JP2019133882A

JP2019133882A - 燃料電池スタックの製造方法

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Publication number: JP2019133882A
Application number: JP2018016775A
Authority: JP
Inventors: 史郎秋山; Shiro Akiyama
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2018-02-01
Filing date: 2018-02-01
Publication date: 2019-08-08
Anticipated expiration: 2038-02-01
Also published as: JP6947061B2

Abstract

【課題】耐荷重性能が求められるセル積層治具を使用することなく、効率よく燃料電池スタックを製造することができる燃料電池スタックの製造方法を提供する。【解決手段】燃料電池セル積層体１３をスタックケース１１に収容する燃料電池スタック１０の製造方法であって、スタックケース１１内に積層基準治具２００を貫通させる積層基準治具挿入工程(ステップＳ１)と、スタックマニホールド挿入工程(ステップＳ２)と、積層基準治具２００に沿って燃料電池セル１３ａを積層する燃料電池セル積層工程(ステップＳ３)と、燃料電池セルの積層方向にスタックマニホールド１２を加圧するスタックマニホールド加圧工程(ステップＳ４)と、スタックマニホールド１２をスタックケース１１にねじで固定するスタックケース固定工程(ステップＳ５)と、プレクリープ工程（ステップＳ６）と、荷重調整工程(ステップＳ７)とを有する。【選択図】図４

Description

本発明は、複数の燃料電池セルを積層した燃料電池セル積層体をスタックケースに収容する燃料電池スタックの製造方法に関する。

この種の燃料電池スタックの製造方法として、複数の燃料電池セルを積層するセル積層治具で積層した燃料電池セル積層体に荷重を掛け、さらに一定の荷重を加えるプレクリープを行った後に、燃料電池セル積層体をスタックケースに収容する燃料電池スタックの締結方法が開示されている（特許文献１参照）。

特開２０１４−２０９４１８号公報

しかしながら、特許文献１に記載の燃料電池スタックの締結方法では、燃料電池セルを積層する際に比較的に大きな荷重が加わるので、セル積層治具に高い耐荷重性能が必要となる。その結果、セル積層治具の重量が増大してしまうという問題がある。また、セル積層治具により、燃料電池セル積層体を作製し、作製した燃料電池セル積層体をセル積層治具から取り外して、燃料電池セル積層体を収容するスタックケースに組み込むので、生産効率が低下し燃料電池スタックの生産に時間が掛かってしまうという問題がある。

本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、耐荷重性能が求められるセル積層治具を使用することなく、効率よく燃料電池スタックを製造することができる燃料電池スタックの製造方法を提供することを課題とする。

本発明に係る燃料電池スタックの製造方法は、複数の燃料電池セルを積層した燃料電池セル積層体をスタックケースに収容する燃料電池スタックの製造方法であって、前記スタックケース内に積層基準治具を貫通させて配置する第１工程と、前記第１工程の後に前記積層基準治具に沿って複数の前記燃料電池セルを積層する第２工程と、前記第２工程の後に複数の前記燃料電池セルの積層方向にスタックマニホールドを配置して前記積層方向に加圧する第３工程と、前記第３工程の後に前記スタックマニホールドを前記スタックケースにねじで固定する第４工程と、前記第４工程の後にプレクリープを行い、前記スタックケースの最終固定を行う第５工程と、を有することを特徴とする。

本発明に係る燃料電池スタックの製造方法は、スタックケース内に積層基準治具を貫通させて配置する第１工程と、積層基準治具に沿って複数の燃料電池セルを積層する第２工程と、燃料電池セルの積層方向にスタックマニホールドを配置して加圧する第３工程と、スタックマニホールドをスタックケースにねじで固定する第４工程と、プレクリープを行い、スタックケースの最終固定を行う第５工程とにより構成されている。

この構成により、本発明に係る燃料電池スタックの製造方法は、燃料電池スタックを構成するスタックケースに積層基準治具を使って直接燃料電池セルを積層させることができる。その結果、燃料電池セルを積層するセル積層治具を使用しなくても、燃料電池スタックが製造される。また、第４工程と、第５工程とにより、スタックケース内の燃料電池セル積層体がスタックマニホールドで固定されるとともに、燃料電池セル積層体が適正な荷重が保持された状態でスタックケース内に収容される。また、セル積層治具で積層された燃料電池セル積層体をセル積層治具から取り外して、燃料電池スタックのスタックケースに組み付ける作業もなくなり、生産の効率が向上する。

本発明によれば、耐荷重性能が求められるセル積層治具を使用することなく、効率よく燃料電池スタックを製造することができる燃料電池スタックの製造方法を提供することができる。

本発明の実施形態に係る燃料電池スタックの製造方法により製造される燃料電池スタックの斜視図。本発明の実施形態に係る燃料電池スタックの製造方法により製造される燃料電池スタックの図であり、図２（ａ）は、燃料電池スタックの正面図を示し、図２（ｂ）は、燃料電池スタックの平面図を示し、図２（ｃ）は燃料電池スタックの背面図を示す。本発明の実施形態に係る燃料電池スタックの製造方法により製造される燃料電池スタックの図であり、図２（ａ）のＡ−Ａで切断した断面図を示す。本発明の実施形態に係る燃料電池スタックの製造方法の工程図。本発明の実施形態に係る燃料電池スタックの製造方法の工程を表す模式図であり、図５（ａ）は、スタックケースを製造装置にセットした状態を示し、図５（ｂ）は、積層基準治具をスタックケースに通した状態を示し、図５（ｃ）は、スタックマニホールドを積層基準治具に通した状態を示す。本発明の実施形態に係る燃料電池スタックの製造方法により製造される燃料電池スタックに積層基準治具を通した状態の燃料電池スタックの斜視図。本発明の実施形態に係る燃料電池スタックの製造方法の工程を表す模式図であり、図７（ａ）は、積層基準治具の右端を製造装置に固定した状態を示し、図７（ｂ）は、燃料電池セルを積層基準治具に挿入する状態を示し、図７（ｃ）は、燃料電池セルを積層基準治具に嵌合させた状態を示す。本発明の実施形態に係る燃料電池スタックの製造方法の工程を表す模式図であり、図８（ａ）は、複数の燃料電池セルを積層基準治具に嵌合させた状態を示し、図８（ｂ）は、全ての燃料電池セルを積層基準治具に嵌合させた状態を示し、図８（ｃ）は、スタックマニホールドを製造装置で加圧する状態を示す。本発明の実施形態に係る燃料電池スタックの製造方法の工程を表す模式図であり、図９（ａ）は、スタックマニホールドを製造装置でスタックケースの端部まで加圧した状態を示し、図９（ｂ）は、スタックマニホールドをねじで固定した状態を示し、図９（ｃ）は、積層基準治具をスタックケースから引き抜いた状態を示す。本発明の実施形態に係る燃料電池スタックの製造方法の工程を表す模式図であり、図１０（ａ）は、燃料電池セル積層体が収容されたスタックケースを別の工程に移動可能な状態を示し、図１０（ｂ）は、燃料電池セル積層体にプレクリープを行う状態を示し、図１０（ｃ）は、スタックケースをねじ固定した状態示す。本発明の実施形態に係る燃料電池スタックの製造方法の工程を表す模式図であり、図１１（ａ）は、製造装置の加圧ユニットを燃料電池スタックから離隔させた状態を示し、図１１（ｂ）は、スタックマニホールドの開口部を塞いだ燃料電池スタックの正面図を示し、図１１（ｃ）は、図１１（ｂ）のＢ−Ｂで切断した燃料電池スタックの断面図を示し、図１１（ｄ）は、燃料電池スタックの背面図を示し、開口部を塞いだ状態を示す。従来の燃料電池スタックの製造方法の工程図。従来の燃料電池スタックの製造方法の工程を表す模式図であり、図１３（ａ）は、セル積層パレットを製造装置にセットした状態を示し、図１３（ｂ）は、セル積層治具に燃料電池セルを積層する状態を示し、図１３（ｃ）は、セル積層治具に燃料電池セルを積層し、スタックマニホールドを積層しエンドプレートで固定した状態を示し、図１３（ｄ）は、燃料電池セル積層体を圧縮する状態を示す。従来の燃料電池スタックの製造方法の工程を表す模式図であり、図１４（ａ）は、燃料電池セル積層体にプレクリープを行う状態を示し、図１４（ｂ）は、プレクリープの圧縮を解除し運搬可能な状態を示し、図１４（ｃ）は、スタックケースを製造装置にセットした状態を示し、図１４（ｄ）、図１４（ｅ）は、セル積層パレットを製造装置にセットした状態を示す。従来の燃料電池スタックの製造方法の工程を表す模式図であり、図１５（ａ）、図１５（ｂ）は、セル積層パレットを上昇させて燃料電池セル積層体を圧縮する状態を示し、図１５（ｃ）、図１５（ｄ）は、セル積層治具を開きセル積層パレットから燃料電池セル積層体を抜き出した状態を示す。従来の燃料電池スタックの製造方法の工程を表す模式図であり、図１６（ａ）は、燃料電池セル積層体をスタックケースに入れる状態を示し、図１６（ｂ）は、スタックマニホールドをスタックケースにねじで固定した状態を示し、図１６（ｃ）、図１６（ｄ）は、プレクリープの後荷重調整ねじでスタックケースを固定した状態を示し、図１６（ｅ）は、製造装置の加圧ユニットを離隔させ、完成した燃料電池スタックの断面図および背面図を示す。

本発明に係る燃料電池スタックの製造方法を適用した実施形態に係る燃料電池スタック１０の製造方法について図面を参照して説明する。まず、燃料電池スタック１０の構成について説明する。

燃料電池スタック１０は、図１、図２（ａ）、図２（ｂ）、図２（ｃ）、図３に示すように、スタックケース１１と、スタックマニホールド１２と、燃料電池セル積層体１３と、ねじ１４と、荷重調整ねじ１５とにより構成されている。

スタックケース１１は、アルミニウムなどの金属材料の鋳造や繊維強化プラスチックなどのプラスチックの成形によりスタックマニホールド１２側に開口する箱形の部材で構成されている。開口部分には、ねじ１４がねじ結合する図示しないねじ穴が形成されている。スタックケース１１内に燃料電池セル積層体１３が収容されるように構成されている。

スタックケース１１のスタックマニホールド１２の反対側の背面部１１ａには、後述する製造装置１００の積層基準治具２００を貫通させる２個の貫通孔１１ｂ、１１ｃと、荷重調整ねじ１５を挿入する８個のねじ孔１１ｄと、製造装置１００の押えピン１１１を通す２個の貫通孔１１ｅが形成されている。

スタックマニホールド１２は、スタックケース１１と同様、アルミニウムなどの金属材料の鋳造や繊維強化プラスチックなどのプラスチックの成形により作製されている。スタックマニホールド１２には、積層基準治具２００を貫通させる２個の貫通孔１２ａ、１２ｂと、ねじ１４を通す１０個の貫通孔１２ｃが形成されている。

燃料電池セル積層体１３は、図３に示す燃料電池セル１３ａが複数積層された積層体で構成されている。燃料電池セル１３ａは、図６に示すように、長方形の板状部材からなり、両方の短辺の中間にＺ軸の上方の長辺の縁から寸法Ｌ１、Ｚ軸の下方の長辺の縁から寸法Ｌ２の位置に切欠き１３ｂがそれぞれ形成されている。この切欠き１３ｂは、後述する積層基準治具２００のガイド２１１、２２１の凸部分にそれぞれ嵌合するように構成されている。

なお、寸法Ｌ１は、寸法Ｌ２よりも小さくなっており、燃料電池セル１３ａが複数積層された積層体が、寸法Ｌ２の部分を重力方向の下方にして積層基準治具２００に吊り下げられると燃料電池セル１３ａの重心が下方になるように構成されている。また、燃料電池セル１３ａが複数積層された積層体が、寸法Ｌ２の部分を重力方向の下方にして配置されると、燃料電池セル１３ａの重心が下方になるように構成されている。

なお、この切欠き１３ｂを凸形状にして、積層基準治具２００のガイド２１１、２２１を凹形状に形成することで、燃料電池セル１３ａを積層基準治具２００のガイド２１１、２２１に嵌合させるようにしてもよい。

燃料電池セル１３ａは、図示しない燃料ガス供給装置から燃料配管を介して供給される燃料ガスとしての水素（Ｈ）と、エアコンプレッサから供給される酸化剤ガスとしての空気（Ｏ_２）とにより発電し電力を出力するように構成されている。

次いで、本実施形態に係る燃料電池スタックの製造方法について説明する。

本実施形態に係る燃料電池スタックの製造方法は、図４に示すように、積層基準治具挿入工程と、スタックマニホールド挿入工程と、燃料電池セル積層工程と、スタックマニホールド加圧工程と、スタックケース固定工程と、プレクリープ工程と、荷重調整工程とにより構成されている。各工程は順に行われる。

なお、本実施形態の積層基準治具挿入工程は、本発明に係る燃料電池スタックの製造方法の第１工程に対応し、以下同様に、燃料電池セル積層工程は、第２工程に対応し、スタックマニホールド加圧工程は、第３工程に対応し、スタックケース固定工程は、第４工程に対応し、プレクリープ工程および荷重調整工程は、第５工程に対応する。

各工程は、製造装置１００および積層基準治具２００によって行われる。製造装置１００は、図５（ａ）に示すように、積層基準治具２００の一方端部を固定するとともに、スタックケース１１の背面部１１ａを押えピン１１１で保持する保持機構１１０を備えている。また、製造装置１００は、積層基準治具２００の一方端部を固定する図７（ａ）に示す固定部１２１と、スタックマニホールド１２を加圧する図８（ｂ）に示す加圧ピン１２２と、図１０（ａ）に示す加圧ブロック１２３とを有する加圧機構１２０を備えている。

保持機構１１０および加圧機構１２０は、燃料電池セル積層体１３の積層方向に移動可能に構成されている。即ち、保持機構１１０は、スタックケース１１に近接する方向に移動してスタックケース１１を保持し、スタックケース１１から離隔する方向に移動してスタックケース１１の保持を解除するように構成されている。

加圧機構１２０も、保持機構１１０と同様、スタックケース１１に近接する方向に移動してスタックマニホールド１２を加圧し、スタックマニホールド１２から離隔する方向に移動してスタックマニホールド１２への加圧を解除するように構成されている。

積層基準治具２００は、図６に示すように、積層ガイド２１０、２２０を有している。積層ガイド２１０は、所定の厚みを有する板状部材からなり、Ｘ軸方向に長い長辺と、Ｚ軸方向に短い短辺とを有し、短辺の中間には突出したガイド２１１が形成されている。ガイド２１１は、燃料電池セル１３ａの切欠き１３ｂと嵌合するように構成されている。

積層ガイド２２０は、積層ガイド２１０と同様、所定の厚みを有する板状部材からなり、Ｘ軸方向に長い長辺と、Ｚ軸方向に短い短辺とを有し、短辺の中間には、積層ガイド２１０のガイド２１１と対向するようにして突出したガイド２２１が形成されている。ガイド２２１は、燃料電池セル１３ａの切欠き１３ｂと嵌合するように構成されている。

積層基準治具挿入工程においては、まず、図５（ａ）に示すように、製造装置１００の保持機構１１０にスタックケース１１がセットされる。次いで、図５（ｂ）に示すように、積層基準治具２００の積層ガイド２１０、２２０をスタックケース１１に通し、積層ガイド２１０、２２０の端部を保持機構１１０に固定する（ステップＳ１）。

スタックマニホールド挿入工程においては、図７（ａ）に示すように、積層基準治具２００の積層ガイド２１０がスタックマニホールド１２の貫通孔１２ａに通され、積層ガイド２２０がスタックマニホールド１２の貫通孔１２ｂに通される（ステップＳ２）。そして、図７（ａ）に示すように、積層ガイド２１０、２２０の端部が加圧機構１２０の固定部１２１に固定される。

燃料電池セル積層工程においては、図７（ｂ）に示すように、燃料電池セル１３ａが、積層基準治具２００の積層ガイド２１０、２２０の間に傾けられた状態で挿入される（ステップＳ３）。挿入の際には、図７（ｃ）、図８（ａ）に示すように、燃料電池セル１３ａの切欠き１３ｂと、積層ガイド２１０のガイド２１１と、積層ガイド２２０のガイド２２１とが嵌合する。順次、燃料電池セル１３ａの挿入が繰り返され、設定された枚数の燃料電池セル１３ａが積層されて燃料電池セル積層工程が終了する。

なお、スタックマニホールド挿入工程においてスタックマニホールド１２を積層ガイド２１０、２２０に取り付けた後に、燃料電池セル積層工程において燃料電池セル１３ａを積層した場合について説明した。しかしながら、燃料電池セル１３ａの積層は、他の異なる工程で行うようにしてもよい。例えば、スタックマニホールド１２を積層ガイド２１０、２２０に取り付ける前に、燃料電池セル１３ａを積層し、設定された枚数の燃料電池セル１３ａが積層されて燃料電池セル積層工程が終了した後に、スタックマニホールド１２を積層ガイド２１０、２２０に取り付けるようにしてもよい。

スタックマニホールド加圧工程においては、図８（ｃ）に示すように、製造装置１００の加圧機構１２０の加圧ピン１２２でスタックマニホールド１２を加圧することで、スタックマニホールド１２が、燃料電池セル１３ａの方向に移動し、スタックマニホールド１２で燃料電池セル１３ａの積層体を加圧する（ステップＳ４）。さらに、図９（ａ）に示すように、スタックマニホールド１２がスタックケース１１の端部に到達するまで加圧ピン１２２による加圧が継続される。

スタックケース固定工程においては、図９（ｂ）に示すように、スタックマニホールド１２がねじ１４で固定される（ステップＳ５）。ねじ固定が終了すると、図９（ｃ）に示すように、積層基準治具２００の積層ガイド２１０、２２０がスタックケース１１およびスタックマニホールド１２から引き抜かれる。そして、図１０（ａ）に示すように、積層基準治具２００の積層ガイド２１０、２２０が引き抜かれた燃料電池スタック１０が、別の工程に移動可能な状態となる。この燃料電池スタック１０は、再度、製造装置１００の保持機構１１０に保持される。

プレクリープ工程においては、図１０（ｂ）に示すように、製造装置１００の保持機構１１０に保持された燃料電池スタック１０のスタックマニホールド１２に対して、加圧機構１２０の加圧ブロック１２３で、加圧が開始される。このとき、保持機構１１０は、押えピン１１１が燃料電池セル積層体１３に向かって移動し、押えピン１１１で燃料電池セル積層体１３の背面部分を保持し、加圧機構１２０の加圧ブロック１２３と、保持機構１１０の押えピン１１１との協働により燃料電池セル積層体１３を一定の圧力（ＭＰａ）で、所定時間（ｈ）保持し圧力を加え続ける（ステップＳ６）。

プレクリープ工程においては、一定の圧力（ＭＰａ）で、所定時間（ｈ）加圧することで、燃料電池セル積層体１３の積層方向における伸縮が少なくなるようにし、燃料電池セル１３に加えられている所定の荷重が変動し難いようにして、燃料電池セル積層体１３が、スタックケース１１内で確実に保持されるようにする、いわゆる永久歪み除去が行われる。

荷重調整工程においては、図１０（ｃ）に示すように、スタックケース１１の背面側から荷重調整ねじ１５をスタックケース１１のねじ孔１１ｄに通して燃料電池セル積層体１３に所定の荷重を加える（ステップＳ７）。所定の荷重は、燃料電池スタック１０の構造、大きさ、燃料電池セル積層体１３の構造、大きさなどの設定諸元や実験値などのデータに基づいて適宜選択される。この荷重調整工程により、燃料電池セル積層体１３がスタックケース１１内で確実に保持される。そして、図１１（ａ）に示すように、保持機構１１０の押えピン１１１がスタックケース１１から離隔する。

荷重調整工程において、荷重調整が行われた燃料電池スタック１０は、図１１（ｂ）、図１１（ｃ）、図１１（ｄ）に示すように、スタックマニホールド１２の貫通孔１２ａ、１２ｂおよびスタックケース１１の貫通孔１１ｂ、１１ｃからなる開口部分がシールなどの閉塞部材で閉塞され、燃料電池スタック１０が完成する。

次いで、本実施形態に係る燃料電池スタックの製造方法の効果について説明する。

本実施形態に係る燃料電池スタック１０の製造方法は、積層基準治具挿入工程（ステップＳ１）と、スタックマニホールド挿入工程（ステップＳ２）と、燃料電池セル積層工程（ステップＳ３）と、スタックマニホールド加圧工程（ステップＳ４）と、スタックケース固定工程（ステップＳ５）と、プレクリープ工程（ステップＳ６）と、荷重調整工程（ステップＳ７）とにより構成されている。

この構成により、本実施形態に係る燃料電池スタック１０の製造方法は、スタックケース１１を貫通する比較的に長い積層基準治具２００を使っているので、従来の問題を解消することができる。即ち、従来、燃料電池セル積層体１３を圧縮する前の積層方向の自由長が、製品となるスタックケース１１の長さよりも１．５倍〜２倍弱長いため、コンパクトなスタックケースに直接積層できないという問題があったが、積層基準治具２００を使って燃料電池セル１３をスタックケース１１内に積層させることができ、この問題が解消されるという効果が得られる。

また、本実施形態に係る燃料電池スタック１０の製造方法は、燃料電池セル積層工程の後に、スタックマニホールド加圧工程で燃料電池セル積層体１３を圧縮させることができ、スタックケース固定工程で、スタックマニホールド１２をスタックケース１１に固定することができる。さらに、プレクリープ工程により燃料電池セル積層体１３は一定の圧力で加圧され、いわゆる永久歪み除去が行われ、さらに荷重調整が行われるので、適正な荷重が与えられた状態で燃料電池セル積層体１３がスタックケース１１に収容されるという効果が得られる。

また、本実施形態に係る燃料電池スタック１０の製造方法は、燃料電池セルを積層するセル積層治具を使用しなくても、燃料電池スタック１０を製造することができ、セル積層治具で積層された燃料電池セル積層体をセル積層治具から取り外して、燃料電池スタックのスタックケースに組み付ける作業もなくなり、生産の効率が向上するという効果が得られる。具体的には、従来の燃料電池スタックの製造方法において、セル積層治具を使用することにより発生していた問題を解消することができるという効果が得られる。

従来のセル積層治具を使用した燃料電池スタックの製造方法および問題点について図面を参照して簡単に説明する。

従来の燃料電池スタックの製造方法は、図１２に示すように、治具にセル積層の工程と、積層体圧縮の工程と、プレクリープの工程と、治具から積層体取出しの工程と、ケースに入れる工程と、スタックマニホールド締結の工程と、荷重調整の工程とにより構成されている。

各工程は、図１３（ａ）、図１４（ａ）に示すように、セル積層治具３００および加圧装置４００により行われる。セル積層治具３００は、図１３（ａ）に示すように、セル積層パレット３０１と、テンションガイドシャフト３０２と、積層基準３０３と、圧縮プレート３０５と、図１３（ｃ）に示すエンドプレート３０４とにより構成されている。加圧装置４００は、複数の燃料電池セル５０１が積層された燃料電池セル積層体５００の一方側を加圧する加圧機構４０１と、他方側を加圧する加圧機構４０２とにより構成されている。

治具にセル積層の工程においては、図１３（ｂ）に示すように、燃料電池セル５０１をセル積層治具３００のセル積層パレット３０１に挿入することで順次積層し、図１３（ｃ）に示す燃料電池セル積層体５００を作製する（ステップＳ１１）。燃料電池セル積層体５００の作製後、燃料電池セル積層体５００の端部にスタックマニホールド５０２を積層し、スタックマニホールド５０２および燃料電池セル積層体５００をエンドプレート３０４で固定する。

積層体圧縮の工程においては、図１３（ｄ）に示すように、圧縮プレート３０５をエンドプレート３０４に接近する方向に移動させることで、燃料電池セル積層体５００を圧縮する（ステップＳ１２）。

プレクリープの工程においては、図１４（ａ）に示すように、加圧装置４００の加圧機構４０１と、加圧機構４０２とにより燃料電池セル積層体５００を一定の圧力で、所定時間継続して加圧し、プレクリープを行う（ステップＳ１３）。続いて、図１４（ｂ）に示すように、加圧装置４００の加圧機構４０１および加圧機構４０２による加圧を解除し、所定の工程まで運搬する。そして、図１４（ｃ）、図１４（ｄ）、図１４（ｅ）に示すように、スタックケース５０３を加圧装置４００の加圧機構４０３にセットする。次いで、図１５（ｂ）に示すように、セル積層パレット３０１を上昇させ、再度、燃料電池セル積層体５００を圧縮する。

治具から積層体取出しの工程においては、図１５（ａ）に示す積層基準３０３を開き、図１５（ｃ）、図１５（ｄ）に示すように、セル積層パレット３０１から燃料電池セル積層体５００を取り出す（ステップＳ１４）。

ケースに入れる工程においては、治具から積層体取出しの工程において取り出された燃料電池セル積層体５００を、図１６（ａ）に示すように、スタックケース５０３に入れる（ステップＳ１５）。

スタックマニホールド締結の工程においては、図１６（ｂ）に示すように、スタックマニホールド５０２をスタックケース５０３にねじ５０４で締結することで固定する（ステップＳ１６）。

荷重調整の工程においては、図１６（ｃ）、図１６（ｄ）に示すように、スタックケース５０３の背面部を荷重調整ねじ５０５で固定し、燃料電池セル積層体５００に加わる荷重が調整される（ステップＳ１７）。荷重調整の工程を経て、図１６（ｅ）に示す燃料電池スタックが製造される。

以上に説明したように、従来の燃料電池スタックの製造方法は、セル積層治具３００を使用するとともに、セル積層治具３００に大きな荷重が加えられることから、セル積層治具３００の構成要素が増加してしまうという問題があった。また、セル積層治具３００の剛性を高めるため、セル積層治具３００の重量が増大してしまうという問題があった。また、燃料電池セル積層体５００をセル積層治具３００で作製するので、完成した燃料電池セル積層体５００をセル積層治具３００から取り外し、他の製造装置にセットして、再度、加圧する必要があり、生産の効率が良くないという問題があった。

本実施形態に係る燃料電池スタック１０の製造方法では、従来の燃料電池スタックの製造方法における問題を解消することができるという効果が得られる。

以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。

１０・・・燃料電池スタック、１１・・・スタックケース、１１ａ・・・背面部、１１ｂ，１１ｃ，１１e・・・貫通孔、１１ｄ・・・ねじ孔、１２・・・スタックマニホールド、１３・・・燃料電池セル積層体、１３ａ・・・燃料電池セル、１３ｂ・・・切欠き、１４・・・ねじ、１５・・・荷重調整ねじ、１００・・・製造装置、１１０・・・保持機構、１１１・・・押えピン、１２０・・・加圧機構、１２２・・・加圧ピン、１２３・・・加圧ブロック、２００・・・積層基準治具、２１０，２２０・・・積層ガイド、２１１，２２１・・・ガイド

Claims

複数の燃料電池セルを積層した燃料電池セル積層体をスタックケースに収容する燃料電池スタックの製造方法であって、
前記スタックケース内に積層基準治具を貫通させて配置する第１工程と、
前記第１工程の後に前記積層基準治具に沿って複数の前記燃料電池セルを積層する第２工程と、
前記第２工程の後に複数の前記燃料電池セルの積層方向にスタックマニホールドを配置して前記積層方向に加圧する第３工程と、
前記第３工程の後に前記スタックマニホールドを前記スタックケースにねじで固定する第４工程と、
前記第４工程の後にプレクリープを行い、前記スタックケースの最終固定を行う第５工程と、を有することを特徴とする燃料電池スタックの製造方法。