JP2009009912A - 燃料電池の組立装置および組立方法,この組立方法によって組み立てた燃料電池 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】下面プレート39上に立設したロッド43にコイルスプリング47を取り付け、コイルスプリング47の隙間49に、支持プレート51をロッド43の軸と直交する方向に移動可能に挿入配置する。すべての支持プレート51を後退させた状態で、下面プレート39上に最下部のセパレータ15を配置し、その後最下部の支持プレート51を前進移動させ、この前進移動させた支持プレート51上にMEA11を配置する。以後同様にしてセパレータ15またはMEA11からなる電池構成部品38を順次積層配置し、上面プレート41を最上部に配置してその上から所定荷重を付与して加熱し、電池構成部品38相互間にあらかじめ塗布してある接着シール剤17を硬化させる。
【選択図】図4
Description
図4は、本発明における燃料電池スタック組立装置の一例を一部示す正面断面図、図5は図4の組立装置の概略を示す分解斜視図である。この組立装置は、燃料電池構成部品であるセパレータ15およびMEA11からなる単セル3を複数積層する際の土台となる下面プレート39と、これら複数の単セル3の上部側に配置する上面プレート41とを備え、下面プレート39上には、セパレータ15およびMEA11の外周側を囲むように外周縁部近傍位置にロッド43を立設している。ロッド43は、図5では円柱形状としているが、角柱形状としても構わない。
そして、図4に示すように、上記したコイルスプリング47の中心軸方向に沿って形成されている各隙間49に、部品支持部材としての支持プレート51をそれぞれ挿入配置している。なお、図5では、1つのコイルスプリング47に対し支持プレート51を1枚のみ示している。
図11(a)は、本発明の第2の実施形態に係わる部品間距離可変手段の概略を示す分解斜視図、図11(b)は下面プレート39および下面プレート39上の電池構成部品38(セパレータ15)を含む同正面図である。この部品間距離可変手段は、1枚の支持プレート51Aにつき、コイルスプリング47とロッド43を3セット設けており、かつ電池構成部品38に近接する位置に2セットを配置するとともに、この2セットを互いに結ぶ直線上から外れて電池構成部品38から離れた位置に他の1セットを配置している。換言すれば、他の1セットは、この1セットとは別の2セット同士を結ぶ直線上に配置していない位置関係となっている。
図12は、本発明の第3の実施形態に係わる部品間距離可変手段の概略を示す分解斜視図である。この部品間距離可変手段に使用する支持プレート51Bは、前記図11に示した第2の実施形態による支持プレート51Aと同様に、1枚の支持プレート51Bにつき、コイルスプリング47とロッド43を3セット設けており、かつ電池構成部品38に近接する位置に2セットを配置するとともに、この2セットを互いに結ぶ直線上から外れて電池構成部品38から離れた位置に他の1セットを配置している。
図13は、本発明の第4の実施形態に係わる部品間距離可変手段の一部を示す正面図である。この部品間距離可変手段は、前記した各実施形態におけるコイルスプリング47に代えて皿ばね63使用している。すなわち、皿ばね63を最下部および最上部とした状態で電池構成部品38と皿ばね63とを交互にロッド43に取り付ける。この場合、皿ばね63の負荷のかかっていない自然状態での上下厚さ寸法が、図4のコイルスプリング47の隙間49の高さ寸法に相当する。
7 電解質膜(燃料電池構成部品)
15 セパレータ(燃料電池構成部品)
17 接着シール剤(シール材)
39 下面プレート(挟持プレート,荷重付与手段)
41 上面プレート(挟持プレート,荷重付与手段)
43 ロッド(部品間距離可変手段)
47 コイルスプリング(ばね,部品間距離可変手段)
51,51A,51B 支持プレート(板材,部品支持部材,部品間距離可変手段)
51,51Aa 支持プレートの切欠部
51Ba 支持プレートの切欠穴
53 シール剤塗布台(シール材塗布台)
59 オーブン(加熱炉)
61 ホットプレス
63 皿ばね(ばね)
Claims (17)
- 電解質膜と、この電解質膜の両側に積層配置するセパレータとを有し、これら電解質膜およびセパレータを有する燃料電池構成部品相互間にシール材を介装して組み立てる燃料電池の組立装置であって、前記燃料電池構成部品相互間にシール材を介装した状態で、各燃料電池構成部品相互の間隔を可変とする部品間距離可変手段と、前記各燃料電池構成部品の積層方向両端を押さえつつ該積層方向に荷重を付与することで前記部品間距離可変手段による各燃料電池構成部品相互の間隔を狭める荷重付与手段とを備えていることを特徴とする燃料電池の組立装置。
- 前記部品間距離可変手段による前記各燃料電池構成部品相互の間隔の可変範囲は、前記燃料電池構成部品相互間に介装したシール材が、設置初期状態からその両側に位置する燃料電池構成部品により押圧されて所定量圧縮される状態となるまでであることを特徴とする請求項1に記載の燃料電池の組立装置。
- 前記部品間距離可変手段は、ばねを備えていることを特徴とする請求項1または2に記載の燃料電池の組立装置。
- 前記部品間距離可変手段は、前記燃料電池構成部品の外周縁部より外側にあって前記ばねの中心に挿入されるロッドと、前記ばねの中心軸線方向に沿って形成される隙間に挿入配置されて前記燃料電池構成部品を支持する部品支持部材とをそれぞれ備えていることを特徴とする請求項3に記載の燃料電池の組立装置。
- 前記ロッドおよびばねは、前記部品支持部材1つあたり少なくともそれぞれ3つ備え、この少なくとも3つのロッドのうち任意の2つを互いに結ぶ直線上から外れた位置に、他のロッドを配置することを特徴とする請求項4に記載の燃料電池の組立装置。
- 前記部品支持部材は、前記ばねの中心軸線方向に沿って形成される隙間に挿入配置した状態で、前記各燃料電池構成部品の外周側縁部に対して接近離反する方向に移動可能であることを特徴とする請求項4または5に記載の燃料電池の組立装置。
- 前記部品支持部材を板材で構成し、この板材にその一側部に開口する切欠部を設け、この切欠部に前記ロッドを挿入するとともに、前記切欠部の内側縁を前記ばねの隙間に挿入配置して前記板材を前記ばねに移動可能に支持させたことを特徴とする請求項6に記載の燃料電池の組立装置。
- 前記部品支持部材を板材で構成し、この板材に切欠穴を設け、この切欠穴に前記ロッドを挿入するとともに、前記切欠穴の内側縁を前記ばねの隙間に挿入配置して前記板材を前記ばねに移動可能に支持させたことを特徴とする請求項6に記載の燃料電池の組立装置。
- 前記荷重付与手段は、前記各燃料電池構成部品の積層方向両端にそれぞれ位置して該積層した燃料電池構成部品を挟持する一対の挟持部材を備えていることを特徴とする請求項1ないし8のいずれか1項に記載の燃料電池の組立装置。
- 電解質膜と、この電解質膜の両側に積層配置するセパレータとを有し、これら電解質膜およびセパレータを有する燃料電池構成部品相互間にシール材を介装して組み立てる燃料電池の組立方法であって、前記各燃料電池構成部品上にシール材を塗布するシール材塗布工程と、前記シール材を塗布した各燃料電池構成部品を、互いに所定間隔離れた状態で順次積層する部品積層工程と、前記積層した各燃料電池構成部品に対し積層方向に荷重を付与して前記所定間隔を狭めつつ、前記塗布したシール材を圧縮して硬化させるシール材硬化工程と、をそれぞれ備えていることを特徴とする燃料電池の組立方法。
- 前記シール材塗布工程は、前記各燃料電池構成部品をシール材塗布台に固定した状態でシール材を塗布することを特徴とする請求項10に記載の燃料電池の組立方法。
- 前記部品積層工程は、下部に配置した前記燃料電池構成部品の上方に、この燃料電池構成部品から離間した状態で部品支持部材を配置し、この部品支持部材上に、前記下部に配置した燃料電池構成部品の上部に積層する燃料電池構成部品を配置することを特徴とする請求項10または11に記載の燃料電池の組立方法。
- 前記部品積層工程は、前記部品支持部材を前記各燃料電池構成部品の外周縁部から、積層方向と交差する外方へ離間する位置にあらかじめ配置した状態で、下部の燃料電池構成部品を配置した後、その上方に位置する前記部品支持部材を前記下部に配置した燃料電池構成部品の外周縁部の上方に移動させることを特徴とする請求項10に記載の燃料電池の組立方法。
- 前記シール材硬化工程は、前記各燃料電池構成部品の積層方向両端から一対の挟持部材により加圧挟持して前記積層方向に荷重を付与しつつ、前記燃料電池構成部品を加熱することを特徴とする請求項10ないし13のいずれか1項に記載の燃料電池の組立方法。
- 前記燃料電池構成部品の加熱は、加熱炉内で行うことを特徴とする請求項14に記載の燃料電池の組立方法。
- 前記シール材硬化工程は、ホットプレスにより前記積層方向に荷重を付与すると同時に、前記燃料電池構成部品を加熱することを特徴とする請求項14に記載の燃料電池の組立方法。
- 請求項10ないし16のいずれか1項に記載の燃料電池の組立方法によって組み立てたことを特徴とする燃料電池。
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