくし、燃料電池製造装置(組み立て治具)に1つ荷重測定手段(ロードセル)を設ければよいので、コストダウンをはかることができる。
上記(11)〜(13)の燃料電池スタックの製造装置(組み立て治具)によれば、燃料電池スタックにかける荷重を付与するロッドと、ロッドから第1のエンドプレートに干渉することなくプレッシャープレートまで延びロッドからの荷重でプレッシャープレートを押す押し部と、ロッドと押し部との間に介装されてロッドから押し部に伝達される荷重を測定する荷重測定手段(荷重測定手段は、たとえば、ロードセルである、ただし、ロードセルに限るものではない)と、を有するので、治具からプレッシャープレートにかけられる荷重を荷重測定手段にて測定することができ、従来設けられていた第1のエンドプレートとプレッシャープレートとの間のロードセルを省略でき、ロードセル非内蔵のスタックを提供することができる。
According to the fuel cell stacks of the above (1) to (7), the fuel cell stack is manufactured by applying a predetermined load to the pressure plate by the loading device, and includes the pressure plate having a portion that receives the load. Therefore, the pressure plate can be pushed with a jig at the time of assembly. As a result, the load measuring means (load measuring means is, for example, a load cell on the fuel cell stack manufacturing apparatus (jig) side). However, the load cell between the first end plate and the pressure plate, which has been conventionally provided, can be omitted, and a stack without a load cell can be provided.
According to the fuel cell stack of the above (6), when the cell stack A and the cell stack B are arranged in parallel to each other, the first end plate which has been conventionally integrated is divided into two to separate each other. End plate A and first end plate B, there is a possibility that the load resistance management may be insufficient. However, the pressure plate A and the pressure plate B, which have not been restrained with each other in the past, may be The two stacks restrain each other in the direction perpendicular to the cell stacking direction while maintaining the degree of freedom in the cell stacking direction, since they are combined with each other so that they can move and are restrained in the direction orthogonal to the cell stacking direction Shape and rigidity can be maintained.
According to the fuel cell stack of (7) above, the tension beam has a triangular structure and has a cross-sectional structure that increases the bending rigidity in the direction orthogonal to the cell stacking direction as compared with the plate. The bending rigidity can be increased.
According to the fuel cell stack manufacturing method of the above (8) to (10), load measuring means (load measuring means is, for example, a load cell) in the fuel cell manufacturing apparatus (assembly jig) without providing a load cell in the stack. (However, it is not limited to the load cell), it is possible to manage the load when a predetermined load is applied to the stack. As a result, a stack without a load cell can be provided. Further, since the load cells are eliminated from the entire cell stack and one load measuring means (load cell) is provided in the fuel cell manufacturing apparatus (assembly jig), the cost can be reduced.
According to the fuel cell stack manufacturing apparatus (assembly jig) of (11) to (13) above, the rod for applying a load applied to the fuel cell stack, and the pressure plate without interfering with the first end plate from the rod And a load measuring means for measuring the load that is interposed between the rod and the push portion and transmitted from the rod to the push portion (load measurement means is, for example, Load cell, but not limited to the load cell), the load applied to the pressure plate from the jig can be measured by the load measuring means, and the first end plate provided conventionally is The load cell between the pressure plate can be omitted, and a stack without a load cell can be provided.
以下に、本発明の燃料電池スタックとその製造方法(組み立て方法)ならびに製造装置(組み立て治具)を、図1〜図15を参照して説明する。
本発明の燃料電池スタックとその製造方法(組み立て方法)ならびに製造装置(組み立て治具)が適用される燃料電池は、積層型燃料電池であり、たとえば、固体高分子電解質型燃料電池10である。該燃料電池10は、たとえば燃料電池自動車に搭載される。ただし、自動車以外に用いられてもよい。
Below, the fuel cell stack of the present invention, its manufacturing method (assembly method), and manufacturing apparatus (assembly jig) will be described with reference to FIGS.
A fuel cell to which the fuel cell stack of the present invention, its manufacturing method (assembly method) and manufacturing apparatus (assembly jig) are applied is a stacked fuel cell, for example, a solid polymer
固体高分子電解質型燃料電池10は、図1、図15に示すように、膜−電極アッセンブリ(MEA:Membrane-Electrode Assembly )とセパレータ18との積層体からなる。積層方向は上下方向に限るものではなく、任意の方向でよい。
膜−電極アッセンブリは、イオン交換膜からなる電解質膜11とこの電解質膜の一面に配置された電極(アノード、燃料極)14および電解質膜の他面に配置された電極(カソード、空気極)17とからなる。膜−電極アッセンブリとセパレータ18との間には、アノード側、カソード側にそれぞれ拡散層13、16が設けられる。
As shown in FIGS. 1 and 15, the solid polymer
The membrane-electrode assembly includes an
セパレータ18には、アノード14、カソード17に燃料ガス(水素)および酸化ガス(酸素、通常は空気)を供給するための反応ガス流路27、28(燃料ガス流路27、酸化ガス流路28)と、その裏面に冷媒(通常、冷却水)を流すための冷媒流路26が形成されている。
流体流路26、27、28をシールするために、ガス側のシール材33および冷媒側のシール32が設けられる。図示例では、ガス側シール材33が接着剤からなり、冷媒側シール材32がガスケット(たとえば、ゴムガスケット、ただし、ガスケットの材料はゴムに限るものではない)からなる場合を示してあるが、ガス側シール材33も冷媒側シール材32も、接着剤とガスケットの何れから構成されてもよい。
In the
In order to seal the
各セル19の、アノード側14では、水素を水素イオン(プロトン)と電子にする電離反応が行われ、水素イオンは電解質膜11中をカソード側に移動し、カソード17側では酸素と水素イオンおよび電子(隣りのMEAのアノードで生成した電子がセパレータを通してくる、またはセル積層方向一端のセルのアノードで生成した電子が外部回路を通して他端のセルのカソードにくる)から水を生成する反応が行われ、かくして発電が行われる。
アノード側:H2 →2H+ +2e-
カソード側:2H+ +2e- +(1/2)O2 →H2 O
An ionization reaction that converts hydrogen into hydrogen ions (protons) and electrons is performed on the
Anode side: H 2 → 2H + + 2e −
Cathode side: 2H + + 2e − + (1/2) O 2 → H 2 O
膜−電極アッセンブリとセパレータ18を重ねて単位燃料電池(「単セル」ともいう)19を構成し、少なくとも1つのセルからモジュール(図1、図15では1モジュールが1セルから構成される場合を示しており、セル19とモジュールが等しいので、モジュールにも符号19を付す)を構成し、モジュール19を積層してセル積層体1とし、セル積層体1のセル積層方向一端に、ターミナル20、インシュレータ21、プレッシャープレート2、細型の第1のエンドプレート3を配置し、セル積層体1のセル積層方向他端に、ターミナル20、インシュレータ21、第2のエンドプレート22を配置し、第1のエンドプレート3と第2のエンドプレート22をセル積層体の外側でセル積層方向に延びる締結部材(たとえば、テンションビーム4)にボルト・ナット25により取付け、燃料電池スタック5を構成する。プレッシャープレート2と第1のエンドプレート3との間には締め付けボルト6があるが、従来あったロードセルはない。
ついで、セル積層体をセル積層方向に所定の載荷荷重(所定の載荷荷重を管理荷重ともいう)にて締め付けるために、荷重測定手段(たとえば、ロードセル51などの荷重測定センサー)付スタック製造装置(組み立て治具50)にてエンドプレートにではなくプレッシャープレート2に所定の載荷荷重(所定の載荷荷重を管理荷重ともいう)をかける。この状態で、プレッシャープレート2と第1のエンドプレート3との間に配置した締め付けボルト6を締めていき、それと同時にスタック製造装置(組み立て治具50)の荷重測定手段(たとえば、ロードセル51)の測定荷重は減少し、スタック製造装置(組み立て治具50)の荷重が締め付けボルト6に移っていく。締め付けボルト6を締めていってスタック製造装置(組み立て治具50)の荷重測定手段(たとえば、ロードセル51)の測定荷重が所定の載荷荷重付与前の荷重(通常は「0」、測定手段の原点をαずらした場合は「α」)を表示した時に締め付けボルト6を締め込みを完了する。かくして、セル積層体をセル積層方向に所定の載荷荷重にて締め付けることができる。
A unit fuel cell (also referred to as a “single cell”) 19 is configured by stacking a membrane-electrode assembly and a
Next, in order to tighten the cell stack in the cell stacking direction with a predetermined load (a predetermined load is also referred to as a management load), a stack manufacturing apparatus with load measuring means (for example, a load measuring sensor such as the load cell 51) ( A predetermined loading load (a predetermined loading load is also referred to as a management load) is applied to the
上記の荷重測定手段(たとえば、ロードセル51)付スタック製造装置(組み立て治具50)によるセル積層体の締め付けを可能にするために、本発明の燃料電池スタック5は、載荷装置により所定の荷重をかけて製造される燃料電池スタックであって、載荷荷重を受ける部分を有するプレッシャープレート2を備えている。
すなわち、1つ以上のセル積層体1と、セル積層体1のセル積層方向一端に配置された第1のエンドプレート3と、第1のエンドプレート3とセル積層体1との間に配置されセル積層方向に見て第1のエンドプレート3と重ならない部分を有するプレッシャープレート2と、を有する。第1のエンドプレート3と重ならない部分でプレッシャープレート2をスタック製造装置(組み立て治具50)で押すことができる。
プレッシャープレート2がセル積層方向に見て第1のエンドプレート3と重ならない部分を有するために、細型の第1のエンドプレート3をセル積層体1の幅より狭い幅をもつ細型のエンドプレートとし、第1のエンドプレート3とセル積層体1との間には、第1のエンドプレート3の幅dより広い幅をもつ(セル積層体1の幅Dとほぼ等しい幅をもつ)プレッシャープレート2が配置される。
セル積層体1のセル積層方向他端に配置される第2のエンドプレート22は、第1のエンドプレート3より広い幅をもつ。
第1のエンドプレート3とプレッシャープレート2との間には、締め付けボルト6が設けられる。締め付けボルト6は、第1のエンドプレート3とプレッシャープレート2との間の距離を調整し、セル積層体1にかかる荷重を調整する。締め付けボルト6の一端部は第1のエンドプレート3にねじこまれており、締め付けボルト6の他端部はプレッシャープレート2に当接している。締め付けボルト6には、ロードセルは設けられていない。また、第1のエンドプレート3とプレッシャープレート2との間には、ロードセルは設けられていない。組み付け時に必要となる荷重測定用のロードセルは治具側に設けられ、スタック5にはロードセルは内蔵されていない。
In order to enable the cell stack to be tightened by the stack manufacturing apparatus (assembly jig 50) with the load measuring means (for example, load cell 51), the
That is, one or
Since the
The
A
締結部材は従来のテンションプレート24に代えてビーム状のテンションビーム4とする。
テンションビーム4は、トライアングル構造7を有するとともに(図4)、セル積層方向(図4のY方向)と直交する方向(図4〜図7のZ方向およびX方向)の曲げ剛性を従来のテンションプレート24に比べて増大させた断面構造(図5〜図7)を有している。トライアングル構造7は各セル積層体1に対してトライアングル構造7となっている。
トライアングル構造は、たとえば図4に示すような、トラス構造で3角形構造から構成される。トライアングル構造7は、たとえば、ほぼ二等辺三角形の形状を有する。トライアングル構造7は、図4に破線で示すように、二等辺三角形の二等辺の途中部位に二等辺間にわたって延びる1本以上の梁を設けて補強してもよいし、梁と二等辺三角形の底辺との間に形成される(または平行な梁の間に形成される)台形に対して底辺の中央から(平行梁の場合は長い方の梁の中央から)、梁の両端(平行梁の場合は短い方の梁の両端)に向かって斜め梁を設けて、台形を3つのサブトライアングル構造としてもよい。
図4〜図7においてセル積層方向と直交するZ方向に曲げ剛性を増大させる断面構造は、たとえば、図5に示すような中空パイプ、図6に示すような断面U字型のプレス成形ビーム、図7に示すような断面L字型のプレス成形ビームから構成される。
The fastening member is a beam-
The
The triangle structure is a truss structure as shown in FIG. The
4-7, the cross-sectional structure that increases the bending rigidity in the Z direction orthogonal to the cell stacking direction is, for example, a hollow pipe as shown in FIG. 5, a U-shaped press-formed beam as shown in FIG. It is composed of a press-formed beam having an L-shaped cross section as shown in FIG.
自動車用燃料電池スタックでは、たとえば単セルで1ボルトが得られる場合に、400ボルトを得ようとすると、400枚のセル19を積層することになるが、400枚のセル19を積層するとスタック長が長くなり過ぎるので、セル19を200枚積層したセル積層体1を2列並列に配置し、2列のセル積層体1を電気的には直列に接続して400ボルトを得るようにするとスペース上の問題がなくなる。この場合、並列配置の2列のセル積層体1でスタック5を構成する。
セル積層体1が複数設けられ複数のセル積層体1A、1Bが互いに並列に配置される場合には、つぎの構造をとる。以下、符号A、Bは各セル積層体1A、1Bに対応する。
セル積層体1の一端に設けられる第1のエンドプレート3は互いに別体の第1のエンドプレート3A、3Bに分割され、第1のエンドプレート3Aはセル積層体1Aに、第1のエンドプレート3Bはセル積層体1Bに対して設けられる。第1のエンドプレート3、3A、3Bは、セル積層体1の幅Dより狭い幅dをもつ細型とされる。
セル積層体1Aの他端に設けられる第2のエンドプレート22とセル積層体1Bの他端に設けられる第2のエンドプレート22とは互いに一体の単一の部材である。
In a fuel cell stack for automobiles, for example, when 1 volt can be obtained with a single cell, if 400 volt is obtained, 400
When a plurality of
The
The
プレッシャープレート2は複数設けられ、プレッシャープレート2Aはセル積層体1Aに、プレッシャープレート2Bはセル積層体1Bに対して設けられる。プレッシャープレート2Aとプレッシャープレート2Bは、互いに別体の部材であり、プレッシャープレート2Aとプレッシャープレート2Bとはセル積層方向には相対移動が可能でセル積層方向と直交する方向には拘束されるように互いに組み合わされている。
図3に示す構造はその一例で、プレッシャープレート2Aとプレッシャープレート2Bの対向縁部の一方に、奥にいくほど幅(図3のZ方向の幅)が広くなる凹部9を形成するとともに、他方に先端ほど幅(図3のZ方向の幅)が広くなる凸部8を形成し、凸部8と凹部9を図3のX方向(Z方向と直交する方向)に係合させてある。凸部と凹部はY方向(X方向とZ方向の両方に直交する方向)にはスライド可能としてある。
A plurality of
The structure shown in FIG. 3 is an example, and a
第1のエンドプレート3Aとプレッシャープレート2Aとの間には締め付けボルト6Aが設けられ、第1のエンドプレート3Bとプレッシャープレート2Bとの間には締め付けボルト6Bが設けられる。締め付けボルト6A、締め付けボルト6Bには、ロードセルは設けられない。荷重測定センサー51(たとえば、ロードセル51、以下では荷重測定センサーがロードセルの場合で説明するが、荷重測定センサーはロードセルに限るものではなく、ロードセルと言えばロードセル以外の荷重測定センサーを含むものとする)はスタック5ではなく治具50に設けられる。
A
セル積層体1が複数設けられ複数のセル積層体1A、1Bが互いに並列に配置される場合には、テンションビーム4は、図4に示すように、一端で一体とされ他端は隔離する2つのトライアングル構造7A、7Bを有し、トライアングル構造7A、7Bは一体側の端部でエンドプレート22にボルト・ナット25にて締結され、隔離側の端部で第1のエンドプレート3A、3Bに締結される。ボルト・ナット25が延びる方向は、図4に示す用にセル積層方向と直交する方向(図4のZ方向)であってもよいし、あるいは図1に示すようにセル積層方向(図4で言えばY方向)であってもよい。
When a plurality of
上記の燃料電池スタック5の作用・効果を説明する。
本発明の燃料電池スタック5は、プレッシャープレート2に対して載荷装置50により所定の荷重をかけて製造される燃料電池スタックであって、荷重を受ける部分を有するプレッシャープレート2を備えているので、組み立て時に燃料電池スタック製造装置50(治具)でプレッシャープレート2を押すことができ、その結果、燃料電池スタック製造装置(治具)50側に荷重測定手段51(荷重測定手段は、たとえば、ロードセル)を具備させれば、従来設けられていた第1のエンドプレート22とプレッシャープレート40との間のロードセル41を省略でき、ロードセル非内蔵のスタックを提供することができる。
たとえば、本発明の燃料電池スタック5は、セル積層体1の幅Dより狭い幅dをもつ細型の第1のエンドプレート3と、第1のエンドプレート3とセル積層体1との間に配置され第1のエンドプレート3より広い幅をもつプレッシャープレート2とを有するので、組み立て時に治具50でプレッシャープレート2を、第1のエンドプレート3に干渉することなく、押すことができ(図2)、その結果、治具50側にロードセル51を具備させれば、従来設けられていた第1のエンドプレート22とプレッシャープレート40との間のロードセル41を省略でき、ロードセル非内蔵のスタックを提供することができる。
これに対し、従来は第1のエンドプレート22の幅がセル積層体と同じ程度に広いので、治具でプレッシャープレート40を押そうとすると治具が第1のエンドプレート22に当たって治具でプレッシャープレート40を押すことができない。
The operation and effect of the
The
For example, the
On the other hand, since the width of the
互いに並列に配置されたセル積層体1Aとセル積層体1Bを有する場合、従来一体ものであったエンドプレート22を2分割して互いに別体の第1のエンドプレート3Aと第1のエンドプレート3Bとしたので、耐荷重管理が不十分となるおそれがあるが、従来互いに拘束力のなかったプレッシャープレートAとプレッシャープレートBとをセル積層方向には相対移動が可能でセル積層方向と直交する方向には拘束されるように互いに組み合わせたので、セル積層方向の自由度は残したままセル積層方向と直交する方向にプレッシャープレートAとプレッシャープレートBとが互いに拘束し合い、スタック5の形状、剛性を維持することができる。
When the
また、テンションビーム4が、トライアングル構造を有し、セル積層方向と直交する方向(図4〜図7で言えばZ方向)の曲げ剛性をテンションプレート24に比べて増大させる断面構造を有しているので、スタック5の曲げ剛性をセル積層方向と直交する方向(図4〜図7で言えばZ方向)に増大させることができる。
Further, the
つぎに、本発明の燃料電池スタック5の製造方法(組み立て方法)を説明する。
本発明の燃料電池スタック5の製造方法(組み立て方法)は、
(イ)燃料電池スタックの製造装置50によりプレッシャープレート2に所定の載荷荷重をかける工程と、
(ロ)燃料電池スタックの製造装置50によってかけられる所定の載荷荷重を保持しつつ、締め付けボルト6を締める工程と、
(ハ)締め付けボルト6を締める期間にわたり、該締め付けボルト6の締め付けに伴って減少する燃料電池スタックの製造装置50に設けられた荷重測定手段51の測定値を監視し、荷重測定手段51による測定値に応じて締め付けボルト6の締め付けを停止する工程と、
を有する。
荷重測定手段51は、たとえば、ロードセルである。ただし、荷重を伝達でき、かつ伝達荷重を測定することができるものであれば、ロードセルに限るものではない。
たとえば、本発明の燃料電池スタック5の製造方法(組み立て方法)は、1つ以上のセル積層体1と、セル積層体1のセル積層方向一端に配置されセル積層体1の幅より狭い幅をもつ細型の第1のエンドプレート3と、第1のエンドプレート3とセル積層体3との間に配置され第1のエンドプレート3より広い幅をもつプレッシャープレート2と、セル積層体1のセル積層方向他端に配置され第1のエンドプレート3より広い幅をもつ第2のエンドプレート22と、セル積層体1の側方で第1のエンドプレート3と第2のエンドプレート22との間にわたって延びるテンションビーム4と、を有する燃料電池スタック5を、セル積層体1に設定荷重(接触電気抵抗を小さくし、セル間のシールが保持される荷重)がかかるように組み立てる燃料電池スタック5の組み立て方法である。
Next, a manufacturing method (assembly method) of the
The manufacturing method (assembly method) of the
(A) applying a predetermined load to the
(B) tightening the tightening
(C) Over the period of tightening the tightening
Have
The load measuring means 51 is, for example, a load cell. However, the load cell is not limited as long as the load can be transmitted and the transmitted load can be measured.
For example, the manufacturing method (assembly method) of the
図8〜図9に示すように、本発明の燃料電池スタック5の製造方法(組み立て方法)は、第1の工程と、第2の工程(上記(イ)の工程に対応する)と、第3の工程(上記(ロ)、(ハ)に対応する)を、順に、有する。
第1の工程では、図8に示すように、セル積層体1上にプレッシャープレート2を配置し、その上方に第1のエンドプレート3を配置して、第1のエンドプレート3とテンションビーム4を連結する。より詳しくは、第2のエンドプレート22上に絶縁体21、ターミナル20を配置し、その上にセル19を順に配置してセル積層体1とし、セル積層体1上にプレッシャープレート2を配置し、その上方に第1のエンドプレート3を配置して、第1のエンドプレート3とテンションビーム4を連結する。締め付けボルト6は第1のエンドプレート3に螺合させておくことが望ましい。
As shown in FIGS. 8 to 9, the manufacturing method (assembly method) of the
In the first step, as shown in FIG. 8, the
第2の工程では、図9に示すように、ロードセル51を有する治具50により、第1のエンドプレート3を押さずに、直接、プレッシャープレート2を押して、セル積層体1に設定荷重をかける。ロードセル51の測定する荷重を見ながら、治具50の押し荷重が設定荷重になったところで治具50のプレッシャープレート2への移動を止め、設定荷重を維持する。
第3の工程では、図9に示すように、治具50でプレッシャープレート2を押してセル積層体1に設定荷重をかけた状態で、第1のエンドプレート3にねじ込まれプレッシャープレート2に当接する締め付けボルト6を回転させて締め込んでいき、治具50のロードセル51の測定荷重が0になったところで締め込みを完了する。その時が丁度、締め付けボルト6が設定荷重でプレッシャープレート2を押している状態を得る。
複数のセル積層体1A、1Bがある場合は、1つの治具50で、順に、セル積層体1A、1Bを締める。
In the second step, as shown in FIG. 9, the
In the third step, as shown in FIG. 9, the
When there are a plurality of
本発明の燃料電池スタック5の製造方法(組み立て方法)の作用・効果はつぎの通りである。
まず、スタック5にはロードセル51を設けることなく燃料電池製造装置(組み立て治具)50に荷重測定手段(たとえば、ロードセル51)を設けておくことにより、スタック5に所定の設定荷重をかける際の荷重を管理することができる。これによって、荷重測定手段(たとえば、ロードセル51)を燃料電池製造装置(組み立て治具)50側に配置することができ、ロードセル非内蔵のスタック5を提供することができる。
また、全てのセル積層体1からロードセル41をなくし、治具50に1つロードセル51を設ければよいので、コストダウンをはかることができる。
The operation and effect of the manufacturing method (assembly method) of the
First, by providing load measuring means (for example, the load cell 51) in the fuel cell manufacturing apparatus (assembly jig) 50 without providing the
Further, since the
つぎに、本発明の燃料電池スタック5の製造装置(組み立て治具)を説明する。
本発明の燃料電池スタック5の製造装置(組み立て治具)50は、1つ以上のセル積層体1と、セル積層体1のセル積層方向一端に配置された第1のエンドプレート3と、第1のエンドプレート3とセル積層体1との間に配置されセル積層方向に見て第1のエンドプレート3と重ならない部分を有するプレッシャープレート2と、を有する燃料電池スタック5を、セル積層体1に所定載荷荷重がかかるように組み立てる燃料電池スタックの製造装置である。
本発明の燃料電池スタック5の製造装置(組み立て治具)50は、1つ以上のセル積層体1と、セル積層体1のセル積層方向一端に配置されセル積層体1の幅より狭い幅をもつ細型の第1のエンドプレート3と、第1のエンドプレート3とセル積層体3との間に配置され第1のエンドプレート3より広い幅をもつプレッシャープレート2と、セル積層体1のセル積層方向他端に配置され第1のエンドプレート3より広い幅をもつ第2のエンドプレート22と、セル積層体1の側方で第1のエンドプレート3と第2のエンドプレート22との間にわたって延びるテンションビーム4と、を有する燃料電池スタック5を、セル積層体1に設定荷重(接触電気抵抗を小さくし、セル間のシールが保持される荷重)がかかるように組み立てる燃料電池スタック5の組み立て治具である。
Next, a manufacturing apparatus (assembly jig) for the
The
The manufacturing apparatus (assembly jig) 50 for the
図1に示すように、本発明の燃料電池スタック5の製造装置(組み立て治具)50は、燃料電池スタックにかける荷重を付与するロッド52と、ロッド52から第1のエンドプレート3に干渉することなくプレッシャープレート2まで延びロッド52からの荷重でプレッシャープレート2を押す押し部53と、ロッド52と押し部53との間に介装されてロッド52から押し部53に伝達される荷重を測定するロードセル51と、を有する。
As shown in FIG. 1, a manufacturing apparatus (assembly jig) 50 for a
押し部53は、図1、図10〜図13に示す種々の構造をとることができる。
図1の構造は、押し部53がコ字型であり、コ字の両脚53a、53bの先端でプレッシャープレート2を押し、両脚53a、53bの連結部53cの中央からロッド52側に延びる部分の先端でロードセル51の荷重を受ける。コ字の両脚53a、53bの間のスパンは第1のエンドプレート3の幅より大きい。
The
In the structure of FIG. 1, the pushing
図10の構造では、押し部53が平行棒53d、53eで、平行棒53d、53eのそれぞれにロードセル51を設ける。この場合は、ロードセル51は2本となるが、全燃料電池スタックの全セル積層体にロードセルを設けていた従来に比べれば、ロードセル51の数が低減している。平行棒53d、53eの間のスパンは第1のエンドプレート3の幅より大きい。
図11の構造では、押し部53が単一の直線状の棒53fからなり、ロードセル51も1つである。この構造では、押し部53と第1のエンドプレート3との干渉を避けるために第1のエンドプレート3に孔53gを設け、棒53fはこの孔53gを挿通して延びる。
In the structure of FIG. 10, the pushing
In the structure of FIG. 11, the pushing
図12の構造では、押し部53がプレッシャープレート2に近い側の先端ほど間隔が広がる二股の脚53h、53iを有する二股構造となっており、二股の脚53h、53iはロードセル51側で1つの棒に集合して、ロードセル51からの荷重を受ける。二股の脚53h、53iの間隔は、第1のエンドプレート3部位で、第1のエンドプレート3の幅よりも広い。二股の脚53h、53iは、ほぼ軸力で押し力を伝えるので、二股の脚53h、53iの先端でプレッシャープレート2に曲げモーメントをかけないか、またはほとんどかけない。
図12の構造では、押し部53がクランク状に屈曲する単一の棒53jからなる。クランク形状によって、押し部53と第1のエンドプレート3との干渉を避けることができる。ただし、クランク形状によって、押し部53の途中に曲げ変形が生じやすく、それによって、プレッシャープレート2に近い側の先端面が傾くと、プレッシャープレート2に垂直荷重をかけにくいという問題が生じるので、棒53jは剛性が必要である。
The structure shown in FIG. 12 has a bifurcated structure having bifurcated
In the structure of FIG. 12, the pushing
本発明の燃料電池スタック5の製造装置(組み立て治具)50の作用・効果はつぎの通りである。
本発明の燃料電池スタックの製造装置(組み立て治具)50が、燃料電池スタックにかける荷重を付与するロッド52と、ロッド52から第1のエンドプレート3に干渉することなくプレッシャープレート2まで延びロッド52からの荷重でプレッシャープレート2を押す押し部53と、ロッド52と押し部53との間に介装されてロッド52から押し部53に伝達される荷重を測定するロードセル51と、を有するので、治具50からプレッシャープレート2にかけられる荷重をロードセル51にて測定することができ、従来設けられていた第1のエンドプレート22とプレッシャープレート40との間のロードセル41を省略でき、ロードセル非内蔵のスタック5を提供することができる。
また、全てのセル積層体1からロードセル41をなくし、治具50に1つ(図10の例では2つ)ロードセル51を設ければよいので、コストダウンをはかることができる。
The operation and effect of the manufacturing apparatus (assembly jig) 50 for the
A fuel cell stack manufacturing apparatus (assembly jig) 50 according to the present invention includes a
Further, since the
上述の例では、第1のエンドプレート3はセル積層体1の対向辺間にわたって延びていたが、その構造に代えて、図14(本発明に含む)に示すように、第1のエンドプレート3を、テンションビーム4の先端をセル積層方向と直交する方向にセル積層体側に曲げて形成してもよい。そして、対向する2つのテンションビーム4に形成した第1のエンドプレート3を互いにつながらないようにして、プレッシャープレート2の中央部を第1のエンドプレート3が覆わないようにしてもよい。第1のエンドプレート3がこの構造をとった場合は、図11の単一棒からなる押し部53をもつ治具50で容易にプレッシャープレート2の中央部を押すことができる。
In the above-described example, the
1、1A、1B セル積層体
2、2A、2B プレッシャープレート
3、3A、3B 第1のエンドプレート
4 テンションビーム
5 スタック(燃料電池スタック)
6、6A、6B 締め付けボルト
7、7A、7B トライアングル(トライアングル構造)
8 凸部
9 凹部
10 (固体高分子電解質型)燃料電池
11 電解質膜
13 拡散層
14 電極(アノード、燃料極)
16 拡散層
17 電極(カソード、空気極)
18 セパレータ
19 セルまたはモジュール
20 ターミナル
21 インシュレータ
22 第2のエンドプレート(上下方向に積層する時の下側のエンドプレート)
23 従来のスタック(燃料電池スタック)
24 締結部材(テンションプレート)
25 ボルト・ナット
26 冷媒流路
27 燃料ガス流路
28 酸化ガス流路
32 冷媒側シール材(たとえば、ゴムガスケット)
33 ガス側シール材(たとえば、接着剤)
40 (従来の)プレッシャープレート
41 (従来の)ロードセル
42 (従来の)締め付けボルト
43、43A、43B (従来の)セル積層体
50 燃料電池スタック製造装置(組み付け治具、載荷装置ともいう)
51 荷重測定手段(たとえば、ロードセルなどの荷重伝達可能な荷重測定センサー)
52 ロッド
53、53a〜53j 押し部
1, 1A,
6, 6A,
8
16
18
23 Conventional stack (fuel cell stack)
24 Fastening member (tension plate)
25 Bolts /
33 Gas side sealing material (for example, adhesive)
40 (Conventional) Pressure plate 41 (Conventional) Load cell 42 (Conventional) Clamping
51 Load measuring means (for example, a load measuring sensor capable of transmitting a load such as a load cell)
52
Claims (13)
前記燃料電池スタックの製造装置によってかけられる所定の載荷荷重を保持しつつ、締め付けボルトを締める工程と、
前記締め付けボルトを締める期間にわたり、該締め付けボルトの締め付けに伴って減少する燃料電池スタックの製造装置に設けられた荷重測定手段の測定値を監視し、該荷重測定手段による測定値に応じて前記締め付けボルトの締め付けを停止する工程と、
を有する燃料電池スタックの製造方法。 Applying a predetermined load to the pressure plate by the fuel cell stack manufacturing apparatus;
Tightening a tightening bolt while maintaining a predetermined load applied by the fuel cell stack manufacturing apparatus;
The measured value of the load measuring means provided in the fuel cell stack manufacturing apparatus that decreases with tightening of the tightening bolt is monitored over a period of tightening the tightening bolt, and the tightening is performed according to the measured value by the load measuring means. A process of stopping the tightening of the bolt;
A method for manufacturing a fuel cell stack comprising:
荷重測定手段を有する燃料電池スタックの製造装置により、直接、プレッシャープレートを押してセル積層体に所定載荷荷重をかけ、
前記燃料電池スタックの製造装置でプレッシャープレートを押してセル積層体に所定載荷荷重をかけた状態で、第1のエンドプレートにねじ込まれプレッシャープレートに当接する締め付けボルトを締め込んでいき、該締め付けボルトを締め込みに伴って減少する前記燃料電池スタックの製造装置の荷重測定手段の測定荷重が0になったところで締め込みを完了する、
請求項8記載の燃料電池スタックの製造方法。 One or more cell stacks, a narrow first end plate disposed at one end of the cell stack in the cell stacking direction and having a width narrower than the width of the cell stack, the first end plate and the cell stack A pressure plate having a width wider than that of the first end plate, a second end plate having a width wider than that of the first end plate, disposed at the other end in the cell stacking direction of the cell stack, and the cell stack A fuel cell stack having a tension beam extending between the first end plate and the second end plate on the side of the fuel cell stack so that a predetermined load is applied to the cell stack. There,
With the fuel cell stack manufacturing apparatus having the load measuring means, directly press the pressure plate to apply a predetermined load on the cell stack,
In a state where the pressure plate is pushed by the fuel cell stack manufacturing apparatus and a predetermined load is applied to the cell stack, a tightening bolt that is screwed into the first end plate and abuts the pressure plate is tightened. The tightening is completed when the measurement load of the load measuring means of the fuel cell stack manufacturing apparatus that decreases with tightening becomes zero.
The method for producing a fuel cell stack according to claim 8.
燃料電池スタックにかける荷重を付与するロッドと、ロッドから第1のエンドプレートに干渉することなくプレッシャープレートまで延びロッドからの荷重でプレッシャープレートを押す押し部と、ロッドと押し部との間に介装されてロッドから押し部に伝達される荷重を測定する荷重測定手段と、を有する燃料電池スタックの製造装置。 One or more cell stacks, a first end plate disposed at one end of the cell stack in the cell stack direction, and a first end plate disposed between the first end plate and the cell stack and viewed in the cell stack direction. A fuel cell stack manufacturing apparatus for assembling a fuel cell stack having a pressure plate having a portion that does not overlap one end plate so that a predetermined load is applied to the cell stack,
A rod for applying a load to be applied to the fuel cell stack, a pushing portion that extends from the rod to the pressure plate without interfering with the first end plate, and pushes the pressure plate with the load from the rod, and is interposed between the rod and the pushing portion. A fuel cell stack manufacturing apparatus, comprising: a load measuring unit configured to measure a load that is mounted and transmitted from the rod to the pushing portion.
燃料電池スタックにかける荷重を付与するロッドと、ロッドから第1のエンドプレートに干渉することなくプレッシャープレートまで延びロッドからの荷重でプレッシャープレートを押す押し部と、ロッドと押し部との間に介装されてロッドから押し部に伝達される荷重を測定する荷重測定手段と、を有する請求項11記載の燃料電池スタックの製造装置。 One or more cell stacks, a narrow first end plate disposed at one end of the cell stack in the cell stacking direction and having a width narrower than the width of the cell stack, the first end plate and the cell stack A pressure plate having a width wider than that of the first end plate, a second end plate having a width wider than that of the first end plate, disposed at the other end in the cell stacking direction of the cell stack, and the cell stack A fuel cell stack having a tension beam extending between the first end plate and the second end plate on the side of the cell stack so that a predetermined load is applied to the cell stack. There,
A rod for applying a load to be applied to the fuel cell stack, a pushing portion that extends from the rod to the pressure plate without interfering with the first end plate, and pushes the pressure plate with the load from the rod, and is interposed between the rod and the pushing portion. The fuel cell stack manufacturing apparatus according to claim 11, further comprising: a load measuring unit configured to measure a load that is mounted and transmitted from the rod to the pushing portion.
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