JP2006108058A

JP2006108058A - Fuel cell stack, its manufacturing method, and manufacturing device

Info

Publication number: JP2006108058A
Application number: JP2004297013A
Authority: JP
Inventors: Sadahiro Shinozaki; 禎宏篠崎
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2004-10-08
Filing date: 2004-10-08
Publication date: 2006-04-20

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel cell stack, its assembling method (manufacturing method) and an assembly jig (manufacturing device) in which a load cell is made not built in the stack. SOLUTION: (1) The fuel cell stack 5 comprises: one or more cell laminates 1; a first end plate 3 of narrow type which is arranged at one end in cell lamination direction of the cell laminates and has a width narrower than that of the cell laminates; a pressure plate 2 which is arranged between the first end plate and the cell laminates and has a width wider than that of the first end plate; a second end plate 22 which is arranged at the other end in the cell lamination direction of the cell laminates; and a tension beam 4 which extends on the side of the cell laminates. (2) There is provided an assembling method (manufacturing method) of a fuel cell stack in which the pressure plate 2 is directly pressed by a jig 50. (3) Also provided is an assembly jig (manufacturing device) of a fuel cell stack which has a load cell 51 of the jig 50 and in which a load cell is not provided on the stack side. COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

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 fuel cell stack 23 includes cells 19 (including a case in which a plurality of cells are sealed and bonded). A cell stack 43 is formed by sandwiching gaskets between cells, and terminals 20 and insulators 21 are arranged at both ends of the cell stack 43 in the cell stacking direction, and further on the outer side of the insulator in the cell stacking direction, at one end of the cell stacking direction. The pressure plate 40 and the first end plate 22 are arranged at the other end in the cell stacking direction, and the first and second end plates 22 are arranged outside the cell stack. The cell stack 43 is attached to a tension plate 24 extending over the end plate, and a predetermined load is applied to the cell stack 43 in the cell stacking direction.
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 load cell 41 is disposed between the first end plate 22 and the pressure plate 40, and the clamping load of the cell stack is set to a predetermined load during stack assembly. Even after the stack is assembled, the load cell 41 remains in the stack 23 and is built in the stack 23. The tension plate 24 maintains the adjusted load and maintains the shape of the stack 23.
When the cell stacks 43A and 43B are arranged in parallel (however, they are electrically connected in series), the first end plate 22 at one end of the two cell stacks 43A and 43B in parallel is integrated with each other. The second end plate 22 at the other end is also integral with each other, but the pressure plate 40 is a separate member 40A, 40B. In addition, two tension plates 24 are arranged one above and below each cell stack of the two cell stacks 43A and 43B in parallel, and the total of the two cell stacks 43A and 43B in parallel is the total. Four tension plates 24 are arranged.

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）。
特開２００３−１７３８０５号公報 As shown in FIGS. 18 to 20, the conventional assembly process includes an insulator 21, a terminal 20, a predetermined number of cells 19 or modules, a terminal 20, an insulator 21, and a pressure plate in order on the second end plate 22. 40, the load cell 41, the fastening bolt 42, and the first end plate 22 are arranged, and the first end plate 22 is pushed with a jig that does not include the load cell (FIG. 18). Next, the tension plate 24 is attached to the first and second end plates 22 (FIG. 19). Next, while measuring the load with the load cell 41, the tightening bolt 42 is rotated to perform additional tightening, and the fastening load of the cell stacks 43A and 43B is adjusted to a predetermined load (FIG. 20).
JP 2003-173805 A

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 load cell 41 is only required for assembly, the load cell 41 is provided in the cell stack 43 and the load cell 41 is built in the stack 23, which is disadvantageous in terms of cost and space.
(B) The stack 23 tends to bend and deform with respect to the bending load (FIG. 21). The deformation of the stack includes bending deformation of the stack due to displacement between cells (including shear displacement), bending deformation of the stack due to elastic deformation of the adhesive in the inter-cell gasket and the single cell, and the like. If deformation of the stack occurs, it may cause a leak.

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 electrolyte fuel cell 10. The fuel cell 10 is mounted on, for example, a fuel cell vehicle. However, it may be used other than an automobile.

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 electrolyte fuel cell 10 is composed of a laminated body of a membrane-electrode assembly (MEA) and a separator 18. The stacking direction is not limited to the vertical direction, and may be any direction.
The membrane-electrode assembly includes an electrolyte membrane 11 made of an ion exchange membrane, an electrode (anode, fuel electrode) 14 disposed on one surface of the electrolyte membrane, and an electrode (cathode, air electrode) 17 disposed on the other surface of the electrolyte membrane. It consists of. Between the membrane-electrode assembly and the separator 18, diffusion layers 13 and 16 are provided on the anode side and the cathode side, respectively.

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 separator 18, reaction gas channels 27 and 28 (fuel gas channel 27, oxidizing gas channel 28) for supplying fuel gas (hydrogen) and oxidizing gas (oxygen, usually air) to the anode 14 and cathode 17. ) And a refrigerant flow path 26 for flowing a refrigerant (usually cooling water) is formed on the back surface thereof.
In order to seal the fluid flow paths 26, 27, 28, a gas-side sealing material 33 and a refrigerant-side seal 32 are provided. In the illustrated example, the gas side sealing material 33 is made of an adhesive, and the refrigerant side sealing material 32 is made of a gasket (for example, a rubber gasket, but the material of the gasket is not limited to rubber). Both the gas-side sealing material 33 and the refrigerant-side sealing material 32 may be composed of either an adhesive or a gasket.

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→Ｈ₂Ｏ An ionization reaction that converts hydrogen into hydrogen ions (protons) and electrons is performed on the anode side 14 of each cell 19, and the hydrogen ions move to the cathode side through the electrolyte membrane 11, and oxygen, hydrogen ions, and Reaction to generate water from electrons (electrons generated at the anode of the adjacent MEA come through the separator, or electrons generated at the anode of the cell at one end in the cell stacking direction come to the cathode of the other end cell through an external circuit) Thus, power generation is performed.
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 separator 18, and a module is composed of at least one cell (in FIG. 1 and FIG. 15, one module is composed of one cell). The module is configured by stacking the modules 19 to form the cell stack 1 and the terminal 20 in the cell stacking direction of the cell stack 1. The insulator 21, the pressure plate 2, and the narrow first end plate 3 are disposed, and the terminal 20, the insulator 21, and the second end plate 22 are disposed at the other end of the cell stack 1 in the cell stacking direction. A fastening member (for example, a tension member) extending the end plate 3 and the second end plate 22 in the cell stacking direction outside the cell stack. Constituting the mounting, the fuel cell stack 5 by bolts and nuts 25 to over arm 4). There is a clamping bolt 6 between the pressure plate 2 and the first end plate 3, but there is no conventional load cell.
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 pressure plate 2 instead of the end plate by the assembly jig 50). In this state, the tightening bolt 6 disposed between the pressure plate 2 and the first end plate 3 is tightened, and at the same time, the load measuring means (for example, the load cell 51) of the stack manufacturing apparatus (assembly jig 50). The measurement load decreases, and the load of the stack manufacturing apparatus (assembly jig 50) moves to the fastening bolt 6. The tightening bolt 6 is tightened and the load measured by the load measuring means (for example, load cell 51) of the stack manufacturing apparatus (assembly jig 50) is a load before applying a predetermined load (usually “0”, the origin of the measuring means. When “α” is shifted, the tightening bolt 6 is completely tightened when “α”) is displayed. Thus, the cell stack can be clamped in the cell stacking direction with a predetermined load.

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 fuel cell stack 5 of the present invention is applied with a predetermined load by the loading apparatus. And a pressure plate 2 having a portion for receiving a load.
That is, one or more cell stacks 1, a first end plate 3 disposed at one end of the cell stack 1 in the cell stacking direction, and the first end plate 3 and the cell stack 1 are disposed. And a pressure plate 2 having a portion that does not overlap the first end plate 3 when viewed in the cell stacking direction. The pressure plate 2 can be pushed by the stack manufacturing apparatus (assembly jig 50) at a portion that does not overlap the first end plate 3.
Since the pressure plate 2 has a portion that does not overlap with the first end plate 3 when viewed in the cell stacking direction, the narrow first end plate 3 is a narrow end plate having a width narrower than the width of the cell stack 1. The pressure plate 2 between the first end plate 3 and the cell stack 1 has a width wider than the width d of the first end plate 3 (having a width substantially equal to the width D of the cell stack 1). Is placed.
The second end plate 22 disposed at the other end of the cell stack 1 in the cell stacking direction has a wider width than the first end plate 3.
A clamping bolt 6 is provided between the first end plate 3 and the pressure plate 2. The tightening bolt 6 adjusts the distance between the first end plate 3 and the pressure plate 2 to adjust the load applied to the cell stack 1. One end of the tightening bolt 6 is screwed into the first end plate 3, and the other end of the tightening bolt 6 is in contact with the pressure plate 2. The tightening bolt 6 is not provided with a load cell. Further, no load cell is provided between the first end plate 3 and the pressure plate 2. A load cell for load measurement required at the time of assembly is provided on the jig side, and the stack 5 has no built-in load cell.

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-like tension beam 4 instead of the conventional tension plate 24.
The tension beam 4 has a triangle structure 7 (FIG. 4), and has a bending stiffness in a direction (Z direction and X direction in FIGS. 4 to 7) perpendicular to the cell stacking direction (Y direction in FIG. 4). The cross-sectional structure (FIGS. 5-7) increased compared to the plate 24 is provided. The triangle structure 7 is a triangle structure 7 for each cell stack 1.
The triangle structure is a truss structure as shown in FIG. The triangle structure 7 has, for example, a substantially isosceles triangle shape. As shown by a broken line in FIG. 4, the triangle structure 7 may be reinforced by providing one or more beams extending between the isosceles in the middle part of the isosceles triangle, or between the beam and the isosceles triangle. From the center of the base (in the case of a parallel beam, from the center of the longer beam) to the trapezoid formed between the base (or between parallel beams), both ends of the beam (the parallel beam In this case, the trapezoid may have three sub-triangle structures by providing diagonal beams toward both ends of the shorter beam.
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 cells 19 are stacked. However, if 400 cells 19 are stacked, the stack length is increased. The cell stack 1 in which 200 cells 19 are stacked is arranged in two rows in parallel, and the two rows of cell stacks 1 are electrically connected in series to obtain 400 volts. The above problem disappears. In this case, the stack 5 is composed of two rows of cell stacks 1 arranged in parallel.
When a plurality of cell stacks 1 are provided and the cell stacks 1A and 1B are arranged in parallel to each other, the following structure is adopted. Hereinafter, the symbols A and B correspond to the cell stacks 1A and 1B.
The first end plate 3 provided at one end of the cell stack 1 is divided into first end plates 3A and 3B which are separate from each other. The first end plate 3A is divided into the cell stack 1A and the first end plate. 3B is provided for the cell stack 1B. The first end plates 3, 3 A, 3 B are of a narrow type having a width d narrower than the width D of the cell stack 1.
The second end plate 22 provided at the other end of the cell stack 1A and the second end plate 22 provided at the other end of the cell stack 1B are a single member integrated with each other.

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 pressure plates 2 are provided, the pressure plate 2A is provided for the cell stack 1A, and the pressure plate 2B is provided for the cell stack 1B. The pressure plate 2A and the pressure plate 2B are separate members, and the pressure plate 2A and the pressure plate 2B can be relatively moved in the cell stacking direction and are restrained in a direction orthogonal to the cell stacking direction. Combined with each other.
The structure shown in FIG. 3 is an example, and a recess 9 whose width (width in the Z direction in FIG. 3) becomes wider toward the back is formed in one of the opposing edges of the pressure plate 2A and the pressure plate 2B, while the other A convex portion 8 whose width (width in the Z direction in FIG. 3) becomes wider toward the tip is formed, and the convex portion 8 and the concave portion 9 are engaged in the X direction (direction perpendicular to the Z direction) in FIG. The convex portion and the concave portion are slidable in the Y direction (a direction orthogonal to both the X direction and the Z direction).

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 clamping bolt 6A is provided between the first end plate 3A and the pressure plate 2A, and a clamping bolt 6B is provided between the first end plate 3B and the pressure plate 2B. A load cell is not provided in the fastening bolt 6A and the fastening bolt 6B. The load measuring sensor 51 (for example, the load cell 51 will be described below when the load measuring sensor is a load cell, but the load measuring sensor is not limited to the load cell, and the load cell includes a load measuring sensor other than the load cell). It is provided not on the stack 5 but on the jig 50.

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 cell stacks 1 are provided and a plurality of cell stacks 1A and 1B are arranged in parallel to each other, the tension beam 4 is integrated at one end and the other end is isolated 2 as shown in FIG. The triangle structures 7A and 7B are fastened to the end plate 22 with bolts and nuts 25 at the end on the integral side, and to the first end plates 3A and 3B at the end on the isolated side. It is concluded. The direction in which the bolts and nuts 25 extend may be the direction perpendicular to the cell stacking direction (Z direction in FIG. 4) as shown in FIG. 4, or the cell stacking direction as shown in FIG. In other words, it may be in the Y direction).

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 fuel cell stack 5 will be described.
The fuel cell stack 5 of the present invention is a fuel cell stack manufactured by applying a predetermined load to the pressure plate 2 by the loading device 50, and includes the pressure plate 2 having a portion that receives the load. During assembly, the pressure plate 2 can be pushed by the fuel cell stack manufacturing apparatus 50 (jig). As a result, the load measuring means 51 (load measuring means is, for example, a load cell) on the fuel cell stack manufacturing apparatus (jig) 50 side. ), The load cell 41 between the first end plate 22 and the pressure plate 40 which is conventionally provided can be omitted, and a stack without a load cell can be provided.
For example, the fuel cell stack 5 of the present invention is disposed between a narrow first end plate 3 having a width d narrower than the width D of the cell stack 1 and between the first end plate 3 and the cell stack 1. Since the pressure plate 2 has a width wider than that of the first end plate 3, the jig 50 can push the pressure plate 2 without interfering with the first end plate 3 during assembly (FIG. 2). As a result, if the load cell 51 is provided on the jig 50 side, the load cell 41 between the first end plate 22 and the pressure plate 40 which has been provided conventionally can be omitted, and a stack without a load cell is provided. can do.
On the other hand, since the width of the first end plate 22 is conventionally as wide as the cell stack, when the pressure plate 40 is pressed with a jig, the jig hits the first end plate 22 and the pressure is applied with the jig. The plate 40 cannot be pushed.

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 cell stack 1A and the cell stack 1B are arranged in parallel to each other, the end plate 22 that has been conventionally integrated is divided into two, and the first end plate 3A and the first end plate 3B that are separate from each other. Therefore, there is a possibility that the load resistance management may be insufficient, but the pressure plate A and the pressure plate B, which have not conventionally been restrained with each other, can be moved relative to each other in the cell stacking direction, and the direction orthogonal to the cell stacking direction. Therefore, the pressure plate A and the pressure plate B restrain each other in the direction perpendicular to the cell stacking direction while maintaining the degree of freedom in the cell stacking direction, and the shape and rigidity of the stack 5 are maintained. Can be maintained.

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 tension beam 4 has a triangle structure and has a cross-sectional structure that increases the bending rigidity in the direction orthogonal to the cell stacking direction (the Z direction in FIGS. 4 to 7) as compared with the tension plate 24. Therefore, the bending rigidity of the stack 5 can be increased in a direction orthogonal to the cell stacking direction (Z direction in FIGS. 4 to 7).

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 fuel cell stack 5 of the present invention will be described.
The manufacturing method (assembly method) of the fuel cell stack 5 of the present invention includes:
(A) applying a predetermined load to the pressure plate 2 by the fuel cell stack manufacturing apparatus 50;
(B) tightening the tightening bolts 6 while maintaining a predetermined load applied by the fuel cell stack manufacturing apparatus 50;
(C) Over the period of tightening the tightening bolt 6, the measured value of the load measuring means 51 provided in the fuel cell stack manufacturing apparatus 50 that decreases as the tightening bolt 6 is tightened is monitored and measured by the load measuring means 51. A step of stopping the tightening of the tightening bolt 6 according to the value;
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 fuel cell stack 5 of the present invention has one or more cell stacks 1 and a width narrower than the width of the cell stack 1 disposed at one end of the cell stack 1 in the cell stacking direction. A first end plate 3 having a narrow shape, a pressure plate 2 disposed between the first end plate 3 and the cell stack 3 and having a width wider than that of the first end plate 3, and a cell of the cell stack 1 A second end plate 22 disposed at the other end in the stacking direction and having a width wider than that of the first end plate 3, and between the first end plate 3 and the second end plate 22 on the side of the cell stack 1. A fuel cell stack 5 having a tension beam 4 extending over the fuel cell stack 5 is assembled so that a set load (a load that reduces a contact electric resistance and holds a seal between cells) is applied to the cell stack 1. It is a method of assembling a cell stack 5.

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 fuel cell stack 5 according to the present invention includes a first step, a second step (corresponding to the step (a)), 3 steps (corresponding to (b) and (c) above) in order.
In the first step, as shown in FIG. 8, the pressure plate 2 is disposed on the cell stack 1, the first end plate 3 is disposed thereon, the first end plate 3 and the tension beam 4. Are connected. More specifically, the insulator 21 and the terminal 20 are disposed on the second end plate 22, and the cells 19 are sequentially disposed on the second end plate 22 to form the cell stack 1, and the pressure plate 2 is disposed on the cell stack 1. The first end plate 3 is disposed above the first end plate 3 to connect the tension beam 4 to the first end plate 3. It is desirable that the fastening bolt 6 is screwed into the first end plate 3.

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 jig 50 having the load cell 51 directly presses the pressure plate 2 without pressing the first end plate 3 to apply a set load to the cell stack 1. . While observing the load measured by the load cell 51, when the pushing load of the jig 50 reaches the set load, the jig 50 stops moving to the pressure plate 2 and maintains the set load.
In the third step, as shown in FIG. 9, the pressure plate 2 is pushed by the jig 50 and a set load is applied to the cell stack 1, and is screwed into the first end plate 3 and comes into contact with the pressure plate 2. The tightening bolt 6 is rotated and tightened, and the tightening is completed when the measured load of the load cell 51 of the jig 50 becomes zero. At that time, a state is obtained in which the fastening bolt 6 is pressing the pressure plate 2 with a set load.
When there are a plurality of cell stacks 1A and 1B, the cell stacks 1A and 1B are tightened in order with one jig 50.

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 fuel cell stack 5 of the present invention are as follows.
First, by providing load measuring means (for example, the load cell 51) in the fuel cell manufacturing apparatus (assembly jig) 50 without providing the load cell 51 in the stack 5, a predetermined set load is applied to the stack 5. The load can be managed. Thereby, the load measuring means (for example, the load cell 51) can be arranged on the fuel cell manufacturing apparatus (assembly jig) 50 side, and the stack 5 without the load cell can be provided.
Further, since the load cells 41 are eliminated from all the cell stacks 1 and one load cell 51 is provided in the jig 50, the cost can be reduced.

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 fuel cell stack 5 of the present invention will be described.
The fuel cell stack 5 manufacturing apparatus (assembly jig) 50 according to the present invention includes one or more cell stacks 1, a first end plate 3 disposed at one end of the cell stack 1 in the cell stacking direction, A fuel cell stack 5 having a pressure plate 2 disposed between one end plate 3 and the cell stack 1 and having a portion that does not overlap the first end plate 3 when viewed in the cell stacking direction. 1 is a fuel cell stack manufacturing apparatus that is assembled so that a predetermined load is applied to 1.
The manufacturing apparatus (assembly jig) 50 for the fuel cell stack 5 of the present invention has one or more cell stacks 1 and a width narrower than the width of the cell stack 1 disposed at one end of the cell stack 1 in the cell stacking direction. A first end plate 3 having a narrow shape, a pressure plate 2 disposed between the first end plate 3 and the cell stack 3 and having a width wider than that of the first end plate 3, and a cell of the cell stack 1 A second end plate 22 disposed at the other end in the stacking direction and having a width wider than that of the first end plate 3, and between the first end plate 3 and the second end plate 22 on the side of the cell stack 1. A fuel cell stack 5 having a tension beam 4 extending over the cell stack 1 so that a set load (a load that reduces contact electrical resistance and maintains a seal between cells) is applied to the cell stack 1. It is an assembly jig tack 5.

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 fuel cell stack 5 according to the present invention interferes with a rod 52 for applying a load applied to the fuel cell stack and the first end plate 3 from the rod 52. Measures the load transmitted from the rod 52 to the pushing portion 53, which extends between the rod 52 and the pushing portion 53 and extends between the rod 52 and the pushing portion 53. A load cell 51.

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 push part 53 can take various structures shown in FIGS. 1 and 10 to 13.
In the structure of FIG. 1, the pushing portion 53 is U-shaped, and the pressure plate 2 is pushed at the ends of both U-shaped legs 53 a and 53 b, and the portion extending from the center of the connecting portion 53 c of both legs 53 a and 53 b to the rod 52 side The load of the load cell 51 is received at the tip. The span between the U-shaped legs 53 a and 53 b is larger than the width of the first end plate 3.

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 portion 53 is parallel bars 53d and 53e, and the load cells 51 are provided on the parallel bars 53d and 53e, respectively. In this case, the number of load cells 51 is two, but the number of load cells 51 is reduced as compared with the conventional case in which load cells are provided in all cell stacks of all fuel cell stacks. The span between the parallel bars 53 d and 53 e is larger than the width of the first end plate 3.
In the structure of FIG. 11, the pushing portion 53 is formed of a single linear bar 53 f and there is one load cell 51. In this structure, in order to avoid interference between the push portion 53 and the first end plate 3, the first end plate 3 is provided with a hole 53g, and the rod 53f extends through the hole 53g.

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 legs 53h and 53i in which the distance between the pusher 53 is closer to the pressure plate 2 and the bifurcated legs 53h and 53i are one on the load cell 51 side. It gathers on the rod and receives a load from the load cell 51. The space between the bifurcated legs 53h and 53i is wider than the width of the first end plate 3 at the first end plate 3 portion. Since the bifurcated legs 53h and 53i transmit a pressing force with almost axial force, a bending moment is not applied or hardly applied to the pressure plate 2 at the tips of the bifurcated legs 53h and 53i.
In the structure of FIG. 12, the pushing portion 53 is composed of a single bar 53j bent in a crank shape. Interference between the push portion 53 and the first end plate 3 can be avoided by the crank shape. However, due to the crank shape, bending deformation is likely to occur in the middle of the pressing portion 53, and if the tip surface near the pressure plate 2 is inclined, a problem that it is difficult to apply a vertical load to the pressure plate 2 occurs. 53j needs rigidity.

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 fuel cell stack 5 of the present invention is as follows.
A fuel cell stack manufacturing apparatus (assembly jig) 50 according to the present invention includes a rod 52 for applying a load applied to the fuel cell stack, and a rod extending from the rod 52 to the pressure plate 2 without interfering with the first end plate 3. A load portion 51 that presses the pressure plate 2 with a load from 52 and a load cell 51 that is interposed between the rod 52 and the push portion 53 and measures a load transmitted from the rod 52 to the push portion 53. The load applied to the pressure plate 2 from the jig 50 can be measured by the load cell 51, and the load cell 41 between the first end plate 22 and the pressure plate 40 which has been conventionally provided can be omitted, and the load cell is not incorporated. Can be provided.
Further, since the load cells 41 may be eliminated from all the cell stacks 1 and one load cell 51 may be provided in the jig 50 (two in the example of FIG. 10), the cost can be reduced.

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 first end plate 3 extends between the opposing sides of the cell stack 1, but instead of the structure, as shown in FIG. 14 (included in the present invention), the first end plate 3 3 may be formed by bending the tip of the tension beam 4 toward the cell stack in the direction perpendicular to the cell stacking direction. The first end plates 3 formed on the two opposing tension beams 4 may not be connected to each other so that the central portion of the pressure plate 2 is not covered by the first end plate 3. When the first end plate 3 has this structure, the center portion of the pressure plate 2 can be easily pushed by the jig 50 having the pushing portion 53 made of a single rod in FIG.

本発明の燃料電池スタックの斜視図である。It is a perspective view of the fuel cell stack of the present invention. 本発明の、並列２列のセル積層体を有する燃料電池スタックの一端部と、ロードセルをもつ燃料電池スタック製造装置（組み立て治具）の側面図である。It is a side view of the fuel cell stack manufacturing apparatus (assembly jig | tool) which has one end part of the fuel cell stack which has a cell laminated body of 2 parallel rows of this invention, and a load cell. 図２の燃料電池スタックの、燃料電池スタック製造装置（組み立て治具）側から見た正面図である。FIG. 3 is a front view of the fuel cell stack of FIG. 2 as viewed from the fuel cell stack manufacturing apparatus (assembly jig) side. 図１でテンションビームだけを取り出して示した、テンションビームの側面図である。FIG. 2 is a side view of the tension beam shown in FIG. 1 with only the tension beam taken out. 図４のテンションビームの、ビームが中空パイプ形状を有する場合の、断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view of the tension beam in FIG. 4 when the beam has a hollow pipe shape. 図４のテンションビームの、ビームがＵ字型断面を有する場合の、断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view of the tension beam of FIG. 4 when the beam has a U-shaped cross section. 図４のテンションビームの、ビームがＬ字型断面を有する場合の、断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view of the tension beam of FIG. 4 when the beam has an L-shaped cross section. 本発明の燃料電池スタックの製造方法（組み立て方法）の、積層、エンドプレートおよびテンションビーム組み付け工程の、燃料電池スタックの一部の斜視図である。It is a perspective view of a part of the fuel cell stack in the stacking, end plate and tension beam assembling step of the fuel cell stack manufacturing method (assembly method) of the present invention. 本発明の燃料電池スタックの製造方法（組み立て方法）の、荷重付加、締め付け工程の、燃料電池スタックの一部および治具の一部の斜視図である。It is a perspective view of a part of fuel cell stack and a part of jig | tool of the manufacturing method (assembly method) of the fuel cell stack of this invention of a load addition and a clamping process. 本発明の燃料電池スタックの製造装置（組み立て治具）の、押し部が平行棒からなる場合の、治具の一部と燃料電池スタックの一部の側面図である。FIG. 4 is a side view of a part of the jig and the fuel cell stack when the pushing portion is formed of parallel bars in the fuel cell stack manufacturing apparatus (assembly jig) of the present invention. 本発明の燃料電池スタックの製造装置（組み立て治具）の、押し部が単一の直線状棒からなる場合の、治具の一部と燃料電池スタックの一部の斜視図である。It is a perspective view of a part of jig | tool and a part of fuel cell stack in case the pushing part consists of a single linear stick | rod of the manufacturing apparatus (assembly jig | tool) of the fuel cell stack of this invention. 本発明の燃料電池スタックの製造装置（組み立て治具）の、押し部が二股構造を有する場合の、治具の一部と燃料電池スタックの一部の側面図である。FIG. 4 is a side view of a part of the jig and a part of the fuel cell stack when the pushing portion has a bifurcated structure in the fuel cell stack manufacturing apparatus (assembly jig) of the present invention. 本発明の燃料電池スタックの製造装置（組み立て治具）の、押し部が単一のクランク状棒からなる場合の、治具の一部と燃料電池スタックの一部の側面図である。FIG. 4 is a side view of a part of the jig and a part of the fuel cell stack in the case where the pushing portion is formed of a single crank-shaped rod in the fuel cell stack manufacturing apparatus (assembly jig) of the present invention. 本発明の燃料電池スタックの、第１のエンドプレートがテンションビームの先端を折り曲げて形成されて場合の、燃料電池スタックの一部の斜視図である。FIG. 3 is a perspective view of a part of the fuel cell stack when the first end plate of the fuel cell stack of the present invention is formed by bending the tip of a tension beam. 本発明の燃料電池スタックの一部の断面図である。FIG. 4 is a partial cross-sectional view of the fuel cell stack of the present invention. 従来の燃料電池スタックの斜視図である。It is a perspective view of the conventional fuel cell stack. 従来の、並列２列のセル積層体を有する燃料電池スタックの平面図である。It is a top view of the conventional fuel cell stack which has a cell laminated body of 2 parallel rows. 従来の燃料電池スタックの製造方法（組み立て方法）の、積層、荷重付加工程の、燃料電池スタックの一部の斜視図である。It is a one part perspective view of the fuel cell stack of the lamination | stacking and load addition process of the manufacturing method (assembly method) of the conventional fuel cell stack. 従来の燃料電池スタックの製造方法（組み立て方法）の、テンションプレート取付け工程の、燃料電池スタックの一部の斜視図である。It is a perspective view of a part of a fuel cell stack in a tension plate attaching step of a conventional fuel cell stack manufacturing method (assembly method). 従来の燃料電池スタックの組み立て方法（製造方法）の、増し締め工程の、燃料電池スタックの一部の斜視図である。It is a perspective view of a part of a fuel cell stack in a retightening step of a conventional fuel cell stack assembling method (manufacturing method). 従来の燃料電池スタックに曲げ荷重がかかった時の、燃料電池スタックの一部の斜視図である。It is a perspective view of a part of a fuel cell stack when a bending load is applied to the conventional fuel cell stack.

Explanation of symbols

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, 1B Cell stack 2, 2A, 2B Pressure plate 3, 3A, 3B First end plate 4 Tension beam 5 Stack (fuel cell stack)
6, 6A, 6B Clamping bolt 7, 7A, 7B Triangle (triangle structure)
8 Convex 9 Concave 10 (Polymer Electrolyte Type) Fuel Cell 11 Electrolyte Membrane 13 Diffusion Layer 14 Electrode (Anode, Fuel Electrode)
16 Diffusion layer 17 Electrode (cathode, air electrode)
18 Separator 19 Cell or module 20 Terminal 21 Insulator 22 Second end plate (lower end plate when stacked vertically)
23 Conventional stack (fuel cell stack)
24 Fastening member (tension plate)
25 Bolts / nuts 26 Refrigerant flow path 27 Fuel gas flow path 28 Oxidizing gas flow path 32 Refrigerant-side sealing material (for example, rubber gasket)
33 Gas side sealing material (for example, adhesive)
40 (Conventional) Pressure plate 41 (Conventional) Load cell 42 (Conventional) Clamping bolts 43, 43A, 43B (Conventional) Cell stack 50 Fuel cell stack manufacturing apparatus (also referred to as assembly jig or loading apparatus)
51 Load measuring means (for example, a load measuring sensor capable of transmitting a load such as a load cell)
52 Rod 53, 53a-53j Pushing part

Claims

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 for receiving the load.

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. The fuel cell stack according to claim 1, further comprising a pressure plate having a portion that does not overlap with one end plate.

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 The fuel cell stack according to claim 1, further comprising: a tension beam extending laterally between the first end plate and the second end plate.

2. The fuel cell stack according to claim 1, further comprising adjusting means for adjusting a distance between the first end plate and the pressure plate.

The fuel cell stack according to claim 4, wherein the adjusting means is a fastening bolt.

The cell stack A and the cell stack B are arranged in parallel to each other, and the first end plate A at one end of the cell stack A and the first end plate B at one end of the stack B are separated from each other. 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 integral members, and the cell stack A and the cell stack A The pressure plate A between the first end plate A at one end, 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 members. The pressure plate A and the pressure plate B are combined with each other so that they can move relative to each other in the cell stacking direction and are restrained in a direction orthogonal to the cell stacking direction. Combustion described in item Cell stack.

The fuel cell according to any one of claims 1 to 6, wherein the tension beam has a triangular structure and has a cross-sectional structure that increases a bending rigidity in a direction perpendicular to the cell stacking direction as compared with the plate. stack.

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:

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.

The method for manufacturing a fuel cell stack according to claim 8 or 9, wherein the load measuring means is a load cell.

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.

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.

13. The fuel cell stack manufacturing apparatus according to claim 11, wherein the load measuring means is a load cell.