JP2018047933A - 袋状部材における液状充填材の封止方法 - Google Patents

Abstract

【課題】２つの部材間の間隙を塞ぐための封止部材を製造する際に、液かみを抑えて充分量の液状充填材を袋状部材内に封止する。
【解決手段】袋状部材における液状充填材の封止方法は、２つの部材間に前記袋状部材を配置する第１の工程と、前記第１の工程で配置した前記袋状部材に、前記液状充填材を注入する第２の工程と、前記袋状部材内に前記液状充填材を充填した状態で、前記袋状部材における前記液状充填材が充填された領域中の特定箇所を、超音波振動するホーンとアンビルとによって加圧しつつ挟持し、前記特定箇所に封止部を形成し、前記袋状部材内に前記液状充填材を封止する第３の工程と、を備える。前記ホーンにおける先端部の形状は、前記封止部の幅方向に垂直な断面において、前記袋状部材に接する先端側に向かって凸である変曲点を有しない曲線を形成する曲面形状である。
【選択図】図２

Description

本発明は、袋状部材における液状充填材の封止方法に関する。

従来、燃料電池スタック（積層体）と、この燃料電池スタックを収納する筐体と、を備える燃料電池において、燃料電池スタックと筐体との間に、袋状部材に流体を封入した封止部材を配置する構成が提案されている（例えば、特許文献１および２）。このような封止部材は、例えば、筐体内の空間におけるシール性の確保や、燃料電池の外部から加えられた衝撃力を伝達する目的等のために用いられる。また、このように袋状部材に流体を封入する方法として、流体(液体)を充填した袋状部材の開口部からエア抜きして開口部を圧着させ、その後、圧着させた開口部を超音波シールする方法が提案されている（例えば、特許文献３参照）。

特開昭６３−２００４６９号公報 特開２０１５−８２３７０号公報 特開２０００−１６８７３４号公報

しかしながら、燃料電池スタックと筐体との間のような特定の大きさの間隙を塞ぐための封止部材の製造方法として、袋状部材からのエア抜きと、袋状部材内の流体の量の確保と、液かみを抑えた良好な袋状部材の封止とを、いずれも高いレベルで実現することは困難であった。その結果、流体の封止方法について更なる改善が望まれていた。例えば、袋状部材からのエア抜きや、袋状部材内の流体の量の確保が不十分であると、燃料電池スタックと筐体との間の間隙を封止部材によって十分に塞ぐことができず、封止部材が、所望の性能（例えば、気密性確保、衝撃伝達性確保、耐衝撃性確保、耐振動性確保など）を発揮できなくなる可能性があった。また、袋状部材内を封止する際に液かみを十分に抑えることができないと、封止後の封止部材から液漏れする等の不都合が生じる可能性があった。

さらに、流体を袋状部材に封入して得た封止部材を、燃料電池スタックと筐体との間の所定の位置に、燃料電池スタックと筐体との双方に接するように配置することには、困難が伴った。燃料電池スタックと筐体との間に予め袋状部材を配置して、その後、袋状部材内に流体を注入して封止する構成も考えられる。しかしながら、上記したように、袋状部材からのエア抜きと、袋状部材内の流体の量の確保と、液かみを抑えた良好な袋状部材の封止と、を共に実現することは困難であったので、封止部材を配置すべき位置で袋状部材の封止を行なって封止部材を作製しても、所望の性能の封止部材が得られない可能性があった。そのため、流体の封止方法について更なる改善が望まれていた。

なお、このような課題は、燃料電池スタックと筐体との間に配置する封止部材の製造方法に限らず、２つの部材間の間隙を塞ぐために配置する部材を、袋状部材内に流体（特に液体）を封入することによって製造する際に共通する課題であった。

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、以下の形態として実現することが可能である。

（１）本発明の一形態によれば、中空の袋状部材における液状充填材の封止方法が提供される。この袋状部材における液状充填材の封止方法は、２つの部材間に前記袋状部材を配置する第１の工程と；前記第１の工程で配置した前記袋状部材に、前記液状充填材を注入する第２の工程と；前記２つの部材間に配置した前記袋状部材内に前記液状充填材を充填した状態で、前記袋状部材における前記液状充填材が充填された領域中の特定箇所を、超音波振動するホーンとアンビルとによって加圧しつつ挟持し、前記特定箇所に、前記袋状部材が溶着した封止部を形成し、前記袋状部材内に前記液状充填材を封止する第３の工程と；を備える。この封止方法において、前記ホーンにおける前記袋状部材に接する先端部の形状が、前記袋状部材における前記封止部の幅方向に垂直な断面において、前記袋状部材に接する先端側に向かって凸である変曲点を有しない曲線を形成する曲面形状である。
このような袋状部材における液状充填材の封止方法によれば、袋状部材における上記特定箇所において、ホーンによって液状充填材のかき分けを良好に行なって、ホーンとアンビルに挟持された袋状部材同士を密着させることができる。すなわち、袋状部材からエア抜きすることなく、袋状部材内に充分量の液状充填材を封入した状態で、上記特定箇所において液かみを抑えた良好な封止性能を実現することができる。また、このような袋状部材における液状充填材の封止方法によれば、予め、２つの部材間に袋状部材を配置して、その後、袋状部材への液状充填材の注入と袋状部材の封止とを行なっている。そのため、２つの部材の双方に対して隙間無く接して、所望量の液状充填材が封入された封止部材を、容易に製造して配置することができ、製造工程を簡素化することができる。

本発明は、上記以外の種々の形態で実現することも可能である。例えば、封止部材の製造方法、液状充填材の封止方法を用いて製造した封止部材、あるいは、封止部材を燃料電池スタックと筐体との間に配置した燃料電池等の形態で実現することができる。

封止部材を配置した燃料電池の概略構成を表わす断面模式図である。 封止部材の製造方法を表わす説明図である。 封止部材の製造工程の途中の様子を表わす断面模式図である。 封止部材の製造工程の途中の様子を表わす断面模式図である。 封止部材の製造工程の途中の様子を表わす断面模式図である。 封止部を上面から撮影した様子を示す説明図である。

Ａ．燃料電池の概略構成：
図１は、本発明の実施形態としての、封止部材２０を配置した燃料電池１０の概略構成を表わす断面模式図である。燃料電池１０は、スタックケース１２と、燃料電池スタック１４と、封止部材２０と、を備える。なお、燃料電池１０は、図１に示した上記部材以外にも、例えば、スタックケース１２内で燃料電池スタック１４を重力方向下方から支える支持部材や、燃料電池スタック１４に対する流体の給排に係る配管を含む部材を備えるが、これらについては記載を省略している。

スタックケース１２は、燃料電池スタック１４を内部に収納する筐体であり、本実施形態では、中空の略直方体形状を有している。スタックケース１２は、後述するように、スタックケース１２と燃料電池スタック１４との間の空間に封止部材２０が配置されたときに、変形することなく燃料電池スタック１４を保持する十分な強度を示す厚みを有する金属製の板材によって構成されている。

燃料電池スタック１４は、複数の単セルが積層された積層構造を有する。本実施形態の燃料電池スタック１４は、固体高分子形燃料電池である。燃料電池スタック１４を構成する各単セルは、固体高分子電解質膜と、この固体高分子電解質膜を挟持する一対の電極と、一対の電極に挟持される固体高分子電解質膜をさらに外側から挟む一対のガスセパレータと、を備える。上記固体高分子電解質膜、電極、およびガスセパレータは、平面形状が四角形であり、これらが積層された燃料電池スタック１４全体は、略直方体形状を有する。図１は、燃料電池スタック１４における積層方向に垂直な断面の様子を表わしている。図１では、上記四角形状のガスセパレータ等における水平方向の辺に沿う向きをＸ軸方向として表わし、これに垂直な方向（鉛直方向）をＹ軸方向として表わし、燃料電池スタック１４の積層方向をＺ軸方向として表わしている。なお、これらのＸ軸、Ｙ軸、およびＺ軸の方向は、後述する図３〜図５に示す方向と対応している。

各単セル内では、固体高分子電解質膜の一方の面に設けられたアノード上に、水素を含む燃料ガスが流通するセル内燃料ガス流路が形成されており、固体高分子電解質膜の他方の面に設けられたカソード上に、酸素を含む酸化ガスが流通するセル内酸化ガス流路が形成されている。また、隣り合う単セル間では、燃料電池スタック１４の温度を一定の範囲に保つための冷却水が流通するセル間冷却水流路が形成されている。

ガスセパレータは、ガス不透過な板状部材であり、各々のガスセパレータには、特定の位置に、複数（本実施形態では６つ）の貫通孔１５ａ〜１５ｆが形成されている。これら複数の貫通孔１５ａ〜１５ｆは、各々のガスセパレータ間において、燃料電池スタック１４を形成したときに形状が一致して互いに重なるように設けられており、各々の貫通孔は、燃料電池スタック１４を積層方向に貫通する流体の流路を形成する。具体的には、これらの貫通孔１５ａ〜１５ｆは、それぞれ、燃料電池スタック１４内において、燃料ガス供給マニホールドと、燃料ガス排出マニホールドと、酸化ガス供給マニホールドと、酸化ガス排出マニホールドと、冷却水供給マニホールドと、冷却水排出マニホールドと、を形成する。燃料ガス供給マニホールドは、燃料電池スタック１４の外部から供給された燃料ガスを、各セル内燃料ガス流路に分配する。燃料ガス排出マニホールドは、各セル内燃料ガス流路から排出された燃料ガスを合流させて、燃料電池スタック１４の外部へと導く。酸化ガス供給マニホールドは、燃料電池スタック１４の外部から供給された酸化ガスを、各セル内酸化ガス流路に分配する。酸化ガス排出マニホールドは、各セル内酸化ガス流路から排出された酸化ガスを合流させて、燃料電池スタック１４の外部へと導く。冷却水供給マニホールドは、燃料電池スタック１４の外部から供給された冷却水を、各セル間冷却水流路に分配する。冷却水排出マニホールドは、各セル間冷却水流路から排出された冷却水を合流させて、燃料電池スタック１４の外部へと導く。各マニホールドの配置は、セル内やセル間に形成する各流路の形状によって、任意に設定可能である。なお、図１では、燃料電池スタック１４は、ガスセパレータの外形、および、ガスセパレータに設けられた貫通孔１５ａから１５ｆのみを示すことにより、簡略化して表わしている。

封止部材２０は、スタックケース１２と燃料電池スタック１４との間において、スタックケース１２と燃料電池スタック１４との双方に接するように配置された部材であり、燃料電池１０における耐衝撃性および耐振動性を確保する機能を有する。封止部材２０は、燃料電池スタック１４の積層方向に沿って、燃料電池スタック１４の積層方向の長さと同程度、あるいは、燃料電池スタック１４の積層方向の両端を超える長さに延びる略円柱形状を有する。本実施形態では、燃料電池スタック１４における積層方向に平行な４つの側面の各々について、２つずつの封止部材２０が配置されており、計８つの封止部材２０が配置されている。本実施形態では、図１に示す断面において、燃料電池スタック１４におけるＸ軸に平行な２辺のそれぞれに配置された４つの封止部材２０は、対向する辺上に設けられた封止部材２０間で、Ｘ軸方向の位置が同じになる対を成すように配置されている。
また、燃料電池スタック１４におけるＹ軸に平行な２辺のそれぞれに配置された４つの封止部材２０は、対向する辺上に設けられた封止部材２０間で、Ｙ軸方向の位置が同じになる対を成すように配置されている。

各々の封止部材２０は、中空の袋状部材２２の内部に、充填材２４を充填することによって形成される。袋状部材２２は、超音波溶着により封止可能な樹脂によって形成されている。袋状部材２２を構成する樹脂としては、例えば、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、およびポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）を挙げることができる。袋状部材２２としての硬さを確保して、封止部材２０による耐衝撃性能を向上させ易いという観点から、袋状部材２２を構成する樹脂としては、特にポリプロピレンが望ましい。

また、袋状部材２２は、その内側（充填材２４が充填される側）の表面に、接着剤によって構成される接着層を有していてもよい。上記接着層を構成する接着剤としては、加熱により当該接着剤を溶融させ、その後冷却することにより、乾燥の工程無しで接着性を得られる接着剤、いわゆるホットメルト接着剤を用いることが望ましい。上記接着剤としては、例えば、ポリオレフィン系接着性樹脂を用いることができる。例えば、袋状部材２２の内側表面における、少なくとも後述する封止部３０が形成される領域に、上記接着層を設ければ、超音波溶着による袋状部材２２の封止をより容易にすることができる。すなわち、袋状部材２２を構成する樹脂の溶融だけでは十分な接着性を得られない場合であっても、袋状部材２２を十分な強度で封止することが可能になる。なお、袋状部材２２の内側表面に接着層を設けない構成としてもよいが、袋状部材２２上に接着層を設ける場合には、接着層を設けた領域において袋状部材２２の強度を高める効果も得られる。袋状部材２２の強度向上の観点からは、より広い範囲（例えば袋状部材２２全体）に接着層を設けることが望ましい。

充填材２４は、流体、具体的には液体の状態（液状）で袋状部材２２内に充填することができ、その後、硬化させることが可能な樹脂によって構成すればよい。充填材を構成する樹脂としては、例えば、燃料電池スタック１４の耐熱温度以下の温度条件下で硬化させることができる熱硬化性樹脂を用いることができる。充填材を構成する樹脂としては、特に、エポキシ系接着剤を、好適に用いることができる。充填材２４を、エポキシ系接着剤を用いて構成するならば、十分な硬さ、耐熱性、および絶縁性を有する封止部材２０を容易に作製することが可能となる。なお、本実施形態において、袋状部材２２内に充填材２４を充填する際に充填材が液状であるとは、充填時の充填材２４（後述する液状充填材２５）がゲル状である場合も含み、硬化前において袋状部材２２内への充填を支障なく行なえる程度の流動性を有する流体であればよい。

なお、本実施形態において、スタックケース１２および燃料電池スタック１４が、課題を解決するための手段における２つの部材に相当する。

Ｂ．封止部材の製造方法：
図２は、本実施形態の袋状部材の封止方法を用いる封止部材２０の製造方法を表わす説明図である。また、図３および図４は、封止部材２０の製造工程の途中の様子を表わす断面模式図である。封止部材２０を製造する際には、まず、燃料電池スタック１４とスタックケース１２との間に、袋状部材２２を配置する（ステップＳ１００）。このステップＳ１００では、袋状部材２２が燃料電池スタック１４の積層方向に対して略平行になり、図１において封止部材２０が配置されている位置と一致するように、袋状部材２２を配置する。

本実施形態では、このステップＳ１００において、一端が封止されて他端が開口している袋状部材２２を用いている。このような袋状部材２２における封止されている一端は、燃料電池スタック１４における積層方向の一方の端部近傍に配置し、袋状部材２２の封止されていない他端は、燃料電池スタック１４における積層方向の他方の端部を超えて延びるように配置する。

また、本実施形態では、上記のようにスタックケース１２内に袋状部材２２を配置して封止部材２０を作製する際には、燃料電池スタック１４の向きを、燃料電池１０の使用時と同様に積層方向が水平方向に平行になる向きとしている。このようにすれば、燃料電池スタック１４の向きを種々変更することに伴う不都合を抑えることができる。このようにして、燃料電池スタック１４における重力方向に平行な側面（図１のＹ軸方向に平行な側面）とスタックケース１２との間に袋状部材２２を配置する場合には、袋状部材２２を支持する部材を用いて、例えば重力方向下方から袋状部材２２を支えつつ、袋状部材２２を配置してもよい。また、スタックケース１２内に袋状部材２２を配置して封止部材２０を作製する際には、燃料電池スタック１４の向きを、積層方向が垂直方向となる向きとしてもよい。このようにすれば、スタックケース１２内に袋状部材２２を配置する際に、袋状部材２２の一部を重力方向下方から支持する必要が無い。なお、ステップＳ１００は、課題を解決するための手段における第１の工程に相当する。

その後、ステップＳ１００で燃料電池スタック１４とスタックケース１２との間に袋状部材２２を配置した位置において、袋状部材２２における上記他端側の開口部から袋状部材２２内へと、液状充填材２５を注入する（ステップＳ１１０）。液状充填材２５は、既述したように、後に硬化することによって、充填材２４となる。ステップＳ１１０では、袋状部材２２内における液状充填材２５の圧力を調節することにより、液状充填材２５が注入された袋状部材２２は、積層方向に垂直な方向の断面（以下、横断面とも呼ぶ）が、略円形となるように膨らむ。図３は、ステップＳ１１０において袋状部材２２内に液状充填材２５を充填した様子を表わす断面図であり、積層方向に平行であって袋状部材２２の中心軸を含む断面の様子を表わす。

このように、液状充填材２５が注入されて袋状部材２２が膨らむことにより、袋状部材２２は、燃料電池スタック１４およびスタックケース１２の双方と接するようになる。袋状部材２２内に注入された液状充填材２５の圧力は、液状充填材２５が隙間無く袋状部材２２内に充填されて、袋状部材２２を十分に膨らませることができればよく、袋状部材２２の強度や、液状充填材２５を硬化させたときの収縮率等を考慮して適宜定めればよい。袋状部材２２内に充填する液状充填材２５の圧力は、例えば、０．５ＭＰａ程度とすることができる。なお、ステップＳ１１０は、課題を解決するための手段における第２の工程に相当する。

ステップＳ１１０の後、袋状部材２２内の圧力を、予め定めた圧力に維持しつつ、袋状部材２２における液状充填材２５が充填された領域中の特定箇所を封止する（ステップＳ１２０）。具体的には、燃料電池スタック１４における、既述した一方の端部とは異なる他方の端部近傍の特定箇所において、袋状部材２２を封止する。ステップＳ１２０は、課題を解決するための手段における第３の工程に相当する。

図４は、ステップＳ１２０において袋状部材２２を封止する様子を、図３と同様の断面について表わす説明図である。本実施形態では、袋状部材２２の封止は、超音波溶着により行なっている。超音波溶着を行なう際には、対を成すホーン４０およびアンビル４２によって、袋状部材２２における上記特定箇所を挟み、ホーン４０をアンビル４２側に加圧しつつ、ホーン４０に超音波エネルギを供給して超音波振動させる。これにより、袋状部材２２において摩擦熱が発生して、袋状部材２２を構成する樹脂の溶融温度にまで昇温し、袋状部材２２が溶着する。

ホーン４０は、袋状部材２２の幅（袋状部材２２の長手方向に垂直な方向の長さであり、本実施形態ではＸ軸方向の長さ）を超える長さを有することにより、１回の溶着の動作で袋状部材２２を溶着することができる。これにより、超音波溶着の際には、袋状部材２２において、ホーン４０とアンビル４２とによって挟持される部位が、Ｘ軸方向に延びる直線状に押しつぶされて溶着し、既述した特定箇所に封止部３０が形成される。本実施形態では、図４に示すように、ホーン４０における袋状部材２２に接する先端側の形状は、袋状部材２２における封止部３０の幅方向（Ｘ軸方向）に垂直な積層方向の断面において、先端側に向かって凸である変曲点を有しない曲線を形成する曲面形状となっている。ホーン４０の先端部が、上記した曲面形状を有することにより、超音波溶着の際には、ホーン４０の先端部が、振動と共に袋状部材２２内の液状充填材２５をかき分けることができる。これにより、ホーン４０とアンビル４２との間には、液状充填材２５のかみ込みのない封止部３０が形成される。図４では、袋状部材２２内において、封止部３０が形成される部位の近傍から液状充填材２５がかき分けられる様子を、矢印によって表わしている。

図５は、液状充填材２５を、超音波溶着時の温度において硬化して接着性を発揮する樹脂によって構成した場合の、ステップＳ１２０における封止の様子を、図４と同様の断面で表わす説明図である。液状充填材２５として、エポキシ系接着剤のように加熱により接着性を発揮する接着剤を用いる場合には、超音波溶着を行なう際に、ホーン４０が接触して封止部３０が形成される部位の近傍では、発生する摩擦熱によって液状充填材２５が硬化する。その結果、硬化した液状充填材２５は袋状部材２２との間で接着性を発揮して、接着部３２が形成される。このように、超音波溶着の工程において、封止部３０の近傍に接着部３２が形成される場合には、液状充填材２５全体が硬化する前における封止部３０のシール性の確保が、より容易になる。

上記したように、封止部３０における封止性は、袋状部材２２を超音波溶着することにより得られる。そして、液状充填材２５として、エポキシ系接着剤のように硬化に伴い接着性を発揮する接着剤を用いる場合には、封止部３０における封止性を、さらに高めることができる。また、袋状部材２２の内側表面に既述した接着層を設ける場合にも、封止部３０における封止性を、更に高めることができる。封止部３０における封止性の強度は、少なくとも、液状充填材２５が十分に硬化するまでの間、液状充填材２５を袋状部材２２内に封止可能な強度であればよい。すなわち、液状充填材２５が硬化することにより、封止部３０としての強度が発揮されるため、液状充填材２５が硬化した後には、袋状部材２２に破れ等が生じても差し支えない。

ステップＳ１２０の後、袋状部材２２内に封入した液状充填材２５を硬化させて、液状充填材２５から充填材２４を形成する（ステップＳ１３０）。充填材２４として熱硬化性樹脂を用いる場合には、液状充填材２５が硬化するように、液状充填材２５を充填した袋状部材２２を加熱すればよい。本実施形態の封止部材の製造方法では、封止部材２０は、スタックケース１２と燃料電池スタック１４との間の空間に袋状部材２２を配置した状態で製造している。そのため、液状充填材２５を硬化させる際の加熱温度によって、燃料電池スタック１４を構成する各部材が劣化等の影響を受けることのないように、液状充填材２５を構成する熱硬化性樹脂の種類を適宜選択すればよい。充填材２４を、二液性のエポキシ系接着剤によって構成する場合には、液状充填材２５を室温で硬化させることができるため、燃料電池スタック１４を構成する各部材への加熱の影響を抑えることができて望ましい。

ステップＳ１３０の後、袋状部材２２を封止部３０において切断して（ステップＳ１４０）、封止部材２０を完成する。

以上のように構成された本実施形態の封止部材２０の製造方法によれば、袋状部材２２を超音波溶着によって封止する際に用いるホーン４０の先端側の形状が、袋状部材２２における封止部３０の幅方向に垂直な断面において、先端側に向かって凸である変曲点を有しない曲線を形成する曲面形状となっている。そのため、袋状部材２２における封止部３０を形成する部位において、ホーン４０によって液状充填材２５のかき分けを良好に行なって、ホーン４０とアンビル４２によって挟持される袋状部材２２同士を密着させることができる。すなわち、袋状部材２２からエア抜きすることなく、袋状部材２２内に充分量の液状充填材を封入した状態で、液かみを抑えた良好な封止性能を有する封止部３０を形成することができる。このような封止の動作においては、ホーン４０の先端部の形状が、先端側に向かって凸である曲面形状を有するため、ホーン４０を微振動させたときに、ホーン４０の先端部が袋状部材２２の外表面に対して微細な変位を繰り返す。そのため、封止部３０となる領域から、液状充填材２５を効果的に追い出すことができる。

図６は、液状充填材２５を注入した袋状部材２２を超音波溶着する際に、本実施形態のホーン４０を用いて形成した封止部３０と、先端面に複数の突起を形成するローレット加工を施した比較例のホーンを用いて形成した封止部３０Ａとを、上面から撮影した様子を示す説明図である。図中、袋状部材２２内に液状充填材２５が存在する部位は、黒く表われている。本実施形態のホーン４０を用いて封止して得られる封止部３０は、全体が白く、液状充填材２５が存在しておらず、良好な封止性能が得られていることが分かる。これに対して、先端に尖った部分を有する比較例のホーンを用いる場合には、ホーンの先端面の各突起が袋状部材２２の外表面に対して微細な変位を繰り返すことができないため、液状充填材２５をかき分けることができず、封止部３０Ａ内に、液状充填材２５が残留する。図６では、封止部３０Ａにおいて、ホーンの先端面の各突起が当接した部位が影になって黒く見えると共に、このような部位の周囲領域が、本実施形態に係る封止部３０に比べて全体に黒っぽく見え、液状充填材２５が残留していることが分かる。なお、先端面がフラットなホーンを用いる場合にも、ホーンの先端部が袋状部材２２の外表面に対して微細な変位を繰り返すことが困難であるため、液状充填材２５のかき分けが不十分となり、形成される封止部全体に、若干の液状充填材２５が残留して（図示せず）、十分な封止性能を実現することが困難となる。

上記のように、本実施形態の封止部３０の製造方法によれば、ホーン４０の先端形状を、先端側に凸である曲面形状にするという簡便な方法により、所望の量（所望の圧力）の液状充填材２５が充填された状態で、袋状部材２２を封止することができる。そのため、封止の際に、袋状部材２２内の液状充填材２５の圧力を維持して、液状充填材２５の量を確保するために、特別な構造のキャップ等を用いる必要が無い。その結果、封止のための装置や封止の動作を、簡素化することができる。また、本実施形態の封止部材２０の製造方法によれば、液状充填材２５を充填した袋状部材２２において、液状充填材２５を充填した開口部を一旦閉じてから封止の動作を行なう必要が無いため、袋状部材２２からのエア抜きの動作が不要になり、封止の動作を簡素化することができる。

また、本実施形態の封止部材２０の製造方法によれば、予め、スタックケース１２と燃料電池スタック１４との間に袋状部材２２を配置して、その後、袋状部材２２への液状充填材２５の注入と袋状部材２２の封止とを行なっている。そのため、スタックケース１２と燃料電池スタック１４との双方に対して隙間無く接して、所望量の液状充填材２５が封入された封止部材２０を、容易に製造して配置することができる。また、スタックケース１２と燃料電池スタック１４との双方に接する大きさの封止部材２０を、スタックケース１２と燃料電池スタック１４との間の空間に挿入する必要が無いため、燃料電池１０の製造工程を簡素化することができる。その結果、燃料電池１０の生産効率を向上させることができる。

上記のように、封止部材２０は、スタックケース１２と燃料電池スタック１４との双方に隙間無く接し、双方に対して十分な反力を生じ得る状態で配置されるため、燃料電池１０に対して極めて良好な耐衝撃性および耐振動性を付与することができる。燃料電池スタック１４は、この燃料電池スタック１４を組み立てた後にスタックケース１２内に収納する必要があるため、上記収納の動作のために、スタックケース１２と燃料電池スタック１４との間には、必然的に隙間を設ける必要がある。この隙間に、十分な硬さを有する封止部材２０を配置することにより、燃料電池１０に例えば振動が加わった場合であっても、燃料電池スタック１４のずれを抑えることができる。具体的には、振動によって、例えば燃料電池スタック１４を構成する単セル間、あるいは単セルを構成する部材間でずれが生じることを抑え、上記ずれに起因して燃料電池スタック１４内の流体流路におけるシール性が低下することを抑えることができる。

Ｃ．変形例：
・変形例１：
上記実施形態では、封止部材２０は、燃料電池スタック１４の積層方向に平行な方向に延びる棒状としたが、異なる構成としてもよい。例えば、封止部材は、積層方向に延びるＵ字型としてもよい。

・変形例２：
上記実施形態では、袋状部材２２内に充填した液状充填材２５を硬化させて、封止部材２０を製造しているが、異なる構成としてもよい。液状充填材２５は、最終的に硬化させるのではなく、例えば、より粘度を高めてゲル化させることとしてもよい。封止部材２０に求める耐衝撃性や耐振動性に係る要求性能の程度に応じて、封止後の流体の粘性や硬度を確保すればよい。

・変形例３：
上記実施形態では、封止部材２０は、横断面が略円形である形状としたが、異なる構成としてもよい。例えば、スタックケース１２および燃料電池スタック１４との間の接触面積を増加させるために、横断面の形状を変更してもよい。この場合には、所望の封止部材２０の形状が得られるように、袋状部材２２の形状を変更すればよい。

・変形例４：
上記実施形態では、封止部材２０は、スタックケース１２と燃料電池スタック１４との間に設けたが、異なる構成としてもよい。耐衝撃性や耐振動性等が要求される装置を構成する２つの部材間の隙間において、耐衝撃性や耐振動性等を確保するための封止部材を配置する場合であれば、実施形態の製造方法を適用することにより、実施形態と同様の効果を得ることができる。

本発明は、上述の実施形態や実施例、変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、実施例、変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。

１０…燃料電池
１２…スタックケース
１４…燃料電池スタック
１５ａ〜１５ｆ…貫通孔
２０…封止部材
２２…袋状部材
２４…充填材
２５…液状充填材
３０，３０Ａ…封止部
３２…接着部
４０…ホーン
４２…アンビル

Claims (1)

1. 中空の袋状部材における液状充填材の封止方法であって、
   ２つの部材間に前記袋状部材を配置する第１の工程と、
   前記第１の工程で配置した前記袋状部材に、前記液状充填材を注入する第２の工程と、
   前記２つの部材間に配置した前記袋状部材内に前記液状充填材を充填した状態で、前記袋状部材における前記液状充填材が充填された領域中の特定箇所を、超音波振動するホーンとアンビルとによって加圧しつつ挟持し、前記特定箇所に、前記袋状部材が溶着した封止部を形成し、前記袋状部材内に前記液状充填材を封止する第３の工程と、
   を備え、
   前記ホーンにおける前記袋状部材に接する先端部の形状が、前記袋状部材における前記封止部の幅方向に垂直な断面において、前記袋状部材に接する先端側に向かって凸である変曲点を有しない曲線を形成する曲面形状である
   袋状部材の封止方法。