JP2012169096A - Fuel cell stack manufacturing method, fuel cell stack, separator, and sealing member - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the productivity of a fuel cell stack composed of fuel battery cells and sealing members which are alternately laminated one on another.SOLUTION: Following steps are included: a temporary assemble step in which sealing members 50 are temporarily assembled to surfaces on one side of plural fuel battery cells 40 respectively and a lamination step in which temporarily assembled the plural fuel battery cells 40 and sealing members 50 are laminated one on another. A separator 44 in each fuel battery cell 40 has a pair of convex parts 44d1 and 44d2 which are used for positioning the sealing members 50 during the temporary assembly. The sealing members 50 each have bending elasticity and also are shaped so that when the sealing member 50 is bent, peripheral parts 50e thereof can be fitted in between the pair of convex parts 44d1 and 44d2 of the separator 44. The temporary assemble step further includes a step in which the sealing member 50 is bent and the peripheral parts 50e thereof are fitted in between the pair of convex parts 44d1 and 44d2 of the separator 44.

Description

本発明は、燃料電池スタックの製造方法、燃料電池スタック、セパレータ、および、シール部材に関するものである。   The present invention relates to a method for manufacturing a fuel cell stack, a fuel cell stack, a separator, and a seal member.

燃料ガスと酸化剤ガスとの電気化学反応によって発電する燃料電池がエネルギ源として注目されている。この燃料電池は、一般に、複数の燃料電池セルを積層させた燃料電池スタックの形態で利用される。燃料電池セルは、例えば、膜電極接合体を含む発電体を一対のセパレータで挟持することによって構成される。   A fuel cell that generates electricity by an electrochemical reaction between a fuel gas and an oxidant gas has attracted attention as an energy source. This fuel cell is generally used in the form of a fuel cell stack in which a plurality of fuel cells are stacked. The fuel battery cell is configured, for example, by sandwiching a power generator including a membrane electrode assembly between a pair of separators.

この燃料電池スタックでは、燃料電池セル間に、シール部材が介装される場合がある。そして、このシール部材としては、例えば、下記特許文献1に記載された、平面状絶縁シートと線状ガスシール材が一体化されたシール材を適用することができる。   In this fuel cell stack, a seal member may be interposed between the fuel cells. And as this sealing member, the sealing material with which the planar insulating sheet and the linear gas sealing material described in the following patent document 1 were integrated is applicable, for example.

特開2002−158018号公報JP 2002-158018 A

しかし、上記特許文献1に記載されたシール材をシール部材として適用して、上述した燃料電池スタックを製造する場合、燃料電池セルとシール部材と交互に積層するときのシール部材の位置決め性が悪く、また、燃料電池スタックの生産性が悪かった。   However, when the above-described fuel cell stack is manufactured by applying the sealing material described in Patent Document 1 as a sealing member, the positioning performance of the sealing member when the fuel cells and the sealing member are alternately stacked is poor. Also, the productivity of the fuel cell stack was bad.

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、燃料電池セルとシール部材とを交互に積層した燃料電池スタックの生産性を向上させることを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to improve the productivity of a fuel cell stack in which fuel cells and seal members are alternately stacked.

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。   SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following forms or application examples.

[適用例1]
燃料電池スタックの製造方法であって、
発電体を一対のセパレータによって挟持してなる燃料電池セルを複数用意する工程と、
前記複数の燃料電池セル間をシールするためのシール部材を複数用意する工程と、
前記複数の燃料電池セルの一方の表面に、それぞれ、前記シール部材を仮組み付けする仮組付工程と、
前記仮組み付けされた複数組の前記燃料電池セルおよび前記シール部材を、前記燃料電池セルと前記シール部材とが交互に配置されるように積層する積層工程と、
を備え、
前記燃料電池セルにおける、前記シール部材が仮組み付けされる側の前記セパレータは、前記シール部材が仮組み付けされる側の表面に、該セパレータの表面に対して垂直な方向に突出する凸部であって、前記シール部材の幅よりも狭い間隔で配置された、前記シール部材の仮組み付けの位置決め用の一対の凸部を備えており、
前記シール部材は、曲げ弾性を有するとともに、該シール部材を湾曲させることによって、該シール部材の周縁部を、前記セパレータにおける前記一対の凸部間に嵌合可能な形状を有しており、
前記仮組付工程は、前記シール部材を湾曲させて、前記シール部材の周縁部を、前記セパレータにおける前記一対の凸部間に嵌合する工程を含む、
製造方法。
[Application Example 1]
A method for manufacturing a fuel cell stack, comprising:
A step of preparing a plurality of fuel cells each having a power generator sandwiched between a pair of separators;
Preparing a plurality of sealing members for sealing between the plurality of fuel cells; and
A temporary assembling step of temporarily assembling the seal member on one surface of each of the plurality of fuel cells;
A stacking step of stacking the plurality of temporarily assembled fuel cell units and the seal member so that the fuel cell units and the seal member are alternately disposed;
With
In the fuel cell, the separator on the side on which the seal member is temporarily assembled is a protrusion protruding in a direction perpendicular to the surface of the separator on the surface on which the seal member is temporarily assembled. A pair of convex portions for positioning for temporary assembly of the seal member, which are arranged at an interval narrower than the width of the seal member,
The seal member has bending elasticity, and has a shape that allows the peripheral portion of the seal member to be fitted between the pair of convex portions in the separator by bending the seal member.
The temporary assembly step includes a step of bending the seal member and fitting a peripheral portion of the seal member between the pair of convex portions in the separator.
Production method.

適用例1の燃料電池スタックの製造方法では、上記仮組付工程において、セパレータに備えられた一対の凸部間に、シール部材の周縁部を嵌合することができるので、精度良くシール部材の位置決めを行うことができる。さらに、上記仮組付工程によって、シール部材は、湾曲されたときの曲げ弾性力によって、セパレータにおける一対の凸部間に固定されて、燃料電池セルと一体化されるので、積層工程において、積層する部品点数を減少させることができる。したがって、燃料電池スタックの生産性を向上させることができる。   In the fuel cell stack manufacturing method of Application Example 1, in the temporary assembly step, the peripheral edge of the seal member can be fitted between the pair of convex portions provided in the separator. Positioning can be performed. Further, since the sealing member is fixed between the pair of convex portions in the separator and integrated with the fuel cell by the bending elastic force when bent, the stacking step is performed in the stacking step. The number of parts to be reduced can be reduced. Therefore, the productivity of the fuel cell stack can be improved.

なお、上記仮組付工程において、燃料電池セルにおける一方のセパレータに固定されたシール部材は、上記積層工程において、シール部材上に積層される燃料電池セルにおけるセパレータと接触して押圧されたときに、シート部材の曲げ弾性力の反力によって、上記嵌合が解除される。そして、このシール部材は、セパレータとの摩擦によって、ほとんど位置ズレが生じることなく、燃料電池セル間の所望の位置に収まる。   In the temporary assembly step, when the seal member fixed to one separator in the fuel cell is pressed in contact with the separator in the fuel cell stacked on the seal member in the stacking step. The fitting is released by the reaction force of the bending elastic force of the sheet member. And this seal member fits in the desired position between fuel cells, with almost no displacement caused by friction with the separator.

[適用例2]
適用例1記載の燃料電池スタックの製造方法であって、
前記シール部材は、前記セパレータにける前記一対の凸部間に嵌合される前記周縁部の断面形状が鋭角形状を有している、
製造方法。
[Application Example 2]
A method for manufacturing a fuel cell stack according to Application Example 1,
The sealing member has an acute-angle cross-sectional shape of the peripheral edge fitted between the pair of convex portions in the separator.
Production method.

適用例2の燃料電池スタックの製造方法によって、上記断面形状を他の形状とする場合よりも、セパレータにおける一対の凸部に、シール部材の周縁部が引っ掛かりやすくなり、セパレータにおける一対の凸部間へのシール部材の周縁部の嵌合性を向上させることができる。   According to the manufacturing method of the fuel cell stack of Application Example 2, the peripheral edge of the seal member is easily caught by the pair of protrusions in the separator, compared to the case where the cross-sectional shape is changed to another shape. The fitting property of the peripheral part of the sealing member to the can be improved.

[適用例3]
適用例1または2記載の燃料電池スタックの製造方法であって、
前記シール部材は、曲げ弾性を有するシート状の芯材と、前記芯材の表面に設けられ、前記セパレータと当接する複数のシール凸部と、を備える、
製造方法。
[Application Example 3]
A method of manufacturing a fuel cell stack according to Application Example 1 or 2,
The seal member includes a sheet-like core material having bending elasticity, and a plurality of seal projections provided on the surface of the core material and in contact with the separator.
Production method.

適用例3の燃料電池スタックの製造方法では、シール部材がシール凸部を備えるので、上記積層工程において、シール部材とセパレータとは、複数のシール凸部で接触しつつ上記嵌合が解除される。このため、シール部材のほぼ全面とセパレータとが接触する構成と比較して、積層工程におけるシール部材の位置ズレを防止することができる。   In the fuel cell stack manufacturing method of Application Example 3, since the seal member includes the seal protrusion, in the stacking step, the seal member and the separator are released from the fitting while being in contact with the plurality of seal protrusions. . For this reason, it is possible to prevent positional deviation of the seal member in the stacking process as compared with a configuration in which the almost entire surface of the seal member is in contact with the separator.

[適用例4]
適用例3記載の燃料電池スタックの製造方法であって、
前記芯材と前記シール凸部とは、異なる材料からなる、
製造方法。
[Application Example 4]
A method of manufacturing a fuel cell stack according to Application Example 3,
The core material and the seal protrusion are made of different materials.
Production method.

適用例4の燃料電池スタックの製造方法では、例えば、上記芯材を樹脂とし、上記シート凸部をゴムとする等、上記芯材と上記シート凸部とを異なる性質を有する材料で構成することができる。したがって、シール部材の設計についての自由度を向上させることができる。   In the fuel cell stack manufacturing method of Application Example 4, for example, the core material and the sheet convex portion are made of materials having different properties, such as the core material being resin and the sheet convex portion being rubber. Can do. Therefore, the freedom degree about design of a sealing member can be improved.

[他の適用例]
発電体を一対のセパレータによって挟持してなる燃料電池セルと、該燃料電池セルに設けられた複数のマニホールドをシールするための曲げ弾性を有するシール部材と、を複数積層してなる燃料電池スタックであって、
前記燃料電池セルにおける前記シール部材と接する側の表面に、セパレータの表面に対して垂直な方向に突出する凸部を複数備え、
前記複数の凸部は、前記シール部材の幅よりも狭い間隔で配置されている、
燃料電池スタック。
[Other application examples]
A fuel cell stack formed by laminating a plurality of fuel cells in which a power generator is sandwiched between a pair of separators and a sealing member having bending elasticity for sealing a plurality of manifolds provided in the fuel cells. There,
The surface of the fuel cell in contact with the seal member includes a plurality of protrusions protruding in a direction perpendicular to the separator surface,
The plurality of convex portions are arranged at intervals narrower than the width of the seal member.
Fuel cell stack.

本発明は、上述の燃料電池スタックの製造方法としての構成の他、上述の燃料電池スタックの製造方法によって製造された燃料電池スタック、燃料電池スタックに用いられるセパレータ、燃料電池スタックに用いられるシール部材の発明として構成することもできる。なお、それぞれの態様において、先に示した種々の付加的要素を適用することが可能である。   In addition to the configuration as a method for manufacturing the fuel cell stack described above, the present invention provides a fuel cell stack manufactured by the method for manufacturing a fuel cell stack described above, a separator used for the fuel cell stack, and a seal member used for the fuel cell stack. The present invention can also be configured. In addition, in each aspect, it is possible to apply the various additional elements shown above.

本発明の一実施例としての燃料電池スタック100の概略構成を示す斜視図である。1 is a perspective view showing a schematic configuration of a fuel cell stack 100 as one embodiment of the present invention. 燃料電池セル40、および、シール部材50を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the fuel battery cell 40 and the sealing member 50. FIG. 燃料電池スタック100の製造工程の要部を模式的に示す説明図である。3 is an explanatory view schematically showing a main part of a manufacturing process of the fuel cell stack 100. FIG.

以下、本発明の実施の形態について、実施例に基づき説明する。
A.燃料電池スタックの構成:
図1は、本発明の一実施例としての燃料電池スタック100の概略構成を示す斜視図である。この燃料電池スタック100は、概ね、膜電極接合体を含む発電体をセパレータによって挟持してなる燃料電池セル40と、シール部材50と、を交互に配置して積層させたスタック構造を有している。本実施例では、電解質膜として、固体高分子膜を用いるものとした。燃料電池スタック100における燃料電池セル40の積層数は、燃料電池スタック100に要求される出力に応じて任意に設定可能である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described based on examples.
A. Fuel cell stack configuration:
FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of a fuel cell stack 100 as an embodiment of the present invention. This fuel cell stack 100 generally has a stack structure in which fuel cell cells 40 in which a power generation body including a membrane electrode assembly is sandwiched between separators and seal members 50 are alternately arranged and stacked. Yes. In this example, a solid polymer membrane was used as the electrolyte membrane. The number of stacked fuel cells 40 in the fuel cell stack 100 can be arbitrarily set according to the output required for the fuel cell stack 100.

燃料電池スタック100は、図示するように、一端から、エンドプレート10a、絶縁板20a、集電板30a、複数の燃料電池セル40およびシール部材50、集電板30b、絶縁板20b、エンドプレート10bの順に積層することによって構成されている。そして、燃料電池スタック100内部には、水素や、空気や、冷却水を、それぞれ各膜電極接合体に分配して供給するための供給マニホールド(水素供給マニホールド、空気供給マニホールド、冷却水供給マニホールド)や、各膜電極接合体のアノードおよびカソードからそれぞれ排出されるアノードオフガスおよびカソードオフガスや、冷却水を集合させて燃料電池スタック100の外部に排出するための排出マニホールド(アノードオフガス排出マニホールド、カソードオフガス排出マニホールド、冷却水排出マニホールド)が形成されている。   As shown in the figure, the fuel cell stack 100 includes, from one end, an end plate 10a, an insulating plate 20a, a current collecting plate 30a, a plurality of fuel cells 40 and a seal member 50, a current collecting plate 30b, an insulating plate 20b, and an end plate 10b. It is comprised by laminating | stacking in this order. In the fuel cell stack 100, supply manifolds (hydrogen supply manifold, air supply manifold, cooling water supply manifold) for distributing and supplying hydrogen, air, and cooling water to the respective membrane electrode assemblies are provided. Also, an anode offgas and cathode offgas discharged from the anode and cathode of each membrane electrode assembly, and a discharge manifold for collecting cooling water and discharging it outside the fuel cell stack 100 (anode offgas discharge manifold, cathode offgas) A discharge manifold and a cooling water discharge manifold) are formed.

エンドプレート10a,10bは、剛性を確保するために、鋼等の金属によって形成されている。また、絶縁板20a,20bは、ゴムや、樹脂等の絶縁性部材によって形成されている。また、集電板30a,30bは、緻密質カーボンや、銅板などのガス不透過な導電性部材によって形成されている。集電板30a,30bには、それぞれ出力端子32a,32bが設けられており、燃料電池スタック100で発電した電力を出力可能となっている。   The end plates 10a and 10b are made of metal such as steel in order to ensure rigidity. The insulating plates 20a and 20b are formed of an insulating member such as rubber or resin. The current collecting plates 30a and 30b are formed of dense carbon, a gas impermeable conductive member such as a copper plate. The current collector plates 30a and 30b are provided with output terminals 32a and 32b, respectively, so that the power generated by the fuel cell stack 100 can be output.

燃料電池スタック100において、複数の燃料電池セル40等は、スタック構造のいずれかの箇所における接触抵抗の増加による電池性能の低下を抑制したり、ガスの漏洩を防止したりするために、スタック構造の積層方向に所定の締結荷重が加えられた状態で締結されている。以下、燃料電池スタック100の締結構造について説明する。   In the fuel cell stack 100, the plurality of fuel cells 40 and the like have a stack structure in order to suppress a decrease in battery performance due to an increase in contact resistance at any part of the stack structure or to prevent gas leakage. It is fastened in a state where a predetermined fastening load is applied in the laminating direction. Hereinafter, the fastening structure of the fuel cell stack 100 will be described.

本実施例では、絶縁板20a,20b、集電板30a,30bの四隅に、それぞれ矩形形状を有する切り欠き部が設けられている(図示省略)。また、後から示すように、複数の燃料電池セル40およびシール部材50の四隅にも、それぞれ矩形形状を有する切り欠き部が設けられている(図2参照)。そして、これらは、各切り欠き部に四角柱状のロッド部材60を当接させ、スタック構造の積層方向に締結荷重を加えつつ、各ロッド部材60の両端部を、ボルト62によってエンドプレート10a,10bの四隅にそれぞれ固定することによって締結されている。   In the present embodiment, notches having rectangular shapes are provided at the four corners of the insulating plates 20a and 20b and the current collecting plates 30a and 30b (not shown). Further, as will be shown later, notches having rectangular shapes are also provided at the four corners of the plurality of fuel cells 40 and the seal member 50 (see FIG. 2). And these are made to contact | abut the square-column-shaped rod member 60 to each notch part, and while applying a fastening load to the lamination direction of a stack structure, both ends of each rod member 60 are end plate 10a, 10b with the volt | bolt 62. It is fastened by fixing to each of the four corners.

なお、燃料電池スタック100における上述した締結荷重は、例えば、エンドプレート10aと、絶縁板20aとの間や、エンドプレート10bと、絶縁板20bとの間にスペーサを挿入し、このスペーサの厚さを調節したり、絶縁板20a,20bの厚さを調節したりすることによって調整可能である。また、ロッド部材60の長さは、予め規定されているので、燃料電池スタック100の積層方向の長さは、上述した締結荷重の大きさに関わらず、一定となる。また、本実施例の燃料電池スタック100では、絶縁板20a,20b、集電板30a,30b、複数の燃料電池セル40の四隅に設けられた各切り欠き部に、それぞれロッド部材60を当接させることによって、それぞれの位置決めを行うことができる。   Note that the above-described fastening load in the fuel cell stack 100 is obtained by, for example, inserting a spacer between the end plate 10a and the insulating plate 20a, or between the end plate 10b and the insulating plate 20b. Or by adjusting the thickness of the insulating plates 20a and 20b. Further, since the length of the rod member 60 is defined in advance, the length of the fuel cell stack 100 in the stacking direction is constant regardless of the magnitude of the fastening load described above. In the fuel cell stack 100 of the present embodiment, the rod members 60 are brought into contact with the notches provided at the four corners of the insulating plates 20a and 20b, the current collecting plates 30a and 30b, and the plurality of fuel cells 40, respectively. By doing so, each positioning can be performed.

さらに、本実施例の燃料電池スタック100では、エンドプレート10a,エンドプレート10b、絶縁板20a,20b、集電板30a,30b、および、複数の燃料電池セル40の上側および下側の側面の中央部に切り欠き部が形成されている。そして、これらの切り欠き部に、締結部材70を嵌合し、締結部材70の両端部を、それぞれエンドプレート10a,10bに、ボルト72によって固定することによって、上述した締結荷重の反力によるエンドプレート10a,10bの湾曲変形を防止している。   Further, in the fuel cell stack 100 of this embodiment, the end plate 10a, the end plate 10b, the insulating plates 20a and 20b, the current collecting plates 30a and 30b, and the centers of the upper and lower side surfaces of the plurality of fuel cells 40 are arranged. A notch is formed in the part. Then, the fastening member 70 is fitted into these notches, and both end portions of the fastening member 70 are fixed to the end plates 10a and 10b with bolts 72, respectively. The curved deformation of the plates 10a and 10b is prevented.

なお、ロッド部材60、および、締結部材70は、剛性を確保するため、鋼等の金属によって形成されている。そして、これらの表面には、各燃料電池セル40間、および、燃料電池セル40とエンドプレート10a,10bとの間の絶縁を確保するために、絶縁性を有する皮膜がコーティングされている。   The rod member 60 and the fastening member 70 are made of metal such as steel in order to ensure rigidity. These surfaces are coated with an insulating film in order to ensure insulation between the fuel cells 40 and between the fuel cells 40 and the end plates 10a and 10b.

図2は、燃料電池セル40、および、シール部材50を示す説明図である。図2(a)に燃料電池セル40の平面図を示した。また、図2(b)に、シール部材50の平面図を示した。   FIG. 2 is an explanatory diagram showing the fuel battery cell 40 and the seal member 50. A plan view of the fuel battery cell 40 is shown in FIG. Moreover, the top view of the sealing member 50 was shown in FIG.2 (b).

図2(a)に示したように、燃料電池セル40には、各辺に沿って、先に説明した各種マニホールドを構成する複数の貫通孔40hが形成されている。また、先に説明したように、燃料電池セル40の四隅、および、上側および下側の側面の中央部には、それぞれ矩形形状を有する切り欠き部が設けられている。また、図2(a)では図示は省略されているが、燃料電池セル40の表面には、後述する凸部44d1,44d2が形成されている(図3参照)。   As shown in FIG. 2 (a), the fuel cell 40 is formed with a plurality of through holes 40h constituting the various manifolds described above along each side. Further, as described above, cutout portions each having a rectangular shape are provided at the four corners of the fuel cell 40 and the central portions of the upper and lower side surfaces. Moreover, although illustration is abbreviate | omitted in Fig.2 (a), the convex parts 44d1 and 44d2 mentioned later are formed in the surface of the fuel cell 40 (refer FIG. 3).

また、図2(b)に示したように、シール部材50は、後述する芯材52と、シール凸部54と、を備えている(図3参照)。シール部材50にも、燃料電池セル40と同様に、各辺に沿って、各種マニホールドを構成する複数の貫通孔50hが形成されている。そして、複数の貫通孔50hの周囲(芯材52の両面)には、それぞれ、シール凸部54が形成されている。また、先に説明したように、シール部材50の四隅には、それぞれ矩形形状を有する切り欠き部が形成されている。   As shown in FIG. 2B, the seal member 50 includes a core member 52 and a seal convex portion 54 described later (see FIG. 3). Similarly to the fuel battery cell 40, the seal member 50 is also formed with a plurality of through holes 50h constituting various manifolds along each side. And the seal convex part 54 is formed in the circumference | surroundings (both surfaces of the core material 52) of the some through-hole 50h, respectively. In addition, as described above, cutout portions each having a rectangular shape are formed at the four corners of the seal member 50.

B.燃料電池スタックの製造工程:
図3は、燃料電池スタック100の製造工程の要部を模式的に示す説明図である。まず、図3(a)に示したように、燃料電池セル40と、シール部材50とを用意する。
B. Manufacturing process of fuel cell stack:
FIG. 3 is an explanatory view schematically showing the main part of the manufacturing process of the fuel cell stack 100. First, as shown in FIG. 3A, a fuel cell 40 and a seal member 50 are prepared.

燃料電池セル40は、膜電極接合体を含む発電体42を一対のセパレータ44,46で挟持することによって構成されている。そして、この燃料電池セル40において、一方のセパレータ44には、セパレータ44の表面に対して垂直な方向に突出する一対の凸部44d1,44d2が形成されている。凸部44d1と凸部44d2との間隔は、D1であり、シール部材50の図示した幅D2よりも狭い。凸部44d1,44d2は、後述するように、シール部材50を仮組み付けするときの位置決めに用いられる。なお、セパレータ44の表面に対して垂直な方向から見たときの凸部44d1,44d2の形状は、それぞれ、線状であってもよいし、島状であってもよい。また、凸部44d1,44d2の断面形状は、図示した矩形形状に限られず、台形形状、半円形状、半楕円形状等、種々の形状を適用可能である。また、凸部44d1,44d2は、それぞれ、1つずつとしてよいし、直線上に配列された複数の凸部としてもよい。   The fuel cell 40 is configured by sandwiching a power generator 42 including a membrane electrode assembly between a pair of separators 44 and 46. In the fuel cell 40, one separator 44 is formed with a pair of convex portions 44 d 1 and 44 d 2 that project in a direction perpendicular to the surface of the separator 44. The distance between the convex portion 44d1 and the convex portion 44d2 is D1, which is narrower than the illustrated width D2 of the seal member 50. The convex portions 44d1 and 44d2 are used for positioning when the seal member 50 is temporarily assembled, as will be described later. Note that the shapes of the protrusions 44d1 and 44d2 when viewed from the direction perpendicular to the surface of the separator 44 may be linear or island-shaped, respectively. Moreover, the cross-sectional shape of the convex portions 44d1 and 44d2 is not limited to the illustrated rectangular shape, and various shapes such as a trapezoidal shape, a semicircular shape, and a semielliptical shape can be applied. Further, each of the convex portions 44d1 and 44d2 may be one or a plurality of convex portions arranged on a straight line.

シール部材50は、曲げ弾性を有するシート状の芯材52と、芯材52の表面に設けられ、セパレータ44,46と当接する複数のシール凸部54と、を備えている。なお、本実施例では、シール部材50(芯材52)は、図示した幅方向にシール部材50を切断したときの周縁部50eの断面形状が鋭角形状を有するものとした。「断面形状が鋭角形状を有する」とは、断面における2辺のなす角度が鋭角であることを意味しており、図示した鋭角形状以外の鋭角形状としてもよい。また、本実施例では、芯材52は、樹脂からなり、シール凸部54は、ゴムからなるものとした。   The seal member 50 includes a sheet-like core material 52 having bending elasticity, and a plurality of seal convex portions 54 provided on the surface of the core material 52 and in contact with the separators 44 and 46. In this embodiment, the sealing member 50 (core member 52) has an acute-angle cross-sectional shape when the sealing member 50 is cut in the illustrated width direction. “The cross-sectional shape has an acute angle shape” means that the angle formed by two sides in the cross section is an acute angle, and may be an acute angle shape other than the illustrated acute angle shape. In the present embodiment, the core material 52 is made of resin, and the seal projection 54 is made of rubber.

次に、図3(b)に示したように、シール部材50(芯材52)を湾曲させて、シール部材50の周縁部50eを、セパレータ44における凸部44d1,44d2間に嵌合する。このとき、シール部材50は、湾曲されたときの曲げ弾性力によって、セパレータ44における凸部44d1,44d2間に固定されて、燃料電池セル40とい一体化される(仮組付工程)。   Next, as shown in FIG. 3B, the sealing member 50 (core material 52) is curved, and the peripheral portion 50 e of the sealing member 50 is fitted between the convex portions 44 d 1 and 44 d 2 of the separator 44. At this time, the seal member 50 is fixed between the convex portions 44d1 and 44d2 of the separator 44 by the bending elastic force when bent, and is integrated with the fuel cell 40 (temporary assembly step).

次に、図3(c)に示したように、仮組付工程によって一体化された複数の燃料電池セル40およびシール部材50を、燃料電池セル40とシール部材50とが交互に配置されるように積層する(積層工程)。このとき、セパレータ44に固定されたシール部材50は、シール部材50上に積層される燃料電池セル40におけるセパレータ46と接触して押圧されたときに(接触工程)、芯材52の曲げ弾性力の反力によって、上記嵌合が解除される(嵌合解除工程)。そして、シール部材50は、セパレータ44との摩擦によって、ほとんど位置ズレが生じることなく、燃料電池セル40間の所望の位置に収まる。   Next, as shown in FIG.3 (c), the fuel cell 40 and the sealing member 50 are arrange | positioned alternately by the fuel cell 40 and the sealing member 50 which were integrated by the temporary assembly process. (Lamination process). At this time, when the sealing member 50 fixed to the separator 44 is pressed in contact with the separator 46 in the fuel cell 40 stacked on the sealing member 50 (contact process), the bending elastic force of the core member 52 is bent. The above-described fitting is released by the reaction force (fitting releasing step). The seal member 50 is accommodated at a desired position between the fuel cells 40 with almost no displacement due to friction with the separator 44.

そして、図3(d)に示したように、積層工程の後、これらの積層体の積層方向についての両端部に、図1に示した集電板30a,30b、絶縁板20a,20b、エンドプレート10a,10bを積層して、これらを先に説明したように締結することによって、燃料電池スタック100は完成する。   As shown in FIG. 3 (d), after the stacking step, the current collector plates 30a and 30b, the insulating plates 20a and 20b shown in FIG. The fuel cell stack 100 is completed by laminating the plates 10a and 10b and fastening them as described above.

以上説明した本実施例の燃料電池スタック100の製造工程によれば、仮組付工程において、セパレータ44に備えられた一対の凸部44d1,44d2間に、シール部材50の周縁部50eを嵌合することができるので、精度良くシール部材50の位置決めを行うことができる。さらに、仮組付工程によって、シール部材50は、湾曲されたときの曲げ弾性力によって、セパレータ44における一対の凸部44d1,44d2間に固定されて、燃料電池セル40と一体化されるので、積層工程において、積層する部品点数を減少させることができる。したがって、燃料電池スタック100の生産性を向上させることができる。   According to the manufacturing process of the fuel cell stack 100 of the present embodiment described above, the peripheral portion 50e of the seal member 50 is fitted between the pair of convex portions 44d1 and 44d2 provided in the separator 44 in the temporary assembly step. Therefore, the sealing member 50 can be accurately positioned. Furthermore, since the sealing member 50 is fixed between the pair of convex portions 44d1 and 44d2 in the separator 44 and integrated with the fuel battery cell 40 by the bending elastic force when bent, by the temporary assembly step, In the lamination process, the number of parts to be laminated can be reduced. Therefore, the productivity of the fuel cell stack 100 can be improved.

また、本実施例の燃料電池スタック100の製造工程によれば、仮組付工程によって、シール部材50が燃料電池セル40と一体化されるので、積層工程において、一体化された燃料電池セル40およびシール部材50を、垂直方向に積層することも、水平方向に積層することも可能となり、これらの組付姿勢の制約を受けないようにすることができる。   Further, according to the manufacturing process of the fuel cell stack 100 of the present embodiment, the sealing member 50 is integrated with the fuel battery cell 40 by the temporary assembly process. Therefore, in the stacking process, the integrated fuel battery cell 40 is integrated. In addition, the seal member 50 can be stacked in the vertical direction or in the horizontal direction, and the assembly posture can be prevented from being restricted.

また、本実施例の燃料電池スタック100では、シール部材50は、セパレータ44にける一対の凸部44d1,44d2間に嵌合される周縁部50eの断面形状が鋭角形状を有しているので、この断面形状を他の形状とする場合よりも、セパレータ44における一対の凸部44d1,44d2に、シール部材50の周縁部50eが引っ掛かりやすくなり、セパレータ44における一対の凸部44d1,44d2へのシール部材50の周縁部50eの嵌合性を向上させることができる。   Further, in the fuel cell stack 100 of the present embodiment, the sealing member 50 has an acute-angle cross-sectional shape of the peripheral edge portion 50e fitted between the pair of convex portions 44d1 and 44d2 in the separator 44. The peripheral edge 50e of the seal member 50 is more easily caught by the pair of convex portions 44d1 and 44d2 in the separator 44 than when the cross-sectional shape is changed to other shapes, and the seal to the pair of convex portions 44d1 and 44d2 in the separator 44 The fitting property of the peripheral edge portion 50e of the member 50 can be improved.

また、本実施例の燃料電池スタック100では、シール部材50は、曲げ弾性を有するシート状の芯材52と、芯材52の表面に設けられ、セパレータ44,46と当接する複数のシール凸部54と、を備えるので、上記積層工程において、シール部材50とセパレータ44,46とは、複数のシール凸部54で接触しつつ上記嵌合が解除される。このため、シール部材のほぼ全面とセパレータ44,46とが接触する構成と比較して、積層工程におけるシール部材50の位置ズレを防止することができる。   Further, in the fuel cell stack 100 of the present embodiment, the seal member 50 includes a sheet-like core material 52 having bending elasticity, and a plurality of seal protrusions provided on the surface of the core material 52 and in contact with the separators 44 and 46. 54, the sealing member 50 and the separators 44 and 46 are released from the fitting while being in contact with each other by the plurality of seal protrusions 54 in the stacking step. For this reason, it is possible to prevent positional deviation of the seal member 50 in the stacking process as compared with the configuration in which the substantially entire surface of the seal member and the separators 44 and 46 are in contact with each other.

また、本実施例の燃料電池スタック100では、シール部材50において、芯材52とシール凸部54とは、異なる材料からなるので、シール部材50の設計についての自由度を向上させることができる。   In the fuel cell stack 100 of the present embodiment, since the core member 52 and the seal protrusion 54 are made of different materials in the seal member 50, the degree of freedom in designing the seal member 50 can be improved.

また、本実施例の燃料電池スタック100では、シール部材50の外形寸法を、セパレータ44,46の外形寸法よりも小さくすることができるので、シール部材50の外形寸法を、セパレータ44,46の外形寸法とほぼ等しくする場合よりも、シール部材50のコストを低減することができる。   Further, in the fuel cell stack 100 of the present embodiment, the outer dimension of the seal member 50 can be made smaller than the outer dimension of the separators 44 and 46, so the outer dimension of the seal member 50 is the outer dimension of the separators 44 and 46. The cost of the seal member 50 can be reduced as compared with the case where the dimensions are almost equal to each other.

C.変形例:
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこのような実施の形態になんら限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において種々なる態様での実施が可能である。例えば、以下のような変形が可能である。
C. Variations:
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to such embodiments, and can be implemented in various modes without departing from the scope of the present invention. For example, the following modifications are possible.

C1.変形例1:
上記実施例では、シール部材50は、シール部材50の幅方向にシール部材50を切断したときの周縁部50eの断面形状が鋭角形状を有しているものとしたが、本発明は、これに限られない。シール部材50の周縁部50eの断面形状を他の形状としてもよい。
C1. Modification 1:
In the above embodiment, the sealing member 50 has an acute-angle cross-sectional shape of the peripheral edge portion 50e when the sealing member 50 is cut in the width direction of the sealing member 50. Not limited. The cross-sectional shape of the peripheral edge portion 50e of the seal member 50 may be another shape.

C2.変形例2:
上記実施例では、シール部材50は、曲げ弾性を有するシート状の芯材52と、芯材52の両面にそれぞれ設けられ、セパレータ44,46と当接するシール凸部54と、を備えるものとしたが、本発明は、これに限られない。シール部材50を、例えば、フラットな形状としてもよい。
C2. Modification 2:
In the above embodiment, the sealing member 50 includes the sheet-like core material 52 having bending elasticity, and the seal convex portions 54 provided on both surfaces of the core material 52 and abutting against the separators 44 and 46. However, the present invention is not limited to this. For example, the sealing member 50 may have a flat shape.

C3.変形例3:
上記実施例では、シール部材50において、芯材52とシール凸部54とは、異なる材料からなるものとしたが、本発明は、これに限られない。シール部材50において、芯材52とシール凸部54とが、同一の材料(例えば、ゴム)からなるものとしてもよい。
C3. Modification 3:
In the said Example, although the core material 52 and the seal convex part 54 shall consist of different materials in the sealing member 50, this invention is not limited to this. In the seal member 50, the core member 52 and the seal projection 54 may be made of the same material (for example, rubber).

100…燃料電池スタック
10a,10b…エンドプレート
20a,20b…絶縁板
30a,30b…集電板
32a,32b…出力端子
40…燃料電池セル
42…発電体
44…セパレータ
44d1,44d2…凸部
46…セパレータ
50…シール部材
50e…周縁部
52…芯材
54…シール凸部
60…ロッド部材
62…ボルト
70…締結部材
72…ボルト
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Fuel cell stack 10a, 10b ... End plate 20a, 20b ... Insulating plate 30a, 30b ... Current collecting plate 32a, 32b ... Output terminal 40 ... Fuel cell 42 ... Electric power generation body 44 ... Separator 44d1, 44d2 ... Convex part 46 ... Separator 50 ... Seal member 50e ... Peripheral part 52 ... Core material 54 ... Seal convex part 60 ... Rod member 62 ... Bolt 70 ... Fastening member 72 ... Bolt

Claims (11)

燃料電池スタックの製造方法であって、
発電体を一対のセパレータによって挟持してなる燃料電池セルを複数用意する工程と、
前記複数の燃料電池セル間をシールするためのシール部材を複数用意する工程と、
前記複数の燃料電池セルの一方の表面に、それぞれ、前記シール部材を仮組み付けする仮組付工程と、
前記仮組み付けされた複数組の前記燃料電池セルおよび前記シール部材を、前記燃料電池セルと前記シール部材とが交互に配置されるように積層する積層工程と、
を備え、
前記燃料電池セルにおける、前記シール部材が仮組み付けされる側の前記セパレータは、前記シール部材が仮組み付けされる側の表面に、該セパレータの表面に対して垂直な方向に突出する凸部であって、前記シール部材の幅よりも狭い間隔で配置された、前記シール部材の仮組み付けの位置決め用の一対の凸部を備えており、
前記シール部材は、曲げ弾性を有するとともに、該シール部材を湾曲させることによって、該シール部材の周縁部を、前記セパレータにおける前記一対の凸部間に嵌合可能な形状を有しており、
前記仮組付工程は、前記シール部材を湾曲させて、前記シール部材の周縁部を、前記セパレータにおける前記一対の凸部間に嵌合する工程を含む、
製造方法。
A method for manufacturing a fuel cell stack, comprising:
A step of preparing a plurality of fuel cells each having a power generator sandwiched between a pair of separators;
Preparing a plurality of sealing members for sealing between the plurality of fuel cells; and
A temporary assembling step of temporarily assembling the seal member on one surface of each of the plurality of fuel cells;
A stacking step of stacking the plurality of temporarily assembled fuel cell units and the seal member so that the fuel cell units and the seal member are alternately disposed;
With
In the fuel cell, the separator on the side on which the seal member is temporarily assembled is a protrusion protruding in a direction perpendicular to the surface of the separator on the surface on which the seal member is temporarily assembled. A pair of convex portions for positioning for temporary assembly of the seal member, which are arranged at an interval narrower than the width of the seal member,
The seal member has bending elasticity, and has a shape that allows the peripheral portion of the seal member to be fitted between the pair of convex portions in the separator by bending the seal member.
The temporary assembly step includes a step of bending the seal member and fitting a peripheral portion of the seal member between the pair of convex portions in the separator.
Production method.
請求項1記載の燃料電池スタックの製造方法であって、
前記シール部材は、前記セパレータにける前記一対の凸部間に嵌合される前記周縁部の断面形状が鋭角形状を有している、
製造方法。
A method of manufacturing a fuel cell stack according to claim 1,
The sealing member has an acute-angle cross-sectional shape of the peripheral edge fitted between the pair of convex portions in the separator.
Production method.
請求項1または2記載の燃料電池スタックの製造方法であって、
前記シール部材は、シート状の芯材と、前記芯材の表面に設けられ、前記セパレータと当接する複数のシール凸部と、を備える、
製造方法。
A method of manufacturing a fuel cell stack according to claim 1 or 2,
The seal member includes a sheet-like core material, and a plurality of seal convex portions provided on the surface of the core material and in contact with the separator.
Production method.
請求項3記載の燃料電池スタックの製造方法であって、
前記芯材と前記シール凸部とは、異なる材料からなる、
製造方法。
A method for producing a fuel cell stack according to claim 3,
The core material and the seal protrusion are made of different materials.
Production method.
請求項1ないし4のいずれかに記載の製造方法によって製造された燃料電池スタック。   A fuel cell stack manufactured by the manufacturing method according to claim 1. 発電体を一対のセパレータによって挟持してなる燃料電池セルを複数用意し、前記複数の燃料電池セル間をシールするためのシール部材を複数用意し、前記複数の燃料電池セルの一方の表面に、それぞれ、前記シール部材を仮組み付けし、前記仮組み付けされた複数組の前記燃料電池セルおよび前記シール部材を、前記燃料電池セルと前記シール部材とが交互に配置されるように積層することによって製造される燃料電池スタックに用いられ、前記燃料電池セルにおける、前記シール部材が仮組み付けされる側の前記セパレータであって、
前記シール部材が仮組み付けされる側の表面に、該セパレータの表面に対して垂直な方向に突出する凸部であって、前記シール部材の幅よりも狭い間隔で配置された、前記シール部材の仮組み付けの位置決め用の一対の凸部を備える、
セパレータ。
A plurality of fuel cells each having a power generator sandwiched between a pair of separators are prepared, a plurality of sealing members for sealing between the plurality of fuel cells are prepared, and on one surface of the plurality of fuel cells, Produced by temporarily assembling the seal member and laminating the plurality of temporarily assembled fuel cell units and the seal member so that the fuel cell units and the seal member are alternately arranged. Used in the fuel cell stack, in the fuel cell, the separator on the side on which the seal member is temporarily assembled,
Protrusions projecting in a direction perpendicular to the surface of the separator on the surface on which the seal member is temporarily assembled, and are arranged at intervals narrower than the width of the seal member. Provided with a pair of convex portions for positioning for temporary assembly,
Separator.
発電体を一対のセパレータによって挟持してなる燃料電池セルを複数用意し、前記複数の燃料電池セル間をシールするためのシール部材を複数用意し、前記複数の燃料電池セルの一方の表面に、それぞれ、前記シール部材を仮組み付けし、前記仮組み付けされた複数組の前記燃料電池セルおよび前記シール部材を、前記燃料電池セルと前記シール部材とが交互に配置されるように積層することによって製造される燃料電池スタックに用いられる前記シール部材であって、
前記燃料電池セルにおける、前記シール部材が仮組み付けされる側の前記セパレータは、前記シール部材が仮組み付けされる側の表面に、該セパレータの表面に対して垂直な方向に突出する凸部であって、前記シール部材の幅よりも狭い間隔で配置された、前記シール部材の仮組み付けの位置決め用の一対の凸部を備えており、
前記シール部材は、曲げ弾性を有するとともに、該シール部材を湾曲させることによって、該シール部材の周縁部を、前記セパレータにおける前記一対の凸部間に嵌合可能な形状を有する、
シール部材。
A plurality of fuel cells each having a power generator sandwiched between a pair of separators are prepared, a plurality of sealing members for sealing between the plurality of fuel cells are prepared, and on one surface of the plurality of fuel cells, Produced by temporarily assembling the seal member and laminating the plurality of temporarily assembled fuel cell units and the seal member so that the fuel cell units and the seal member are alternately arranged. The sealing member used for a fuel cell stack,
In the fuel cell, the separator on the side on which the seal member is temporarily assembled is a protrusion protruding in a direction perpendicular to the surface of the separator on the surface on which the seal member is temporarily assembled. A pair of convex portions for positioning for temporary assembly of the seal member, which are arranged at an interval narrower than the width of the seal member,
The seal member has bending elasticity and has a shape that allows the peripheral portion of the seal member to be fitted between the pair of convex portions in the separator by bending the seal member.
Seal member.
請求項7記載のシール部材であって、
前記セパレータにおける前記一対の凸部間に嵌合される前記周縁部の断面形状が鋭角形状を有している、
シール部材。
The seal member according to claim 7,
The cross-sectional shape of the peripheral edge fitted between the pair of convex portions in the separator has an acute angle shape,
Seal member.
請求項7または8記載のシール部材であって、
シート状の芯材と、
前記芯材の両面にそれぞれ設けられ、前記セパレータと当接するシール凸部と、
を備えるシール部材。
The seal member according to claim 7 or 8,
A sheet-like core material;
A seal projection provided on each side of the core material and in contact with the separator;
A seal member.
請求項9記載のシール部材であって、
前記芯材と前記シール凸部とは、異なる材料からなる、
シール部材。
The seal member according to claim 9,
The core material and the seal protrusion are made of different materials.
Seal member.
発電体を一対のセパレータによって挟持してなる燃料電池セルと、該燃料電池セルに設けられた複数のマニホールドをシールするための曲げ弾性を有するシール部材と、を複数積層してなる燃料電池スタックであって、
前記燃料電池セルにおける前記シール部材と接する側の表面に、セパレータの表面に対して垂直な方向に突出する凸部を複数備え、
前記複数の凸部は、前記シール部材の幅よりも狭い間隔で配置されている、
燃料電池スタック。
A fuel cell stack formed by laminating a plurality of fuel cells in which a power generator is sandwiched between a pair of separators and a sealing member having bending elasticity for sealing a plurality of manifolds provided in the fuel cells. There,
The surface of the fuel cell in contact with the seal member includes a plurality of protrusions protruding in a direction perpendicular to the separator surface,
The plurality of convex portions are arranged at intervals narrower than the width of the seal member.
Fuel cell stack.
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