JP5417809B2 - Separator assembly for fuel cell, fuel cell, manufacturing method and manufacturing apparatus for separator assembly for fuel cell, manufacturing method and manufacturing apparatus for fuel cell - Google Patents

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Description

本発明は、燃料電池用セパレータ接合体、燃料電池、燃料電池用セパレータ接合体の製造方法および製造装置、燃料電池の製造方法および製造装置に関する。   The present invention relates to a separator assembly for a fuel cell, a fuel cell, a method and a manufacturing apparatus for a separator assembly for a fuel cell, a manufacturing method and a manufacturing apparatus for a fuel cell.

燃料電池においては、セル間の位置精度を確保することで、発電面の面圧過大による配流性低下および接触抵抗の増大を抑制している。しかし、燃料電池に用いられるセパレータは、薄板であるため、位置決め精度を確保することが困難である。また、セパレータが、金属素材からなる場合、変形(反りやウネリ)を矯正する必要もある。   In a fuel cell, by ensuring the positional accuracy between cells, a decrease in flowability and an increase in contact resistance due to excessive surface pressure on the power generation surface are suppressed. However, since the separator used for a fuel cell is a thin plate, it is difficult to ensure positioning accuracy. In addition, when the separator is made of a metal material, it is necessary to correct deformation (warping or undulation).

そのため、セパレータに設けたロケート穴に位置決めバーを通し、変形を矯正する伸び方向に引っ張って、セパレータの変形を矯正しつつ位置決めすることで、位置決め精度を確保している(例えば、特許文献1参照。)。
特開2005−79024号公報
For this reason, positioning accuracy is ensured by passing a positioning bar through a locating hole provided in the separator and pulling it in an extending direction to correct the deformation to correct the deformation of the separator (see, for example, Patent Document 1). .)
JP-A-2005-79024

しかし、ロケート穴を設けることにより、セパレータが大型化する問題を有する。例えば、ロケート穴が設けられる部位は、電池出力に寄与しないため、発電に利用される面積が相対的に小さくなり、良好な電池出力を得ることが困難である。また、ロケート穴を設けることにより、セパレータの製造コストが上昇する問題を有する。   However, providing the locate hole has a problem that the separator is enlarged. For example, since the portion where the locate hole is provided does not contribute to battery output, the area used for power generation becomes relatively small, and it is difficult to obtain good battery output. Further, providing the locate hole has a problem that the manufacturing cost of the separator increases.

一方、ロケート穴を小さくする場合、位置決めバーの断面積も小さくする必要があるため、位置決めバーの剛性を確保することが困難である。そのため、例えば、セパレータの位置決めの際に位置決めバー自体が撓んでしまい、位置決め精度を確保できない虞がある。   On the other hand, when the locate hole is made small, it is necessary to reduce the cross-sectional area of the positioning bar, so it is difficult to ensure the rigidity of the positioning bar. Therefore, for example, when positioning the separator, the positioning bar itself may be bent, and the positioning accuracy may not be ensured.

さらに、位置決めバーを伸び方向に移動させるためには、高精度かつ高速のアクチュエータが必要であり、設備費が増大する問題を有する。   Furthermore, in order to move the positioning bar in the extending direction, a high-precision and high-speed actuator is required, and there is a problem that the equipment cost increases.

本発明は、上記従来技術に伴う課題を解決するためになされたものであり、燃料電池の出力密度を向上させ、かつ、製造コストを低減することを目的とする。   The present invention has been made to solve the problems associated with the above-described prior art, and aims to improve the output density of the fuel cell and reduce the manufacturing cost.

上記目的を達成するための本発明の一様相は、第1セパレータと、前記第1セパレータと重ね合せられかつ位置決めされて接合された第2セパレータとを有し、燃料電池を製造するために膜電極接合体と交互に積層される燃料電池用セパレータ接合体である。そして、前記第1および第2セパレータにおける燃料ガス、酸化剤ガスあるいは冷媒の導入用のマニホールド穴と、前記燃料ガス、前記酸化剤ガスあるいは前記冷媒の排出用のマニホールド穴とは、前記燃料電池用セパレータ接合体を積層する際に位置決めバーが斜め方向から挿入されるロケート穴として使用される。また、前記第1セパレータにおける前記ロケート穴を構成するマニホールド穴と、対応する前記第2セパレータにおける前記ロケート穴を構成するマニホールド穴とは、前記燃料電池用セパレータ接合体の変形を矯正する伸び方向と直交する前記積層の方向に、互いにオフセットして形成されており、互い違いに突出している内周縁部を有する。そして、前記積層の際、前記第1セパレータにおける前記内周縁部は、前記位置決めバーの一側が当接する位置決め基準辺を構成し、前記第2セパレータにおける前記内周縁部は、前記位置決めバーの他側を押圧する押し当て辺を構成するように設定されている。なお、前記伸び方向は、前記第1セパレータおよび前記第2セパレータにおける前記導入用のマニホールド穴と前記排出用のマニホールド穴とが離間する方向であり、前記位置決めバーは、最終的に除去されている。 In order to achieve the above object, a uniform phase of the present invention includes a first separator and a second separator superimposed and positioned and joined to the first separator, and a membrane for manufacturing a fuel cell. It is a separator assembly for fuel cells laminated | stacked alternately with an electrode assembly. A manifold hole for introducing fuel gas, oxidant gas or refrigerant and a manifold hole for discharging the fuel gas, oxidant gas or refrigerant in the first and second separators are for the fuel cell. When the separator assembly is stacked, the positioning bar is used as a locate hole inserted from an oblique direction. Further, the manifold hole constituting the locate hole in the first separator and the manifold hole constituting the locate hole in the corresponding second separator have an extension direction for correcting the deformation of the fuel cell separator assembly. In the direction of the perpendicular lamination , they are formed offset from each other, and have inner peripheral edge portions protruding alternately. In the stacking, the inner peripheral edge of the first separator constitutes a positioning reference side with which one side of the positioning bar abuts, and the inner peripheral edge of the second separator is the other side of the positioning bar. It is set so as to constitute a pressing side for pressing. The extending direction is a direction in which the introduction manifold hole and the discharge manifold hole in the first separator and the second separator are separated from each other, and the positioning bar is finally removed. .

上記目的を達成するための本発明の別の一様相は、前記燃料電池用セパレータ接合体と、膜電極接合体と、を交互に積層してなる燃料電池である。そして、前記セパレータ接合体を積層する際、前記位置決めバーを、前記第1セパレータにおける前記ロケート穴を構成するマニホールド穴と、対応する前記第2セパレータにおける前記ロケート穴を構成するマニホールド穴とに、斜め方向から挿入している。この際、前記位置決めバーの一側を、位置決め基準辺を構成する前記第1セパレータにおける前記内周縁部に当接させ、前記位置決めバーの他側を、押し当て辺を構成する前記第2セパレータにおける前記内周縁部によって押圧させ、そして、前記位置決めバーの傾斜を解消し、前記第1セパレータおよび前記第2セパレータにおける前記ロケート穴を構成するマニホールド穴の間口を狭めている。これにより、前記セパレータ接合体を、前記セパレータ接合体の変形を矯正する伸び方向に自動的にシフトさせて、前記セパレータ接合体の変形を矯正すると共に前記セパレータ接合体を位置決めしている。なお、前記伸び方向は、前記第1および第2セパレータにおける燃料ガス、酸化剤ガスあるいは冷媒の導入用のマニホールド穴と、前記燃料ガス、前記酸化剤ガスあるいは前記冷媒の排出用のマニホールド穴とが離間する方向であり、前記位置決めバーは、最終的に除去されている。 Another uniform phase of the present invention for achieving the above object is a fuel cell obtained by alternately laminating the separator assembly for fuel cells and the membrane electrode assembly. And when laminating | stacking the said separator assembly, the said positioning bar is slanted to the manifold hole which comprises the said locate hole in the said 1st separator, and the manifold hole which comprises the said locate hole in the said 2nd separator. Inserting from the direction. At this time, one side of the positioning bar is brought into contact with the inner peripheral edge of the first separator constituting the positioning reference side, and the other side of the positioning bar is brought into contact with the second separator constituting the pressing side. The inner peripheral edge is pressed, the inclination of the positioning bar is eliminated, and the opening of the manifold hole constituting the locating hole in the first separator and the second separator is narrowed. As a result, the separator assembly is automatically shifted in the elongation direction to correct the deformation of the separator assembly, thereby correcting the deformation of the separator assembly and positioning the separator assembly. The extending direction includes a manifold hole for introducing fuel gas, oxidant gas or refrigerant in the first and second separators, and a manifold hole for discharging the fuel gas, oxidant gas or refrigerant. The positioning bar is finally removed.

上記目的を達成するための本発明の別の一様相は、前記燃料電池用セパレータ接合体の製造方法であって、前記第1および第2セパレータを位置決めするセパレータ位置決め工程を有する。そして、前記セパレータ位置決め工程において、前記位置決めバーと異なる別部材である位置決め支柱を、前記第1セパレータにおける前記ロケート穴を構成するマニホールド穴と、対応する前記第2セパレータにおける前記ロケート穴を構成するマニホールド穴とに、斜め方向から挿入している。この際、前記位置決め支柱の一側を、位置決め基準辺を構成する前記第1セパレータにおける前記内周縁部に当接させ、前記位置決め支柱の他側を、押し当て辺を構成する前記第2セパレータにおける前記内周縁部によって押圧させ、そして、前記位置決め支柱の傾斜を解消し、前記第1セパレータおよび前記第2セパレータにおける前記ロケート穴を構成するマニホールド穴の間口を狭めている。これにより、前記第1および第2セパレータを、前記第1および第2セパレータの変形を矯正する伸び方向に自動的にシフトさせて、前記第1および第2セパレータの変形を矯正すると共に前記第1および第2セパレータを位置決めしている。なお、前記伸び方向は、前記第1および第2セパレータにおける燃料ガス、酸化剤ガスあるいは冷媒の導入用のマニホールド穴と、前記燃料ガス、前記酸化剤ガスあるいは前記冷媒の排出用のマニホールド穴とが離間する方向であり、前記位置決め支柱は、最終的に除去される。 Another uniform phase of the present invention for achieving the above object is a method of manufacturing the fuel cell separator assembly, comprising a separator positioning step of positioning the first and second separators. Then, in the separator positioning step, positioning pillars, which are different members from the positioning bar, a manifold hole constituting the locate hole in the first separator, and a manifold constituting the locate hole in the corresponding second separator Inserted into the hole from an oblique direction. At this time, one side of the positioning column is brought into contact with the inner peripheral edge of the first separator constituting the positioning reference side, and the other side of the positioning column is arranged in the second separator constituting the pressing side. The inner peripheral edge is pressed, the inclination of the positioning column is eliminated, and the opening of the manifold hole constituting the locate hole in the first separator and the second separator is narrowed. As a result, the first and second separators are automatically shifted in the extending direction to correct the deformation of the first and second separators, thereby correcting the deformation of the first and second separators and the first. And the second separator is positioned. The extending direction includes a manifold hole for introducing fuel gas, oxidant gas or refrigerant in the first and second separators, and a manifold hole for discharging the fuel gas, oxidant gas or refrigerant. The positioning struts are finally removed.

上記目的を達成するための本発明の別の一様相は、前記燃料電池用セパレータ接合体の製造装置である。当該製造装置は、前記第1および第2セパレータを接合する前に、前記第1セパレータにおける前記ロケート穴を構成するマニホールド穴と、対応する前記第2セパレータにおける前記ロケート穴を構成するマニホールド穴とに、斜め方向から挿入される位置決め支柱を有する。そして、前記位置決め支柱は、前記位置決めバーと異なる別部材であり、前記第1および第2セパレータを位置決めする際、前記第1セパレータにおける前記内周縁部が、前記位置決め支柱の一側と当接することで位置決め基準辺を構成し、前記第2セパレータにおける前記内周縁部が、前記位置決め支柱の他側を押圧することで押し当て辺を構成するように、設定されている。なお、前記位置決め支柱は、最終的に前記第1および前記第2セパレータにおける前記ロケート穴から取り外される。 Another aspect of the present invention for achieving the above object is the apparatus for manufacturing a separator assembly for a fuel cell. Prior to joining the first and second separators, the manufacturing apparatus includes a manifold hole constituting the locate hole in the first separator and a manifold hole constituting the locate hole in the corresponding second separator. And a positioning column inserted from an oblique direction. The positioning column is a different member from the positioning bar, and when positioning the first and second separators, the inner peripheral edge of the first separator is in contact with one side of the positioning column. Is set so that the inner peripheral edge portion of the second separator forms the pressing side by pressing the other side of the positioning column. The positioning column is finally removed from the locating holes in the first and second separators .

上記目的を達成するための本発明の別の一様相は、前記燃料電池用セパレータ接合体と、膜電極接合体と、を交互に積層してなる燃料電池の製造方法であって、前記燃料電池用セパレータ接合体を積層する際に、前記燃料電池用セパレータ接合体を位置決めする接合体位置決め工程を有する。そして、前記接合体位置決め工程において、位置決めバーを、前記第1セパレータにおける前記ロケート穴を構成するマニホールド穴と、対応する前記第2セパレータにおける前記ロケート穴を構成するマニホールド穴とに、斜め方向から挿入している。この際、前記位置決めバーの一側を、位置決め基準辺を構成する前記第1セパレータにおける前記内周縁部に当接させ、前記位置決めバーの他側を、押し当て辺を構成する前記第2セパレータにおける前記内周縁部によって押圧させ、そして、前記位置決めバーの傾斜を解消し、前記第1セパレータおよび前記第2セパレータにおける前記ロケート穴を構成するマニホールド穴の間口を狭めている。これにより、前記燃料電池用セパレータ接合体を、前記燃料電池用セパレータ接合体の変形を矯正する伸び方向に自動的にシフトさせて、前記燃料電池用セパレータ接合体の変形を矯正すると共に前記燃料電池用セパレータ接合体を位置決めしている。なお、前記伸び方向は、前記第1および第2セパレータにおける燃料ガス、酸化剤ガスあるいは冷媒の導入用のマニホールド穴と、前記燃料ガス、前記酸化剤ガスあるいは前記冷媒の排出用のマニホールド穴とが離間する方向であり、前記位置決めバーは、最終的に除去される。 Another aspect of the present invention for achieving the above object is a method for manufacturing a fuel cell, in which the separator assembly for a fuel cell and a membrane electrode assembly are alternately laminated. And a separator assembly for positioning the fuel cell separator assembly when the separator assembly for a battery is laminated. In the joined body positioning step, the positioning bar is inserted into the manifold hole constituting the locate hole in the first separator and the manifold hole constituting the locate hole in the corresponding second separator from an oblique direction. doing. At this time, one side of the positioning bar is brought into contact with the inner peripheral edge of the first separator constituting the positioning reference side, and the other side of the positioning bar is brought into contact with the second separator constituting the pressing side. The inner peripheral edge is pressed, the inclination of the positioning bar is eliminated, and the opening of the manifold hole constituting the locating hole in the first separator and the second separator is narrowed. Accordingly, the fuel cell separator assembly is automatically shifted in an extending direction to correct the deformation of the fuel cell separator assembly, thereby correcting the deformation of the fuel cell separator assembly and the fuel cell. The separator assembly is positioned. The extending direction includes a manifold hole for introducing fuel gas, oxidant gas or refrigerant in the first and second separators, and a manifold hole for discharging the fuel gas, oxidant gas or refrigerant. The positioning bar is finally removed.

上記目的を達成するための本発明の別の一様相は、前記燃料電池用セパレータ接合体と、膜電極接合体と、を交互に積層してなる燃料電池の製造装置である。当該製造装置は、前記燃料電池用セパレータ接合体を積層する際に、前記第1セパレータにおける前記ロケート穴を構成するマニホールド穴と、対応する前記第2セパレータにおける前記ロケート穴を構成するマニホールド穴とに、斜め方向から挿入される位置決めバーを有する。前記位置決めバーは、前記積層の際、前記第1セパレータにおける前記内周縁部が、前記位置決めバーの一側と当接することで位置決め基準辺を構成し、前記第2セパレータにおける前記内周縁部が、前記位置決めバーの他側を押圧することで押し当て辺を構成するように、設定されている。なお、前記位置決めバーは、最終的に前記第1および前記第2セパレータにおける前記ロケート穴から取り外される。 Another uniform phase of the present invention for achieving the above object is a fuel cell manufacturing apparatus in which the fuel cell separator assembly and the membrane electrode assembly are alternately laminated. The manufacturing apparatus, when laminating the separator assembly for a fuel cell, forms a manifold hole that constitutes the locate hole in the first separator and a manifold hole that constitutes the locate hole in the corresponding second separator. And a positioning bar inserted from an oblique direction. The positioning bar forms a positioning reference side by contacting the inner peripheral edge of the first separator with one side of the positioning bar during the stacking, and the inner peripheral edge of the second separator is The pressing side is set by pressing the other side of the positioning bar. The positioning bar is finally removed from the locate holes in the first and second separators .

上記目的を達成するための本発明の一様相に係る燃料電池用セパレータ接合体によれば、第1および第2セパレータのマニホールド穴が、燃料電池用セパレータ接合体を積層する際のロケート穴として、利用されるため、電池出力に寄与しない専用のロケート穴の形成部位が不要となる。そのため、ロケート穴を設けるための製造コストが削減でき、かつ、第1および第2セパレータを小型化することで、出力密度を向上させることができる。また、位置決めバーを、ロケート穴を構成するマニホールド穴に、斜め方向から挿入し、位置決めバーの一側を、位置決め基準辺を構成する内周縁部に当接させ、位置決めバーの他側を、押し当て辺を構成する内周縁部によって押圧させることができる。そして、位置決めバーの傾斜を解消すると、マニホールド穴の間口は狭まり、燃料電池用セパレータ接合体が伸び方向に自動的にシフトするため、燃料電池用セパレータ接合体の変形(反りやウネリ)を矯正すると共に燃料電池用セパレータ接合体を位置決めすることが可能である。これにより、位置決めバーを伸び方向に移動させるためのアクチュエータが不用となり、設備費を削減することができる。したがって、良好な出力密度および製造コストを有する燃料電池を得ることが可能である。つまり、燃料電池の出力密度を向上させ、かつ、製造コストを低減することができる。   According to the fuel cell separator assembly according to the present invention for achieving the above object, the manifold holes of the first and second separators serve as locate holes when the fuel cell separator assembly is stacked. Therefore, a dedicated locating hole forming portion that does not contribute to battery output is not required. Therefore, the manufacturing cost for providing the locate hole can be reduced, and the output density can be improved by downsizing the first and second separators. In addition, the positioning bar is inserted into the manifold hole constituting the locate hole from an oblique direction, one side of the positioning bar is brought into contact with the inner peripheral edge constituting the positioning reference side, and the other side of the positioning bar is pushed. It can be made to press by the inner peripheral edge part which comprises a contact edge. When the inclination of the positioning bar is eliminated, the opening of the manifold hole is narrowed, and the fuel cell separator assembly is automatically shifted in the extending direction, so that the deformation (warping and undulation) of the fuel cell separator assembly is corrected. At the same time, it is possible to position the fuel cell separator assembly. As a result, an actuator for moving the positioning bar in the extending direction becomes unnecessary, and the equipment cost can be reduced. Therefore, it is possible to obtain a fuel cell having good power density and manufacturing cost. That is, the output density of the fuel cell can be improved and the manufacturing cost can be reduced.

上記目的を達成するための本発明の別の一様相に係る燃料電池によれば、第1および第2セパレータのマニホールド穴が、燃料電池用セパレータ接合体を積層する際のロケート穴として、利用されているため、電池出力に寄与しない専用のロケート穴の形成部位が不要となる。そのため、ロケート穴を設けるための製造コストが削減でき、かつ、第1および第2セパレータを小型化することで、出力密度を向上させることができる。また、位置決めバーを、ロケート穴を構成するマニホールド穴に、斜め方向から挿入し、そして、その傾斜を解消すると、マニホールド穴の間口は狭まり、燃料電池用セパレータ接合体が伸び方向に自動的にシフトすることで、燃料電池用セパレータ接合体の変形(反りやウネリ)を矯正すると共に燃料電池用セパレータ接合体を位置決めしている。そのため、位置決めバーを伸び方向に移動させるためのアクチュエータが不用となり、設備費を削減することができる。したがって、燃料電池は、良好な出力密度および製造コストを有することとなる。つまり、燃料電池の出力密度を向上させ、かつ、製造コストを低減することができる。   According to the fuel cell according to another uniform phase of the present invention for achieving the above object, the manifold holes of the first and second separators are used as locating holes when the fuel cell separator assemblies are stacked. Therefore, a dedicated locating hole forming portion that does not contribute to battery output is not necessary. Therefore, the manufacturing cost for providing the locate hole can be reduced, and the output density can be improved by downsizing the first and second separators. In addition, when the positioning bar is inserted into the manifold hole constituting the locate hole from an oblique direction, and the inclination is eliminated, the opening of the manifold hole is narrowed and the fuel cell separator assembly is automatically shifted in the extending direction. By doing so, deformation (warping or undulation) of the fuel cell separator assembly is corrected and the fuel cell separator assembly is positioned. Therefore, an actuator for moving the positioning bar in the extending direction becomes unnecessary, and the equipment cost can be reduced. Therefore, the fuel cell has a good power density and manufacturing cost. That is, the output density of the fuel cell can be improved and the manufacturing cost can be reduced.

上記目的を達成するための本発明の別の一様相に係る燃料電池用セパレータ接合体の製造方法によれば、第1および第2セパレータのマニホールド穴が、第1および第2セパレータを位置決めする際のロケート穴として、利用されているため、電池出力に寄与しない専用のロケート穴の形成部位が不要となる。そのため、ロケート穴を設けるための製造コストが削減でき、かつ、第1および第2セパレータを小型化することができる。また、位置決め支柱を、ロケート穴を構成するマニホールド穴に、斜め方向から挿入し、そして、その傾斜を解消し、マニホールド穴の間口を狭めることによって、第1および第2セパレータを伸び方向に自動的にシフトさせることで、第1および第2セパレータの変形(反りやウネリ)を矯正すると共に第1および第2セパレータを位置決めしている。そのため、位置決め支柱を伸び方向に移動させるためのアクチュエータが不用となり、設備費を削減することができる。したがって、製造される燃料電池用セパレータ接合体を、小型化し、かつ、製造コストを低減することが可能であり、燃料電池用セパレータ接合体と、膜電極接合体と、を交互に積層してなる燃料電池は、良好な出力密度および製造コストを有することとなる。つまり、燃料電池の出力密度を向上させ、かつ、製造コストを低減することができる。   According to the method of manufacturing a fuel cell separator assembly according to another aspect of the present invention for achieving the above object, the manifold holes of the first and second separators position the first and second separators. Since it is used as a locating hole, a dedicated locating hole forming portion that does not contribute to battery output is not required. Therefore, the manufacturing cost for providing the locate hole can be reduced, and the first and second separators can be reduced in size. Moreover, the first and second separators are automatically extended in the extending direction by inserting the positioning posts into the manifold holes constituting the locating holes from an oblique direction, and eliminating the inclination and narrowing the opening of the manifold holes. The first and second separators are positioned while the first and second separators are deformed (warped and undulated) by shifting to the position. Therefore, an actuator for moving the positioning column in the extending direction becomes unnecessary, and the equipment cost can be reduced. Therefore, the manufactured fuel cell separator assembly can be reduced in size and the manufacturing cost can be reduced, and the fuel cell separator assembly and the membrane electrode assembly are alternately laminated. The fuel cell will have good power density and manufacturing cost. That is, the output density of the fuel cell can be improved and the manufacturing cost can be reduced.

上記目的を達成するための本発明の別の一様相に係る燃料電池用セパレータ接合体の製造装置によれば、第1および第2セパレータのマニホールド穴が、第1および第2セパレータを位置決めする際のロケート穴として、利用されているため、電池出力に寄与しない専用のロケート穴の形成部位が不要となる。そのため、ロケート穴を設けるための製造コストが削減でき、かつ、第1および第2セパレータを小型化することができる。また、位置決め支柱を、ロケート穴を構成するマニホールド穴に、斜め方向から挿入し、位置決め支柱の一側を、位置決め基準辺を構成する第1セパレータにおける内周縁部に当接させ、位置決め支柱の他側を、押し当て辺を構成する第2セパレータにおける内周縁部によって押圧させることができる。そして、位置決め支柱の傾斜を解消し、ロケート穴を構成するマニホールド穴の間口を狭めることによって、第1および第2セパレータを伸び方向に自動的にシフトさせて、第1および第2セパレータの変形を矯正すると共に第1および第2セパレータを位置決めすることが可能である。これにより、位置決め支柱を伸び方向に移動させるためのアクチュエータが不用となり、設備費を削減することができる。したがって、製造される燃料電池用セパレータ接合体を、小型化し、かつ、製造コストを低減することが可能であり、燃料電池用セパレータ接合体と、膜電極接合体と、を交互に積層してなる燃料電池は、良好な出力密度および製造コストを有することとなる。つまり、燃料電池の出力密度を向上させ、かつ、製造コストを低減することができる。   According to the fuel cell separator assembly manufacturing apparatus according to another aspect of the present invention for achieving the above object, the manifold holes of the first and second separators position the first and second separators. Since it is used as a locating hole, a dedicated locating hole forming portion that does not contribute to battery output is not required. Therefore, the manufacturing cost for providing the locate hole can be reduced, and the first and second separators can be reduced in size. In addition, the positioning column is inserted into the manifold hole constituting the locate hole from an oblique direction, and one side of the positioning column is brought into contact with the inner peripheral edge of the first separator constituting the positioning reference side. The side can be pressed by the inner peripheral edge of the second separator constituting the pressing side. Then, the first and second separators are automatically shifted in the extending direction by eliminating the inclination of the positioning struts and narrowing the opening of the manifold holes constituting the locate holes, so that the first and second separators are deformed. It is possible to correct and position the first and second separators. As a result, an actuator for moving the positioning column in the extending direction becomes unnecessary, and the equipment cost can be reduced. Therefore, the manufactured fuel cell separator assembly can be reduced in size and the manufacturing cost can be reduced, and the fuel cell separator assembly and the membrane electrode assembly are alternately laminated. The fuel cell will have good power density and manufacturing cost. That is, the output density of the fuel cell can be improved and the manufacturing cost can be reduced.

上記目的を達成するための本発明の別の一様相に係る燃料電池の製造装置によれば、第1および第2セパレータのマニホールド穴が、燃料電池用セパレータ接合体を積層する際のロケート穴として、利用されているため、電池出力に寄与しない専用のロケート穴の形成部位が不要となる。そのため、ロケート穴を設けるための製造コストが削減でき、かつ、第1および第2セパレータを小型化することで、出力密度を向上させることができる。また、位置決めバーを、ロケート穴を構成するマニホールド穴に、斜め方向から挿入し、そして、位置決めバーの傾斜を解消し、マニホールド穴の間口を狭めることによって、燃料電池用セパレータ接合体を伸び方向に自動的にシフトさせて、燃料電池用セパレータ接合体の変形(反りやウネリ)を矯正すると共に燃料電池用セパレータ接合体を位置決めしている。そのため、位置決めバーを伸び方向に移動させるためのアクチュエータが不用となり、設備費を削減することができる。したがって、製造される燃料電池は、良好な出力密度および製造コストを有することとなる。つまり、燃料電池の出力密度を向上させ、かつ、製造コストを低減することができる。   According to the fuel cell manufacturing apparatus according to another uniform phase of the present invention for achieving the above object, the manifold holes of the first and second separators serve as locate holes when the separator assemblies for fuel cells are stacked. Therefore, a dedicated locating hole forming portion that does not contribute to battery output is not required. Therefore, the manufacturing cost for providing the locate hole can be reduced, and the output density can be improved by downsizing the first and second separators. In addition, the positioning bar is inserted into the manifold hole constituting the locating hole from an oblique direction, and the inclination of the positioning bar is eliminated and the opening of the manifold hole is narrowed. The shift is automatically performed to correct the deformation (warping or undulation) of the fuel cell separator assembly, and the fuel cell separator assembly is positioned. Therefore, an actuator for moving the positioning bar in the extending direction becomes unnecessary, and the equipment cost can be reduced. Therefore, the manufactured fuel cell has a good power density and manufacturing cost. That is, the output density of the fuel cell can be improved and the manufacturing cost can be reduced.

上記目的を達成するための本発明の別の一様相に係る燃料電池の製造装置によれば、第1および第2セパレータのマニホールド穴が、燃料電池用セパレータ接合体を積層する際のロケート穴として、利用されるため、電池出力に寄与しない専用のロケート穴の形成部位が不要となる。そのため、ロケート穴を設けるための製造コストが削減でき、かつ、第1および第2セパレータを小型化することで、出力密度を向上させることができる。また、位置決めバーを、ロケート穴を構成するマニホールド穴に、斜め方向から挿入し、位置決めバーの一側を、位置決め基準辺を構成する第1セパレータにおける内周縁部に当接させ、位置決めバーの他側を、押し当て辺を構成する第2セパレータにおける内周縁部によって押圧させることができる。そして、位置決めバーの傾斜を解消し、ロケート穴を構成するマニホールド穴の間口を狭めることによって、燃料電池用セパレータ接合体を伸び方向に自動的にシフトさせて、燃料電池用セパレータ接合体の変形(反りやウネリ)を矯正すると共に燃料電池用セパレータ接合体を位置決めすることが可能である。これにより、位置決めバーを伸び方向に移動させるためのアクチュエータが不用となり、設備費を削減することができる。したがって、製造される燃料電池は、良好な出力密度および製造コストを有することとなる。つまり、燃料電池の出力密度を向上させ、かつ、製造コストを低減することができる。   According to the fuel cell manufacturing apparatus according to another uniform phase of the present invention for achieving the above object, the manifold holes of the first and second separators serve as locate holes when the separator assemblies for fuel cells are stacked. Therefore, a dedicated locating hole forming portion that does not contribute to battery output is unnecessary. Therefore, the manufacturing cost for providing the locate hole can be reduced, and the output density can be improved by downsizing the first and second separators. In addition, the positioning bar is inserted into the manifold hole constituting the locate hole from an oblique direction, and one side of the positioning bar is brought into contact with the inner peripheral edge of the first separator constituting the positioning reference side. The side can be pressed by the inner peripheral edge of the second separator constituting the pressing side. Then, the inclination of the positioning bar is eliminated, and the manifold hole constituting the locate hole is narrowed, so that the fuel cell separator assembly is automatically shifted in the extending direction, and the deformation of the fuel cell separator assembly ( It is possible to correct the warpage and undulation and to position the fuel cell separator assembly. As a result, an actuator for moving the positioning bar in the extending direction becomes unnecessary, and the equipment cost can be reduced. Therefore, the manufactured fuel cell has a good power density and manufacturing cost. That is, the output density of the fuel cell can be improved and the manufacturing cost can be reduced.

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本発明の実施形態に係る燃料電池を説明するための斜視図である。   FIG. 1 is a perspective view for explaining a fuel cell according to an embodiment of the present invention.

図1に示される燃料電池10は、複数の単セルが積層されたスタック部12を有し、電源として利用され、後述するように、良好な出力密度および製造コストを有する。電源の用途は、例えば、定置用、携帯電話などの民生用携帯機器用、非常用、レジャーや工事用電源などの屋外用、搭載スペースが限定される自動車などの移動体用である。特に、移動体用電源は、比較的長時間の運転停止後に高い出力電圧が要求されるため、燃料電池10の用途として、特に好ましい。   A fuel cell 10 shown in FIG. 1 has a stack portion 12 in which a plurality of single cells are stacked, is used as a power source, and has a good output density and manufacturing cost as will be described later. Applications of the power source include, for example, stationary devices, consumer portable devices such as mobile phones, emergency devices, outdoor devices such as leisure and construction power sources, and mobile objects such as automobiles with limited mounting space. In particular, the power source for the mobile body is particularly preferable for the use of the fuel cell 10 because a high output voltage is required after a relatively long period of shutdown.

スタック部12の両側には、集電板70,80、絶縁板74,84およびエンドプレート76,86が配置される。集電板70,80は、緻密質カーボンや銅板等のガス不透過な導電性部材から形成され、また、スタック部12で生じた起電力を出力するための出力端子72,82が設けられている。絶縁板74,84は、ゴムや樹脂等の絶縁性部材から形成される。   On both sides of the stack portion 12, current collecting plates 70 and 80, insulating plates 74 and 84, and end plates 76 and 86 are arranged. The current collecting plates 70 and 80 are formed of a gas impermeable conductive member such as dense carbon or copper plate, and output terminals 72 and 82 for outputting the electromotive force generated in the stack portion 12 are provided. Yes. The insulating plates 74 and 84 are formed from an insulating member such as rubber or resin.

エンドプレート76,86は、剛性を備えた材料、例えば鋼などの金属材料から形成される。エンドプレート76は、燃料ガスである水素を流通させるため水素導入口90および水素排出口91、酸化剤ガスである空気(酸素)を流通させるための空気導入口93および空気排出口94、冷媒である冷却液を流通させるための冷却液導入口96および冷却液排出口97を有する。   The end plates 76 and 86 are made of a material having rigidity, for example, a metal material such as steel. The end plate 76 includes a hydrogen inlet 90 and a hydrogen outlet 91 for circulating hydrogen as a fuel gas, an air inlet 93 and an air outlet 94 for circulating air (oxygen) as an oxidant gas, and a refrigerant. It has a coolant introduction port 96 and a coolant discharge port 97 for circulating a certain coolant.

スタック部12、集電板70,80、絶縁板74,84およびエンドプレート76,86の四隅には、タイロッド78が挿通される貫通孔が配置される。タイロッド78は、その端部に形成される雄ねじ部に、ナット(不図示)が螺合され、燃料電池10を締結している。   Through holes through which the tie rods 78 are inserted are arranged at the four corners of the stack portion 12, the current collecting plates 70 and 80, the insulating plates 74 and 84, and the end plates 76 and 86. The tie rod 78 is fastened with the fuel cell 10 by a nut (not shown) being screwed into a male screw portion formed at the end thereof.

タイロッド78は、剛性を備えた材料、例えば、鋼などの金属材料から形成され、また、単セル同士の電気的短絡を防止するため、絶縁処理された表面部を有する。タイロッド78の設置本数は、4本(四隅)に限定されない。タイロッド78の締結機構は、螺合に限定されず、他の手段を適用することも可能である。燃料電池10の締結機構は、内部を延長するタイロッド78を利用する形態に限定されず、外部を延長するテンションロッドを利用することも可能である。   The tie rod 78 is formed of a material having rigidity, for example, a metal material such as steel, and has a surface portion that is insulated to prevent an electrical short circuit between the single cells. The number of tie rods 78 installed is not limited to four (four corners). The fastening mechanism of the tie rod 78 is not limited to screwing, and other means can be applied. The fastening mechanism of the fuel cell 10 is not limited to a form using the tie rod 78 extending the inside, and a tension rod extending the outside can also be used.

図2は、図1に示されるスタック部を説明するための断面図、図3、図4および図5は、図2に示される膜電極接合体、カソードおよびアノードセパレータを説明するための平面図である。   2 is a cross-sectional view for explaining the stack portion shown in FIG. 1, and FIGS. 3, 4 and 5 are plan views for explaining the membrane electrode assembly, cathode and anode separator shown in FIG. It is.

スタック部12は、単セルを構成するアセンブリ14を複数積層した積層体を有する。アセンブリ14は、膜電極接合体(MEA:membrane electrode assembly)20を、カソードセパレータ(第2セパレータ)50とアノードセパレータ(第1セパレータ)60とによって挟持してなる。膜電極接合体20、セパレータ50,60の間における外周縁部には、シール材(不図示)が配置されている。   The stack unit 12 has a stacked body in which a plurality of assemblies 14 constituting a single cell are stacked. The assembly 14 is formed by sandwiching a membrane electrode assembly (MEA) 20 between a cathode separator (second separator) 50 and an anode separator (first separator) 60. A sealing material (not shown) is disposed on the outer peripheral edge between the membrane electrode assembly 20 and the separators 50 and 60.

セパレータ50,60は、隣接している別のアセンブリ14のセパレータ60,50と、それぞれ接合されており、セパレータ接合体(燃料電池用セパレータ接合体)40を構成している。セパレータ接合体40は、後述するように、オフセット構造を有する。オフセット構造は、セパレータ接合体40と膜電極接合体20とを交互に積層して、スタック部12を形成する際、アクチュエータを使用することなく、セパレータ接合体40の変形(反りやウネリ)を矯正すると共にセパレータ接合体40を位置決め(セルフアライメント)するために利用される。   The separators 50 and 60 are respectively joined to the separators 60 and 50 of another adjacent assembly 14 to constitute a separator joined body (fuel cell separator joined body) 40. The separator joined body 40 has an offset structure as will be described later. The offset structure corrects the deformation (warping or undulation) of the separator assembly 40 without using an actuator when the stack portion 12 is formed by alternately laminating the separator assembly 40 and the membrane electrode assembly 20. And is used to position the separator assembly 40 (self-alignment).

膜電極接合体20は、電解質膜30と、電解質膜30を挟んで配置されるアノード電極(燃料極)32およびカソード電極(空気極)34とから構成され、セパレータ50,60と略同一形状を呈しており、図3に示されるように、水素、空気および冷却液を導入するためのマニホールド穴24(24A,24B,24C)および排出するためのマニホールド穴26(26A,26B,26C)を有する。アノード電極32は、アノード触媒層およびガス拡散層を有し、カソード電極34は、カソード触媒層およびガス拡散層を有する。電解質膜30は、固体高分子材料、例えば、フッ素系樹脂により形成されたプロトン伝導性のイオン交換膜であり、湿潤状態で良好な電気伝導性を呈する。   The membrane electrode assembly 20 includes an electrolyte membrane 30, an anode electrode (fuel electrode) 32 and a cathode electrode (air electrode) 34 that are disposed with the electrolyte membrane 30 interposed therebetween, and has substantially the same shape as the separators 50 and 60. 3 and has manifold holes 24 (24A, 24B, 24C) for introducing hydrogen, air and coolant and manifold holes 26 (26A, 26B, 26C) for discharging as shown in FIG. . The anode electrode 32 has an anode catalyst layer and a gas diffusion layer, and the cathode electrode 34 has a cathode catalyst layer and a gas diffusion layer. The electrolyte membrane 30 is a proton conductive ion exchange membrane formed of a solid polymer material, for example, a fluororesin, and exhibits good electrical conductivity in a wet state.

アノード触媒層およびカソード触媒層は、導電性担体に触媒成分が担持されてなる電極触媒と、高分子電解質とを含んでいる。電極触媒の導電性担体は、触媒成分を所望の分散状態で担持するための比表面積、および、集電体として十分な電子導電性を有しておれば、特に限定されないが、主成分がカーボン粒子であるのが好ましい。アノード触媒層に適用される触媒成分は、水素の酸化反応に触媒作用を有するものであれば、特に限定されない。カソード触媒層に適用される触媒成分は、酸素の還元反応に触媒作用を有するものであれば、特に限定されない。   The anode catalyst layer and the cathode catalyst layer include an electrode catalyst in which a catalyst component is supported on a conductive carrier, and a polymer electrolyte. The conductive support of the electrode catalyst is not particularly limited as long as it has a specific surface area for supporting the catalyst component in a desired dispersed state and sufficient electronic conductivity as a current collector, but the main component is carbon. Particles are preferred. The catalyst component applied to the anode catalyst layer is not particularly limited as long as it has a catalytic action on the oxidation reaction of hydrogen. The catalyst component applied to the cathode catalyst layer is not particularly limited as long as it has a catalytic action for the oxygen reduction reaction.

セパレータ50,60は、略矩形であり、ステンレス鋼鈑にプレス加工を施すことで形成されている。ステンレス鋼鈑は、複雑な機械加工を施しやすくかつ導電性が良好である点で好ましく、必要に応じて、耐食性のコーティングを施すことも可能である。セパレータ50,60の素材として、ステンレス鋼鈑以外の金属材料、例えば、アルミニウム板や、クラッド材を適用することも可能である。   The separators 50 and 60 are substantially rectangular, and are formed by pressing a stainless steel plate. The stainless steel plate is preferable in that it can be easily subjected to complicated machining and has good conductivity, and can be coated with a corrosion-resistant coating as necessary. As a material of the separators 50 and 60, a metal material other than the stainless steel plate, for example, an aluminum plate or a clad material can be applied.

カソードセパレータ50は、カソード電極34に相対して配置され、図4に示されるように、凹凸部52と、水素、空気および冷却液を導入するためのマニホールド穴54(54A,54B,54C)および排出するためのマニホールド穴56(56A,56B,56C)とを有する。   The cathode separator 50 is disposed relative to the cathode electrode 34. As shown in FIG. 4, the uneven portion 52 and the manifold holes 54 (54A, 54B, 54C) for introducing hydrogen, air, and coolant are provided. And a manifold hole 56 (56A, 56B, 56C) for discharging.

カソード電極34に相対する凹凸部52の内面と、カソード電極34の表面により形成される空間Sは、空気を流通させるための流路を構成し、空気用マニホールド穴24B,26B,54B,56B,64B,66Bを経由し、エンドプレート76に配置される空気導入口93および空気排出口94に、接続されている。したがって、カソード電極34に相対する凹凸部52の内面は、空気を流通させるための流路溝を構成する。 And the inner surface of the opposite concave-convex portion 52 to the cathode electrode 34, the space S 1 formed by the surface of the cathode electrode 34 constitutes a flow path for circulating air, the air manifold holes 24B, 26B, 54B, 56B , 64B, 66B, are connected to an air inlet 93 and an air outlet 94 disposed in the end plate 76. Therefore, the inner surface of the concavo-convex portion 52 facing the cathode electrode 34 constitutes a flow channel for allowing air to flow.

アノードセパレータ60は、アノード電極32に相対して配置され、図5に示されるように、凹凸部62と、水素、空気および冷却液を導入するためのマニホールド穴64(64A,64B,64C)および排出するためのマニホールド穴66(66A,66B,66C)とを有する。   The anode separator 60 is disposed relative to the anode electrode 32. As shown in FIG. 5, the concavo-convex portion 62, manifold holes 64 (64A, 64B, 64C) for introducing hydrogen, air, and coolant, and Manifold holes 66 (66A, 66B, 66C) for discharging are provided.

アノード電極32に相対する凹凸部62の内面と、アノード電極32の表面により形成される空間Sは、水素を流通させるための流路を構成し、水素用マニホールド穴24A,26A,54A,56A,64A,66Aを経由し、エンドプレート76に配置される水素導入口90および水素排出口91に、接続されている。したがって、アノード電極32に相対する凹凸部62の内面は、水素を流通させるための流路溝を構成する。 And the inner surface of the opposite concave-convex portion 62 to the anode electrode 32, the space S 2 formed by the surface of the anode electrode 32 constitutes a flow path for circulating the hydrogen, the hydrogen manifold holes 24A, 26A, 54A, 56A , 64A, 66A, to the hydrogen inlet 90 and the hydrogen outlet 91 disposed on the end plate 76. Therefore, the inner surface of the concavo-convex portion 62 facing the anode electrode 32 constitutes a flow channel for circulating hydrogen.

アノード電極32に相対する凹凸部62の外面と、隣接する別のアセンブリ14のカソードセパレータ50の外面により形成される空間Sは、冷却液を流通させるための流路を構成し、冷却液用マニホールド穴24C,26C,54C,56C,64C,66Cを経由し、エンドプレート76に配置される冷却液導入口96および冷却液排出口97に、接続されている。したがって、アノード電極32に相対する凹凸部62の外面は、冷却液を流通させるための流路溝を構成する。 And the outer surface of the opposite concave-convex portion 62 to the anode electrode 32, the space S 3 formed by the outer surface of the cathode separator 50 of another assembly 14 adjacent constitutes a flow path for circulating the cooling liquid, cooling liquid The manifold holes 24C, 26C, 54C, 56C, 64C, and 66C are connected to a coolant introduction port 96 and a coolant discharge port 97 disposed in the end plate 76. Therefore, the outer surface of the concavo-convex portion 62 facing the anode electrode 32 constitutes a flow channel for circulating the coolant.

冷却液の導入用のマニホールド穴24C,54C,64Cおよび排出用のマニホールド穴26C,56C,66Cは、後述の位置決めバーの挿入方向と直交する方向に関し(積層の方向と直交する面において)、セパレータ接合体40の変形(反りやウネリ)を矯正する伸び方向Xに先細の台形状断面を有し、他のマニホールド穴24A,24B,26A,26B,54A,54B,56A,56B,64A,64B,66A,66Bは、略楕円形状の断面を有するが、これらの形状に限定されない。なお、位置決めバーの挿入方向と直交する方向は、積層の方向と直交する方向であり、伸び方向Xは、マニホールド穴54(54A,54B,54C),64(64A,64B,64C)と、マニホールド穴56(56A,56B,56C),66(66A,66B,66C)とが離間する方向である。 The manifold holes 24C, 54C and 64C for introducing the coolant and the manifold holes 26C, 56C and 66C for discharging are separators in the direction perpendicular to the insertion direction of the positioning bar described later (on the surface perpendicular to the stacking direction). It has a tapered trapezoidal cross section in the extending direction X to correct deformation (warping or undulation) of the joined body 40, and the other manifold holes 24A, 24B, 26A, 26B, 54A, 54B, 56A, 56B, 64A, 64B, 66A and 66B have substantially elliptical cross sections, but are not limited to these shapes. The direction orthogonal to the insertion direction of the positioning bar is the direction orthogonal to the stacking direction , and the extending direction X is the manifold holes 54 (54A, 54B, 54C), 64 (64A, 64B, 64C) and the manifold. This is a direction in which the holes 56 (56A, 56B, 56C) and 66 (66A, 66B, 66C) are separated from each other.

次に、セパレータ接合体40およびオフセット構造を説明する。   Next, the separator assembly 40 and the offset structure will be described.

図6は、図2に示される燃料電池用セパレータ接合体を説明するための断面図、図7は、図6に示されるオフセット構造を説明するための平面図である。   6 is a cross-sectional view for explaining the separator assembly for a fuel cell shown in FIG. 2, and FIG. 7 is a plan view for explaining the offset structure shown in FIG.

セパレータ接合体40を構成するセパレータ50,60における冷却液の導入用のマニホールド穴54C,64Cおよび排出用のマニホールド穴56C,66Cは、セパレータ接合体40を積層する際に位置決めバーが斜め方向から挿入されるロケート穴として使用される。そのため、電池出力に寄与しない専用のロケート穴の形成部位が不要となり、ロケート穴を設けるための製造コストが削減でき、かつ、第1およびカソードセパレータ50を小型化することで、出力密度を向上させることができる。ロケート穴を構成するマニホールド穴は、冷却液の導入用のマニホールド穴54C,64Cおよび排出用のマニホールド穴56C,66Cに限定されない。   The manifold holes 54C and 64C for introducing the coolant and the manifold holes 56C and 66C for discharging in the separators 50 and 60 constituting the separator assembly 40 are inserted into the positioning bar from an oblique direction when the separator assembly 40 is stacked. Used as a locate hole. Therefore, a dedicated locating hole forming portion that does not contribute to the battery output is not required, the manufacturing cost for providing the locating hole can be reduced, and the output density can be improved by downsizing the first and cathode separators 50. be able to. The manifold holes constituting the locate holes are not limited to the manifold holes 54C and 64C for introducing the coolant and the manifold holes 56C and 66C for discharging.

カソードセパレータ50のマニホールド穴(ロケート穴)54C,56Cと、アノードセパレータ60のマニホールド穴(ロケート穴)64C,66Cとは、セパレータ接合体40の変形を矯正する伸び方向Xと直交する方向Yに、互いにオフセットして形成されており(オフセット量G)、互い違いに突出している内周縁部42,44を有する。   The manifold holes (locating holes) 54C and 56C of the cathode separator 50 and the manifold holes (locating holes) 64C and 66C of the anode separator 60 are in a direction Y orthogonal to the extending direction X that corrects the deformation of the separator assembly 40. The inner peripheral edge portions 42 and 44 are formed so as to be offset from each other (offset amount G) and project alternately.

後述するように、セパレータ接合体40の積層の際、アノードセパレータ60の内周縁部44は、位置決めバーの一側が当接する位置決め基準辺を構成し、カソードセパレータ50の内周縁部42は、位置決めバーの他側を押圧する押し当て辺を構成するように設定されている。つまり、位置決めバーを、ロケート穴を構成するマニホールド穴54C,56C,64C,66Cに、斜め方向から挿入し、位置決めバーの一側を、内周縁部(位置決め基準辺)44に当接させ、位置決めバーの他側を、内周縁部(押し当て辺)42によって押圧させることができる。   As will be described later, when the separator assembly 40 is stacked, the inner peripheral edge portion 44 of the anode separator 60 constitutes a positioning reference side with which one side of the positioning bar abuts, and the inner peripheral edge portion 42 of the cathode separator 50 corresponds to the positioning bar. It sets so that the pressing edge which presses the other side may be comprised. In other words, the positioning bar is inserted into the manifold holes 54C, 56C, 64C, 66C constituting the locate hole from an oblique direction, and one side of the positioning bar is brought into contact with the inner peripheral edge (positioning reference side) 44 for positioning. The other side of the bar can be pressed by an inner peripheral edge (pressing side) 42.

そして、位置決めバーをセパレータ接合体に対して直交(傾斜を解消)させると、マニホールド穴54C,56C,64C,66Cの間口は狭まることにより、セパレータ接合体40が伸び方向に自動的にシフトするため、セパレータ接合体40の変形を矯正すると共に燃料電池用セパレータ接合体を位置決めすることが可能である。そのため、位置決めバーを伸び方向に移動させるためのアクチュエータが不用となり、設備費を削減することができる。したがって、燃料電池は、良好な出力密度および製造コストを有することとなる。つまり、燃料電池の出力密度を向上させ、かつ、製造コストを低減することができる。   When the positioning bar is orthogonal to the separator assembly (inclination is eliminated), the manifold holes 54C, 56C, 64C, and 66C are narrowed so that the separator assembly 40 is automatically shifted in the extending direction. It is possible to correct the deformation of the separator assembly 40 and position the separator assembly for the fuel cell. Therefore, an actuator for moving the positioning bar in the extending direction becomes unnecessary, and the equipment cost can be reduced. Therefore, the fuel cell has a good power density and manufacturing cost. That is, the output density of the fuel cell can be improved and the manufacturing cost can be reduced.

アノードセパレータ60の内周縁部44は、カソードセパレータ50の内周縁部42に比較し、剛性を向上させるため、折り曲げ加工が適用されている。これは、セパレータ接合体40の積層の際、大きな当接力を適用可能とすると共に、アノードセパレータ60(マニホールド穴64C,66C)の変形を抑制し、位置決め精度を向上させるためである。なお、折り曲げ加工は、剛性を簡単に向上させることができるため好ましいが、他の加工を適宜適用することも可能である。   Bending is applied to the inner peripheral edge 44 of the anode separator 60 in order to improve rigidity compared to the inner peripheral edge 42 of the cathode separator 50. This is because a large contact force can be applied when the separator assembly 40 is stacked, and deformation of the anode separator 60 (manifold holes 64C and 66C) is suppressed to improve positioning accuracy. The bending process is preferable because rigidity can be easily improved, but other processes can be applied as appropriate.

カソードセパレータ50の周縁部42端部は、アノードセパレータ60の内周縁部44から離間する方向に隆起させる加工が施され、かつ、当該屈曲加工は、隆起している端部と位置決めバーとが当接すように設定されている。これは、セパレータ接合体40の積層の際、位置決めバーを、カソードセパレータ50の内周縁部42に容易かつ確実に押し当てるためである。なお、屈曲加工は、内周縁部(押し当て辺)42を、内周縁部(位置決め基準辺)44から容易に隆起させることできるため好ましいが、他の加工を適宜適用することも可能である。 The edge 42 of the cathode separator 50 is processed to be raised in a direction away from the inner edge 44 of the anode separator 60, and the bent end is in contact with the positioning bar. It is set as that Sessu. This is because the positioning bar is easily and reliably pressed against the inner peripheral edge portion 42 of the cathode separator 50 when the separator assembly 40 is laminated. The bending process is preferable because the inner peripheral edge part (pressing side) 42 can be easily raised from the inner peripheral edge part (positioning reference side) 44, but other processes can be applied as appropriate.

マニホールド穴54C,56C,64C,66Cは、位置決めバーの挿入方向と直交する方向に関し(積層の方向と直交する面において)、伸び方向Xに先細の台形状断面を有する。したがって、位置決めバーの挿入方向と直交する方向に関し(積層の方向と直交する面において)、伸び方向Xに先細の台形状断面を有する位置決めバーを適用する場合、内周縁部42,44のオフセット構造を利用し、セパレータ接合体40の変形を矯正すると共にセパレータ接合体40を位置決めする際、辺当たりさせることが可能であるため、セパレータ接合体40の変形を抑制することができる。 The manifold holes 54C, 56C, 64C, 66C have a trapezoidal cross section tapered in the extending direction X with respect to the direction orthogonal to the insertion direction of the positioning bar (on the plane orthogonal to the stacking direction) . Accordingly, when a positioning bar having a tapered trapezoidal cross section in the extending direction X is applied in the direction perpendicular to the insertion direction of the positioning bar (on the plane perpendicular to the stacking direction) , the offset structure of the inner peripheral edge portions 42 and 44 is applied. When the separator joined body 40 is corrected and the separator joined body 40 is positioned, it is possible to make contact with the sides, so that the deformation of the separator joined body 40 can be suppressed.

なお、マニホールド穴54C,56C,64C,66Cに対応する膜電極接合体20のマニホールド穴24C,26Cには、カソードセパレータ50の内周縁部42の隆起している端部が挿入されることで、膜電極接合体20とカソードセパレータ50とが嵌合している。そのため、セパレータ接合体40を積層する際における膜電極接合体20の位置決め精度が向上し、かつ、積層後における動的位置ズレが抑制される。   The protruding end of the inner peripheral edge 42 of the cathode separator 50 is inserted into the manifold holes 24C and 26C of the membrane electrode assembly 20 corresponding to the manifold holes 54C, 56C, 64C, and 66C. The membrane electrode assembly 20 and the cathode separator 50 are fitted. Therefore, the positioning accuracy of the membrane electrode assembly 20 when the separator assembly 40 is laminated is improved, and the dynamic positional deviation after the lamination is suppressed.

次に、セパレータ接合体40の製造装置を説明する。   Next, an apparatus for manufacturing the separator assembly 40 will be described.

図8は、本発明の実施形態に係るセパレータ接合体の製造装置を説明するための断面図、図9は、図8に示される位置決め支柱を説明するための断面図である。   FIG. 8 is a cross-sectional view for explaining an apparatus for manufacturing a separator assembly according to an embodiment of the present invention, and FIG. 9 is a cross-sectional view for explaining a positioning support shown in FIG.

図8に示されるセパレータ接合体40の製造装置100は、位置決め支柱110、台座部120、押圧装置130,140およびプレッシャープレート150を有する。   The separator bonded body 40 manufacturing apparatus 100 shown in FIG. 8 includes a positioning column 110, a pedestal portion 120, pressing devices 130 and 140, and a pressure plate 150.

位置決め支柱110は、突出部112を有しかつ台座部120に固定されており、セパレータ50,60を接合する前にセパレータ50,60を位置決めするために使用され、セパレータ50,60のマニホールド穴54C,56C,64C,66Cに、挿入される。つまり、マニホールド穴54C,56C,64C,66Cが、セパレータ50,60を位置決めする際のロケート穴として、利用される。そのため、電池出力に寄与しない専用のロケート穴の形成部位が不要となり、ロケート穴を設けるための製造コストが削減でき、かつ、セパレータ50,60を小型化することができる。   The positioning column 110 has a protruding portion 112 and is fixed to the pedestal portion 120, and is used for positioning the separators 50 and 60 before joining the separators 50 and 60. The manifold holes 54C of the separators 50 and 60 are used. , 56C, 64C, 66C. That is, the manifold holes 54C, 56C, 64C, 66C are used as locating holes when the separators 50, 60 are positioned. Therefore, a dedicated locating hole forming portion that does not contribute to battery output is not required, the manufacturing cost for providing the locating hole can be reduced, and the separators 50 and 60 can be downsized.

位置決め支柱110は、セパレータ50,60を位置決めする際、アノードセパレータ60の内周縁部44が、位置決め支柱110の一側と当接することで位置決め基準辺を構成し、カソードセパレータ50の内周縁部42が、位置決め支柱110の他側を押圧することで押し当て辺を構成するように、設定されている。   When positioning the separators 50 and 60, the positioning column 110 constitutes a positioning reference side by the inner peripheral edge 44 of the anode separator 60 coming into contact with one side of the positioning column 110, and the inner peripheral edge 42 of the cathode separator 50. However, the pressing side is set by pressing the other side of the positioning support 110.

そのため、位置決め支柱110をマニホールド穴54C,56C,64C,66Cに、斜め方向から挿入、位置決め支柱110の一側を、アノードセパレータ60の内周縁部44に当接させ、位置決め支柱110の他側を、カソードセパレータ50の内周縁部42によって押圧させることができる。そして、位置決め支柱110をセパレータ50,60に対して直交(傾斜を解消)させると、マニホールド穴54C,56C,64C,66Cの間口が狭まる。この結果、セパレータ50,60は、伸び方向Xに自動的にシフトし、セパレータ50,60の変形を矯正すると共にセパレータ50,60を位置決めする。これにより、位置決め支柱110を伸び方向に移動させるためのアクチュエータが不用となり、設備費を削減することができる。したがって、製造されるセパレータ接合体40を、小型化し、かつ、製造コストを低減することが可能であり、セパレータ接合体40と、膜電極接合体20と、を交互に積層してなる燃料電池10は、良好な出力密度および製造コストを有することとなる。   Therefore, the positioning column 110 is inserted into the manifold holes 54C, 56C, 64C, 66C from an oblique direction, one side of the positioning column 110 is brought into contact with the inner peripheral edge 44 of the anode separator 60, and the other side of the positioning column 110 is The inner peripheral edge 42 of the cathode separator 50 can be pressed. When the positioning column 110 is orthogonal to the separators 50 and 60 (the inclination is eliminated), the openings of the manifold holes 54C, 56C, 64C, and 66C are narrowed. As a result, the separators 50 and 60 are automatically shifted in the extending direction X to correct the deformation of the separators 50 and 60 and position the separators 50 and 60. Thereby, an actuator for moving the positioning column 110 in the extending direction becomes unnecessary, and the equipment cost can be reduced. Therefore, it is possible to reduce the size of the manufactured separator assembly 40 and reduce the manufacturing cost, and the fuel cell 10 in which the separator assembly 40 and the membrane electrode assembly 20 are alternately stacked. Will have good power density and manufacturing cost.

位置決め支柱110は、図9に示されるように、位置決め支柱110の挿入方向と直交する方向に関し(積層の方向と直交する面において)、伸び方向Xに先細の台形状断面を有する。一方、マニホールド穴54C,56C,64C,66Cも、位置決め支柱110の挿入方向と直交する方向に関し(積層の方向と直交する面において)、伸び方向Xに先細の台形状断面を有する。したがって、位置決め支柱110を挿入する場合、内周縁部42,44のオフセット構造を利用し、セパレータ50,60の変形を矯正すると共にセパレータ50,60を位置決めする際、辺当たりさせることが可能であるため、セパレータ50,60の変形を抑制することができる。 As shown in FIG. 9, the positioning column 110 has a trapezoidal cross section that is tapered in the extending direction X with respect to the direction orthogonal to the insertion direction of the positioning column 110 (on the plane orthogonal to the stacking direction) . On the other hand, the manifold holes 54C, 56C, 64C and 66C also have a trapezoidal trapezoidal cross section in the extending direction X with respect to the direction orthogonal to the insertion direction of the positioning column 110 (in the plane orthogonal to the stacking direction) . Therefore, when the positioning column 110 is inserted, it is possible to use the offset structure of the inner peripheral edge portions 42 and 44 to correct the deformation of the separators 50 and 60 and to contact the sides when positioning the separators 50 and 60. Therefore, deformation of the separators 50 and 60 can be suppressed.

位置決め支柱110の突出部112は、カソードセパレータ50の内周縁部42の隆起している端部と当接するように設定されており、追加の押し当て辺として機能することで、カソードセパレータ50の位置決め精度を向上させることができる。   The protruding portion 112 of the positioning column 110 is set so as to contact the protruding end portion of the inner peripheral edge portion 42 of the cathode separator 50, and functions as an additional pressing side, thereby positioning the cathode separator 50. Accuracy can be improved.

押圧装置130は、押圧部(押圧手段)132、スプリング134および支持部136を有する。押圧部132は、凹部133を有し、アノードセパレータ60を押圧することで、アノードセパレータ60の内周縁部44を、位置決め支柱110に押し当てて、アノードセパレータ60の位置決め精度を向上させるために使用される。凹部133は、カソードセパレータ50の端面に相対しており、押圧部132がカソードセパレータ50と当接しないように設定されている。スプリング134は、押圧部132と支持部136との間に配置される。支持部136は、可動式であり、アノードセパレータ60に近接することで、スプリング134の圧縮に基づく押圧力を発生させる。   The pressing device 130 includes a pressing portion (pressing means) 132, a spring 134, and a support portion 136. The pressing part 132 has a recess 133 and is used to press the anode separator 60 to press the inner peripheral edge 44 of the anode separator 60 against the positioning column 110 to improve the positioning accuracy of the anode separator 60. Is done. The recess 133 is opposed to the end face of the cathode separator 50 and is set so that the pressing portion 132 does not contact the cathode separator 50. The spring 134 is disposed between the pressing portion 132 and the support portion 136. The support portion 136 is movable, and generates a pressing force based on the compression of the spring 134 by being close to the anode separator 60.

押圧装置140は、押圧部(押圧手段)142、スプリング144および支持部146を有する。押圧部142は、凹部143を有し、カソードセパレータ50を押圧することで、カソードセパレータ50の内周縁部42を、位置決め支柱110に押し当てて、カソードセパレータ50の位置決め精度を向上させるために使用される。凹部143は、アノードセパレータ60の端面に相対しており、押圧部142がアノードセパレータ60と当接しないように設定されている。スプリング144は、押圧部142と支持部146との間に配置される。支持部146は、可動式であり、カソードセパレータ50に近接することで、スプリング144の圧縮に基づく押圧力を発生させる。   The pressing device 140 includes a pressing portion (pressing means) 142, a spring 144, and a support portion 146. The pressing portion 142 has a recess 143 and is used to press the cathode separator 50 to press the inner peripheral edge portion 42 of the cathode separator 50 against the positioning column 110 to improve the positioning accuracy of the cathode separator 50. Is done. The concave portion 143 is opposed to the end face of the anode separator 60 and is set so that the pressing portion 142 does not contact the anode separator 60. The spring 144 is disposed between the pressing portion 142 and the support portion 146. The support portion 146 is movable, and generates a pressing force based on compression of the spring 144 by being close to the cathode separator 50.

スプリング134,144は、位置決め支柱110の剛性および内周縁部42,44の剛性を考慮し、適宜選定される。なお、押圧力は、スプリング134,144の圧縮を利用する形態に限定されず、例えば、アクチュエータを適用することも可能である。   The springs 134 and 144 are appropriately selected in consideration of the rigidity of the positioning column 110 and the rigidity of the inner peripheral edge portions 42 and 44. The pressing force is not limited to the form using the compression of the springs 134 and 144, and for example, an actuator can be applied.

プレッシャープレート150は、複数の開口部を有し、位置決めされたセパレータ50,60を固定して接合するために使用される。接合は、レーザ溶接であるが、この形態に特に限定されず、他の溶接方法や、接着を適用することも可能である。なお、開口部152は、位置決め支柱110を挿入するために使用される。   The pressure plate 150 has a plurality of openings and is used for fixing and joining the positioned separators 50 and 60. The joining is laser welding, but is not particularly limited to this form, and other welding methods and adhesion can be applied. The opening 152 is used for inserting the positioning support 110.

次に、セパレータ接合体40の製造方法を説明する。   Next, a method for manufacturing the separator assembly 40 will be described.

図10は、本発明の実施形態に係るセパレータ接合体の製造方法におけるセパレータ位置決め工程における斜め挿入を説明するための断面図、図11は、本発明の実施形態に係るセパレータ接合体の製造方法におけるセパレータ位置決め工程における伸ばし量を説明するための概念図、図12は、本発明の実施形態に係るセパレータ接合体の製造方法におけるセパレータ接合体取り外し工程を説明するための断面図である。   FIG. 10 is a cross-sectional view for explaining oblique insertion in the separator positioning step in the method of manufacturing a separator assembly according to the embodiment of the present invention, and FIG. 11 is in the method of manufacturing the separator assembly according to the embodiment of the present invention. FIG. 12 is a conceptual diagram for explaining the extension amount in the separator positioning step, and FIG. 12 is a cross-sectional view for explaining the separator joined body removing step in the method for manufacturing a separator joined body according to the embodiment of the present invention.

本発明の実施形態に係るセパレータ接合体の製造方法は、セパレータ位置決め工程、セパレータ接合工程、セパレータ接合体取り外し工程を概して有する。   The manufacturing method of a separator joined body according to an embodiment of the present invention generally includes a separator positioning step, a separator joining step, and a separator joined body removing step.

セパレータ位置決め工程においては、まず、セパレータ50,60の重ね合せ体が、台座部120に載置される。この際、台座部120に対してセパレータ50,60が斜め方向に位置決めされ、台座部120から上方に突出する位置決め支柱110が、マニホールド穴54C,56C,64C,66Cに、斜め方向(挿入角θ)から挿入される(図10参照)。 In the separator positioning step, first, an overlapped body of the separators 50 and 60 is placed on the pedestal portion 120. At this time, the separators 50 and 60 are positioned in the oblique direction with respect to the pedestal portion 120, and the positioning columns 110 protruding upward from the pedestal portion 120 are obliquely inserted into the manifold holes 54C, 56C, 64C, and 66C (insertion angle θ A ) is inserted (see FIG. 10).

位置決め支柱110の一側は、アノードセパレータ60の内周縁部44に当接し、位置決め支柱110の他側は、カソードセパレータ50の周縁部42によって押圧される。そして、位置決め支柱110に対してセパレータ50,60を直交(傾斜を解消)させ、マニホールド穴54C,56C,64C,66Cの間口を狭める。この結果、セパレータ50,60は、伸び方向Xに自動的にシフト(伸ばし量S)し、セパレータ50,60の変形を矯正すると共にセパレータ50,60を位置決めする(図11参照)。この際、アノードセパレータ60の内周縁部44は、折り曲げ加工の適用により剛性が向上しているため、大きな当接力が適用可能であり、また、付与される張力によって引き起こされるアノードセパレータ60(マニホールド穴64C,66C)の変形を抑制し、位置決め精度を向上させることができる。   One side of the positioning post 110 abuts on the inner peripheral edge 44 of the anode separator 60, and the other side of the positioning post 110 is pressed by the peripheral edge 42 of the cathode separator 50. Then, the separators 50 and 60 are orthogonal to the positioning column 110 (the inclination is eliminated), and the openings of the manifold holes 54C, 56C, 64C, and 66C are narrowed. As a result, the separators 50 and 60 are automatically shifted (extension amount S) in the extending direction X to correct the deformation of the separators 50 and 60 and position the separators 50 and 60 (see FIG. 11). At this time, the inner peripheral edge 44 of the anode separator 60 is improved in rigidity by the application of the bending process, so that a large contact force can be applied, and the anode separator 60 (manifold hole caused by the applied tension) can be applied. 64C, 66C) can be suppressed and positioning accuracy can be improved.

次に、カソードセパレータ50の内周縁部42の隆起している端部を、位置決め支柱110が有する突出部112に、当接させる。そのため、セパレータ50,60の位置決め精度を向上させることができる。また、セパレータ50,60における内周縁部42,44を、押圧装置130,140によって位置決め支柱110に押し当てる。これにより、セパレータ50,60の位置決め精度をさらに向上させることができる。   Next, the protruding end portion of the inner peripheral edge portion 42 of the cathode separator 50 is brought into contact with the protruding portion 112 of the positioning column 110. Therefore, the positioning accuracy of the separators 50 and 60 can be improved. Further, the inner peripheral edge portions 42 and 44 of the separators 50 and 60 are pressed against the positioning column 110 by the pressing devices 130 and 140. Thereby, the positioning accuracy of the separators 50 and 60 can be further improved.

その後、プレッシャープレート150を、位置決めされたセパレータ50,60の重ね合せ体の上面に配置し、セパレータ50,60を固定する。   Thereafter, the pressure plate 150 is disposed on the upper surface of the stacked body of the positioned separators 50 and 60, and the separators 50 and 60 are fixed.

マニホールド穴54C,56C,64C,66Cは、上記のように、セパレータ50,60を位置決めする際のロケート穴として、利用されているため、電池出力に寄与しない専用のロケート穴の形成部位が不要となる。そのため、ロケート穴を設けるための製造コストが削減でき、かつ、セパレータ50,60を小型化することができる。   As described above, manifold holes 54C, 56C, 64C, 66C are used as locating holes for positioning separators 50, 60, so that a dedicated locating hole forming portion that does not contribute to battery output is unnecessary. Become. Therefore, the manufacturing cost for providing the locate hole can be reduced, and the separators 50 and 60 can be downsized.

また、位置決め支柱110を、マニホールド穴54C,56C,64C,66Cに、斜め方向から挿入し、そして、位置決め支柱110をセパレータ50,60に対して直交(傾斜を解消)させ、マニホールド穴54C,56C,64C,66Cの間口を狭めることにより、セパレータ50,60を伸び方向Xに自動的にシフトさせ、セパレータ50,60の変形(反りやウネリ)を矯正すると共にセパレータ50,60を位置決めしている。そのため、位置決め支柱110を伸び方向Xに移動させるためのアクチュエータが不用となり、設備費を削減することができる。したがって、製造される燃料電池用セパレータ接合体を、小型化し、かつ、製造コストを低減することが可能であり、燃料電池用セパレータ接合体と、膜電極接合体と、を交互に積層してなる燃料電池は、良好な出力密度および製造コストを有することとなる。   Further, the positioning column 110 is inserted into the manifold holes 54C, 56C, 64C, and 66C from an oblique direction, and the positioning column 110 is orthogonal to the separators 50 and 60 (the inclination is eliminated), and the manifold holes 54C and 56C. , 64C and 66C are narrowed to automatically shift the separators 50 and 60 in the extending direction X, thereby correcting deformation (warping and undulation) of the separators 50 and 60 and positioning the separators 50 and 60. . Therefore, an actuator for moving the positioning column 110 in the extending direction X becomes unnecessary, and the equipment cost can be reduced. Therefore, the manufactured fuel cell separator assembly can be reduced in size and the manufacturing cost can be reduced, and the fuel cell separator assembly and the membrane electrode assembly are alternately laminated. The fuel cell will have good power density and manufacturing cost.

マニホールド穴54C,56C,64C,66Cおよび位置決め支柱110は、伸び方向Xに先細の台形状断面を有する(図9参照)。したがって、内周縁部42,44のオフセット構造を利用し、セパレータ50,60の変形を矯正すると共にセパレータ50,60を位置決めする際、辺当たりすることになる。そのため、位置決め支柱110によって引き起こされるセパレータ50,60の変形を、抑制することができる。   The manifold holes 54C, 56C, 64C, 66C and the positioning column 110 have a tapered trapezoidal cross section in the extending direction X (see FIG. 9). Therefore, when the offset structures of the inner peripheral edge portions 42 and 44 are used to correct the deformation of the separators 50 and 60 and the separators 50 and 60 are positioned, they come into contact with the sides. Therefore, deformation of the separators 50 and 60 caused by the positioning support 110 can be suppressed.

セパレータ接合工程においては、プレッシャープレート150の開口部によって露出しているカソードセパレータ50の部位に対して、レーザが照射され、アノードセパレータ60と接合されることで、セパレータ接合体40が形成される。   In the separator bonding step, the portion of the cathode separator 50 exposed through the opening of the pressure plate 150 is irradiated with a laser and bonded to the anode separator 60, whereby the separator bonded body 40 is formed.

セパレータ接合体取り外し工程においては、形成されたセパレータ接合体40を、位置決め支柱110に対して斜めにして、位置決め支柱110から取り外される。この際、位置決め支柱110が挿入されているマニホールド穴54C,56C,64C,66Cの間口が広くなるため、位置決め支柱110からの取り外しが、容易となり、作業性を向上させることができる。   In the separator assembly removing step, the formed separator assembly 40 is removed from the positioning support 110 at an angle to the positioning support 110. At this time, since the opening of the manifold holes 54C, 56C, 64C, 66C into which the positioning column 110 is inserted is widened, the removal from the positioning column 110 is facilitated, and the workability can be improved.

次に、燃料電池10の製造装置を説明する。   Next, an apparatus for manufacturing the fuel cell 10 will be described.

図13は、本発明の実施形態に係る燃料電池の製造装置を説明するための断面図、図14は、図13に示される位置決めバーを説明するための断面図である。   FIG. 13 is a cross-sectional view for explaining a fuel cell manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 14 is a cross-sectional view for explaining a positioning bar shown in FIG.

本発明の実施形態に係る燃料電池10の製造装置は、支持板180に固定されて上方に延長している位置決めバー170を有する。位置決めバー170は、セパレータ接合体40と膜電極接合体20とを交互に積層するために使用され、マニホールド穴24C,26C,54C,56C,64C,66Cに、斜め方向から挿入される。   The fuel cell 10 manufacturing apparatus according to the embodiment of the present invention includes a positioning bar 170 that is fixed to a support plate 180 and extends upward. The positioning bar 170 is used for alternately laminating the separator assembly 40 and the membrane electrode assembly 20, and is inserted into the manifold holes 24C, 26C, 54C, 56C, 64C, 66C from an oblique direction.

マニホールド穴54C,56C,64C,66Cが、上記のように、セパレータ接合体40を積層する際のロケート穴として、利用されるため、電池出力に寄与しない専用のロケート穴の形成部位が不要となる。そのため、ロケート穴を設けるための製造コストが削減でき、かつ、セパレータ接合体40(セパレータ50,60)を小型化することで、出力密度を向上させることができる。   Since the manifold holes 54C, 56C, 64C, 66C are used as locate holes when the separator assembly 40 is stacked as described above, a dedicated locate hole forming portion that does not contribute to battery output becomes unnecessary. . Therefore, the manufacturing cost for providing the locate hole can be reduced, and the output density can be improved by downsizing the separator assembly 40 (separators 50 and 60).

また、アノードセパレータ60の内周縁部44は、位置決めバー170の一側が当接する位置決め基準辺を構成し、カソードセパレータ50の内周縁部42は、位置決めバー170の他側を押圧する押し当て辺を構成するように設定されている。そのため、位置決めバー170を、マニホールド穴54C,56C,64C,66Cに、斜め方向から挿入し、位置決めバー170の一側を、内周縁部44に当接させ、位置決めバー170の他側を、内周縁部42によって押圧させることができる。そして、位置決めバー170をセパレータ接合体40に対して直交(傾斜を解消)させ、マニホールド穴54C,56C,64C,66Cの間口を狭めることによって、セパレータ接合体40を伸び方向Xに自動的にシフトさせて、セパレータ接合体40の変形(反りやウネリ)を矯正すると共にセパレータ接合体を位置決めすることが可能である。   Further, the inner peripheral edge 44 of the anode separator 60 constitutes a positioning reference side with which one side of the positioning bar 170 abuts, and the inner peripheral edge 42 of the cathode separator 50 has a pressing side that presses the other side of the positioning bar 170. Set to configure. Therefore, the positioning bar 170 is inserted into the manifold holes 54C, 56C, 64C, 66C from an oblique direction, one side of the positioning bar 170 is brought into contact with the inner peripheral edge 44, and the other side of the positioning bar 170 is The peripheral portion 42 can be pressed. Then, the positioning bar 170 is orthogonal to the separator assembly 40 (the inclination is eliminated), and the manifold holes 54C, 56C, 64C, 66C are narrowed to automatically shift the separator assembly 40 in the extending direction X. Thus, it is possible to correct the deformation (warping or undulation) of the separator assembly 40 and position the separator assembly.

これにより、位置決めバー170を伸び方向Xに移動させるためのアクチュエータが不用となり、設備費を削減することができる。したがって、製造される燃料電池は、良好な出力密度および製造コストを有することとなる。つまり、燃料電池の出力密度を向上させ、かつ、製造コストを低減することができる。   Thereby, an actuator for moving the positioning bar 170 in the extending direction X becomes unnecessary, and the equipment cost can be reduced. Therefore, the manufactured fuel cell has a good power density and manufacturing cost. That is, the output density of the fuel cell can be improved and the manufacturing cost can be reduced.

なお、位置決めバー170は、伸び方向Xに先細の台形状断面を有する。一方、マニホールド穴54C,56C,64C,66Cも、伸び方向Xに先細の略台形状の断面を有する。したがって、内周縁部42,44のオフセット構造を利用し、セパレータ接合体40の変形を矯正すると共にセパレータ接合体40を位置決めする際、辺当たりさせることで、位置決めバー170によって引き起こされる、セパレータ接合体40の変形を、抑制することができる。   The positioning bar 170 has a tapered trapezoidal cross section in the extending direction X. On the other hand, the manifold holes 54C, 56C, 64C and 66C also have a substantially trapezoidal cross section tapered in the extending direction X. Therefore, when the offset structure of the inner peripheral edge portions 42 and 44 is used to correct the deformation of the separator joined body 40 and the separator joined body 40 is positioned, the separator joined body is caused by the positioning bar 170 by being brought into contact with the side. 40 deformations can be suppressed.

次に、燃料電池10の製造方法を説明する。   Next, a method for manufacturing the fuel cell 10 will be described.

図15は、本発明の実施形態に係る燃料電池の製造方法におけるセパレータ接合体位置決め工程における斜め挿入を説明するための断面図である。   FIG. 15 is a cross-sectional view for explaining oblique insertion in the separator assembly positioning step in the fuel cell manufacturing method according to the embodiment of the present invention.

本発明の実施形態に係る燃料電池の製造方法は、接合体位置決め工程、膜電極接合体位置決め工程、および、積層体取り外し工程を概して有する。   The fuel cell manufacturing method according to the embodiment of the present invention generally includes a joined body positioning step, a membrane electrode assembly positioning step, and a laminate removing step.

接合体位置決め工程においては、セパレータ接合体40を積層するために、セパレータ接合体40が位置決めされる。この際、位置決めバー170に、セパレータ接合体40を構成するセパレータ50,60のマニホールド穴54C,56C,64C,66Cが、斜め方向(挿入角θ)から挿入される。 In the bonded body positioning step, the separator bonded body 40 is positioned in order to stack the separator bonded body 40. At this time, the manifold holes 54C, 56C, 64C, and 66C of the separators 50 and 60 constituting the separator assembly 40 are inserted into the positioning bar 170 from an oblique direction (insertion angle θ A ).

位置決めバー170の一側は、アノードセパレータ60の内周縁部44と当接し、位置決めバー170の他側は、カソードセパレータ50の周縁部42によって押圧される。そして、位置決めバー170をセパレータ接合体40に対して直交(傾斜を解消)させ、マニホールド穴54C,56C,64C,66Cの間口を狭めることによって、セパレータ接合体40を伸び方向Xを自動的にシフトさせて、セパレータ接合体40の変形を矯正すると共にセパレータ接合体40を位置決めする。   One side of the positioning bar 170 contacts the inner peripheral edge 44 of the anode separator 60, and the other side of the positioning bar 170 is pressed by the peripheral edge 42 of the cathode separator 50. Then, the positioning bar 170 is orthogonal to the separator assembly 40 (inclination is eliminated), and the manifold holes 54C, 56C, 64C, 66C are narrowed to automatically shift the extension direction X of the separator assembly 40. Thus, the deformation of the separator assembly 40 is corrected and the separator assembly 40 is positioned.

アノードセパレータ60の内周縁部44は、折り曲げ加工の適用により剛性が向上しているため、大きな当接力が適用可能であり、また、付与される当接力によって引き起こされる、セパレータ接合体40(マニホールド穴64C,66C)の変形を抑制し、位置決め精度を向上させることができる。   Since the inner peripheral edge 44 of the anode separator 60 has improved rigidity due to the application of the bending process, a large contact force can be applied, and the separator assembly 40 (manifold hole) caused by the applied contact force. 64C, 66C) can be suppressed and positioning accuracy can be improved.

マニホールド穴54C,56C,64C,66Cは、上記のように、セパレータ接合体40を積層する際のロケート穴として、利用されているため、電池出力に寄与しない専用のロケート穴の形成部位が不要となる。そのため、ロケート穴を設けるための製造コストが削減でき、かつ、セパレータ接合体40(セパレータ50,60)を小型化することで、出力密度を向上させることができる。また、位置決めバー170を、マニホールド穴54C,56C,64C,66Cに、斜め方向から挿入し、そして、位置決めバー170をセパレータ接合体40に対して直交(傾斜を解消)させ、マニホールド穴54C,56C,64C,66Cの間口を狭めることによって、セパレータ接合体40を伸び方向Xを自動的にシフトさせて、セパレータ接合体40の変形(反りやウネリ)を矯正すると共にセパレータ接合体40を位置決めしている。そのため、位置決めバー170を伸び方向Xに移動させるためのアクチュエータが不用となり、設備費を削減することができる。したがって、製造される燃料電池は、良好な出力密度および製造コストを有することとなる。つまり、燃料電池の出力密度を向上させ、かつ、製造コストを低減することができる。   As described above, the manifold holes 54C, 56C, 64C, and 66C are used as locating holes when the separator assembly 40 is stacked, so that a dedicated locating hole forming portion that does not contribute to battery output is unnecessary. Become. Therefore, the manufacturing cost for providing the locate hole can be reduced, and the output density can be improved by downsizing the separator assembly 40 (separators 50 and 60). Further, the positioning bar 170 is inserted into the manifold holes 54C, 56C, 64C, 66C from an oblique direction, and the positioning bar 170 is orthogonal to the separator assembly 40 (the inclination is eliminated), so that the manifold holes 54C, 56C , 64C, 66C, the separator joined body 40 is automatically shifted in the extending direction X to correct the deformation (warp and undulation) of the separator joined body 40 and position the separator joined body 40. Yes. Therefore, an actuator for moving the positioning bar 170 in the extending direction X becomes unnecessary, and the equipment cost can be reduced. Therefore, the manufactured fuel cell has a good power density and manufacturing cost. That is, the output density of the fuel cell can be improved and the manufacturing cost can be reduced.

マニホールド穴54C,56C,64C,66Cおよび位置決めバー170は、伸び方向Xに先細の台形状断面を有する(図14参照)。したがって、内周縁部42,44のオフセット構造を利用し、セパレータ接合体40の変形を矯正すると共にセパレータ接合体40を位置決めする際、辺当たりすることになる。そのため、位置決めバー170によって引き起こされる、セパレータ接合体40の変形を、抑制することができる。   The manifold holes 54C, 56C, 64C, 66C and the positioning bar 170 have a tapered trapezoidal cross section in the extending direction X (see FIG. 14). Therefore, when the offset structure of the inner peripheral edge portions 42 and 44 is used to correct the deformation of the separator joined body 40 and the separator joined body 40 is positioned, it comes into contact with the side. Therefore, deformation of the separator assembly 40 caused by the positioning bar 170 can be suppressed.

膜電極接合体位置決め工程においては、位置決めされたセパレータ接合体40に膜電極接合体20が積層される。この際、セパレータ接合体40のマニホールド穴54C,56C,64C,66Cに対応する膜電極接合体20のマニホールド穴24C,26Cに、位置決めバー170が、挿入される。そして、膜電極接合体20のマニホールド穴24C,26Cに、カソードセパレータ50の内周縁部42の隆起している端部を、挿入させ、膜電極接合体20とカソードセパレータ50とが嵌合させる。これにより、セパレータ接合体40を積層する際における膜電極接合体20の位置決め精度が向上し、かつ、積層後における動的位置ズレが抑制される。   In the membrane electrode assembly positioning step, the membrane electrode assembly 20 is laminated on the positioned separator assembly 40. At this time, the positioning bar 170 is inserted into the manifold holes 24C and 26C of the membrane electrode assembly 20 corresponding to the manifold holes 54C, 56C, 64C and 66C of the separator assembly 40. Then, the protruding end of the inner peripheral edge 42 of the cathode separator 50 is inserted into the manifold holes 24C and 26C of the membrane electrode assembly 20, and the membrane electrode assembly 20 and the cathode separator 50 are fitted. Thereby, the positioning accuracy of the membrane electrode assembly 20 at the time of laminating the separator assembly 40 is improved, and the dynamic positional deviation after the lamination is suppressed.

積層体取り外し工程においては、接合体位置決め工程と膜電極接合体位置決め工程とが適宜繰返されて形成されるセパレータ接合体40と膜電極接合体20との積層体が、固定された状態で、位置決めバー170から取り外される。そして、アッセンブリ工程などを含んでいる後工程に搬送され、最終的に、燃料電池に組立てられる。なお、積層体の固定は、例えば、積層体の上面を押え板で加圧して固定した状態で、締結手段(例えば、バンド)を取り付けることで実施される。   In the laminated body removing step, the laminated body of the separator assembly 40 and the membrane electrode assembly 20 formed by appropriately repeating the joined body positioning step and the membrane electrode assembly positioning step is positioned in a fixed state. Removed from bar 170. Then, it is transferred to a post-process including an assembly process and finally assembled into a fuel cell. In addition, fixation of a laminated body is implemented by attaching a fastening means (for example, band) in the state which pressurized and fixed the upper surface of the laminated body with the pressing plate, for example.

次に、伸ばし量S、オフセット量Gおよび挿入角θの関係を説明する。 Next, stretching amount S, explaining the relationship between the offset amount G and the insertion angle theta A.

図16は、オフセット量と位置決めバーの挿入角との関係を説明するための概念図、図17は、伸ばし量の算出方法を説明するための概念図である。   FIG. 16 is a conceptual diagram for explaining the relationship between the offset amount and the insertion angle of the positioning bar, and FIG. 17 is a conceptual diagram for explaining a method for calculating the stretch amount.

張力を付与し、変形を矯正すると共に位置決めする機構は、セパレータ50,60の重ね合せ体と、セパレータ接合体40とにおいて、略同一であるため、セパレータ接合体40によって代表させて説明する。   The mechanism for applying tension, correcting deformation, and positioning is substantially the same in the stacked body of the separators 50 and 60 and the separator assembly 40, and therefore, the separator assembly 40 will be described as a representative.

オフセット量G、位置決めバー170の挿入角θおよび位置決め基準辺(内周縁部44)と押し当て辺(内周縁部42)との間の離間距離Tは、図16から理解されるように、関係式F(tanθ=G/T)を満たし、当該式を変換することで、オフセット量Gの算出式F(G=T*tanθ)が得られる。そして、例えば、挿入角θをおよび離間距離Tとして、13度および1.1mmを、算出式Fに代入すると、オフセット量Gとして、0.25mm(=1.1*tan(13))が得られる。 The offset amount G, the insertion angle θ A of the positioning bar 170, and the separation distance T between the positioning reference side (inner peripheral edge portion 44) and the pressing side (inner peripheral edge portion 42) can be understood from FIG. By satisfying the relational expression F 1 (tan θ A = G / T) and converting the expression, a calculation formula F 2 (G = T * tan θ A ) for the offset amount G is obtained. For example, if 13 degrees and 1.1 mm are substituted into the calculation formula F 2 with the insertion angle θ A and the separation distance T, the offset amount G is 0.25 mm (= 1.1 * tan (13)). Is obtained.

一方、図17に示されるように、伸ばし量Sを斜辺、オフセット量Gを一方の隣辺、位置決めバー170およびマニホールド穴54C,56C,64C,66Cの台形角度θを一方の内角とする直角三角形を想定し、他方の隣辺を符号Aで表すと、関係式F(tanθ=G/A)および関係式F(cosθ=A/S)が得られる。関係式Fを変換することで得られる隣辺Aの算出式F(A=G/tanθ)を、関係式Fに代入すると、関係式F(cosθ=G/S*tanθが得られ、当該式を変換することで、伸ばし量Sの算出式F(S=G/cosθ*tanθ)が得られる。 On the other hand, as shown in FIG. 17, the extension amount S is a hypotenuse, the offset amount G is one adjacent side, and the trapezoidal angle θ B of the positioning bar 170 and manifold holes 54C, 56C, 64C, 66C is one internal angle. If a triangle is assumed and the other adjacent side is represented by symbol A, a relational expression F 3 (tan θ B = G / A) and a relational expression F 4 (cos θ B = A / S) are obtained. Substituting the calculation formula F 5 (A = G / tan θ B ) of the adjacent side A obtained by converting the relation F 3 into the relation F 4 gives the relation F 6 (cos θ B = G / S * tan θ). B is obtained, and the formula F 7 (S = G / cos θ B * tan θ B ) for the elongation amount S is obtained by converting the formula.

そして、例えば、台形角度θをおよびオフセット量Gとして、25度および0.25mmを、算出式Fに代入すると、伸ばし量Sとして、0.59mm(=0.25/(cos(25)*tan(25)))が得られる。マニホールド穴54C,64Cとマニホールド穴56C,66Cとは、セパレータ接合体40の矯正する伸び方向Xの両側に配置されているため、例えば、セパレータ接合体40の長さLが800mmである場合、0.15%(=2*S*100/L)の変形(反りやウネリ)を矯正することが可能となる。 Then, for example, if 25 degrees and 0.25 mm are substituted into the calculation formula F 7 with the trapezoidal angle θ B and the offset amount G, 0.59 mm (= 0.25 / (cos (25)) * Tan (25))) is obtained. Since the manifold holes 54C and 64C and the manifold holes 56C and 66C are arranged on both sides in the extending direction X to be corrected by the separator assembly 40, for example, when the length L of the separator assembly 40 is 800 mm, 0 is provided. .15% (= 2 * S * 100 / L) deformation (warping and undulation) can be corrected.

図18および図19は、本発明の実施形態に係る変形例1および2を説明するための断面図である。   18 and 19 are cross-sectional views for explaining the modifications 1 and 2 according to the embodiment of the present invention.

ロケート穴を構成するマニホールド穴、位置決め支柱110および位置決めバー170は、台形状断面を有する形態に限定されず、4角形以外の楕円、円、多角形などが適用可能である。例えば、図18に示されるように、楕円状断面を有するマニホールド穴と、円状断面を有する位置決め支柱110および位置決めバー170とを組み合わせることも可能である。   The manifold hole, the positioning column 110, and the positioning bar 170 constituting the locate hole are not limited to a form having a trapezoidal cross section, and an ellipse other than a quadrangle, a circle, a polygon, or the like is applicable. For example, as shown in FIG. 18, it is possible to combine a manifold hole having an elliptical cross section with a positioning post 110 and a positioning bar 170 having a circular cross section.

また、位置決め基準辺を構成するアノードセパレータ60の内周縁部44は、円状に折り曲げ加工が適用する形態に限定されず、例えば、図19に示されるように、内周縁部44の端部が単に隆起するように屈曲加工を適用することも可能である。   Further, the inner peripheral edge 44 of the anode separator 60 constituting the positioning reference side is not limited to a form in which bending processing is applied in a circular shape. For example, as shown in FIG. It is also possible to apply a bending process so that it simply rises.

以上のように、本実施形態に係るセパレータ接合体によれば、セパレータ接合体を構成するセパレータのマニホールド穴が、セパレータ接合体を積層する際のロケート穴として、利用されるため、電池出力に寄与しない専用のロケート穴の形成部位が不要となる。そのため、ロケート穴を設けるための製造コストが削減でき、かつ、セパレータを小型化することで、出力密度を向上させることができる。また、アノードセパレータにおける内周縁部は、位置決めバーの一側が当接する位置決め基準辺を構成し、カソードセパレータにおける内周縁部は、位置決めバーの他側を押圧する押し当て辺を構成するように設定されている。そのため、位置決めバーを、ロケート穴を構成するマニホールド穴に、斜め方向から挿入し、位置決めバーの一側を、位置決め基準辺を構成する内周縁部に当接させ、位置決めバーの他側を、押し当て辺を構成する内周縁部によって押圧させることができる。そして、位置決めバーをセパレータ接合体に対して直交(傾斜を解消)させると、マニホールド穴の間口は狭まり、セパレータ接合体が伸び方向に自動的にシフトするため、セパレータ接合体の変形(反りやウネリ)を矯正すると共にセパレータ接合体を位置決めすることが可能である。これにより、位置決めバーを伸び方向に移動させるためのアクチュエータが不用となり、設備費を削減することができる。したがって、実施形態に係るセパレータ接合体によれば、良好な出力密度および製造コストを有する燃料電池を得ることが可能である。つまり、燃料電池の出力密度を向上させ、かつ、製造コストを低減することができる。   As described above, according to the separator joined body according to the present embodiment, the manifold holes of the separator constituting the separator joined body are used as locate holes when the separator joined body is stacked, which contributes to battery output. No dedicated locating hole formation site is required. Therefore, the manufacturing cost for providing the locate hole can be reduced, and the output density can be improved by downsizing the separator. Further, the inner peripheral edge portion of the anode separator constitutes a positioning reference side with which one side of the positioning bar comes into contact, and the inner peripheral edge portion of the cathode separator constitutes a pressing side that presses the other side of the positioning bar. ing. Therefore, the positioning bar is inserted into the manifold hole constituting the locate hole from an oblique direction, one side of the positioning bar is brought into contact with the inner peripheral edge part constituting the positioning reference side, and the other side of the positioning bar is pushed. It can be made to press by the inner peripheral edge part which comprises a contact edge. When the positioning bar is orthogonal to the separator assembly (inclination is eliminated), the manifold hole is narrowed and the separator assembly automatically shifts in the extending direction. ) And the separator assembly can be positioned. As a result, an actuator for moving the positioning bar in the extending direction becomes unnecessary, and the equipment cost can be reduced. Therefore, according to the separator assembly according to the embodiment, it is possible to obtain a fuel cell having good power density and manufacturing cost. That is, the output density of the fuel cell can be improved and the manufacturing cost can be reduced.

また、位置決め基準辺を構成するアノードセパレータにおける内周縁部は、剛性を向上させる加工が施されているため、セパレータ接合体に付与される当接力によって引き起こされるアノードセパレータの変形を抑制し、位置決め精度を向上させることができる。剛性を向上させる加工は、折り曲げ加工であり、アノードセパレータにおける内周縁部の剛性を簡単に向上させることできる。   In addition, the inner peripheral edge of the anode separator that constitutes the positioning reference side is processed to improve rigidity, so that deformation of the anode separator caused by the contact force applied to the separator assembly is suppressed, and positioning accuracy is improved. Can be improved. The process for improving the rigidity is a bending process, and the rigidity of the inner peripheral edge of the anode separator can be easily improved.

また、押し当て辺を構成するカソードセパレータにおける内周縁部の端部は、位置決め基準辺を構成するアノードセパレータにおける内周縁部から離間させる方向に隆起させる加工が施され、かつ、当該隆起させる加工は、隆起している端部と位置決めバーとが当接すように設定されている。そのため、位置決めバーを、押し当て辺を構成する第2セパレータにおける内周縁部に容易かつ確実に押し当てることできる。隆起させる加工は、例えば、屈曲加工である。屈曲加工は、押し当て辺を構成するカソードセパレータの内周縁部の端部を、容易に隆起させることできるため好ましい。 Further, the end portion of the inner peripheral edge portion of the cathode separator that constitutes the pressing side is processed to be raised in a direction away from the inner peripheral edge portion of the anode separator that constitutes the positioning reference side, and , the end portion is raised and positioning bar is set so you contact. Therefore, the positioning bar can be easily and reliably pressed against the inner peripheral edge of the second separator that constitutes the pressing side. The process of raising is a bending process, for example. Bending is preferable because the end of the inner peripheral edge of the cathode separator that constitutes the pressing side can be easily raised.

また、ロケート穴を構成するマニホールド穴および位置決めバーは、伸び方向に先細の台形状断面を有するため、内周縁部のオフセット構造を利用し、セパレータ接合体の変形を矯正すると共にセパレータ接合体を位置決めする際、辺当たりさせることで、セパレータ接合体の変形を抑制することができる。   In addition, the manifold hole and positioning bar that make up the locate hole have a trapezoidal cross section that tapers in the direction of extension, so the offset structure of the inner peripheral edge is used to correct the deformation of the separator assembly and position the separator assembly. In doing so, the deformation of the separator assembly can be suppressed by making contact with the sides.

本実施形態に係る燃料電池によれば、上記セパレータ接合体を有しており、セパレータ接合体を構成するセパレータのマニホールド穴が、セパレータ接合体を積層する際のロケート穴として、利用されているため、電池出力に寄与しない専用のロケート穴の形成部位が不要となる。そのため、ロケート穴を設けるための製造コストが削減でき、かつ、セパレータを小型化することで、出力密度を向上させることができる。また、位置決めバーを、ロケート穴を構成するマニホールド穴に、斜め方向から挿入し、そして、位置決めバーをセパレータ接合体に対して直交(傾斜を解消)させることで、マニホールド穴の間口を狭め、セパレータ接合体が伸び方向に自動的にシフトさせることで、セパレータ接合体の変形(反りやウネリ)を矯正すると共にセパレータ接合体を位置決めしている。そのため、位置決めバーを伸び方向に移動させるためのアクチュエータが不用となり、設備費を削減することができる。したがって、本実施形態に係る燃料電池は、良好な出力密度および製造コストを有することとなる。つまり、燃料電池の出力密度を向上させ、かつ、製造コストを低減することができる。   According to the fuel cell according to the present embodiment, the separator assembly is provided, and the manifold hole of the separator constituting the separator assembly is used as a locate hole for stacking the separator assembly. In addition, a dedicated locating hole forming portion that does not contribute to battery output is not required. Therefore, the manufacturing cost for providing the locate hole can be reduced, and the output density can be improved by downsizing the separator. In addition, the positioning bar is inserted into the manifold hole constituting the locating hole from an oblique direction, and the positioning bar is perpendicular to the separator assembly (inclination is eliminated), thereby narrowing the opening of the manifold hole and separating the separator. By automatically shifting the joined body in the extending direction, deformation (warping or undulation) of the separator joined body is corrected and the separator joined body is positioned. Therefore, an actuator for moving the positioning bar in the extending direction becomes unnecessary, and the equipment cost can be reduced. Therefore, the fuel cell according to the present embodiment has a good power density and manufacturing cost. That is, the output density of the fuel cell can be improved and the manufacturing cost can be reduced.

また、押し当て辺を構成するカソードセパレータにおける内周縁部の端部は、位置決め基準辺を構成するアノードセパレータにおける内周縁部から離間する方向に隆起させる加工が施され、当該隆起させる加工は、隆起している端部と位置決めバーとが当接すように設定されており、かつ、ロケート穴を構成するマニホールド穴に対応する膜電極接合体におけるマニホールド穴に、隆起している前記端部が挿入されることで、膜電極接合体とカソードセパレータとが嵌合している。したがって、セパレータ接合体を積層する際における膜電極接合体の位置決め精度が向上し、かつ、積層後における動的位置ズレが抑制される。 In addition, the end of the inner peripheral edge of the cathode separator that constitutes the pressing side is raised in a direction away from the inner peripheral edge of the anode separator that constitutes the positioning reference side. to the end portion is positioned and a bar is set to you contact, and the manifold holes in the membrane electrode assembly corresponding to the manifold hole constituting the locating hole, said end portion being raised By being inserted, the membrane electrode assembly and the cathode separator are fitted. Accordingly, the positioning accuracy of the membrane electrode assembly when the separator assembly is laminated is improved, and the dynamic positional deviation after the lamination is suppressed.

本実施形態に係るセパレータ接合体の製造方法によれば、セパレータのマニホールド穴が、セパレータを位置決めする際のロケート穴として、利用されているため、電池出力に寄与しない専用のロケート穴の形成部位が不要となる。そのため、ロケート穴を設けるための製造コストが削減でき、かつ、セパレータを小型化することができる。また、位置決め支柱を、ロケート穴を構成するマニホールド穴に、斜め方向から挿入し、そして、位置決め支柱をセパレータに対して直交(傾斜を解消)させることで、マニホールド穴の間口を狭め、セパレータが伸び方向に自動的にシフトさせることで、セパレータの変形(反りやウネリ)を矯正すると共にセパレータを位置決めしている。そのため、位置決め支柱を伸び方向に移動させるためのアクチュエータが不用となり、設備費を削減することができる。したがって、本実施形態に係るセパレータ接合体の製造方法によれば、製造されるセパレータ接合体を、小型化し、かつ、製造コストを低減することが可能であり、セパレータ接合体と、膜電極接合体と、を交互に積層してなる燃料電池は、良好な出力密度および製造コストを有することとなる。つまり、燃料電池の出力密度を向上させ、かつ、製造コストを低減することができる。   According to the method for manufacturing a separator assembly according to the present embodiment, since the manifold hole of the separator is used as a locate hole when positioning the separator, a dedicated locate hole forming portion that does not contribute to battery output is provided. It becomes unnecessary. Therefore, the manufacturing cost for providing the locate hole can be reduced, and the separator can be downsized. In addition, the positioning column is inserted into the manifold hole constituting the locate hole from an oblique direction, and the positioning column is perpendicular to the separator (the inclination is eliminated), thereby narrowing the opening of the manifold hole and extending the separator. By automatically shifting in the direction, the deformation (warp and undulation) of the separator is corrected and the separator is positioned. Therefore, an actuator for moving the positioning column in the extending direction becomes unnecessary, and the equipment cost can be reduced. Therefore, according to the method for manufacturing a separator assembly according to the present embodiment, the manufactured separator assembly can be downsized and the manufacturing cost can be reduced. The separator assembly and the membrane electrode assembly A fuel cell obtained by alternately laminating and has a good power density and manufacturing cost. That is, the output density of the fuel cell can be improved and the manufacturing cost can be reduced.

また、セパレータの内周縁部を、押圧手段によって位置決め支柱に押し当てるため、セパレータの位置決め精度を向上させることができる。   In addition, since the inner peripheral edge of the separator is pressed against the positioning column by the pressing means, the positioning accuracy of the separator can be improved.

また、カソードセパレータの内周縁部においてカソードセパレータの内周縁部から離間する方向に隆起している端部を、位置決め支柱が有する突出部に当接させており、突出部が追加の押し当て辺として機能するため、セパレータの位置決め精度を、向上させることができる。   In addition, the end protruding in the direction away from the inner peripheral edge of the cathode separator at the inner peripheral edge of the cathode separator is brought into contact with the protruding portion of the positioning column, and the protruding portion serves as an additional pressing side. Since it functions, the positioning accuracy of the separator can be improved.

また、ロケート穴を構成するマニホールド穴および位置決め支柱は、伸び方向に先細の台形状断面を有しており、内周縁部のオフセット構造を利用し、セパレータの変形を矯正すると共にセパレータを位置決めする際、辺当たりするため、位置決め支柱によって引き起こされるセパレータの変形を、抑制することができる。   In addition, the manifold hole and the positioning column constituting the locate hole have a tapered trapezoidal cross section in the extending direction, and when using the offset structure of the inner peripheral edge to correct the separator deformation and position the separator Therefore, the deformation of the separator caused by the positioning support can be suppressed.

また、位置決めされたセパレータを接合し、セパレータ接合体を形成した後、セパレータ接合体を、位置決め支柱に対して斜めにして、位置決め支柱から取り外すため、ロケート穴を構成するマニホールド穴の間口が広くなる。そのため、位置決め支柱からの取り外しが、容易となり、作業性を向上させることができる。   Further, after the positioned separator is joined and the separator joined body is formed, the separator joined body is inclined with respect to the positioning support and is removed from the positioning support, so that the opening of the manifold hole constituting the locate hole becomes wide . Therefore, the removal from the positioning column becomes easy, and the workability can be improved.

本実施形態に係る燃料電池用セパレータ接合体の製造装置によれば、セパレータのマニホールド穴が、セパレータを位置決めする際のロケート穴として、利用されているため、電池出力に寄与しない専用のロケート穴の形成部位が不要となる。そのため、ロケート穴を設けるための製造コストが削減でき、かつ、セパレータを小型化することができる。また、アノードセパレータの内周縁部は、位置決め支柱の一側が当接する位置決め基準辺を構成し、カソードセパレータの内周縁部は、位置決め支柱の他側を押圧する押し当て辺を構成するように設定されている。そのため、位置決め支柱を、ロケート穴を構成するマニホールド穴に、斜め方向から挿入し、位置決め支柱の一側を、アノードセパレータにおける内周縁部に当接させ、位置決め支柱の他側を、カソードセパレータにおける内周縁部によって押圧させることができる。そして、位置決め支柱をセパレータに対して直交(傾斜を解消)させ、ロケート穴を構成するマニホールド穴の間口を狭めることによって、伸び方向に、セパレータを自動的にシフトさせて、セパレータの変形(反りやウネリ)を矯正すると共にセパレータを位置決めすることが可能である。これにより、位置決め支柱を伸び方向に移動させるためのアクチュエータが不用となり、設備費を削減することができる。したがって、本実施形態に係る燃料電池用セパレータ接合体の製造装置によれば、製造されるセパレータ接合体を、小型化し、かつ、製造コストを低減することが可能であり、セパレータ接合体と、膜電極接合体と、を交互に積層してなる燃料電池は、良好な出力密度および製造コストを有することとなる。つまり、燃料電池の出力密度を向上させ、かつ、製造コストを低減することができる。   According to the apparatus for manufacturing a separator assembly for a fuel cell according to the present embodiment, since the manifold hole of the separator is used as a locate hole for positioning the separator, a dedicated locate hole that does not contribute to battery output is used. A formation site becomes unnecessary. Therefore, the manufacturing cost for providing the locate hole can be reduced, and the separator can be downsized. Further, the inner peripheral edge portion of the anode separator constitutes a positioning reference side with which one side of the positioning column contacts, and the inner peripheral edge portion of the cathode separator sets so as to constitute a pressing side that presses the other side of the positioning column. ing. Therefore, the positioning column is inserted into the manifold hole constituting the locating hole from an oblique direction, one side of the positioning column is brought into contact with the inner peripheral edge of the anode separator, and the other side of the positioning column is connected to the inner side of the cathode separator. It can be pressed by the peripheral edge. Then, the positioning column is perpendicular to the separator (the inclination is eliminated), and the opening of the manifold hole constituting the locate hole is narrowed, so that the separator is automatically shifted in the extending direction, and the separator is deformed (warped or warped). It is possible to correct the undulation and position the separator. As a result, an actuator for moving the positioning column in the extending direction becomes unnecessary, and the equipment cost can be reduced. Therefore, according to the apparatus for manufacturing a separator assembly for a fuel cell according to the present embodiment, the separator assembly to be manufactured can be downsized and the manufacturing cost can be reduced. A fuel cell in which electrode assemblies are alternately stacked has a good power density and manufacturing cost. That is, the output density of the fuel cell can be improved and the manufacturing cost can be reduced.

また、セパレータにおける周縁部を、位置決め支柱に押し当てるための押圧手段を有するため、セパレータの位置決め精度を向上させることができる。   Moreover, since it has a press means for pressing the peripheral part in a separator against a positioning support | pillar, the positioning accuracy of a separator can be improved.

また、カソードセパレータにおける内周縁部は、セパレータから離間する方向に隆起している端部を有し、位置決め支柱は、端部が当接する突出部を有しており、突出部が追加の押し当て辺として機能するため、セパレータの位置決め精度を、向上させることができる。   In addition, the inner peripheral edge of the cathode separator has an end protruding in a direction away from the separator, and the positioning column has a protrusion with which the end abuts. Since it functions as a side, the positioning accuracy of the separator can be improved.

また、ロケート穴を構成するマニホールド穴および位置決め支柱は、伸び方向に先細の台形状断面を有するため、辺当たりさせることで、位置決め支柱によって引き起こされるセパレータの変形を、抑制することができる。   Moreover, since the manifold hole and the positioning support | pillar which comprise a locating hole have a trapezoid trapezoidal cross section in the extending | stretching direction, the deformation | transformation of the separator caused by the positioning support | pillar can be suppressed by making it contact | abut.

本実施形態に係る燃料電池の製造方法によれば、セパレータ接合体を構成するセパレータのマニホールド穴が、セパレータ接合体を積層する際のロケート穴として、利用されているため、電池出力に寄与しない専用のロケート穴の形成部位が不要となる。そのため、ロケート穴を設けるための製造コストが削減でき、かつ、セパレータを小型化することで、出力密度を向上させることができる。また、位置決めバーを、ロケート穴を構成するマニホールド穴に、斜め方向から挿入し、そして、位置決めバーをセパレータ接合体に対して直交(傾斜を解消)させ、ロケート穴を構成するマニホールド穴の間口を狭めることによって、セパレータ接合体を伸び方向に自動的にシフトさせて、セパレータ接合体の変形(反りやウネリ)を矯正すると共にセパレータ接合体を位置決めしている。そのため、位置決めバーを伸び方向に移動させるためのアクチュエータが不用となり、設備費を削減することができる。したがって、本実施形態に係る燃料電池の製造方法によれば、製造される燃料電池は、良好な出力密度および製造コストを有することとなる。つまり、燃料電池の出力密度を向上させ、かつ、製造コストを低減することができる。   According to the method for manufacturing a fuel cell according to the present embodiment, the manifold holes of the separator constituting the separator assembly are used as locating holes when the separator assembly is stacked, and thus the dedicated does not contribute to the battery output. This eliminates the need for forming the locating hole. Therefore, the manufacturing cost for providing the locate hole can be reduced, and the output density can be improved by downsizing the separator. In addition, the positioning bar is inserted into the manifold hole that constitutes the locate hole from an oblique direction, and the positioning bar is orthogonal to the separator assembly (inclination is eliminated), and the manifold hole that constitutes the locate hole is opened. By narrowing, the separator joined body is automatically shifted in the extending direction to correct the deformation (warping and undulation) of the separator joined body and position the separator joined body. Therefore, an actuator for moving the positioning bar in the extending direction becomes unnecessary, and the equipment cost can be reduced. Therefore, according to the manufacturing method of the fuel cell according to the present embodiment, the manufactured fuel cell has a good power density and manufacturing cost. That is, the output density of the fuel cell can be improved and the manufacturing cost can be reduced.

また、カソードセパレータの内周縁部の端部は、アノードセパレータの内周縁部から離間する方向に隆起させる加工が施されている。そして、位置決めされたセパレータ接合体に、膜電極接合体を積層する膜電極接合体位置決め工程において、セパレータにおけるロケート穴を構成するマニホールド穴に対応する膜電極接合体のマニホールド穴に、隆起している前記端部を挿入して、膜電極接合体とカソードセパレータとが嵌合させるため、セパレータ接合体を積層する際における膜電極接合体の位置決め精度が向上し、かつ、積層後における動的位置ズレが抑制される。   Moreover, the process which raises the edge part of the inner peripheral part of a cathode separator to the direction spaced apart from the inner peripheral part of an anode separator is given. Then, in the membrane electrode assembly positioning step of stacking the membrane electrode assembly on the positioned separator assembly, the membrane electrode assembly protrudes from the manifold hole of the membrane electrode assembly corresponding to the manifold hole constituting the locate hole in the separator. Since the end portion is inserted and the membrane electrode assembly and the cathode separator are fitted to each other, the positioning accuracy of the membrane electrode assembly when the separator assembly is laminated is improved, and the dynamic position deviation after the lamination is increased. Is suppressed.

また、ロケート穴を構成するマニホールド穴および位置決めバーは、伸び方向に先細の台形状断面を有しており、辺当たりさせるため、位置決めバーによって引き起こされるセパレータ接合体の変形を、抑制することができる。   Further, the manifold hole and the positioning bar constituting the locating hole have a tapered trapezoidal cross section in the extending direction and contact with the side, so that deformation of the separator assembly caused by the positioning bar can be suppressed. .

本実施形態に係る燃料電池の製造装置によれば、セパレータ接合体を構成するセパレータのマニホールド穴が、セパレータ接合体を積層する際のロケート穴として、利用されるため、電池出力に寄与しない専用のロケート穴の形成部位が不要となる。そのため、ロケート穴を設けるための製造コストが削減でき、かつ、セパレータを小型化することで、出力密度を向上させることができる。また、アノードセパレータの内周縁部は、位置決めバーの一側が当接する位置決め基準辺を構成し、カソードセパレータの内周縁部は、位置決めバーの他側を押圧する押し当て辺を構成するように設定されている。そのため、位置決めバーを、ロケート穴を構成するマニホールド穴に、斜め方向から挿入し、位置決めバーの一側を、位置決め基準辺を構成する内周縁部に当接させ、位置決めバーの他側を、押し当て辺を構成する内周縁部によって押圧させることができる。そして、位置決めバーをセパレータ接合体に対して直交(傾斜を解消)させ、ロケート穴を構成するマニホールド穴の間口を狭めることによって、セパレータ接合体を伸び方向に自動的にシフトさせて、セパレータ接合体の変形(反りやウネリ)を矯正すると共にセパレータ接合体を位置決めすることが可能である。これにより、位置決めバーを伸び方向に移動させるためのアクチュエータが不用となり、設備費を削減することができる。したがって、本実施形態に係る燃料電池の製造装置によれば、製造される燃料電池は、良好な出力密度および製造コストを有することとなる。つまり、燃料電池の出力密度を向上させ、かつ、製造コストを低減することができる。   According to the fuel cell manufacturing apparatus according to the present embodiment, the manifold holes of the separator constituting the separator assembly are used as locating holes when the separator assembly is stacked. The location of the locate hole is not required. Therefore, the manufacturing cost for providing the locate hole can be reduced, and the output density can be improved by downsizing the separator. Further, the inner peripheral edge of the anode separator constitutes a positioning reference side with which one side of the positioning bar abuts, and the inner peripheral edge of the cathode separator constitutes a pressing side that presses the other side of the positioning bar. ing. Therefore, the positioning bar is inserted into the manifold hole constituting the locate hole from an oblique direction, one side of the positioning bar is brought into contact with the inner peripheral edge part constituting the positioning reference side, and the other side of the positioning bar is pushed. It can be made to press by the inner peripheral edge part which comprises a contact edge. Then, the separator assembly is automatically shifted in the extending direction by making the positioning bar orthogonal to the separator assembly (releasing the inclination) and narrowing the opening of the manifold hole that constitutes the locate hole, thereby separating the separator assembly. It is possible to correct the deformation (warping and undulation) of the separator and position the separator assembly. As a result, an actuator for moving the positioning bar in the extending direction becomes unnecessary, and the equipment cost can be reduced. Therefore, according to the fuel cell manufacturing apparatus according to the present embodiment, the manufactured fuel cell has a good power density and manufacturing cost. That is, the output density of the fuel cell can be improved and the manufacturing cost can be reduced.

また、ロケート穴を構成するマニホールド穴および位置決めバーは、伸び方向に先細の台形状断面を有するため、内周縁部のオフセット構造を利用し、セパレータ接合体の変形を矯正すると共にセパレータ接合体を位置決めする際、辺当たりさせることで、位置決めバーによって引き起こされるセパレータ接合体の変形を、抑制することができる。   In addition, the manifold hole and positioning bar that make up the locate hole have a trapezoidal cross section that tapers in the direction of extension, so the offset structure of the inner peripheral edge is used to correct the deformation of the separator assembly and position the separator assembly. In doing so, the deformation of the separator assembly caused by the positioning bar can be suppressed by making it hit the side.

なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の範囲内で種々改変することができる。   The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made within the scope of the claims.

は、本発明の実施形態に係る燃料電池を説明するための斜視図である。These are the perspective views for demonstrating the fuel cell which concerns on embodiment of this invention. 図1に示されるスタック部を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the stack part shown by FIG. 図2に示される膜電極接合体を説明するための平面図である。It is a top view for demonstrating the membrane electrode assembly shown by FIG. 図2に示されるカソードセパレータを説明するための平面図である。It is a top view for demonstrating the cathode separator shown by FIG. 図2に示されるアノードセパレータを説明するための平面図である。It is a top view for demonstrating the anode separator shown by FIG. 図2に示されるセパレータ接合体を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the separator assembly shown by FIG. 図6に示されるオフセット構造を説明するための平面図である。It is a top view for demonstrating the offset structure shown by FIG. 本発明の実施形態に係るセパレータ接合体の製造装置を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the manufacturing apparatus of the separator zygote concerning the embodiment of the present invention. 図8に示される位置決め支柱を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the positioning support | pillar shown by FIG. 本発明の実施形態に係るセパレータ接合体の製造方法におけるセパレータ位置決め工程における斜め挿入を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the diagonal insertion in the separator positioning process in the manufacturing method of the separator zygote concerning the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係るセパレータ接合体の製造方法におけるセパレータ位置決め工程における伸ばし量を説明するための概念図である。It is a conceptual diagram for demonstrating the amount of elongation in the separator positioning process in the manufacturing method of the separator zygote concerning the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係るセパレータ接合体の製造方法におけるセパレータ接合体取り外し工程を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the separator assembly removal process in the manufacturing method of the separator assembly which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る燃料電池の製造装置を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the manufacturing apparatus of the fuel cell which concerns on embodiment of this invention. 図13に示される位置決めバーを説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the positioning bar shown by FIG. 本発明の実施形態に係る燃料電池の製造方法におけるセパレータ接合体位置決め工程における斜め挿入を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the diagonal insertion in the separator assembly positioning process in the manufacturing method of the fuel cell which concerns on embodiment of this invention. オフセット量と位置決めバーの挿入角との関係を説明するための概念図である。It is a conceptual diagram for demonstrating the relationship between offset amount and the insertion angle of a positioning bar. 伸ばし量の算出方法を説明するための概念図である。It is a conceptual diagram for demonstrating the calculation method of elongation amount. 本発明の実施形態に係る変形例1を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the modification 1 which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る変形例2を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the modification 2 which concerns on embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

10 燃料電池、
12 スタック部、
14 アセンブリ、
20 膜電極接合体、
24(24A,24B,24C),26(26A,26B,26C) マニホールド穴、
30 電解質膜、
32 アノード電極、
34 カソード電極、
40 セパレータ接合体、
42 内周縁部(押し当て辺)、
44 内周縁部(位置決め基準辺)、
50 カソードセパレータ(第2セパレータ)、
52 凹凸部、
54(54A,54B,54C),56(56A,56B,56C) マニホールド穴、
60 アノードセパレータ(第1セパレータ)、
62 凹凸部、
64(64A,64B,64C),66(66A,66B,66C) マニホールド穴、
70,80 集電板、
72,82 出力端子、
74,84 絶縁板、
76,86 エンドプレート、
78 タイロッド、
90 水素導入口、
91 水素排出口、
93 空気導入口、
94 空気排出口、
96 冷却液導入口、
97 冷却液排出口、
100 セパレータ接合体の製造装置、
110 位置決め支柱、
112 突出部、
120 台座部、
130 押圧装置、
132 押圧部、
133 凹部、
134 スプリング、
136 支持部、
140 押圧装置、
142 押圧部、
143 凹部、
144 スプリング、
146 支持部、
150 プレッシャープレート、
152 開口部、
170 位置決めバー、
180 支持板、
A 隣辺、
G オフセット量、
S 伸ばし量、
,S,S 空間、
T 離間距離、
X 伸び方向、
Y 伸び方向と直交する方向、
θ 挿入角、
θ 台形角度。
10 Fuel cell,
12 Stack part,
14 assembly,
20 Membrane electrode assembly,
24 (24A, 24B, 24C), 26 (26A, 26B, 26C) Manifold hole,
30 electrolyte membrane,
32 anode electrode,
34 cathode electrode,
40 separator assembly,
42 Inner peripheral edge (pressing edge),
44 Inner peripheral edge (positioning reference side),
50 cathode separator (second separator),
52 Concavity and convexity,
54 (54A, 54B, 54C), 56 (56A, 56B, 56C) Manifold hole,
60 anode separator (first separator),
62 Concavity and convexity,
64 (64A, 64B, 64C), 66 (66A, 66B, 66C) Manifold hole,
70, 80 current collector plate,
72, 82 output terminals,
74, 84 insulation plate,
76,86 end plate,
78 Tie rod,
90 Hydrogen inlet,
91 Hydrogen outlet,
93 Air inlet,
94 Air outlet,
96 Coolant inlet,
97 Coolant outlet,
100 Separator assembly manufacturing apparatus,
110 positioning struts,
112 protrusion,
120 pedestal,
130 pressing device,
132 pressing part,
133 recess,
134 spring,
136 support part,
140 pressing device,
142 pressing part,
143 recess,
144 Spring,
146 support,
150 pressure plate,
152 opening,
170 positioning bar,
180 support plate,
A neighbor,
G offset amount,
S stretching amount,
S 1 , S 2 , S 3 space,
T separation distance,
X direction of elongation,
Y direction perpendicular to the direction of elongation,
θ A insertion angle,
θ B trapezoidal angle.

Claims (21)

第1セパレータと、前記第1セパレータと重ね合せられかつ位置決めされて接合された第2セパレータとを有し、燃料電池を製造するために膜電極接合体と交互に積層される燃料電池用セパレータ接合体であって、
前記第1および第2セパレータにおける燃料ガス、酸化剤ガスあるいは冷媒の導入用のマニホールド穴と、前記燃料ガス、前記酸化剤ガスあるいは前記冷媒の排出用のマニホールド穴とは、前記燃料電池用セパレータ接合体を積層する際に位置決めバーが斜め方向から挿入されるロケート穴として使用され、
前記第1セパレータにおける前記ロケート穴を構成するマニホールド穴と、対応する前記第2セパレータにおける前記ロケート穴を構成するマニホールド穴とは、前記燃料電池用セパレータ接合体の変形を矯正する伸び方向と直交する前記積層の方向に、互いにオフセットして形成されており、互い違いに突出している内周縁部を有し、
前記積層の際、前記第1セパレータにおける前記内周縁部は、前記位置決めバーの一側が当接する位置決め基準辺を構成し、前記第2セパレータにおける前記内周縁部は、前記位置決めバーの他側を押圧する押し当て辺を構成するように設定されており、
前記伸び方向は、前記第1セパレータおよび前記第2セパレータにおける前記導入用のマニホールド穴と前記排出用のマニホールド穴とが離間する方向であり、
前記位置決めバーは、最終的に除去されている
ことを特徴とする燃料電池用セパレータ接合体。
A fuel cell separator joint comprising a first separator and a second separator superimposed and positioned and joined to the first separator, the fuel cell separator being alternately stacked with a membrane electrode assembly for manufacturing a fuel cell Body,
A manifold hole for introducing fuel gas, oxidant gas or refrigerant and a manifold hole for discharging the fuel gas, oxidant gas or refrigerant in the first and second separators are joined to the fuel cell separator joint. When laminating the body, the positioning bar is used as a locate hole inserted from an oblique direction,
The manifold hole that constitutes the locate hole in the first separator and the manifold hole that constitutes the locate hole in the corresponding second separator are orthogonal to the extension direction for correcting the deformation of the fuel cell separator assembly. In the direction of the stacking , they are formed offset from each other, and have inner peripheral edge portions protruding alternately,
During the stacking, the inner peripheral edge portion of the first separator constitutes a positioning reference side with which one side of the positioning bar abuts, and the inner peripheral edge portion of the second separator presses the other side of the positioning bar. Is configured to configure the pushing edge,
The extension direction is a direction in which the introduction manifold hole and the discharge manifold hole in the first separator and the second separator are separated from each other,
The positioning bar is finally removed. The fuel cell separator assembly.
位置決め基準辺を構成する前記第1セパレータにおける前記内周縁部は、剛性を向上させる加工が施されており、
前記剛性を向上させる加工は、折り曲げ加工であることを特徴とする請求項1に記載の燃料電池用セパレータ接合体。
The inner peripheral edge portion of the first separator constituting the positioning reference side is subjected to processing for improving rigidity,
2. The fuel cell separator assembly according to claim 1, wherein the process for improving the rigidity is a bending process.
押し当て辺を構成する前記第2セパレータにおける前記内周縁部の端部は、位置決め基準辺を構成する前記第1セパレータにおける前記内周縁部から離間する方向に隆起させる加工が施されており、
前記隆起させる加工は、隆起している前記端部と前記位置決めバーとが当接するように設定されていることを特徴とする請求項2に記載の燃料電池用セパレータ接合体。
The end of the inner peripheral edge of the second separator that constitutes the pressing side has been processed to rise in a direction away from the inner peripheral edge of the first separator that constitutes the positioning reference side,
3. The fuel cell separator assembly according to claim 2, wherein the raised processing is set so that the raised end portion and the positioning bar come into contact with each other. 4.
前記隆起させる加工は、屈曲加工であることを特徴とする請求項3に記載の燃料電池用セパレータ接合体。   The fuel cell separator assembly according to claim 3, wherein the process of raising is a bending process. 前記第1セパレータおよび前記第2セパレータにおける前記ロケート穴を構成するマニホールド穴は、前記積層の方向と直交する面において、前記伸び方向に先細の台形状断面を有することを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の燃料電池用セパレータ接合体。 The manifold hole which comprises the said locate hole in the said 1st separator and the said 2nd separator has a trapezoid trapezoidal cross section tapering in the said extension direction in the surface orthogonal to the said lamination direction . 5. The separator assembly for a fuel cell according to any one of 4 above. 請求項1に記載の燃料電池用セパレータ接合体と、膜電極接合体と、を交互に積層してなる燃料電池であって、
前記セパレータ接合体を積層する際、前記位置決めバーを、前記第1セパレータにおける前記ロケート穴を構成するマニホールド穴と、対応する前記第2セパレータにおける前記ロケート穴を構成するマニホールド穴とに、斜め方向から挿入し、
前記位置決めバーの一側を、位置決め基準辺を構成する前記第1セパレータにおける前記内周縁部に当接させ、前記位置決めバーの他側を、押し当て辺を構成する前記第2セパレータにおける前記内周縁部によって押圧させ、そして、前記位置決めバーの傾斜を解消し、前記第1セパレータおよび前記第2セパレータにおける前記ロケート穴を構成するマニホールド穴の間口を狭めることによって、前記セパレータ接合体を、前記伸び方向に自動的にシフトさせて、前記セパレータ接合体の変形を矯正すると共に前記セパレータ接合体を位置決めしており、
前記位置決めバーは、最終的に除去されている
ことを特徴とする燃料電池。
A fuel cell obtained by alternately laminating the separator assembly for a fuel cell according to claim 1 and the membrane electrode assembly,
When laminating the separator assembly, the positioning bar is inserted into the manifold hole constituting the locate hole in the first separator and the manifold hole constituting the locate hole in the corresponding second separator from an oblique direction. Insert,
One side of the positioning bar is brought into contact with the inner peripheral edge portion of the first separator constituting the positioning reference side, and the other side of the positioning bar is arranged on the inner peripheral edge of the second separator constituting the pressing side. The separator assembly is made to extend in the direction of extension by pressing with a portion and canceling the inclination of the positioning bar and narrowing the opening of the manifold hole constituting the locate hole in the first separator and the second separator. Automatically shifting to correct the deformation of the separator assembly and positioning the separator assembly,
The positioning bar is finally removed. A fuel cell, wherein:
押し当て辺を構成する前記第2セパレータにおける前記内周縁部の端部は、位置決め基準辺を構成する前記第1セパレータにおける前記内周縁部から離間する方向に隆起させる加工が施され、前記隆起させる加工は、隆起している前記端部と前記位置決めバーとが当接するように設定されており、かつ、
前記第1および第2セパレータにおける前記ロケート穴を構成するマニホールド穴に対応する前記膜電極接合体におけるマニホールド穴に、前記隆起している前記端部が挿入されることで、前記膜電極接合体と前記第2セパレータとが嵌合しており、
前記位置決めバーは、最終的に除去されている
ことを特徴とする請求項6に記載の燃料電池。
The end of the inner peripheral edge of the second separator that constitutes the pressing side is subjected to a process of raising in the direction away from the inner peripheral edge of the first separator that constitutes the positioning reference side, and is raised. Processing is set so that the raised end and the positioning bar abut, and
By inserting the protruding end into the manifold hole in the membrane electrode assembly corresponding to the manifold hole constituting the locate hole in the first and second separators, the membrane electrode assembly and The second separator is fitted,
The fuel cell according to claim 6, wherein the positioning bar is finally removed.
請求項1に記載の燃料電池用セパレータ接合体の製造方法であって、
前記第1および第2セパレータを位置決めするセパレータ位置決め工程を有し、
前記セパレータ位置決め工程において、前記位置決めバーと異なる別部材である位置決め支柱を、前記第1セパレータにおける前記ロケート穴を構成するマニホールド穴と、対応する前記第2セパレータにおける前記ロケート穴を構成するマニホールド穴とに、斜め方向から挿入し、
前記位置決め支柱の一側を、位置決め基準辺を構成する前記第1セパレータにおける前記内周縁部に当接させ、前記位置決め支柱の他側を、押し当て辺を構成する前記第2セパレータにおける前記内周縁部によって押圧させ、そして、前記位置決め支柱の傾斜を解消し、前記第1セパレータおよび前記第2セパレータにおける前記ロケート穴を構成するマニホールド穴の間口を狭めることによって、前記第1および第2セパレータを、前記第1および第2セパレータの変形を矯正する伸び方向に自動的にシフトさせて、前記第1および第2セパレータの変形を矯正すると共に前記第1および第2セパレータを位置決めし、
前記第1および第2セパレータの変形を矯正する前記伸び方向は、前記燃料電池用セパレータ接合体の変形を矯正する前記伸び方向と同一であり、
前記位置決め支柱は、最終的に除去され
ことを特徴とする燃料電池用セパレータ接合体の製造方法。
A method for producing a fuel cell separator assembly according to claim 1,
A separator positioning step for positioning the first and second separators;
In the separator positioning step, a positioning column that is a different member from the positioning bar includes a manifold hole that constitutes the locate hole in the first separator, and a manifold hole that constitutes the locate hole in the corresponding second separator. Into the diagonal direction,
One side of the positioning support is brought into contact with the inner peripheral edge of the first separator constituting the positioning reference side, and the other peripheral edge of the second separator constituting the pressing side is placed on the other side of the positioning support. The first separator and the second separator are made to be pressed by a portion, and the inclination of the positioning post is eliminated, and the manifold hole constituting the locate hole in the first separator and the second separator is narrowed. Automatically shifting in an extending direction to correct the deformation of the first and second separators to correct the deformation of the first and second separators and positioning the first and second separators;
The extension direction for correcting the deformation of the first and second separators is the same as the extension direction for correcting the deformation of the fuel cell separator assembly,
The positioning posts, Ru is finally removed,
A method for producing a separator assembly for a fuel cell.
前記第1および第2セパレータの変形を矯正すると共に前記第1および第2セパレータを位置決めした後、かつ、前記第1および第2セパレータを固定する前において、
前記第1および第2セパレータにおける前記内周縁部を、押圧手段によって前記位置決め支柱に押し当てることを特徴とする請求項8に記載の燃料電池用セパレータ接合体の製造方法。
After correcting the deformation of the first and second separators and positioning the first and second separators, and before fixing the first and second separators,
9. The method for producing a separator assembly for a fuel cell according to claim 8, wherein the inner peripheral edge portions of the first and second separators are pressed against the positioning column by pressing means.
前記第1および第2セパレータの変形を矯正すると共に前記第1および第2セパレータを位置決めした後、かつ、前記第1および第2セパレータを固定する前において、
押し当て辺を構成する前記第2セパレータにおける前記内周縁部において、位置決め基準辺を構成する前記第1セパレータにおける前記内周縁部から離間する方向に隆起している端部を、前記位置決め支柱が有する突出部に、当接させることを特徴とする請求項8又は請求項9に記載の燃料電池用セパレータ接合体の製造方法。
After correcting the deformation of the first and second separators and positioning the first and second separators, and before fixing the first and second separators,
The positioning column has an end protruding in a direction away from the inner peripheral edge of the first separator constituting the positioning reference side at the inner peripheral edge of the second separator constituting the pressing side. The method for manufacturing a separator assembly for a fuel cell according to claim 8 or 9, wherein the protrusion is brought into contact with the protrusion.
前記第1セパレータおよび前記第2セパレータにおける前記ロケート穴を構成するマニホールド穴および前記位置決め支柱は、前記積層の方向と直交する面において、前記伸び方向に先細の台形状断面を有しており、
前記第1セパレータおよび前記第2セパレータにおける前記ロケート穴を構成するマニホールド穴と前記位置決め支柱とを、辺当たりさせることを特徴とする請求項8〜10のいずれか1項に記載の燃料電池用セパレータ接合体の製造方法。
The manifold hole and the positioning column constituting the locate hole in the first separator and the second separator have a trapezoidal cross section tapered in the extension direction on a plane orthogonal to the direction of the lamination ,
The fuel cell separator according to any one of claims 8 to 10, wherein a manifold hole constituting the locate hole and the positioning column in the first separator and the second separator are brought into contact with each side. Manufacturing method of joined body.
位置決めされた前記第1および第2セパレータを接合し、前記燃料電池用セパレータ接合体を形成した後、前記燃料電池用セパレータ接合体を、前記位置決め支柱に対して斜めにして、前記位置決め支柱から取り外すことを特徴とする請求項8〜11のいずれか1項に記載の燃料電池用セパレータ接合体の製造方法。   After the positioned first and second separators are joined to form the fuel cell separator assembly, the fuel cell separator assembly is inclined with respect to the positioning column and removed from the positioning column. The manufacturing method of the separator assembly for fuel cells of any one of Claims 8-11 characterized by the above-mentioned. 請求項1に記載の燃料電池用セパレータ接合体の製造装置であって、
前記第1および第2セパレータを接合する前に、前記第1セパレータにおける前記ロケート穴を構成するマニホールド穴と、対応する前記第2セパレータにおける前記ロケート穴を構成するマニホールド穴とに、斜め方向から挿入される位置決め支柱を有し、
前記位置決め支柱は、前記位置決めバーと異なる別部材であり、前記第1および第2セパレータを位置決めする際、前記第1セパレータにおける前記内周縁部が、前記位置決め支柱の一側と当接することで位置決め基準辺を構成し、前記第2セパレータにおける前記内周縁部が、前記位置決め支柱の他側を押圧することで押し当て辺を構成するように、設定されており、
前記位置決め支柱は、最終的に前記第1および前記第2セパレータにおける前記ロケート穴から取り外される
ことを特徴とする燃料電池用セパレータ接合体の製造装置。
It is a manufacturing apparatus of the separator assembly for fuel cells according to claim 1,
Before joining the first and second separators, the manifold holes constituting the locating holes in the first separator and the manifold holes constituting the locating holes in the corresponding second separator are inserted from an oblique direction. Has a positioning post to be
The positioning column is a different member from the positioning bar, and when the first and second separators are positioned, the inner peripheral edge portion of the first separator is in contact with one side of the positioning column. A reference side is configured, and the inner peripheral edge of the second separator is set to configure a pressing side by pressing the other side of the positioning column,
The positioning post is finally removed from the locate hole in the first and second separators . The apparatus for manufacturing a separator assembly for a fuel cell, wherein:
前記第1および第2セパレータにおける前記内周縁部を、前記位置決め支柱に押し当てるための押圧手段をさらに有することを特徴とする請求項13に記載の燃料電池用セパレータ接合体の製造装置。   The apparatus for manufacturing a separator assembly for a fuel cell according to claim 13, further comprising pressing means for pressing the inner peripheral edge portions of the first and second separators against the positioning column. 押し当て辺を構成する前記第2セパレータにおける前記内周縁部は、位置決め基準辺を構成する前記第1セパレータにおける前記内周縁部から離間する方向に隆起している端部を有し、
前記位置決め支柱は、前記端部が当接する突出部を有する
ことを特徴とする請求項13又は請求項14に記載の燃料電池用セパレータ接合体の製造装置。
The inner peripheral edge of the second separator constituting the pressing side has an end protruding in a direction away from the inner peripheral edge of the first separator constituting the positioning reference side;
The apparatus for manufacturing a separator assembly for a fuel cell according to claim 13 or 14, wherein the positioning column has a protruding portion with which the end portion abuts.
前記第1セパレータおよび前記第2セパレータにおける前記ロケート穴を構成するマニホールド穴および前記位置決め支柱は、前記積層の方向と直交する面において、前記伸び方向に先細の台形状断面を有することを特徴とする請求項13〜15のいずれか1項に記載の燃料電池用セパレータ接合体の製造装置。 The manifold hole and the positioning column constituting the locate hole in the first separator and the second separator have a trapezoidal cross section tapered in the extending direction on a surface orthogonal to the direction of the stacking. The manufacturing apparatus of the separator assembly for fuel cells of any one of Claims 13-15. 請求項1に記載の燃料電池用セパレータ接合体と、膜電極接合体と、を交互に積層してなる燃料電池の製造方法であって、
前記燃料電池用セパレータ接合体を積層する際に、前記燃料電池用セパレータ接合体を位置決めする接合体位置決め工程を有し、
前記接合体位置決め工程において、
位置決めバーを、前記第1セパレータにおける前記ロケート穴を構成するマニホールド穴と、対応する前記第2セパレータにおける前記ロケート穴を構成するマニホールド穴とに、斜め方向から挿入し、
前記位置決めバーの一側を、位置決め基準辺を構成する前記第1セパレータにおける前記内周縁部に当接させ、前記位置決めバーの他側を、押し当て辺を構成する前記第2セパレータにおける前記内周縁部によって押圧させ、そして、前記位置決めバーの傾斜を解消し、前記第1セパレータおよび前記第2セパレータにおける前記ロケート穴を構成するマニホールド穴の間口を狭めることによって、前記燃料電池用セパレータ接合体を、前記伸び方向に自動的にシフトさせて、前記燃料電池用セパレータ接合体の変形を矯正すると共に前記燃料電池用セパレータ接合体を位置決めし、
前記位置決めバーは、最終的に除去される
ことを特徴とする燃料電池の製造方法。
A method for producing a fuel cell, wherein the separator assembly for a fuel cell according to claim 1 and a membrane electrode assembly are alternately laminated,
When laminating the fuel cell separator assembly, it has a joined body positioning step for positioning the fuel cell separator assembly,
In the joined body positioning step,
A positioning bar is inserted into the manifold hole constituting the locate hole in the first separator and the manifold hole constituting the locate hole in the corresponding second separator from an oblique direction,
One side of the positioning bar is brought into contact with the inner peripheral edge portion of the first separator constituting the positioning reference side, and the other side of the positioning bar is arranged on the inner peripheral edge of the second separator constituting the pressing side. The separator assembly for a fuel cell is made to be pressed by a portion, and the inclination of the positioning bar is eliminated and the manifold hole constituting the locate hole in the first separator and the second separator is narrowed. Automatically shifting in the extension direction to correct the deformation of the fuel cell separator assembly and positioning the fuel cell separator assembly;
The fuel cell manufacturing method, wherein the positioning bar is finally removed.
位置決めされた前記燃料電池用セパレータ接合体に、前記膜電極接合体を積層する膜電極接合体位置決め工程を有し、
押し当て辺を構成する前記第2セパレータにおける前記内周縁部の端部は、位置決め基準辺を構成する前記第1セパレータにおける前記内周縁部から離間する方向に隆起させる加工が施され、前記隆起させる加工は、隆起している前記端部と前記位置決めバーとが当接するように設定されており、
前記膜電極接合体位置決め工程において、前記第1および第2セパレータにおける前記ロケート穴を構成するマニホールド穴に対応する前記膜電極接合体におけるマニホールド穴に、前記隆起している前記端部を挿入して、前記膜電極接合体と前記第2セパレータとを嵌合させる
ことを特徴とする請求項17に記載の燃料電池の製造方法。
A membrane electrode assembly positioning step of stacking the membrane electrode assembly on the fuel cell separator assembly positioned;
The end of the inner peripheral edge of the second separator that constitutes the pressing side is subjected to a process of raising in the direction away from the inner peripheral edge of the first separator that constitutes the positioning reference side, and is raised. The processing is set so that the protruding end and the positioning bar come into contact with each other,
In the membrane electrode assembly positioning step, the raised end portion is inserted into a manifold hole in the membrane electrode assembly corresponding to a manifold hole constituting the locate hole in the first and second separators. The method of manufacturing a fuel cell according to claim 17, wherein the membrane electrode assembly and the second separator are fitted.
前記第1セパレータおよび前記第2セパレータにおける前記ロケート穴を構成するマニホールド穴および前記位置決めバーは、前記積層の方向と直交する面において、前記伸び方向に先細の台形状断面を有しており、
前記第1セパレータおよび前記第2セパレータにおける前記ロケート穴を構成するマニホールド穴と前記位置決めバーとを、辺当たりさせることを特徴とする請求項17又は請求項18に記載の燃料電池の製造方法。
The manifold hole and the positioning bar constituting the locate hole in the first separator and the second separator have a trapezoidal cross section tapered in the extending direction on a surface orthogonal to the direction of the stacking ,
19. The method of manufacturing a fuel cell according to claim 17, wherein the manifold hole constituting the locate hole in the first separator and the second separator and the positioning bar are brought into contact with each side.
請求項1に記載の燃料電池用セパレータ接合体と、膜電極接合体と、を交互に積層してなる燃料電池の製造装置であって、
前記燃料電池用セパレータ接合体を積層する際に、前記第1セパレータにおける前記ロケート穴を構成するマニホールド穴と、対応する前記第2セパレータにおける前記ロケート穴を構成するマニホールド穴とに、斜め方向から挿入される位置決めバーを有し、
前記位置決めバーは、前記積層の際、前記第1セパレータにおける前記内周縁部が、前記位置決めバーの一側と当接することで位置決め基準辺を構成し、前記第2セパレータにおける前記内周縁部が、前記位置決めバーの他側を押圧することで押し当て辺を構成するように、設定されており、
前記位置決めバーは、最終的に前記第1および前記第2セパレータにおける前記ロケート穴から取り外される
ことを特徴とする燃料電池の製造装置。
A fuel cell manufacturing apparatus comprising a fuel cell separator assembly according to claim 1 and a membrane electrode assembly alternately stacked.
When stacking the fuel cell separator assembly, it is inserted from a diagonal direction into a manifold hole constituting the locate hole in the first separator and a manifold hole constituting the locate hole in the corresponding second separator. Having a positioning bar
The positioning bar forms a positioning reference side by contacting the inner peripheral edge of the first separator with one side of the positioning bar during the stacking, and the inner peripheral edge of the second separator is It is set so as to constitute a pressing side by pressing the other side of the positioning bar,
The positioning bar is finally removed from the locating holes in the first and second separators . The fuel cell manufacturing apparatus, wherein:
前記第1セパレータおよび前記第2セパレータにおける前記ロケート穴を構成するマニホールド穴および前記位置決めバーは、前記積層の方向と直交する面において、前記伸び方向に先細の台形状断面を有することを特徴とする請求項20に記載の燃料電池の製造装置。 The manifold hole and the positioning bar constituting the locate hole in the first separator and the second separator have a trapezoidal cross section tapered in the extension direction on a plane orthogonal to the direction of the stacking. 21. The fuel cell manufacturing apparatus according to claim 20.
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