JP2002216834A

JP2002216834A - 燃料電池組立用治具

Info

Publication number: JP2002216834A
Application number: JP2001010744A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Nakajima; 中島　　宏; Kazuo Okuyama; 和男奥山; Fumio Fueda; 史生笛田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2001-01-18
Filing date: 2001-01-18
Publication date: 2002-08-02
Anticipated expiration: 2021-01-18
Also published as: JP4660929B2

Abstract

(57)【要約】【課題】燃料電池組立の、組立性、作業性、安全性を
改善できる、燃料電池組立用治具の提供。【解決手段】後部にセル積み上げ位置５１、前部に組
み立てられた燃料電池の搬出位置５２を有する固定の治
具本体５０と、治具本体５０に取り付けられ燃料電池ス
タックを押圧する押圧手段７０と、燃料電池スタック２
３を載置し、セル積み上げ位置５１と搬出位置５２との
間にわたって移動可能とされたロアプレート８０と、か
らなる燃料電池組立用治具４０。治具本体５０には、押
圧手段７０とは別にスタック締め付け微調整治具を挿通
する穴９０が設けられている。治具本体５０には、スタ
ック２３のガス流路を見ることができる可視穴９２が設
けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、燃料電池組立用治
具（燃料電池組立装置）に関する。

【０００２】

【従来の技術】固体高分子電解質型燃料電池は、イオン
交換膜からなる電解質膜とこの電解質膜の一面に配置さ
れた触媒層および拡散層からなる電極（アノード、燃料
極）および電解質膜の他面に配置された触媒層および拡
散層からなる電極（カソード、空気極）とからなる膜−
電極アッセンブリ（ＭＥＡ：Membrane-Electrode Assem
bly ）と、アノード、カソードに燃料ガス（水素）およ
び酸化ガス（酸素、通常は空気）を供給するための流体
通路を形成するセパレータとからセルを構成し、セルの
積層体からモジュールを構成し、モジュールを積層し、
積層方向両端に、ターミナル、インシュレータ、エンド
プレートを配置してスタックを構成し、スタックをセル
積層方向に締め付け、スタックの外側でセル積層方向に
延びるテンションプレートにて固定したものからなる。
固体高分子電解質型燃料電池の組立は、従来、つぎのよ
うに行われていた。すなわち、図７に示すように、治具
内１００内でモジュールを積層し、セル積層方向にスタ
ックを加圧、テンションプレート１０１を貼付け、リー
ク確認の順で行われる。加圧は手回しハンドル１０２で
スタックを締め付け、その後リークを確認する。しか
し、正規の加圧力に調整できないので、後で、図８に示
すように、スタック１０３を治具から取り出し、スタッ
ク１０３を寝かしてエンドプレートに設けられたねじ１
０４をハンドル１０５で回転させて増し締めする。増し
締め時にスタック１０３に回転力がかかるので、増し締
め後、図９に示すように、再度、Ｈｅリークテストでリ
ーク無しの再確認をしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の燃料電
池の組立にはつぎの問題がある。加圧が手回しハンドルによるマニュアル作業のた
め、作業性が悪く、かつテンションプレート貼付け時に
正規の加圧力に調整されていない。製品重量が６０ｋｇ程度で重量物であるにかかわら
ず、製品の治具からの取り出しに、治具の天井が邪魔に
なって、ホイストが使えないので、取り出し作業が大変
である。多大の作業時間（４８Ｈｒ／台程度）がかかる。増し締め時に製品にねじれ応力が発生し、製品リー
クに悪影響のおそれがあるので、再度、リークテストが
必要となる。再度のリークテスト時にリークがあることが検出さ
れても、テンションプレートで隠れてリーク箇所の特定
ができない。リークがあることが検出された時の組み替え工数は
多大である。本発明の目的は、燃料電池組立の、組立性、作業性、安
全性を改善できる、燃料電池組立用治具を提供すること
にある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明はつぎの通りである。（１）後部にセル積み上げ位置、前部に組み立てられ
た燃料電池の搬出位置を有する固定の治具本体と、前記
治具本体に取り付けられ燃料電池スタックを押圧する押
圧手段と、燃料電池スタックを載置し、前記セル積み上
げ位置と搬出位置との間にわたって移動可能とされたロ
アプレートと、からなる燃料電池組立用治具。（２）後部にセル積み上げ位置、前部に組み立てられ
た燃料電池の搬出位置を有し、セル積み上げ位置と搬出
位置の両方にわたって位置する固定のベースプレート
と、セル積み上げ位置のみに位置する固定のトッププレ
ートと、前記ベースプレートと前記トッププレートとを
連結する鉛直方向に延びる複数の支柱と、を有する治具
本体と、セル積み上げ位置で前記トッププレートの下側
に位置し、上下に可動な加圧プレートと、前記トッププ
レートに取り付けられ前記加圧プレートを上下動させ前
記加圧プレートを介して燃料電池スタックを押圧するシ
リンダからなる押圧手段と、燃料電池スタックを載置
し、前記ベースプレート上をセル積み上げ位置と搬出位
置との間にわたって移動可能とされたロアプレートと、
からなる（１）記載の燃料電池組立用治具。３）前記トッププレートおよび前記加圧プレートに
は、前記押圧手段とは別に、燃料電池スタック締め付け
微調整手段の上方に、燃料電池スタック締め付け微調整
治具挿通用穴が設けられている（２）記載の燃料電池組
立用治具。（４）前記トッププレートおよび前記加圧プレートに
は、燃料電池スタックに設けられたセル積層方向に延び
るガス通路孔を上方から見ることを可能にする可視穴が
設けられている（１）または（２）記載の燃料電池組立
用治具。（５）前記トッププレートおよび前記ベースプレート
とを連結する複数の前記支柱は、固定柱と、前記ロアプ
レートの移動軌跡内に位置する取外し可能柱とからなる
（２）記載の燃料電池組立用治具。（６）前記トッププレートおよび前記ベースプレート
との間には、セル積み上げ位置でセルを積み上げていく
時にセルの側面に当たって積み上げられるセルをガイド
するガイドレールが、取外し可能に設けられている
（２）記載の燃料電池組立用治具。（７）前記ロアプレートには、該ロアプレート上に載
置される燃料電池スタックのエンドプレートとの接触面
に、Ｈｅリークテスト時にＨｅのリークを防止するＯリ
ング溝が形成されており、該Ｏリング溝にＯリングが配
置される（２）記載の燃料電池組立用治具。（８）前記ロアプレートには、前記Ｏリング切れを防
止するために、該ロアプレート上に燃料電池スタックの
エンドプレートが載置された時に該エンドプレートをロ
アプレートから浮き上がらせるスプリングプランジャが
組み込まれている（７）記載の燃料電池組立用治具。（９）前記治具本体には、スタック増し締め時のスタ
ック回転を抑える回り止めサイド押しプレートが取付け
可能である（２）記載の燃料電池組立用治具。（１０）燃料電池が、並列配置された２つのセル積層
体と、該２つのセル積層体のセル積層方向両端のそれぞ
れに１つづつ設けられたプレッシャプレートと、から成
るツインスタックからなり、前記押圧手段は、ツインス
タックの２つのセル積層体の中間の上方に配置されてい
る（２）記載の燃料電池組立用治具。

【０００５】上記（１）の燃料電池組立用治具では、ロ
アプレートをセル積み上げ位置から搬出位置に移動して
製品を搬出するので、ホイストを使って燃料電池製品を
治具から搬出することができ、作業が容易化され、安全
性が向上される。上記（２）の燃料電池組立用治具で
は、ロアプレートをセル積み上げ位置に移動させ、ロア
プレート上にエンドプレートを配し、エンドプレート上
にセルを積み上げてその上にエンドプレートを配してス
タックを形成し、シリンダからなる押圧手段でスタック
をセル積層方向に押圧し、リークテストを行い、リーク
がないことを確認したらテンションプレートを取付け、
押圧手段によるスタック押圧を解除し、スタックをセル
積み上げ位置に置いたままで、スタック締め付け微調整
を行う。ついで、ロアプレートにスタックを載せたま
ま、ロアプレートをセル積み上げ位置から上方にトップ
プレート、加圧プレートが無い搬出位置に移動し、ホイ
ストを使って燃料電池を治具から搬出する。上記作業で
は、加圧が手回しハンドルからシリンダからなる押圧手
段に変わったので作業性がよくなり、加圧力も安定す
る。治具のセル積み上げ位置内でリークテスト、テンシ
ョンプレート組み付け、スタック締め付け微調整を行う
ことができる。それによって、従来２回行っていたリー
クテストが１回でよくなって工数を低減でき、テンショ
ンプレート貼付け前にリークテストを行うのでリーク箇
所まで特定でき、スタック締め付け微調整（増し締め）
のために製品を治具から取り出す必要がないので作業の
効率アップ、安全性向上をはかることができ、リーク有
りの時の再組立も容易である。また、ロアプレートをセ
ル積み上げ位置から搬出位置に移動して製品を搬出する
ので、ホイストを使って燃料電池製品を治具から搬出す
ることができ、作業が容易化され、安全性が向上され
る。これらによって、従来かかっていた４８時間／台の
燃料電池組立時間を１／２以下にすることができた。上
記（３）の燃料電池組立用治具では、トッププレートお
よび加圧プレートには、押圧手段とは別に、燃料電池ス
タック締め付け微調整治具挿通用穴が設けられているの
で、スタックをセル積み上げ位置に置いたままで燃料電
池スタック締め付け微調整を行うことができる。上記
（４）の燃料電池組立用治具では、トッププレートおよ
び加圧プレートには、可視穴が設けられているので、セ
ル積層中に可視穴からスタックのガス通路孔を見ること
により、セル誤組み付けを容易かつ確実に防止できる。
上記（５）の燃料電池組立用治具では、複数の支柱を、
固定柱と、ロアプレートの移動軌跡内に位置する取外し
可能柱とから構成したので、ロアプレートの移動に支障
を生じることなく、加圧力を均等にセルにかける支柱配
置を容易にとることができる。上記（６）の燃料電池組
立用治具では、ガイドレールが、取外し可能に設けられ
ているので、セルを鉛直に位置ずれなく組立ることがで
きる。上記（７）の燃料電池組立用治具では、ロアプレ
ートにＯリング溝が形成されており、該Ｏリング溝にＯ
リングが配置されるので、ロアプレートをリーク治具に
兼用することができる。上記（８）の燃料電池組立用治
具では、ロアプレートにスプリングプランジャが組み込
まれているので、Ｏリング切れを防止することができ
る。上記（９）の燃料電池組立用治具では、治具本体に
回り止めサイド押しプレートを取付けることにより、ス
タック増し締め時のスタック回転を抑えることができ、
増し締め時の回転がモジュールまたはセル間のシールに
及ぼす悪影響をなくすことにより増し締め後の再リーク
テストを廃止することができる。上記（１０）の燃料電
池組立用治具では、ツインスタックからなる燃料電池を
１台の治具で容易に組み立てることができる。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下に、本発明実施例の燃料電池
組立用治具を、図１〜図６を参照して、説明する。本発
明の治具で組立られる燃料電池は固体高分子電解質型燃
料電池１０である。本発明の燃料電池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。

【０００７】固体高分子電解質型燃料電池１０は、図４
〜図６に示すように、イオン交換膜からなる電解質膜１
１とこの電解質膜１１の一面に配置された触媒層１２お
よび拡散層１３からなる電極１４（アノード、燃料極）
および電解質膜１１の他面に配置された触媒層１５およ
び拡散層１６からなる電極１７（カソード、空気極）と
からなる膜−電極アッセンブリ（ＭＥＡ：Membrane-Ele
ctrode Assembly ）と、電極１４、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
めの流体通路を形成するセパレータ１８とを重ねてセル
を形成し、該セルを複数積層してモジュール１９（たと
えば、２セル１モジュール）とし、モジュール１９を積
層してモジュール群を構成し、モジュール群のセル積層
方向両端に、ターミナル２０、インシュレータ２１、エ
ンドプレート２２を配置してスタック２３を構成し、ス
タック２３をセル積層方向に締め付け、スタック２３の
外側でセル積層方向に延びるテンションプレート２４を
エンドプレート２２にボルト２５にて固定したものから
なる。

【０００８】スタック２３のセル積層方向一端のエンド
プレート２２と該エンドプレート２２のセル積層方向内
側に設けたインシュレータ２１との間にはプレッシャプ
レート２６が配置されている。エンドプレート２２とプ
レッシャプレート２６の一方に凸部２８が設けられ他方
に凹部２７が設けられて、凸部と凹部との嵌合構造とさ
れており、これによって、セルの平行度が悪くても、嵌
合部で点押しでき、かつプレッシャプレート２６の全域
でほぼ均一に押すことができる。エンドプレート２２と
テンションプレート２４とはセレーション２９とボルト
２５とで締結される。セレーション２９によりエンドプ
レート２２とテンションプレート２４とのすべりが無く
なり、テンションプレート２４をエンドボルト２２に締
め込むボルト２５の締結荷重も小にできる。また、セル
積層方向一端のエンドプレート２２に、セル加圧力を微
調整する調整ねじ部（燃料電池スタック締め付け微調整
手段）３０を設けたので、セレーション２９を用いたす
べり防止構造を採用してもセレーション歯の１ピッチ以
内の微調整まで行うことができる。調整ねじ３０には六
角穴溝が形成されており、そこに治具の先端六角部を差
し込んで回すことにより、調整ねじ３０が調整される。

【０００９】つぎに、本発明実施例の燃料電池組立用治
具を、図１〜図３を参照して、説明する。本発明実施例
の燃料電池組立用治具４０は、後部にセル積み上げ位置
５１、前部に組み立てられた燃料電池の搬出位置５２を
有する固定の治具本体５０と、治具本体５０に取り付け
られ燃料電池スタックを押圧する押圧手段７０と、燃料
電池スタックを載置し、セル積み上げ位置５１と搬出位
置５２との間にわたって移動可能とされたロアプレート
８０と、からなる。

【００１０】さらに詳しくは、本発明実施例の燃料電池
組立用治具４０は、治具本体５０と、加圧プレート６０
と、押圧手段７０と、ロアプレート８０と、からなる。
治具本体５０は、後部にセル積み上げ位置５１、前部に
組み立てられた燃料電池の搬出位置５２を有し、セル積
み上げ位置５１と搬出位置５２の両方にわたって位置す
る固定のベースプレート５３と、セル積み上げ位置５１
のみに位置しベースプレート５３上方に位置する固定の
トッププレート５４と、水平に延びるベースプレート５
３と水平に延びるトッププレート５４とを連結し鉛直方
向に延びる複数の支柱５５と、を有する。搬出位置５２
にはトッププレート５４および加圧プレート６０がない
ため、搬出位置５２に、ロアプレート８０とロアプレー
ト８０上の燃料電池スタック２３が移動された時には、
上方からホイスト等が接近可能であり、組み立てられた
燃料電池をホイストによって治具４０から搬出すること
ができる。

【００１１】加圧プレート６０は、セル積み上げ位置５
１でトッププレート５４の下側に位置し、上下に可動で
ある。押圧手段７０はシリンダ（たとえば、油圧シリン
ダ、以下シリンダの符号も７０とする）からなる。シリ
ンダ７０は、トッププレート５４に取り付けられる。シ
リンダ７０の上下方向に延びるロッドの下端は加圧プレ
ート６０に連結されており、これによって、シリンダ７
０は加圧プレート６０を上下動させ、加圧プレート６０
を介して、セルが積み上げられた燃料電池スタック２３
を押圧する。ロアプレート８０は、積み上げられたセル
を載置し、ベースプレート５３上をセル積み上げ位置５
１と搬出位置５２との間にわたって移動可能である。ロ
アプレート８０にはリニアベアリングが組み付けられて
おり、ベースプレート５３に固定されたレール５６上を
スライドする。ロアプレート８０の移動はマニュアルで
行う。

【００１２】トッププレート５４および加圧プレート６
０には、シリンダ７０とは別に、燃料電池スタック締め
付け微調整手段（調整ねじ）３０の上方に、燃料電池ス
タック締め付け微調整治具挿通用穴９０が設けられてい
る。燃料電池スタック締め付け微調整時には燃料電池ス
タック締め付け微調整治具９１が穴９０に挿通され、調
整ねじ３０を調整することによって、スタック締め付け
力を微調整する。

【００１３】トッププレート５４および加圧プレート６
０には、燃料電池スタック２３に設けられたセル積層方
向に延びるガス通路孔を上方から見ることを可能にする
可視穴９２が設けられている。これは誤組み付け防止用
の穴である。

【００１４】トッププレート５４およびベースプレート
５３とを連結する複数の支柱５５は、固定柱５５ａと、
前後方向に移動されるロアプレート８０の移動軌跡内に
位置する取外し可能柱５５ｂとからなる。ロアプレート
８０の移動時には取外し可能柱５５ｂは取り外される。
図示例では、固定柱５５ａは５本あり、取外し可能柱５
５ｂは１本ある。

【００１５】トッププレート５４およびベースプレート
５３との間には、セル積み上げ位置５１でセルを積み上
げていく時にセルの側面に当たって積み上げられるセル
をガイドするガイドレール５７が、取外し可能に設けら
れている。セルを積層していくときにセルを水平方向に
ガイドレール５７に付き当てることにより、積層体の側
面の鉛直性が保証される。

【００１６】ロアプレート８０には、ロアプレート８０
上に載置される燃料電池スタック２３のエンドプレート
２２との接触面に、Ｈｅリークテスト時にＨｅのリーク
を防止するＯリング溝９３が形成されており、Ｏリング
溝９３にＯリング９４が配置される。ロアプレート８０
下側にはリークテスト用配管が設けられており、該配管
を通してＨｅが燃料電池スタックのガス通路に供給され
る時に、ロアプレート８０とエンドプレート２２との接
触面のガス穴回りをシールする。

【００１７】ロアプレート８０には、Ｏリング９４切れ
を防止するために、ロアプレート８０上に燃料電池スタ
ック２３のエンドプレート２３が載置された時にエンド
プレート２２をロアプレート８０から浮き上がらせるス
プリングプランジャ９５が組み込まれている。図示例で
はスプリングプランジャ９５が１個だけ示されている
が、実際には複数個ある。治具本体５０には、スタック
増し締め時に、スタック回転を抑える回り止めサイド押
しプレート５８が取外し可能に取付けられる。

【００１８】図示例では、燃料電池１０は、並列配置さ
れた２つのセル積層体と、該２つのセル積層体のセル積
層方向両端のそれぞれに１つづつ設けられたエンドプレ
ート２２と、から成るツインスタックからなる。したが
って、下側のエンドプレート２２は２つのスタック２３
に対して１つ設けられており、下側のエンドプレート２
２も２つのスタック２３に対して１つ設けられている。
このツインスタック型燃料電池を組み立てるために、治
具４０は、ベースプレート５３、ロアプレート８０、加
圧プレート６０、トッププレート５４、シリンダ７０
は、それぞれツインスタックに対して１つづつ設けられ
ている。そして、シリンダ７０は、ツインスタックの２
つのセル積層体の中間の上方に配置されている。

【００１９】つぎに、本発明実施例の燃料電池組立用治
具の作用を説明する。燃料電池１０の組立手順は、ロア
プレート８０をセル積み上げ位置５１に移動させ、ロア
プレート８０上にエンドプレート２２を配し、エンドプ
レート２２上にセル（セルは実際には複数個組み合わさ
れてモジュールの形になっている）を積み上げてその上
にプレッシャープレート２６、ついで上側のエンドプレ
ート２２を配して燃料電池スタック２３を形成する。つ
いで、シリンダ（押圧手段）７０でスタック２３をセル
積層方向に押圧し、リークテスト（Ｈｅリークテスト）
を行い、リークがないことを確認したらテンションプレ
ート２４を取付け、ボルト２５でテンションプレート２
４をエンドプレート２２に固定する。ついで、シリンダ
７０によるスタック押圧を解除し、スタック２３および
ロアプレート８０をセル積み上げ位置５１に置いたまま
で、スタック締め付け微調整治具９１により、スタック
締め付け微調整を行う。ついで、ロアプレート８０にス
タック２３を載せたまま、ロアプレート８０をセル積み
上げ位置５１から、上方にトッププレート５４、加圧プ
レート６０が無い搬出位置５２に移動し、ホイスト（図
示略）を使って燃料電池１０を治具４０から搬出する。

【００２０】上記の燃料電池組立用治具４０では、ロア
プレート８０をセル積み上げ位置５１から搬出位置５２
に移動して製品を搬出するので、ホイストを使って燃料
電池製品を治具４０から搬出することができ、作業が容
易化され、安全性が向上される。

【００２１】上記作業では、加圧が従来の手回しハンド
ルから、シリンダ７０に変わったので作業性がよくな
り、加圧力も回転摩擦力の影響を受けない分安定する。
また、治具４０のセル積み上げ位置５１内でリークテス
ト、テンションプレート２４組み付け、スタック締め付
け微調整を行うことができる。それによって、従来２回
行っていたリークテストが１回でよくなって工数を低減
でき、テンションプレート２４組み付け前にリークテス
トを行うのでリーク箇所がテンションプレート２４によ
って覆われることがなくリーク箇所まで特定できる。ま
た、スタック締め付け微調整（増し締め）のために製品
を治具４０から取り出す必要がないので、従来のような
重量大の製品の治具からの人手による取り出し、寝かし
がなく、作業の効率アップ、安全性向上をはかることが
でき、リーク有りの時の再組立も容易である。また、ロ
アプレート８０をセル積み上げ位置５１から、上方に邪
魔物がない搬出位置５２に移動して製品を搬出するの
で、ホイストを使って燃料電池製品を治具４０から搬出
することができ、取り出し作業が容易化され、安全性が
向上される。これらによって、従来かかっていた４８時
間／台の燃料電池組立時間を１／２以下にすることがで
きた。

【００２２】また、トッププレート５４および加圧プレ
ート６０には、シリンダ７０とは別に、燃料電池スタッ
ク締め付け微調整治具挿通用穴９０が設けられているの
で、燃料電池スタック２３をセル積み上げ位置５１に置
いたままで燃料電池スタック締め付け微調整を行うこと
ができる。

【００２３】また、トッププレート５４および加圧プレ
ート６０には、可視穴９２が設けられているので、セル
積層中に可視穴９２からスタックのガス通路孔を見るこ
とにより、セル誤組み付けを容易かつ確実に防止でき
る。たとえば、左右のスタック２３にセルを積層してい
く場合に、左スタックに積層すべきセルを間違って右ス
タックに積層すると、ガス通路孔が見える部分にガス通
路孔が見えないので、左右を取り違えて積層しているこ
とが、積層中にわかり、直ちに誤組み付けを訂正でき
る。

【００２４】また、複数の支柱５５を、固定柱５５ａ
と、ロアプレート８０の移動軌跡内に位置する取外し可
能柱５５ｂとから構成したので、ロアプレート８０の移
動に支障を生じることなく、加圧力を均等にセルにかけ
る（セルまわりにほぼ均等に支柱を配した）支柱配置を
容易にとることができる。また、ガイドレール５７が、
取外し可能に設けられているので、セルを積層していく
時に、セルをガイドレール５７に水平方向に押し当てる
ことにより、セルを鉛直に位置ずれなく組立ることがで
きる。

【００２５】また、ロアプレート８０にＯリング溝９３
が形成されており、Ｏリング溝９３にＯリング９４が配
置されるので、ロアプレート８０をリークテスト治具に
兼用することができる。また、ロアプレート８０にスプ
リングプランジャ９５が組み込まれているので、エンド
プレート２２をロアプレート８０に載せた時に、エンド
プレート２２がロアプレート８０から浮き上がり、Ｏリ
ング９４を傷つけることが抑制されるので、Ｏリング切
れを防止することができる。

【００２６】また、増し締め時に、治具本体５０に回り
止めサイド押しプレート５８を取付け、回り止めサイド
押しプレート５８をエンドプレート２２の側面に当てる
ことにより、スタック増し締め時のスタック２３の回転
を抑えることができ、増し締め時の回転のシールに及ぼ
す悪影響がなくなり、増し締め後の再リークテストを廃
止することができる。また、ツインスタックからなる左
右対称配置の燃料電池を１台の治具４０で容易に組み立
てることができる。

【００２７】

【発明の効果】請求項１の燃料電池組立用治具によれ
ば、ロアプレートをセル積み上げ位置から搬出位置に移
動して製品を搬出するので、ホイストを使って燃料電池
製品を治具から搬出することができ、作業が容易化さ
れ、安全性が向上される。請求項２の燃料電池組立用治
具によれば、加圧が手回しハンドルに代えてシリンダか
らなる押圧手段を設けたので作業性がよくなり、加圧力
も安定する。また、治具のセル積み上げ位置内でリーク
テスト、テンションプレート組み付け、スタック締め付
け微調整を行うことができ、従来２回行っていたリーク
テストが１回でよくなり工数を低減できる。また、テン
ションプレート貼付け前にリークテストを行うのでリー
ク箇所を特定でき、スタック締め付け微調整（増し締
め）のために製品を治具から取り出す必要がないので作
業の効率アップ、安全性向上をはかることができ、リー
ク有りの時の再組立も容易である。また、ロアプレート
をセル積み上げ位置から搬出位置に移動して製品を搬出
するので、ホイストを使って燃料電池製品を治具から搬
出することができ、作業が容易化され、安全性が向上さ
れる。請求項３の燃料電池組立用治具によれば、トップ
プレートおよび加圧プレートに、押圧手段とは別に、燃
料電池スタック締め付け微調整治具挿通用穴が設けられ
ているので、スタックをセル積み上げ位置に置いたまま
で燃料電池スタック締め付け微調整を行うことができ
る。請求項４の燃料電池組立用治具によれば、トッププ
レートおよび加圧プレートに、可視穴が設けられている
ので、セル積層中に可視穴からスタックのガス通路孔を
見ることにより、セル誤組み付けを容易かつ確実に防止
できる。請求項５の燃料電池組立用治具によれば、複数
の支柱を、固定柱と、ロアプレートの移動軌跡内に位置
する取外し可能柱とから構成したので、ロアプレートの
移動に支障を生じることなく、加圧力を均等にセルにか
ける支柱配置を容易にとることができる。請求項６の燃
料電池組立用治具によれば、ガイドレールが、取外し可
能に設けられているので、セルを鉛直に位置ずれなく組
立ることができる。請求項７の燃料電池組立用治具によ
れば、ロアプレートにＯリング溝が形成されており、該
Ｏリング溝にＯリングが配置されるので、ロアプレート
をリーク治具に兼用することができる。請求項８の燃料
電池組立用治具によれば、ロアプレートにスプリングプ
ランジャが組み込まれているので、Ｏリング切れを防止
することができる。請求項９の燃料電池組立用治具によ
れば、治具本体に回り止めサイド押しプレートを取付け
ることにより、スタック増し締め時のスタック回転を抑
えることができ、増し締め後の再リークテストを廃止す
ることができる。請求項１０の燃料電池組立用治具によ
れば、ツインスタックからなる燃料電池を１台の治具で
容易に組み立てることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明実施例の燃料電池組立用治具の正面図で
ある。

【図２】本発明実施例の燃料電池組立用治具の側面図で
ある。

【図３】本発明実施例の燃料電池組立用治具の平面図で
ある。

【図４】本発明実施例の燃料電池組立用治具で組立られ
る燃料電池の側面図である。

【図５】図４の燃料電池の正面図である。

【図６】図４の燃料電池の一部拡大断面図である。

【図７】従来の燃料電池組立用治具の斜視図である。

【図８】図７で組立られた燃料電池の増し締め時の斜視
図である。

【図９】図７で組立られた燃料電池のリークテスト時の
断面図である。

【符号の説明】

１０（固体高分子電解質型）燃料電池１１電解質膜１２触媒層１３拡散層１４電極（アノード、燃料極）１５触媒層１６拡散層１７電極（カソード、空気極）１８セパレータ１９モジュール２０ターミナル２１インシュレータ２２エンドプレート２３スタック２４テンションプレート２５ボルト２６プレッシャプレート２７凹部２８凸部２９セレーション３０調整ねじ４０燃料電池組立用治具５０治具本体５１セル積み上げ位置５２燃料電池の搬出位置５３ベースプレート５４トッププレート５５支柱５５ａ固定支柱５５ｂ取外し可能支柱５６レール５７ガイドレール５８回り止めサイド押しプレート６０加圧プレート７０押圧手段（シリンダ）８０ロアプレート９０穴９１燃料電池スタック締め付け微調整治具９２可視穴９３Ｏリング溝９４Ｏリング９５スプリングプランジャ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者笛田史生愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内Ｆターム(参考） 5H026 AA06 CX05

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】後部にセル積み上げ位置、前部に組み立
てられた燃料電池の搬出位置を有する固定の治具本体
と、前記治具本体に取り付けられ燃料電池スタックを押圧す
る押圧手段と、燃料電池スタックを載置し、前記セル積み上げ位置と搬
出位置との間にわたって移動可能とされたロアプレート
と、からなる燃料電池組立用治具。
【請求項２】後部にセル積み上げ位置、前部に組み立
てられた燃料電池の搬出位置を有し、セル積み上げ位置
と搬出位置の両方にわたって位置する固定のベースプレ
ートと、セル積み上げ位置のみに位置する固定のトップ
プレートと、前記ベースプレートと前記トッププレート
とを連結する鉛直方向に延びる複数の支柱と、を有する
治具本体と、セル積み上げ位置で前記トッププレートの下側に位置
し、上下に可動な加圧プレートと、前記トッププレートに取り付けられ前記加圧プレートを
上下動させ前記加圧プレートを介して燃料電池スタック
を押圧するシリンダからなる押圧手段と、燃料電池スタックを載置し、前記ベースプレート上をセ
ル積み上げ位置と搬出位置との間にわたって移動可能と
されたロアプレートと、からなる燃料電池組立用治具。
【請求項３】前記トッププレートおよび前記加圧プレ
ートには、前記押圧手段とは別に、燃料電池スタック締
め付け微調整手段の上方に、燃料電池スタック締め付け
微調整治具挿通用穴が設けられている請求項２記載の燃
料電池組立用治具。
【請求項４】前記トッププレートおよび前記加圧プレ
ートには、燃料電池スタックに設けられたセル積層方向
に延びるガス通路孔を上方から見ることを可能にする可
視穴が設けられている請求項１または請求項２記載の燃
料電池組立用治具。
【請求項５】前記トッププレートおよび前記ベースプ
レートとを連結する複数の前記支柱は、固定柱と、前記
ロアプレートの移動軌跡内に位置する取外し可能柱とか
らなる請求項２記載の燃料電池組立用治具。
【請求項６】前記トッププレートおよび前記ベースプ
レートとの間には、セル積み上げ位置でセルを積み上げ
ていく時にセルの側面に当たって積み上げられるセルを
ガイドするガイドレールが、取外し可能に設けられてい
る請求項２記載の燃料電池組立用治具。
【請求項７】前記ロアプレートには、該ロアプレート
上に載置される燃料電池スタックのエンドプレートとの
接触面に、Ｈｅリークテスト時にＨｅのリークを防止す
るＯリング溝が形成されており、該Ｏリング溝にＯリン
グが配置される請求項２記載の燃料電池組立用治具。
【請求項８】前記ロアプレートには、前記Ｏリング切
れを防止するために、該ロアプレート上に燃料電池スタ
ックのエンドプレートが載置された時に該エンドプレー
トをロアプレートから浮き上がらせるスプリングプラン
ジャが組み込まれている請求項７記載の燃料電池組立用
治具。
【請求項９】前記治具本体には、スタック増し締め時
のスタック回転を抑える回り止めサイド押しプレートが
取付け可能である請求項２記載の燃料電池組立用治具。
【請求項１０】燃料電池が、並列配置された２つのセ
ル積層体と、該２つのセル積層体のセル積層方向両端の
それぞれに１つづつ設けられたプレッシャプレートと、
から成るツインスタックからなり、前記押圧手段は、ツインスタックの２つのセル積層体の
中間の上方に配置されている請求項２記載の燃料電池組
立用治具。